【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、銅配線を有する半
導体装置及びその製造方法に関する。The present invention relates to a semiconductor device having a copper wiring and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】０．１８μｍ世代以降のＬＳＩにおいて
は、トランジスタの高速化の進展に伴い、金属配線のＣ
Ｒ成分による遅延が無視できなくなったため、金属配線
として、従来のアルミニウム配線（比抵抗３μΩ・ｃ
ｍ）に代わって、より低抵抗である銅配線（比抵抗１．
７μΩ・ｃｍ）を用いる検討が進んでいる。2. Description of the Related Art In LSIs of the 0.18 μm generation or later, with the progress of high-speed transistors, the C
Since the delay due to the R component can no longer be ignored, a conventional aluminum wiring (specific resistance 3 μΩ · c) was used as the metal wiring.
m) instead of lower resistance copper wiring (resistivity 1.
Studies using (7 μΩ · cm) are in progress.
【０００３】また、半導体素子の微細化に伴い、金属配
線に流れる電流の密度は世代毎に増加しているため、電
流印加時に配線材料が電子に押されて移動して金属配線
が断線してしまうエレクトロマイグレーションという現
象が問題になってくる。銅はアルミニウムに比べて融点
が高いため、原子の移動が起こり難いと考えられるの
で、エレクトロマイグレーション耐性も高いと期待され
ている。Also, with the miniaturization of semiconductor elements, the density of current flowing in metal wirings has increased with each generation, and when current is applied, the wiring material is pushed by electrons and moves to break the metal wiring. The phenomenon called electromigration becomes a problem. Since copper has a higher melting point than aluminum, it is considered that migration of atoms is unlikely to occur, so that it is expected that electromigration resistance is also high.
【０００４】ところが、銅はアルミニウムに比べて、エ
レクトロマイグレーション耐性が高いと期待されている
が、銅配線を線幅が０．３μｍ程度以下の微細な配線に
用いる場合には、エレクトロマイグレーション耐性が悪
化するという報告がなされている［Y.Igarashi et al,
VLSI Symp.,p.76,1996］。これは、銅配線と絶縁膜との
界面において銅原子の界面拡散が起こり、これに起因し
てエレクトロマイグレーション耐性が悪化すると考えら
れている。However, copper is expected to have higher electromigration resistance than aluminum, but when copper wiring is used for fine wiring having a line width of about 0.3 μm or less, electromigration resistance deteriorates. [Y. Igarashi et al,
VLSI Symp., P.76, 1996]. It is considered that this causes interfacial diffusion of copper atoms at the interface between the copper wiring and the insulating film, and the electromigration resistance deteriorates due to the diffusion.
【０００５】そこで、銅配線と絶縁膜との安定性を向上
させるべく提案されている特開平９−３２１０４５号公
報に記載の半導体装置の製造方法について、図１７
（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。Therefore, a method of manufacturing a semiconductor device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-321045, which has been proposed to improve the stability between copper wiring and an insulating film, is shown in FIG.
This will be described with reference to (a) to (d).
【０００６】まず、図１７（ａ）に示すように、シリコ
ンよりなる半導体基板１０の上に例えばシリコン酸化膜
からなる第１の絶縁膜１１を堆積した後、該第１の絶縁
膜１１に配線溝１２を形成する。その後、配線溝１２を
含む第１の絶縁膜１１の上に、窒化チタン膜又は窒化タ
ンタル膜等からなるバリア膜１３及び銅膜１４を順次堆
積する。First, as shown in FIG. 17A, a first insulating film 11 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 10 made of silicon, and then a wiring is formed on the first insulating film 11. A groove 12 is formed. Thereafter, a barrier film 13 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film and a copper film 14 are sequentially deposited on the first insulating film 11 including the wiring groove 12.
【０００７】次に、図１７（ｂ）に示すように、バリア
膜１３及び銅膜１４における第１の絶縁膜１１の上に露
出している部分を例えばＣＭＰ法により除去して、配線
溝１２の内部にバリア膜１３及び銅膜１４からなる銅配
線１５を形成する。Next, as shown in FIG. 17B, portions of the barrier film 13 and the copper film 14 that are exposed on the first insulating film 11 are removed by, for example, a CMP method to remove the wiring trench 12. Is formed with a copper wiring 15 composed of a barrier film 13 and a copper film 14.
【０００８】次に、図１７（ｃ）に示すように、半導体
基板１０を低圧チャンバー内で加熱しつつ、半導体基板
１０の表面に希釈されたＳｉＨ4ガス１６を供給するこ
とにより、銅配線１５を構成する銅膜１４の表面にのみ
銅シリサイド層１７を選択的に形成する。Next, as shown in FIG. 17C, while the semiconductor substrate 10 is heated in a low-pressure chamber, a diluted SiH4 gas 16 is supplied to the surface of the semiconductor substrate 10 to form a copper wiring 15. The copper silicide layer 17 is selectively formed only on the surface of the copper film 14 constituting the above.
【０００９】次に、図１７（ｄ）に示すように、半導体
基板１０の上にＯ2ガス又はＮ2Ｏガス等の酸化性ガス
を供給して、銅配線１５の上を含む第１の絶縁膜１１の
上に例えばシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１８を
堆積する。Next, as shown in FIG. 17D, an oxidizing gas such as O2 gas or N2 O gas is supplied onto the semiconductor substrate 10 to form On the insulating film 11, a second insulating film 18 made of, for example, a silicon oxide film is deposited.
【００１０】特開平９−３２１０４５号公報に記載の方
法は、銅配線の上にシリコン酸化膜からなる絶縁膜を堆
積する場合を前提とし、銅シリサイド層を形成すること
によりシリコン酸化膜の堆積時における銅配線の酸化を
防止し、これによって、銅配線と絶縁膜との安定性の向
上を図っている。The method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-321045 is based on the premise that an insulating film made of a silicon oxide film is deposited on a copper wiring, and a method of depositing a silicon oxide film by forming a copper silicide layer. In this case, the oxidation of the copper wiring is prevented, thereby improving the stability of the copper wiring and the insulating film.
【００１１】ところが、半導体素子形成時の４００℃程
度の熱処理により、銅配線１５を構成する銅原子がシリ
コン酸化膜からなる第２の絶縁膜１８中に拡散するた
め、配線間にリーク電流が流れて配線同士がショートす
るという問題がある。However, the heat treatment at about 400 ° C. during the formation of the semiconductor element causes the copper atoms constituting the copper wiring 15 to diffuse into the second insulating film 18 made of a silicon oxide film, so that a leak current flows between the wirings. There is a problem that wiring is short-circuited.
【００１２】以下、この問題について、図１８を参照し
ながら説明する。Hereinafter, this problem will be described with reference to FIG.
【００１３】図１８において、２０は半導体基板、２１
は第１層のシリコン酸化膜、２２は第１のバリア膜、２
３は第１の銅膜、２４は第１のバリア膜２２及び第１の
銅膜２３からなる下層の銅配線、２５は第１の銅膜２３
の表面に形成された第１の銅シリサイド層、２６は第２
層のシリコン酸化膜、２７は第３層のシリコン酸化膜、
２８は第２のバリア膜、２９は第２の銅膜、３０は第２
のバリア膜２８及び第２の銅膜２９からなる上層の銅配
線、３１は第２の銅膜２９の表面に形成された第２の銅
シリサイド層、３２は第４層のシリコン酸化膜である。In FIG. 18, reference numeral 20 denotes a semiconductor substrate;
Is a first silicon oxide film, 22 is a first barrier film, 2
Reference numeral 3 denotes a first copper film, 24 denotes a lower copper wiring composed of a first barrier film 22 and a first copper film 23, and 25 denotes a first copper film 23.
The first copper silicide layer formed on the surface of
A silicon oxide film of a layer, 27 a silicon oxide film of a third layer,
28 is the second barrier film, 29 is the second copper film, and 30 is the second barrier film.
An upper layer copper wiring composed of a barrier film 28 and a second copper film 29, 31 is a second copper silicide layer formed on the surface of the second copper film 29, and 32 is a fourth layer silicon oxide film. .
【００１４】図１８に示す銅の多層配線構造によると、
半導体素子形成時の熱処理により下層の銅配線２４を構
成する銅原子が、第２層のシリコン酸化膜２６及び第３
層のシリコン酸化膜２７からなる層間絶縁膜の内部に拡
散することにより、下層の銅配線２４と上層の銅配線３
０との間にリーク電流が流れて、下層の銅配線２４と上
層の銅配線３０とがショートする恐れがある。According to the copper multilayer wiring structure shown in FIG.
By the heat treatment at the time of forming the semiconductor element, the copper atoms forming the lower copper wiring 24 are converted into the second silicon oxide film 26 and the third
The lower copper wiring 24 and the upper copper wiring 3 are diffused into the interlayer insulating film formed of the silicon oxide film 27 of the lower layer.
0, a short-circuit may occur between the lower copper wiring 24 and the upper copper wiring 30.
【００１５】そこで、銅配線を構成する銅原子が層間絶
縁膜中に拡散する事態を防止するために、銅配線上の絶
縁膜として、従来のシリコン酸化膜に代えて、銅原子の
拡散を抑制する機能がより高いシリコン窒化膜を用いる
検討が進んでいる。Therefore, in order to prevent copper atoms constituting copper wiring from diffusing into the interlayer insulating film, the diffusion of copper atoms is suppressed instead of a conventional silicon oxide film as an insulating film on the copper wiring. The use of a silicon nitride film having a higher function has been studied.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】ところが、シリコン窒
化膜からなる絶縁膜を用いると、エレクトロマイグレー
ション試験において、銅配線とシリコン窒化膜からなる
絶縁膜との界面においてボイドが発生し易いという新た
な問題が提起されている［佐藤ほか、第４５回応用物理
学関係連合講演会 後援予稿集ｐ．８３６，１９９
８］。銅配線とシリコン窒化膜との界面にボイドが発生
すると、銅配線と絶縁膜との界面の安定性が損なわれる
ため、銅配線における絶縁膜との界面においてエレクト
ロマイグレーション耐性が悪化するという新たな問題が
発生する。However, when an insulating film made of a silicon nitride film is used, a new problem that a void is easily generated at an interface between a copper wiring and an insulating film made of a silicon nitride film in an electromigration test. [Sato et al., Proceedings of the 45th Lecture Meeting on Applied Physics, p. 835,199
8]. If a void is generated at the interface between the copper wiring and the silicon nitride film, the stability of the interface between the copper wiring and the insulating film is impaired, and thus a new problem that the electromigration resistance at the interface between the copper wiring and the insulating film deteriorates. Occurs.
【００１７】前記に鑑み、本発明は、熱処理時における
銅配線中の銅原子の絶縁膜中への拡散を阻止することに
より、配線間におけるリーク電流の発生を防止すること
を第１の目的とし、銅配線と絶縁膜との密着性を向上さ
せて銅配線と絶縁膜との界面にボイドが発生する事態を
防止することにより、銅配線のエレクトロマイグレーシ
ョン耐性を向上させることを第２の目的とする。In view of the above, it is a first object of the present invention to prevent the occurrence of a leak current between wirings by preventing diffusion of copper atoms in copper wiring into an insulating film during heat treatment. It is a second object of the present invention to improve the electromigration resistance of copper wiring by improving the adhesion between the copper wiring and the insulating film and preventing the occurrence of voids at the interface between the copper wiring and the insulating film. I do.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の半導
体装置の製造方法は、半導体基板上の第１の絶縁膜に配
線溝を形成した後、該配線溝を含む第１の絶縁膜上にバ
リア膜及び銅膜を順次堆積する工程と、バリア膜及び銅
膜における第１の絶縁膜の上に露出している部分を除去
して、配線溝に埋め込まれているバリア膜及び銅膜から
なる銅配線を形成する工程と、半導体基板上にシリコン
を含む第１の反応性ガスを供給して、銅配線を構成する
銅膜の上面に選択的に銅シリサイド層を形成する工程
と、半導体基板上に、第１の反応性ガスに窒素成分を含
むガスが添加されてなる第２の反応性ガス又は該第２の
反応性ガスからなるプラズマを供給して、銅シリサイド
層の上を含む第１の絶縁膜の上にシリコン窒化膜からな
る第２の絶縁膜を堆積する工程とを備えている。According to a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after a wiring groove is formed in a first insulating film on a semiconductor substrate, a first insulating film including the wiring groove is formed. A step of sequentially depositing a barrier film and a copper film thereon; removing a portion of the barrier film and the copper film exposed above the first insulating film to remove the barrier film and the copper film embedded in the wiring groove Forming a copper interconnect consisting of: and supplying a first reactive gas containing silicon onto the semiconductor substrate to selectively form a copper silicide layer on the upper surface of a copper film forming the copper interconnect; A second reactive gas in which a gas containing a nitrogen component is added to the first reactive gas or a plasma composed of the second reactive gas is supplied onto the semiconductor substrate, so that the second reactive gas is supplied on the copper silicide layer. A second insulating film made of a silicon nitride film on the first insulating film including the first insulating film. And a step of.
【００１９】第１の半導体装置の製造方法によると、銅
配線の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜が堆積
されているため、半導体素子形成時の熱処理により銅配
線中の銅原子が第２の絶縁膜中へ拡散することを抑制で
きる。また、銅配線を構成する銅膜とシリコン窒化膜か
らなる第２の絶縁膜との間に銅シリサイド層が介在して
いるため、銅配線と第２の絶縁膜との密着性が向上す
る。According to the first method for manufacturing a semiconductor device, since the second insulating film made of the silicon nitride film is deposited on the copper wiring, the heat treatment at the time of forming the semiconductor element reduces the copper atoms in the copper wiring. Diffusion into the second insulating film can be suppressed. Further, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film made of the silicon nitride film, the adhesion between the copper wiring and the second insulating film is improved.
【００２０】また、第１の半導体装置の製造方法による
と、半導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスを
供給して銅膜の上面に銅シリサイド層を形成した後、第
１の反応性ガスに窒素成分を含むガスが添加されてなる
第２の反応性ガスを供給して、第１の絶縁膜の上にシリ
コン窒化膜からなる第２の絶縁膜を堆積するため、従
来、半導体基板上にシリコン窒化膜を堆積する場合に行
なわれている、半導体基板上に窒素成分を含むガスを供
給した後に、シリコンを含む反応性ガスを供給する工程
に比べて、工程数の増加を招かない。According to the first method of manufacturing a semiconductor device, a first reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on an upper surface of a copper film, and then a first reaction gas is formed. Conventionally, a second reactive gas obtained by adding a gas containing a nitrogen component to a reactive gas is supplied to deposit a second insulating film made of a silicon nitride film on the first insulating film. The number of steps is increased as compared with the step of supplying a gas containing a nitrogen component on a semiconductor substrate and then supplying a reactive gas containing silicon, which is performed when depositing a silicon nitride film on a substrate. No
【００２１】本発明に係る第２の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜に配線溝を形成した
後、該配線溝を含む第１の絶縁膜上にバリア膜及び銅膜
を順次堆積する工程と、バリア膜及び銅膜における第１
の絶縁膜の上に露出している部分を除去して、配線溝に
埋め込まれているバリア膜及び銅膜からなる銅配線を形
成する工程と、半導体基板上にシリコンを含む反応性ガ
スからなるプラズマを供給して、銅配線を構成する銅膜
の上面に選択的に銅シリサイド層を形成する工程と、銅
シリサイド層の上を含む第１の絶縁膜の上に第２の絶縁
膜を堆積する工程とを備えている。In a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after a wiring groove is formed in a first insulating film on a semiconductor substrate, a barrier film and a copper film are formed on the first insulating film including the wiring groove. Sequentially depositing a film, and forming a first film on the barrier film and the copper film.
