(57)【要約】【課題】層間絶縁膜の酸素含有量が低い部分とＣｕ配線との密着性およびバリア性を十分に高めることができるバリア層を有する半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置ＤＶは、半導体基板ＳＢと、Ｃｕ配線ＷＲと、層間絶縁膜ＩＬと、バリア層ＢＲとを有する。Ｃｕ配線ＷＲは銅を含有し半導体基板ＳＢ上に設けられている。層間絶縁膜ＩＬはＣｕ配線ＷＲを埋め込むように半導体基板ＳＢ上に設けられている。バリア層ＢＲは層間絶縁膜ＩＬとＣｕ配線ＷＲとの間に設けられている。層間絶縁膜ＩＬは、バリア層ＢＲに面し、かつ炭素および窒素の少なくともいずれかを含有するライナー膜ＬＮを含む。バリア層ＢＲのライナー膜ＬＮと面する部分ＢＬは、炭素および窒素の少なくともいずれかを含む化合物からなる。【選択図】図１
2009111156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた銅を含有する配線と、
前記配線を埋め込むように前記基板上に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜と前記配線との間に設けられたバリア層とを備え、
前記層間絶縁膜は、前記バリア層に面し、かつ炭素および窒素の少なくともいずれかを含有する第１の部分を含み、
前記バリア層の前記第１の部分と面する部分は、前記炭素および窒素の少なくともいずれかを含む化合物からなる、半導体装置。
【請求項２】
前記化合物は、チタン、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１つを含む、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、前記バリア層に面し、かつ酸素を含有する第２の部分を含み、
前記バリア層の前記第２の部分と面する部分は、マンガンを含む酸化物からなる、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の部分は、前記第１の部分により前記基板と隔てられた低誘電率膜である、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の部分は、前記第２の部分と前記基板とを隔てるように設けられ、前記第２の部分に比して、より大きい前記炭素および窒素の少なくともいずれかの原子のモル分率と、より小さい酸素原子のモル分率とを有する、請求項３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
銅を含有する配線を備えた半導体装置の製造方法であって、
基板上に炭素および窒素の少なくともいずれかを含有する第１の部分を含む層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記第１の部分を貫通する孔を含む凹部を設ける工程と、
前記凹部の側壁を覆うように、前記炭素および窒素の少なくともいずれかと化合することができる少なくとも１つの元素を含有する導体層を形成する工程と、
前記導体層をメッキすることにより前記凹部を埋めることで、前記配線となる層を形成する工程と、
前記基板を加熱することにより前記少なくとも１つの元素に前記炭素および窒素の少なくともいずれかを化合させることで、前記配線となる層と前記第１の部分との間に前記炭素および窒素の少なくともいずれかを含む化合物からなる層を形成する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの元素は、チタン、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１つである、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記導体層はマンガンを含有し、前記層間絶縁膜は酸素を含有する第２の部分を含み、前記凹部は前記第２の部分からなる側壁を含む、請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記層間絶縁膜を形成する工程は、前記第１の部分上に低誘電率膜である前記第２の部分を形成する工程を含む、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記層間絶縁膜を形成する工程は、前記第２の部分を形成する前に前記基板上に前記第１の部分を形成する工程を含み、
