(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記銅配線膜形成工程で選択的に形成された銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記形成された層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、所定パターンの第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項２】
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、第１の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記銅配線膜形成工程で選択的に形成された第１の銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記形成された層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、該ビアホール内部に有機銅化合物を含む溶液を充填する充填工程と、
前記充填工程で充填された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成するビアホール銅配線膜形成工程と、
前記ビアホール銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記第２のバリア膜上に所定パターンの第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項３】
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、第１の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記銅配線膜形成工程で選択的に形成された第１の銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、該ビアホール内部に有機銅化合物を含む溶液を充填する充填工程と、
前記充填工程で充填された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成するビアホール銅配線膜形成工程と、
前記ビアホール銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記前記第２のレジスト膜を除去する工程と、
第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記第２のバリア膜上に所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第３のレジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
この塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、第２の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
この銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第３のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記選択的に形成された第２の銅配線膜をマスクとして前記第２のバリア膜を除去するバリア膜除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項４】
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布し、この塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のレジスト膜が無い部分に第１の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記選択的に形成された第１の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記選択的に形成された第１の銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜の所定位置に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、該ビアホール内部に有機銅化合物を含む溶液を充填する充填工程と、
前記充填工程で充填された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成するビアホール銅配線膜形成工程と、
前記ビアホール銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記前記第２のレジスト膜を除去する工程と、
第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記第２のバリア膜上に所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第３のレジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布し、この塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第３のレジスト膜が無い部分に第２の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
この銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第３のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記選択的に形成された第２の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記選択的に形成された第２の銅配線膜をマスクとして前記第２のバリア膜を除去するバリア膜除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項５】
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のバリア膜上に第１の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１の銅配線膜上に第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の銅配線膜、及び第１のバリア膜を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記第１のビアホールが形成された第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２の銅配線膜を形成する工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項６】
