JP2000183062A - 埋め込み配線の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線膜を埋め込む工程において配線膜表面の
平坦性を維持し、配線膜の電気的特性を損なわないよう
にする。 【解決手段】 基板１上に形成された層間絶縁膜ＩＬに
埋め込み配線用の溝５ａ，５ｂを形成し、次に層間絶縁
膜ＩＬ上および溝５ａ，５ｂ内部にバリアメタル膜６、
配線膜７を積層し、配線膜７上の全面に保護膜ＰＬを形
成する。その後、例えばＣＭＰ法により空隙Ｈ１にのみ
保護膜ＰＬを残し、それをカバーとして配線膜７を等方
性エッチングする。こうすれば配線膜７の表面の高さを
空隙Ｈ１の底の高さにそろえることができ、表面が平坦
化する。その後、保護膜ＰＬを除去し、層間絶縁膜４上
の配線膜７及びバリアメタル膜６を除去する。そして、
全面に第２の層間絶縁膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、埋め込み配線の形
成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化、高密度化への要
求の結果、半導体装置内の配線には層間絶縁膜を介した
多層配線構造が採用されるようになった。そして、更な
る高密度化のために配線の幅や配線同士間のスペースに
対しても微細化が必要となっている。

【０００３】そこで現在では、配線パターン形成後に層
間絶縁膜を形成するという従来の配線膜形成方法より
も、フォトリソグラフィおよびエッチングが比較的容易
で微細化に適した埋め込み配線技術が考えられている。
ここでいう埋め込み配線技術とは、層間絶縁膜を先に形
成して配線パターンとなる部分に溝を形成し、その溝に
導電性材料を埋め込むことで埋め込み配線を形成する技
術のことである。

【０００４】図１４〜１８に、埋め込み配線技術を用い
て半導体装置内の配線を形成する方法を示す。まず、例
えばシリコン（Ｓｉ）で形成された基板１上に、例えば
ＣＶＤ法により二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜２、窒化
シリコン（ＳｉＮ）膜３、二酸化シリコン膜４の３層を
層間絶縁膜ＩＬとして形成する。その後、層間絶縁膜Ｉ
Ｌ上に所定のフォトリソグラフィ及びエッチング処理を
行って埋め込み配線用の溝５ａ，５ｂを二酸化シリコン
膜４に形成する（図１４）。このとき、窒化シリコン膜
３がエッチングのストッパとしてはたらく。また、溝５
ａは溝５ｂよりもその幅が長くなるよう形成されるもの
とする。

【０００５】次に層間絶縁膜ＩＬ上および溝５ａ，５ｂ
内に、例えばスパッタ法により窒化チタン（ＴｉＮ）膜
をバリアメタル膜６として形成する。さらに、例えばス
パッタ法により銅（Ｃｕ）をシード層７ｓとして形成す
る（図１５）。このシード層７ｓは、配線膜としての銅
を溝５ａ，５ｂ内にメッキ法を用いて形成する際の陰極
としてはたらく。よって、例えば電解メッキ法により銅
を配線膜７として形成できる（図１６）。埋め込み不良
防止のため、この配線膜７の膜厚は溝５ａ，５ｂの深さ
よりも大きい。

【０００６】次に、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanica
l Polishing）法により表面を研磨して溝５ａ，５ｂ内
にのみバリアメタル膜６ａ，６ｂ及び配線膜７ａ，７ｂ
を残し、配線膜７ａ，７ｂを埋め込み配線として形成す
る。このとき、層間絶縁膜ＩＬ上に配線膜７が残ってし
まうと配線間の短絡を引き起こす恐れが生じるので、Ｃ
ＭＰ法の研磨均一性の精度及び配線膜７の成膜均一性の
精度を考えて、バリアメタル膜６及び配線膜７をある程
度オーバーポリッシュしなければならない（図１７）。

