(57)【要約】【課題】銅配線中における局所的な電流集中を緩和し、かつ銅配線抵抗のばらつきおよび上昇を抑えることができる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板１上の第１の絶縁膜２中に形成された銅配線３と、銅配線３及び第１の絶縁膜２の上に形成されたシリコン炭化窒化膜４を有し、銅配線３内の銅原子とシリコン炭化窒化膜４の構成原子とが微視的に結合する。【選択図】図１
2009099695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜中に形成された銅原子を含む配線と、
前記第１の絶縁膜および前記配線の上面に接触するように形成され前記配線内の銅原子に対して拡散防止を機能する、第１の原子及び前記第１の原子とは異なる第２の原子を含有する第２の絶縁膜とを有し、
前記配線の上面部において前記銅原子と前記第１の原子と前記第２の原子とが微視的に結合しており、前記第１の原子は、シリコン原子である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の原子は、炭素原子又は窒素原子であ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】
前記第２の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記配線の上面部に、前記微視的な結合として、
前記銅原子および前記第２の絶縁膜の構成原子とに基づいて、
Ｃｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎからなる結合部が形成されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
基板上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜中に銅原子を含む配線を形成する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記第１の絶縁膜および前記配線の上面に前記配線内の銅原子に対して拡散防止を機能する、第１の原子及び前記第１の原子とは異なる第２の原子を含有する第２の絶縁膜を堆積する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記配線の上面部において、前記銅原子と前記第１の原子と前記第２の原子とを微視的に結合させる工程（ｃ）とを有しており、
前記第１の原子は、シリコン原子である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）は、
前記第２の絶縁膜を水素雰囲気下で熱処理する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）の後に、前記第２の絶縁膜と接触するように前記第２の絶縁膜と同様に機能する第３の絶縁膜を堆積する工程（ｅ）とからなる
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２の原子は、炭素原子又は窒素原子であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜である
ことを特徴とする請求項５又は７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜である
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第３の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜またはシリコン炭化酸化膜である
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記配線の上面部に、前記微視的な結合として、
前記銅原子および前記第２の絶縁膜の構成原子とに基づいて、
Ｃｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎからなる結合部を形成する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｂ）における前記第２の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜であり、
前記工程（ｃ）は、前記配線の上面部に、前記微視的な結合として、前記銅原子および前記第２の絶縁膜の構成原子とに基づいて、Ｃｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎからなる結合部を形成する工程である