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のバリア膜上に第１の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１の銅配線膜上に第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の銅配線膜、及び第１のバリア膜を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記第２のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第３のバリア膜を表面に形成するバリア膜形成工程と、
このバリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
この塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第３のバリア膜上に第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第２の銅配線膜上に第４のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第３のレジスト膜をマスクとして前記第４のバリア膜、第２の銅配線膜、及び第３のバリア膜を除去する除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項７】
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のバリア膜上に第１の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記第１の銅配線膜上に第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の銅配線膜、及び第１のバリア膜を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記第２のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第３のバリア膜を表面に形成するバリア膜形成工程と、
このバリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
この塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第３のバリア膜上に第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第２の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記第２の銅配線膜上に第４のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第３のレジスト膜をマスクとして前記第４のバリア膜、第２の銅配線膜、及び第３のバリア膜を除去する除去工程と、
前記所定パターンの第３のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項８】
半導体基板に銅配線膜を形成する方法であって、
有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法。
【請求項９】
銅配線膜形成工程における有機銅化合物の分解は、ヒーター加熱、赤外線加熱、高周波加熱、レーザー加熱いずれかの手段を用いた熱分解である
ことを特徴とする請求項１〜請求項８いずれかの配線膜形成方法。
【請求項１０】
有機銅化合物が、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシラン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅ビストリメチルシリルアセチレン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリフェニルビニルシラン、ビス（ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅）ジメチルジビニルシラン、トリス（ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅）メチルトリビニルシラン、及びｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ
３−ｏｘｏｂｕｔａｎｏａｔｅ Ｃｕ（Ｉ）：Ｌ（但しＬは電子供与性の基）の群の中から選ばれる一種又は二種以上の有機銅化合物である
ことを特徴とする請求項１〜請求項９いずれかの配線膜形成方法。
【請求項１１】
有機銅化合物を含む溶液は、有機銅化合物の他に、有機ジルコニウム化合物、錫化合物、有機マグネシウム化合物、有機クロミウム化合物、有機ニッケル化合物、有機カドミウム化合物、有機マンガン化合物、有機シリコン化合物、有機アルミニウム化合物の群の中から選ばれる一種又は二種以上を含む
ことを特徴とする請求項１〜請求項１０いずれかの配線膜形成方法。
【請求項１２】
有機銅化合物を含む溶液の溶剤が炭素数５〜３０の炭化水素である
ことを特徴とする請求項１〜請求項１１いずれかの配線膜形成方法。
【請求項１３】
バリア膜が、チタン、タンタル、タングステン、白金、パラジウム、前記金属の窒化物、又は前記金属のシリサイドからなる
ことを特徴とする請求項１〜請求項１２いずれかの配線膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線膜形成方法及び配線膜構造に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
半導体集積回路の多層銅配線膜を形成する手段として、有機銅化合物を用いた化学気相成長法が提案（特開平６−２５６９５０号公報）されていてる。
すなわち、先ず、図１５に示す如く、半導体基板５１の酸化絶縁膜５２上に、バリア膜（拡散防止膜）として比較的薄い厚さの金属系膜（例えば、窒化タンタル膜）５３をスパッタリングにより設ける。続いて、金属系膜５３の上に比較的厚い厚さの銅膜５４をスパッタリングにより設ける。更に、銅膜５４の上に比較的薄い厚さの金属系膜（金属系膜５３と同様な膜）５５をスパッタリングにより設ける。この後、金属系膜５５と銅膜５４と金属系膜５３とをフォトリソグラフィ技術により所定のパターンに形成し、金属系膜５３と銅膜５４と金属系膜５５とからなる第１の配線膜Ａを形成する。
【０００３】
この後、第１の配線膜Ａを覆うように層間絶縁膜５６を形成し、続いて層間絶縁膜５６上に金属系膜５３と同じ材料で同じ厚さの金属系膜５７を形成する。
次に、図１６に示す如く、フォトリソグラフィ技術を用いて、銅膜５４に達するビアホール５８を形成する。
この後、図１７に示す如く、金属系膜５７と同じ材料で同じ厚さの金属系膜５９をスパッタリングにより設け、続いて比較的薄い厚さの銅膜６０をスパッタリングにより設ける。
【０００４】
次いで、図１８に示す如く、比較的薄い厚さの銅膜６０上に、化学気相成長法により比較的厚い厚さの銅膜６１を設ける。例えば、トリメチルビニルシリルヘキサフルオロアセチルアセトナト銅（ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシラン、ＨｆａｃＣｕ・ＴＭＶＳ）溶液を７０℃の気化装置によって気化し、１０００ｃｃ／分の流量のキャリアガスに乗せて基板上に輸送し、堆積させ、ＨｆａｃＣｕ・ＴＭＶＳを熱分解することによって、銅膜６１が設けられる。
【０００５】
この化学気相成長法により設けられた銅膜６１上に、スパッタリングにより薄い厚さの銅膜６２を設ける。続いて、金属系膜５９と同じ材料で同じ厚さの金属系膜６３をスパッタリングにより設ける。
