(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板表面に配置され、孔が形成された第一の絶縁膜とを有する処理対象物の、
前記孔の側壁に銅を主成分とする薄膜をスパッタリングにより形成する半導体装置の製造方法であって、
遷移金属と、Ａｌと、Ｍｇとからなる拡散性金属群より選択される少なくとも１種類以上の拡散性金属が添加されたターゲットと、前記処理対象物とが配置された真空槽に、
前記拡散性金属と反応して前記拡散性金属の酸化物又は窒化物を生成する反応ガスと、スパッタガスとを供給し、前記ターゲットに電圧を印加してスパッタリングし、
銅を主成分とし、前記拡散性金属と前記反応ガスとを含有する中間層を生成する中間層形成工程と、
前記中間層形成工程で印加した電圧よりも小さい電圧を前記ターゲットに印加し、前記処理対象物を保持する基板ホルダに高周波電圧を印加して、前記孔の底面の前記中間層を除去するエッチング工程と、
前記中間層を加熱して、前記孔の側壁の表面に、前記拡散性金属の窒化物又は酸化物を含有するバリア膜と、前記バリア膜表面に銅を主成分とする下地層とを形成する加熱工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記孔の底面には金属配線の表面が位置し、
前記エッチング工程の後に、前記孔の底面と前記孔の側壁上に金属層を析出させる請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第一の絶縁膜上には、前記第一の絶縁膜が露出する溝を有する第二の絶縁膜が配置され、
前記孔は前記溝の底面に配置され、
前記中間層の形成工程は、前記溝の側壁と前記溝の底面にも前記中間層を形成する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記エッチング工程は、前記溝の底面に成長する前記中間層を残す請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成膜方法に関し、特に半導体装置の製造の工程に用いられる成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子の配線材料としては銅が広く用いられている。銅はＡｌ等の他の配線材料に比べて抵抗値が低いという利点を持つが、酸化ケイ素膜中やケイ素中での拡散が速いので、銅を配線材料として用いる場合には、配線と酸化ケイ素層との間に銅の拡散を防止するバリア膜を形成する必要がある。【０００３】
銅ターゲットとＭｎターゲットを同じ真空槽中でスパッタリングして、銅を主成分とし、Ｍｎが添加された銅薄膜を基板表面に形成してから、該銅薄膜を加熱すると、薄膜と基板との界面に酸化マンガンの薄膜が析出され、その薄膜がバリア膜として機能することは公知である（例えば非特許文献１を参照）。【０００４】
しかし、上記の方法では同じ真空槽で２種類のターゲットをスパッタリングするため、装置構成が特殊であり、従来の成膜装置を用いることができない。
また、銅薄膜中のＭｎの添加量を正確に制御するためには、各ターゲットの成膜速度を逐一制御する必要があるが、スパッタリング中にターゲットの表面状態は変化するため、成膜速度を一定に保つのは困難である。【０００５】
Ｍｎの添加量が正確に制御されないと、銅薄膜を加熱しても酸化マンガンが析出せず、また、Ｍｎ添加量が制御できたとしても、酸化マンガンを析出させるためには基板を高温に加熱する必要があった。
【非特許文献１】「Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、（米国）、２００５年、８７、０４１９１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的はバリア膜を簡易な方法で確実に成膜可能な成膜方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、基板と、前記基板表面に配置され、孔が形成された第一の絶縁膜とを有する処理対象物の、前記孔の側壁に銅を主成分とする薄膜をスパッタリングにより形成する半導体装置の製造方法であって、遷移金属と、Ａｌと、Ｍｇとからなる拡散性金属群より選択される少なくとも１種類以上の拡散性金属が添加されたターゲットと、前記処理対象物とが配置された真空槽に、前記拡散性金属と反応して前記拡散性金属の酸化物又は窒化物を生成する反応ガスと、スパッタガスとを供給し、前記ターゲットに電圧を印加してスパッタリングし、銅を主成分とし、前記拡散性金属と前記反応ガスとを含有する中間層を生成する中間層形成工程と、前記中間層形成工程で印加した電圧よりも小さい電圧を前記ターゲットに印加し、前記処理対象物を保持する基板ホルダに高周波電圧を印加して、前記孔の底面の前記中間層を除去するエッチング工程と、
