[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置的制造方法，更具体讲是涉及有铜布线的半导体装置的制造方法。

背景技术

作为半导体装置的布线材料，一直使用铜(Cu)。铜具有电阻比铝(Al)低、在可靠性方面，允许电流比铝大2个以上数量级的优点。因此，为得到相同布线电阻，铜和铝相比较，使用铜时，可使膜的厚度变小，并能降低布线间的电容。

另一方面，铜存在有在硅(Si)膜或氧化硅(SiO₂)膜中扩散速度快等缺点。而为了解决这个问题，一直采用多层布线结构(例如，参照专利文献1)。

这里，对基于多层布线结构的铜布线工序进行说明。首先，在第1氧化硅膜上形成第1沟。在形成了为防止铜向第1沟的内壁扩散的阻挡金属膜之后，在第一沟内填埋铜，形成第1层布线层。接着，在第1氧化硅膜上，形成将第1层布线层覆盖起来的氮化硅(Si₃N₄)膜，之后，在氮化硅膜上形成第2氧化硅膜。接着，蚀刻第2氧化硅膜和氮化硅膜，形成通路孔和第2沟。然后，在该通路孔和第2沟的内面，形成阻挡金属膜，在通路孔和第2沟内填埋铜，形成通路插头和第2层布线层。通过以上工序，则能形成具有第1层布线层和第二层布线层通过通路插头电连接的多层布线结构的铜布线。

[专利文献1]

特开平10-261715号公报。

在上述的铜布线工序中，在形成通路孔和第2沟时，首先将第2氧化硅膜蚀刻，直至达到氮化硅膜。接着用四氟甲烷(CF₄)和氧(O₂)的混合气体或三氟甲烷(CHF₃)和氧的混合气体等作为蚀刻气体，进行氮化硅膜的蚀刻。这样，在通路孔底面上，则露出形成第1层布线层的铜。

然而，在蚀刻之后的铜表面上，存在来源于氮化硅膜的蚀刻气体的氟系堆积物，由于氟与铜反应，则存在有在铜的表面上形成含氟聚合物膜的问题。当这种聚合物膜形成时，铜表面的自然氧化膜，则处于被破坏的状态，因此，当将半导体衬底取出蚀刻室时，铜和大气中水分的反应，而引起铜的腐蚀。

发明内容

本发明是鉴于这种问题点的发明。也就是说本发明的目的在于提供一种从已露出的铜表面除去含有含氟聚合物的污染物，使铜表面处于形成自然氧化膜的状态，从而能抑制铜的腐蚀的半导体装置的制造方法。

本发明的其他目的和优点从下列的叙述中可以了解到。

本发明是一种具有铜布线的半导体装置的制造方法，其特征在于具有：在铜布线上形成绝缘膜的工序；使用含氟气体蚀刻该绝缘膜，设置直至达到铜布线的开孔部的工序；在设置该开孔部工序后，不中断等离子体放电，而在同一室内，连续地对开孔部的底部已露出的铜表面进行等离子体处理的工序。

本发明还是一种具有铜布线的半导体装置的制造方法，其特征在于具有：在铜布线上形成绝缘膜的工序；使用含氟气体蚀刻该绝缘膜，设置直至达到铜布线的开孔部的工序；对在该开孔部底部已露出的铜表面进行等离子体处理的工序，设置开孔部工序和等离子体处理工序在同一室内进行，在设置开孔部工序后，一度停止等离子体放电，将室内抽真空后，进行等离子体处理的工序。

本发明进一步是一种具有多层布线结构的半导体装置的制造方法，其特征在于具有：在半导体衬底上形成第1层间绝缘膜的工序；在第1层间绝缘膜上形成沟的工序；在沟的内面形成第1阻挡金属层的工序；在沟的内部，经由第1阻挡金属层，填埋第1铜层，形成第1层布线层的工序；在第1层间绝缘膜和第1层布线层上形成氮化硅膜的工序；在氮化硅膜上形成第2层间绝缘膜的工序；蚀刻第2层间绝缘膜，露出部分氮化硅膜的工序；通过使用含氟气体蚀刻已露出的氮化硅膜，来形成通路孔，使第1铜层露出的工序；等离子体处理已露出的第1铜层，除去含有含氟聚合物的污染物的工序；在通路孔的内面，形成第2阻挡金属膜的工序；在通路孔内部，经由第2阻挡金属膜，填埋第2铜层，形成通路插头的工序。

附图说明

图1是有关本发明的半导体装置的切面图。

图2(a)～(e)是表示有关本发明的半导体装置制造方法的各工序的切面图。

图3是表示有关本发明的半导体装置制造方法的切面图。

符号说明

1第1层间绝缘膜；2第1沟；3第1阻挡金属膜；4第1铜层；5第1布线层；6氮化硅膜；7第2层间绝缘膜；8通路孔；9第2沟；10第2阻挡金属膜；11第2铜层；12第2布线层；13离子；14聚合物膜；15通路插头

具体实施方式