特許 7449790 金属配線の形成方法及び金属配線の構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】金属配線の形成方法及び金属配線の構造体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/28 20060101AFI20240307BHJP

   H05K 1/09 20060101ALI20240307BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20240307BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

H01L21/28 Z

H05K1/09 A

H01L21/88 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020109069

(22)【出願日】2020-06-24

(65)【公開番号】P2022006691

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-04-13

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０１９年度、ＮＥＤＯ先導研究プログラム／新産業創出新技術先導研究プログラム委託研究／ポスト・ムーア時代の次世代配線開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】中光 豊

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２０５１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－００７２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８０８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１２８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０８９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８１１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２４７５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８６３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

Ｈ０５Ｋ １／０９

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溝または孔で構成される開口が表面に形成された絶縁層の前記開口の内部に、銅及びアルミニウムを含む金属配線を形成する方法であって、
前記開口の開口端に連接する前記開口の内壁の一部分から前記開口端及び前記開口端に連接する前記絶縁層の前記表面に沿って、前記金属配線の前記絶縁層に対する濡れ性よりも前記金属配線の濡れ性が低い金属層を形成し、
前記金属層上に前記金属配線を加熱しながら成膜することにより前記開口の内部に前記金属配線を形成する
金属配線の形成方法。

【請求項2】

請求項１に記載された金属配線の形成方法であって、
前記開口の底部には前記金属層を形成しない
金属配線の形成方法。

【請求項3】

溝または孔で構成される開口が表面に形成された絶縁層の前記開口の内部に、銅及びアルミニウムを含む金属配線を形成する方法であって、
前記開口の底部には形成せず、前記開口の開口端に連接する前記開口の内壁の一部分から前記開口端、及び前記開口端に連接する前記絶縁層の前記表面に沿って、前記金属配線の前記絶縁層に対する濡れ性よりも前記金属配線の濡れ性が低い金属層を形成し、
前記金属層上に前記金属配線を成膜することにより前記開口の内部に前記金属配線を形成する
金属配線の形成方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか1つに記載された金属配線の形成方法であって、
前記金属配線として、ＣｕＡｌ_２合金を用いる
金属配線の形成方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか1つに記載された金属配線の形成方法であって、
前記金属層として、Ｗ、ＷＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、及びＳｉの少なくとも１つを含む層を用いる
金属配線の形成方法。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか1つに記載された金属配線の形成方法であって、
前記絶縁層として、シリコン酸化物を含む絶縁層を用いる
金属配線の形成方法。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか1つに記載された金属配線の形成方法であって、
前記開口の内部に前記金属配線を形成した後に、前記内壁の一部分から上方の前記絶縁層及び前記内壁の一部分から上方に形成された前記金属層及び前記金属配線を除去する
金属配線の形成方法。

【請求項8】

溝または孔で構成される開口が表面に形成された絶縁層と、
前記開口の内部に設けられた金属配線と、
前記開口の底部には形成されず、前記開口の開口端に連接する前記開口の内壁の一部分から前記開口端及び前記開口端に連接する前記絶縁層の前記表面に沿って前記絶縁層と前記金属配線との間に設けられ、前記金属配線の前記絶縁層に対する濡れ性よりも前記金属配線の濡れ性が低い金属層と
を具備する金属配線の構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属配線の形成方法及び金属配線の構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの微細化に伴い、金属配線パターンが微細化は益々進行している。従来のデュアルダマシン法を用いた、バリア膜形成、シード層形成、及びＣｕ鍍金等の製造プロセスでは、微細配線パターンに対する良好なカバレッジ特性を得るのが難しくなっている。また、配線パターンが微細になるほど、金属配線中のバリア膜の体積割合が大きくなり、金属配線の抵抗が増加する場合がある。

