[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及其制造方法，特别是涉及一种具备铜布线的半导体装置及其制造方法。

背景技术

伴随着半导体装置的微细化和高性能化的要求，在近年的半导体装置的布线层的形成中，采用所谓镶嵌法的工艺，即在层间绝缘膜上形成沟图案、孔图案后，在该沟和孔里嵌入布线材料。作为布线材料，使用铜(Cu)作为具有更低电阻的材料来取代以往的铝。

铜是容易扩散在作为层间绝缘膜的主要材料的氧化硅膜中的金属材料。如果铜在层间绝缘膜中扩散，则有引起布线短路或布线不良等之虑。为此，使用铜作为布线材料的情况下，在沟和孔的内壁设置用以防止铜扩散的阻挡层，防止铜在层间绝缘膜中扩散。以往，作为阻挡层材料，使用钛(Ti)、钽(Ta)等的阻挡金属材料。

专利文献1：日本特开平09-252095号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，历来被用作阻挡层材料的钛和钽，由于其耐氧化性低，有时会因后段工艺(back-end process)的加热和操作时的发热而致使被氧化。一旦阻挡层被氧化，布线电阻上升从而布线延迟增大等，有引起成品率、可靠性降低之虑。为此，希望开发出抑制阻挡层氧化的工艺技术和耐氧化性高的阻挡层材料。还有，对于铜布线用的阻挡层，能够在可适用于后段工艺的低温下形成也是重要的。

本发明的目的在于，提供在具有铜布线的半导体装置中，能够在低温下形成对铜的阻挡性和耐氧化性优异的阻挡层的半导体装置的制造方法，以及由所述方法形成的高性能半导体装置。

解决课题的方法

基于本发明的一实施方式，提供一种半导体制造方法，其具有：在基板上形成由硅化合物类绝缘材料构成的绝缘膜的工序；在上述绝缘膜上形成开口部的工序；通过在含有烃类气体的环境中，向形成有上述开口部的上述绝缘膜照射活性能量线，由此至少在上述开口部的内面形成由结晶性SiC构成的阻挡层的工序；以及，在形成有上述阻挡层的上述绝缘膜的上述开口部内，形成由铜构成的布线结构体的工序。

还有，基于本发明的另一实施方式，提供一种半导体装置，其具有：具有开口部的绝缘膜；由形成于上述绝缘膜的上述开口部内面的结晶性SiC所构成的阻挡层；以及，由嵌入在形成有上述阻挡层的上述开口部内的铜构成的布线结构体。

发明的效果

根据公开的半导体装置及其制造方法，因为用于防止铜从布线结构体扩散的阻挡层是由结晶性SiC来构成的，因此，在确保对铜扩散的阻挡性的同时，还能够提高阻挡层的耐氧化性。由此，能够提高布线结构体的可靠性，能够制造出高性能的半导体装置。

还有，因为由结晶性的SiC构成的阻挡层，是通过在烃类气体环境中照射活性能量线而形成的，所以能够使此时的加热温度调节为50～250℃即可实现低温化，因而能够适用于难以进行400℃以上的热处理的半导体装置的后段工艺中。

附图说明

图1是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置结构的概略截面图。

图2是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其1)

图3是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其2)

图4是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其3)

图5是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其4)

图6是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其5)

图7是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其6)

图8是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其7)

图9是表示基于本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的工序截面图(其8)

附图标记的说明

10  硅基板

12  元件分离膜

14  元件区域

16  栅极绝缘膜

18  栅电极

20、22  源极/漏极区域

24  MIS晶体管

26、40、56、60  层间绝缘膜

28  阻止膜

30  接触孔

32  粘合层

34  钨膜

36、78  接触插塞

38、42、54、58、62、82  绝缘膜

44、64、70  光致抗蚀膜

46、66、72  开口部

48、74  布线沟

50、76  阻挡层