そして、図１９に示す如く、フォトリソグラフィ技術を用いて所定パターンに形成し、金属系膜５７，５９と銅膜６０，６１，６２と金属系膜６３との積層構造からなる第２の配線膜Ｂを形成する。
【０００６】
このような工程を繰り返すことによって銅多層配線構造体が得られる。
そして、上記した通り、これまでの多層配線構造では、銅の拡散防止、酸化防止、或いは接着層として銅膜と層間絶縁膜との間などに設けられた窒化タンタルなどの金属系膜が必要とされている。
ところで、半導体集積回路の高集積化による寸法の微細化に伴い、上記した多層配線構造も微細化の一途を辿っている。そして、配線構造の微細化に伴ってビアホールの直径も小さくなっている。このような状況下において、従来の手法では、ビアホール内部に均一な膜を形成し難く、特にビアホール内部に銅膜６０を均一に形成し難い。
【０００７】
又、有機銅化合物を用いた従来の化学気相成長法においては、銅膜６１形成時に基板を１５０〜２５０℃に加熱するのであるが、この時、雰囲気ガス中に残存している微量の酸素によって銅膜が酸化され易い問題が有る。
又、フォトレジスト膜をマスクとした選択成長が難しい問題も有る。
更に、有機銅化合物は常温では液体あるいは固体である為、気化装置を必要とする。しかし、気化した有機銅化合物を反応室に導入する際に液化あるいは固化したり、輸送の配管中で銅が析出してしまい、パーティクル発生の原因となる等の問題も有る。
【０００８】
上述の通り、従来の化学気相成長法を用いた多層配線構造の形成方法には各種の問題が残されている。
従って、本発明が解決しようとする課題は、多層配線構造体を形成するに際して、上記のような問題が無い、特に、銅膜が綺麗で簡単に形成できる技術を提供することである。
【０００９】
特に、超微細な多層配線構造体を形成するに際して、銅膜が綺麗で簡単に形成できる技術を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、
絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記銅配線膜形成工程で選択的に形成された銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記形成された層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、所定パターンの第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
又、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、第１の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記銅配線膜形成工程で選択的に形成された第１の銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記形成された層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、該ビアホール内部に有機銅化合物を含む溶液を充填する充填工程と、
前記充填工程で充填された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成するビアホール銅配線膜形成工程と、
前記ビアホール銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記第２のバリア膜上に所定パターンの第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
又、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、第１の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記銅配線膜形成工程で選択的に形成された第１の銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、該ビアホール内部に有機銅化合物を含む溶液を充填する充填工程と、
前記充填工程で充填された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成するビアホール銅配線膜形成工程と、
前記ビアホール銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記前記第２のレジスト膜を除去する工程と、
第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記第２のバリア膜上に所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第３のレジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
この塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、第２の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
この銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第３のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記選択的に形成された第２の銅配線膜をマスクとして前記第２のバリア膜を除去するバリア膜除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
又、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布し、この塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のレジスト膜が無い部分に第１の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記選択的に形成された第１の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記選択的に形成された第１の銅配線膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去するバリア膜除去工程と、
前記バリア膜除去工程の後、第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜の所定位置に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記ビアホール形成工程後、該ビアホール内部に有機銅化合物を含む溶液を充填する充填工程と、
前記充填工程で充填された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、銅配線膜を選択的に形成するビアホール銅配線膜形成工程と、
前記ビアホール銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記前記第２のレジスト膜を除去する工程と、
第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記第２のバリア膜上に所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第３のレジスト膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布し、この塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第３のレジスト膜が無い部分に第２の銅配線膜を選択的に形成する銅配線膜形成工程と、
この銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第３のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記選択的に形成された第２の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記選択的に形成された第２の銅配線膜をマスクとして前記第２のバリア膜を除去するバリア膜除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
又、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のバリア膜上に第１の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１の銅配線膜上に第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の銅配線膜、及び第１のバリア膜を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記第１のビアホールが形成された第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２の銅配線膜を形成する工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
又、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のバリア膜上に第１の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１の銅配線膜上に第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の銅配線膜、及び第１のバリア膜を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記第２のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第３のバリア膜を表面に形成するバリア膜形成工程と、
このバリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
この塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第３のバリア膜上に第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第２の銅配線膜上に第４のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第３のレジスト膜をマスクとして前記第４のバリア膜、第２の銅配線膜、及び第３のバリア膜を除去する除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
又、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第１のバリア膜上に第１の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第１の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記第１の銅配線膜上に第２のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第１のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の銅配線膜、及び第１のバリア膜を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第１の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記第２のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
第３のバリア膜を表面に形成するバリア膜形成工程と、
このバリア膜形成工程の後、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
この塗布工程で塗布された有機銅化合物を不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気下で分解させ、前記第３のバリア膜上に第２の銅配線膜を形成する銅配線膜形成工程と、
前記銅配線膜形成工程の後、炭素数５〜３０の炭化水素系の溶剤で洗浄する洗浄工程と、
前記第２の銅配線膜を熱処理する熱処理工程と、
前記第２の銅配線膜上に第４のバリア膜を形成するバリア膜形成工程と、
所定パターンの第３のレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記所定パターンの第３のレジスト膜をマスクとして前記第４のバリア膜、第２の銅配線膜、及び第３のバリア膜を除去する除去工程と、
前記所定パターンの第３のレジスト膜を除去するレジスト膜除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
【００１１】
特に、半導体基板に銅配線膜を形成する方法であって、
有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を分解させる分解工程と、
前記分解工程における反応副生成物を除去する除去工程
とを具備することを特徴とする配線膜形成方法によって解決される。
【００１９】
上記の配線膜形成方法において、バリア膜は、特に、チタン、タンタル、タングステン、白金、パラジウム、前記チタン、タンタル、タングステン、白金、パラジウム等の金属の窒化物、又は前記チタン、タンタル、タングステン、白金、パラジウム等の金属のシリサイドからなる高融点材料で構成される。
バリア膜上に金属膜（特に、銅膜）が設けられる。
【００２０】
金属膜（特に、銅膜）の形成に用いる材料としては、金属有機化合物、特にヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシラン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅ビストリメチルシリルアセチレン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリフェニルビニルシラン、ビス（ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅）ジメチルジビニルシラン、トリス（ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅）メチルトリビニルシラン、及びｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ  ３−ｏｘｏｂｕｔａｎｏａｔｅ  Ｃｕ（Ｉ）：Ｌ（但しＬは電子供与性の基）の群の中から選ばれる一種又は二種以上の有機銅化合物が好ましい。そして、この金属有機化合物、特に有機銅化合物を液体の状態で所望の位置に供給し、分解させることによって金属膜（特に、銅膜）が設けられる。この意味において、本手法は従来の化学気相成長法と異なる。