【0003】

このような状況の中、バリア層、シード層を必要とせず、微細な金属配線パターンの埋め込み特性に優れたＣｕとＡｌとを含む材料を用いる技術が注目されている（例えば、非特許文献参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】"CuAl2 thin films as a low-resistivity interconnect material for advanced semiconductor", Journal of Vacuum Science & Technology B 37, 031215 (2019)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の技術においては、配線パターンの微細化が進行中であっても、その都度、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できることが望まれている。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できる金属配線の形成方法及び金属配線の構造体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る金属配線の形成方法では、溝または孔で構成される開口が表面に形成された絶縁層の上記開口の内部に、銅及びアルミニウムを含む金属配線が形成される。
上記開口の少なくとも開口端に、上記金属配線の上記絶縁層に対する濡れ性よりも上記金属配線の濡れ性が低い金属層が形成される。
上記絶縁層の上記表面に上記金属配線を成膜することにより上記開口の内部に上記金属配線が形成される。

【0008】

このような金属配線の形成方法によれば、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できる。

【0009】

上記の金属配線の形成方法においては、上記金属配線を成膜する際に上記絶縁層を加熱してもよい。

【0010】

このような金属配線の形成方法によれば、金属配線を成膜する際に絶縁層及び金属層が加熱されるため、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できる。

【0011】

上記の金属配線の形成方法においては、上記開口端に連接する上記開口の内壁の一部分から上記開口端、及び上記開口端に連接する上記絶縁層の上記表面に沿って上記金属層を形成してもよい。

【0012】

このような金属配線の形成方法によれば、金属層が上記部分に形成されるため、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できる。

【0013】

上記の金属配線の形成方法においては、上記金属配線として、ＣｕＡｌ_２合金を用いてもよい。

【0014】

このような金属配線の形成方法によれば、金属配線として、ＣｕＡｌ_２合金を用いるため、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できる。

【0015】

上記の金属配線の形成方法においては、上記金属層として、Ｗ、ＷＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、及びＳｉの少なくとも１つを含む層を用いてもよい。

【0016】

このような金属配線の形成方法によれば、金属層として、Ｗ、ＷＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、及びＳｉの少なくとも１つを含む層を用いるため、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できる。

【0017】

上記の金属配線の形成方法においては、上記絶縁層として、シリコン酸化物を含む絶縁層を用いてもよい。

【0018】

このような金属配線の形成方法によれば、絶縁層として、シリコン酸化物を含む絶縁層を用いられるため、信頼性の高い配線を形成できる。

【0019】

上記の金属配線の形成方法においては、上記開口の内部に上記金属配線を形成した後に、上記内壁の一部分から上方の上記絶縁層及び上記内壁の一部分から上方に形成された上記金属層及び上記金属配線を除去してもよい。

【0020】

このような金属配線の形成方法によれば、金属層が絶縁層の一部及び金属配線の一部から取り除かれるため、信頼性の高い配線を形成できる。

【0021】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る金属配線の構造体は、絶縁層と、金属配線と、金属層とを具備する。
上記絶縁層は、溝または孔で構成される開口が表面に形成されている。
上記金属配線は、上記開口の内部に設けられている。
上記金属層は、上記開口の少なくとも開口端において、上記絶縁層と上記金属配線との間に設けられ、上記金属配線の上記絶縁層に対する濡れ性よりも上記金属配線の上記金属層に対する濡れ性が低い。

【0022】

このような金属配線の構造体によれば、金属層が絶縁層の一部及び金属配線の一部から取り除くことが可能な構造体であるため、信頼性の高い配線を有する構造体を形成できる。

【発明の効果】

【0023】

以上述べたように、本発明によれば、埋め込み特性が良好であり、信頼性の高い配線を形成できる金属配線の形成方法及び金属配線の構造体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態に係る金属配線の形成方法を説明する模式的断面図である。

【図2】本実施形態に係る金属配線の形成方法を説明する模式的断面図である。

【図3】比較例に係る金属配線の製造過程を示す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。また、以下に示す数値は例示であり、この例に限らない。