前記第１の部分は、前記第２の部分に比して、より大きい前記炭素および窒素の少なくともいずれかの原子のモル分率と、より小さい酸素原子のモル分率とを有する、請求項８または９に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、半導体装置およびその製造方法に関し、特に基板上に設けられた銅を含有する配線を有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の配線として、いわゆるダマシン法により層間絶縁膜に埋め込まれたＣｕ（銅）配線が広く用いられている。Ｃｕ配線の側面および底面は、一般に、バリア層により覆われている。このバリア層は、Ｃｕ配線中のＣｕが層間絶縁膜中に拡散することを抑制する機能と、Ｃｕ配線と層間絶縁膜との間の密着性を高める機能とを有している。
【０００３】
このバリア層は、たとえばＴａ（タンタル）やＴａＮ（窒化タンタル）などからなり、一般にＣｕ配線材料に比べて高い抵抗率を有している。このため、配線の微細化に際して配線の実効的な抵抗率が高くならないようにするためには、バリア層の厚みを薄くする必要がある。しかし単にバリア層の厚みを薄くすると、上記のバリア層としての機能を十分に果たすことができなくなってしまう。このため、バリア層の機能を維持しつつその厚みを低減することは、６５ｎｍノードや４５ｎｍノードなどの微細化の進んだ先端デバイスにおいて重要な課題の１つとなっている。
【０００４】
この問題を解決する試みとして、たとえば、文献：T. Usui et al., "Low Resistive and Highly Reliable Cu Dual-Damascene Interconnect Technology Using Self-Formed MnSixOyBarrier Layer", Proceeding of IEEE IITC, 2005, pp. 188-190において、自己形成ＭｎＳｉxＯyを用いる技術が提案されている。この技術は、層間絶縁膜の材質としてＳｉＯ2(二酸化シリコン）を用い、Ｃｕ配線を形成するためのＣｕメッキのシード層の材質としてＣｕＭｎ（銅−マンガン）を用いる。Ｃｕメッキ後に３００℃で１時間のアニールが行なわれることにより、シード層中のＭｎ（マンガン）がＳｉＯ2と反応して、ＭｎＳｉxＯy、すなわちＭｎの酸化物からなるバリア層が形成される。この文献によれば、このバリア層により、配線抵抗の低減と、バリア層および層間絶縁膜の良好な密着性とが実現されるとされている。
【非特許文献１】T. Usui et al., "Low Resistive and Highly Reliable Cu Dual-Damascene Interconnect Technology Using Self-Formed MnSixOyBarrier Layer", Proceeding of IEEE IITC, 2005, pp. 188-190
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の層間絶縁膜は、一般に、Ｃｕ配線の上面に接する位置にライナー膜を有している。このライナー膜によりＣｕ配線の上面からのＣｕの拡散が抑制される。ライナー膜の材質は、たとえばＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＣ（炭化シリコン）またはＳｉＣＮ（炭窒化シリコン）であり、Ｏ（酸素）を含まないか、あるいは酸素の含有量が低い。このため上記文献の技術のようにＭｎの酸化反応を用いたバリア膜形成が行なわれる場合、ライナー膜の部分においてバリア層が形成されにくくなる。よって層間絶縁膜のうちライナー膜の部分は、Ｃｕに対するバリア性、あるいはＣｕ配線との密着性が低くなる。