前記中間層を加熱して、前記孔の側壁の表面に、前記拡散性金属の窒化物又は酸化物を含有するバリア膜と、前記バリア膜表面に銅を主成分とする下地層とを形成する加熱工程と、を有する半導体装置の製造方法である。
本発明は半導体装置の製造方法であって、前記孔の底面には金属配線の表面が位置し、前記エッチング工程の後に、前記孔の底面と前記孔の側壁上に金属層を析出させる半導体装置の製造方法である。
本発明は半導体装置の製造方法であって、前記第一の絶縁膜上には、前記第一の絶縁膜が露出する溝を有する第二の絶縁膜が配置され、前記孔は前記溝の底面に配置され、前記中間層の形成工程は、前記溝の側壁と前記溝の底面にも前記中間層を形成する半導体装置の製造方法である。
本発明は半導体装置の製造方法であって、前記エッチング工程は、前記溝の底面に成長する前記中間層を残す半導体装置の製造方法である。
【０００８】
尚、中間層形成工程で基板ホルダに印加する高周波電圧と、エッチング工程でターゲットに印加する電圧は、それぞれゼロボルトの場合を含む。
本願に使用するターゲットは銅を主成分とし、拡散性金属が添加された合金ターゲットであり、処理対象物表面に成長する中間層の組成は、合金ターゲットの組成と一致するので、中間層中の拡散性金属の添加量を正確に制御できる。【０００９】
合金ターゲットを用いず、銅ターゲット（拡散性金属を含有しない純銅ターゲット）と、拡散性金属ターゲットをスパッタリングした場合も中間層を形成することはできるが、上述したように拡散性金属の添加量を正確に制御することは困難である。
しかも、拡散性金属のターゲットは合金ターゲットに比べ機械的強度が弱いので、スパッタリング中にパーティクルも発生しやすい。また、ターゲットの交換時期は、銅ターゲットと拡散性ターゲットのいずれか一方の交換時期に合わせる必要があり、合金ターゲットを用いた場合に比べターゲットを頻繁に交換する必要がある。
【発明の効果】
【００１０】
中間層に反応ガスが添加されることで、拡散性金属の反応性が高くなっており、従来よりも低い温度でバリア膜を形成することができる。中間層の拡散性金属の添加量を正確に制御可能なので、バリア膜を確実に形成することができる。バリア膜が確実に形成されるため下地層や金属配線の銅は拡散せず、半導体装置の信頼性が高くなる。本願により形成されたバリア膜は銅に対するバリア性だけでなく、下地層を処理対象物に強固に接着するので、金属配線が処理対象物から剥がれ難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に用いる成膜装置の一例を説明する断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）：半導体装置の製造工程の前半を説明する断面図
【図３】（ａ）、（ｂ）：半導体装置の製造工程の後半を説明する断面図
【図４】加熱装置を説明する断面図
【図５】半導体装置の斜視図
【図６】酸素流量と、比抵抗値変化率及びシート抵抗値の面内分布との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００１２】
１０……半導体装置    １１……処理対象物    １４……第一の金属配線    ２１……孔    ２２……溝    ２５……中間層    ２６……第一の絶縁膜    ２７……第二の絶縁膜    ２８……下地層    ２９……バリア膜    ３２……第二の金属配線
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２（ａ）の符号１１は本発明に用いる処理対象物を示している。処理対象物１１は基板１２を有しており、基板１２の表面には溝が形成され、該溝内に第一の金属配線１４が配置されている。
基板１２の第一の金属配線１４が配置された表面には下部絶縁層１５が配置され、下部絶縁層１５の表面には第一の保護膜１６が配置され、下部絶縁層１５と第一の保護膜１６とで第一の絶縁膜２６が構成されている。【００１４】