【0026】

本実施形態に係る金属配線の形成方法を以下に説明する。本実施形態では、溝または孔で構成される開口が表面に形成された絶縁層の開口の内部に、銅及びアルミニウムを含む金属配線が形成される。金属配線の成分としては、ＣｕＡｌ_２合金が例示される。

【0027】

図１（ａ）～図２（ｃ）は、本実施形態に係る金属配線の形成方法を説明する模式的断面図である。図１（ａ）～図２（ｃ）には、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、メモリ等を含む電子部品（例えば、半導体素子）が所謂ウェーハプロセスで形成された場合の層間絶縁層内に形成される金属配線の製造プロセスの一例が示されている。

【0028】

図１（ａ）には、金属配線が形成される絶縁層として、層間絶縁層１０が例示されている。層間絶縁層１０の表面１０１には、溝または孔で構成された開口１０２が形成されている。開口１０２が溝の場合、溝は、例えば、図１（ａ）のＸ軸方向に延在する。また、開口１０２が孔の場合、孔をＺ軸方向から見た外形は、円形状または矩形状である。孔としては、ビアホール等が該当する。開口１０２は、層間絶縁層１０において有底でもよく、無底でもよい。図１（ａ）では、無底の開口１０２が例示されている。すなわち、開口１０２は、層間絶縁層１０をＺ軸方向に貫通している。

【0029】

開口１０２において、底部における幅ｗ１は、例えば、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。開口端における幅ｗ２は、例えば、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。開口１０２の深さは、例えば、１０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下である。開口１０２は、ストレート型でもよく、底に向かうにつれ幅が広くなったり、あるいは逆に狭くなったりするテーパ型でもよい。

【0030】

層間絶縁層１０の下には、層間絶縁層１１が設けられる。層間絶縁層１１の内部には、例えば、金属配線層１２が設けられている。金属配線層１２の一部は、開口１０２の底部において露出されている。金属配線層１２は、例えば、層間絶縁層１１の下方に設けられた、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、メモリ等（不図示）のいずれかに電気的に接続される。または、金属配線層１２の電位は、浮遊していてもよい。なお、金属配線層１２を取り除き、金属配線層１２が層間絶縁層１１で置き換えられた構造体も本実施形態に含まれる。この場合、開口１０２の底部では、層間絶縁層１１が露出されることになる。

【0031】

金属配線層１２の材料は、Ｃｕ及びＡｌを含む金属間化合物である。例えば、金属配線層１２の材料は、ＣｕＡｌ_２合金である。ここで、ＣｕＡｌ_２合金とは、主成分としてθ層のＣｕＡｌ_２合金を有する合金であることを意味する。例えば、本実施形態で形成されたＣｕＡｌ_２合金層を元素分析した場合、ＣｕＡｌ_ｚ（１．７≦Ｚ≦２．３）の銅アルミニウム合金層を意味する。層間絶縁層１０、１１は、シリコン酸化物を含む。層間絶縁層１０、１１の材料は、例えば、シリコン酸化物、または、比誘電率３以下のＬｏｗ－ｋ材（ＣＶＤ－ＳｉＯＣ、ＣＶＤ－ＳｉＯ_２等）である。

【0032】

次に、図１（ｂ）に示すように、表面１０１においては、開口１０２の少なくとも開口端１０３に、金属層２０が形成される。金属層２０としては、Ｗ、ＷＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、及びＳｉの少なくとも１つを含む層を用いる。金属層２０は、例えば、減圧雰囲気下でのスパッタリング法により成膜される。

【0033】

金属層２０の成膜においては、開口１０２の開口端１０３付近での金属層２０の段差被覆性が良好になるように、成膜条件が設定される。例えば、開口１０２の上部は金属層２０によって閉塞されず、金属層２０の厚みがより均一な厚みになるような成膜条件に設定される。

【0034】

さらに、金属層２０の成膜中、金属層２０のスパッタリング粒子によって層間絶縁層１０の表面１０１がダメージを受けにくくなるような条件設定をすることが好ましい。このような事項を鑑み、金属層２０のスパッタリング条件は、以下の条件に設定される。なお、ステージとは、図１（ｂ）に示す構造体１を支持する成膜装置の支持台である。

