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SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME meetings

Foreign code F110002973
File No. S2009-0166-C0
Posted date May 9, 2011
Country WIPO
International application number 2009JP070637
International publication number WO 2010/064732
Date of international filing Dec 3, 2009
Date of international publication Jun 10, 2010
Priority data
  • P2008-309890 (Dec 4, 2008) JP
Title SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME meetings
Abstract Provided is a semiconductor integrated circuit device that uses copper wiring having a wiring width of 70 nm or less, which improves electromigration resistance and lowering of resistance. Annealing treatment is performed wherein the copper wiring having a wiring width of 70 nm or less is heated at a temperature increase rate of 1 to 10 K/sec and maintained for a specific amount of time at a constant temperature which is the temperature immediately after heating.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】回路素子が形成された半導体基体と、前記半導体基体の主表面上に形成された絶縁層と、少なくとも前記絶縁層を利用して形成されたトレンチと、前記トレンチ内に形成され銅配線を備え、前記銅配線の配線幅が70nm以下で、配線表面における平均結晶粒径が、水素ガス中で20℃から300℃まで昇温速度0.156K/secで加熱し、300℃で30分保持する処理によって得られた銅配線の平均結晶粒径の1.15倍以上であることを特徴とする半導体集積回路装置。

【請求項2】前記平均結晶粒径をdav、最大結晶粒径dmaxと最小結晶粒径dminとの差を結晶粒径幅δdとしたとき、δd/davで表される前記銅配線の粒径分布幅が1.2以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。

【請求項3】前記銅配線の表面において、結晶配向面(111)の占める割合が、水素ガス中で20℃から300℃~500℃の内の所定の温度まで昇温速度0.156K/secで加熱し、前記所定の温度で30分保持する処理によって得られた銅配線の結晶配向面(111)の占める割合の1.1倍以上であることを特徴とする請求項2に記載の半導体集積回路装置。

【請求項4】前記の銅配線の配線層は、銅層を半導体基体にメッキ法によって堆積させた後、前記の半導体基体を200℃以下の雰囲気中に導入して1K/sec以上の昇温速度で200~500℃の内の所定温度まで昇温後、前記の所定の温度において1~60分間の内の所定時間で保持して加熱するアニール処理によって得られるものであり、かつ、前記の銅配線の配線表面における平均結晶粒径が、水素ガス中で20℃から300℃まで昇温速度が0.156K/secで加熱し、300℃で30分保持する処理によって得られた銅配線の平均結晶粒径の1.15倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。

【請求項5】前記平均結晶粒径をdav、最大結晶粒径dmaxと最小結晶粒径dminとの差を結晶粒径幅δdとしたとき、δd/davで表される前記銅配線の粒径分布幅が1.2以下であることを特徴とする請求項4記載の半導体集積回路装置。

【請求項6】前記銅配線の表面において、結晶配向面(111)の占める割合が、水素ガス中で20℃から300℃~500℃の内の所定の温度まで昇温速度0.156K/secで加熱し、前記所定の温度で30分保持する処理によって得られた銅配線の結晶配向面(111)の占める割合の1.1倍以上であることを特徴とする請求項5に記載の半導体集積回路装置。

【請求項7】回路素子が形成された半導体基体と、前記半導体基体の主表面上に形成された絶縁層と、少なくとも前記絶縁層を利用して形成されたトレンチと、前記トレンチ内に形成され銅配線を備えた半導体集積回路装置の製造方法であって、前記銅配線を昇温速度1K/sec以上で所定温度まで加熱し、前記所定温度で所定時間保持するアニール処理工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項8】前記の昇温速度が10K/sec以下であることを特徴とする請求項7記載の半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項9】前記の銅配線の配線層を半導体基体にメッキ法によって堆積させる工程、及び前記の銅配線層を堆積させた半導体基体を200℃以下の雰囲気中に導入して1K/sec以上の昇温速度で200~500℃の内の所定温度まで昇温後、前記の所定温度において1~60分間の内の所定時間で保持して加熱するアニール処理工程を有することを特徴とする請求項7に記載の半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項10】前記の昇温速度が10K/sec以下であることを特徴とする請求項9記載の半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項11】回路素子が形成された半導体基体と、前記半導体基体の主表面上に形成された絶縁層と、少なくとも前記絶縁層を利用して形成されたトレンチと、前記トレンチ内に形成され銅配線を備えた半導体集積回路装置の製造方法であって、前記銅配線をその底部と上面との間に30~55K/μmの温度勾配を有して所定温度まで加熱し、前記所定温度で所定時間保持するアニール処理工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項12】前記の昇温速度が1~10K/secであることを特徴とする請求項11記載の半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項13】前記の銅配線の配線層を半導体基体にメッキ法によって堆積させる工程、及び前記の銅配線層を堆積させた半導体基体を200℃以下の雰囲気中に導入して1~10K/secの内の所定の昇温速度で200~500℃の内の所定温度まで昇温後、前記の所定温度において1~60分間の内の所定時間保で持して加熱するアニール処理工程を有することを特徴とする請求項12に記載の半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項14】前記1K/sec以上の昇温速度による加熱処理は、ランプ処理及び/又はレーザー照射によって行うことを特徴とする請求項7~13の何れかに記載の半導体集積回路装置の製造方法。