第一の保護膜１６の表面には上部絶縁層１７が配置され、上部絶縁層１７の表面には第二の保護膜１８が配置され、上部絶縁層１７と第二の保護膜１８とで第二の絶縁膜２７が構成されている。
第一、第二の絶縁膜２６、２７には第一の金属配線１４の真上位置で、第一、第二の絶縁膜２６、２７を貫通する貫通孔が形成されており、第二の絶縁膜２７はパターニングされ、該貫通孔と交差する位置を通る溝２２が形成されている。【００１５】
図２（ａ）の符号２１は貫通孔の第一の絶縁膜２６を貫通する部分である孔を示しており、上述したように溝２２は貫通孔と交差するから、孔２１の開口は溝２２の底面に露出する。
第一の保護膜１６は溝２２を形成するときの上部絶縁層１７のエッチングストッパーとして用いられており、従って、溝２２底面の孔２１以外の部分には第一の保護膜１６が露出している。【００１６】
次に、この処理対象物１１を用いて半導体装置を製造する本発明の製造方法について説明する。
図１の符号１は本発明に用いる成膜装置の一例を示している。
この成膜装置１は真空槽２と、真空槽２内部にそれぞれ配置された基板ホルダ７とターゲット５とを有している。【００１７】
真空槽２には真空排気系９とガス供給系４とが接続されており、真空槽２内部を真空排気し、真空排気しながらガス供給系４からスパッタガスと、化学構造中に窒素又は酸素を含む反応ガスを導入し（例えば反応ガスが酸素の場合、流量が０．１ｓｃｃｍ以上５ｓｃｃｍ以下）、真空槽２内部に大気圧よりも低い成膜雰囲気（例えば全圧が１０-4Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下）を形成する。【００１８】
上述した処理対象物１１を溝２２が形成された面をターゲット５に向けた状態で基板ホルダ７に保持させておく。
真空槽２の外部にはスパッタ電源８とバイアス電源６がそれぞれ配置され、ターゲット５はスパッタ電源８に、基板ホルダ７はバイアス電源６にそれぞれ接続されている。【００１９】
真空槽２の外部に磁界形成手段３が配置されており、真空槽２を接地電位に置き、真空槽２内部の成膜雰囲気を維持しながら、ターゲット５に負電圧を印加するとターゲット５はマグネトロンスパッタされる。
ターゲット５は銅を主成分とし、マンガンが所定量（例えば２原子%を超える）添加された合金ターゲットであり、ターゲット５がマグネトロンスパッタされると、銅を主成分とし、マンガンが添加された合金材料からなるスパッタ粒子が放出される。【００２０】
放出されたスパッタ粒子と、反応ガスは処理対象物１１の溝２２が形成された面に入射し、その表面に上記合金材料に反応ガスが含有された薄膜が成長する。
このとき、基板ホルダ７には高周波電圧（０Ｖを含む）が印加されており、処理対象物１１の溝２２が形成された面には高周波電圧の大きさに応じた量のプラズマが入射し、表面に成長する薄膜がエッチングされる。【００２１】
負電圧と高周波電圧の大きさは、薄膜がエッチングされないと仮定した時の薄膜の膜厚成長速度（スパッタ速度）が、薄膜が成長せずにエッチングだけされると仮定した時の膜厚減少速度（エッチング速度）よりも大きくなるよう設定されており、溝２２の側壁及び底面と、孔２１の側壁及び底面と、第二の絶縁膜２７表面には、図２（ｂ）に示したように薄膜２５が成長する（中間層形成工程）。【００２２】
ターゲット５への負電圧の印加と、基板ホルダ７への高周波電圧の印加を所定時間続け、薄膜２５が所定膜厚に成長したところで、スパッタガス及び反応ガスの導入と、真空排気を続けながら、薄膜のエッチング速度が大きくなるようにターゲット５と基板ホルダ７に印加する電圧を調整する。例えば、ターゲット５に印加する電圧を、薄膜が所定膜厚に成長する前よりも小さくし、スパッタ粒子の放出量を減らしてスパッタ速度を低下させる。また、基板ホルダ７に印加する電圧を、薄膜が所定膜厚に成長する前よりも大きくし、プラズマ入射量を増やしてエッチング速度を増加させてもよい。【００２３】
孔２１の底面にはプラズマが略垂直に入射するから、孔２１の底面上の薄膜２５はエッチングされるが、孔２１の側壁及び溝２２の側壁にはプラズマが垂直に入射しないので、薄膜２５が残る。【００２４】
このとき、基板ホルダ７に印加する高周波電圧と、ターゲット５に印加する負電圧と、スパッタガスの流量は、溝２２の底面と、第二の絶縁膜２７表面に薄膜２５が残るように設定されており、高周波電圧の印加と、負電圧の印加を所定時間続け、孔２１の底面から中間層２５が除去されて第一の金属配線１４が露出したところで高周波電圧と負電圧の印加をそれぞれ停止する（エッチング工程）。【００２５】