【0035】

放電方法：高周波放電（ＶＨＦ帯～ＲＦ帯）またはＤＣ放電
ターゲット投入電力：０．２Ｗ／ｃｍ^２以上４．０Ｗ／ｃｍ^２以下
真空槽内の圧力：０．０１Ｐａ以上０．５Ｐａ以下
放電ガス：Ａｒ
ステージ温度：室温
ステージバイアス：０Ｗ／ｃｍ^２以上０．７Ｗ／ｃｍ^２以下
膜厚：０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下

【0036】

金属層２０は、開口端１０３に連接する開口１０２の内壁１０４の一部分から開口端１０３、及び開口端１０３に連接する層間絶縁層１０の表面１０１に沿って形成される。例えば、金属層２０は、表面１０１から深さｔ１の半分の位置から表面１０１までのいずれかの位置から内壁１０４、開口端１０３、及び表面１０１に沿って形成される。

【0037】

図１（ｂ）では、一例として、金属層２０が表面１０１から深さｔ１のおよそ半分の位置から内壁１０４、開口端１０３、及び表面１０１に沿って形成されている。金属層２０は、表面１０１から深さｔ１の１／３の位置から内壁１０４、開口端１０３、及び表面１０１に沿って形成されてもよく、表面１０１から深さｔ１の１／４の位置、あるいは、１／５の位置から内壁１０４、開口端１０３、及び表面１０１に沿って形成されてもよい。

【0038】

さらに、本実施形態では、金属層２０として、後述する金属配線３０の層間絶縁層１０に対する濡れ性よりも、金属配線３０の濡れ性が低い金属層が形成される。このような金属層２０を用いた場合の作用については後述する。

【0039】

次に、図１（ｃ）に示すように、層間絶縁層１０の表面１０１に金属配線３０が成膜される。金属配線３０は、例えば、減圧雰囲気下でのスパッタリング法により成膜される。さらに、本実施形態では、金属配線３０を成膜する際にステージを加熱することで、層間絶縁層１０及び金属層２０を加熱しながら金属配線３０の成膜を行う加熱スパッタリング法（ダイナミックリフロー法）が適用される。スパッタリング条件は、以下の通りである。

【0040】

放電方法：ＤＣ放電
ターゲット投入電力：０．３Ｗ／ｃｍ^２以上１．６Ｗ／ｃｍ^２以下
真空槽内の圧力：０．０１Ｐａ以上０．５Ｐａ以下
放電ガス：Ａｒ
ステージ温度：２００℃以上３５０℃以下
ステージバイアス：０Ｗ／ｃｍ^２以上０．３Ｗ／ｃｍ^２以下
成膜速度：０．１ｎｍ／秒以上０．７ｎｍ／秒以下
膜厚：１５ｎｍ以上３５０ｎｍ以下

【0041】

金属配線３０の材料は、Ｃｕ及びＡｌを含む金属間化合物である。例えば、金属配線３０の材料は、ＣｕＡｌ_２合金である。ＣｕＡｌ_２合金とは、主成分としてθ層のＣｕＡｌ_２合金を有する合金であることを意味する。例えば、本実施形態で形成されたＣｕＡｌ_２合金層を元素分析した場合、ＣｕＡｌ_ｚ（１．７≦Ｚ≦２．３）の銅アルミニウム合金層を意味する。ここで、金属配線３０の層間絶縁層１０に対する濡れ性よりも、金属配線３０の金属層２０に対する濡れ性が低い。例えば、金属配線３０の層間絶縁層１０上での接触角は、金属配線３０の金属層２０上での接触角よりも小さい。これにより、スパッタリング成膜中には、金属配線３０は、金属層２０に濡れにくく、金属層２０によって弾かれやすくなる。

