半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及的半导体装置的制造方法具备：在Cu隔离膜（100）上形成铜膜（101）的工序；在铜膜（101）上形成掩模件（102）的工序；将掩模件（102）用作掩模，将铜膜（101）各向异性地蚀刻至Cu隔离膜（100）露出的工序；和将掩模件（102）去除后，在被各向异性地蚀刻了的铜膜（101）上，采用利用了对铜膜（101）具有催化作用、对Cu隔离膜（100）没有催化作用的选择析出现象的无电镀法，形成含有抑制铜扩散的物质的镀膜（104）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。
技术介绍
近来，半导体装置、尤其是半导体集成电路装置的工作的高速化不断发展。工作的高速化通过布线材料的低电阻化等而实现。因此，布线材料逐渐使用电阻更低的铜来代替以往的招。然而，铜的加工难以运用现有的干蚀刻技术。这是因为蚀刻时形成的铜的化合物总的来说蒸气压低，难以蒸发。虽然尝试了 Ar溅射法、Cl气RIE法等，但由于铜对腔室内壁的附着等问题而未达到实用化。因此，使用铜的布线专门采用镶嵌(Damascene)法来形成。镶嵌法是如下的技术，即，预先在层间绝缘膜上形成与布线图案相应的槽，以掩埋该槽的方式形成铜薄膜，采用CMP法对铜薄膜进行化学机械研磨，仅在槽的内部残留铜。然而，采用镶嵌法会在层间绝缘膜形成槽。因此，结果会导入槽的形成、用于形成槽的掩模件的灰化、灰化后的清洗这些使层间绝缘膜的比介电常数上升的工序。因此，在专利文献I中公开了不采用镶嵌法的、铜的各向异性干蚀刻方法。专利文献I的技术是在铜膜上形成掩模，介由该掩模对铜膜实施各向异性氧化处理，利用有机酸气体将氧化铜蚀刻。但是，铜容易向层间绝缘膜中扩散。因此，在形成铜膜之前，必须形成抑制铜扩散的Cu隔离膜。对于镶嵌法而言，在层间绝缘膜上形成槽之后，依次形成Cu隔离膜、铜膜，由此能够简单实用地形成Cu隔离膜，但为各向异性蚀刻后的铜膜的情况下，对于如何形成Cu隔离膜，如引用文献I没有记载一样，目前不存在实用的Cu隔离膜的形成方法。另一方面，作为镶嵌法的一种，存在在I个铜膜上同时形成布线图案、以及将上层布线和下层布线电连接的通孔图案的被称为双镶嵌法的方法。因此，各向异性蚀刻也要求同时形成布线图案和通孔图案的技术。然而，对于利用各向异性蚀刻在I个铜膜同时形成布线图案和通孔图案的方法，如专利文献I也没有记载一样，目前不存在这样的方法。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2010 - 27788号公报
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供在被各向异性地蚀刻了的铜膜上能够实用地形成Cu隔离膜的。本专利技术的其他目的是提供能够利用各向异性蚀刻在I个铜膜上同时形成布线图案和通孔图案的。根据本专利技术的第I观点，提供一种，其具备:在Cu隔离膜上形成铜膜的工序；在所述铜膜上形成掩模件的工序；将所述掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性地蚀刻至所述Cu隔离膜露出的工序；和将所述掩模件去除后，在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜上，采用利用了对所述铜膜具有催化作用、对所述Cu隔离膜没有催化作用的选择析出现象的无电镀法，形成含有抑制铜扩散的物质的镀膜的工序。根据本专利技术的第2观点，提供一种，其具备:在Cu隔离膜上形成铜膜的工序；在所述铜膜上形成相互隔离地配置的掩模件的工序；将所述掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性地蚀刻至所述Cu隔离膜露出的工序；将所述掩模件去除后，在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜上，使绝缘物以在所述铜膜的上部夹止(pinch off)的方式堆积，形成在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜间具有空间的层间绝缘膜的工序。根据本专利技术的第3观点，提供一种，其具备:(I)在隔离膜上形成铜膜的工序，(2)在所述铜膜上形成第I掩模件的工序，(3)将所述第I掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性地蚀刻至所述隔离膜露出的工序，(4)将所述第I掩模件去除后，在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜上形成第2掩模件的工序，(5)将所述第2掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性地蚀刻至其中途的工序，(6)将所述第2掩模件去除后，在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜上使绝缘物堆积，在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜周围形成层间绝缘膜的工序。附图说明图1A是表示本专利技术的第I实施方式的的第I例的剖视图。图1B是表示本专利技术的第I实施方式的的第I例的剖视图。图1C是表示本专利技术的第I实施方式的的第I例的剖视图。图1D是表示本专利技术的第I实施方式的的第I例的剖视图。图1E是表示本专利技术的第I实施方式的的第I例的剖视图。图1F是表示本专利技术的第I实施方式的的第I例的剖视图。图2A是表示本专利技术的第I实施方式的的第2例的剖视图。图2B是表示本专利技术的第I实施方式的的第2例的剖视图。图2C是表示本专利技术的第I实施方式的的第2例的剖视图。图3A是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3B是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3C是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3D是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3E是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3F是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3G是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3H是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图31是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3J是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3K是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图3L是表示本专利技术的第2实施方式的的第I例的立体图。图4A是表示本专利技术的第2实施方式的的第2例的立体图。图4B是表示本专利技术的第2实施方式的的第2例的立体图。图4C是表示本专利技术的第2实施方式的的第2例的立体图。图4D是表示本专利技术的第2实施方式的的第2例的立体图。图4E是表示本专利技术的第2实施方式的的第2例的立体图。图5A是表示本专利技术的第2实施方式的的第3例的立体图。图5B是表示本专利技术的第2实施方式的的第3例的立体图。图5C是表示本专利技术的第2实施方式的的第3例的立体图。具体实施例方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。应予说明，在各实施方式中，共同的部分标记共同的参照符号。[第I实施方式](第I 例)图1A 图1F是表示本专利技术的第I实施方式的的第I例的首1J视图。如图1A所示，在未图示的半导体芯片上形成的几乎平坦的Cu隔离膜100上，形成铜(Cu)膜101。Cu隔离膜100的一例是SiCN膜。Cu隔离膜100只要是能够抑制铜扩散的膜即可，可以是SiC膜等。成膜方法是可获得需要膜厚的方法，优选能够形成致密的铜膜。作为这样的成膜方法，例如可考虑将铜的PVD成膜和铜的电镀组合的方法、将PVD成膜和CVD成膜组合的方法等。接着，在铜膜101上形成相互隔离地配置的多个掩模件102。形成掩模件102的方法优选为光刻法，因为其能够形成微细的图案。接着，如图1B所示，将掩模件102用作蚀刻的掩模，对铜膜101进行各向异性地蚀刻。接着，如图1C所示，将掩模件102去除。接着，如图1D所示，采用利用选择析出现象的无电镀法，在铜膜101上形成镀膜。在本例中，作为镀膜，形成钴钨(CoW)膜104。在铜膜101上利用催化作用开始析出而形成镀膜(CoW膜104)，但在Cu隔离膜100上由于没有催化作用而不成膜。对于CoW膜104而言，若使用磷酸系的还原剂，则形成CoWP膜，若使用二甲胺硼烷(DMAB )，则形成CoWB膜。这些膜是出于为了抑制电迁移而在铜膜上选择析出的目的而开发出的。钴自身抑制铜扩散的阻隔性低，但通过将钨高浓度地与之合金化，能够作为抑制铜扩散的Cu隔离膜使用。接着，如图1E所示，在Cu隔离膜100和CoW膜104上形成层间绝缘膜105。为了使半导体集成电路装置高速工作，层间绝缘膜105优选使用被称为Low - k膜的低介电常数膜。在本说明书中，将低介电常数膜定义为比介电常数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.31 JP 2010-193985;2010.08.31 JP 2010-193981.