【０００７】そして、例えば窒化シリコン膜を第２の層
間絶縁膜１０として形成し（図１８）、上層の配線や接
続孔を形成していく。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の埋め込み配線技
術は以上のようにして行われるので、幅の広い溝５ａに
配線膜７ａを形成する場合にその表面は平坦にはなら
ず、溝５ａの形状を反映して空隙Ｈ１が生じてしまう
（図１６）。また、ＣＭＰ法により埋め込み配線７ａ，
７ｂを形成する場合、幅の広い溝５ａに形成された配線
膜７ａの表面はＣＭＰ法による研磨処理時に研磨布及び
研磨剤に接する面積が広く、オーバーポリッシュした場
合に凹み（以下、ディッシングと呼ぶ）Ｈ２が発生しや
すい（図１７）。このディッシングＨ２の発生確率は、
研磨前に空隙Ｈ１が存在することにより特に高くなる。
ディッシングＨ２が発生してしまうと、配線膜７ａの断
面積が減少して配線の抵抗が上昇する。

【０００９】つまり、配線膜７ａの断面形状が設計時と
は異なったものになってしまうので、所望の電気的特性
が得られないという問題が生じる。

【００１０】ディッシングＨ２の発生防止のために空隙
Ｈ１の発生を防ぐには例えば、配線膜７をもっと厚く形
成することが考えられるが、そのような解決法では装置
の製造に要する時間と配線膜材料の量とを増大させてし
まい、非効率で不経済である。また、たとえ配線膜７を
厚く形成できたとしても、高く積んだ配線膜を研磨しな
ければならず、研磨時間の増大がディッシングＨ２の発
生確率を高めてしまう恐れもあるので根本的な解決とは
ならない。

【００１１】また、ＣＭＰ法を用いる代わりにエッチン
グによって埋め込み配線７ａ，７ｂを形成しようとして
も、空隙Ｈ１が存在するために配線膜７ａの表面を平坦
にすることはできない。

【００１２】本発明は上記の問題を解消するためになさ
れたもので、配線膜を埋め込む工程において配線膜表面
の平坦性を維持し、配線膜の電気的特性を損なわないよ
うにすることが可能な埋め込み配線の形成方法を得るこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項１
にかかるものは、基板の表面上に絶縁膜を形成する第１
の工程と、前記絶縁膜に前記基板とは反対側に開口する
溝を形成する第２の工程と、前記溝が開口する側から前
記絶縁膜の全面に対し、前記溝の深さよりも大きな膜厚
の導電体を前記溝の上方に空隙を残して形成する第３の
工程と、前記導電体の等方性エッチングに対して選択性
ある保護膜を、前記導電体上で前記空隙の底及びその近
傍に選択的に形成する第４の工程と、前記導電体に対す
る前記等方性エッチングを施す第５の工程と、前記基板
からみて前記絶縁膜よりも遠くに存在する前記導電体を
除去し、前記溝内に前記導電体を残置して配線とする第
６の工程とを備える埋め込み配線の形成方法である。

【００１４】この発明のうち請求項２にかかるものは、
前記第４の工程は、前記保護膜を前記導電体の全面に形
成する第７の工程と、前記保護膜に対して反応ガスを用
いた等方性エッチングを施す第８の工程とを有する請求
項１記載の埋め込み配線の形成方法である。

【００１５】この発明のうち請求項３にかかるものは、
基板の表面上に絶縁膜を形成する第１の工程と、前記絶
縁膜に前記基板とは反対側に開口する溝を形成する第２
の工程と、前記溝が開口する側から前記絶縁膜の全面に
対し、前記溝の深さよりも大きな膜厚の金属膜を前記溝
の上方に空隙を残して形成する第３の工程と、非金属の
保護膜を、前記金属膜上に前記空隙の底を露出させつつ
選択的に形成する第４の工程と、前記金属膜の露出面に
埋め込み材を選択成長させて前記空隙を埋め込む第５の
工程と、前記基板からみて前記絶縁膜よりも遠くに存在
する前記金属膜及び前記保護膜及び前記埋め込み材を除
去する第６の工程とを備える埋め込み配線の形成方法で
ある。