ことを特徴とする請求項９又は１０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、特に配線材として銅（Ｃｕ）を用いた多層配線技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置およびその製造方法に関し、特に配線材として銅（Ｃｕ）を用いた多層配線技術において、銅配線から層間絶縁膜へＣｕが拡散するのを防止する拡散防止膜が必要とされている。
【０００３】
ここで、拡散防止膜を有するＣｕ配線の形成方法について説明する。
まず、層間絶縁膜内の銅配線形成溝の側壁部および底部に、窒化タンタル（ＴａＮ）や窒化チタン（ＴｉＮ）のような金属窒化物をスパッタリング法により形成する。次に、銅配線溝を埋め込むように銅を堆積する。次に、銅の上面に、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）やシリコン炭化窒化膜（ＳｉＣＮ膜）をプラズマＣＶＤ法により形成する。上記の工程により、銅配線を形成する。ここで、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン炭化窒化膜（ＳｉＣＮ膜）が拡散防止膜として機能している。
【０００４】
一般的に、銅配線溝に銅を埋め込んだ後、拡散防止膜を銅上面に形成する前において、銅上面には、自然酸化により酸化銅（たとえばＣｕＯ，Ｃｕ２Ｏ）が形成されていることが知られている。ここで、酸化銅と拡散防止膜の密着性は悪いため、拡散防止膜と銅配線の密着性を確保することが必要である。
【０００５】
そのため、拡散防止膜を銅上面に形成する直前に、酸化銅を還元除去（例えば、アンモニアプラズマ処理や水素アニール処理による）した後、酸化雰囲気（例えば大気）に暴露させることなしに、銅上面に拡散防止膜を形成する。ここで、ＳｉＣＮ膜の気相成長により拡散防止膜を銅上面に形成している。
【０００６】
以上のような従来の半導体装置の銅配線について、図面を用いて以下に説明する。
図４は従来技術を用いて形成された半導体装置における銅配線部分の内部構造（１）の説明図である。なお、図４（ａ）は銅配線部分の基板に対して垂直（深さ）方向の内部構造を示す断面図である。また、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ部付近を微視的に拡大した原子構造による拡大図である。また、図４（ｃ）は縦軸に図４（ｂ）のＢ部〜Ｃ部〜Ｄ部にかけての垂直方向の各位置を示し、横軸に銅配線に電圧を印加した際のＢ部〜Ｃ部〜Ｄ部の各位置に対応する電流密度を示した電流密度分布図である。
【０００７】
図４（ａ）は、拡散防止膜１４と銅１３ｂ上面との密着性を確保するために、拡散防止膜（ＳｉＣＮ）１４を形成する直前に、酸化銅を還元除去するための水素アニール処理もしくはアンモニアプラズマ処理を行った後、拡散防止膜１４であるＳｉＣＮ膜を銅１３ｂ上面に形成した状態を示している。
【０００８】
また、図４（ｂ）に示すように、拡散防止膜１４は、ＳｉＣＮ膜の気相成長により銅１３ｂ上面に形成されているため、ＣｕとＳｉＣＮ膜の間には反応性はない。そのため、拡散防止膜１４とＣｕとの界面は必然的に不連続面となり、微視的には拡散防止膜１４とＣｕとの間に多くの自由空間が存在する。つまり、拡散防止膜１４とＣｕとの界面が不連続面であるために、銅１３ｂ上面の酸化銅が除去されたとしても、拡散防止膜１４と銅１３ｂとの密着性は十分ではない。
【０００９】
また、図４（ｃ）から分かるように、銅１３ｂ上面と拡散防止膜１４との界面部分において、電流密度が最も高い。この原因は、銅１３ｂ上面と拡散防止膜１４との密着性が低いため、銅１３ｂ上面と拡散防止膜１４との界面部分のエネルギー準位が相対的に低いからである。
【００１０】
このように、界面部分のエネルギー準位が相対的に低い界面近傍に電流を流すと、電子が移動しやすくなるため、電子の衝突により界面近傍のＣｕ原子が移動しやすくなる。その結果、銅配線１３を断線させてしまう問題が生じる（いわゆるＣｕ配線でのエレクトロマイグレーション現象）。
【００１１】
半導体装置は、その高集積化・高速化に伴い、そのサイズが縮小してきている。そのため、銅配線のサイズも縮小する必要があり、電流密度が増加しても信頼性を確保する必要がある。そのため、拡散防止膜と銅上面の接触面で生じる局所的な電流密度の増加を抑制することは必須である。
【００１２】
上記のような局所的な電流密度増加の問題を解決するための従来技術（例えば、特許文献１を参照）を説明する。