この結果、Ｃｕ配線が剥離したり、Ｃｕ配線のマイグレーションが発生しやすくなったりするという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、層間絶縁膜の酸素含有量が低い部分と、Ｃｕ配線との密着性を十分に高めることができるバリア層を有する半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施の形態における半導体装置は、基板と、配線と、層間絶縁膜と、バリア層とを有する。配線は銅を含有し基板上に設けられている。層間絶縁膜は配線を埋め込むように基板上に設けられている。バリア層は層間絶縁膜と配線との間に設けられている。層間絶縁膜は、バリア層に面し、かつ炭素および窒素の少なくともいずれかを含有する第１の部分を含む。バリア層の第１の部分と面する部分は、炭素および窒素の少なくともいずれかを含む化合物からなる。
【０００８】
本実施の形態における半導体装置の製造方法は、銅を含有する配線を備えた半導体装置の製造方法であって、以下の工程を有する。
【０００９】
まず基板上に炭素および窒素の少なくともいずれかを含有する第１の部分を含む層間絶縁膜が形成される。層間絶縁膜に、第１の部分を貫通する孔を含む凹部が設けられる。凹部の側壁を覆うように、上記の炭素および窒素の少なくともいずれかと化合することができる少なくとも１つの元素を含有する導体層が形成される。導体層をメッキすることにより凹部を埋めることで、配線となる層が形成される。基板を加熱することにより上記の少なくとも１つの元素に上記の炭素および窒素の少なくともいずれかを化合させることで、配線となる層と第１の部分との間に上記の炭素および窒素の少なくともいずれかを含む化合物からなる層が形成される。
【発明の効果】
【００１０】
本実施の形態の半導体装置によれば、層間絶縁膜の第１の部分と配線との間に、炭素および窒素の少なくともいずれかを含む化合物からなるバリア層が形成される。このバリア層により、層間絶縁膜の第１の部分と配線との密着性、あるいはＣｕに対するバリア性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態の半導体装置の主な構成について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。
【００１３】
図１を参照して、本実施の形態の半導体装置ＤＶは、主に、半導体基板ＳＢと、Ｃｕ配線ＷＲと、層間絶縁膜ＩＬと、バリア層ＢＲとを有している。Ｃｕ配線ＷＲは、半導体基板ＳＢ上に設けられた、銅（Ｃｕ）を含有する配線である。層間絶縁膜ＩＬはＣｕ配線ＷＲを埋込むように半導体基板ＳＢ上に設けられている。バリア層ＢＲは層間絶縁膜ＩＬとＣｕ配線ＷＲとの間に設けられている。層間絶縁膜ＩＬは、ライナー膜（第１の部分）ＬＮと、低誘電率膜（第２の部分）ＩＫとを有している。
【００１４】
ライナー膜ＬＮは、バリア層ＢＲに面し、かつ炭素（Ｃ）および窒素（Ｎ）の少なくともいずれかを含有している。バリア層ＢＲのライナー膜ＬＮと面する部分であるバリア層ＢＬは、ライナー膜ＬＮが有する炭素および窒素の少なくともいずれかの元素と同じ元素を含む化合物からなる。この化合物は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも１つを含んでいる。
【００１５】
低誘電率膜ＩＫは、バリア層ＢＲに面し、かつ酸素を含有している。バリア層ＢＲの低誘電率膜ＩＫと面する部分であるバリア層ＢＩは、マンガンを含む酸化物からなる。低誘電率膜ＩＫは、ライナー膜ＬＮにより半導体基板ＳＢと隔てられている。低誘電率膜ＩＫに比して、ライナー膜ＬＮは、より大きい炭素および窒素の少なくともいずれかの原子のモル分率と、より小さい酸素原子のモル分率とを有している。
【００１６】
次に本実施の形態の半導体装置ＤＶの詳細な構成について説明する。
半導体基板ＳＢには、たとえばトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成されている。この半導体基板ＳＢ上に、下層の層間絶縁膜Ｉａが設けられている。下層の層間絶縁膜Ｉａの上面側には溝Ｔａが設けられている。この溝Ｔａに埋め込まれるように、下層のＣｕ配線Ｗａが形成されている。この下層のＣｕ配線Ｗａは半導体素子に電気的に接続されている。なお下層のＣｕ配線Ｗａと下層の層間絶縁膜Ｉａとの間には下層のバリア層Ｂａが設けられている。