Forming a copper wiring composed of a barrier film and a copper film embedded in the wiring groove by removing a portion exposed on the insulating film, and a reactive gas containing silicon on the semiconductor substrate. Supplying plasma to selectively form a copper silicide layer on the upper surface of the copper film forming the copper wiring, and depositing a second insulating film on the first insulating film including on the copper silicide layer And a step of performing
【００２２】第２の半導体装置の製造方法によると、銅
配線を構成する銅膜と第２の絶縁膜との間に銅シリサイ
ド層が介在しているため、銅配線と第２の絶縁膜との密
着性が向上する。According to the second method for manufacturing a semiconductor device, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film, the copper wiring and the second insulating film are Adhesion is improved.
【００２３】また、第２の半導体装置の製造方法による
と、半導体基板上にシリコンを含む反応性ガスからなる
プラズマを供給して銅膜の上面に銅シリサイド層を形成
するため、低温で銅シリサイド層を形成できると共に、
アモルファス状態の銅シリサイド層を形成することがで
きる。According to the second method of manufacturing a semiconductor device, a plasma of a reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on an upper surface of a copper film. Can form layers,
A copper silicide layer in an amorphous state can be formed.
【００２４】本発明に係る第３の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜に配線溝を形成した
後、該配線溝を含む第１の絶縁膜上にバリア膜及び銅膜
を順次堆積する工程と、バリア膜及び銅膜における第１
の絶縁膜の上に露出している部分を除去して、配線溝に
埋め込まれているバリア膜及び銅膜からなる銅配線を形
成する工程と、半導体基板上にシリコンを含む第１の反
応性ガスからなるプラズマを供給して、銅配線を構成す
る銅膜の上面に選択的に銅シリサイド層を形成する工程
と、半導体基板上に第１の反応性ガスに窒素成分を含む
ガスが添加されてなる第２の反応性ガスからなるプラズ
マを供給して、銅シリサイド層の上を含む第１の絶縁膜
の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜を堆積する
工程とを備えている。In a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after a wiring groove is formed in a first insulating film on a semiconductor substrate, a barrier film and a copper film are formed on the first insulating film including the wiring groove. Sequentially depositing a film, and forming a first film on the barrier film and the copper film.
Forming a copper wiring made of a barrier film and a copper film embedded in the wiring groove by removing a portion exposed on the insulating film of the first step, and a first reactive method including silicon on the semiconductor substrate. Supplying a plasma of a gas to selectively form a copper silicide layer on an upper surface of a copper film forming a copper wiring; and adding a gas containing a nitrogen component to a first reactive gas on the semiconductor substrate. Supplying a plasma comprising a second reactive gas comprising: depositing a second insulating film made of a silicon nitride film on the first insulating film including on the copper silicide layer. .
【００２５】第３の半導体装置の製造方法によると、銅
配線の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜が堆積
されているため、半導体素子形成時の熱処理により銅配
線中の銅原子が第２の絶縁膜中へ拡散することを抑制で
きる。また、銅配線を構成する銅膜とシリコン窒化膜か
らなる第２の絶縁膜との間に銅シリサイド層が介在して
いるため、銅配線と第２の絶縁膜との密着性が向上す
る。According to the third method of manufacturing a semiconductor device, since the second insulating film made of the silicon nitride film is deposited on the copper wiring, the heat treatment at the time of forming the semiconductor element reduces the copper atoms in the copper wiring. Diffusion into the second insulating film can be suppressed. Further, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film made of the silicon nitride film, the adhesion between the copper wiring and the second insulating film is improved.
【００２６】また、第３の半導体装置の製造方法による
と、半導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスか
らなるプラズマを供給して銅膜の上面に銅シリサイド層
を形成した後、第１の反応性ガスに窒素成分を含むガス
が添加されてなる第２の反応性ガスからなるプラズマを
供給して、第１の絶縁膜の上にシリコン窒化膜からなる
第２の絶縁膜を堆積するため、低温で銅シリサイド層を
形成できると共に、アモルファス状態の銅シリサイド層
を形成することができ、さらに、従来の方法に比べて工
程数の増加を招くことなくシリコン窒化膜からなる第２
の絶縁膜を堆積することができる。According to the third method of manufacturing a semiconductor device, after a plasma of a first reactive gas containing silicon is supplied onto the semiconductor substrate to form a copper silicide layer on the upper surface of the copper film, A plasma comprising a second reactive gas obtained by adding a gas containing a nitrogen component to the first reactive gas is supplied to deposit a second insulating film made of a silicon nitride film on the first insulating film. Therefore, the copper silicide layer can be formed at a low temperature, the copper silicide layer in an amorphous state can be formed, and the second layer made of the silicon nitride film can be formed without increasing the number of steps as compared with the conventional method.
Can be deposited.
【００２７】本発明に係る第４の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜の上に第１のバリア
膜、銅膜及び第２のバリア膜を順次堆積する工程と、第
１のバリア膜、銅膜及び第２のバリア膜をパターニング
することにより、第１のバリア膜、銅膜及び第２のバリ
ア膜からなる銅配線を形成する工程と、半導体基板上に
シリコンを含む第１の反応性ガスを供給して、銅配線を
構成する銅膜の両側面に銅シリサイド層を形成する工程
と、半導体基板上に、第１の反応性ガスに窒素成分を含
むガスが添加されてなる第２の反応性ガス又は該第２の
反応性ガスからなるプラズマを供給して、銅配線の上及
び銅シリサイド層の表面を含む第１の絶縁膜の上にシリ
コン窒化膜からなる第２の絶縁膜を堆積する工程とを備
えている。[0027] A fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of sequentially depositing a first barrier film, a copper film, and a second barrier film on a first insulating film on a semiconductor substrate; Forming a copper wiring composed of the first barrier film, the copper film and the second barrier film by patterning the first barrier film, the copper film and the second barrier film; and forming silicon on the semiconductor substrate. Supplying a first reactive gas containing the first reactive gas and forming a copper silicide layer on both side surfaces of the copper film forming the copper wiring; and forming a gas containing a nitrogen component in the first reactive gas on the semiconductor substrate. The second reactive gas added or the plasma comprising the second reactive gas is supplied to form a silicon nitride film on the copper wiring and on the first insulating film including the surface of the copper silicide layer. Depositing a second insulating film.
【００２８】第４の半導体装置の製造方法によると、銅
配線の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜が堆積
されているため、半導体素子形成時の熱処理により銅配
線中の銅原子が第２の絶縁膜中へ拡散することを抑制で
きる。また、銅配線を構成する銅膜とシリコン窒化膜か
らなる第２の絶縁膜との間に銅シリサイド層が介在して
いるため、銅配線と第２の絶縁膜との密着性が向上す
る。According to the fourth method of manufacturing a semiconductor device, since the second insulating film made of a silicon nitride film is deposited on the copper wiring, the heat treatment at the time of forming the semiconductor element reduces the copper atoms in the copper wiring. Diffusion into the second insulating film can be suppressed. Further, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film made of the silicon nitride film, the adhesion between the copper wiring and the second insulating film is improved.
【００２９】また、第４の半導体装置の製造方法による
と、半導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスを
供給して銅膜の両側面に銅シリサイド層を形成した後、
第１の反応性ガスに窒素成分を含むガスが添加されてな
る第２の反応性ガスを供給して、第１の絶縁膜の上にシ
リコン窒化膜からなる第２の絶縁膜を堆積するため、従
来の方法に比べて工程数の増加を招かない。According to the fourth method of manufacturing a semiconductor device, a first reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of a copper film.
Supplying a second reactive gas in which a gas containing a nitrogen component is added to the first reactive gas to deposit a second insulating film made of a silicon nitride film on the first insulating film; The number of steps does not increase as compared with the conventional method.
【００３０】本発明に係る第５の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜の上に第１のバリア
膜、銅膜及び第２のバリア膜を順次堆積する工程と、第
１のバリア膜、銅膜及び第２のバリア膜をパターニング
することにより、第１のバリア膜、銅膜及び第２のバリ
ア膜からなる銅配線を形成する工程と、半導体基板上に
シリコンを含む反応性ガスからなるプラズマを供給し
て、銅配線を構成する銅膜の両側面に銅シリサイド層を
形成する工程と、銅配線の上及び銅シリサイド層を含む
第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を堆積する工程とを備
えている。A fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of sequentially depositing a first barrier film, a copper film, and a second barrier film on a first insulating film on a semiconductor substrate; Forming a copper wiring composed of the first barrier film, the copper film and the second barrier film by patterning the first barrier film, the copper film and the second barrier film; and forming silicon on the semiconductor substrate. Supplying a plasma comprising a reactive gas containing the copper film to form a copper silicide layer on both side surfaces of the copper film constituting the copper wiring; and forming a copper silicide layer on the copper wiring and the first insulating film including the copper silicide layer. Depositing a second insulating film.
【００３１】第５の半導体装置の製造方法によると、銅
配線を構成する銅膜と第２の絶縁膜との間に銅シリサイ
ド層が介在しているため、銅配線と第２の絶縁膜との密
着性が向上する。According to the fifth method of manufacturing a semiconductor device, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film, the copper wiring and the second insulating film are Adhesion is improved.
【００３２】また、第５の半導体装置の製造方法による
と、半導体基板上にシリコンを含む反応性ガスからなる
プラズマを供給して銅膜の両側面に銅シリサイド層を形
成するため、低温で銅シリサイド層を形成できると共
に、アモルファス状態の銅シリサイド層を形成すること
ができる。According to the fifth method of manufacturing a semiconductor device, a plasma of a reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of a copper film. A silicide layer can be formed, and a copper silicide layer in an amorphous state can be formed.
【００３３】本発明に係る第６の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜の上に第１のバリア
膜、銅膜及び第２のバリア膜を順次堆積する工程と、第
１のバリア膜、銅膜及び第２のバリア膜をパターニング
することにより、第１のバリア膜、銅膜及び第２のバリ
ア膜からなる銅配線を形成する工程と、半導体基板上に
シリコンを含む第１の反応性ガスからなるプラズマを供
給して、銅配線を構成する銅膜の両側面に銅シリサイド
層を形成する工程と、半導体基板上に第１の反応性ガス
に窒素成分を含むガスが添加されてなる第２の反応性ガ
スからなるプラズマを供給して、銅配線の上及び銅シリ
サイド層の表面を含む第１の絶縁膜の上にシリコン窒化
膜からなる第２の絶縁膜を堆積する工程とを備えてい
る。A sixth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of sequentially depositing a first barrier film, a copper film, and a second barrier film on a first insulating film on a semiconductor substrate; Forming a copper wiring composed of the first barrier film, the copper film and the second barrier film by patterning the first barrier film, the copper film and the second barrier film; and forming silicon on the semiconductor substrate. Supplying a plasma comprising a first reactive gas containing the first reactive gas to form a copper silicide layer on both side surfaces of a copper film forming a copper wiring; and including a nitrogen component in the first reactive gas on a semiconductor substrate. A plasma made of a second reactive gas to which a gas is added is supplied, and a second insulating film made of a silicon nitride film is formed on the copper wiring and on the first insulating film including the surface of the copper silicide layer And a step of depositing
【００３４】第６の半導体装置の製造方法によると、銅
配線の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜が堆積
されているため、半導体素子形成時の熱処理により銅配
線中の銅原子が第２の絶縁膜中へ拡散することを抑制で
きる。また、銅配線を構成する銅膜とシリコン窒化膜か
らなる第２の絶縁膜との間に銅シリサイド層が介在して
いるため、銅配線と第２の絶縁膜との密着性が向上す
る。According to the sixth method for manufacturing a semiconductor device, since the second insulating film made of the silicon nitride film is deposited on the copper wiring, the heat treatment at the time of forming the semiconductor element reduces the copper atoms in the copper wiring. Diffusion into the second insulating film can be suppressed. Further, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film made of the silicon nitride film, the adhesion between the copper wiring and the second insulating film is improved.
【００３５】また、第６の半導体装置の製造方法による
と、半導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスか
らなるプラズマを供給して銅膜の両側面に銅シリサイド
層を形成した後、第１の反応性ガスに窒素成分を含むガ
スが添加されてなる第２の反応性ガスからなるプラズマ
を供給して、第１の絶縁膜の上にシリコン窒化膜からな
る第２の絶縁膜を堆積するため、低温で銅シリサイド層
を形成できると共に、アモルファス状態の銅シリサイド
層を形成することができ、さらに、従来の方法に比べて
工程数の増加を招くことなくシリコン窒化膜からなる第
２の絶縁膜を堆積することができる。According to the sixth method of manufacturing a semiconductor device, after a plasma comprising a first reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of a copper film, By supplying a plasma made of a second reactive gas in which a gas containing a nitrogen component is added to the first reactive gas, a second insulating film made of a silicon nitride film is formed on the first insulating film. Since the deposition is performed, a copper silicide layer can be formed at a low temperature, an amorphous copper silicide layer can be formed, and a second layer made of a silicon nitride film can be formed without increasing the number of steps as compared with the conventional method. Can be deposited.
【００３６】第１、第３，第４又は第６の半導体装置の
製造方法において、第１の反応性ガスはＳｉＨ4ガス、
Ｓｉ2Ｈ6ガス又はＳｉＨ2Ｆ6ガスであることが好まし
い。In the first, third, fourth or sixth method for manufacturing a semiconductor device, the first reactive gas is SiH4 gas,
The gas is preferably Si2 H6 gas or SiH2 F6 gas.
【００３７】第２又は第５の半導体装置の製造方法にお
いて、反応性ガスはＳｉＨ4ガス、Ｓｉ2Ｈ6ガス又はＳ
ｉＨ2Ｆ6ガスであることが好ましい。In the second or fifth method of manufacturing a semiconductor device, the reactive gas is SiH4 gas, Si2 H6 gas or S
Preferably, the gas is iH2 F6 gas.
【００３８】第２又は第５の半導体装置の製造方法にお
いて、反応性ガスには窒素成分又は酸素成分を含むガス
が添加されており、銅シリサイド層には窒素成分又は酸
素成分が含まれていることが好ましい。In the second or fifth method of manufacturing a semiconductor device, a gas containing a nitrogen component or an oxygen component is added to the reactive gas, and a nitrogen component or an oxygen component is contained in the copper silicide layer. Is preferred.
【００３９】第３又は第６の半導体装置の製造方法にお
いて、第１の反応性ガスには窒素成分又は酸素成分を含
むガスが添加されており、銅シリサイド層には窒素成分
又は酸素成分が含まれていることが好ましい。In the third or sixth method for manufacturing a semiconductor device, a gas containing a nitrogen component or an oxygen component is added to the first reactive gas, and a nitrogen component or an oxygen component is contained in the copper silicide layer. It is preferred that
【００４０】第４〜第６の半導体装置の製造方法におい
て、パターニングされた第１のバリア膜の幅はパターニ
ングされた銅膜の幅よりも大きいことが好ましい。In the fourth to sixth methods for manufacturing a semiconductor device, the width of the patterned first barrier film is preferably larger than the width of the patterned copper film.
【００４１】本発明に係る第１の半導体装置は、半導体
基板上の第１の絶縁膜に形成された配線溝に埋め込まれ
たバリア膜及び銅膜からなる銅配線と、該銅配線を構成
する銅膜の上面に形成された銅シリサイド層と、該銅シ
リサイド層の上を含む第１の絶縁膜の上に形成された第
２の絶縁膜と、該第２の絶縁膜における銅配線の上側部
分に形成され、シリコンがリッチであるシリコンリッチ
領域とを備えている。A first semiconductor device according to the present invention comprises a copper wiring comprising a barrier film and a copper film embedded in a wiring groove formed in a first insulating film on a semiconductor substrate, and the copper wiring. A copper silicide layer formed on the upper surface of the copper film, a second insulating film formed on the first insulating film including the copper silicide layer, and an upper side of the copper wiring in the second insulating film And a silicon-rich region in which the silicon is rich.