図２（ｃ）はエッチング工程終了後の状態を示しており、孔２１の底面には第一の金属配線１４の表面が露出しているが、孔２１の側壁と、溝２２の底面及び側壁と、第二の絶縁膜２７表面上には中間層２５が残っている。【００２６】
孔２１の側壁と、溝２２の底面及び側壁と、第二の絶縁膜２７表面上の中間層２５は連続している。孔２１の底面からは中間層２５が除去されているが、孔２１の側壁上の中間層２５は、孔２１の底面で第一の金属配線１４の表面に接触しており、上述したように中間層２５は銅を主成分とするから、孔２１の側壁上の中間層２５と、溝２２の底面及び側壁上の中間層２５と、第二の絶縁膜２７表面上の中間層２５と、各第一の金属配線１４は電気的に接続されている。【００２７】
この状態の処理対象物１１を電解メッキ液に浸漬し、中間層２５に通電すると、第一の金属配線１４表面の孔２１の底面に位置する部分と、中間層２５表面に金属層３１が成長し、溝２２内部と孔２１内部が金属層で充填される。図２（ｄ）は金属層３１が形成された状態の処理対象物１１を示している。【００２８】
図４の符号３５は加熱装置を示しており、加熱装置３５は加熱室３６と、加熱室３６に接続された真空排気系３７とを有している。真空排気系３７を起動して加熱室３６の内部に真空雰囲気を形成し、その真空雰囲気を維持したまま、金属層３１が形成された処理対象物１１を加熱室３６に搬入する。【００２９】
加熱室３６の内部にはヒータ３８が配置されており、該ヒータ３８に通電し、金属層３１の酸化を防止するために、真空雰囲気を維持しながら処理対象物１１を上記中間層形成工程とエッチング工程の時に昇温する温度よりも高い温度（例えば３５０℃で２時間）で加熱して、金属層３１をアニール処理する。【００３０】
マンガンは銅中での拡散速度が速く、アニール処理の時に中間層２５が昇温すると、中間層２５に含まれるマンガンが拡散して、孔２１の側壁と、溝２２の側壁及び底面と、第二の絶縁膜２７の表面にそれぞれ到達する。【００３１】
孔２１の側壁には下部絶縁層１５と第一の保護膜１６が位置し、溝２２の側壁に上部絶縁層１７と第二の保護膜１８とが位置しており、ここでは第一、第二の保護膜１６、１８はＳｉＮのような窒化物で構成され、下部絶縁層１５と上部絶縁層１７はＳｉＯ2のような酸化物で構成されている。【００３２】
マンガンは窒素と酸素に対する反応性が銅よりも高く、しかも、中間層２５に上述した反応ガスが添加されることで反応性がより高くなっている。【００３３】
マンガンは第一の保護膜１６と中間層２５の界面と、第二の保護膜１８と中間層２５の界面とで、第一、第二の保護膜１６、１８に含まれる窒化物と反応して窒化マンガンが析出し、下部絶縁層１５と中間層２５の界面と、上部絶縁層１７と中間層２５の界面とで、下部絶縁層１５と上部絶縁層１７に含有される酸化物と反応して酸化マンガンが析出される。【００３４】
このとき、反応ガスが窒素を含む場合は、反応ガスの窒素とマンガンの反応物である窒化マンガンが各界面に析出し、反応ガスが酸素を含む場合は反応ガスの酸素とマンガンの反応物である酸化マンガンが各界面に析出する。【００３５】
従って、第一の保護膜１６と中間層２５の界面と、第二の保護膜１８と中間層２５の界面には、窒化マンガン、又は窒化マンガンと酸化マンガンの両方が析出してバリア膜２９が形成され、下部絶縁層１５と中間層２５の界面と、上部絶縁層１７と中間層２５の界面には、酸化マンガン、又は酸化マンガンと窒化マンガンの両方が析出してバリア膜２９が形成される（図３（ａ））。【００３６】
バリア膜２９が形成される時には、中間層２５の主成分である銅と、Ｍｎと反応ガスの一部はバリア膜２９表面上に残り、その残った中間層２５が下地層２８となる。【００３７】
下地層２８は中間層２５と同様に銅を主成分としており、銅は酸化ケイ素やケイ素に拡散しやすいが、酸化マンガンと窒化マンガンは銅の拡散を遮蔽する性質を有しているため、銅はバリア膜２９によって遮蔽され、下部絶縁層１５にも上部絶縁層１７にも侵入しない。【００３８】
次に、処理対象物１１の金属層３１が形成された面を、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing)法によって研磨し、第二の絶縁膜２７表面が露出するまで金属層３１を研磨除去すると、溝２２と溝２２との間の金属層３１が除去され、各溝２２に充填された金属層３１が互いに分離され、第二の金属配線３２が形成される（図３（ｂ））。【００３９】