【００１６】この発明のうち請求項４にかかるものは、
前記第４の工程は、前記金属膜の全面に前記保護膜を、
前記基板に近いほど薄い膜厚で形成する第７の工程と、
前記保護膜に対して異方性エッチングを施す第８の工程
とを有する請求項３記載の埋め込み配線の形成方法であ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１に、本実施の
形態にかかる埋め込み配線の形成方法により得られた半
導体装置の断面図を示す。図１は図１８に示した半導体
装置の構造とほとんど同じであり、異なるのは、配線膜
７ａにディッシングＨ２が発生していないという点のみ
である。以下で本実施の形態にかかる埋め込み配線の形
成方法について説明する。

【００１８】まず従来の技術と同様、図１４〜１６に示
した工程を行う。つまり、例えばシリコンで形成された
基板１上に窒化シリコン膜２、二酸化シリコン膜３及び
窒化シリコン膜４を順次堆積させて層間絶縁膜ＩＬを形
成し、その後、層間絶縁膜ＩＬ上に所定のフォトリソグ
ラフィ及びエッチング処理を行って埋め込み配線用の溝
５ａ，５ｂを形成する。溝５ａ，５ｂの深さは例えば３
００〜１５００ｎｍ程度あればよい。また広い幅の溝５
ａの幅は例えば１０００〜５０００ｎｍ程度であるとす
る。そして、例えばスパッタ法により窒化チタン膜をバ
リアメタル膜６として３０〜１００ｎｍの膜厚で形成
し、さらに、スパッタ法により例えば銅をシード層７ｓ
として５０〜３００ｎｍの膜厚で形成する。次に、例え
ばメッキ法により銅を配線膜７として６００〜２０００
ｎｍの膜厚で形成する。ただし、この配線膜７の膜厚は
溝５ａ，５ｂの深さより大きいものとする。このとき、
空隙Ｈ１が生じる。

【００１９】ここまでは従来の埋め込み配線技術を用い
た配線形成方法と同様であるが、本実施の形態にかかる
埋め込み配線の形成方法は以降の工程が異なっている。
本実施の形態においては、空隙Ｈ１の内部に保護膜を形
成した後、配線膜７を等方性エッチングすることで、配
線膜表面の高さを空隙Ｈ１の底の高さにそろえることを
目的とする。

【００２０】まず、配線膜７上に例えばＣＶＤ法により
窒化シリコン膜８を１００〜５００ｎｍの膜厚で形成
し、さらにその上に例えばＣＶＤ法により二酸化シリコ
ン膜９を１００〜２０００ｎｍの膜厚で形成する（図
２）。次に、ＣＭＰ法により配線膜７上の二酸化シリコ
ン膜９及び窒化シリコン膜８を除去する（図３）。この
とき、幅の広い溝５ａ上では空隙Ｈ１があるため、二酸
化シリコン膜９及び窒化シリコン膜８が除去されずに残
る。

【００２１】次に、配線膜７の表面の高さが空隙Ｈ１の
底とほぼ同じ高さになるよう、銅である配線膜７を等方
性エッチング、例えば硝酸によりウェットエッチングす
る（図４）。このとき、空隙Ｈ１に残った二酸化シリコ
ン膜９及び窒化シリコン膜８が相俟って、エッチングに
対する保護膜ＰＬとしてはたらく。空隙Ｈ１の底に位置
し、二酸化シリコン膜９及び窒化シリコン膜８に覆われ
た部分の配線膜７は、空隙Ｈ１の底の高さまで周囲の配
線膜７が除去されるまでは、除去されにくい。こうし
て、配線膜７の表面の高さを空隙Ｈ１の底の高さにそろ
えることができ、表面が平坦化する。

【００２２】本実施の形態においては、保護膜ＰＬとし
て二酸化シリコン膜９及び窒化シリコン膜８と２種類の
膜を用いているが、このうち窒化シリコン膜８は配線膜
７の表面の酸化を防ぐ役割を有している。また、二酸化
シリコン膜９は必ずしも必要というわけではないが、二
酸化シリコンは凹凸を埋設するための様々な手法が確立
されており形成しやすいのでここでは補助的に用いられ
ている。なお、このような保護膜ＰＬとしては、配線膜
７のエッチングに対し耐性のあるものであればどんなも
のでもよい。