【００１７】
下層のＣｕ配線Ｗａの上に、層間絶縁膜ＩＬに埋込まれたＣｕ配線ＷＲが位置している。ライナー膜ＬＮは、低誘電率膜ＩＫの下層のＣｕ配線Ｗａ側に位置している。これによりライナー膜ＬＮは、下層のＣｕ配線ＷａのＣｕが低誘電率膜ＩＫ中に拡散することを抑制している。ライナー膜ＬＮの材質は、たとえばＳｉＮ、ＳｉＣおよびＳｉＣＮのいずれかである。低誘電率膜ＩＫの材質は、たとえばＳｉＣxＯy（シリコンおよび炭素を含む酸化物）である。低誘電率膜ＩＫは、いわゆるｌｏｗ−ｋ膜であり、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜の誘電率（３．９）よりも低い誘電率を有している。
【００１８】
層間絶縁膜ＩＬには、凹部ＲＣが形成されている。凹部ＲＣは、配線溝ＴＣと、ビアホールＣＨとを有している。配線溝ＴＣは層間絶縁膜ＩＬの上部側に設けられた溝状の凹部である。ビアホールＣＨは、この配線溝ＴＣの底面と、層間絶縁膜ＩＬの底面（図中下側の面）との間を貫通するように設けられた穴である。なお、ビアホールＣＨは、層間絶縁膜ＩＬを貫通するビアホールＣＩと、ライナー膜ＬＮを貫通するビアホールＣＬとを有している。
【００１９】
この凹部ＲＣの側壁を覆うようにバリア層ＢＲが設けられている。バリア層ＢＲは、凹部ＲＣの低誘電率膜ＩＫからなる面を覆うバリア層ＢＩと、凹部ＲＣのライナー膜ＬＮからなる面を覆うバリア層ＢＬとを有している。バリア層ＢＩの材質は、たとえばマンガン、チタンおよび炭素の酸化物（ＭｎＴｉxＣyＯz）である。
【００２０】
バリア層ＢＬの材質は、たとえばチタン炭化物（ＴｉxＣy）、チタン窒化物（ＴｉxＮy）およびチタン炭窒化物（ＴｉxＣyＮz）のいずれかである。これらの材質のうちチタンに代わって、あるいはチタンとともに、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムの少なくとも１つを用いることもできる。またこれらの材質は酸素を含んでもよい。またこれらの材質はマンガンを含んでもよい。
【００２１】
このバリア層ＢＲに覆われた凹部ＲＣの中に、Ｃｕ配線ＷＲが設けられている。Ｃｕ配線ＷＲは、配線溝ＴＣを埋めるように設けられた配線層ＷＴと、ビアホールＣＨを埋めるように設けられたビアＷＣとを有している。Ｃｕ配線ＷＲは多層配線構造における１つの配線層に対応し、ビアＷＣは多層配線構造における複数配線層間の電気的な接続部に対応する。
【００２２】
次に本実施の形態の半導体装置ＤＶの製造方法について説明する。
図２〜図５は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略的な部分断面図である。なお、図２〜図５のそれぞれの断面位置は図１と同じである。また、図１のＡ−Ａ線よりも下の領域は図１〜図５において共通であるため、図２〜図５において図示していない。
【００２３】
主に図２を参照して、半導体基板ＳＢ（図１）上に、下層の層間絶縁膜Ｉａの上面側に下層のバリア層Ｂａを介して埋込まれた下層の配線Ｗａが形成される。
【００２４】
次に、半導体基板ＳＢ上に炭素および窒素の少なくともいずれかを含有するライナー膜ＬＮが成膜される。次に、ライナー膜ＬＮの上に低誘電率膜ＩＫが成膜される。これにより、層間絶縁膜ＩＬが形成される。
【００２５】
次に、層間絶縁膜ＩＬに凹部ＲＣが形成される。形成方法としては、たとえばドライエッチング技術を用いることができる。より具体的には、凹部ＲＣとして配線溝ＴＣと、この配線溝ＴＣの下面から下層のＣｕ配線Ｗａの上面に至るビアホールＣＨとが形成される。なおビアホールＣＨは、ライナー膜ＬＮを貫通するビアホールＣＬを有している。
【００２６】
図３を参照して、凹部ＲＣの側壁と、下層のＣｕ配線Ｗａの露出面と、低誘電率膜ＩＫの上面とを覆うように、シード層（導体層）ＳＤ１が成膜される。シード層ＳＤ１は、ライナー膜ＬＮが含有する炭素および窒素の少なくともいずれかと化合することができる少なくとも１つの元素を含有している。この少なくとも１つの元素は、たとえばチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも１つである。これらの元素は、炭素および窒素の少なくともいずれかと化合物を形成する反応性が高いという共通の性質を有している。