【００４２】本発明に係る第２の半導体装置は、半導体
基板上の第１の絶縁膜に形成された配線溝に埋め込まれ
たバリア膜及び銅膜からなる銅配線と、該銅配線を構成
する銅膜の上面に形成された銅と銅以外の他の金属との
化合物層と、該化合物層の上を含む第１の絶縁膜の上に
形成された第２の絶縁膜と、該第２の絶縁膜における銅
配線の上側部分に形成され、他の金属がリッチである金
属リッチ領域とを備えている。A second semiconductor device according to the present invention comprises a copper wiring comprising a barrier film and a copper film embedded in a wiring groove formed in a first insulating film on a semiconductor substrate, and the copper wiring. A compound layer of copper and a metal other than copper formed on the upper surface of the copper film; a second insulating film formed on the first insulating film including the compound layer; And a metal-rich region formed in the upper portion of the copper wiring in the insulating film and rich in other metals.
【００４３】本発明に係る第３の半導体装置は、半導体
基板上の第１の絶縁膜の上に形成された、第１のバリア
膜、銅膜及び第２のバリア膜からなる銅配線と、該銅配
線を構成する銅膜の両側面に形成された銅シリサイド層
と、銅配線の上を含む第１の絶縁膜の上に形成された第
２の絶縁膜と、該第２の絶縁膜における銅配線の近傍部
に形成され、シリコンがリッチであるシリコンリッチ領
域とを備えている。According to a third semiconductor device of the present invention, there is provided a copper wiring comprising a first barrier film, a copper film and a second barrier film formed on a first insulating film on a semiconductor substrate; A copper silicide layer formed on both side surfaces of a copper film constituting the copper wiring, a second insulating film formed on a first insulating film including on the copper wiring, and the second insulating film And a silicon-rich region in which silicon is rich.
【００４４】本発明に係る第４の半導体装置は、半導体
基板上の第１の絶縁膜の上に形成された、バリア膜及び
銅膜からなる銅配線と、該銅配線の上に形成され、銅配
線と同じパターン形状を有する第２の絶縁膜と、銅配線
を構成する銅膜の両側面に形成された銅シリサイド層
と、銅配線及び第２の絶縁膜の上を含む第１の絶縁膜の
上に形成された第３の絶縁膜と、該第３の絶縁膜におけ
る銅配線の両側部に形成され、シリコンがリッチである
シリコンリッチ領域とを備えている。According to a fourth semiconductor device of the present invention, there is provided a copper wiring comprising a barrier film and a copper film formed on a first insulating film on a semiconductor substrate, and a copper wiring formed on the copper wiring. A second insulating film having the same pattern shape as the copper wiring, a copper silicide layer formed on both side surfaces of the copper film forming the copper wiring, and a first insulating film including over the copper wiring and the second insulating film A third insulating film formed on the film; and a silicon-rich region formed on both sides of the copper wiring in the third insulating film and rich in silicon.
【００４５】本発明に係る第５の半導体装置は、半導体
基板上の第１の絶縁膜の上に形成された、第１のバリア
膜、銅膜及び第２のバリア膜からなる銅配線と、該銅配
線を構成する銅膜の両側面に形成された銅と銅以外の他
の金属との化合物層と、銅配線の上を含む第１の絶縁膜
の上に形成された第２の絶縁膜と、該第２の絶縁膜にお
ける銅配線の近傍部に形成され、他の金属がリッチであ
る金属リッチ領域とを備えている。A fifth semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device comprising: a copper wiring formed of a first barrier film, a copper film, and a second barrier film formed on a first insulating film on a semiconductor substrate; A compound layer of copper and a metal other than copper formed on both sides of the copper film constituting the copper wiring, and a second insulating film formed on the first insulating film including on the copper wiring And a metal-rich region formed near the copper wiring in the second insulating film and rich in other metals.
【００４６】本発明に係る第７の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜に配線溝を形成した
後、該配線溝を含む第１の絶縁膜上にバリア膜及び銅膜
を順次堆積する工程と、バリア膜及び銅膜における第１
の絶縁膜の上に露出している部分を除去して、配線溝内
に埋め込まれているバリア膜及び銅膜からなる銅配線を
形成する工程と、該銅配線を構成する銅膜の上にシリコ
ン膜を堆積する工程と、該シリコン膜の上を含む第１の
絶縁膜の上に第２の絶縁膜を堆積する工程と、半導体基
板に対して熱処理を行なって、銅配線を構成する銅膜の
上面に銅シリサイド層を形成すると共に第２の絶縁膜に
おける銅配線の上側部分にシリコンがリッチであるシリ
コンリッチ領域を形成する工程とを備えている。In a seventh method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming a wiring groove in a first insulating film on a semiconductor substrate, a barrier film and a copper film are formed on the first insulating film including the wiring groove. Sequentially depositing a film, and forming a first film on the barrier film and the copper film.
Removing the portion exposed on the insulating film, forming a copper wiring comprising a barrier film and a copper film embedded in the wiring groove; and forming a copper wiring on the copper film constituting the copper wiring. Depositing a silicon film, depositing a second insulating film on the first insulating film including on the silicon film, and performing heat treatment on the semiconductor substrate to form a copper wiring Forming a copper silicide layer on the upper surface of the film and forming a silicon-rich region in which silicon is rich in an upper portion of the copper wiring in the second insulating film.
【００４７】第７の半導体装置の製造方法によると、銅
配線を構成する銅膜の上にシリコン膜及び第２の絶縁膜
を順次堆積した後、半導体基板に対して熱処理を行なう
ので、銅配線を構成する銅膜の上面に銅シリサイド層を
形成することができると共に第２の絶縁膜における銅配
線の上側部分にシリコンリッチ領域を形成することがで
きる。According to the seventh method of manufacturing a semiconductor device, a silicon film and a second insulating film are sequentially deposited on a copper film forming a copper wiring, and then a heat treatment is performed on the semiconductor substrate. A copper silicide layer can be formed on the upper surface of the copper film, and a silicon-rich region can be formed above the copper wiring in the second insulating film.
【００４８】本発明に係る第８の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜に配線溝を形成した
後、該配線溝を含む第１の絶縁膜上にバリア膜及び銅膜
を順次堆積する工程と、バリア膜及び銅膜における第１
の絶縁膜の上に露出している部分を除去して、配線溝内
に埋め込まれているバリア膜及び銅膜からなる銅配線を
形成する工程と、該銅配線を構成する銅膜の上に銅以外
の他の金属からなる金属膜を堆積する工程と、該金属膜
の上を含む第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を堆積する
工程と、半導体基板に対して熱処理を行なって、銅配線
を構成する銅膜の上面に銅と他の金属との化合物層を形
成すると共に第２の絶縁膜における銅配線の上側部分に
他の金属がリッチである金属リッチ領域を形成する工程
とを備えている。According to the eighth method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after forming a wiring groove in a first insulating film on a semiconductor substrate, a barrier film and a copper film are formed on the first insulating film including the wiring groove. Sequentially depositing a film, and forming a first film on the barrier film and the copper film.
Removing the portion exposed on the insulating film, forming a copper wiring comprising a barrier film and a copper film embedded in the wiring groove; and forming a copper wiring on the copper film constituting the copper wiring. Depositing a metal film made of a metal other than copper, depositing a second insulating film on the first insulating film including the metal film, and performing a heat treatment on the semiconductor substrate. Forming a compound layer of copper and another metal on the upper surface of the copper film forming the copper wiring, and forming a metal-rich region in which the other metal is rich in the upper portion of the copper wiring in the second insulating film. And a process.
【００４９】第８の半導体装置の製造方法によると、銅
配線を構成する銅膜の上に銅以外の他の金属からなる金
属膜及び第２の絶縁膜を順次堆積した後、半導体基板に
対して熱処理を行なうので、銅配線を構成する銅膜の上
面に銅と他の金属との化合物層を形成することができる
と共に第２の絶縁膜における銅配線の上側部分に金属リ
ッチ領域を形成することができる。According to the eighth method of manufacturing a semiconductor device, after a metal film made of a metal other than copper and a second insulating film are sequentially deposited on a copper film constituting a copper wiring, the semiconductor substrate is Heat treatment, a compound layer of copper and another metal can be formed on the upper surface of the copper film forming the copper wiring, and a metal-rich region is formed in the second insulating film above the copper wiring. be able to.
【００５０】本発明に係る第９の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の第１の絶縁膜の上に第１のバリア
膜、銅膜及び第２のバリア膜を順次堆積する工程と、第
１のバリア膜、銅膜及び第２のバリア膜をパターニング
することにより、第１のバリア膜、銅膜及び第２のバリ
ア膜からなる銅配線を形成する工程と、該銅配線の表面
にシリコン膜を堆積する工程と、該シリコン膜の上を含
む第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を堆積する工程と、
半導体基板に対して熱処理を行なって、銅配線を構成す
る銅膜の両側面に銅シリサイド層を形成すると共に第２
の絶縁膜における銅配線の近傍部にシリコンがリッチで
あるシリコンリッチ領域を形成する工程とを備えてい
る。A ninth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of sequentially depositing a first barrier film, a copper film, and a second barrier film on a first insulating film on a semiconductor substrate; Forming a copper wiring composed of the first barrier film, the copper film, and the second barrier film by patterning the first barrier film, the copper film, and the second barrier film; Depositing a silicon film; depositing a second insulating film on the first insulating film including on the silicon film;
A heat treatment is performed on the semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of the copper film forming the copper wiring,
Forming a silicon-rich region in which silicon is rich in the vicinity of the copper wiring in the insulating film.
【００５１】第９の半導体装置の製造方法によると、銅
配線の表面にシリコン膜及び第２の絶縁膜を順次堆積し
た後、半導体基板に対して熱処理を行なうので、銅配線
を構成する銅膜の両側面に銅シリサイド層を形成するこ
とができると共に第２の絶縁膜における銅配線の近傍部
にシリコンリッチ領域を形成することができる。According to the ninth method for manufacturing a semiconductor device, the silicon film and the second insulating film are sequentially deposited on the surface of the copper wiring, and then the semiconductor substrate is heat-treated. And a silicon-rich region can be formed in the second insulating film in the vicinity of the copper wiring.
【００５２】本発明に係る第１０の半導体装置の製造方
法は、半導体基板上の第１の絶縁膜の上にバリア膜、銅
膜及び第２の絶縁膜を順次堆積する工程と、バリア膜、
銅膜及び第２の絶縁膜をパターニングすることにより、
バリア膜及び銅膜からなる銅配線を形成する工程と、該
銅配線の両側面にシリコン膜を堆積する工程と、パター
ン化された第２の絶縁膜の上及びシリコン膜の表面を含
む第１の絶縁膜の上に第３の絶縁膜を堆積する工程と、
半導体基板に対して熱処理を行なって、銅配線を構成す
る銅膜の両側面に銅シリサイド層を形成すると共に第３
の絶縁膜における銅配線の両側部にシリコンがリッチで
あるシリコンリッチ領域を形成する工程とを備えてい
る。A tenth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of sequentially depositing a barrier film, a copper film, and a second insulating film on a first insulating film on a semiconductor substrate;
By patterning the copper film and the second insulating film,
A step of forming a copper wiring comprising a barrier film and a copper film, a step of depositing a silicon film on both side surfaces of the copper wiring, and a first step including a step on the patterned second insulating film and the surface of the silicon film. Depositing a third insulating film on the insulating film;
A heat treatment is performed on the semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of the copper film forming the copper wiring,
Forming silicon-rich regions in which silicon is rich on both sides of the copper wiring in the insulating film.
【００５３】第１０の半導体装置の製造方法によると、
銅配線の両側面にシリコン膜を堆積した後、第２の絶縁
膜の上及びシリコン膜の表面に第３の絶縁膜を堆積し、
その後、半導体基板に対して熱処理を行なうので、銅配
線を構成する銅膜の両側面に銅シリサイドを形成するこ
とができると共に第３の絶縁膜における銅配線の両側部
にシリコンリッチ領域を形成することができる。According to the tenth method for manufacturing a semiconductor device,
After depositing a silicon film on both side surfaces of the copper wiring, depositing a third insulating film on the second insulating film and on the surface of the silicon film;
Thereafter, heat treatment is performed on the semiconductor substrate, so that copper silicide can be formed on both sides of the copper film forming the copper wiring, and silicon-rich regions are formed on both sides of the copper wiring in the third insulating film. be able to.
【００５４】本発明に係る第１１の半導体装置の製造方
法は、半導体基板上の第１の絶縁膜の上に第１のバリア
膜、銅膜及び第２のバリア膜を順次堆積する工程と、第
１のバリア膜、銅膜及び第２のバリア膜をパターニング
することにより、第１のバリア膜、銅膜及び第２のバリ
ア膜からなる銅配線を形成する工程と、該銅配線の表面
に銅以外の金属からなる金属膜を堆積する工程と、該金
属膜の上を含む第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を堆積
する工程と、半導体基板に対して熱処理を行なって、銅
配線を構成する銅膜の両側面に銅と他の金属との化合物
層を形成すると共に第２の絶縁膜における銅配線の近傍
部に他の金属がリッチである金属リッチ領域を形成する
工程とを備えている。An eleventh method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of sequentially depositing a first barrier film, a copper film, and a second barrier film on a first insulating film on a semiconductor substrate; Forming a copper wiring composed of the first barrier film, the copper film, and the second barrier film by patterning the first barrier film, the copper film, and the second barrier film; Depositing a metal film made of a metal other than copper, depositing a second insulating film on the first insulating film including the metal film, and performing a heat treatment on the semiconductor substrate; Forming a compound layer of copper and another metal on both side surfaces of the copper film forming the copper wiring, and forming a metal-rich region in which the other metal is rich near the copper wiring in the second insulating film; And
【００５５】第１１の半導体装置の製造方法によると、
銅配線の表面に銅以外の他の金属からなる金属膜及び第
２の絶縁膜を順次堆積した後、半導体基板に対して熱処
理を行なうので、銅配線を構成する銅膜の両側面に銅と
他の金属との化合物層を形成することができると共に第
２の絶縁膜における銅配線の近傍部に金属リッチ領域を
形成することができる。According to the eleventh method for manufacturing a semiconductor device,
After sequentially depositing a metal film made of a metal other than copper and a second insulating film on the surface of the copper wiring, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate, so that copper is formed on both sides of the copper film constituting the copper wiring. A compound layer with another metal can be formed, and a metal-rich region can be formed near the copper wiring in the second insulating film.
【００５６】第７〜第１１の半導体装置の製造方法にお
いて、半導体基板に対する熱処理の温度は４００℃以上
であることが好ましい。In the seventh to eleventh semiconductor device manufacturing methods, the temperature of the heat treatment for the semiconductor substrate is preferably 400 ° C. or higher.
【００５７】第７、第９及び第１０の半導体装置の製造
方法において、シリコン膜を堆積する工程は、半導体基
板上にＳｉＨ4ガス、Ｓｉ2Ｈ6ガス又はＳｉＨ2Ｆ6ガス
からなる反応性ガスを供給する工程を含むことが好まし
い。In the seventh, ninth, and tenth methods of manufacturing a semiconductor device, the step of depositing the silicon film is performed by forming a reactive gas comprising SiH4 gas, Si2 H6 gas, or SiH2 F6 gas on the semiconductor substrate. Preferably, the method includes a step of supplying a gas.
【００５８】[0058]
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法に
ついて、図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）を
参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b) and FIGS. This will be described with reference to FIG.
【００５９】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
からなる半導体基板１００の上に例えばシリコン酸化膜
からなる第１の絶縁膜１０１を堆積した後、該第１の絶
縁膜１０１に配線溝１０２を形成する。その後、配線溝
１０２を含む第１の絶縁膜１０１の上に、窒化チタン膜
又は窒化タンタル膜等からなるバリア膜１０３及び銅膜
１０４を順次堆積する。バリア膜１０３は、銅膜１０４
中の銅原子が第１の絶縁膜１０１中へ拡散することを防
止する。First, as shown in FIG. 1A, after a first insulating film 101 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 100 made of silicon, a wiring is formed on the first insulating film 101. A groove 102 is formed. Thereafter, a barrier film 103 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like and a copper film 104 are sequentially deposited on the first insulating film 101 including the wiring groove 102. The barrier film 103 is a copper film 104
It prevents copper atoms therein from diffusing into the first insulating film 101.