【００２３】さて、残っていた二酸化シリコン膜９を例
えばフッ酸で、窒化シリコン膜８を例えばリン酸でそれ
ぞれ除去し（図５）、更に層間絶縁膜ＩＬの表面よりも
上に存在する残りの配線膜７を例えば硝酸によりウェッ
トエッチングして溝５ａ，５ｂにそれぞれ配線膜７ａ，
７ｂを残す（図６）。そして層間絶縁膜ＩＬ上のバリア
メタル膜６たる窒化チタン膜を例えばフッ酸によるウェ
ットエッチングで除去する（図７）。

【００２４】なお、残りの配線膜７及び層間絶縁膜ＩＬ
上のバリアメタル膜６はウェットエッチングではなくＣ
ＭＰ法により除去してもよい。配線膜７の表面は平坦化
されており、ディッシング発生の可能性は少ないからで
ある。

【００２５】その後、例えばＣＶＤ法により窒化シリコ
ン膜を第２の層間絶縁膜１０として５０〜２００ｎｍの
膜厚で形成することにより、図１に示した半導体装置の
構造が得られる。

【００２６】本実施の形態にかかる埋め込み配線の形成
方法を用いれば、空隙Ｈ１に等方性エッチングに対する
保護膜ＰＬを形成するので、空隙Ｈ１の底に位置する保
護膜ＰＬで覆われた部分の配線膜はその周囲がエッチン
グで除去されるまでは残置し、その結果、配線膜７の表
面を平坦化することができる。よって、層間絶縁膜ＩＬ
の表面よりも上に存在する残りの配線膜７及びバリアメ
タル膜６除去する際に表面を平坦に保つことが可能であ
る。その結果、配線の電気的特性を損なわないようにし
た半導体装置を得ることができる。

【００２７】実施の形態２．本実施の形態にかかる埋め
込み配線の形成方法も、図１に示した半導体装置を製造
する方法である。

【００２８】まず、図１４〜１６に示した工程を行う。
ここまでは従来の埋め込み配線技術を用いた配線形成方
法と同様であるが、実施の形態１と同様、本実施の形態
にかかる埋め込み配線の形成方法も以降の工程が異な
り、空隙Ｈ１の内部に保護膜を形成した後、配線膜７を
等方性エッチングすることで、配線膜表面の高さを空隙
Ｈ１の底の配線膜の高さにそろえることを目的とする。

【００２９】まず配線膜７上に、例えば低圧遠隔スパッ
タ装置（ターゲットとスパッタソースとの距離を大きく
とり、低圧で安定放電させることによってスパッタソー
スのうちターゲットに対する垂直成分だけを送る装置）
を用いた遠距離スパッタ法により窒化チタン膜を金属膜
１１として１００〜５００ｎｍの膜厚で全面にわたって
等膜厚となるよう形成する（図８）。

【００３０】次に、反応ガスを用いた等方性エッチン
グ、例えば塩素ガスを用いた等方性ドライエッチングに
より配線膜７上の金属膜１１たる窒化チタン膜を除去す
る（図９）。このとき、等方性ドライエッチングを用い
るため空隙Ｈ１の内部（特に底部）にはエッチングガス
が行き届きにくくなり、幅の広い溝５ａ上では金属膜１
１が除去されずに残る。なお、銅は塩素を用いたドライ
エッチングでは除去しにくいので配線膜７が銅である場
合、金属膜１１の除去時に配線膜７が削れてしまうこと
はほとんどない。

