半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施方式提供能够降低布线电阻或接触电阻、并且降低制造成本的半导体装置及其制造方法。本实施方式的半导体装置具备第一导电层。布线被设置于第一导电层的上方。接触件被设置于第一导电层与布线之间。布线具备：第一金属层，其设置于第一导电层的上方，包含六方晶系晶体的钛(Ti)；第二金属层，其设置于第一金属层上，包含体心立方晶格结构的钽(Ta)；和设置于第二金属层上的第一布线材料。和设置于第二金属层上的第一布线材料。和设置于第二金属层上的第一布线材料。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
[0001]关联申请的参照
[0002]本申请享有以日本专利申请2021
‑
137364号(申请日：2021年8月25日)作为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。


[0003]本实施方式涉及半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0004]半导体装置的多层布线等中使用的布线或通路接触有时具有覆盖布线的槽的内壁或通路孔的内壁的阻挡金属、和填充于阻挡金属的内侧的布线材料。阻挡金属是为了抑制布线材料向半导体装置扩散而设置的，但为了降低布线电阻或接触电阻，要求低电阻化。此外，阻挡金属或布线的材料为了降低半导体装置的制造成本，要求为廉价。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的课题是提供能够降低布线电阻或接触电阻、并且降低制造成本的半导体装置及其制造方法。
[0006]本实施方式的半导体装置具备第一导电层。布线被设置于第一导电层的上方。接触件被设置于第一导电层与布线之间。布线具备：第一金属层，其设置于第一导电层的上方，包含六方晶系晶体的钛(Ti)；第二金属层，其设置于第一金属层上，包含体心立方晶格结构的钽(Ta)；和设置于第二金属层上的第一布线材料。
附图说明
[0007]图1是表示第一实施方式的半导体装置的构成例的截面图。
[0008]图2是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[0009]图3是表示接着图2的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。r/>[0010]图4是表示接着图3的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[0011]图5是表示接着图4的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[0012]图6是表示第二实施方式的半导体装置的构成例的截面图。
[0013]图7是表示第二实施方式的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[0014]图8是表示接着图7的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[0015]图9是表示接着图8的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[0016]图10是表示第3实施方式的半导体装置的构成例的截面图。
[0017]图11是表示第4实施方式的半导体装置的构成例的截面图。
[0018]图12是表示第4实施方式的半导体装置的制造方法的一个例子的截面图。
[0019]符号的说明
[0020]1：半导体装置、10：下层布线、CNT：接触件、INT：上层布线、20：层间绝缘膜、CH：接
触孔、TR：沟道、30a，30b，40a，40b：金属层、50a，50b：布线材料。
具体实施方式
[0021]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。本实施方式并不限定本专利技术。附图是示意性或概念性的图，各部分的比率等未必限于与现实的比率相同。在说明书和附图中，对于与关于出现过的附图而在前文记述的要素同样的要素标注同一符号并适当省略详细的说明。
[0022](第一实施方式)
[0023]图1是表示第一实施方式的半导体装置1的构成例的截面图。半导体装置1具备下层布线10、接触件CNT、上层布线INT和层间绝缘膜20。半导体装置1例如为具有多层布线层的半导体装置。
[0024]下层布线10被埋入层间绝缘膜20内，例如由铜、钨、铝等导电性材料构成。在下层布线10的周围，设置有阻挡膜11。对于阻挡膜11，例如使用了钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)等导电性材料。下层布线10只要为导电层即可，其材质、形状、大小并不限定。
[0025]接触件CNT被设置于下层布线10上。接触件CNT被设置于上层布线INT与下层布线10之间，将上层布线INT与下层布线10之间电连接。接触件CNT自从上层布线INT向下层布线10的方向(Z方向)观察时，具有大致圆形、大致椭圆形或大致多边形的形状。
[0026]接触件CNT具备金属层30b、金属层40b和布线材料50b。金属层30b将接触孔CH的内壁覆盖。金属层40b在接触孔CH内被设置于金属层30b上。布线材料50b在金属层40b上被填充于接触孔CH内。