図３（ｂ）、図５の符号１０は第二の金属配線３２が形成された半導体装置を示している。孔２１の内部には金属層３１が充填された状態が残っており、金属層３１が充填された孔２１で第一、第二の金属配線１４、３２を互いに接続するコンタクトホール３３が構成されている。【００４０】
上述したように、孔２１の底面には中間層２５が形成されないので、コンタクトホール３３と第一の金属配線１４の間にはバリア層は形成されておらず、第一、第二の金属配線１４、３２の間の電気抵抗は低い。
酸化マンガンと窒化マンガンのいずれか一方又は両方を含むバリア膜２９は、ＳｉＯ２やＳｉＮ等のケイ素化合物と、銅やアルミニウム等の金属材料の両方に対する接着性が高い。【００４１】
銅を主成分とする下地層２８と、ＳｉＯ2やＳｉＮを含有する第一、第二の絶縁膜２６、２７の間にバリア膜２９が位置することで、下地層２８は溝２２底面及び側壁と、孔２１の内壁に強固に固定されている。下地層２８は第二の金属配線３２の密着性が高く、第二の金属配線３２は下地層２８とバリア膜２９によって溝２２内に固定されるので半導体装置１０から脱落し難い。【００４２】
以上は、中間層形成工程の後にエッチング工程を行い、孔２１の底面に金属配線１４を露出させる場合について説明したが本発明はこれに限定されず、第一、第二の金属配線１４、３２間の抵抗が許容できる程度低くなるのであれば、孔２１底面に中間層２５が残留してもよい。【００４３】
以上は、下地層を１層構造とする場合について説明したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、真空槽２の内部に上記合金ターゲット５とは別に、高純度の銅ターゲットを配置し、エッチング工程終了後に、高純度銅ターゲットをスパッタリングして、銅薄膜を積層し、下地層を２層以上積層してもよい。【００４４】
この場合、エッチング工程で溝２２の底面から中間層２５が除去され、中間層２５が分断されても、分断された中間層２５は溝２２底面に成長する銅薄膜によって電気的に接続されるから、メッキ法により溝２２を充填する金属層３１を形成することができる。しかし、溝２２の底面に、ＳｉＯ2の膜が露出していると、銅薄膜から銅が拡散するので、この場合は第一の絶縁膜２６の表面に、銅の遮蔽性を有する膜（例えばＳｉＮ膜）が位置することが好ましい。【００４５】
第一の保護膜１６の構成材料は上部絶縁層１７よりもエッチング速度が遅く、上部絶縁層１７をパターニングする時に、エッチングストッパとして機能するものであればＳｉＮに限定されない。
中間層２５を加熱してバリア膜と下地層を形成する加熱工程は、金属層３１を形成する前に行ってもよいが、金属層３１を形成した後に行えば、中間層２５の加熱と金属層３１のアニール化が同時に行われ、製造時間が短縮されるだけでなく、処理対象物１１に余計な熱ダメージを与えずにすむ。【００４６】
また、合金ターゲットをスパッタリングする時に加熱される温度で拡散性金属の窒化物又は酸化物が処理対象物１１と中間層２５の界面で析出するのであれば、中間層２５を加熱する工程を特に設ける必要がない。【００４７】
以上は拡散性金属としてＭｎが添加された合金ターゲット（ターゲット５）を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
拡散性金属は、銅中の拡散速度が速く、かつ、窒素又は酸素と反応するものであれば、Ｍｎ以外にもＴｉと、Ｔａと、Ｍｏと、Ｗと、Ｖ等の種々の遷移金属や、Ｍｇと、Ａｌ等の非遷移金属を、拡散性金属としてターゲット５に添加することができる。
これらの遷移金属は単独で合金ターゲット５に添加してもよいし、２種類以上を添加してもよい。
合金ターゲット５中の拡散性金属の添加量は特に限定されないが、その添加量は、例えば、１原子%以上４０原子%以下である。【００４８】
反応ガスは、化学構造中に酸素又は窒素を含み、拡散性金属と反応して酸化物又は窒化物を生成するものであれば特に限定されず、例えば、Ｈ2Ｏ、Ｏ3、ＣＯ、Ｎ2、ＮＨ3を用いることができる。これらの反応ガスは一種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。【００４９】