【００３１】次に、配線膜７の表面の高さが空隙Ｈ１の
底とほぼ同じ高さになるよう、配線膜７を例えば硝酸に
より等方性エッチング、例えばウェットエッチングす
る。このとき金属膜１１が残っているため、空隙Ｈ１の
底で金属膜１１に覆われた部分の配線膜７は、空隙Ｈ１
の底の高さまで周囲の配線膜７が除去されるまでは除去
されにくい。つまり、実施の形態１と同様、この空隙Ｈ
１に残った金属膜１１をエッチングに対する保護膜とし
て用いたのである。こうすれば配線膜７表面の高さを空
隙Ｈ１の底の高さにそろえることができ、表面が平坦化
する。

【００３２】そして、金属膜１１をフッ酸で除去し、更
に層間絶縁膜ＩＬの表面よりも上に存在する残りの配線
膜７を硝酸によりウェットエッチングして溝５ａ，５ｂ
にそれぞれ配線膜７ａ，７ｂを残す。そして層間絶縁膜
ＩＬ上のバリアメタル膜６を例えばフッ酸によるウェッ
トエッチングで除去する。なお、残りの配線膜７及び層
間絶縁膜ＩＬ上のバリアメタル膜６はウェットエッチン
グではなくＣＭＰ法により除去してもよい。その後、例
えばＣＶＤ法により窒化シリコン膜を第２の層間絶縁膜
１０として５０〜２００ｎｍの膜厚で形成することによ
り、図１に示した半導体装置の構造が得られる。

【００３３】本実施の形態にかかる埋め込み配線の形成
方法を用いれば、実施の形態１と同様の効果がある。加
えて、反応ガスを用いた等方性エッチングを用いるの
で、反応ガスが空隙の底には到達しにくく、空隙の底に
保護膜を残置することが容易となる。

【００３４】実施の形態３．本実施の形態にかかる埋め
込み配線の形成方法も、図１に示した半導体装置を製造
する方法である。

【００３５】まず、図１４〜１６に示した工程を行う。
ここまでは従来の埋め込み配線技術を用いた配線形成方
法と同様であるが、実施の形態１及び２と同様、本実施
の形態にかかる埋め込み配線の形成方法も以降の工程が
異なっている。本実施の形態においては、空隙Ｈ１内部
に埋め込み材を形成することを目的とする。また、本実
施の形態における配線膜７は金属膜であるとする。

【００３６】まず配線膜７上に、例えばＣＶＤ法により
ステップカバレッジの悪い窒化シリコン膜を非金属の保
護膜８として１００〜５００ｎｍの膜厚で形成する（図
１０）。この保護膜８はステップカバレッジが悪いた
め、配線膜７の空隙Ｈ１の内奥部には厚く形成されな
い。つまり、幅の広い溝５ａ上の空隙Ｈ１以外の平坦部
では厚く、空隙Ｈ１の内部では薄く、保護膜８が形成さ
れる。なお、ステップカバレッジの悪い膜は、ＣＶＤ法
を用いる際の原料ガスと還元ガスの比率や温度、圧力等
のパラメータを調整することで実現できる。また、スパ
ッタ法によっても同様にしてステップカバレッジの悪い
膜を形成することが可能である。

【００３７】次に、例えば異方性のドライエッチング法
により保護膜８をエッチングする。このとき、幅の広い
溝５ａ上では保護膜８が薄いので保護膜８がエッチング
され、空隙Ｈ１の底で配線膜７が露出し、他の部分の保
護膜８は完全には除去されることなく残る（図１１）。

【００３８】次に、メタル選択ＣＶＤ法により例えばタ
ングステン（Ｗ）膜を埋め込み材１２として形成する。
メタル選択ＣＶＤ法を用いれば、金属の露出した部分に
のみ選択的に金属膜を形成させることができるので、空
隙Ｈ１内部にのみ埋め込み材１２が成長する（図１
２）。こうすれば、半導体装置の表面が平坦化する。