【請求項15】前記1K/sec以上の昇温速度による加熱処理は、赤外線ランプによるランプ照射で行うことを特徴とする請求項14に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • IBARAKI UNIVERSITY
  • Inventor
  • SASAJIMA, Yasushi
  • OONUKI, Jin
  • TASHIRO, Suguru
  • KYOO, Khyou Pin
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE(UTILITY MODEL),AG,AL(UTILITY MODEL),AM(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),AO(UTILITY MODEL),AT(UTILITY MODEL),AU,AZ(UTILITY MODEL),BA,BB,BG(UTILITY MODEL),BH(UTILITY MODEL),BR(UTILITY MODEL),BW(UTILITY MODEL),BY(UTILITY MODEL),BZ(UTILITY MODEL),CA,CH,CL(UTILITY MODEL),CN(UTILITY MODEL),CO(UTILITY MODEL),CR(UTILITY MODEL),CU(INVENTOR'S CERTIFICATE),CZ(UTILITY MODEL),DE(UTILITY MODEL),DK(UTILITY MODEL),DM,DO(UTILITY MODEL),DZ,EC(UTILITY MODEL),EE(UTILITY MODEL),EG(UTILITY MODEL),ES(UTILITY MODEL),FI(UTILITY MODEL),GB,GD,GE(UTILITY MODEL),GH(UTILITY CERTIFICATE),GM,GT(UTILITY MODEL),HN,HR(CONSENSUAL PATENT),HU(UTILITY MODEL),ID,IL,IN,IS,JP(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),KG(UTILITY MODEL),KM,KN,KP(INVENTOR'S CERTIFICATE)(UTILITY MODEL),KR(UTILITY MODEL),KZ(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),LA,LC,LK,LR,LS(UTILITY MODEL),LT,LU,LY,MA,MD(UTILITY MODEL),ME,MG,MK,MN,MW,MX(UTILITY MODEL),MY(UTILITY-INNOVATION),MZ(UTILITY MODEL),NA,NG,NI(UTILITY MODEL),NO,NZ,OM(UTILITY MODEL),PE(UTILITY MODEL),PG,PH(UTILITY MODEL),PL(UTILITY MODEL),PT(UTILITY MODEL),RO,RS(PETTY PATENT),RU(UTILITY MODEL),SC,SD,SE,SG,SK(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SM,ST,SV(UTILITY MODEL),SY,TJ(UTILITY MODEL),TM(PROVISIONAL PATENT),TN,TR(UTILITY MODEL),TT(UTILITY CERTIFICATE),TZ,UA(UTILITY MODEL),UG(UTILITY CERTIFICATE),US,UZ(UTILITY MODEL),VC(UTILITY CERTIFICATE),VN(PATENT FOR UTILITY SOLUTION),ZA,ZM,ZW,EP(AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF(UTILITY MODEL),BJ(UTILITY MODEL),CF(UTILITY MODEL),CG(UTILITY MODEL),CI(UTILITY MODEL),CM(UTILITY MODEL),GA(UTILITY MODEL),GN(UTILITY MODEL),GQ(UTILITY MODEL),GW(UTILITY MODEL),ML(UTILITY MODEL),MR(UTILITY MODEL),NE(UTILITY MODEL),SN(UTILITY MODEL),TD(UTILITY MODEL),TG(UTILITY MODEL)),AP(BW(UTILITY MODEL),GH(UTILITY MODEL),GM(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),LS(UTILITY MODEL),MW(UTILITY MODEL),MZ(UTILITY MODEL),NA(UTILITY MODEL),SD(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SZ(UTILITY MODEL),TZ(UTILITY MODEL),UG(UTILITY MODEL),ZM(UTILITY MODEL),ZW(UTILITY MODEL)),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM)
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