【００２１】
金属膜（特に、銅膜）形成工程は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気、又は水素などの還元性ガス雰囲気下で行われるのが好ましい。又、金属膜（特に、銅膜）形成工程は、金属有機化合物、特に有機銅化合物を分解させることから、ヒーター加熱、赤外線加熱、高周波加熱、レーザー加熱いずれかの手段を用いて熱分解が行われる。この時の温度は、好ましくは５０〜４００℃、特に８０〜２５０℃である。
【００２２】
金属有機化合物を含む溶液は、前記有機銅化合物だけでなく、例えばテトラキスジメチルアミノジルコニウム、テトラキスジエチルアミノジルコニウム、ジルコニウムテトラボロンハイドライド、ジルコニウムテトラブロマイド、ジルコニウムテトラクロライドの群の中から選ばれる有機ジルコニウム化合物、テトラアルキル錫、テトラキスジメチルアミノ錫、テトラキスジエチルアミノ錫などの有機錫化合物や、臭化錫、塩化錫、ヨウ化錫などの無機錫化合物の群の中から選ばれる錫化合物、ジアルキルマグネシウム、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）マグネシウム、オクタメチルジアルミニウムマグネシウムの群の中から選ばれる有機マグネシウム化合物、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）クロミウム、ビス（アルキル置換ベンゼン）クロミウム、ビス（エチルベンゼン）クロミウムの群の中から選ばれる有機クロミウム化合物、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）ニッケル等の有機ニッケル化合物、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウムの群の中から選ばれる有機カドミウム化合物、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）マンガン等の有機マンガン化合物、有機シリコン化合物、有機アルミニウム化合物の群の中から選ばれる一種又は二種以上を含むのが好ましい。但し、有機銅化合物が主成分として含まれるのに対して、これらの金属化合物は副成分として含ませる程度のものであるから、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシラン等の有機銅化合物の溶液は濃度が０．０１〜４ｍｏｌ／Ｌ、特に０．１〜１ｍｏｌ／Ｌを好ましい割合とするのに対して、これら副成分としての金属化合物は合計でも銅に対して５０ｍｏｌ％以下、特に０．０００１〜３０ｍｏｌ％の濃度である。
【００２３】
金属有機化合物を溶かす溶剤は、炭素数５〜３０の炭化水素、特にＣn Ｈ2n+2（ｎ＝７〜１８）で表される炭化水素が好ましい。
熱分解により金属膜（特に、銅膜）が形成されるが、この時、分解による反応副生成物を除去することが好ましい。この反応副生成物の除去は洗浄により行える。すなわち、炭素数５〜３０の炭化水素、特にＣn Ｈ2n+2（ｎ＝６〜１８）で表される有機溶剤で洗浄することによって、反応副生成物は除去される。
【００２４】
又、上記の課題は、上記の配線膜形成方法により形成されてなる配線膜構造によって解決される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明になる配線膜形成方法は、半導体基板に銅配線膜を形成する方法であって、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を分解させる分解工程とを具備する。特に、半導体基板に銅配線膜を形成する方法であって、有機銅化合物を含む溶液を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で塗布された有機銅化合物を分解させる分解工程と、前記分解工程における反応副生成物を除去する除去工程とを具備する。
【００２６】
又、本発明になる配線膜形成方法は、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第１のレジスト膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により第１の金属膜を選択的に形成する工程と、前記第１のレジスト膜を除去する工程と、前記選択的に形成された第１の金属膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去する工程と、第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成する工程と、所定パターンの第２の金属膜を形成する工程とを具備する。或いは、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第１のレジスト膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により第１の金属膜を選択的に形成する工程と、前記第１のレジスト膜を除去する工程と、前記選択的に形成された第１の金属膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去する工程と、第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成する工程と、前記第１のビアホール内部に金属有機化合物を含む溶液の分解により金属膜を選択的に形成する工程と、第２のバリア膜を形成する工程と、前記第２のバリア膜上に所定パターンの第２の金属膜を形成する工程とを具備する。若しくは、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第１のレジスト膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により第１の金属膜を選択的に形成する工程と、前記第１のレジスト膜を除去する工程と、前記選択的に形成された第１の金属膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去する工程と、第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成する工程と、前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成する工程と、前記第１のビアホール内部に金属有機化合物を含む溶液の分解により金属膜を選択的に形成する工程と、前記第２のレジスト膜を除去する工程と、第２のバリア膜を形成する工程と、前記第２のバリア膜上に所定パターンの第３のレジスト膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により第２の金属膜を選択的に形成する工程と、前記第３のレジスト膜を除去する工程と、前記選択的に形成された第２の金属膜をマスクとして前記第２のバリア膜を除去する工程とを具備する。