【００３９】そして、層間絶縁膜ＩＬの表面よりも上に
存在する保護膜８、埋め込み材１２、配線膜７、バリア
メタル膜６を例えばＣＭＰ法により除去し、溝５ａ，５
ｂにそれぞれ配線膜７ａ，７ｂを残す。このとき、異種
材料を同時に研磨するので材質により研磨の偏りが生じ
るのではないかとの懸念があるかもしれないが、研磨装
置の機械的要素の質を高めることや、各材質に対して選
択比の低い研磨剤を用いることで均質な研磨を実現でき
る。特に、窒化シリコン膜や二酸化シリコン膜は研磨装
置の機械的要素の質を高めれば研磨均一性について問題
は生じない。

【００４０】また、材質によってエッチング速度が異な
ることなく半導体装置表面の平坦性を損なわない非選択
性エッチングが可能であれば、層間絶縁膜ＩＬの表面よ
りも上に存在する保護膜８、埋め込み材１２、配線膜
７、バリアメタル膜６をエッチングにより除去してもよ
い。

【００４１】その後、例えばＣＶＤ法により窒化シリコ
ン膜を第２の層間絶縁膜１０として５０〜２００ｎｍの
膜厚で形成することにより、図１に示した半導体装置の
構造が得られる。

【００４２】本実施の形態にかかる埋め込み配線の形成
方法を用いれば、金属膜は非金属の保護膜に覆われない
空隙の底においてのみ露出するので、メタル選択ＣＶＤ
法によって空隙に埋め込み材を埋め込むことができる。
その結果、配線膜７の表面を平坦化することができるの
で、層間絶縁膜ＩＬの表面よりも上に存在する保護膜
８、埋め込み材１２、残りの配線膜７及びバリアメタル
膜６を除去する際に表面を平坦に保つことが可能であ
る。その結果、配線の電気的特性を損なわないようにし
た半導体装置を得ることができる。また、ステップカバ
レッジの悪い保護膜を形成して空隙の底に膜厚の薄い保
護膜を形成し異方性エッチングを行うので、空隙の底に
形成される保護膜を、他の部分の保護膜を残置しつつ除
去することができる。よって金属膜を空隙の底で露出さ
せる保護膜を容易に形成することができる。

【００４３】実施の形態４．本実施の形態にかかる埋め
込み配線の形成方法も、図１に示した半導体装置を製造
する方法である。

【００４４】まず、図１４〜１６に示した工程を行う。
ここまでは従来の埋め込み配線技術を用いた配線形成方
法と同様であるが、実施の形態３と同様、本実施の形態
にかかる埋め込み配線の形成方法も以降の工程が異な
り、空隙Ｈ１内部に埋め込み材を形成することを目的と
する。また、本実施の形態における配線膜７も金属膜で
あるとする。

【００４５】実施の形態３と同様、まず配線膜７上に、
例えばＣＶＤ法によりステップカバレッジの悪い窒化シ
リコン膜を保護膜８として、幅の広い溝５ａ上の空隙Ｈ
１以外の平坦部では厚く、空隙Ｈ１の内部では薄く、１
００〜５００ｎｍの膜厚で形成する（図１０）。次に、
例えば異方性のドライエッチング法により保護膜８をエ
ッチングする。このとき、幅の広い溝５ａ上では保護膜
８が薄いので保護膜８がエッチングされ配線膜７が露出
し、他の部分の保護膜８は完全に除去されることなく残
る（図１１）。

【００４６】次に、メッキ法により例えば銅を埋め込み
材７ｃとして形成する。メッキ法を用いても、実施の形
態３と同様に金属の露出した部分にのみ選択的に金属膜
を形成させることができるので、このとき、空隙Ｈ１内
部にのみ埋め込み材７ｃが成長する（図１３）。こうす
れば、半導体装置の表面が平坦化する。

【００４７】そして、層間絶縁膜ＩＬの表面よりも上に
存在する保護膜８、埋め込み材７ｃ、配線膜７、バリア
メタル膜６を例えばＣＭＰ法により除去し、溝５ａ，５
ｂにそれぞれ配線膜７ａ，７ｂを残す。

【００４８】また、材質によってエッチング速度が異な
ることなく半導体装置表面の平坦性を損なわない非選択
性エッチングが可能であれば、層間絶縁膜ＩＬの表面よ
りも上に存在する保護膜８、埋め込み材７ｃ、配線膜
７、バリアメタル膜６をエッチングにより除去してもよ
い。