図５は本従来技術を用いて形成された半導体装置における銅配線部分の内部構造（２）の説明図である。なお、図５（ａ）は銅配線部分の基板に対して垂直（深さ）方向の内部構造を示す断面図である。また、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ部付近を微視的に拡大した原子構造による拡大図である。また、図５（ｃ）は縦軸に図５（ｂ）のＢ部〜Ｃ部〜Ｄ部にかけての垂直方向の各位置を示し、横軸に銅配線に電圧を印加した際のＢ部〜Ｃ部〜Ｄ部の各位置に対応する電流密度を示した電流密度分布図である。
【００１３】
図５（ａ）に示すように、拡散防止膜（ＳｉＣＮ）２４を銅２３ｂ上面に形成する前に、０．１ｔｏｒｒ以下の減圧かつ３５０℃以上の温度状態において、銅２３ｂ上面をモノシランに暴露するというものである。その結果、銅２３ｂ上面に形成されている酸化銅を還元除去すると同時に、銅２３ｂ表面に５〜５０ｎｍのシリサイド（ＣｕＳｉｘ）層２５を形成することができる。
【００１４】
また、図５（ｂ）から分かるように、銅２３ｂ表面に、Ｓｉが入り込みシリサイド層２５が形成されていることがわかる。また、図５（ｃ）から分かるように、銅２３ｂ上面と拡散防止膜２４との界面部分において、電流密度を低く抑えることに成功している。この原因は、銅２３ｂ上面に高抵抗のシリサイド層２５が形成されているからである。
【００１５】
その結果、銅配線中における局所的な電流集中を緩和し、電子による界面近傍のＣｕ原子の移動を抑制し銅配線の信頼性を向上している。
【特許文献１】特開２０００−１５０５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記のような従来技術を用いると、銅配線中における局所的な電流集中を緩和することにより銅配線の断線を防止することができる一方、高抵抗のシリサイド層の形成や、Ｃｕ膜中へのＳｉ原子の拡散により銅配線抵抗が上昇するという問題がある。このことは、図５（ｃ）において、銅表面近傍の方が銅内部に比べて電流密度が低いことからも理解できる。
【００１７】
さらに次のような問題もある。３５０℃以上の温度でＣｕ表面をモノシランに暴露するために、Ｃｕ表面とモノシランが急激に反応する。そして、直径２００ｍｍ又は３００ｍｍのシリコン基板上では、ウェハ面内へのガス導入のタイミングが異なっている。そのため、ウェハの位置によってシリサイド層の膜厚がばらついてしまう。
【００１８】
その結果、ウェハ面内位置に依存した銅配線抵抗のばらつきも大きくなるという問題がある。例えば、ウェハ中央からガスを供給すると、中央部のＣｕ表面は外周部のＣｕ表面に比べ、モノシランに暴露されている時間が実質的に長くなる。結果として、ウェハ中央部のＣｕシリサイド層膜厚がウェハ外周部に比べて厚くなってしまう。
【００１９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、銅配線中における局所的な電流集中を緩和し、かつ銅配線抵抗のばらつきおよび上昇を抑えることができる半導体装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の半導体装置は、基板上に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜中に形成された銅原子を含む配線と、前記第１の絶縁膜および前記配線の上面に接触するように形成され前記配線内の銅原子に対して拡散防止を機能する、第１の原子及び前記第１の原子とは異なる第２の原子を含有する第２の絶縁膜とを有し、前記配線の上面部において前記銅原子と前記第１の原子と前記第２の原子とが微視的に結合しており、前記第１の原子は、シリコン原子であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項２に記載の半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置であって前記第２の原子は、炭素原子又は窒素原子であることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載の半導体装置は、請求項１又は２に記載の半導体装置であって、前記第２の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の半導体装置は、請求項２又は３に記載の半導体装置であって、前記配線の上面部に、前記微視的な結合として、前記銅原子および前記第２の絶縁膜の構成原子とに基づいて、Ｃｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎからなる結合部が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項５に記載の半導体装置の製造方法は、基板上