(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅層を有する下層金属配線と、
前記下層金属配線の銅層上に形成され、互いにエッチング選択比を有する下層バリア膜及び上層バリア膜を含む層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された上層金属配線と、
前記層間絶縁膜を貫通して前記下層金属配線と前記上層金属配線を連結するビアコンタクトプラグと、
前記ビアコンタクトプラグの内部の銅層の側壁を連続的に、底面を不連続的に囲むバリアメタル層とを含み、
前記ビアコンタクトプラグは前記下層バリア膜を過ぎる部分で前記上層バリア膜を過ぎる部分より幅が不連続的に広く形成され、
前記バリアメタル層は前記上層バリア膜の下部で不連続的に形成され、前記下層金属配線と前記ビアコンタクトプラグの内部の銅層は直接的に接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記上層金属配線及び前記ビアコンタクトプラグの内部の銅層は直接一体に連結されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記層間絶縁膜は前記上層バリア膜上にＦＳＧからなった膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記上層バリア膜はシリコン窒化膜、シリコン炭化膜のうちのいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記下層バリア膜はシリコン窒化膜、シリコン炭化膜のうちのいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記バリアメタル層はタングステン、窒化タングステン、ニオブ、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、硅素窒化タンタル、硅素窒化チタン、硅素窒化タングステンのうちのいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ビアコンタクトプラグの内部の銅層は前記バリアメタル層と接する外側ＣＶＤシード層と内側電気めっき層からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記下部金属配線の銅層と前記上部金属配線の銅層は側面及び底面がバリアメタルで囲まれるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ビアコンタクトプラグは前記下層バリア膜と前記上層バリア膜の界面で幅が不連続的に広く形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
基板に形成された下層金属配線と、
前記下層金属配線上に形成され、互いにエッチング選択比を有する絶縁性下層バリア膜及び絶縁性上層バリア膜を有する層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記下層金属配線と前記層間絶縁膜により離隔された上層金属配線と、
前記層間絶縁膜を貫通して前記下層金属配線と前記上層金属配線を連結するビアコンタクトプラグと、
前記ビアコンタクトプラグの内部の金属層の側壁を連続的に、底面を不連続的に囲むように形成されたバリアメタル層とを含み、
前記ビアコンタクトプラグが前記下層バリア膜を過ぎる部分で前記上層バリア膜を過ぎる部分より幅が不連続的に広く形成され、
前記バリアメタル層は前記上層バリア膜の下部で不連続的に形成され、前記下層金属配線と前記ビアコンタクトプラグの内部の金属層は直接的に接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
前記下層金属配線及び前記上層金属配線は銅、アルミニウム、タングステン、金、銀のうちのいずれか一つからなることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
絶縁膜が覆われた基板に下層金属配線を形成する段階と、
前記下層金属配線上に互いにエッチング選択比を有する絶縁性下層バリア膜と絶縁性上層バリア膜を含む層間絶縁膜を積層する段階と、
ビアコンタクトを形成するためのエッチングマスクを形成し、異方性エッチングを利用して前記層間絶縁膜を前記上層バリア膜までエッチングして前記下層バリア膜を露出させる段階と、
露出された前記下層バリア膜に対して等方性エッチングを実施して前記下層バリア膜の部分に前記上層バリア膜に対してアンダ−カットを有し、下層金属配線の一部を露出させるビアコンタクトホールを形成する段階と、
前記ビアコンタクトホールが形成された基板の全面に前記下層バリア膜の部分で不連続的に形成されたバリアメタル層を形成する段階と、