又は、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第１のレジスト膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により前記第１のレジスト膜が無い部分に第１の金属膜を選択的に形成する工程と、前記第１の金属膜を形成する工程における反応副生成物を除去する工程と、前記第１のレジスト膜を除去する工程と、前記第１の金属膜を熱処理する工程と、前記選択的に形成された第１の金属膜をマスクとして前記第１のバリア膜を除去する工程と、第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成する工程と、前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜の所定位置に第１のビアホールを形成する工程と、前記第１のビアホール内部に金属有機化合物を含む溶液の分解により金属膜を選択的に形成する工程と、前記金属膜を形成する工程における反応副生成物を除去する工程と、前記第２のレジスト膜を除去する工程と、第２のバリア膜を形成する工程と、前記第２のバリア膜上に所定パターンの第３のレジスト膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により前記第３のレジスト膜が無い部分に第２の金属膜を選択的に形成する工程と、前記第２の金属膜を形成する工程における反応副生成物を除去する工程と、前記第３のレジスト膜を除去する工程と、前記第２の金属膜を熱処理する工程と、前記選択的に形成された第２の金属膜をマスクとして前記第２のバリア膜を除去する工程とを具備する。尚、これらの各工程の順序は記載の順序に従う。
【００２７】
又、本発明になる配線膜形成方法は、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により前記第１のバリア膜上に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜上に第２のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第１のレジスト膜を形成する工程と、前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の金属膜、及び第１のバリア膜を除去する工程と、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去する工程と、第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成する工程と、前記第１のビアホールが形成された第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２の金属膜を形成する工程とを具備する。或いは、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により前記第１のバリア膜上に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜上に第２のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第１のレジスト膜を形成する工程と、前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の金属膜、及び第１のバリア膜を除去する工程と、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去する工程と、第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成する工程と、前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜に第１のビアホールを形成する工程と、前記第２のレジスト膜を除去する工程と、第３のバリア膜を表面に形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により前記第３のバリア膜上に第２の金属膜を形成する工程と、前記第２の金属膜上に第４のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第３のレジスト膜を形成する工程と、前記所定パターンの第３のレジスト膜をマスクとして前記第４のバリア膜、第２の金属膜、及び第３のバリア膜を除去する工程とを具備する。若しくは、絶縁膜を有する半導体基板上に第１のバリア膜を形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により前記第１のバリア膜上に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜を形成する工程における反応副生成物を除去する工程と、前記第１の金属膜を熱処理する工程と、前記第１の金属膜上に第２のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第１のレジスト膜を形成する工程と、前記所定パターンの第１のレジスト膜をマスクとして前記第２のバリア膜、第１の金属膜、及び第１のバリア膜を除去する工程と、前記所定パターンの第１のレジスト膜を除去する工程と、第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜上に所定パターンの第２のレジスト膜を形成する工程と、前記第２のレジスト膜をマスクとして前記第１の層間絶縁膜の所定位置に第１のビアホールを形成する工程と、前記第２のレジスト膜を除去する工程と、第３のバリア膜を表面に形成する工程と、金属有機化合物を含む溶液の分解により前記第３のバリア膜上に第２の金属膜を形成する工程と、前記第２の金属膜を形成する工程における反応副生成物を除去する工程と、前記第２の金属膜を熱処理する工程と、前記第２の金属膜上に第４のバリア膜を形成する工程と、所定パターンの第３のレジスト膜を形成する工程と、前記所定パターンの第３のレジスト膜をマスクとして前記第４のバリア膜、第２の金属膜、及び第３のバリア膜を除去する工程と、前記所定パターンの第３のレジスト膜を除去する工程とを具備する。尚、これらの各工程の順序は記載の順序に従う。
【００２８】
上記の配線膜形成方法において、バリア膜は、特に、チタン、タンタル、タングステン、白金、パラジウム、前記チタン、タンタル、タングステン、白金、パラジウム等の金属の窒化物、又は前記チタン、タンタル、タングステン、白金、パラジウム等の金属のシリサイドからなる高融点材料で構成される。
バリア膜上に金属膜（特に、銅膜）が設けられる。
【００２９】
金属膜（特に、銅膜）の形成に用いる材料としては、金属有機化合物、特にヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシラン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅ビストリメチルシリルアセチレン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリフェニルビニルシラン、ビス（ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅）ジメチルジビニルシラン、トリス（ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅）メチルトリビニルシラン、及びｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ  ３−ｏｘｏｂｕｔａｎｏａｔｅ  Ｃｕ（Ｉ）：Ｌ（但し、Ｌは電子供与性の基。例えば、トリメチルフォスフィン（Ｍｅ3 Ｐ）、トリメトキシフォスフィン（〔ＭｅＯ〕3 Ｐ）、トリメチルビニルシラン（ＴＭＶＳ）、ビストリメチルシリルアセチレン（ＢＴＭＳＡ）、１，５−シクロオクタジエン（１，５−ＣＯＤ）、２−ブチン（２−ｂｕｔｙｎｅ）、１−トリメチルシリル−１−プロピン（ＴＭＳＰ）等の基。）の群の中から選ばれる一種又は二種以上の有機銅化合物を好ましいものとして挙げることができる。この金属有機化合物、特に有機銅化合物を液体の状態で所望の位置に供給し、分解させることによって金属膜（特に、銅膜）が設けられる。