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜中に銅原子を含む配線を形成する工程（ａ）と、前記工程（ａ）の後に、前記第１の絶縁膜および前記配線の上面に前記配線内の銅原子に対して拡散防止を機能する、第１の原子及び前記第１の原子とは異なる第２の原子を含有する第２の絶縁膜を堆積する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後に、前記配線の上面部において、前記銅原子と前記第１の原子と前記第２の原子とを微視的に結合させる工程（ｃ）とを有しており、前記第１の原子は、シリコン原子であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項６に記載の半導体装置の製造方法は、請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、前記工程（ｃ）は、前記第２の絶縁膜を水素雰囲気下で熱処理する工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）の後に、前記第２の絶縁膜と接触するように前記第２の絶縁膜と同様に機能する第３の絶縁膜を堆積する工程（ｅ）とからなることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項７に記載の半導体装置の製造方法は、請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、前記第２の原子は、炭素原子又は窒素原子であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項８に記載の半導体装置の製造方法は、請求項５又は７に記載の半導体装置の製造方法であって、前記第２の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜であることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項９に記載の半導体装置の製造方法は、請求項６に記載の半導体装置の製造方法であって、前記第２の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜であることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の請求項１０に記載の半導体装置の製造方法は、請求項９に記載の半導体装置の製造方法であって、前記第３の絶縁膜は、シリコン炭化窒化膜またはシリコン炭化酸化膜であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項１１に記載の半導体装置の製造方法は、請求項７又は８に記載の半導体装置の製造方法であって、前記配線の上面部に、前記微視的な結合として、前記銅原子および前記第２の絶縁膜の構成原子とに基づいて、Ｃｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎからなる結合部を形成することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の請求項１２に記載の半導体装置の製造方法は、請求項９又は１０に記載の半導体装置の製造方法であって、前記工程（ｂ）における前記第２の絶縁膜は、その構成原子としてＳｉとＣとＮからなるシリコン炭化窒化膜であり、前記工程（ｃ）は、前記配線の上面部に、前記微視的な結合として、前記銅原子および前記第２の絶縁膜の構成原子とに基づいて、Ｃｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎからなる結合部を形成する工程であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように本発明によれば、銅配線の銅上面と拡散防止膜との間に存在する自由空間を無くし、銅上面と拡散防止膜との密着性を高め、さらに、銅表面にＳｉ原子が拡散するのを防ぐことができる。
【００３２】
そのため、銅配線中における局所的な電流集中を緩和しつつ、銅配線抵抗のばらつきおよび上昇を抑えることができ、エレクトロマイグレーション耐性が高く、低抵抗の銅配線を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を示す半導体装置およびその製造方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
まず、本発明の実施の形態の半導体装置を説明する。
【００３４】