前記バリアメタル層上に金属層を積層して前記ビアコンタクトホールを満たす段階とを備えることを特徴とする半導体装置の形成方法。
【請求項１３】
前記下層金属配線の上層及び前記金属層は銅層で形成することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の形成方法。
【請求項１４】
前記下層金属配線は、
前記絶縁膜にグルーブを形成する段階と、
前記下層金属配線用バリアメタル層を積層する段階と、
前記バリアメタル層上に金属層を積層する段階と、
ＣＭＰ法を実施して前記絶縁膜の上面を露出させる段階と、
からなるダマシン法により形成されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の形成方法。
【請求項１５】
前記バリアメタル層はスパッタリング法により形成されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の形成方法。
【請求項１６】
前記金属層を積層して前記ビアコンタクトホールを満たす段階は、
前記バリアメタル層上に金属シード層をＣＶＤ法により形成する段階と、
前記シード層上に前記金属層を電気めっきにより形成する段階とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の形成方法。
【請求項１７】
前記ビアコンタクトホールを形成する段階の前に、または後に、前記層間絶縁膜の上部をパターニングしてグルーブを形成する段階がさらに備えられ、
前記ビアコンタクトホールは前記グルーブと少なくとも一部の領域で、重畳して形成され、
前記バリアメタル層上に前記金属層を積層して前記ビアコンタクトホールを満たす段階で、前記グルーブも共に満たすことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の形成方法。
【請求項１８】
ＣＭＰ法により前記層間絶縁膜の上面に積層されている前記金属層と前記バリアメタル層を除去して前記層間絶縁膜の上面を露出させ、前記ビアコンタクトホールと前記グルーブに前記金属層を残す段階がさらに備えられることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の形成方法。
【請求項１９】
前記層間絶縁膜は前記下層バリア膜及び上層バリア膜上に第１絶縁膜、エッチング阻止膜、第２絶縁膜を順次に積層して形成し、
前記グルーブを形成する段階で、前記層間絶縁膜の上部に対して行うパターニングは前記第２絶縁膜または前記第２絶縁膜と前記エッチング阻止膜に対して実施されることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその形成方法に関するものであり、より詳細には、多層配線の上下層を連結するビアコンタクトプラグを含む半導体装置及びその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化と共に配線が複雑化されている。このため、単一層ではこの複雑化された配線を形成することが難しくなっており、多数の層からなる多層配線を使用するようになってきている。半導体装置の配線金属には通常アルミニウムが多く使用される。半導体装置の配線にアルミニウムを使用すると、数々の利点がある。しかし、配線は通常スパッタリング法により形成されるので、縦横比の大きいコンタクトを形成することは難しい。また、アルミニウムは電子的移動（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）により断線が発生する可能性がある。さらに、素子の高集積化に従って金属配線の線幅が狭くなると、コンタクトの幅も小さくなって配線抵抗及びコンタクト抵抗が増加する。
【０００３】
配線及びコンタクト抵抗の増加を防止するために、半導体装置の配線材料として研究されているものの一つが銅である。銅配線はアルミニウムに比べて抵抗が低く、配線抵抗の問題を軽減することができ、電子的移動による断線の問題もなく、半導体装置の信頼性を高めることができる。しかし、銅はエッチングによるパターニングを実施し難い。また、銅を半導体装置の金属配線として使用する場合の他の問題点として、銅はシリコン及びシリコン酸化膜の内部に容易に拡散され、電流漏洩と寄生容量を増加させるということが挙げられる。
【０００４】
これら銅配線の問題点を克服するために様々な方法が開発された。まず、パターニングの難しさを克服する方法として、ダマシン工程を挙げることができる。ダマシン工程では、まず、下部絶縁層にグルーブが形成されるようにエッチングする。そして、銅を積層した後に、ＣＭＰ法などにより下部絶縁層の上面が露出されるように銅に対する平坦化エッチングを実施する。したがって、ダマシン工程を用いれば、グルーブのみに銅が残って配線が形成される。これによって、銅を直接的にパターニングする必要はない。拡散の問題に対しては、銅の拡散を防止することができるバリア層を使用する方法がある。バリア層は導電膜または絶縁膜で形成することになる。