【００３０】
金属膜（特に、銅膜）形成工程は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気、又は水素などの還元性ガス雰囲気下で行われる。又、金属膜（特に、銅膜）形成工程は、金属有機化合物、特に有機銅化合物を分解させることから、ヒーター加熱、赤外線加熱、高周波加熱、レーザー加熱いずれかの手段を用いて熱分解が行われる。この時の温度は、好ましくは５０〜４００℃、特に８０〜２５０℃である。
【００３１】
金属有機化合物を含む溶液は、前記有機銅化合物だけでなく、例えばテトラキスジメチルアミノジルコニウム、テトラキスジエチルアミノジルコニウム、ジルコニウムテトラボロンハイドライド、ジルコニウムテトラブロマイド、ジルコニウムテトラクロライドの群の中から選ばれる有機ジルコニウム化合物、テトラアルキル錫、テトラキスジメチルアミノ錫、テトラキスジエチルアミノ錫などの有機錫化合物や、臭化錫、塩化錫、ヨウ化錫などの無機錫化合物の群の中から選ばれる錫化合物、ジアルキルマグネシウム、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）マグネシウム、オクタメチルジアルミニウムマグネシウムの群の中から選ばれる有機マグネシウム化合物、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）クロミウム、ビス（アルキル置換ベンゼン）クロミウム、ビス（エチルベンゼン）クロミウムの群の中から選ばれる有機クロミウム化合物、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）ニッケル等の有機ニッケル化合物、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウムの群の中から選ばれる有機カドミウム化合物、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）マンガン等の有機マンガン化合物、有機シリコン化合物、有機アルミニウム化合物の群の中から選ばれる一種又は二種以上を含む。但し、有機銅化合物が主成分として含まれるのに対して、これらの金属化合物は副成分として含ませる程度のものであるから、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシラン等の有機銅化合物の溶液は濃度が０．０１〜４ｍｏｌ／Ｌ、特に０．１〜１ｍｏｌ／Ｌを好ましい割合とするのに対して、これら副成分としての金属化合物は合計でも銅に対して５０ｍｏｌ％以下、特に０．０００１〜３０ｍｏｌ％の濃度である。
【００３２】
金属有機化合物を溶かす溶剤は、炭素数５〜３０の炭化水素、特にＣn Ｈ2n+2（ｎ＝７〜１８）で表される炭化水素である。
熱分解により金属膜（特に、銅膜）が形成されるが、この時、分解による反応副生成物を除去することが好ましい。この反応副生成物の除去は洗浄により行える。すなわち、炭素数５〜３０の炭化水素、特にＣn Ｈ2n+2（ｎ＝６〜１８）で表される有機溶剤で洗浄することによって、反応副生成物は除去される。
【００３３】
以下、具体的実施例を幾つか挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００３４】
【実施例１】
先ず、図１に示す如く、シリコン基板１表面に熱酸化法により厚さが約０．８μｍの酸化シリコン膜（絶縁膜）２を形成する。続いて、スパッタリングにより厚さが約２０ｎｍのバリア膜（本実施例では窒化タンタル膜）３を形成する。この後、厚さが約１．２μｍのフォトレジスト膜を設け、そして露光・現像を行い、所定のパターンのフォトレジスト膜４を形成する。尚、フォトレジスト膜４は、１２０℃のオーブン内で３０分間の熱処理を行った。
【００３５】
次に、図２に示す如く、フォトレジスト膜４が設けられていない部位（凹部）に銅膜５を設ける。
すなわち、図１に示すシリコン基板１を図８に示す反応容器の底部に置き、還元性ガス、例えば水素ガスにより反応容器内を置換する。次に、ホットプレートによりシリコン基板１が１００℃になるように調整し、又、雰囲気ガス（水素ガス）を全流量が３０ｓｃｃｍとなるようにマスフローコントローラで調整する。この状態で、シリコン基板１表面にＨｆａｃＣｕ・ＴＭＶＳ〔（Ｃ6 ＨＦ6 Ｏ2 ）Ｃｕ・（ＣＨ3 ）3 ＳｉＣＨ＝ＣＨ2 〕溶液（ｎ−ヘプタデカンを溶剤とした０．５ｍｏｌ／Ｌ溶液）を滴下し、１分間放置した。その後、ｎ−ヘプタデカンで５分間洗浄し、続いてヘキサンにより１０分間洗浄し、反応副生成物を含む溶液を除去した。これにより、厚さが約０．８μｍの銅膜５がフォトレジスト膜４間の凹部に形成される。
【００３６】
フォトレジスト膜４間の凹部に銅膜５が形成されたシリコン基板１を反応容器から取り出し、再度、ヘキサンにより１０分間洗浄した。次いで、図３に示す如く、フォトレジスト膜４を除去した。そして、還元性ガス、例えば水素ガス雰囲気の電気炉内で３００℃の温度に３０分間保持し、熱処理した。
次に、図４に示す如く、銅膜５をマスクにして窒化タンタル膜３を、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチングにより除去する。これにより、窒化タンタル膜（下層）３−銅膜（上層）５からなる第１の配線膜Ａが形成される。
【００３７】
この後、図５に示す如く、厚さが約１μｍの酸化シリコンからなる層間絶縁膜６をプラズマＣＶＤにより形成する。そして、この上にフォトレジスト膜を設け、露光・現像を行い、所定パターンのフォトレジスト膜７を形成する。尚、フォトレジスト膜７は、１２０℃のオーブン内で３０分間の熱処理を行った。続いて、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチングにより銅膜５に達するビアホール８を形成する。
【００３８】
この後、図６に示す如く、ビアホール８内に銅膜９を設ける。
すなわち、図５に示すシリコン基板１を図８に示す反応容器の底部に置き、還元性ガス、例えば水素ガスにより反応容器内を置換する。次に、ホットプレートによりシリコン基板１が１００℃になるように調整し、又、雰囲気ガス（水素ガス）を全流量が３０ｓｃｃｍとなるようにマスフローコントローラで調整する。この状態で、シリコン基板１表面にＨｆａｃＣｕ・ＴＭＶＳ溶液（ｎ−ヘプタデカンを溶剤とした０．５ｍｏｌ／Ｌ溶液）を滴下し、１分間放置した。その後、ｎ−ヘプタデカンで５分間洗浄し、続いてヘキサンにより１０分間洗浄し、反応副生成物を含む溶液を除去した。これにより、図６に示す如く、厚さが約０．８μｍの銅膜９がビアホール８内に形成される。
【００３９】
ビアホール８内に銅膜９が形成されたシリコン基板１を反応容器から取り出し、再度、ヘキサンにより１０分間洗浄した。次いで、フォトレジスト膜７を除去した。そして、還元性ガス、例えば水素ガス雰囲気の電気炉内で３００℃の温度に３０分間保持し、熱処理した。
この後、上記と同様な工程を繰り返す。
【００４０】