【００６０】次に、図１（ｂ）に示すように、バリア膜
１０３及び銅膜１０４における第１の絶縁膜１０１の上
に露出している部分を例えばＣＭＰ法により除去して、
配線溝１０２の内部にバリア膜１０３及び銅膜１０４か
らなる銅配線１０５を形成する。Next, as shown in FIG. 1B, portions of the barrier film 103 and the copper film 104 which are exposed on the first insulating film 101 are removed by, for example, a CMP method.
A copper wiring 105 including a barrier film 103 and a copper film 104 is formed inside the wiring groove 102.
【００６１】次に、図２（ａ）に示すように、半導体基
板１００を、高周波電力供給源１０６に接続されている
下部電極１０７を下部に有すると共に接地されている上
部電極１０８を上部に有する低圧チャンバー内の下部電
極１０７の上に保持する。その後、低圧チャンバー内を
例えば４００℃程度の温度下に保持しつつ、半導体基板
１００の表面に第１の反応性ガスとしての希釈されたＳ
ｉＨ4ガス１０９を供給することにより、銅配線１０５
を構成する銅膜１０４の表面にのみ銅シリサイド層１１
０を選択的に形成する。Next, as shown in FIG. 2A, the semiconductor substrate 100 has a lower electrode 107 connected to a high-frequency power supply source 106 at a lower portion and a grounded upper electrode 108 at an upper portion. It is held on the lower electrode 107 in the low pressure chamber. Thereafter, while maintaining the inside of the low-pressure chamber at a temperature of, for example, about 400 ° C., the diluted S as a first reactive gas is formed on the surface of the semiconductor substrate 100.
By supplying the iH4 gas 109, the copper wiring 105 is formed.
Copper silicide layer 11 only on the surface of copper film 104 constituting
0 is selectively formed.
【００６２】次に、図２（ｂ）に示すように、低圧チャ
ンバー内に第２の反応性ガスとしてのＳｉＨ4 とＮＨ3
との混合ガス１１１を導入すると共に高周波電力供給源
１０６から下部電極１０７に高周波電力を供給して、Ｓ
ｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス１１１をプラズマ化する。
このようにすると、ＳｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス１１
１からなるプラズマにより、銅配線１０５の上を含む絶
縁膜１０１の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜
１１２が堆積される。Next, as shown in FIG. 2B, SiH4 and NH3 as second reactive gases are placed in a low-pressure chamber.
And a high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply source 106 to the lower electrode 107 so that S
The mixed gas 111 of iH4 and NH3 is turned into plasma.
Thus, the mixed gas 11 of SiH4 and NH3
The second insulating film 112 made of a silicon nitride film is deposited on the insulating film 101 including the upper portion of the copper wiring 105 by the plasma of 1.
【００６３】第１の実施形態によると、銅配線１０５の
上にシリコン窒化膜から第２の絶縁膜１１２が堆積され
ているため、半導体素子形成時の熱処理により銅配線１
０５から第２の絶縁膜１１２中へ銅原子が拡散すること
を抑制できるので、配線間にリーク電流が発生すること
を防止できる。また、銅配線１０５と第２の絶縁膜１１
２との間に銅シリサイド層１１０が介在しているため、
銅配線１０５と第２の絶縁膜１１２との密着性が向上し
て銅配線１０５と第２の絶縁膜１１２との界面にボイド
が発生することを防止できるので、銅配線１０５のエレ
クトロマイグレーション耐性を向上することができる。According to the first embodiment, since the second insulating film 112 is deposited from the silicon nitride film on the copper wiring 105, the copper wiring 1 is formed by the heat treatment at the time of forming the semiconductor element.
Since the diffusion of copper atoms from the second insulating film 112 into the second insulating film 112 can be suppressed, it is possible to prevent the occurrence of a leak current between the wirings. Further, the copper wiring 105 and the second insulating film 11
2, the copper silicide layer 110 is interposed,
Since the adhesion between the copper wiring 105 and the second insulating film 112 is improved and the occurrence of voids at the interface between the copper wiring 105 and the second insulating film 112 can be prevented, the electromigration resistance of the copper wiring 105 can be reduced. Can be improved.
【００６４】また、第１の実施形態によると、低圧チャ
ンバー内に第１の反応性ガスとしてのＳｉＨ4ガス１０
９を導入して銅シリサイド層１１０を形成した後、第２
の反応性ガスとしてのＳｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス１
１１を導入してシリコン窒化膜１１２を堆積するので、
つまり、銅シリサイド層１１０を形成するためのＳｉＨ
4ガス１０９にＮＨ3 ガスを付加することにより、シリ
コン窒化膜からなる第２の絶縁膜１１２を堆積すること
ができる。従来、銅配線の上にシリコン窒化膜を堆積す
る場合には、反応性の低いＮＨ3 ガスを導入しておいて
から、ＮＨ3 ガスに反応性の高いＳｉＨ4ガスを付加し
ているが、第１の実施形態によると、従来に比べて導入
するガスの順序を入れ替えるだけで、つまりプロセスス
テップの増加を招くことなく、銅配線１０５と第２の絶
縁膜１１２との密着性を向上するための銅シリサイド層
１１０を形成することができると共に、銅配線１０５か
ら第２の絶縁膜１１２中へ銅原子が拡散することを抑制
するためのシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１１２
を形成することができる。According to the first embodiment, the SiH4 gas 10 as the first reactive gas is placed in the low-pressure chamber.
9 to form a copper silicide layer 110,
Mixed gas 1 of SiH4 and NH3 as reactive gas of
11 to deposit the silicon nitride film 112,
That is, SiH for forming the copper silicide layer 110 is used.
By adding NH3 gas to thefour gases 109, a second insulating film 112 made of a silicon nitride film can be deposited. Conventionally, when depositing a silicon nitride film on a copper wiring, a highly reactive NH3 gas is introduced first, and then a highly reactive SiH4 gas is added to the NH3 gas. According to the first embodiment, it is possible to improve the adhesion between the copper wiring 105 and the second insulating film 112 by merely changing the order of the gases to be introduced as compared with the related art, that is, without increasing the number of process steps. Copper silicide layer 110 can be formed, and second insulating film 112 made of a silicon nitride film for suppressing diffusion of copper atoms from copper wiring 105 into second insulating film 112.
Can be formed.
【００６５】（第１の実施形態の変形例）第１の実施形
態の変形例に係る半導体装置の製造方法は、図２（ａ）
に示した半導体基板１００の表面に第１の反応性ガスと
しての希釈されたＳｉＨ4ガス１０９を供給する工程
を、高周波電力供給源１０６から下部電極１０７に高周
波電力を供給しながら行なうものである。(Modification of First Embodiment) A method of manufacturing a semiconductor device according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
The step of supplying the diluted SiH4 gas 109 as the first reactive gas to the surface of the semiconductor substrate 100 shown in FIG.4 is performed while supplying high-frequency power from the high-frequency power supply source 106 to the lower electrode 107. .
【００６６】このようにすると、導入されたＳｉＨ4ガ
ス１０９がプラズマ化する。ＳｉＨ4 ガス１０９からな
るプラズマ中においてはＳｉ2Ｈ6*等の活性な反応種が
存在するので、銅膜１０４の表面部のシリサイド化を第
１の実施形態に比べて低い温度下において進行させるこ
とができる。また、ＳｉＨ4ガス１０９からなるプラズ
マ中のＳｉＨ3+イオンを銅膜１０４の表面部に入射させ
ることによって、銅シリサイド層１１０を形成できるた
め、銅膜１０４の表面にアモルファス化した銅シリサイ
ド層１１０を形成することができる。従って、銅配線１
０５と第２の絶縁膜１１２との密着性が向上して銅配線
１０５と第２の絶縁膜１１２との界面にボイドが発生す
ることを防止できると共に、アモルファス化した銅シリ
サイド層１１０においては、結晶状態の銅シリサイド層
における場合よりも銅原子が移動しにくくなるため、エ
レクトロマイグレーション耐性が一層向上する。Thus, the introduced SiH4 gas 109 is turned into plasma. Since active reactive species such as Si2 H6* exist in the plasma composed of the SiH4 gas 109, the silicidation of the surface of the copper film 104 proceeds at a lower temperature than in the first embodiment. be able to. Further, since the copper silicide layer 110 can be formed by irradiating SiH3+ ions in the plasma composed of the SiH4 gas 109 to the surface of the copper film 104, the amorphous copper silicide layer 110 is formed on the surface of the copper film 104. Can be formed. Therefore, copper wiring 1
The adhesion between the second insulating film 112 and the second insulating film 112 is improved, so that the generation of voids at the interface between the copper wiring 105 and the second insulating film 112 can be prevented. Since copper atoms are less likely to move than in a crystalline copper silicide layer, electromigration resistance is further improved.
【００６７】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）を参照しな
がら説明する。(Second Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B.
【００６８】まず、図３（ａ）に示すように、シリコン
からなる半導体基板２００の上に例えばシリコン酸化膜
からなる第１の絶縁膜２０１を堆積した後、該第１の絶
縁膜２０１に配線溝２０２を形成する。その後、配線溝
２０２を含む第１の絶縁膜２０１の上に、窒化チタン膜
又は窒化タンタル膜等からなるバリア膜２０３及び銅膜
２０４を順次堆積する。First, as shown in FIG. 3A, after a first insulating film 201 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 200 made of silicon, wiring is formed on the first insulating film 201. A groove 202 is formed. Thereafter, a barrier film 203 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like and a copper film 204 are sequentially deposited on the first insulating film 201 including the wiring groove 202.
【００６９】次に、図３（ｂ）に示すように、バリア膜
２０３及び銅膜２０４における第１の絶縁膜２０１の上
に露出している部分を例えばＣＭＰ法により除去して、
配線溝２０２の内部にバリア膜２０３及び銅膜２０４か
らなる銅配線２０５を形成する。Next, as shown in FIG. 3B, portions of the barrier film 203 and the copper film 204 exposed on the first insulating film 201 are removed by, for example, a CMP method.
A copper wiring 205 including a barrier film 203 and a copper film 204 is formed inside the wiring groove 202.
【００７０】次に、図４（ａ）に示すように、半導体基
板２００を、高周波電力供給源２０６に接続されている
下部電極２０７を下部に有すると共に接地されている上
部電極２０８を上部に有する低圧チャンバー内の下部電
極２０７の上に保持する。その後、低圧チャンバー内を
例えば４００℃程度の温度下に保持した状態で、低圧チ
ャンバー内に第１の反応性ガスとしてのＳｉＨ4 とＮ2
との混合ガス２０９を導入すると共に高周波電力供給源
２０６から下部電極２０７に高周波電力を供給して、Ｓ
ｉＨ4 とＮ2との混合ガス２０９をプラズマ化する。こ
のようにすると、銅配線２０５を構成する銅膜２０４の
表面にのみ、アモルファス化した窒素含有銅シリサイド
層２１０が選択的に形成される。Next, as shown in FIG. 4A, the semiconductor substrate 200 has a lower electrode 207 connected to a high-frequency power supply source 206 at a lower portion and a grounded upper electrode 208 at an upper portion. It is held on the lower electrode 207 in the low pressure chamber. After that, while keeping the inside of the low-pressure chamber at a temperature of, for example, about 400 ° C., SiH4 and N2 as the first reactive gases are placed in the low-pressure chamber.
And a high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply source 206 to the lower electrode
The mixed gas 209 of iH4 and N2 is turned into plasma. By doing so, an amorphous nitrogen-containing copper silicide layer 210 is selectively formed only on the surface of the copper film 204 constituting the copper wiring 205.
【００７１】次に、図４（ｂ）に示すように、低圧チャ
ンバー内に第２の反応性ガスとしてのＳｉＨ4 とＮＨ3
との混合ガス２１１を導入すると共に高周波電力供給源
２０６から下部電極２０７に高周波電力を供給して、Ｓ
ｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス２１１をプラズマ化する。
このようにすると、ＳｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス２１
１からなるプラズマにより、銅配線２０５の上を含む第
１の絶縁膜２０１の上にシリコン窒化膜からなる第２の
絶縁膜２１２を堆積する。Next, as shown in FIG. 4B, SiH4 and NH3 as second reactive gases are placed in a low-pressure chamber.
And a high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply source 206 to the lower electrode
The mixed gas 211 of iH4 and NH3 is turned into plasma.
By doing so, the mixed gas 21 of SiH4 and NH3
The second insulating film 212 made of a silicon nitride film is deposited on the first insulating film 201 including the upper part of the copper wiring 205 by using the plasma of the first insulating film 212.
【００７２】第２の実施形態によると、ＳｉＨ3+イオン
のほかにＮ2+イオンが銅膜２０４の表面部に入射するの
で、銅膜２０４の表面にアモルファス化した窒素含有銅
シリサイド層２１０を形成することができ、アモルファ
ス化した窒素含有銅シリサイド層２１０に含まれる窒素
原子はシリコン原子と結合して銅原子の拡散を防止す
る。According to the second embodiment, N 2+ ions in addition to SiH3+ ions are incident on the surface of the copper film 204. Nitrogen atoms included in the nitrogen-containing copper silicide layer 210 that can be formed and become amorphous combine with silicon atoms to prevent diffusion of copper atoms.
【００７３】従って、第２の実施形態によると、銅配線
２０５とシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜２１２と
の間にアモルファス化した窒素含有銅シリサイド層２１
０が介在しているので、銅配線２０５における第２の絶
縁膜２１２との界面での銅原子のエレクトロマイグレー
ション現象をより確実に防止することができる。Therefore, according to the second embodiment, the amorphous nitrogen-containing copper silicide layer 21 is provided between the copper wiring 205 and the second insulating film 212 made of a silicon nitride film.
Since 0 is present, the electromigration phenomenon of copper atoms at the interface between the copper wiring 205 and the second insulating film 212 can be more reliably prevented.
【００７４】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）を参照しな
がら説明する。(Third Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B.
【００７５】まず、図５（ａ）に示すように、シリコン
からなる半導体基板３００の上に例えばシリコン酸化膜
からなる第１の絶縁膜３０１を堆積した後、該第１の絶
縁膜３０１の上に、窒化チタン膜又は窒化タンタル膜等
からなる第１のバリア膜３０２、銅膜３０３及び窒化チ
タン膜又は窒化タンタル膜等からなる第２のバリア膜３
０４を順次堆積する。その後、第２のバリア膜３０４の
上にレジストパターン３０５を形成する。First, as shown in FIG. 5A, a first insulating film 301 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 300 made of silicon. A first barrier film 302 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like; a copper film 303; and a second barrier film 3 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like.
04 are sequentially deposited. After that, a resist pattern 305 is formed on the second barrier film 304.
【００７６】次に、図５（ｂ）に示すように、第１のバ
リア膜３０２、銅膜３０３及び第２のバリア膜３０４に
対してレジストパターン３０５をマスクとし、Ｃｌ2ガ
ス又はＮ2、ＳｉＣｌ4及びＮＨ3の混合ガスからなる
エッチングガスを用いて反応性イオンエッチングを行な
って銅配線３０６を形成する。この場合、銅膜３０３の
幅寸法を第１のバリア膜３０２の幅寸法よりも、後に形
成する銅シリサイド層３１１（図６（ａ）を参照）の厚
さの２倍分だけ小さくしておく。Next, as shown in FIG. 5B, the resist pattern 305 is used as a mask for the first barrier film 302, the copper film 303, and the second barrier film 304, and a Cl2 gas or N2 , Reactive ion etching is performed using an etching gas composed of a mixed gas of SiCl4 and NH3 to form a copper wiring 306. In this case, the width dimension of the copper film 303 is smaller than the width dimension of the first barrier film 302 by twice the thickness of the copper silicide layer 311 (see FIG. 6A) to be formed later. .