【００２７】
またシード層ＳＤ１は、マンガン（Ｍｎ）を含有しており、たとえばＣｕＭｎＴｉ（銅−マンガン−チタン）合金からなる。
【００２８】
シード層ＳＤ１の成膜方法は、たとえばＣｕＭｎＴｉ合金からなるターゲットを用いたＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法である。なおシード層ＳＤ１の成膜に先立ち、必要に応じてＨ2ガスを用いたアニール処理やプラズマ処理などの前処理（プリクリーン）が行なわれてもよい。
【００２９】
図４を参照して、シード層ＳＤ１をめっきすることにより、凹部ＲＣを埋めるように、層間絶縁膜ＩＬ上にめっき層ＰＬが形成される。めっき層ＰＬの材質は、銅を含んでおり、たとえば純Ｃｕ（銅）である。
【００３０】
次に、適切に調節された雰囲気中で熱処理が行なわれる。熱処理の温度は、たとえば１００〜４００℃である。熱処理の雰囲気は、たとえば真空、Ａｒ（アルゴン）およびＮ（窒素）の雰囲気のいずれかである。
【００３１】
主に図５を参照して、上記熱処理により、ライナー膜ＬＮが含有する炭素および窒素の少なくともいずれかと、シード層ＳＤ１が含有する元素との化合が生じる。この化合により、めっき層ＰＬと、ライナー膜ＬＮとの間に、バリア層ＢＬが形成される。また、低誘電率膜ＩＫが含有する酸素と、シード層ＳＤ１が含有するマンガン（Ｍｎ）との化合が生じる。この化合により、めっき層ＰＬと、低誘電率膜ＩＫとの間に、バリア層ＢＩが形成される。また、めっき層ＰＬの表面（図中上面）に、熱処理条件に依存した酸素含有量を有するバリア層ＢＩｔが形成される。
【００３２】
次に、バリア層ＢＩｔと、めっき層ＰＬおよびバリア層ＢＩのそれぞれの上部とがＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により除去される。以上により、半導体装置ＤＶ（図１）が作製される。
【００３３】
なお、本実施の形態では、めっき層ＰＬは、配線溝ＴＣおよびビアホールＣＨを同時に埋めるように形成された。すなわち本実施の形態では、いわゆるデュアルダマシン法が用いられた。本発明はこのようにデュアルダマシン法を用いる半導体装置の製造方法に限定されるものではなく、配線溝ＴＣおよびビアホールＣＨのそれぞれが個別に埋められるシングルダマシン法を用いる半導体装置の製造方法に適用することもできる。
【００３４】
またシード層ＳＤ１の組成や熱処理条件が調節されることにより、熱処理の工程とＣＭＰの工程との順番を入れ換えることができる。
【００３５】
次に比較例の半導体装置の構成について説明する。
図６は、比較例における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。図６を参照して、比較例の半導体装置は、バリア層ＢＲＺおよび下層のバリア層ＢａＺを有している。バリア層ＢＲＺは、ライナー膜ＬＮ上の部分であるバリア層ＢＬＺと、低誘電率膜ＩＫ上の部分であるバリア層ＢＩＺとを有している。バリア層ＢＲＺおよび下層のバリア層ＢａＺの材質は、たとえばマンガン酸化物（ＭｎＯx）である。
【００３６】
次に比較例の半導体装置の製造方法について説明する。
図７〜図１０は、比較例における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略的な部分断面図である。
【００３７】
図７および図８を参照して、凹部ＲＣの側壁と、下層のＣｕ配線Ｗａの露出面と、低誘電率膜ＩＫの上面とを覆うように、シード層ＳＤＺが成膜される。シード層ＳＤＺは、Ｍｎ（マンガン）を含有する導体層である。シード層ＳＤＺの材質は、たとえばＣｕＭｎ（銅―マンガン）合金である。
【００３８】
主に図９を参照して、シード層ＳＤＺをめっきすることにより、図４と同様のめっき層ＰＬが形成される。次に熱処理が行なわれる。
【００３９】