すなわち、スパッタリングにより厚さが約２０ｎｍの窒化タンタル膜１０を形成する。そして、フォトレジスト膜を厚さが約１．２μｍ設け、露光・現像を行い、所定のパターンのフォトレジスト膜を形成する。尚、フォトレジスト膜は、１２０℃のオーブン内で３０分間の熱処理を行う。次に、フォトレジスト膜が設けられていない部位に上記と同様にして銅膜を設ける。このようにして、厚さが約０．８μｍの銅膜１１が選択的に形成される。そして、フォトレジスト膜を除去した後、還元性ガス、例えば水素ガス雰囲気の電気炉内で３００℃の温度に３０分間保持し、熱処理した。続いて、銅膜１１をマスクにして窒化タンタル膜１０を、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチングにより除去する。これにより、図７に示す如く、窒化タンタル膜（下層）１０−銅膜（上層）１１からなる第２の配線膜Ｂが形成される。
【００４１】
以上の工程によって、２層銅配線構造体が得られた。
更に、同様な工程を適宜繰り返すことによって、３層、４層、……の銅多層配線構造体が得られた。
上記２層銅配線構造体において、直径０．４μｍのビアホール内部への銅膜の形成性は優れたものであり、ボイド等の欠陥は認められなかった。
【００４２】
又、直径０．４μｍのビアホール部分における接続抵抗性は約０．３５Ωであり、良好なものであった。
【００４３】
【実施例２】
先ず、図９に示す如く、シリコン基板２１表面に熱酸化法により厚さが約０．８μｍの酸化シリコン膜（絶縁膜）２２を形成する。続いて、スパッタリングにより厚さが約２０ｎｍのバリア膜（本実施例では窒化タンタル膜）２３を形成する。
【００４４】
この後、窒化タンタル膜２３上に全面的に銅膜２４を設ける。
すなわち、シリコン基板２１を図８に示す反応容器の底部に置き、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスにより反応容器内を置換する。次に、ホットプレートによりシリコン基板２１が２５０℃になるように調整し、又、雰囲気ガス（水素ガス＋窒素ガス（１：１））を全流量が３０ｓｃｃｍとなるようにマスフローコントローラで調整する。この状態で、シリコン基板２１表面にＨｆａｃＣｕ・ＴＭＶＳ〔（Ｃ6 ＨＦ6 Ｏ2 ）Ｃｕ・（ＣＨ3 ）3 ＳｉＣＨ＝ＣＨ2 〕溶液（ｎ−ヘプタデカンを溶剤とした０．５ｍｏｌ／Ｌ溶液）を滴下し、１分間放置した。その後、ｎ−ヘプタデカンで５分間洗浄し、続いてヘキサンにより１０分間洗浄し、反応副生成物を含む溶液を除去した。これにより、厚さが約０．８μｍの銅膜２４が形成される。
【００４５】
銅膜２４が形成されたシリコン基板２１を反応容器から取り出し、再度、ヘキサンにより１０分間洗浄した。次いで、還元性ガス、例えば水素ガス雰囲気の電気炉内で３００℃の温度に３０分間保持し、熱処理した。
この後、スパッタリングにより厚さが約２０ｎｍの窒化タンタル膜２５を形成する（図９参照）。
【００４６】
次に、図１０に示す如く、窒化タンタル膜２５上に厚さが約１．２μｍのフォトレジスト膜を設け、そして露光・現像を行い、所定パターンのフォトレジスト膜２６を形成する。尚、フォトレジスト膜２６は、還元性ガス、例えば水素ガス雰囲気のオーブン内で１２０℃、３０分間の熱処理を行った。
この後、図１１に示す如く、所定パターンのフォトレジスト膜２６をマスクとして、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチングにより順次窒化タンタル膜２５、銅膜２４、及び窒化タンタル膜２３を除去する。続いて、酸素ガスのプラズマアッシングを行った後、洗浄し、フォトレジスト膜２６を除去する。これにより、上層と下層に窒化タンタル膜を有する窒化タンタル膜２５−銅膜２４−窒化タンタル膜２３からなる第１の配線膜Ａが形成される。
【００４７】
続いて、図１２に示す如く、厚さが約１μｍの酸化シリコンからなる層間絶縁膜２７をプラズマＣＶＤにより形成する。そして、この上にフォトレジスト膜を設け、露光・現像を行い、所定パターンのフォトレジスト膜２８を形成する。尚、フォトレジスト膜２８は、１２０℃のオーブン内で３０分間の熱処理を行った。続いて、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチングにより銅膜２４に達するビアホール２９を形成する。
【００４８】
この後、図１３に示す如く、酸素ガスのプラズマアッシングを行った後、洗浄し、フォトレジスト膜２８を除去する。
続いて、スパッタリングにより厚さが約２０ｎｍの窒化タンタル膜３０を形成する。この後、上記と同様な工程を繰り返す。すなわち、約２０ｎｍの窒化タンタル膜３０を形成した後、ＨｆａｃＣｕ・ＴＭＶＳ溶液を滴下し、窒化タンタル膜３０上に全面的に銅膜３１を設ける。この時、ビアホール２９の部分は凹部になっているから、その分だけ銅膜３１は厚く形成される。この後、スパッタリングにより厚さが約２０ｎｍの窒化タンタル膜３２を形成する。この上に所定パターンのフォトレジスト膜を形成し、この所定パターンのフォトレジスト膜をマスクとして、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチングにより順次窒化タンタル膜３２、銅膜３１、及び窒化タンタル膜３０を除去する。続いて、酸素ガスのプラズマアッシングを行った後、洗浄し、フォトレジスト膜を除去する。これにより、上層と下層に窒化タンタル膜を有する窒化タンタル膜３２−銅膜３１−窒化タンタル膜３０からなる第２の配線膜Ｂが形成される。
【００４９】
以上の工程によって、２層銅配線構造体が得られた。
更に、同様な工程を適宜繰り返すことによって、３層、４層、……の銅多層配線構造体が得られた。
上記２層銅配線構造体において、直径０．４μｍのビアホール部分における接続抵抗性は約０．４Ωであり、良好なものであった。
【００５０】
又、本実施例で形成した銅膜の抵抗率を測定した処、５〜２０μΩ・ｃｍの範囲内のものであった。
【００５１】
【発明の効果】
配線膜を綺麗で、かつ、簡単に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の配線膜形成工程図
【図２】第一実施形態の配線膜形成工程図
【図３】第一実施形態の配線膜形成工程図
【図４】第一実施形態の配線膜形成工程図
【図５】第一実施形態の配線膜形成工程図
【図６】第一実施形態の配線膜形成工程図
【図７】第一実施形態の配線膜形成工程図
【図８】配線膜形成装置図
【図９】第二実施形態の配線膜形成工程図
【図１０】第二実施形態の配線膜形成工程図
【図１１】第二実施形態の配線膜形成工程図
【図１２】第二実施形態の配線膜形成工程図
【図１３】第二実施形態の配線膜形成工程図
【図１４】第二実施形態の配線膜形成工程図
【図１５】従来の配線膜形成工程図
【図１６】従来の配線膜形成工程図
【図１７】従来の配線膜形成工程図
【図１８】従来の配線膜形成工程図
【図１９】従来の配線膜形成工程図
【符号の説明】
Ａ                        第１の配線膜
Ｂ                        第２の配線膜
１，２１                  シリコン基板
２，２２                  絶縁膜（酸化シリコン膜）
３，２３                  バリア膜（窒化タンタル膜）
４，７，２６，２８        フォトレジスト膜
５，９，１１，２４，３１  銅膜
６，２７                  層間絶縁膜（酸化シリコン膜）
８，２９                  ビアホール
１０，２５，３０，３２    窒化タンタル膜
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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