【００７７】次に、図６（ａ）に示すように、半導体基
板３００を、高周波電力供給源３０７に接続されている
下部電極３０８を下部に有すると共に接地されている上
部電極３０９を上部に有する低圧チャンバー内の下部電
極３０８の上に保持する。その後、低圧チャンバー内を
例えば４００℃程度の温度下に保持した状態で、低圧チ
ャンバー内に第１の反応性ガスとしてのＳｉＨ4 ガス３
０９を導入すると共に高周波電力供給源３０７から下部
電極３０８に高周波電力を供給する。このようにする
と、ＳｉＨ4 ガス３０９からなるプラズマにより、銅膜
３０３の両側面に選択的に銅シリサイド層３１１が形成
される。この場合、ＳｉＨ4 ガス３０９からなるプラズ
マ中においてはＳｉ2Ｈ6*等の活性な反応種が存在する
ので、銅膜３０３の表面部のシリサイド化を低温で進行
させることができる。Next, as shown in FIG. 6A, the semiconductor substrate 300 has a lower electrode 308 connected to a high-frequency power supply 307 at a lower portion and a grounded upper electrode 309 at an upper portion. It is held on the lower electrode 308 in the low pressure chamber. After that, while maintaining the inside of the low pressure chamber at a temperature of, for example, about 400 ° C., the SiH4 gas 3 as the first reactive gas is placed in the low pressure chamber.
09 and the high-frequency power supply source 307 supplies high-frequency power to the lower electrode 308. By doing so, the copper silicide layer 311 is selectively formed on both side surfaces of the copper film 303 by the plasma composed of the SiH4 gas 309. In this case, since active reactive species such as Si2 H6* exist in the plasma composed of the SiH4 gas 309, silicidation of the surface of the copper film 303 can be advanced at a low temperature.
【００７８】次に、図６（ｂ）に示すように、低圧チャ
ンバー内に第２の反応性ガスとしてのＳｉＨ4 とＮＨ3
との混合ガス３１２を導入すると共に高周波電力供給源
３０７から下部電極３０８に高周波電力を供給して、Ｓ
ｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス３１２をプラズマ化する。
このようにすると、ＳｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス３１
２からなるプラズマにより、銅配線３０６の上を含む第
１の絶縁膜３０１の上にシリコン窒化膜からなる第２の
絶縁膜３１３が堆積される。この場合、銅膜３０３の幅
寸法を第１のバリア膜３０２の幅寸法よりも銅シリサイ
ド層３１１の厚さの２倍分だけ小さくしているため、第
１のバリア膜３０２と第２の絶縁膜３１３との間にボイ
ドが形成されないので、後工程でボイドに起因する不良
が発生する事態を防止できる。Next, as shown in FIG. 6B, SiH4 and NH3 as second reactive gases are placed in a low-pressure chamber.
And a high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply source 307 to the lower electrode 308, and
The mixed gas 312 of iH4 and NH3 is turned into plasma.
By doing so, the mixed gas 31 of SiH4 and NH3
The second insulating film 313 made of a silicon nitride film is deposited on the first insulating film 301 including the upper part of the copper wiring 306 by the plasma of 213. In this case, since the width dimension of the copper film 303 is smaller than the width dimension of the first barrier film 302 by twice the thickness of the copper silicide layer 311, the first barrier film 302 and the second insulating film are formed. Since no void is formed between the film 313 and the film 313, it is possible to prevent a situation in which a defect due to the void occurs in a later step.
【００７９】第３の実施形態によると、第１の実施形態
に比べて低い温度下において且つＳｉＨ4ガスからなる
プラズマ中のＳｉＨ3+を銅膜３０３の表面部に入射させ
ることによって、銅シリサイド層３１１を形成できるた
め、銅膜３０３の表面にアモルファス化した銅シリサイ
ド層３１１を形成することができる。このため、銅配線
３０６における第２の絶縁膜３１３との界面での銅原子
のエレクトロマイグレーションによる移動をより一層確
実に抑制することができる。According to the third embodiment, the SiH3+ in the plasma composed of the SiH4 gas is made incident on the surface portion of the copper film 303 at a lower temperature than in the first embodiment, whereby the copper silicide is formed. Since the layer 311 can be formed, the amorphous copper silicide layer 311 can be formed on the surface of the copper film 303. Therefore, movement of copper atoms by electromigration at the interface with the second insulating film 313 in the copper wiring 306 can be more reliably suppressed.
【００８０】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）、（ｂ）を参照しな
がら説明する。(Fourth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 7A to 7C and FIGS. 8A and 8B.
【００８１】まず、図７（ａ）に示すように、シリコン
からなる半導体基板４００の上に例えばシリコン酸化膜
からなる第１の絶縁膜４０１を堆積した後、該第１の絶
縁膜４０１に配線溝４０２を形成する。その後、配線溝
４０２を含む第１の絶縁膜４０１の上に、窒化チタン膜
又は窒化タンタル膜等からなるバリア膜４０３及び銅膜
４０４を順次堆積する。First, as shown in FIG. 7A, after a first insulating film 401 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 400 made of silicon, a wiring is formed on the first insulating film 401. A groove 402 is formed. After that, a barrier film 403 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film and a copper film 404 are sequentially deposited on the first insulating film 401 including the wiring groove 402.
【００８２】次に、図７（ｂ）に示すように、バリア膜
４０３及び銅膜４０４における第１の絶縁膜４０１の上
に露出している部分を例えばＣＭＰ法により除去して、
配線溝４０２の内部にバリア膜４０３及び銅膜４０４か
らなる銅配線４０５を形成する。Next, as shown in FIG. 7B, portions of the barrier film 403 and the copper film 404 exposed on the first insulating film 401 are removed by, for example, a CMP method.
A copper wiring 405 including a barrier film 403 and a copper film 404 is formed inside the wiring groove 402.
【００８３】次に、図７（ｃ）に示すように、半導体基
板４００を例えば３５０℃の温度下に保持すると共に、
半導体基板４００の表面にＳｉＨ4ガス４０６を供給す
ることにより、銅配線４０５を構成する銅膜４０４の表
面にのみシリコン膜４０７を選択的に形成する。この場
合、シリコン膜４０７は絶縁性であるから、第１の絶縁
膜４０１の上にシリコン膜４０７が形成されても特に問
題は起きないが、問題が起きる場合には、第１の絶縁膜
４０１の上に形成されているシリコン膜４０７をＣＭＰ
法等により除去する。Next, as shown in FIG. 7C, while keeping the semiconductor substrate 400 at a temperature of, for example, 350 ° C.,
By supplying the SiH4 gas 406 to the surface of the semiconductor substrate 400, the silicon film 407 is selectively formed only on the surface of the copper film 404 forming the copper wiring 405. In this case, since the silicon film 407 is insulative, there is no particular problem even if the silicon film 407 is formed on the first insulating film 401. However, if a problem occurs, the first insulating film 401 The silicon film 407 formed on the
It is removed by a method or the like.
【００８４】次に、図８（ａ）に示すように、シリコン
膜４０７の上を含む第１の絶縁膜４０１の上に例えばシ
リコン窒化膜からなる第２の絶縁膜４０８を堆積する。Next, as shown in FIG. 8A, a second insulating film 408 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on the first insulating film 401 including the silicon film 407.
【００８５】次に、半導体基板４００に対して４００℃
程度以上の温度の熱処理を行なう。このようにすると、
図８（ｂ）に示すように、銅膜４０４の表面部がシリサ
イド化して銅膜４０４の表面に銅シリサイド層４０９が
形成されると共に、第２の絶縁膜４０８における銅配線
４０５の近傍部にシリコンが拡散してシリコンリッチな
領域４０８ａが形成される。Next, the semiconductor substrate 400 is heated at 400 ° C.
Heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than about. This way,
As shown in FIG. 8B, the surface of the copper film 404 is silicided to form a copper silicide layer 409 on the surface of the copper film 404, and the second insulating film 408 is formed in the vicinity of the copper wiring 405. Silicon is diffused to form a silicon-rich region 408a.
【００８６】第４の実施形態によると、第２の絶縁膜４
０８における銅配線４０５の近傍部にシリコンリッチな
領域４０８ａが形成されているため、銅シリサイド層４
０９と第２の絶縁膜４０８との密着性が向上すると共
に、銅シリサイド層４０９中の銅原子のエレクトロマイ
グレーションによる移動が抑制されるので、銅配線４０
５における第２の絶縁膜４０８との界面でのエレクトロ
マイグレーション現象を防止することができる。According to the fourth embodiment, the second insulating film 4
08, a silicon-rich region 408a is formed in the vicinity of the copper wiring 405, so that the copper silicide layer 4
09 and the second insulating film 408 are improved, and the migration of copper atoms in the copper silicide layer 409 due to electromigration is suppressed.
5, the electromigration phenomenon at the interface with the second insulating film 408 can be prevented.
【００８７】（第５の実施形態）以下、本発明の第５の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図９（ａ）〜（ｃ）及び図１０（ａ）、（ｂ）を参照し
ながら説明する。(Fifth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 9A to 9C and FIGS. 10A and 10B.
【００８８】まず、図９（ａ）に示すように、シリコン
からなる半導体基板５００の上に例えばシリコン酸化膜
からなる第１の絶縁膜５０１を堆積した後、該第１の絶
縁膜５０１に配線溝５０２を形成する。その後、配線溝
５０２を含む第１の絶縁膜５０１の上に、窒化チタン膜
又は窒化タンタル膜等からなるバリア膜５０３及び銅膜
５０４を順次堆積する。First, as shown in FIG. 9A, a first insulating film 501 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 500 made of silicon, and a wiring is formed on the first insulating film 501. A groove 502 is formed. Thereafter, a barrier film 503 and a copper film 504 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film are sequentially deposited on the first insulating film 501 including the wiring groove 502.
【００８９】次に、図９（ｂ）に示すように、バリア膜
５０３及び銅膜５０４における第１の絶縁膜５０１の上
に露出している部分を例えばＣＭＰ法により除去して、
配線溝５０２の内部にバリア膜５０３及び銅膜５０４か
らなる銅配線５０５を形成する。Next, as shown in FIG. 9B, portions of the barrier film 503 and the copper film 504 that are exposed on the first insulating film 501 are removed by, for example, a CMP method.
A copper wiring 505 including a barrier film 503 and a copper film 504 is formed inside the wiring groove 502.
【００９０】次に、図９（ｃ）に示すように、半導体基
板５００を例えば２００℃の温度下に保持すると共に、
半導体基板５００の表面にＤＭＡＨ（ジメチルアルミニ
ウムハイドライド）ガス５０６を供給することにより、
銅配線５０５を構成する銅膜５０４の表面にのみアルミ
ニウム膜５０７を選択的に形成する。この場合、第１の
絶縁膜５０１の上にアルミニウム膜５０７が形成されて
いる場合には、第１の絶縁膜５０１の上に形成されてい
るアルミニウム膜５０７をＣＭＰ法等により除去する。Next, as shown in FIG. 9C, while keeping the semiconductor substrate 500 at a temperature of, for example, 200 ° C.,
By supplying DMAH (dimethyl aluminum hydride) gas 506 to the surface of the semiconductor substrate 500,
The aluminum film 507 is selectively formed only on the surface of the copper film 504 constituting the copper wiring 505. In this case, when the aluminum film 507 is formed over the first insulating film 501, the aluminum film 507 formed over the first insulating film 501 is removed by a CMP method or the like.
【００９１】次に、図１０（ａ）に示すように、アルミ
ニウム膜５０７の上を含む第１の絶縁膜５０１の上に例
えばシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜５０８を堆積
する。Next, as shown in FIG. 10A, a second insulating film 508 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on the first insulating film 501 including on the aluminum film 507.
【００９２】次に、半導体基板５００に対して４００℃
程度以上の温度の熱処理を行なう。このようにすると、
図１０（ｂ）に示すように、銅膜５０４とアルミニウム
膜５０７とが反応して銅膜５０４の表面にＡｌ2Ｃｕか
らなるＣｕ−Ａｌ化合物層５０９が形成されると共に、
第２の絶縁膜５０８における銅配線５０５の近傍部にア
ルミニウムが拡散してアルミニウムリッチな領域５０８
ａが形成される。Next, the semiconductor substrate 500 is heated at 400 ° C.
Heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than about. This way,
As shown in FIG. 10B, the copper film 504 and the aluminum film 507 react with each other to form a Cu—Al compound layer 509 made of Al2 Cu on the surface of the copper film 504, and
Aluminum diffuses into the second insulating film 508 in the vicinity of the copper wiring 505, and the aluminum-rich region 508 is formed.
a is formed.
【００９３】第５の実施形態によると、第２の絶縁膜５
０８における銅配線５０５の近傍部にアルミニウムリッ
チな領域５０８ａが形成されているため、Ｃｕ−Ａｌ化
合物層５０９と第２の絶縁膜５０８との密着性が向上す
ると共に、Ｃｕ−Ａｌ化合物層５０９中の銅原子のエレ
クトロマイグレーションによる移動が抑制されるので、
銅配線５０５における第２の絶縁膜５０８との界面での
エレクトロマイグレーション現象を防止することができ
る。According to the fifth embodiment, the second insulating film 5
08, the aluminum-rich region 508a is formed in the vicinity of the copper wiring 505, so that the adhesion between the Cu-Al compound layer 509 and the second insulating film 508 is improved and the Cu-Al compound layer 509 Migration of copper atoms due to electromigration is suppressed,
Electromigration at the interface between the copper wiring 505 and the second insulating film 508 can be prevented.
【００９４】尚、第５の実施形態においては、半導体基
板５００の表面にＤＭＡＨガス５０６を供給して銅膜５
０４の表面にアルミニウム膜５０７を形成したが、これ
に代えて、半導体基板５００の表面にＳｉＨ4とＷＦ6と
の混合ガスを供給して銅膜５０４の表面にタングステン
層を形成してもよい。このようにすると、半導体基板５
００に対する熱処理によって、Ｃｕ−Ａｌ化合物層５０
９に代えて、ＣｕとＷとが相互に拡散したＣｕ−Ｗ拡散
層が形成されるので、銅配線５０５における第２の絶縁
膜５０８との界面でのエレクトロマイグレーション現象
を防止することができる。In the fifth embodiment, the DMAH gas 506 is supplied to the surface of the
Although the aluminum film 507 is formed on the surface of the semiconductor substrate 500, a mixed gas of SiH4 and WF6 may be supplied to the surface of the semiconductor substrate 500 to form a tungsten layer on the surface of the copper film 504. . By doing so, the semiconductor substrate 5
00, the Cu—Al compound layer 50
9, a Cu-W diffusion layer in which Cu and W are mutually diffused is formed, so that the electromigration phenomenon at the interface between the copper wiring 505 and the second insulating film 508 can be prevented.
【００９５】（第６の実施形態）以下、本発明の第６の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図１１（ａ）〜（ｃ）及び図１２（ａ）、（ｂ）を参照
しながら説明する。(Sixth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a sixth embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 11 (a) to 11 (c) and FIGS. 12 (a) and 12 (b).
【００９６】まず、図１１（ａ）に示すように、シリコ
ンからなる半導体基板６００の上に例えばシリコン酸化
膜からなる第１の絶縁膜６０１を堆積した後、該第１の
絶縁膜６０１の上に、窒化チタン膜又は窒化タンタル膜
等からなる第１のバリア膜６０２、銅膜６０３及び窒化
チタン膜又は窒化タンタル膜等からなる第２のバリア膜
６０４を順次堆積する。その後、第２のバリア膜６０４
の上にレジストパターン６０５を形成する。First, as shown in FIG. 11A, a first insulating film 601 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 600 made of silicon. Then, a first barrier film 602 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like, a copper film 603, and a second barrier film 604 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like are sequentially deposited. After that, the second barrier film 604
A resist pattern 605 is formed on the substrate.