【００４９】その後、例えばＣＶＤ法により窒化シリコ
ン膜を第２の層間絶縁膜１０として５０〜２００ｎｍの
膜厚で形成することにより、図１に示した半導体装置の
構造が得られる。

【００５０】本実施の形態にかかる埋め込み配線の形成
方法を用いれば、実施の形態３と同様の効果を奏しつつ
実施の形態３におけるメタル選択ＣＶＤ法の代わりにメ
ッキ法を採用することができる。

【００５１】その他．実施の形態１〜４においては配線
膜７として銅を例示したが、配線膜としての抵抗がえら
れる導電膜であればこれに限られることはなく、モリブ
デン（Ｍｏ）、アルミ（Ａｌ）およびアルミ合金膜、タ
ングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などを用い
ても良い。また、例えばモリブデンは濃硝酸と濃フッ化
水素酸との混合液により、アルミは硝酸と過酸化水素水
との混合液によりウェットエッチングできるので、これ
らの材料を用いてウェットエッチングする場合には、そ
れぞれに適したエッチャントを用いればよい。

【００５２】また、バリアメタル膜６として窒化チタン
を例示したが、バリアメタル膜としての内壁保護性能を
有するものであればこれに限られることはなく、シリコ
ン窒化チタン（ＴｉＳｉＮ）、チタンタングステン（Ｔ
ｉＷ）、窒化チタンタングステン（ＴｉＮＷ）、窒化タ
ングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタ
ル（Ｔａ）あるいは、チタンと窒化チタンの積層膜、タ
ンタルと窒化タンタルの積層膜などを用いても良い。

【００５３】また、バリアメタル膜６およびシード層７
ｓの形成方法についてスパッタ法を例示したが、これに
限られることはなく、ＣＶＤ法、蒸着法などを用いても
良い。

【００５４】また、配線膜７の形成方法としてメッキ法
を例示したが、これに限られることはなく、ＣＶＤ法、
蒸着法などを用いても良い。

【００５５】また、層間絶縁膜ＩＬの形成方法について
ＣＶＤ法を例示したが、これに限られることはなく、回
転塗布法などを用いても良い。

【００５６】なお、実施の形態１〜４においては１層の
配線の場合について示したが、２層以上の場合も同様の
効果があることは言うまでもない。

【００５７】

【発明の効果】この発明のうち請求項１にかかる埋め込
み配線の形成方法を用いれば、空隙において等方性エッ
チングに対する保護膜を形成するので、空隙の底に位置
する保護膜で覆われた部分の導電体は、その周囲がエッ
チングで除去されるまでは除去されずに残置する。従っ
て、第６の工程を行うまでに導電体の表面を平坦化する
ことができるので、第６の工程において絶縁膜よりも遠
くに存在する導電体を除去する際に表面を平坦に保つこ
とが可能である。その結果、配線の電気的特性を損なわ
ないようにした半導体装置を得ることができる。

【００５８】この発明のうち請求項２にかかる埋め込み
配線の形成方法を用いれば、反応ガスを用いた等方性エ
ッチングでは、反応ガスが空隙の底には到達しにくく、
空隙の底に保護膜を残置することが容易となる。

【００５９】この発明のうち請求項３にかかる埋め込み
配線の形成方法を用いれば、金属膜は非金属の保護膜に
覆われない空隙の底においてのみ露出するので、メタル
選択ＣＶＤ法、またはメッキ法によって空隙に埋め込み
材を埋め込むことができる。よって第６の工程を行うま
でに金属膜の表面を平坦化することができるので、第６
の工程において絶縁膜よりも遠くに存在する金属膜を除
去する際に表面を平坦に保つことが可能である。その結
果、配線の電気的特性を損なわないようにした半導体装
置を得ることができる。