[0027]对于布线材料50b，例如使用包含钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)中的任一者的导电性材料。
[0028]金属层30b、40b作为所谓阻挡膜发挥功能，为了防止布线材料50b扩散至层间绝缘膜20、下层布线10及其周围的半导体元件中而设置。因此，金属层30b、40b为了防止布线材料50b的材料(钨、铝、铜等)扩散而需要一定程度的厚度。另一方面，金属层30b、40b为了不妨碍接触件CNT与下层布线10的电接触电阻而优选为低电阻材料。例如对于金属层30b，例如使用钛(Ti)。对于金属层40b，例如使用钽(Ta)。此时，金属层30b的厚度及金属层40b的厚度分别优选为例如约7.5nm以上。由此，金属层30b、40b能够发挥作为阻挡膜的功能，并且降低接触件CNT与下层布线10的接触电阻。
[0029]金属层30b、40b被设置于下层布线10与布线材料50b之间、及层间绝缘膜20与布线材料50b之间。由此，金属层30b、40b能够抑制布线材料50b的扩散。
[0030]接着，对金属层30b、40b的材料进行说明。
[0031]如上所述，对于金属层30b，例如使用钛(Ti)，对于金属层40b，例如使用钽(Ta)。钛与钽相比廉价，并且在成膜腔室内不易变成颗粒这点是有利的。另一方面，钽虽然与钛相比高价，并且在成膜腔室内容易变成颗粒的原因，但根据结晶晶格，电阻率值可能变得比钛低。例如，钛具有六方晶系晶体结构，电阻率值为约140μohm
·
cm。与此相对，体心立方晶格结构的钽(以下，也称为α
‑
Ta)的电阻率值为约24μohm
·
cm～50μohm
·
cm，与钛的电阻率值相比相当低。另一方面，正方晶系晶体的钽(以下，也称为β
‑
Ta)的电阻率值为约200μohm
·
cm，比钛的电阻率值高。因此，α
‑
Ta的电阻率值比钛的电阻率值及β
‑
Ta的电阻率值低。因此，
对于金属层40b，优选使用α
‑
Ta。需要说明的是，α
‑
Ta的晶面取向为(110)，β
‑
Ta的晶面取向为(002)。
[0032]作为金属层40b的基底的金属层30b中使用钛的理由如下所述。
[0033]钽的晶体结构(α
‑
Ta、β
‑
Ta)根据其成膜时的基底的结晶状态(例如晶面间距)而发生变化。例如，α
‑
Ta的晶面间距为约2.34埃。β
‑
Ta的晶面间距为约2.66埃。在作为金属层40b的基底的金属层30b的晶面间距接近α
‑
Ta的晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其具备：第一导电层；设置于所述第一导电层的上方的布线；和设置于所述第一导电层与所述布线之间的接触件，所述布线具备：第一金属层，其设置于所述第一导电层的上方，包含六方晶系晶体的钛(Ti)；第二金属层，其设置于所述第一金属层上，包含体心立方晶格结构的钽(Ta)；和设置于所述第二金属层上的第一布线材料。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一金属层包含具有面取向(002)的晶面的钛，所述第二金属层包含具有面取向(110)的晶面的钽。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一金属层的晶面间距与所述第二金属层的晶面间距大致相等。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一金属层的晶面间距与具有面取向(002)的晶面的钽的晶面间距相比，接近具有面取向(110)的晶面的钽的晶面间距。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一布线材料为包含钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)中的任一者的导电性材料。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述接触件具备：第三金属层，其设置于所述第一导电层上，包含六方晶系晶体的钛(Ti)；第四金属层，其设置于所述第三金属层上，包含体心立方晶格结构的钽(Ta)；和设置于所述第四金属层上的第二布线材料。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述第一金属层与所述第三金属层为连续的单一层，所述第二金属层与所述第四金属层为连续的单一层，所述第一布线材料与所述第二布线材料为连续的单一材料。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述第一及第二金属层被设置于所述第一布线材料与所述第二布线材料之间，所述第三及第四金属层被设置于所述第一导电层与所述第二布线材料之间。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一及第二金属层被设置于所述第一布线材料与所述接触件之间，所述接触件具备设置于所述第一导电层上的第五金属层...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛章，
申请(专利权)人：铠侠股份有限公司，
类型：发明
国别省市：