図１は本実施の形態の半導体装置における銅配線部分の内部構造の説明図である。なお、図１（ａ）は銅配線部分の基板に対して垂直（深さ）方向の内部構造を示す断面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部付近を微視的に拡大した原子構造による拡大図である。また、図１（ｃ）は縦軸に図１（ｂ）のＢ部〜Ｃ部〜Ｄ部にかけての垂直方向の各位置を示し、横軸に銅配線に電圧を印加した際のＢ部〜Ｃ部〜Ｄ部の各位置に対応する電流密度を示した電流密度分布図である。
【００３５】
本実施の形態の半導体装置は、図１（ａ）に示すように、基板１上には第１の絶縁膜２が形成されている。また、第１の絶縁膜２中には、タンタル／窒化タンタル積層膜３ａおよび銅３ｂからなる銅配線３が形成されている。また、第１の絶縁膜２及び銅配線３上にはシリコン炭化窒化膜からなり拡散防止膜である第２の絶縁膜４が形成されている。また、図１（ｂ）から分かるように、Ａ部において銅配線３中の銅３ｂと第２の絶縁膜４の界面近傍には、Ｃｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎからなる接合部５が形成されている。
【００３６】
また、図１（ｃ）と図４（ｃ）との比較から分かるように、図４（ｃ）に示す界面部分における電流密度のピーク高さよりも、図１（ｃ）に示す界面部分における電流密度の大きさは小さい。このことから、本実施形態における半導体装置の銅３ｂ上面と拡散防止膜４との界面部分において、局所的な電流集中が発生していないことが分かる。
【００３７】
また、図１（ｃ）と図５（ｃ）との比較から分かるように、図５（ｃ）に示す表面部分の電流密度が内部の電流密度に比べて低いのに対し、図１（ｃ）に示す表面部分の電流密度は内部の電流密度とほぼ同じである。別の言い方をすると、図５に示す半導体装置の銅配線２３における銅２３ｂ表面部分の電流密度に比べて、図１に示す半導体装置の銅配線３における銅３ｂ表面部分の電流密度の方が大きい。
【００３８】
このことから、本実施の形態の半導体装置における銅配線３は高抵抗化を抑制できていることが分かる。
本実施の形態の半導体装置によれば、銅配線と絶縁膜との界面を連続面として形成することができるため、銅配線上面のＣｕとＣｕの上部に形成された絶縁膜との密着性が非常に強固なものとなり、界面のエネルギー準位が銅配線中と変わらなくなる。
【００３９】
そのため、銅配線に電流を流した際の界面近傍の銅配線側と銅配線中の電流密度分布差がなくなる。また、ＣｕとＳｉの反応層が界面部のみで、かつＳｉがＣもしくはＮとも結合しているため、Ｃｕ中へのＳｉの拡散を防止することができる。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する。
図２は本実施の形態の半導体装置の製造方法における製造工程を示す断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、基板１上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜２の上面側に配線溝Ｍ１を形成する。
【００４１】
次に、図２（ｂ）に示すように、配線溝Ｍ１内及び第１の絶縁膜２上にタンタル／窒化タンタル積層膜３ａおよび銅３ｂをこの順番に堆積する。次に、第１の絶縁膜２の上面に位置しているタンタル／窒化タンタル積層膜３ａおよび銅３ｂをＣＭＰ法により除去する。
【００４２】
この方法により、配線溝Ｍ１内にのみタンタル／窒化タンタル積層膜３ａおよび銅３ｂが埋め込まれている銅配線３による金属配線が形成される。この際、ＣＭＰ処理は大気雰囲気中で行われるため、銅３ｂの表面は自然酸化され、銅３ｂの表面には酸化銅３ｃが形成されている。
【００４３】
次に、図２（ｃ）に示すように、銅配線３及び第１の絶縁膜２上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、第１のシリコン炭化窒化膜４ａを５ｎｍの膜厚で堆積する。第１のシリコン炭化窒化膜４ａを成膜する温度は４００℃である。また、原料ガスは、テトラメチルシランおよびアンモニアと希釈ガスとしてヘリウムを用いる。形成する第１のシリコン炭化窒化膜４ａの膜密度は１．８ｇ／ｃｍ３程度、屈折率は１．８〜２．２（波長６３３ｎｍ）程度が望ましい。
【００４４】
次に、図２（ｄ）に示すように、第１のシリコン炭化窒化膜４ａの形成処理を行った成膜反応室内に基板１を保持したまま、４００℃の温度にて水素雰囲気で２分間の熱処理を行う。その結果、銅配線３の表面に自然酸化により形成されている酸化銅３ｃが還元される。また、同時に、配線の上面部において、Ｃｕ−Ｓｉ−ＣおよびＣｕ−Ｓｉ−Ｎの結合からなる接合部５を形成する。熱処理を行う際に使用されるＨ２は分子量が非常に小さいため界面にまで容易に到達し、界面近傍では、ＣｕＯ＋ＳｉＣＮ＋Ｈ２（ｇａｓ）→Ｃｕ−Ｓｉ−ＣＮ＋Ｈ２Ｏ↑（ｇａｓ）の反応が起きる。
