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公開番号2024138815
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023049513
出願日2023-03-27
発明の名称半導体装置及び半導体装置の製造方法
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/3205 20060101AFI20241002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】厚い銅層を有し高性能な半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態の半導体装置は、下面、上面、第1の側面、及び、第2の側面を有し、第1の側面と第2の側面との間の第1の距離が、下面と上面との間の第2の距離よりも大きい、銅層と、下面、第1の側面、及び、第2の側面に接し、銅と異なる第1の金属材料を含む第1の金属層と、上面に接し、銅と異なる第2の金属材料を含む第2の金属層と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下面、上面、第１の側面、及び、第２の側面を有し、前記第１の側面と前記第２の側面との間の第１の距離が、前記下面と前記上面との間の第２の距離よりも大きい、銅層と、
前記下面、前記第１の側面、及び、前記第２の側面に接し、銅と異なる第１の金属材料を含む第１の金属層と、
前記上面に接し、銅と異なる第２の金属材料を含む第２の金属層と、
を備える、半導体装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記下面、前記上面、前記第１の側面、及び、前記第２の側面を含む断面において、前記銅層は、前記第１の金属層及び前記第２の金属層によって囲まれる、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の距離が２μｍ以上である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の金属材料のヤング率は、銅のヤング率よりも大きい請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の金属材料と前記第２の金属材料は、同一の金属材料である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の金属材料は、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、及び、チタンタングステンからなる群から選ばれる少なくとも一つの材料を含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の金属材料は、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、及び、チタンタングステンからなる群から選ばれる少なくとも一つの材料を含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記下面、前記上面、前記第１の側面、及び、前記第２の側面を含む断面において、前記第２の金属層の中央部の厚さは、両端部の厚さより厚い、請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２の金属層の上に設けられ、窒化シリコン、炭化珪素、又は、炭窒化珪素を含む絶縁膜を、更に、備える請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２の金属層の上に設けられたキャパシタ絶縁膜と、
前記キャパシタ絶縁膜の上に設けられたキャパシタ上部電極と、を更に備え、
前記銅層は、キャパシタ下部電極である、請求項１記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの配線層として、例えば、銅層が用いられる。電気抵抗の低い銅層で電子回路を形成することにより、高性能な半導体デバイスが実現できる。配線層の電気抵抗を更に低減し、半導体デバイスを更に高性能にするために、銅層の厚さを厚くすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００３－３３２４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、厚い銅層を有する高性能な半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の半導体装置は、下面、上面、第１の側面、及び、第２の側面を有し、前記第１の側面と前記第２の側面との間の第１の距離が、前記下面と前記上面との間の第２の距離よりも大きい、銅層と、前記下面、前記第１の側面、及び、前記第２の側面に接し、銅と異なる第１の金属材料を含む第１の金属層と、前記上面に接し、銅と異なる第２の金属材料を含む第２の金属層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１の実施形態の半導体装置の模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
比較例の半導体装置の模式断面図。
比較例の半導体装置の問題点の説明図。
第１の実施形態の変形例の半導体装置の模式断面図。
第２の実施形態の半導体装置の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書中、同一又は類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【０００８】
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する場合がある。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。
【０００９】
本明細書中の半導体装置を構成する部材の化学組成の定性分析及び定量分析は、例えば、二次イオン質量分析法（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ－ｒａｙＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＸ）により行うことが可能である。また、半導体装置を構成する部材の厚さ、部材間の距離等の測定には、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳｃａｎｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）を用いることが可能である。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の半導体装置は、下面、上面、第１の側面、及び、第２の側面を有し、第１の側面と第２の側面との間の第１の距離が、下面と上面との間の第２の距離よりも大きい、銅層と、下面、第１の側面、及び、第２の側面に接し、銅と異なる第１の金属材料を含む第１の金属層と、上面に接し、銅と異なる第２の金属材料を含む第２の金属層と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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