【００９７】次に、図１１（ｂ）に示すように、第１の
バリア膜６０２、銅膜６０３及び第２のバリア膜６０４
に対してレジストパターン６０５をマスクとし、Ｃｌ2
ガス又はＮ2、ＳｉＣｌ4及びＮＨ3の混合ガスからな
るエッチングガスを用いて反応性イオンエッチングを行
なって銅配線６０６を形成する。Next, as shown in FIG. 11B, a first barrier film 602, a copper film 603, and a second barrier film 604 are formed.
The resist pattern 605 as a mask against, Cl2
Reactive ion etching is performed using an etching gas composed of a gas or a mixed gas of N2 , SiCl4 and NH3 to form a copper wiring 606.
【００９８】次に、図１１（ｃ）に示すように、半導体
基板６００を３５０℃程度の温度下に保持した状態で、
半導体基板６００の表面にＳｉＨ4 ガス６０７を供給す
ることにより、銅配線６０６の表面にシリコン膜６０８
を選択的に形成する。Next, as shown in FIG. 11C, with the semiconductor substrate 600 held at a temperature of about 350 ° C.
By supplying SiH4 gas 607 to the surface of the semiconductor substrate 600, a silicon film 608 is formed on the surface of the copper wiring 606.
Are formed selectively.
【００９９】次に、図１２（ａ）に示すように、シリコ
ン膜６０８の上を含む第１の絶縁膜６０１の上に例えば
シリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜６０９を堆積す
る。Next, as shown in FIG. 12A, a second insulating film 609 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on the first insulating film 601 including the silicon film 608.
【０１００】次に、半導体基板６００に対して４００℃
程度以上の温度の熱処理を行なう。このようにすると、
図１２（ｂ）に示すように、銅膜６０４の両側面に銅シ
リサイド層６１０が形成されると共に、第２の絶縁膜６
０９における銅配線６０６の近傍部にシリコンが拡散し
てシリコンリッチな領域６０９ａが形成される。Next, the semiconductor substrate 600 is heated at 400 ° C.
Heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than about. This way,
As shown in FIG. 12B, copper silicide layers 610 are formed on both side surfaces of the copper film 604, and the second insulating film 6 is formed.
The silicon diffuses in the vicinity of the copper wiring 606 at 09 to form a silicon-rich region 609a.
【０１０１】第６の実施形態によると、第２の絶縁膜６
０９における銅配線６０６の近傍部にシリコンリッチな
領域６０９ａが形成されているため、銅シリサイド層６
１０と第２の絶縁膜６０９との密着性が向上すると共
に、銅シリサイド層６１０中の銅原子のエレクトロマイ
グレーションによる移動が抑制されるので、銅配線６０
６における第２の絶縁膜６０９との界面でのエレクトロ
マイグレーション現象を防止することができる。According to the sixth embodiment, the second insulating film 6
Since the silicon-rich region 609a is formed in the vicinity of the copper wiring 606 in FIG.
10 and the second insulating film 609 are improved, and the migration of copper atoms in the copper silicide layer 610 due to electromigration is suppressed.
6, the electromigration phenomenon at the interface with the second insulating film 609 can be prevented.
【０１０２】（第７の実施形態）以下、本発明の第７の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図１３（ａ）〜（ｃ）及び図１４（ａ）、（ｂ）を参照
しながら説明する。(Seventh Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a seventh embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 13A to 13C and FIGS. 14A and 14B.
【０１０３】まず、図１３（ａ）に示すように、シリコ
ンからなる半導体基板７００の上に例えばシリコン酸化
膜からなる第１の絶縁膜７０１を堆積した後、該第１の
絶縁膜７０１の上に、窒化チタン膜又は窒化タンタル膜
等からなるバリア膜７０２、銅膜７０３及びシリコン窒
化膜７０４を順次堆積する。その後、シリコン窒化膜７
０４の上にレジストパターン７０５を形成する。First, as shown in FIG. 13A, a first insulating film 701 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 700 made of silicon. Next, a barrier film 702 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film, a copper film 703, and a silicon nitride film 704 are sequentially deposited. After that, the silicon nitride film 7
A resist pattern 705 is formed on the substrate 04.
【０１０４】次に、図１３（ｂ）に示すように、バリア
膜７０２、銅膜７０３及びシリコン窒化膜７０４に対し
てレジストパターン７０５をマスクとしてドライエッチ
ングを行なって、バリア膜７０２及び銅膜７０３からな
る銅配線７０６を形成すると共に、銅配線７０６の上に
パターン化されたシリコン窒化膜７０４を形成する。Next, as shown in FIG. 13B, dry etching is performed on the barrier film 702, the copper film 703, and the silicon nitride film 704 using the resist pattern 705 as a mask, thereby forming the barrier film 702 and the copper film 703. Is formed, and a patterned silicon nitride film 704 is formed on the copper wiring 706.
【０１０５】次に、図１３（ｃ）に示すように、半導体
基板７００を３５０℃程度の温度下に保持した状態で、
半導体基板７００の表面にＳｉＨ4 ガス７０７を供給す
ることにより、銅配線７０６の両側面にシリコン膜７０
８を選択的に形成する。Next, as shown in FIG. 13C, with the semiconductor substrate 700 kept at a temperature of about 350 ° C.
By supplying SiH4 gas 707 to the surface of the semiconductor substrate 700, the silicon film 70 is formed on both side surfaces of the copper wiring 706.
8 is selectively formed.
【０１０６】次に、図１４（ａ）に示すように、シリコ
ン窒化膜７０４及びシリコン膜７０８の上を含む第１の
絶縁膜７０１の上に例えばシリコン窒化膜からなる第２
の絶縁膜７０９を堆積する。Next, as shown in FIG. 14A, a second insulating layer made of, for example, a silicon nitride film is formed on the first insulating film 701 including the silicon nitride film 704 and the silicon film 708.
Of the insulating film 709 is deposited.
【０１０７】次に、半導体基板７００に対して４００℃
程度以上の温度の熱処理を行なう。このようにすると、
図１４（ｂ）に示すように、銅膜７０３の両側面に銅シ
リサイド層７１０が形成されると共に、第２の絶縁膜７
０９における銅配線７０６の両側部近傍にシリコンが拡
散してシリコンリッチな領域７０９ａが形成される。Next, the semiconductor substrate 700 is heated at 400 ° C.
Heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than about. This way,
As shown in FIG. 14B, a copper silicide layer 710 is formed on both sides of the copper film 703, and the second insulating film 7 is formed.
The silicon diffuses in the vicinity of both sides of the copper wiring 706 at 09 to form a silicon-rich region 709a.
【０１０８】第７の実施形態によると、第２の絶縁膜７
０９における銅配線７０６の両側部近傍にシリコンリッ
チな領域７０９ａが形成されているため、銅シリサイド
層７１０と第２の絶縁膜６０９との密着性が向上すると
共に、銅シリサイド層７１０中の銅原子のエレクトロマ
イグレーションによる移動が抑制されるので、銅配線７
０６における第２の絶縁膜６０９との界面でのエレクト
ロマイグレーション現象を防止することができる。According to the seventh embodiment, the second insulating film 7
Since the silicon-rich regions 709a are formed near both sides of the copper wiring 706 in FIG. 09, the adhesion between the copper silicide layer 710 and the second insulating film 609 is improved, and the copper atoms in the copper silicide layer 710 are improved. Movement due to electromigration is suppressed.
The electromigration phenomenon at the interface with the second insulating film 609 at 06 can be prevented.
【０１０９】また、第７の実施形態によると、シリコン
窒化膜７０４の上にはシリコン膜７０８が形成されてい
ないため、第６の実施形態に比べて銅配線７０６の高さ
を低減できるので、多層配線構造を形成する場合の加工
が容易になる。According to the seventh embodiment, since the silicon film 708 is not formed on the silicon nitride film 704, the height of the copper wiring 706 can be reduced as compared with the sixth embodiment. Processing for forming a multilayer wiring structure is facilitated.
【０１１０】（第８の実施形態）以下、本発明の第８の
実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、
図１５（ａ）〜（ｃ）及び図１６（ａ）、（ｂ）を参照
しながら説明する。(Eighth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an eighth embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 15A to 15C and FIGS. 16A and 16B.
【０１１１】まず、図１５（ａ）に示すように、シリコ
ンからなる半導体基板８００の上に例えばシリコン酸化
膜からなる第１の絶縁膜８０１を堆積した後、該第１の
絶縁膜８０１の上に、窒化チタン膜又は窒化タンタル膜
等からなる第１のバリア膜８０２、銅膜８０３及び窒化
チタン膜又は窒化タンタル膜等からなる第２のバリア膜
８０４を順次堆積する。その後、第２のバリア膜８０４
の上にレジストパターン８０５を形成する。First, as shown in FIG. 15A, a first insulating film 801 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on a semiconductor substrate 800 made of silicon. Then, a first barrier film 802 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like, a copper film 803, and a second barrier film 804 made of a titanium nitride film or a tantalum nitride film or the like are sequentially deposited. After that, the second barrier film 804
A resist pattern 805 is formed on the substrate.
【０１１２】次に、図１５（ｂ）に示すように、第１の
バリア膜８０２、銅膜８０３及び第２のバリア膜８０４
に対してレジストパターン８０５をマスクとし、Ｃｌ2
ガス又はＮ2、ＳｉＣｌ4及びＮＨ3の混合ガスからな
るエッチングガスを用いて反応性イオンエッチングを行
なって銅配線８０６を形成する。Next, as shown in FIG. 15B, the first barrier film 802, the copper film 803, and the second barrier film 804
The resist pattern 805 as a mask against, Cl2
Reactive ion etching is performed using an etching gas composed of a gas or a mixed gas of N2 , SiCl4 and NH3 to form a copper wiring 806.
【０１１３】次に、図１５（ｃ）に示すように、半導体
基板８００を２００℃程度の温度下に保持した状態で、
半導体基板８００の表面にＤＭＡＨガス８０７を供給す
ることにより、銅配線８０６の表面にアルミニウム膜８
０８を選択的に形成する。Next, as shown in FIG. 15C, with the semiconductor substrate 800 held at a temperature of about 200 ° C.
By supplying the DMAH gas 807 to the surface of the semiconductor substrate 800, the aluminum film 8 is formed on the surface of the copper wiring 806.
08 is selectively formed.
【０１１４】次に、図１６（ａ）に示すように、アルミ
ニウム膜８０８の上を含む第１の絶縁膜８０１の上に例
えばシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜８０９を堆積
する。Next, as shown in FIG. 16A, a second insulating film 809 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on the first insulating film 801 including the aluminum film 808.
【０１１５】次に、半導体基板８００に対して４００℃
程度以上の温度の熱処理を行なう。このようにすると、
図１６（ｂ）に示すように、銅膜８０３とアルミニウム
膜８０８とが反応して銅膜８０３の両側面にＡｌ2Ｃｕ
からなるＣｕ−Ａｌ化合物層８１０が形成されると共
に、第２の絶縁膜８０９における銅配線８０６の近傍部
にアルミニウムが拡散してアルミニウムリッチな領域８
０９ａが形成される。Next, the semiconductor substrate 800 is heated at 400 ° C.
Heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than about. This way,
As shown in FIG. 16B, the copper film 803 and the aluminum film 808 react with each other to form Al2 Cu on both side surfaces of the copper film 803.
Is formed, and aluminum is diffused in the vicinity of the copper wiring 806 in the second insulating film 809 to form an aluminum-rich region 8.
09a is formed.
【０１１６】第８の実施形態によると、第２の絶縁膜８
０９における銅配線８０６の近傍部にアルミニウムリッ
チな領域８０９ａが形成されているため、Ｃｕ−Ａｌ化
合物層８１０と第２の絶縁膜８０９との密着性が向上す
ると共に、Ｃｕ−Ａｌ化合物層８１０中の銅原子のエレ
クトロマイグレーションによる移動が抑制されるので、
銅配線８０６における第２の絶縁膜８０９との界面での
エレクトロマイグレーション現象を防止することができ
る。According to the eighth embodiment, the second insulating film 8
Since an aluminum-rich region 809a is formed in the vicinity of the copper wiring 806 in FIG. 09, the adhesion between the Cu-Al compound layer 810 and the second insulating film 809 is improved, and the Cu-Al compound layer 810 Migration of copper atoms due to electromigration is suppressed,
Electromigration at the interface between the copper wiring 806 and the second insulating film 809 can be prevented.
【０１１７】尚、第８の実施形態においては、半導体基
板８００の表面にＤＭＡＨガス８０７を供給して銅配線
８０６の表面にアルミニウム膜８０８を形成したが、こ
れに代えて、ＣＶＤ法等により銅配線８０６の表面に例
えばタンタル膜を形成してもよい。この場合には、Ｃｕ
−Ａｌ化合物層８１０に代えて、ＣｕとＴａとが相互に
拡散したＣｕ−Ｔａ拡散層が形成されるので、銅配線８
０６における第２の絶縁膜８０９との界面でのエレクト
ロマイグレーション現象を防止することができる。In the eighth embodiment, the aluminum film 808 is formed on the surface of the copper wiring 806 by supplying the DMAH gas 807 to the surface of the semiconductor substrate 800. Alternatively, the copper film may be formed by a CVD method or the like. For example, a tantalum film may be formed on the surface of the wiring 806. In this case, Cu
Instead of the -Al compound layer 810, a Cu-Ta diffusion layer in which Cu and Ta are mutually diffused is formed.
The electromigration phenomenon at the interface with the second insulating film 809 at 06 can be prevented.
【０１１８】また、第１の実施形態及びその変形例、第
２の実施形態並びに第３の実施形態においては、第１の
反応性ガスとしてＳｉＨ4ガスを用いたが、これに代え
て、Ｓｉ2Ｈ6ガス又はＳｉＨ2Ｆ6ガスを用いてもよい。Further, in the first embodiment and its modifications, the second embodiment and the third embodiment, the SiH4 gas is used as the first reactive gas.2 H6 gas or SiH2 F6 gas may be used.
【０１１９】また、第４、第６及び第７の実施形態にお
いては、半導体基板の表面にＳｉＨ4 ガスを供給するこ
とにより銅配線の表面にシリコン膜を形成したが、これ
に代えて、半導体基板の表面にＳｉ2Ｈ6ガス又はＳｉＨ
2Ｆ6ガスを供給してもよい。In the fourth, sixth, and seventh embodiments, the silicon film is formed on the surface of the copper wiring by supplying SiH4 gas to the surface of the semiconductor substrate. Si2 H6 gas or SiH on the surface of the substrate
2 F6 gas may be supplied.
【０１２０】また、第１〜第８の実施形態においては、
銅膜としては純銅又は銅合金を用いることができると共
に、配線溝を含む第１の絶縁膜の上への銅膜の堆積方法
としては、配線溝への充填が可能であれば、電解メッキ
法、スパッタリング法とリフロー法との組み合わせ、又
はイオンプレーティング法等を適宜用いることができ
る。Further, in the first to eighth embodiments,
As the copper film, pure copper or a copper alloy can be used, and as a method of depositing the copper film on the first insulating film including the wiring groove, an electrolytic plating method can be used if the wiring groove can be filled. Alternatively, a combination of a sputtering method and a reflow method, an ion plating method, or the like can be used as appropriate.
【０１２１】また、第１〜第８の実施形態においては、
バリア膜としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｗ、これらの金属とＳｉ、Ｂ、Ｃ若し
くはＮとの化合物、又はこれらの金属を含有する合金等
を用いてもよい。In the first to eighth embodiments,
As the barrier film, Ti, V, Cr, Zr, Nb, M
o, Ta, Hf, W, a compound of these metals and Si, B, C or N, or an alloy containing these metals may be used.
【０１２２】また、第１〜第６及び第８の実施形態にお
いては、第２の絶縁膜としてはシリコン窒化膜を用い、
また、第７の実施形態においては、第２及び第３の絶縁
膜としてはシリコン窒化膜を用いたが、これに代えて、
塗布膜、シリコン酸化膜又はＣを含む誘電率の低いＣＶ
Ｄ膜等を用いてもよい。In the first to sixth and eighth embodiments, a silicon nitride film is used as the second insulating film.