【０００５】
一方、バリア層のうち、バリアメタルと呼ばれる導電性バリア層は銅配線だけではなく、アルミニウムまたはタングステンコンタクトプラグの形成時に、スパイク現象を防止する用途として使用、または低抵抗金属である金または銀を使用する配線にも使用されることができる。
【０００６】
図１は、従来の多層銅配線を有する半導体装置の形成過程の特定段階における、ビアコンタクト部分の側断面を示す。図１を参照してその形成過程を見ると、第１層間絶縁膜１１で覆われた基板１０に下層配線１３がダマシン工程により形成される。下層配線１３上には銅に対するバリア膜として絶縁性キャッピング膜１５が薄く形成され、シリコン酸化膜などの絶縁膜が積層されて第２層間絶縁膜１７を形成する。キャッピング膜１５と第２層間絶縁膜１７をパターニングしてビアコンタクトホールを形成し、底面に下層配線１３を露出させる。露出された下層配線１３の表面の異物を除去するために洗浄を実施する。キャッピング膜１５をエッチングし、下層配線１３の表面を洗浄する過程で、銅層の一部がエッチングされてコンタクトホール周辺のキャッピング膜１５の下にアンダ−カット２５が形成される。次に、コンタクトホールが形成された基板にバリアメタル１９を積層する。前記バリアメタル１９は前記アンダ−カット２５を満たさず、前記コンタクトホールの内壁を覆う。このときに、前記バリアメタル１９は前記コンタクトホールの底面に相対的に厚く積層される。しかし、満たされない前記アンダ−カット２５により形成される下層配線１３とキャッピング膜１５との間の微細なギャップが前記バリアメタル１９と前記下層配線１３との間に介される。バリアメタル１９を形成した後に、銅層２１の積層を通じてコンタクトホールを満たすビア用のコンタクトプラグが形成される。
【０００７】
ところで、図１のように形成されたコンタクトプラグの底面で、下層配線１３の銅層とコンタクトプラグの銅層２１は厚いバリアメタル１９'を通じて電気的に接続される。アンダ−カット２５部分はバリアメタル１９の形成過程でボイドとして残りやすい。コンタクトプラグの底面のバリアメタル１９'は電流の流れにおいて、銅層と銅層との間に直列に接続される。バリアメタル１９は主にタンタル、タンタル窒化膜（ＴａＮ）などからなり、これらの物質は銅に比べて伝導性が落ちるので、ビアコンタクト界面の抵抗を高める結果をもたらす。素子の高集積化に従ってコンタクトの大きさが減り、ビアやコンタクトでの電流密度が各層配線での電流密度より高くなる。したがって、ビアやコンタクトで電子的移動による断線の可能性が高い。特に、コンタクトプラグの電流集中の現象がコーナー部に主に発生するので、電子的移動が増大される。ところで、この部分にバリアメタルが各層の銅配線とビアの銅配線が接続されることを防止しているので、ボイドを誘発、または増大させて断線の危険を高める。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の金属多層配線でコンタクトプラグの形成時に、バリアメタルを使用するときの問題点を除去するためになされたものであり、下層配線金属とビアコンタクトを形成する金属が少なくとも一部の界面でバリア層を通じず、直接的に接する半導体装置及びその形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は銅配線で、ビアコンタクト抵抗を低め、コンタクト界面の周辺の電子的移動及びストレス移動による製品寿命の短縮を防止することができる構成の半導体装置及びその形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、製品の信頼性を維持する期間を増やし、回路抵抗の減少に従って製品の特性を改善することができる半導体装置及びその形成方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明の装置は、銅層を有する下層金属配線と、前記下層金属配線の銅層上に形成された層間絶縁膜及び前記層間絶縁膜上に形成された上層金属配線を含む。前記層間絶縁膜は互いにエッチング選択比を有する下層バリア膜及び上層バリア膜を含む。
【００１２】
前記下層金属配線と前記上層金属配線は前記層間絶縁膜を貫通するビアコンタクトプラグにより接続される。前記ビアコンタクトプラグの内部の銅層の側面を連続的に、底面を不連続的にバリアメタル層が囲む。前記ビアコンタクトプラグの前記下層バリア膜を過ぎる部分は前記上層バリア膜を過ぎる部分より幅が不連続的に広く形成され、前記バリアメタル層は前記上層バリア膜の下部で不連続的に形成され、前記下層金属配線と前記ビアコンタクトプラグの内部の銅層は直接的に接続される。
【００１３】