一种半导体装置的制造方法，具备: 在Cu隔离膜上形成铜膜的工序； 在所述铜膜上形成掩模件的工序； 将所述掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性地蚀刻至所述Cu隔离膜露出的工序；和 将所述掩模件去除后，在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜上，采用利用了对所述铜膜具有催化作用、对所述Cu隔离膜没有催化作用的选择析出现象的无电镀法，形成含有抑制铜扩散的物质的镀膜的工序。2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，还具备在形成有所述镀膜的所述铜膜的周围形成层间绝缘膜的工序。3.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中，所述层间绝缘膜包含低介电常数绝缘膜，所述低介电常数绝缘膜是采用旋转涂布法形成的。4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述镀膜是使钴至少含有钨而成的合金。5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，对所述铜膜进行各向异性地蚀刻的工序是如下工序: 将所述掩模件用作掩模，在有机酸气体环境中对所述铜膜照射氧离子，将所述铜膜各向异性蚀刻至Cu隔离膜露出的工序。6.如权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其中，所述有机酸气体是含有具有羧基的羧酸的气体。7.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，对所述铜膜进行各向异性地蚀刻的工序是如下工序: 将所述掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性氧化至到达所述Cu隔离膜而形成氧化铜，对到达所述Cu隔离膜为止形成的所述氧化铜进行蚀刻的工序。8.一种半导体装置的制造方法，具备: 在Cu隔离膜上形成铜膜的工序； 在所述铜膜上形成相互隔离地配置的掩模件的工序； 将所述掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性地蚀刻至所述Cu隔离膜露出的工序；和 将所述掩模件去除后，在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜上，使绝缘物以在所述铜膜的上部夹止的方式堆积，形成在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜间具有空间的层间绝缘膜的工序。9.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中，在将所述掩模件去除后、形成所述层间绝缘膜为止之间，还具备如下工序: 在所述被各向异性地蚀刻了的铜膜上，采用利用了对所述铜膜具有催化作用、对所述Cu隔离膜没有催化作用的选择析出现象的无电镀法，形成含有抑制铜扩散的物质的镀膜的工序。10.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中，所述镀膜是使钴至少含有钨而成的合金。11.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中，对所述铜膜进行各向异性地蚀刻的工序是如下工序:将所述掩模件用作掩模，在有机酸气体环境中对所述铜膜照射氧离子，将所述铜膜各向异性蚀刻至Cu隔离膜露出的工序。12.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其中，所述有机酸气体是含有具有羧基的羧酸的气体。13.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中，对所述铜膜进行各向异性地蚀刻的工序是如下工序: 将所述掩模件用作掩模，将所述铜膜各向异性氧化至到达所述Cu隔离膜而形成氧化铜，对到达所述Cu隔离膜为止形成的所述氧化铜进行蚀刻的工序。14.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其中，在对所述氧化铜进行蚀刻的工序中，采用利用含有有机酸的水溶液、或含有氢氟酸的水溶液的湿蚀刻。15.如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中，所述含有有机酸的水溶液是含有选自含有羧基的柠檬酸、含有羧基的抗坏血酸、含有羧基的丙二酸、含有羧基的苹果酸中的至少一种酸的水溶液。16.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其中，在对所述氧化铜进行蚀刻的工序中，采用利用有机酸气体的干蚀刻。17.如权利要求16所述的半导体装置的制造方法，其中，所述有机酸气体是含有具有羧基的羧酸的气体。18.如权利要求17所述的半导体装置的制造方法，其中，所述羧酸用下述(I)式表示， R3 - COOH…(I)...

【专利技术属性】
技术研发人员：早川崇，原谦一，田中崇，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：
国别省市：