【００６０】この発明のうち請求項４にかかる埋め込み
配線の形成方法を用いれば、異方性エッチングによって
膜厚の薄い保護膜は優先的に完全に除去されるので、空
隙の底に形成される膜厚の薄い保護膜を、他の部分の保
護膜を残置しつつ除去することができる。よって金属膜
を空隙の底で露出させる保護膜を容易に形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１〜４にかかる埋め込み配線の形
成方法により製造される半導体装置を示す図である。

【図２】 実施の形態１にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図３】 実施の形態１にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図４】 実施の形態１にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図５】 実施の形態１にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図６】 実施の形態１にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図７】 実施の形態１にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図８】 実施の形態２にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図９】 実施の形態２にかかる埋め込み配線の形成方
法の各段階を示す図である。

【図１０】 実施の形態３及び４にかかる埋め込み配線
の形成方法の各段階を示す図である。

【図１１】 実施の形態３及び４にかかる埋め込み配線
の形成方法の各段階を示す図である。

【図１２】 実施の形態３にかかる埋め込み配線の形成
方法の各段階を示す図である。

【図１３】 実施の形態４にかかる埋め込み配線の形成
方法の各段階を示す図である。

【図１４】 従来の技術の各段階を示す図である。

【図１５】 従来の技術の各段階を示す図である。

【図１６】 従来の技術の各段階を示す図である。

【図１７】 従来の技術の各段階を示す図である。

【図１８】 従来の技術の各段階を示す図である。

【符号の説明】

１ 基板、ＩＬ 層間絶縁膜、５ａ，５ｂ 溝、６ バ
リアメタル膜、７，７ａ，７ｂ 配線膜、７ｓ シード
層、８，ＰＬ 保護膜、１０ 第２の層間絶縁膜、１１
金属膜、１２，７ｃ 埋め込み材、Ｈ１ 空隙、Ｈ２
ディッシング。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面上に絶縁膜を形成する第１の
   工程と、 前記絶縁膜に前記基板とは反対側に開口する溝を形成す
   る第２の工程と、 前記溝が開口する側から前記絶縁膜の全面に対し、前記
   溝の深さよりも大きな膜厚の導電体を前記溝の上方に空
   隙を残して形成する第３の工程と、 前記導電体の等方性エッチングに対して選択性ある保護
   膜を、前記導電体上で前記空隙の底及びその近傍に選択
   的に形成する第４の工程と、 前記導電体に対する前記等方性エッチングを施す第５の
   工程と、 前記基板からみて前記絶縁膜よりも遠くに存在する前記
   導電体を除去し、前記溝内に前記導電体を残置して配線
   とする第６の工程とを備える埋め込み配線の形成方法。
2. 【請求項２】 前記第４の工程は、 前記保護膜を前記導電体の全面に形成する第７の工程
   と、 前記保護膜に対して反応ガスを用いた等方性エッチング
   を施す第８の工程とを有する請求項１記載の埋め込み配
   線の形成方法。
3. 【請求項３】 基板の表面上に絶縁膜を形成する第１の
   工程と、 前記絶縁膜に前記基板とは反対側に開口する溝を形成す
   る第２の工程と、 前記溝が開口する側から前記絶縁膜の全面に対し、前記
   溝の深さよりも大きな膜厚の金属膜を前記溝の上方に空
   隙を残して形成する第３の工程と、 非金属の保護膜を、前記金属膜上に前記空隙の底を露出
   させつつ選択的に形成する第４の工程と、 前記金属膜の露出面に埋め込み材を選択成長させて前記
   空隙を埋め込む第５の工程と、 前記基板からみて前記絶縁膜よりも遠くに存在する前記
   金属膜及び前記保護膜及び前記埋め込み材を除去する第
   ６の工程とを備える埋め込み配線の形成方法。
4. 【請求項４】 前記第４の工程は、 前記金属膜の全面に前記保護膜を、前記基板に近いほど
   薄い膜厚で形成する第７の工程と、 前記保護膜に対して異方性エッチングを施す第８の工程
   とを有する請求項３記載の埋め込み配線の形成方法。