【0042】

さらに、ステージは、上記の温度範囲で加熱されることから、層間絶縁層１０及び金属層２０が所定の温度に加熱されている。例えば、ステージ温度は、層間絶縁層１０及び金属層２０の温度に対応する。また、金属配線３０は、スパッタリング成膜中において、スパッタリング粒子から運動エネルギーを得ながら表面１０１及び金属層２０に堆積する。この結果、スパッタリング成膜中においては、金属配線３０の金属層２０上でのマイグレーションが促進される。

【0043】

これにより、層間絶縁層１０の表面に堆積する金属配線３０は、金属層２０上でとどまることなく開口１０２の内部に流れ落ちやすくなり（図２（ａ））、金属配線３０は、層間絶縁層１０の表面１０１のほか、開口１０２の内部にも容易に埋設される。この状態を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように、金属配線３０と金属配線層１２との間には、空隙が形成されることなく、金属配線３０は、その下の金属配線層１２に電気的に接続される。

【0044】

なお、金属層２０の膜厚が０．５ｎｍよりも薄くなると、金属配線３０の金属層２０に対する撥水性の効果が弱くなり好ましくない。また、金属層２０の膜厚が５ｎｍよりも厚くなると、開口１０２の上部を金属層２０が閉塞する虞があり好ましくない。

【0045】

また、ステージ温度が２００℃より低くなると、スパッタリング成膜中における金属層２０上の金属配線３０のマイグレーションが促進されにくくなるので好ましくない。また、ステージ温度が３５０℃より高くなると、金属配線３０の結晶化が促進されて、金属配線３０の表面粗さ（例えば、Ｒａ）が大きくなるので好ましくない。あるいは、ステージ温度が３５０℃より高くなると、層間絶縁層１０がＬｏｗ－ｋ材で構成されている場合、Ｌｏｗ－ｋ材が熱的ダメージを受けやすくなるので好ましくない。

【0046】

また、スパッタリング成膜中における真空槽内の圧力が０．０１Ｐａより低くなると、スパッタリング粒子の数が少なく、スパッタリング粒子から受ける運動エネルギー総量が小さくなるので好ましくない。また、スパッタリング成膜中における真空槽内の圧力が０．５Ｐａより大きくなると、スパッタリング粒子同士の衝突回数が増加し、スパッタリング粒子自体の運動エネルギーが小さくなるので好ましくない。

【0047】

また、金属配線３０の成膜速度は、０．１ｎｍ／秒以上０．２５ｎｍ／秒以下であることが好ましい。金属配線３０の成膜速度が０．１ｎｍ／秒よりも小さいと生産性が悪くなり、あるいは、０．２５ｎｍ／秒より大きくなると、開口１０２への金属配線３０の埋め込み特性が劣る傾向にある。

【0048】

このような製造過程によって、図２（ｂ）に示す金属配線の構造体１が形成される。図２（ｂ）に示す構造体１は、層間絶縁層１０と、開口１０２の内部に設けられた金属配線３０と、開口１０２の少なくとも開口端１０３において、層間絶縁層１０と金属配線３０との間に設けられた金属層２０とを具備する。なお、構造体１が形成された後に、必要に応じてアフターリフロー処理（２００℃以上３５０℃以下）を施してもよい。

【0049】

開口１０２の内部に金属配線３０が形成された後には、必要に応じて、図２（ｃ）に示すように、ＣＭＰ（化学的機械研磨）処理が施される。例えば、内壁１０４の一部分から上方の層間絶縁層１０及び内壁１０４の該一部分から上方に形成された金属層２０及び金属配線３０が除去される。例えば、開口１０２の表面１０１から深さｔ１の半分の位置から上方の層間絶縁層１０、金属層２０、及び金属配線３０がＣＭＰによって除去される。

【0050】

これにより、金属層２０は、層間絶縁層１０の一部及び金属配線３０の一部とともに、図２（ｂ）に示す構造体１から除去される。この後、金属配線３０上には、別の金属配線が接続されてもよく、金属配線３０上に電極パッド等が形成されてもよい。

