THERMALLY STABLE COPPER-ALLOY ADHESION LAYER FOR METAL INTERCONNECT STRUCTURE AND METHOD FOR FORMING THE SAME

To solve the problem in which: a void may be generated after copper deposition because filling a narrow space with copper is difficult for the reason that the deposited copper cannot completely cover a surface of a base.SOLUTION: In a semiconductor device, an opening for physically exposing a top surface of a base conductive material part 120 of a substrate 110 is formed in a dielectric layer 30. A metallic nitride liner is formed on a sidewall of the opening and on the top surface of the conductive material part. A metallic nitride liner 142 is formed on a sidewall of the opening and an upper surface of the conductive material part. A metal adhesion layer 144 including an alloy of copper and at least one transition metal that is not copper is formed on an inner sidewall of the metallic nitride liner. A copper fill material part 146 may be formed on an inner sidewall of the metallic adhesion layer. The metallic adhesion layer is thermally stable, remains free of holes during subsequent thermal processes, and may include reflow of the copper fill material portion. An additional copper fill material portion may be optionally deposited after a reflow process.SELECTED DRAWING: Figure 7 【課題】狭い空間への銅の充填は、一般的に析出した銅が下地表面を完全に覆うことができないため、困難である。その結果、銅の析出後にボイドが発生するおそれがある。【解決手段】半導体装置において、誘電体層３０には、基板１１０の下地導電材部１２０の上面を物理的に露出させるための開口部が形成されている。開口部の側壁及び下地導電性材料部の上面には、金属窒化物ライナー１４２が形成されている。金属窒化物ライナーの内側壁には、銅と、銅ではない少なくとも１種の遷移金属との合金を含む金属密着層１４４が形成されている。金属密着層の内側壁には、銅充填材部１４６が形成されていてもよい。金属密着層は、熱的に安定であり、その後の熱処理時に空孔が生じず、銅充填材部分のリフローを含む場合がある。また、必要に応じてリフロー工程後に追加の銅充填材部分を堆積させてもよい。【選択図】図７