JP2000299318A

JP2000299318A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000299318A
Application number: JP11108213A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Mine; 利之峰; Natsuki Yokoyama; 夏樹横山; Yasushi Goto; 康後藤; Jiro Yoshigami; 二郎由上; Kenichi Takeda; 健一武田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ドライエッチング選択比を改良した層間絶縁膜
を有する半導体装置を提供すること。【解決手段】基板上に、材質の異なる複数の積層膜から
構成された層間絶縁膜を設け、積層膜の内の少なくとも
一層、好ましくは最下層、をアルミニウム酸化膜２０６
又はボロン窒化膜とした半導体装置。層間絶縁膜に設け
られた複数の溝の中にＣｕ配線２１４’が配置され、層
間絶縁膜により隣接するこのＣｕ配線２１４’が分離さ
れる。アルミニウム酸化膜２０６の上に位置する層は、
低誘電率絶縁膜、例えば、有機ＳＯＧ膜２０７とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特にドライエッチングレートの違い
を利用したダマシン法を用いて製造された半導体装置及
びダマシン法を用いた半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｃ−ＭＯＳ高性能プロセッサ等に代表さ
れる最先端プロセス、デバイスにおいては、高速化と信
頼性を維持するために、低抵抗で、かつ、エレクトロマ
イグレーション耐性に優れた銅（Ｃｕ）等を配線材料に
適用することが検討されている。また、一方で配線容量
を低減させるため、低誘電率絶縁膜の検討も活発に行わ
れている。一般にＣｕはドライエッチングによる加工が
困難なため、ダマシン（Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）法という
配線形成技術が適用されている。この方法は、予め下地
となる絶縁膜に溝や孔を形成し、その中にＣｕを埋め込
んだ後、化学的機械研磨法（以下、ＣＭＰ法と記述す
る）によりＣｕを研磨する方法である。この方法で配線
だけを形成する場合をシングル・ダマシン法、配線と同
時に下層配線とのインターコネクトプラグ（接続コンタ
クト）を形成する場合をデュアル・ダマシン法と呼ぶ。
デュアル・ダマシン法によればインターコネクトプラグ
との接続部が形成されないため、シングル・ダマシン法
に比べ全体の配線抵抗小さくできる。また、スループッ
トの小さいＣＭＰ法を１回にできるメリットもある。

【０００３】デュアル・ダマシン法においても、いくつ
かの形成方法が提案されているが、例えば、エクステン
ドアブストラクトオブザ１９９５インターナ
ショナルコンファレンスオンエスエスデーエム，
９７〜９９頁（Ext. Abstructs of the 1995 Int. Con
f. On SSDM,Osaka,1995,pp97〜99）に記載の方法が主流
の一つである。以下、図を用いて、その形成方法を簡単
に説明する。

【０００４】図１０及び図１１にデュアル・ダマシン法
のプロセスフローの概要を示す。図１０（ａ）は、デュ
アル・ダマシン法によりＣｕコンタクト（インターコネ
クトプラグ）とＣｕ配線を同時に形成する際の下地形状
の一例を示した図である。第１のＳｉ酸化膜４０１の上
に設けられた第２のＳｉ酸化膜４０２のパターンの中に
下層配線４０３が形成され、その上に第１のＳｉ窒化膜
４０４、第１の低誘電率絶縁膜４０５、第２のＳｉ窒化
膜４０６、第２の低誘電率絶縁膜４０７が積層される。
第１及び第２の低誘電率絶縁膜４０５、４０７としては
有機ＳＯＧ（スピンオングラス）膜やフッ素を含む
絶縁膜が一般的であるが、比誘電率の小さい有機ＳＯＧ
膜（ε＝３．０）が今後主流になると考えられる。第１
及び第２の低誘電率絶縁膜の膜厚は、デバイスにより異
なるが、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が一般的であ
る。第１及び第２のＳｉ窒化膜４０４、４０６は、低誘
電率絶縁膜のエッチングストッパ膜やハードマスク膜と
して、またイオン化したＣｕの拡散防止膜として用いて
おり、一般にはプラズマＣＶＤ法で形成する。その膜厚
は用途や低誘電率絶縁膜とのドライエッチング選択比に
より異なるが、通常１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範
囲で用いられている。

【０００５】最初に、最上層に位置する第２の低誘電率
絶縁膜４０７及びその下層の第２のＳｉ窒化膜４０６を
周知のリソグラフィー及びドライエッチング法により加
工し、第１の低誘電率絶縁膜４０５表面を露出させる。
図１０（ｂ）は所望の孔パターン４０９を形成した後、
リソグラフィーに用いたホトレジストを除去したときの
断面図である。

【０００６】次に、図１１（ａ）に示すように、リソグ
ラフィー技術によりレジストパターン４１０を所望の形
状に形成した後、レジストパターン４１０をマスクとし
て第１及び第２の低誘電率絶縁膜４０５、４０７をドラ
イエッチングする。予め孔パターン４０９を形成してい
た部分は、第２のＳｉ窒化膜４０６がハードマスクとな
るので、この開口部を通して第１の低誘電率絶縁膜４０
５に孔パターン４０９が転写される。このエッチングに
より、第２の低誘電率絶縁膜４０７には溝パターン４１
１が、第１の低誘電率絶縁膜４０５には孔パターン４０
９が同時に形成される。