In the seventh embodiment, the silicon nitride film is used as the second and third insulating films.
Low dielectric constant CV containing coating film, silicon oxide film or C
A D film or the like may be used.
【０１２３】[0123]
【発明の効果】第１の半導体装置の製造方法によると、
半導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスを供給
して銅配線を構成する銅膜の上面に銅シリサイド層を形
成した後、第１の反応性ガスに窒素成分を含むガスが添
加されてなる第２の反応性ガスを供給して銅シリサイド
層の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜を堆積す
るため、従来から行なわれている半導体基板上にシリコ
ン窒化膜を堆積する方法に比べて工程数の増加を招くこ
となく、半導体素子形成時の熱処理により銅配線中の銅
原子が第２の絶縁膜中へ拡散することを抑制できるの
で、配線間におけるリーク電流の発生を防止することが
できると共に、銅配線と第２の絶縁膜との密着性を向上
して銅配線と第２の絶縁膜との界面にボイドが発生する
ことを防止できるので、銅配線のエレクトロマイグレー
ション耐性を向上させることができる。According to the first method for manufacturing a semiconductor device,
After supplying a first reactive gas containing silicon onto the semiconductor substrate to form a copper silicide layer on the upper surface of a copper film forming a copper wiring, a gas containing a nitrogen component is added to the first reactive gas. A conventional method of depositing a silicon nitride film on a semiconductor substrate by supplying a second reactive gas comprising: depositing a second insulating film made of a silicon nitride film on a copper silicide layer. Since the diffusion of copper atoms in the copper wiring into the second insulating film due to the heat treatment during the formation of the semiconductor element can be suppressed without increasing the number of steps as compared with the above, generation of a leak current between the wirings is prevented. And the adhesion between the copper wiring and the second insulating film can be improved to prevent the occurrence of voids at the interface between the copper wiring and the second insulating film. Improved Rukoto can.
【０１２４】第２の半導体装置の製造方法によると、半
導体基板上にシリコンを含む反応性ガスからなるプラズ
マを供給して銅配線を構成する銅膜の上面に銅シリサイ
ド層を形成するため、低温で銅シリサイド層を形成でき
ると共に、結晶状態に比べて銅原子が移動しにくいアモ
ルファス状態の銅シリサイド層を形成できるので、銅配
線のエレクトロマイグレーション耐性を一層向上させる
ことができる。According to the second method of manufacturing a semiconductor device, a plasma of a reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on the upper surface of a copper film constituting copper wiring. Thus, a copper silicide layer can be formed, and a copper silicide layer in an amorphous state, in which copper atoms are less likely to move than in a crystalline state, can be formed. Therefore, the electromigration resistance of the copper wiring can be further improved.
【０１２５】第３の半導体装置の製造方法によると、半
導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスからなる
プラズマを供給して銅配線を構成する銅膜の上面に銅シ
リサイド層を形成した後、第１の反応性ガスに窒素成分
を含むガスが添加されてなる第２の反応性ガスからなる
プラズマを供給して、銅シリサイド層の上にシリコン窒
化膜からなる第２の絶縁膜を堆積するため、従来から行
なわれている半導体基板上にシリコン窒化膜を堆積する
方法に比べて工程数の増加を招くことなく、半導体素子
形成時の熱処理により銅配線中の銅原子が第２の絶縁膜
中へ拡散することを抑制できるので、配線間におけるリ
ーク電流の発生を防止することができると共に、銅配線
と第２の絶縁膜との密着性を向上して銅配線と第２の絶
縁膜との界面にボイドが発生することを防止できるの
で、銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上さ
せることができる上に、銅膜の上面に、結晶状態に比べ
て銅原子が移動しにくいアモルファス状態の銅シリサイ
ド層を形成できるので、銅配線のエレクトロマイグレー
ション耐性を一層向上させることができる。According to the third method of manufacturing a semiconductor device, a plasma made of a first reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on an upper surface of a copper film constituting a copper wiring. Then, a plasma made of a second reactive gas in which a gas containing a nitrogen component is added to the first reactive gas is supplied to form a second insulating film made of a silicon nitride film on the copper silicide layer. Since the deposition is performed, the heat treatment at the time of forming the semiconductor element causes the copper atoms in the copper wiring to be reduced to the second level without causing an increase in the number of steps as compared with the conventional method of depositing a silicon nitride film on a semiconductor substrate. Since the diffusion into the insulating film can be suppressed, it is possible to prevent the occurrence of a leak current between the wirings, and to improve the adhesion between the copper wiring and the second insulating film to improve the copper wiring and the second insulating film. Bore at interface with membrane In addition to improving the electromigration resistance of the copper wiring, the formation of an amorphous copper silicide layer on the upper surface of the copper film makes it easier for copper atoms to move compared to the crystalline state. Therefore, the electromigration resistance of the copper wiring can be further improved.
【０１２６】第４の半導体装置の製造方法によると、半
導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスを供給し
て銅配線を構成する銅膜の両側面に銅シリサイド層を形
成した後、第１の反応性ガスに窒素成分を含むガスが添
加されてなる第２の反応性ガスを供給して銅シリサイド
層の上にシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜を堆積す
るため、従来から行なわれている半導体基板上にシリコ
ン窒化膜を堆積する方法に比べて工程数の増加を招くこ
となく、半導体素子形成時の熱処理により銅配線中の銅
原子が第２の絶縁膜中へ拡散することを抑制できるの
で、配線間におけるリーク電流の発生を防止することが
できると共に、銅配線と第２の絶縁膜との密着性を向上
して銅配線と第２の絶縁膜との界面にボイドが発生する
ことを防止できるので、銅配線のエレクトロマイグレー
ション耐性を向上させることができる。According to the fourth method for manufacturing a semiconductor device, after supplying a first reactive gas containing silicon onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of a copper film constituting a copper wiring, Conventionally, a second reactive gas in which a gas containing a nitrogen component is added to a first reactive gas is supplied to deposit a second insulating film made of a silicon nitride film on a copper silicide layer. Copper atoms in copper wiring diffuse into the second insulating film by heat treatment at the time of semiconductor element formation without increasing the number of steps as compared with the method of depositing a silicon nitride film on a semiconductor substrate. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a leak current between the wirings, to improve the adhesion between the copper wiring and the second insulating film, and to form a void at the interface between the copper wiring and the second insulating film. Can be prevented from occurring , It is possible to improve the electromigration resistance of the copper wiring.
【０１２７】第５の半導体装置の製造方法によると、半
導体基板上にシリコンを含む反応性ガスからなるプラズ
マを供給して銅配線を構成する銅膜の両側面に銅シリサ
イド層を形成するため、低温で銅シリサイド層を形成で
きると共に、結晶状態に比べて銅原子が移動しにくいア
モルファス状態の銅シリサイド層を形成できるので、銅
配線のエレクトロマイグレーション耐性を一層向上させ
ることができる。According to the fifth method of manufacturing a semiconductor device, a plasma made of a reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of a copper film constituting a copper wiring. Since a copper silicide layer can be formed at a low temperature and an amorphous copper silicide layer in which copper atoms are less likely to move than in a crystalline state can be formed, the electromigration resistance of a copper wiring can be further improved.
【０１２８】第６の半導体装置の製造方法によると、半
導体基板上にシリコンを含む第１の反応性ガスからなる
プラズマを供給して銅配線を構成する銅膜の両側面に銅
シリサイド層を形成した後、第１の反応性ガスに窒素成
分を含むガスが添加されてなる第２の反応性ガスからな
るプラズマを供給して、銅シリサイド層の上にシリコン
窒化膜からなる第２の絶縁膜を堆積するため、従来から
行なわれている半導体基板上にシリコン窒化膜を堆積す
る方法に比べて工程数の増加を招くことなく、半導体素
子形成時の熱処理により銅配線中の銅原子が第２の絶縁
膜中へ拡散することを抑制できるので、配線間における
リーク電流の発生を防止することができると共に、銅配
線と第２の絶縁膜との密着性を向上して銅配線と第２の
絶縁膜との界面にボイドが発生することを防止できるの
で、銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上さ
せることができる上に、銅膜の両側面に、結晶状態に比
べて銅原子が移動しにくいアモルファス状態の銅シリサ
イド層を形成できるので、銅配線のエレクトロマイグレ
ーション耐性を一層向上させることができる。According to the sixth method for manufacturing a semiconductor device, a plasma comprising a first reactive gas containing silicon is supplied onto a semiconductor substrate to form a copper silicide layer on both side surfaces of a copper film forming a copper wiring. Then, a plasma made of a second reactive gas in which a gas containing a nitrogen component is added to the first reactive gas is supplied, and a second insulating film made of a silicon nitride film is formed on the copper silicide layer. Therefore, the heat treatment at the time of forming the semiconductor element reduces the number of copper atoms in the copper wiring to the second level without causing an increase in the number of steps as compared with the conventional method of depositing a silicon nitride film on a semiconductor substrate. Can be prevented from being diffused into the insulating film of the first and second layers, thereby preventing the occurrence of a leak current between the wirings and improving the adhesion between the copper wiring and the second insulating film to improve the copper wiring and the second wiring. At the interface with the insulating film In addition to improving the electromigration resistance of the copper wiring, it is possible to prevent the occurrence of voids.In addition to this, an amorphous copper silicide layer in which copper atoms are less likely to move compared to the crystalline state is provided on both sides of the copper film. Since it can be formed, the electromigration resistance of the copper wiring can be further improved.
【０１２９】第１、第３，第４又は第６の半導体装置の
製造方法において、第１の反応性ガスがＳｉＨ4ガス、
Ｓｉ2Ｈ6ガス又はＳｉＨ2Ｆ6ガスであると、銅膜の上面
又は両側面に銅シリサイド層を確実に形成することがで
きる。In the first, third, fourth, or sixth method of manufacturing a semiconductor device, the first reactive gas is SiH4 gas,
If the gas is Si2 H6 gas or SiH2 F6 gas, a copper silicide layer can be reliably formed on the upper surface or both side surfaces of the copper film.
【０１３０】第２又は第５の半導体装置の製造方法にお
いて、反応性ガスがＳｉＨ4ガス、Ｓｉ2Ｈ6ガス又はＳ
ｉＨ2Ｆ6ガスであると、銅膜の上面又は両側面に銅シリ
サイド層を確実に形成することができる。In the second or fifth method for manufacturing a semiconductor device, the reactive gas is SiH4 gas, Si2 H6 gas or S
With the iH2 F6 gas, a copper silicide layer can be reliably formed on the upper surface or both side surfaces of the copper film.
【０１３１】第２又は第５の半導体装置の製造方法にお
いて、反応性ガスに窒素成分又は酸素成分を含むガスが
添加されており、銅シリサイド層に窒素成分又は酸素成
分が含まれていると、窒素成分又は酸素成分が含まれて
いる銅シリサイド層は銅原子の移動を阻止する機能が高
いので、銅配線のエレクトロマイグレーション耐性をよ
り一層確実に向上させることができる。In the second or fifth method for manufacturing a semiconductor device, when a gas containing a nitrogen component or an oxygen component is added to the reactive gas and the copper silicide layer contains a nitrogen component or an oxygen component, Since the copper silicide layer containing a nitrogen component or an oxygen component has a high function of preventing the transfer of copper atoms, the electromigration resistance of the copper wiring can be more reliably improved.
【０１３２】第３又は第６の半導体装置の製造方法にお
いて、第１の反応性ガスに窒素成分又は酸素成分を含む
ガスが添加されており、銅シリサイド層に窒素成分又は
酸素成分が含まれていると、窒素成分又は酸素成分が含
まれている銅シリサイド層は銅原子の移動を阻止する機
能が高いので、銅配線のエレクトロマイグレーション耐
性をより一層確実に向上させることができる。In the third or sixth method for manufacturing a semiconductor device, a gas containing a nitrogen component or an oxygen component is added to the first reactive gas, and a nitrogen component or an oxygen component is contained in the copper silicide layer. In such a case, the copper silicide layer containing a nitrogen component or an oxygen component has a high function of preventing the migration of copper atoms, so that the electromigration resistance of the copper wiring can be more reliably improved.
【０１３３】第４〜第６の半導体装置の製造方法におい
て、パターニングされた第１のバリア膜の幅がパターニ
ングされた銅膜の幅よりも大きいと、銅膜の両側面に形
成される銅シリサイド層と第１のバリア膜との間に隙間
ができ難いため、銅配線と第２の絶縁膜との間にボイド
が形成される事態を防止できる。In the fourth to sixth methods for manufacturing a semiconductor device, when the width of the patterned first barrier film is larger than the width of the patterned copper film, the copper silicide formed on both side surfaces of the copper film is formed. Since it is difficult to form a gap between the layer and the first barrier film, a situation in which a void is formed between the copper wiring and the second insulating film can be prevented.
【０１３４】第１の半導体装置によると、銅配線を構成
する銅膜と第２の絶縁膜との間に銅シリサイド層が介在
しているため、銅膜と第２の絶縁膜との密着性が向上し
て銅膜と第２の絶縁膜との界面にボイドが発生しにくく
なるので、銅配線のエレクトロマイグレーション耐性が
向上する。また、銅シリサイド層と第２の絶縁膜との間
にシリコンリッチ領域が介在しているため、銅シリサイ
ド層と第２の絶縁膜との密着性が向上すると共に、銅シ
リサイド層中の銅原子のエレクトロマイグレーションに
よる移動が抑制されるので、銅配線のエレクトロマイグ
レーション耐性が一層向上する。According to the first semiconductor device, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film, the adhesion between the copper film and the second insulating film is increased. Is improved and voids are less likely to be generated at the interface between the copper film and the second insulating film, so that the electromigration resistance of the copper wiring is improved. Further, since the silicon-rich region is interposed between the copper silicide layer and the second insulating film, the adhesion between the copper silicide layer and the second insulating film is improved, and the copper atoms in the copper silicide layer are improved. Is suppressed by electromigration, so that the electromigration resistance of the copper wiring is further improved.
【０１３５】第２の半導体装置によると、銅配線を構成
する銅膜と第２の絶縁膜との間に銅と銅以外の他の金属
との化合物層が介在しているため、銅膜と第２の絶縁膜
との密着性が向上して銅膜と第２の絶縁膜との界面にボ
イドが発生しにくくなるので、銅配線のエレクトロマイ
グレーション耐性が向上する。また、銅と銅以外の他の
金属との化合物層と第２の絶縁膜との間に金属リッチ領
域が介在しているため、銅と銅以外の他の金属との化合
物層と第２の絶縁膜との密着性が向上すると共に、銅と
銅以外の他の金属との化合物層中の銅原子のエレクトロ
マイグレーションによる移動が抑制されるので、銅配線
のエレクトロマイグレーション耐性が一層向上する。According to the second semiconductor device, since the compound layer of copper and another metal other than copper is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film, the copper film Since the adhesion to the second insulating film is improved and voids are less likely to be generated at the interface between the copper film and the second insulating film, the electromigration resistance of the copper wiring is improved. In addition, since the metal-rich region is interposed between the compound layer of copper and a metal other than copper and the second insulating film, the compound layer of copper and a metal other than copper and the second The adhesion to the insulating film is improved, and the migration of copper atoms in the compound layer of copper and a metal other than copper by electromigration is suppressed, so that the electromigration resistance of the copper wiring is further improved.
