【手続補正書】
【提出日】平成19年11月9日(2007.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層配線構造を有する半導体装置であって、
半導体基板上に配設された多層配線層と、
前記多層配線層のうち、アルミ配線層で構成される下層配線層と上層配線層との間に配設された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜を貫通し、前記下層配線層と前記上層配線層とを電気的に接続するコンタクト部と、を備え、
前記コンタクト部は、
前記層間絶縁膜を貫通して前記下層配線層上に到達するスルーホールと、
前記スルーホールの内面に沿って配設されたバリアメタル層と、
前記スルーホール内に充填されたタングステンプラグとを有し、
前記バリアメタル層は、アモルファス金属膜を含み、
前記スルーホールは、その底面の一部が前記下層配線層上からずれ、前記スルーホールの側面の一部に前記下層配線層の側面の一部が露出し、
前記バリアメタル層は、前記スルーホールの底面を覆うように配設され、
前記バリアメタル層の前記アモルファス金属膜は、前記スルーホールの側面に露出した前記下層配線層の側面の前記一部を少なくとも覆う、半導体装置。
【請求項２】
前記バリアメタル層は、チタン膜と窒化チタン膜との２層構造を有し、
前記チタン膜の上に前記窒化チタン膜が配設され、
少なくとも前記窒化チタン膜はアモルファスである、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記バリアメタル層は、タングステン膜と窒化タングステン膜との２層構造を有し、少なくとも１方がアモルファスである、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記バリアメタル層は、前記窒化タングステン膜の上に前記タングステン膜が配設され、
少なくとも前記窒化タングステン膜はアモルファスである、請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記バリアメタル層は、アモルファスのタングステン膜あるいはアモルファスの窒化タングステン膜で構成される単層構造である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体基板上に配設された多層配線層と、前記多層配線層のうち、アルミ配線層で構成される下層配線層と上層配線層との間に配設された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を貫通し、前記下層配線層と前記上層配線層とを電気的に接続するコンタクト部とを備えた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法であって、
(ａ)前記下層配線層を覆うように前記層間絶縁膜を形成する工程と、
(ｂ)前記層間絶縁膜を貫通して前記下層配線層上に到達するスルーホールを形成する工程と、
(ｃ)前記スルーホールの内面に沿うように、アモルファス金属膜を含むバリアメタル層を形成する工程と、
(ｄ)前記スルーホール内にタングステンプラグを形成する工程と、
(ｅ)前記タングステンプラグに接続されるように、前記層間絶縁膜上に前記上層配線層を形成する工程と、を備え、
前記工程(ｃ)は、
ＤＣマグネトロンスパッタを用いて前記バリアメタル層の金属材料をスパッタリングしてスパッタ粒子を生成するとともに、前記半導体基板に高周波電圧をバイアスして、前記スパッタ粒子を前記半導体基板に引きつけることで前記バリアメタル層を形成する工程を含み、
前記ＤＣマグネトロンスパッタのＤＣパワーは１〜４０ｋＷ、
成膜温度は室温〜４００℃とし、
前記半導体基板に与える高周波のパワーは１ｋＷ以下とし、
前記工程(ｂ)は、前記スルーホールが、その底面の一部が前記下層配線層上からずれ、前記スルーホールの側面の一部に前記下層配線層の側面の一部を露出させる工程を含み、
前記工程(ｃ)は、
前記バリアメタル層が、前記スルーホールの底面を覆うように配設し、前記バリアメタル層の前記アモルファス金属膜が、前記スルーホールの側面に露出した前記下層配線層の側面の前記一部を少なくとも覆う工程を含み、
前記工程(ｄ)は、
前記スルーホール内にＣＶＤによりタングステン膜を充填する工程を含み、前記ＣＶＤにおいてＷＦ6を使用する、半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明に係る請求項１記載の半導体装置は、多層配線構造を有する半導体装置であって、半導体基板上に配設された多層配線層と、前記多層配線層のうち、アルミ配線層で構成される下層配線層と上層配線層との間に配設された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を貫通し、前記下層配線層と前記上層配線層とを電気的に接続するコンタクト部と、を備え、前記コンタクト部は、前記層間絶縁膜を貫通して前記下層配線層上に到達するスルーホールと、前記スルーホールの内面に沿って配設されたバリアメタル層と、前記スルーホール内に充填されたタングステンプラグとを有し、前記バリアメタル層は、アモルファス金属膜を含み、前記スルーホールは、その底面の一部が前記下層配線層上からずれ、前記スルーホールの側面の一部に前記下層配線層の側面の一部が露出し、前記バリアメタル層は、前記スルーホールの底面を覆うように配設され、前記バリアメタル層の前記アモルファス金属膜は、前記スルーホールの側面に露出した前記下層配線層の側面の前記一部を少なくとも覆っている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明に係る請求項６記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に配設された多層配線層と、前記多層配線層のうち、アルミ配線層で構成される下層配線層と上層配線層との間に配設された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を貫通し、前記下層配線層と前記上層配線層とを電気的に接続するコンタクト部とを備えた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法であって、前記下層配線層を覆うように前記層間絶縁膜を形成する工程(ａ)と、前記層間絶縁膜を貫通して前記下層配線層上に到達するスルーホールを形成する工程(ｂ)と、前記スルーホールの内面に沿うように、アモルファス金属膜を含むバリアメタル層を形成する工程(ｃ)と、前記バリアメタル層で規定される前記スルーホール内にタングステンプラグを形成する工程(ｄ)と、前記タングステンプラグに接続されるように、前記層間絶縁膜上に前記上層配線層を形成する工程(ｅ)とを備え、前記工程(ｃ)は、ＤＣマグネトロンスパッタを用いて前記バリアメタル層の金属材料をスパッタリングしてスパッタ粒子を生成するとともに、前記半導体基板に高周波電圧をバイアスして、前記スパッタ粒子を前記半導体基板に引きつけることで前記バリアメタル層を形成する工程を含み、前記ＤＣマグネトロンスパッタのＤＣパワーは１〜４０ｋＷ、成膜温度は室温〜４００℃とし、前記半導体基板に与える高周波のパワーは１ｋＷ以下とし、前記工程(ｂ)は、前記スルーホールが、その底面の一部が前記下層配線層上からずれ、前記スルーホールの側面の一部に前記下層配線層の側面の一部を露出させる工程を含み、前記工程(ｃ)は、前記バリアメタル層が、前記スルーホールの底面を覆うように配設し、前記バリアメタル層の前記アモルファス金属膜が、前記スルーホールの側面に露出した前記下層配線層の側面の前記一部を少なくとも覆う工程を含み、前記工程(ｄ)は、前記スルーホール内にＣＶＤによりタングステン膜を充填する工程を含み、前記ＣＶＤにおいてＷＦ6を使用する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明に係る請求項１記載の半導体装置によれば、スルーホールの内面に沿って配設されたバリアメタル層がアモルファス金属膜を含むので、タングステンプラグの形成にＣＶＤを使用する場合、ＷＦ6やフッ素の拡散がアモルファス金属膜によって防止され、下層配線層のアルミニウムと反応してＡｌＦ3が生成されることが防止されるので、スルーホールの側面の一部に下層配線層の側面の一部が露出している構成において下層配線層とタングステンプラグとの電気的接続の信頼性が高く、接触抵抗を低く保つことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明に係る請求項６記載の半導体装置の製造方法によれば、バリアメタル層の形成に際して、ＤＣマグネトロンスパッタを用いて金属バリアメタル層の金属材料をスパッタリングしてスパッタ粒子を生成するとともに、半導体基板に高周波電圧をバイアスして、スパッタ粒子を半導体基板に引きつけるので、バリアメタル層をアモルファス金属膜にすることができるとともに、スルーホールのアスペクト比が大きい場合でもスルーホールの側面にも均一に形成することができる。従って、タングステンプラグの形成時にＣＶＤで使用するＷＦ6やフッ素の拡散がアモルファス金属膜によって防止され、下層配線層のアルミニウムと反応してＡｌＦ3が生成されることが防止されるので、スルーホールの側面の一部に下層配線層の側面の一部が露出している構成において下層配線層とタングステンプラグとの電気的接続の信頼性が高く、接触抵抗が低い半導体装置を得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
その後、当該レジストマスクを用いて、ドライエッチングにより多層金属膜をパターニングすることでアルミ配線層ＷＬ１を得る。なお、アルミ配線層ＷＬ１を下層配線層と呼称する場合もある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
その後、当該レジストマスクＲＭ２を用いて、ドライエッチングにより多層金属膜をパターニングすることで、図７に示すようにタングステンプラグ１３に接続されるアルミ配線層ＷＬ２を得る。なお、アルミ配線層ＷＬ２を上層配線層と呼称する場合もある。なお、スルーホール９、チタン膜１０、窒化チタン膜１１およびタングステンプラグ１３とで、下層配線層と上層配線層とが電気的に接続されるので、この部分をコンタクト部と総称する。