【００４５】
上記反応において、Ｃｕは室温酸化される程の酸化物生成自由エネルギー値（−３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を持っており、容易に還元される。また、Ｓｉは、高温酸化（８００℃以上）しないとＯ２及びＨ２Ｏと反応しないので、３００℃程度で反応できるＣｕと結合することは明らかである。また、上記反応においてＨ２Ｏが副生成物として発生するが、シリコン炭化窒化膜は膜厚が１０ｎｍ以下であれば十分にＨ２Ｏを通すため、Ｈ２Ｏによる悪影響はない。
【００４６】
ここで、シリコン炭化窒化膜の水分透過特性について説明する。
図３は半導体装置におけるシリコン炭化窒化膜の水分透過特性の膜圧依存性を示す説明図である。なお、横軸はシリコン炭化窒化膜の膜厚を表しており、縦軸はそれぞれの膜厚における水分透過量を表している。
【００４７】
図３から分かるように、シリコン炭化窒化膜は膜厚が１０ｎｍ以下であれば十分にＨ２Ｏを通すため、Ｈ２Ｏによる悪影響はない。
次に、図２（ｅ）に示すように、反応室内で基板１を酸化雰囲気に暴露させることなく、第２のシリコン炭化窒化膜４ｂを２０ｎｍの膜厚で堆積する。この工程の結果、第１のシリコン炭化窒化膜４ａの５ｎｍと合せて２５ｎｍのシリコン炭化窒化膜４が形成されることになる。その結果、基板１が酸化性雰囲気に暴露されても、シリコン炭化窒化膜４がバリア（遮蔽壁）の役割を果たし、接合部５が再酸化されることはない。そのため、接合部５のＣｕ−Ｓｉ−Ｃ（Ｎ）結合は維持される。
【００４８】
なお、再酸化防止のため、第２のシリコン炭化窒化膜４ｂの代わりに、水分ブロック性能のある絶縁膜（例えば、シリコン窒化膜やシリコン炭化酸化膜）を用いても、同様の効果が得られることは明らかである。以上の工程により、本実施の形態の半導体装置が形成される。
【００４９】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、銅配線形成時のＣＭＰ処理後に形成された酸化銅を還元する際に、Ｃｕとの反応性の高いＳｉＨ４を用いる必要がなくなる。その代わりに、ＳｉＣＮ膜を用いることで、銅配線と銅配線の直上に形成された絶縁膜との接触面の化学結合形態をＣｕ−Ｓｉ−ＣもしくはＣｕ−Ｓｉ−Ｎとすることができる。
【００５０】
その結果、銅配線とその直上に形成された絶縁膜との界面を十分密着性の高いものとすることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、銅配線抵抗の上昇を生じさせることなく、銅配線と絶縁膜との界面が連続面として形成することができるため、銅配線上面のＣｕとＣｕの上部に形成された絶縁膜との密着性が非常に強固なものとなり、高信頼性，特に銅配線でのエレクトロマイグレーション耐性の高い銅配線を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の半導体装置およびその製造方法は、銅配線中における局所的な電流集中を緩和し、かつ銅配線抵抗のばらつきおよび上昇を抑えることができるもので、半導体デバイスおよびその製造方法に有用であって、特に銅配線において、エレクトロマイグレーション耐性が高く、低抵抗の銅配線を実現する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置における銅配線部分の内部構造の説明図
【図２】同実施の形態の半導体装置の製造方法における各工程を示す断面図
【図３】同実施の形態の半導体装置のシリコン炭化窒化膜における水分透過性の膜厚依存性の説明図
【図４】従来の半導体装置における銅配線部分の内部構造（１）の説明図
【図５】従来の半導体装置における銅配線部分の内部構造（２）の説明図
【符号の説明】
【００５３】
１、１１、２１    基板
２、１２、２２    第１の絶縁膜
３、１３、２３    銅配線
３ａ、１３ａ、２３ａ    タンタル／窒化タンタル積層膜
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ    銅
３ｃ    酸化銅
４、４ａ、４ｂ、１４、２４    （拡散防止膜である）第２の絶縁膜（シリコン炭化窒化膜）
５    接合部
２５    シリサイド層
Ｍ１    配線溝
【図１】
2009099695.tif 000003
【図２】
2009099695.tif 000004
【図３】
2009099695.tif 000005
【図４】
2009099695.tif 000006
【図５】
2009099695.tif 000007