図１０を参照して、上記熱処理により、低誘電率膜ＩＫが含有する酸素と、シード層ＳＤＺが含有するマンガンとの化合が生じる。この化合により、めっき層ＰＬと、低誘電率膜ＩＫとの間に、バリア層ＢＩＺが形成される。また、めっき層ＰＬの表面（図中上面）に、熱処理条件に依存した酸素含有量を有するバリア層ＢＩｔＺが形成される。
【００４０】
また、上記化合により、めっき層ＰＬと、ライナー膜ＬＮとの間に、バリア層ＢＬＺが形成される。ここでライナー膜ＬＮは、低誘電率膜ＩＫに比してより小さい酸素原子のモル分率を有しており、酸素を含有しないか、あるいはわずかしか含有していない。このため、ライナー膜ＬＮを貫通するビアホールＣＬの側面においては、マンガンの酸化反応が十分に生じるだけの酸素がライナー膜ＬＮから供給されない。よって、ビアホールＣＬ側面のバリア層ＢＬＺは、ビアホールＣＩ側面のバリア層ＢＩＺに比して、形成が不十分となる。
【００４１】
図１１は、比較例における半導体装置の使用後の状態を概略的に示す部分断面図である。
【００４２】
図１１を参照して、上記のようにバリア層ＢＬＺの形成が不十分である結果、ビアホールＣＨのうちビアホールＣＬの部分において、Ｃｕ配線ＷＲと層間絶縁膜ＩＬとの密着性が低くなる。このため、Ｃｕ配線ＷＲの剥離が生じたり、半導体装置の使用中に図中矢印で示すマイグレーションが生じることで配線ＷＲにボイドＶＤが生じたりする。この結果、Ｃｕ配線ＷＲの電流経路としての機能が低下あるいは消失する。
【００４３】
本実施の形態によれば、図１に示すように、ライナー膜ＬＮとＣｕ配線ＷＲとの間に、炭素および窒素の少なくともいずれかを含む化合物からなるバリア層ＢＬが形成される。このため、ライナー膜ＬＮとＣｕ配線ＷＲとの密着性を高めることができる。
【００４４】
また、上記化合物は、チタン、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムの少なくとも１つを含んでいる。よってこれらの元素と、ライナー膜ＬＮが含有する炭素および窒素の少なくともいずれかとの化合により、上記化合物を生成することができる。
【００４５】
また、層間絶縁膜ＩＬが酸素を含有する低誘電率膜ＩＫを有し、この低誘電率膜ＩＫと面する部分にマンガンを含む酸化物からなるバリア層ＢＩが形成されている。これにより、バリア層ＢＩを形成するための酸化反応において、低誘電率膜ＩＫ中の酸素を用いることができる。
【００４６】
また、低誘電率膜ＩＫがライナー膜ＬＮにより半導体基板ＳＢと隔てられているので、半導体基板ＳＢ側から低誘電率膜ＩＫ中にＣｕが拡散することを抑制することができる。これにより、Ｃｕを拡散しやすい低誘電率膜ＩＫを用いても半導体装置ＤＶの信頼性を保つことができる。
【００４７】
また、ライナー膜ＬＮは、低誘電率膜ＩＫに比して、より大きい炭素および窒素の少なくともいずれかの原子のモル分率と、より小さい酸素原子のモル分率とを有している。これにより、ライナー膜ＬＮの材質を、たとえばＳｉＣ、ＳｉＮおよびＳｉＣＮのいずれかのように、低誘電率膜ＩＫに比してＣｕの拡散をより抑制することのできる組成とすることができる。
【００４８】
また本実施の形態の製造方法によれば、シード層ＳＤ１（図３）は、炭素および窒素の少なくともいずれかと化合することができる少なくとも１つの元素として、チタン、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムの少なくとも１つを含有する。よって、この少なくとも１つの元素と、ライナー膜ＬＮが含有する炭素および窒素の少なくともいずれかとを化合させることにより、バリア層ＢＬ（図５）を形成することができる。
【００４９】
また、シード層ＳＤ１はマンガンを含有し、低誘電率膜ＩＫは酸素を含有している。これにより、図５に示すように、シード層ＳＤ１が含むマンガンと低誘電率膜ＩＫが含む酸素とを化合させて、バリア層ＢＩを形成することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
本実施の形態の半導体装置は、実施の形態１の半導体装置（図１）とほぼ同様の構成を有している。
【００５１】
以下に本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