本発明で、通常の下層配線と上層金属配線は銅層と銅層の底面及び側面をカバーするバリアメタル層からなる。
【００１４】
また、上層バリア膜と下層バリア膜はシリコン窒化膜、シリコン炭化膜など銅に対するバリアの役割を果たすことができる膜で形成し、特定エッチ液に対して互いに異なるエッチング選択比を有する膜で形成される。
【００１５】
本発明で、ビアコンタクトプラグと上層金属配線はデュアルダマシン工程により同一の導電物質で同時に形成されることができる。
【００１６】
バリアメタルとしては、タングステン、窒化タングステン、ニオブ（Ｎｂ）のような耐火性物質（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、及び硅素窒化タンタル、硅素窒化チタン、硅素窒化タングステンのような三原子の物質のうちのいずれか一つを使用することができる。
【００１７】
層間絶縁膜は通常上層及び下層バリア膜の厚さに比べて厚く形成し、ＦＳＧなどの低誘電率の絶縁膜のうちのいずれか一つで形成することが望ましい。
【００１８】
前記の目的を達成するための本発明の方法は、まず、絶縁膜が覆われた基板に下層金属配線を形成する段階と、下層金属配線上に互いにエッチング選択比を有する絶縁性下層バリア膜と絶縁性上層バリア膜を積層する段階と、ビアコンタクトを形成するためのエッチングマスクを形成し、異方性エッチングを利用して上層バリア膜に対するパターニングを実施し、下層バリア膜を露出させる段階と、露出された下層バリア膜に対する等方性エッチングを実施して下層バリア膜の部分に上層バリア膜に対してアンダーカットを有し、下層金属配線の一部を露出させるビアコンタクトホールを形成する段階と、ビアコンタクトホールが形成された基板の全面に下層バリア膜の部分で、不連続部的に形成されたバリアメタル層を形成する段階と、バリアメタル層が形成された基板に銅層を積層して前記ビアコンタクトホールを満たす段階とを備える。
【００１９】
本発明で、通常下層金属配線はビアコンタクトホールの形成方法のように銅層でダマシン工程により実施される。ダマシン工程により基板上に形成されたグルーブを銅層で満たす時に、まず、バリアメタル層を薄く形成し、銅層を積層する。バリアメタル層はスパッタリングやＣＶＤを利用して形成することができ、バリアメタル層の形成の後に、銅を積層する方法は様々なものが使用されるが、通常は、まずバリア層上に銅シード層を形成する。シード層の形成では、表面の全ての膜に銅層が均質に積層されなければならないので、ＣＶＤを使用することが望ましい。シード層に付加してビアコンタクトホールを満たすための多量の銅バルク層を積層するときには、電気めっき法を使用することができる。コンタクトの幅が小さい時には、ＣＶＤ法により銅を積層してビアホールを満たすことができる。
【００２０】
下層及び上層バリア膜上には、通常バリア膜に比べて相対的に厚い絶縁膜をさらに形成して層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜をパターングしてビアコンタクトホールを形成する段階で、前記層間絶縁膜だけではなく、前記上層バリア膜を異方性エッチングを利用して共に連続的にエッチングすることができる。下層バリア膜は前記層間絶縁膜及び上層バリア膜に比べて高いエッチング比を有する物質により等方性でエッチングされ、コンタクトホールの幅は下層バリア膜と上層バリア膜との境界で不連続的に広くなるので、アンダーカットを形成することが望ましい。この時に、下層バリア膜は窒化膜で形成し、上層バリア膜はシリコン炭化膜などで形成し、前記下層絶縁膜は燐酸湿式エッチングを実施することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
(実施形態１)
図２乃至図６は本発明の一実施形態により多層配線を有する半導体装置でビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【００２３】
図２を参照すると、基板１００に形成された素子を覆う第１層間絶縁膜１１０が形成されている。第１層間絶縁膜１１０には下層配線１３０のためのグルーブが形成され、グルーブには第１バリアメタル層と第１銅層が順次に満たされる。第１層間絶縁膜１１０の上面上に積層された第１バリアメタル層と第１銅層はＣＭＰ法を通じて除去され、グルーブには第１バリアメタルパターン１３１と第１銅パターン１３３が残って下層配線１３０を形成する。下層配線１３０が形成された基板に順次に下層バリア膜２０５、上層バリア膜１５０及び第１絶縁膜１６０を積層して第２層間絶縁膜１７０を形成する。下層バリア膜２０５バリアはシリコン窒化膜で形成することができ、上層バリア膜１５０はシリコン窒化膜とエッチング選択比を有するシリコン炭化膜を使用して形成することができる。このときに、厚さは１０乃至１０００Åで形成することができ、下層バリア膜２０５はビアコンタクトに使用されるバリアメタルの厚さより厚く形成されることが望ましい。上層バリア膜１５０上に形成される第１絶縁膜１６０は誘電率が低いＦＳＧ、商品名ブラックダイアモンド、商品名ＳｉｌＫなどで２０００乃至１００００Åの厚さで形成することができる。