スパッタガスは特に限定されず、Ａｒガスと、Ｎｅガスと、Ｘｅガスと、Ｋｒガスからなる群より選択される不活性ガスのうち、少なくとも１種類を用いることができる。【００５０】
下部絶縁層１５と上部絶縁層１７の構成材料はＳｉＯ2からなる場合に限定されず、ＳｉＯ2と、ＳｉＮと、ＳｉＯＣと、ＳｉＣとからなる群より選択されるいずれか１種類以上を含有するものを用いることができる。【００５１】
第一、第二の金属配線１４、３２の構成材料も特に限定されず、Ｃｕ、Ａｌ等種々の導電性材料を用いることができるが、下地層２８は銅を主成分としているため、下地層２８との密着性を考慮すると第二の金属配線３２の構成材料は銅を主成分とするものが好ましく、第二の金属配線３２の構成材料が銅を主成分とする場合には、電気的特性を考慮すると第一の金属配線１４の構成材料は銅を主成分とするものが好ましい。【００５２】
以上は、第一の絶縁膜２６の上に第二の絶縁膜２７が配置され、孔２１が第二の絶縁膜２７の溝２２底面に位置する処理対象物１１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、第二の絶縁膜２７が形成されておらず、第一の絶縁膜２６表面が露出する処理対象物１１を用いて半導体装置を製造する場合も本発明には含まれる。【００５３】
中間層形成工程とエッチング工程時に真空槽２に導入する反応ガスの流量は特に限定されないが、例えば０．１ｓｃｃｍ以上５ｓｃｃｍ以下であり、その時の真空槽２内部の圧力は、例えば１０-4Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下である。【００５４】
以上は中間層形成工程とエッチング工程とで、ターゲット５の印加電圧を２段階に減少させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ターゲット５の印加電圧は３回以上段階的に減少させてもよいし、段階的ではなく、連続して徐々に減少させてもよい。同様に、高周波電圧も３回以上段階的に増加させてもよいし、段階的ではなく、連続して徐々に増加させてもよい。
【実施例】
【００５５】
＜密着性試験＞
成膜雰囲気中の反応ガス（Ｏ2、酸素）の分圧と、ターゲット５のＭｎ添加量をそれぞれ変えて中間層形成工程とエッチング工程を行い中間層２５を形成した後、上述した工程で半導体装置１０を製造した。ここでは、アニール化の条件は、真空雰囲気の圧力が６×１０-6Ｐａ、加熱温度が３５０℃、加熱時間が１時間であった。【００５６】
得られた半導体装置１０の第二の金属配線３２が形成された側の表面に、格子状の傷を形成した。半導体素子１０表面の傷が形成された部分に粘着テープを貼付した後剥離し、第二の金属配線３２の剥離の有無を観察した。その結果を、酸素分圧と、ターゲット５のＭｎ添加量と共に下記表１に記載する。【００５７】
【表１】
0005145225.tif 000002
【００５８】
上記表１の「○」は第二の金属配線３２の剥離が観察されない場合であり、「×」は第二の金属配線３２の剥離が観察された場合を示している。【００５９】
上記表１から明らかなように、Ｍｎの添加量が２原子%以下であり、酸素ガスの分圧が１０-3Ｐａ未満であると、密着性が悪かった。この実験結果から、Ｍｎの添加量は２原子%を超え、かつ、酸素ガス分圧は１０-3Ｐａ以上であれば、第二の金属配線３２の密着性が高くなることが確認された。【００６０】
＜抵抗値＞
Ｍｎ添加量が７原子%のターゲットを用い、反応ガスである酸素ガスの流量をそれぞれ変えて中間層形成工程とエッチング工程を行い中間層２５を形成した後、上述した工程で半導体装置１０を製造した。
各半導体装置１０の第一、第二の金属配線１４、３２の比抵抗と抵抗値変化を測定し、その測定結果を図６のグラフに示す。【００６１】
図６から明らかなように酸素流量を増加させても、第一、第二の金属配線１４、３２の配線抵抗増加をもたらすような比抵抗の上昇は見られなかった。このことから、中間層形成工程とエッチング工程で酸素を導入しても、金属配線の電気的特性は劣化しないことがわかる。
【図１】
0005145225.tif 000003
【図２】
0005145225.tif 000004
【図３】
0005145225.tif 000005
【図４】
0005145225.tif 000006
【図５】
0005145225.tif 000007
【図６】
0005145225.tif 000008