[發明專利]半導體裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 02108138.7
• 申請日: 2002-03-27
• 公開（公告）號: CN1391260A
• 公開（公告）日: 2003-01-15
• 發明（設計）人: 岸田剛信;多田慎也;池田敦;原田剛史;杉原康平
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及半導體裝置及其制造方法，特別是涉及具有在半導體襯底上的絕緣性或者導電性膜上、經過阻擋層形成的由導電膜組成的電極或者布線的半導體裝置及其制造方法。

背景技術

近年來，以銅膜為主體的多層布線半導體集成電路正在實用化。

以下，參照圖9(a)、(b)及圖10(a)、(b)，說明現有的以銅膜為主體的多層布線半導體裝置制造方法。

首先，如圖9(a)所示，在由硅(Si)構成的半導體襯底10上形成具有布線槽的絕緣膜11后，在該絕緣膜11的布線槽的底面及側壁面上沉積作為阻擋層的第1氮化鉭膜12。其次，在第1氮化鉭膜12上形成第1銅籽晶層13后，用電解電鍍法使第1銅籽晶層13生長形成第1銅電鍍層14。這樣，得到由第1銅籽晶層13及第1銅電鍍層14組成的下層布線。

其次，在下層布線及絕緣膜11上，順序沉積作為粘附層的氮化硅膜15和第1層間絕緣膜16后，在第1層間絕緣膜16及氮化硅膜15上形成引線孔17。其次，在第1層間絕緣膜16上形成第2層間絕緣膜18和作為增透膜的氮氧化硅膜19后，以氮氧化硅膜19作掩膜對第2層間絕緣膜18進行腐蝕形成布線槽20。

然后，如圖9(b)所示，用反應濺射法、在引線孔17及布線槽20的底面及側壁面上沉積作為阻擋層的第2氮化鉭膜21后，用濺射法在第2氮化鉭膜21上形成第2銅籽晶層22。

接著，如圖10(a)所示，用電解電鍍法使第2銅籽晶層22生長形成第2銅電鍍層23后，用化學機械研磨法(CMP)去除存在于氮化硅膜19上的部分的第2氮化鉭膜21、第2銅籽晶層22及第2銅電鍍層23，形成由第2銅籽晶層22及第2銅電鍍層23組成的針形接點24及上層布線25。

但是，由于作為阻擋層的第2氮化鉭膜21與由第1銅籽晶層22和第2銅電鍍層23組成的上層布線的粘附性不好，在后面進行的熱處理中、例如為使銅的晶粒生長的熱處理中，第2氮化鉭膜21與上層布線剝離、就產生如圖10(b)所示的在針形接點24與下層布線間形成空隙26的問題。

如果針形接點24與下層布線間形成空隙26的話，針形接點24與下層布線間的接觸電阻就明顯增大。

發明內容

鑒于所述問題，本發明的目的是提高阻擋層和在該阻擋層上形成的導電膜之間的粘附性。

為達上述目的，與本發明相關的第1半導體裝置，具有阻擋層和電極或者布線；阻擋層形成在設于半導體襯底上的絕緣性或者導電性膜上，電極或者布線由形成在阻擋層上的導電膜組成；所述阻擋層上面的原子間距與所述導電膜下面的原子間距幾乎相等。

第1半導體裝置中，阻擋層最好具有正方晶的晶體結構，而且阻擋層的上面是(001)面取向、導電膜最好具有面心立方晶格的晶體結構，而且導電膜的下面是(111)面取向。

與本發明相關的第2半導體裝置，具有阻擋層和由導電膜組成的電極或者布線；阻擋層形成在設于半導體襯底上的絕緣性或者導電性膜上，組成電極或者布線的導電膜形成在所述阻擋層上；所述阻擋層是具有β結構的晶體結構的鉭膜。

采用第2半導體裝置，由于導電膜形成在由鉭膜組成的阻擋層上，而鉭膜又是β結構的晶體結構，由于構成導電膜的晶體優先取向在最密面上，提高了阻擋層和導電膜的粘附性。

第2半導體裝置中，阻擋層最好由下層的第1阻擋層和上層的第2阻擋層疊層膜組成，第1阻擋層由氮化物膜組成，第2阻擋層由晶體結構為β結構的鉭膜組成。

這樣，由于絕緣性或導電性膜與β結構的鉭膜并不直接接觸，能夠防止在后面進行的熱處理工程中絕緣性或導電性膜與β結構的鉭膜發生反應、產生有害的化合物。

第2半導體裝置中，阻擋層由下層的第1阻擋層和上層的第2阻擋層疊層膜組成時，第1阻擋層最好是氮化鉭膜、導電膜最好是銅膜。

這樣，能夠防止構成銅膜的銅原子通過阻擋層向絕緣性的膜擴散。

這種情況下，銅膜最好是取向(111)面。

這樣，能夠確實提高銅膜與成為阻擋層的β結構的鉭膜的粘附性。

還有，在這種情況下，氮化鉭膜中(氮的原子數)/(鉭的原子數)的值最好小于0.4。

這樣，β結構的鉭膜就能穩定的沉積在下層的氮化鉭膜上。

第2半導體裝置中，阻擋層由下層的第1阻擋層和上層的第2阻擋層的疊層膜組成，第1阻擋層由氮化物膜組成時，絕緣性或導電性膜最好是含氟成分的絕緣膜。