本发明专利技术提供一种半导体装置以及半导体装置的制造方法，该半导体装置具有在铜合金布线与通道的连接面上形成了含氮的势垒金属膜的结构，其中，能够抑制铜合金布线与通道之间的电阻的上升以及可抑制电阻的分散。在本发明专利技术的半导体装置中，具有第一铜合金布线（3）、通道（4）以及第一势垒金属膜（7）。此处，第一铜合金布线（3）形成在层间绝缘膜（1）内，在作为主要成分的Cu中含有预定的添加元素。通道（4）形成在层间绝缘膜（2）内，与第一铜合金布线（3）的上表面电连接。在第一铜合金布线（3）与通道（4）的连接部上，与第一铜合金布线（3）接触地形成第一势垒金属膜（7），该第一势垒金属膜（7）含有氮。预定的添加元素是通过与氮反应形成高电阻部的元素。此外，预定的添加元素的浓度为0.04wt%以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别涉及具有铜合金布线以及与其连接的通道的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
在要求高速动作、低功耗的半导体装置中，对布线部的信号延迟或者功耗进行控制，故使用利用了低电阻的铜的多层布线结构。但是，由于半导体装置的细微化，铜布线中流过的电流密度增大，针对电迁移(Electromigration，以下称为EM)的铜布线的可靠性成为问题。EM是铜布线中流过电流时铜原子被电子流推压而移动的现象。铜布线EM耐性最成问题的是连接上下布线的层间连接(通道)的底部与下层的铜布线的接触面。引起EM现象时，铜布线中的铜原子移动，在铜布线的该接触面附近形成空洞(孔隙)。并且，形成该孔隙的结果是，在铜布线与通道之间发生断线。为了防止该EM现象引起的铜布线-通道间的断线，以往，对铜布线中流过的电流值进行控制。此外，采用在作为主要成分的Cu中加入铝等添加元素的铜合金布线。作为公开了该铜合金的文献，有非专利文献1。该铜合金布线与纯铜布线的情况相比，EM耐性优良ο在非专利文献1中，公开了如下技术通过采用在作为主要成分的铜中加入作为添加元素的Al、Sn、Ti的铜合金布线，提高EM耐性。并且，作为公开铜合金布线的其他现有技术，有专利文献1以及专利文献2。此处，在专利文献1中公开了如下结构在层间绝缘膜上形成铜合金布线和与该铜合金布线的上表面连接的通道，在该铜合金布线和该通道的连接面(也可理解为连接部) 上，形成有含氮的势垒金属膜。并且，对铜合金布线(也含通道)与层间绝缘膜之间存在的势垒金属膜的结构进行了各种研究。例如，作为势垒金属膜，可采用对与层间绝缘膜粘结性较好的TaN、TiN、WN等、 与铜的粘结性较好的Ta、Ti、W等进行层叠的层叠结构膜(专利文献3)。# ^ M JC M 1 :T. Tonegawa et al (NEC), "Suppression of Bimodal Stress-Induced Voiding Using Highly Diffusive Dopant from Cu-Alloy Seed Layer，，， Proceeding of IEEE International Interconnect Technology Conference 2003, pp.216-218专利文献1 特开2002-75995号公报专利文献2 特开平11-307530号公报专利文献3 特开2003-1M313号公报但是，在所述专利文献1公开的结构的情况下，通过专利技术者的试验可知，产生以下的问题，即在铜合金布线与通道的接触面上形成含氮的势垒金属膜时，铜合金布线与通道之间的电阻上升，并且，该电阻产生分散。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体装置，该半导体装置具有如下结构在层间绝缘膜上形成铜合金布线和与该铜合金布线的上表面连接的通道，在该铜合金布线与该通道的连接面(也可理解为连接部)上形成含氮的势垒金属膜，该半导体装置能够控制铜合金布线与通道之间的电阻的上升，还能够抑制该电阻的分散。此外，本专利技术的目的在于提供一种该半导体装置的制造方法。为了达到所述目的，本专利技术方案1的半导体装置具有第一铜合金布线，形成在层间绝缘膜内，并且在作为主要成分的Cu中包含预定的添加元素；通道，形成在所述层间绝缘膜内，与所述第一铜合金布线的上表面电连接；第一势垒金属膜，与所述第一铜合金布线相接触地形成在所述第一铜合金布线与所述通道的连接部上，并且包含氮，其中所述预定的添加元素的浓度为0. 04wt%以下。此外，方案11的半导体装置具有第一铜合金布线，配置在第一层间绝缘膜内，在作为主要成分的Cu中添加有Al ；第二层间绝缘膜，形成在所述第一层间绝缘膜上；第二铜合金布线，配置在所述第二层间绝缘膜内，在作为主要成分的Cu中添加有Al ；其中，所述第二铜合金布线的所述Al的浓度小于所述第一铜合金布线的所述Al的浓度。