Cu配线的形成方法技术

一种实施有伴随500℃以上的温度的处理的后续工序的Cu配线的形成方法，其具有：在表面具有沟槽和/或孔的基板上的至少沟槽和/或孔的底面和侧面，形成由具有与Cu的晶格面间距的差为10％以内的晶格面间距的金属构成的密接膜的工序；在密接膜上以填埋沟槽和/或孔的方式形成Cu膜的工序；在Cu膜形成后的基板进行350℃以上的退火处理的工序；研磨Cu膜仅使Cu膜的对应于沟槽和/或孔的部分残留的工序；和在研磨后的Cu膜形成盖而成为Cu配线的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及Cu (铜)配线的形成方法。
技术介绍
最近，半导体器件的配线图案的微细化日益发展，与此相伴，因配线的RC延迟等的问题而对配线的低电阻化提出了要求，作为配线材料正在渐渐地使用比在现有技术中使用的铝(Al)和钨(W)更加低电阻的Cu。作为，已知的技术为在形成有沟槽或孔的层间绝缘膜，使用以喷镀为代表的物理淀积法(PVD)形成由Ta、TaN、Ti等构成的障壁膜，并在其上同样通过 PVD形成Cu晶种膜，接着，进一步在其上实施Cu镀层，填埋沟槽或孔以形成Cu配线(例如日本特开平11-340226号公报)。但是，在具有交叉点结构的存储元件的制造过程，或配线工序与配线工序之间或配线工序的后续工序中，当500°C以上的高温工艺为必要时，在作为配线使用通过上述方法形成的Cu配线的情况下，进行这样的高温处理时，发生Cu迁移(migration)使得Cu聚集， 导致在配线中形成空隙(void)，并导致配线的电阻值显著上升。因此，现状是，在配线形成后500°C以上的高温工艺为必要的用途中，重视热稳定性而使用电阻高的W。
技术实现思路
因为即使在这样的高温工艺为必要的情况下也存在RC延迟的问题，所以期望在这样的情况下也应用Cu配线。因此，本专利技术的目的在于，提供能够形成在配线形成后存在500°C以上的高温工艺的情况下能应用的Cu配线的，。根据本专利技术，提供一种，该实施有伴随 500°C以上的温度的处理的后续工序，在该中，包括在表面具有沟槽和 /或孔的基板上的至少所述沟槽和/或孔的底面和侧面形成密接膜的工序，其中，该密接膜包括具有与Cu的晶格面间距的差为10%以内的晶格面间距的金属；在所述密接膜上以填埋所述沟槽和/或孔的方式形成Cu膜的工序；在所述Cu膜形成后的基板进行350°C以上的退火处理的工序；研磨所述Cu膜，仅残留所述Cu膜的对应于所述沟槽和/或孔的部分的工序；和在研磨后的Cu膜形成盖而成为Cu配线的工序。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的方法的流程图。图2是在图1的流程图中所示的本专利技术的一个实施方式的方法的工序截面图。图3是表示Cu膜的厚度为IOnm时的作为密接膜使用Ru膜的情况和使用Ta膜的情况的退火温度与Cu膜的相对的电阻变化率的关系的附图。图4是表示Cu膜的厚度是20nm时的作为密接膜使用Ru膜的情况和使用Ta膜的情况的退火温度与Cu膜的相对的电阻变化率的关系的附图。图5是表示在厚度3nm的Ru膜上形成厚度50nm的Cu膜的情况下的Cu膜的状态的SEM照片。图6是表示在厚度3nm的Ru膜上形成厚度50nm的Cu膜后，在Ar气氛中以650°C 进行30min (分钟)退火的情况下的Cu膜的状态的SEM照片。图7是表示在厚度3nm的Ru膜上形成厚度50nm的Cu膜，进而在其上形成厚度3nm 的Ru膜后，在Ar气氛中以650°C进行30min (分钟)退火的情况下的Cu膜的状态的SEM照片。具体实施例方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。图1是用于说明包含本专利技术的一个实施方式的的半导体装置的制造工序的流程图，图2是其工序截面图。首先，准备在Si基板11上具有SiA膜等的层间绝缘膜12，在层间绝缘膜12形成有沟槽13的半导体晶片(以下简单地记作晶片)(步骤1，图2(a))。然后，在包含沟槽13 的整个面以1 lOnm，例如以4nm左右的厚度形成TaN、Ti等的障壁膜14 (步骤2，图2 (b))。 这时的成膜能够用喷镀等的PVD来进行。然后，至少在沟槽13的底面和侧面以1 5nm，例如以4nm的厚度形成密接膜 15 (步骤3，图2 (c))。密接膜15是用于确保在其上成膜的Cu膜的密接性的膜，作为该密接膜15，使用具有与Cu的晶格面间距的差为10%以内的晶格面间距的金属的膜。作为这样的金属有 V、Cr、Fe、Co、Ni、Mo、Ru、Rh、Pd、W、Re、Os、Ir、Pt。进一步优选与 Cu 的晶格面间距的差为5%以内，作为这样的金属有i^、Co、Ni、Ru、I h、0S。并且，在表1中表示主要金属的结晶型、晶格常数、米勒常数、晶格面间距、相对于Cu的晶格面间距的差(％ )。权利要求1.一种，其实施伴随500°C以上的温度的处理的后续工序，所述Cu 配线的形成方法的特征在于，包括在表面具有沟槽和/或孔的基板上的至少所述沟槽和/或孔的底面和侧面形成密接膜，其中，该密接膜包括具有与Cu的晶格面间距的差为10%以内的晶格面间距的金属； 在所述密接膜上以填埋所述沟槽和/或孔的方式形成Cu膜； 在所述Cu膜形成后的基板进行350°C以上的退火处理； 研磨所述Cu膜，仅残留所述Cu膜的对应于所述沟槽和/或孔的部分；和在研磨后的Cu膜形成盖而成为Cu配线。2.如权利要求1所述的，其特征在于构成所述密接膜的金属具有与Cu的晶格面间距的差为5%以内的晶格面间距。3.如权利要求2所述的，其特征在于 所述密接膜是Ru膜，通过CVD形成。4.如权利要求1所述的，其特征在于 形成所述Cu膜时，在形成Cu晶种后镀Cu。5.如权利要求1所述的，其特征在于在形成所述盖时，在Cu膜上形成包括具有与Cu的晶格面间距的差为10%以内的晶格面间距的金属的密接膜，在其上形成由绝缘材料构成的盖膜。6.如权利要求1所述的，其特征在于在所述基板上的至少所述沟槽和/或孔的底面和侧面形成密接膜之前，还形成障壁全文摘要一种实施有伴随500℃以上的温度的处理的后续工序的，其具有在表面具有沟槽和/或孔的基板上的至少沟槽和/或孔的底面和侧面，形成由具有与Cu的晶格面间距的差为10％以内的晶格面间距的金属构成的密接膜的工序；在密接膜上以填埋沟槽和/或孔的方式形成Cu膜的工序；在Cu膜形成后的基板进行350℃以上的退火处理的工序；研磨Cu膜仅使Cu膜的对应于沟槽和/或孔的部分残留的工序；和在研磨后的Cu膜形成盖而成为Cu配线的工序。文档编号H01L21/3205GK102414804SQ20108001860公开日2012年4月11日 申请日期2010年8月27日 优先权日2009年9月18日专利技术者五味淳, 加藤多佳良, 安室千晃, 横山敦, 水泽宁, 波多野达夫, 石坂忠大 申请人:东京毅力科创株式会社本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：五味淳，水泽宁，波多野达夫，横山敦，石坂忠大，安室千晃，加藤多佳良，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：