【００２４】
図３を参照すると、第１絶縁膜１６０及び上層バリア膜１５０をパターニングしてコンタクトホール１７１'を形成する。具体的に、第２層間絶縁膜１７０上にコンタクトホールの形成のためのエッチングマスク（図示せず）を、フォトレジストを利用して形成するフォトリソグラフィ段階と、エッチングマスクとしてフォトレジストパターンを利用して前記第１絶縁膜１６０及び前記上層バリア膜１５０を異方性エッチングする。
【００２５】
図４を参照すると、燐酸湿式エッチングを実施してシリコン窒化膜からなる下層バリア膜２０５をエッチングする。したがって、下部配線１３０を露出させるコンタクトホール１７１が完成される。下層バリア膜２０５部分で、コンタクトホール１７１は不連続的に拡大され、上層バリア膜１５０下にアンダ−カット１７３を形成する。このときに、下部配線１３０の第１銅パターン１３３も一部除去されて下部配線１３０の露出された上部が凹んで形成される。次に、露出された下部配線１３０の表面の不純物の除去のための湿式洗浄を実施する。湿式洗浄過程でも、下部配線１３０の第１銅パターン１３３の一部が追加的に除去される。アンダ−カット１７３を形成するように、下層バリア膜２０５が除去された部分と第１銅パターンの一部が除去されて凹んでいる部分とは連続するので、かなり幅が広い空間を形成することになる。
【００２６】
図５を参照すると、基板上に薄い第２バリアメタルを形成する。このときに、第２バリアメタルの厚さは下層バリア膜２０５の厚さより小さく形成することが望ましい。第２バリアメタルはスパッタリングや蒸着スピードを速くしたＣＶＤ法により形成されることができる。第２バリアメタルはコンタクトホール１７１を含む基板に積層、またはアンダ−カット１７３が形成された下部バリア膜２０５部分には形成されず、コンタクトホール１７１の底面には相対的に厚く孤立した第２バリアメタルパターン１８１で形成される。すなわち、コンタクトホール１７１の側面を覆う第２バリアメタルとコンタクトホール１７１の底面の第２バリアメタルパターン１８１は遮断された形態を有する。
【００２７】
図６を参照すると、第２バリアメタルが形成された基板の全面に第２銅層１９０が積層される。第２銅層１９０の積層の初期には低い蒸着スピードを有し、空いた空間の全部を埋めるＣＶＤ法により銅シード層を薄く形成する。一旦、シード層が形成されれば、積層スピードが速い電気めっき法を利用してコンタクトホールの残余空間を満たすようになる。第２層間絶縁膜１７０の上面にも第２バリアメタルと第２銅層１９０が積層された状態を形成している。したがって、ビアコンタクトプラグ１９５の下段の周辺部では、下層バリア膜２０５が除去されたアンダ−カット１７３空間を第２銅層１９０が完全に満たし、第１銅パターン１３３と第２銅層１９０が第２バリアメタルまたは第２バリアメタルパターン１８１を介在しない状態で直接接触するようになる。
（実施形態２）
図７を参照すると、実施形態１の図２のような状態で、上層バリア膜１５０上に第１絶縁膜１６０を形成した後に、エッチング阻止膜２１０を連続的に形成する。エッチング阻止膜２１０は第２絶縁膜２２０とエッチング選択比を有することができる物質であり、第２絶縁膜２２０は第１絶縁膜１６０と類似の物質を使用して形成することができる。
【００２８】
図８を参照すると、二回のパターニング工程を実施して上層配線が形成されるグルーブ２２１及びビアコンタクトホール１７１'を形成する。グルーブ２２１を形成する工程とビアコンタクトホール１７１'を形成する工程は互いに順番を換えて進行することができる。グルーブ２２１を先に形成する場合は、第２絶縁膜２２０に対するパターニング作業を通じて上層配線が満たされるグルーブ２２１を形成する。グルーブ２２１を形成するエッチングで、エッチング阻止膜２１０がエッチングの深さを限定するようになる。グルーブ２２１に露出されたエッチング阻止膜２１０を除去し、再びパターニング作業を実施して完成されたグルーブ２２１の一部分に下層バリア膜２０５を露出させビアコンタクトホール１７１'を形成する。この過程で、第１絶縁膜１６０と上層バリア膜１５０は連続的にエッチングされる。
【００２９】
図９を参照すると、下層バリア膜２０５が露出された状態で、燐酸湿式エッチングを実施してビアコンタクトホール１７１を完成する。この時に、ビアコンタクトホール１７１領域で、下層バリア膜２０５を除去し、除去された幅が上層バリア膜１５０の除去された幅より広めるようにして上層バリア膜１５０下の下層バリア膜２０５がアンダ−カット１７３を形成するようにする。次に、洗浄作業を実施する。下層バリア膜２０５のエッチング及び洗浄作業で下層配線１３０の第１銅パターン１３３の一部が共に除去されて下層バリア膜２０５がアンダ−カット１７３を形成する空間と連続されながら、共に下に凹んだ空間を形成することができる。