此外，方案14的半导体装置具有铜合金布线，配置在第一层间绝缘膜内，在作为主要成分的Cu中添加有Al ；第二层间绝缘膜，形成在所述第一层间绝缘膜上；铜布线，配置在所述第二层间绝缘膜内，膜厚比所述铜合金布线厚，只由Cu构成。此外，方案15的半导体装置具有第一双嵌入式结构，设置在第一层间绝缘膜内， 由第一布线与第一通道构成，在作为主要成分的Cu中添加Al来构成；第二层间绝缘膜，形成在所述第一层间绝缘膜上；第二双嵌入式结构，设置在所述第二层间绝缘膜内，由膜厚比所述第一布线厚的第二布线和第二通道构成，所述第一布线的上部与所述第二通道的下表面连接，只由Cu构成。此外，方案21的半导体装置具有第一通道，形成在层间绝缘膜内，在作为主要成分的Cu中添加有Al ；第一铜合金布线，形成在所述层间绝缘膜内，与所述第一通道的底部电连接，在作为主要成分的Cu中添加有Al ；第一势垒金属膜，与所述层间绝缘膜接触地形成在所述层间绝缘膜与所述第一通道之间，并且含氮；第二势垒金属膜，与所述第一通道接触地形成在所述层间绝缘膜与所述第一通道之间，并且不含氮；其中，在所述第一铜合金布线与所述第一通道的连接部上不形成所述第一势垒金属膜，在所述第一铜合金布线与所述第一通道的连接部上也形成所述第二势垒金属膜。方案23的半导体装置的制造方法具有如下步骤(A)在第一层间绝缘膜内形成铜合金布线，该铜合金布线以铜为主要成分，含有浓度为0. 04wt%以下的添加元素；(B)在形成于所述第一层间绝缘膜上的第二层间绝缘膜内形成连接孔，该连接孔使所述铜合金布线的上表面露出；(C)在所述连接孔的底面以及侧面上形成含氮的第一势垒金属膜；(D)在所述步骤(C)之后，在所述连接孔中填充导电体。此外，方案沈的半导体装置的制造方法中，具有如下步骤(A)在第一层间绝缘膜内配置第一铜合金布线，该第一铜合金布线在作为主要部分的Cu中添加有Al ； (B)在形成于所述第一层间绝缘膜上的第二层间绝缘膜内形成第二铜合金布线，该第二铜合金布线在作为主要成分的Cu中添加Al，膜厚比所述第一铜合金布线厚，具有所述第一铜合金布线的所述Al的浓度以下的Al浓度。此外，方案27的半导体装置的制造方法中，具有如下步骤 (A)在第一层间绝缘膜内设置铜合金布线，在该铜合金布线在作为主要成分的Cu中添加了 Al ;(B)在形成于所述第一层间绝缘膜上的第二层间绝缘膜内形成铜布线，该铜布线膜厚比所述铜合金布线厚，并且只由Cu构成。此外，方案观的半导体装置的制造方法中，具有如下步骤(A)在第一层间绝缘膜内形成第一双嵌入式结构，该第一双嵌入式结构由第一布线与第一通道构成，在作为主要成分的Cu中添加有Al ;(B)在形成于所述第一层间绝缘膜上的第二层间绝缘膜内，形成第二双嵌入式结构，该第二双嵌入式结构由膜厚比所述第二布线厚的第二布线与第二通道构成，所述第一布线的上部和所述第二通道的下表面连接，并且只由Cu构成。本专利技术方案1的半导体装置具有第一铜合金布线，形成在层间绝缘膜内，在作为主要成分的Cu中包含预定的添加元素；通道，形成在所述层间绝缘膜内，与所述第一铜合金布线的上表面电连接；第一势垒金属膜，与所述第一铜合金布线相接触地形成在所述第一铜合金布线与所述通道的连接部上，并且包含氮，其中所述预定的添加元素的浓度为 0.(Mwt%以下。因此，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种半导体装置，其特征在于，包括：晶体管，形成在半导体衬底上，被第一层间绝缘膜覆盖；第一铜合金布线，形成在配置于所述第一层间绝缘膜上的第二层间绝缘膜内，在作为主要成分的Ｃｕ中包含预定的添加元素；通道，形成在配置于所述第二层间绝缘膜上的第三层间绝缘膜内，与所述第一铜合金布线的上表面电连接，在作为主要成分的Ｃｕ中包含预定的添加元素；第一势垒金属膜，与所述第一铜合金布线相接触地形成在所述第一铜合金和所述通道的连接部上，并且含氮；以及第二势垒金属膜，在所述第一铜合金布线和所述通道的连接部上，与所述通道相接触，所述预定的添加元素的浓度为０．０１ｗｔ％以上，０．０４ｗｔ％以下；所述预定的添加元素是Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎ中的任意一种。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：古泽健志，儿玉大介，松本雅弘，宫崎博史，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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