【0051】

図３は、比較例に係る金属配線の製造過程を示す模式的断面図である。

【0052】

比較例では、開口１０２の内壁から開口端１０３、及び表面１０１にかけて金属層２０が形成されず、プロセスが進行している。このため、スパッタリング成膜の際、金属配線３０が開口１０２の底部に向かい流動しにくく、金属配線３０の下に空隙１１０が形成される。

【0053】

また、別の比較例として、金属配線３０のスパッタリング成膜時に、ステージ温度を室温に設定し、層間絶縁層１０の表面１０１に金属配線３０を形成してから、ポストアニール（３５０℃、３０ｍｉｎ）を試みた例がある。この場合、層間絶縁層１０の表面１０１に厚い金属配線３０が一旦形成されてから、その後にアニール処理が施されることになる。このような場合、ＣｕＡｌ_２が金属間化合物のため、成膜後にアニール処理を施しても、金属配線３０の流動性が良好でなく、金属配線３０の下に空隙が認められた。

【0054】

本実施形態の効果の一例を以下に説明する。

【0055】

金属配線３０として、ＣｕＡｌ_２材を用いた場合には、アルミニウム酸化物が金属配線３０と層間絶縁層１０との界面に自発的に形成され、アルミニウム酸化物層が金属配線３０のバリア層として機能する。これにより、金属配線３０と層間絶縁層１０との間にバリア層を形成する必要がなく、この分、金属配線３０の嵩が増し、金属配線の低抵抗化が実現する。

【0056】

また、バリア層が存在してなくても、アルミニウム酸化物層が金属配線３０と層間絶縁層１０との間に介在することで、金属配線３０と層間絶縁層１０との間で優れた密着力が得られる。

【0057】

また、ＣｕＡｌ_２は、金属間化合物なので、ＣｕとＡｌとの結合が比較的強く、層間絶縁層１０に対する拡散係数が小さい。このため、金属配線３０は、バリア層がなくても層間絶縁層１０へ拡散しにくい。

【0058】

但し、ＣｕＡｌ_２は、金属間化合物のため、ＣｕとＡｌとの結合が比較的強い。このため、ＣｕＡｌ_２は、純粋なＣｕに比べて成膜プロセス中における開口１０２への流動性が低い。この結果、開口１０２の幅ｗ２が狭くなるほど（例えば、２０ｎｍ以下）、ＣｕＡｌ_２の埋め込み特性が悪くなる傾向にある。

【0059】

これに対し、本実施形態では、加熱スパッタリング法と金属層２０と利用して、図を用いて説明された作用によって金属配線３０であるＣｕＡｌ_２材を層間絶縁層１０の開口１０２に確実に埋め込んでいる。

【0060】

ここで、金属層２０が金属配線３０に比べて、層間絶縁層１０に拡散しやすい材料である場合、金属層２０が金属配線３０と層間絶縁層１０との間に形成された構造では、金属層２０が層間絶縁層１０中に拡散する可能性がある。また、金属配線３０の金属層２０に対する濡れ性が弱いため、金属配線３０と金属層２０との密着力は、金属層２０と層間絶縁層１０との密着力に比べて弱くなる。従って、金属配線３０と金属層２０との剥離が懸念される。

【0061】

本実施形態では、金属配線３０の開口１０２への埋め込みのときに金属層２０を利用し、金属配線３０が開口１０２に埋め込まれた後には、金属層２０を層間絶縁層１０の一部及び金属配線３０の一部とともに、構造体１から除去することが可能になっている。これは、金属層２０が開口１０２の内壁１０４の一部分から開口端１０３、及び層間絶縁層１０の表面１０１に沿って形成されていることに起因する。

【0062】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

【符号の説明】

【0063】

１…構造体
１０…層間絶縁層
１１…層間絶縁層
１２…金属配線層
２０…金属層
３０…金属配線
１０１…表面
１０２…開口
１０３…開口端
１０４…内壁

【図1】

【図2】

【図3】