図１２および図１３は、本発明の実施の形態２における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略的な部分断面図である。
【００５２】
主に図１２を参照して、実施の形態１と同様の方法により形成された凹部ＲＣ（図２）の側壁と、下層のＣｕ配線Ｗａの露出面と、低誘電率膜ＩＫの上面とを覆うように、シード層（導体層）ＳＤ２ａおよびＳＤ２ｂが、この順に形成される。
【００５３】
シード層ＳＤ２ａは、マンガンを含有しており、たとえばＣｕＭｎ（銅−マンガン）合金からなる。シード層ＳＤ２ａの成膜方法は、たとえばＣｕＭｎからなるターゲットを用いたＰＶＤ法である。シード層ＳＤ２ｂは、ライナー膜ＬＮが含有する炭素および窒素の少なくともいずれかと化合することができる少なくとも１つの元素を含有している。この少なくとも１つの元素は、たとえばチタン、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムの少なくとも１つである。シード層ＳＤ２ｂの成膜方法は、たとえばＣｕＴｉ（銅−チタン）合金からなるターゲットを用いたＰＶＤ法である。なお、シード層ＳＤ２ａおよびＳＤ２ｂのそれぞれの材質は入れ代わってもよい。
【００５４】
主に図１３を参照して、シード層ＳＤ２ｂをめっきすることにより、実施の形態１（図４）と同様に凹部ＲＣを埋めるように、層間絶縁膜ＩＬ上にめっき層ＰＬが形成される。
【００５５】
次に実施の形態１と同様に熱処理が行なわれる。これにより、実施の形態１の図５と同様のバリア層ＢＬ、ＢＩおよびＢＩｔが形成される。この後、実施の形態１と同様の工程により半導体装置が作製される。
【００５６】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５７】
本実施の形態によれば、シード層ＳＤ２ａおよびＳＤ２ｂのそれぞれの厚みが調整されることにより、ライナー膜ＬＮが含有する炭素および窒素の少なくともいずれかと化合することができる少なくとも１つの元素と、マンガン元素との組成比を容易に調整することができる。これにより前者の元素の量に大きく影響されるバリア層ＢＬの形成量と、後者の元素の量に大きく影響されるバリア層ＢＩの形成量とのバランスを容易に調整することができる。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、基板上に設けられた銅を含有する配線を有する半導体装置およびその製造方法に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略的な部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略的な部分断面図である。
【図６】比較例における半導体装置の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図７】比較例における半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図８】比較例における半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【図９】比較例における半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１０】比較例における半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１１】比較例における半導体装置の使用後の状態を概略的に示す部分断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
ＢＩ，ＢＬ，ＢＲ  バリア層、ＣＨ，ＣＩ，ＣＬ  ビアホール、ＩＫ  低誘電率膜、ＩＬ  層間絶縁膜、ＬＮ  ライナー膜、ＰＬ  めっき層、ＲＣ  凹部、ＳＢ  半導体基板、ＤＶ  半導体装置、ＳＤ１，ＳＤ２ａ，ＳＤ２ｂ  シード層、ＴＣ  配線溝、ＷＣ  ビア、ＷＲ  Ｃｕ配線、ＷＴ  配線層。
【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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