【０１３６】第３の半導体装置によると、銅配線を構成
する銅膜と第２の絶縁膜との間に銅シリサイド層が介在
しているため、銅膜と第２の絶縁膜との密着性が向上し
て銅膜と第２の絶縁膜との界面にボイドが発生しにくく
なるので、銅配線のエレクトロマイグレーション耐性が
向上する。また、銅シリサイド層と第２の絶縁膜との間
にシリコンリッチ領域が介在しているため、銅シリサイ
ド層と第２の絶縁膜との密着性が向上すると共に、銅シ
リサイド層中の銅原子のエレクトロマイグレーションに
よる移動が抑制されるので、銅配線のエレクトロマイグ
レーション耐性が一層向上する。According to the third semiconductor device, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film, the adhesion between the copper film and the second insulating film is increased. Is improved and voids are less likely to be generated at the interface between the copper film and the second insulating film, so that the electromigration resistance of the copper wiring is improved. Further, since the silicon-rich region is interposed between the copper silicide layer and the second insulating film, the adhesion between the copper silicide layer and the second insulating film is improved, and the copper atoms in the copper silicide layer are improved. Is suppressed by electromigration, so that the electromigration resistance of the copper wiring is further improved.
【０１３７】第４の半導体装置によると、銅配線を構成
する銅膜と第３の絶縁膜との間に銅シリサイド層が介在
しているため、銅膜と第３の絶縁膜との密着性が向上し
て銅膜と第３の絶縁膜との界面にボイドが発生しにくく
なるので、銅配線のエレクトロマイグレーション耐性が
向上する。また、銅シリサイド層と第３の絶縁膜との間
にシリコンリッチ領域が介在しているため、銅シリサイ
ド層と第３の絶縁膜との密着性が向上すると共に、銅シ
リサイド層中の銅原子のエレクトロマイグレーションに
よる移動が抑制されるので、銅配線のエレクトロマイグ
レーション耐性が一層向上する。さらに、銅配線の上に
は第２の絶縁膜が存在しており、これに伴って、銅配線
の上にはシリコンリッチ領域が存在していないため、銅
配線の高さを低減できるので、多層配線構造を形成する
場合の加工が容易になる。According to the fourth semiconductor device, since the copper silicide layer is interposed between the copper film forming the copper wiring and the third insulating film, the adhesion between the copper film and the third insulating film is increased. Is improved and voids are less likely to be generated at the interface between the copper film and the third insulating film, so that the electromigration resistance of the copper wiring is improved. In addition, since the silicon-rich region is interposed between the copper silicide layer and the third insulating film, the adhesion between the copper silicide layer and the third insulating film is improved, and the copper atoms in the copper silicide layer are improved. Is suppressed by electromigration, so that the electromigration resistance of the copper wiring is further improved. Further, since the second insulating film exists on the copper wiring and the silicon-rich region does not exist on the copper wiring, the height of the copper wiring can be reduced. Processing for forming a multilayer wiring structure is facilitated.
【０１３８】第５の半導体装置によると、銅配線を構成
する銅膜と第２の絶縁膜との間に銅と銅以外の他の金属
との化合物層が介在しているため、銅膜と第２の絶縁膜
との密着性が向上して銅膜と第２の絶縁膜との界面にボ
イドが発生しにくくなるので、銅配線のエレクトロマイ
グレーション耐性が向上する。また、銅と銅以外の他の
金属との化合物層と第２の絶縁膜との間に金属リッチ領
域が介在しているため、銅と銅以外の他の金属との化合
物層と第２の絶縁膜との密着性が向上すると共に、銅と
銅以外の他の金属との化合物層中の銅原子のエレクトロ
マイグレーションによる移動が抑制されるので、銅配線
のエレクトロマイグレーション耐性が一層向上する。According to the fifth semiconductor device, since the compound layer of copper and another metal other than copper is interposed between the copper film forming the copper wiring and the second insulating film, the copper film Since the adhesion to the second insulating film is improved and voids are less likely to be generated at the interface between the copper film and the second insulating film, the electromigration resistance of the copper wiring is improved. In addition, since the metal-rich region is interposed between the compound layer of copper and a metal other than copper and the second insulating film, the compound layer of copper and a metal other than copper and the second The adhesion to the insulating film is improved, and the migration of copper atoms in the compound layer of copper and a metal other than copper by electromigration is suppressed, so that the electromigration resistance of the copper wiring is further improved.
【０１３９】第７の半導体装置の製造方法によると、銅
配線を構成する銅膜の上面に銅シリサイド層を形成でき
ると共に第２の絶縁膜における銅配線の上側部分にシリ
コンリッチ領域を形成できるので、第１の半導体装置を
確実に製造することができる。According to the seventh method for manufacturing a semiconductor device, the copper silicide layer can be formed on the upper surface of the copper film forming the copper wiring, and the silicon-rich region can be formed on the upper part of the copper wiring in the second insulating film. Thus, the first semiconductor device can be reliably manufactured.
【０１４０】第８の半導体装置の製造方法によると、銅
配線を構成する銅膜の上面に銅と他の金属との化合物層
を形成できると共に第２の絶縁膜における銅配線の上側
部分に金属リッチ領域を形成できるので、第２の半導体
装置を確実に製造することができる。According to the eighth semiconductor device manufacturing method, a compound layer of copper and another metal can be formed on the upper surface of the copper film constituting the copper wiring, and the metal layer is formed on the upper portion of the copper wiring in the second insulating film. Since the rich region can be formed, the second semiconductor device can be reliably manufactured.
【０１４１】第９の半導体装置の製造方法によると、銅
配線を構成する銅膜の両側面に銅シリサイド層を形成で
きると共に第２の絶縁膜における銅配線の近傍部にシリ
コンリッチ領域を形成できるので、第３の半導体装置を
確実に製造することができる。According to the ninth method for manufacturing a semiconductor device, a copper silicide layer can be formed on both side surfaces of a copper film forming a copper wiring, and a silicon-rich region can be formed in the second insulating film in the vicinity of the copper wiring. Therefore, the third semiconductor device can be reliably manufactured.
【０１４２】第１０の半導体装置の製造方法によると、
銅配線を構成する銅膜の両側面に銅シリサイドを形成で
きると共に第３の絶縁膜における銅配線の両側部にシリ
コンリッチ領域を形成できるので、第４の半導体装置を
確実に製造することができる。According to the tenth method for manufacturing a semiconductor device,
Since the copper silicide can be formed on both sides of the copper film constituting the copper wiring and the silicon-rich regions can be formed on both sides of the copper wiring in the third insulating film, the fourth semiconductor device can be reliably manufactured. .
【０１４３】第１１の半導体装置の製造方法によると、
銅配線を構成する銅膜の両側面に銅と他の金属との化合
物層を形成できると共に第２の絶縁膜における銅配線の
近傍部に金属リッチ領域を形成できるので、第５の半導
体装置を確実に製造することができる。According to the eleventh method of manufacturing a semiconductor device,
Since a compound layer of copper and another metal can be formed on both side surfaces of the copper film forming the copper wiring and a metal-rich region can be formed in the second insulating film in the vicinity of the copper wiring, the fifth semiconductor device can be used. It can be manufactured reliably.
【０１４４】第７〜第１１の半導体装置の製造方法にお
いて、半導体基板に対する熱処理の温度は４００℃以上
であると、銅シリサイド層及びシリコンリッチ層、又は
銅と他の金属との化合物層及び金属リッチ層を確実に形
成することができる。In the seventh to eleventh semiconductor device manufacturing methods, when the temperature of the heat treatment on the semiconductor substrate is 400 ° C. or more, the copper silicide layer and the silicon rich layer, or the compound layer of copper and another metal and the metal A rich layer can be reliably formed.
【０１４５】第７、第９及び第１０の半導体装置の製造
方法において、シリコン膜を堆積する工程が、半導体基
板上にＳｉＨ4ガス、Ｓｉ2Ｈ6ガス又はＳｉＨ2Ｆ6ガス
からなる反応性ガスを供給する工程を含むと、銅膜の上
面又は両側面に銅シリサイド層を確実に形成することが
できる。In the seventh, ninth, and tenth methods of manufacturing a semiconductor device, the step of depositing a silicon film includes the step of depositing a reactive gas comprising a SiH4 gas, a Si2 H6 gas, or a SiH2 F6 gas on a semiconductor substrate. When the step of supplying the gas is included, the copper silicide layer can be reliably formed on the upper surface or both side surfaces of the copper film.
【図１】（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment.
【図２】（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment.
【図３】（ａ）、（ｂ）は第２の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment.
【図４】（ａ）、（ｂ）は第２の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment.
【図５】（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment.
【図６】（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment.
【図７】（ａ）〜（ｃ）は第４の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment.
【図８】（ａ）、（ｂ）は第４の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment.
【図９】（ａ）〜（ｃ）は第５の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment.
【図１０】（ａ）、（ｂ）は第５の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment.
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は第６の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 11A to 11C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment.
【図１２】（ａ）、（ｂ）は第６の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment.
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は第７の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment.
【図１４】（ａ）、（ｂ）は第７の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment.
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は第８の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 15A to 15C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an eighth embodiment.
【図１６】（ａ）、（ｂ）は第８の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 16A and 16B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an eighth embodiment.
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は従来の半導体装置の製造方
法の各工程を示す断面図である。17 (a) to (d) are cross-sectional views showing respective steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図１８】従来の半導体装置の断面図である。FIG. 18 is a sectional view of a conventional semiconductor device.
１０ 半導体基板 １１ 第１の絶縁膜 １２ 配線溝 １３ バリア膜 １４ 銅膜 １５ 銅配線 １６ ＳｉＨ4ガス １７ 銅シリサイド層 １８ 第２の絶縁膜 ２０ 半導体基板 ２１ 第１層のシリコン酸化膜 ２２ 第１のバリア膜 ２３ 第１の銅膜 ２４ 下層の銅配線 ２５ 第１の銅シリサイド層 ２６ 第２層のシリコン酸化膜 ２７ 第３層のシリコン酸化膜 ２８ 第２のバリア膜 ２９ 第２の銅膜 ３０ 上層の銅配線 ３１ 第２の銅シリサイド層 ３２ 第４層のシリコン酸化膜 １００ 半導体基板 １０１ 第１の絶縁膜 １０２ 配線溝 １０３ バリア膜 １０４ 銅膜 １０５ 銅配線 １０６ 高周波電力供給源 １０７ 下部電極 １０８ 上部電極 １０９ ＳｉＨ4ガス １１０ 銅シリサイド層 １１１ ＳｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス １１２ 第２の絶縁膜 ２００ 半導体基板 ２０１ 第１の絶縁膜 ２０２ 配線溝 ２０３ バリア膜 ２０４ 銅膜 ２０５ 銅配線 ２０６ 高周波電力供給源 ２０７ 下部電極 ２０８ 上部電極 ２０９ ＳｉＨ4 とＮ2 との混合ガス ２１０ 窒素含有シリサイド層 ２１１ ＳｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス ２１２ 第２の絶縁膜 ３００ 半導体基板 ３０１ 第１の絶縁膜 ３０２ 第１のバリア膜 ３０３ 銅膜 ３０４ 第２のバリア膜 ３０５ レジストパターン ３０６ 銅配線 ３０７ 高周波電力供給源 ３０８ 下部電極 ３０９ 上部電極 ３１０ ＳｉＨ4 ガス ３１１ 銅シリサイド層 ３１２ ＳｉＨ4 とＮＨ3 との混合ガス ３１３ 第２の絶縁膜 ４００ 半導体基板 ４０１ 第１の絶縁膜 ４０２ 配線溝 ４０３ バリア膜 ４０４ 銅膜 ４０５ 銅配線 ４０６ ＳｉＨ4ガス ４０７ シリコン膜 ４０８ 第２の絶縁膜 ４０８ａ シリコンリッチな領域 ４０９ 銅シリサイド層 ５００ 半導体基板 ５０１ 第１の絶縁膜 ５０２ 配線溝 ５０３ バリア膜 ５０４ 銅膜 ５０５ 銅配線 ５０６ ＤＭＡＨガス ５０７ アルミニウム膜 ５０８ 第２の絶縁膜 ５０８ａ アルミニウムリッチな領域 ５０９ Ｃｕ−Ａｌ化合物層 ６００ 半導体基板 ６０１ 第１の絶縁膜 ６０２ 第１のバリア膜 ６０３ 銅膜 ６０４ 第２のバリア膜 ６０５ レジストパターン ６０６ 銅配線 ６０７ ＳｉＨ4 ガス ６０８ シリコン膜 ６０９ 第２の絶縁膜 ６０９ａ シリコンリッチな領域 ６１０ 銅シリサイド層 ７００ 半導体基板 ７０１ 第１の絶縁膜 ７０２ バリア膜 ７０３ 銅膜 ７０４ シリコン窒化膜 ７０５ レジストパターン ７０６ 銅配線 ７０７ ＳｉＨ4 ガス ７０８ シリコン膜 ７０９ 第２の絶縁膜 ７０９ａ シリコンリッチな領域 ７１０ 銅シリサイド層 ８００ 半導体基板 ８０１ 第１の絶縁膜 ８０２ 第１のバリア膜 ８０３ 銅膜 ８０４ 第２のバリア膜 ８０５ レジストパターン ８０６ 銅配線 ８０７ ＤＭＡＨガス ８０８ アルミニウム膜 ８０９ 第２の絶縁膜 ８０９ａ アルミニウムリッチな領域 ８１０ Ｃｕ−Ａｌ化合物層Reference Signs List 10 semiconductor substrate 11 first insulating film 12 wiring groove 13 barrier film 14 copper film 15 copper wiring 16 SiH4 gas 17 copper silicide layer 18 second insulating film 20 semiconductor substrate 21 first layer silicon oxide film 22 first Barrier film 23 First copper film 24 Lower copper wiring 25 First copper silicide layer 26 Second silicon oxide film 27 Third silicon oxide film 28 Second barrier film 29 Second copper film 30 Upper layer Copper wiring 31 Second copper silicide layer 32 Fourth layer silicon oxide film 100 Semiconductor substrate 101 First insulating film 102 Wiring groove 103 Barrier film 104 Copper film 105 Copper wiring 106 High frequency power supply source 107 Lower electrode 108 Upper electrode mixed gas 112 of 109 SiH4 gas 110 copper silicide layer 111 SiH4 and NH3 second insulating film 200 a semiconductor substrate 01 the first insulating film 202 the wiring groove 203 barrier film 204 copper 205 copper wiring 206 high frequency power source 207 lower electrode 208 upper electrode 209 SiH4 mixed gas 210 of nitrogen-containing silicide layer 211 SiH4 and N2 and NH3 Mixed gas 212 Second insulating film 300 Semiconductor substrate 301 First insulating film 302 First barrier film 303 Copper film 304 Second barrier film 305 Resist pattern 306 Copper wiring 307 High frequency power supply source 308 Lower electrode 309 Upper part Electrode 310 SiH4 gas 311 Copper silicide layer 312 Mixed gas of SiH4 and NH3 313 Second insulating film 400 Semiconductor substrate 401 First insulating film 402 Wiring groove 403 Barrier film 404 Copper film 405 Copper wiring 406 SiH4 gas 407 Silicon film 408 Second insulating film 408a Silicon-rich region 409 Copper silicide layer 500 Semiconductor substrate 501 First insulating film 502 Wiring groove 503 Barrier film 504 Copper film 505 Copper wiring 506 DMAH gas 507 Aluminum film 508 Second insulating film 508a Aluminum-rich region 509 Cu-Al Compound layer 600 Semiconductor substrate 601 First insulating film 602 First barrier film 603 Copper film 604 Second barrier film 605 Resist pattern 606 Copper wiring 607 SiH4 gas 608 Silicon film 609 Second insulating film 609a Silicon-rich region 610 Copper silicide layer 700 Semiconductor substrate 701 First insulating film 702 Barrier film 703 Copper film 704 Silicon nitride film 705 Resist pattern 706 Copper wiring 707 SiH4 gas 708 Silicon film 709 Second insulating film 709 a Silicon-rich region 710 Copper silicide layer 800 Semiconductor substrate 801 First insulating film 802 First barrier film 803 Copper film 804 Second barrier film 805 Resist pattern 806 Copper wiring 807 DMAH gas 808 Aluminum film 809 Second insulating Film 809a Aluminum-rich region 810 Cu-Al compound layer
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