【００３０】
図１０を参照すると、グルーブ２２１及びビアコンタクトホール１７１が形成された基板に第２バリアメタルをスパッタリングやＣＶＤ法によりコンフォマルに積層する。しかし、下層バリア膜２０５が除去されてビアコンタクトホール１７１が不連続的に拡張されたアンダ−カット１７３部分では、第２バリアメタル層が積層できないので、ビアコンタクトホール１７１の底面にはビアコンタクトホール１７１の他の側壁部分を覆う第２バリアメタルと遮断された第２バリアメタルパターン１８１が形成される。
【００３１】
図１１を参照すると、第２バリアメタルが形成された基板に第２銅層を積層して、既に形成されたグルーブ２２１とビアコンタクトホール１７１を満たす。次に、ＣＭＰ法により第２絶縁膜２２０の上方に積層された第２バリアメタルと第２銅層を除去する。これによって、ビアコンタクトプラグ１９１と上層配線１９３が残るようになる。上層配線１９３を形成する第２銅パターンの銅元素が後続工程で拡散されることを防止するために、上層配線１９３が形成された基板にシリコン窒化膜などでキャッピング膜２３０を形成する。これによって、バリアメタル層が不連続部分を有するビアコンタクトに連結された上下層金属配線が形成される。
【００３２】
このように形成された半導体装置を見ると、基板の絶縁膜に形成された下層銅配線と、下層金属配線上に下層バリア膜と上層バリア膜を有する層間絶縁膜と、層間絶縁膜上にビアコンタクトプラグを通じて下層銅配線と連結される上層金属配線がある。層間絶縁膜を貫通して下層金属配線と上層金属配線を連結するビアコンタクトプラグは下層バリア膜を過ぎる部分の幅が上層バリア膜を過ぎる部分の幅より広く形成され、この部分にバリアメタルが存在しないので、ビアコンタクトプラグと下層配線が直接的に接している。したがって、ビアコンタクトプラグと下層配線との間の界面の抵抗が非常に小さい。その結果、熱の発生が減少し、電子的移動及びストレス移動を減らすことができ、電子的移動がある場合にも、銅層が連続するので、ボイドや断線の発生する確率が低くなる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、ビアコンタクト界面で電気場が集中される部分のバリアメタル層が除去されるので、半導体装置でコンタクト抵抗を低めることができ、電子的移動およびストレス移動を抑制することができ、連結部にボイドや断線が発生することを防止して半導体装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の多層銅配線を有する半導体装置の形成過程の特定段階でのビアコンタクト部分の側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態により多層配線を有する半導体装置でビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図３】本発明の一実施形態により多層配線を有する半導体装置でビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図４】本発明の一実施形態により多層配線を有する半導体装置でビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図５】本発明の一実施形態により多層配線を有する半導体装置でビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図６】本発明の一実施形態により多層配線を有する半導体装置でビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によるビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態によるビアコンタクトを形成する工程段階を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１００…基盤、
１１０…第１層間絶縁膜、
１３０…下層配線、
１３１…第１バリアメタル層、
１３３…第１銅パターン、
１５０…上層バリア膜、
１６０…第１絶縁膜、
１７０…第２層間絶縁膜、
１７１’…ビアコンタクトホール、
１７３…アンダーカット、
１８１…第２バリアメタルパターン、
１９０…第２銅層、
１９１、１９５…ビアコンタクトプラグ、
１９３…上層配線、
２０５…下層バリア膜、
２１０…エッチング阻止膜、
２２０…第２絶縁膜、
２２１…グルーブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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