【０００７】次に、第１及び第２の低誘電率絶縁膜４０
５、４０７の下層に配置された第１及び第２のＳｉ窒化
膜４０４、４０６をドライエッチングして、孔パターン
４０９の下部に下層配線４０３の表面を露出させた後、
Ｃｕ膜を全面に形成する。厳密には、Ｃｕ膜の形成前に
は、Ｃｕの拡散を防止するためのバリアメタル膜の形成
が必要であり、一般には、タンタル（Ｔａ）、窒化タン
タル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングス
テン（ＷＮ）等が用いられる。Ｃｕ膜の形成方法として
は、スパッタとリフロー法、スパッタと電解メッキ法、
ＣＶＤ法が適用されている。

【０００８】次に、ＣＭＰ法により第２の低誘電率絶縁
膜４０７表面のＣｕ膜を研磨して、Ｃｕプラグ４１４及
びＣｕ配線４１３を同時に形成して第２層配線とする
（図１１（ｂ））。

【０００９】さらに、このプロセスを繰り返すことによ
り、以後、第３、第４、さらにそれ以上のＣｕ配線とプ
ラグを形成する。

【００１０】なお、図１１（ｂ）には、開口孔４０９形
成用のハードマスクとして用いた第２のＳｉ窒化膜４０
６は、下層配線４０３の直上に形成した第１のＳｉ窒化
膜４０４のドライエッチングの際に、同時に除去された
場合の例を示しているが、ハードマスクとして用いた第
２のＳｉ窒化膜４０６は完全に除去する必要はない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、今後
の半導体デバイスにおいては、Ｃｕ等の配線だけでな
く、配線容量を減少させ高速化を達成するために、誘電
率の小さい炭素（Ｃ）原子を含んだ絶縁膜を層間絶縁膜
として用いる必要がある。これらの代表的な絶縁膜とし
ては、有機ＳＯＧ膜（比誘電率：３．０〜３．５）、ポ
リイミド（比誘電率：３．０〜３．５）、ベンゾシクロ
ブデン（比誘電率：２．５〜２．７）、ポリパラキシリ
レン（比誘電率：２．４〜２．６）等が挙げられる。

【００１２】一般に、Ｓｉ酸化膜やＳｉ窒化膜のドライ
エッチングに用いられるフッ素系のガス、具体的にはＣ
Ｆ₄、Ｃ₄Ｆ₈、ＣＨＦ₃等のＣＦ系ガスを用いた場合、Ｓ
ｉ酸化膜／Ｓｉ窒化膜のエッチング選択比は６〜１０倍
である。しかし有機ＳＯＧ膜等のアルキル基を含む絶縁
膜をエッチングする場合、微量の酸素を添加しなければ
ならないため、低誘電率絶縁膜／Ｓｉ窒化膜のエッチン
グ選択比は３〜５倍に低下する。このように上記従来技
術は、有機系の低誘電率絶縁膜を用いる場合、ドライエ
ッチング選択比が低下するという問題があった。

【００１３】図１２は、エッチング選択比の低下に伴う
問題の一例を示した図である。理想的には図１１（ａ）
に示したように、第２のＳｉ窒化膜４０６は、第２の低
誘電率絶縁膜４０７のエッチングストッパ膜（図の右
側）と第１の低誘電率絶縁膜４０５をエッチングする際
のハードマスク（図の左側）として機能しなければなら
ない。しかし実際には、低誘電率絶縁膜とＳｉ窒化膜の
選択性が小さいため、ドライエッチング途中で第２のＳ
ｉ窒化膜４０６が消失し、図１２に示すように、下層の
低誘電率絶縁膜４０５膜までエッチングされる問題が発
生する。

【００１４】これらの問題を解決する一つの手段として
Ｓｉ窒化膜の厚膜化があるが、Ｓｉ窒化膜の膜厚を厚く
すると配線容量が増加するため、低誘電率絶縁膜を用い
るメリットがなくなってしまう。

【００１５】本発明の第１の目的は、ドライエッチング
選択比を改良した層間絶縁膜を有する半導体装置を提供
することにある。本発明の第２の目的は、層間絶縁膜の
ドライエッチング選択比を改良した半導体装置の製造方
法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の半導体装置は、基板上に、材質の異
なる複数の積層膜から構成された層間絶縁膜を設け、こ
の積層膜の内の少なくとも一層をアルミニウム酸化膜を
主成分とする絶縁膜又はボロン窒化膜を主成分とする絶
縁膜とするようにしたものである。

【００１７】上記層間絶縁膜には、金属配線が埋め込ま
れた複数の溝を有し、層間絶縁膜により隣接する金属配
線間が分離されていることが好ましい。また、アルミニ
ウム酸化膜を主成分とする絶縁膜又はボロン窒化膜を主
成分とする絶縁膜は、層間絶縁膜の積層膜の内の最下層
に位置することが好ましい。この最下層の一つ上に位置
する層は、低誘電率絶縁膜であることが好ましい。低誘
電率絶縁膜は、有機物としてのＣを含む耐熱性高分子化
合物であることが好ましく、ポリイミド、ベンゾシクロ
ブテン、ポリパラキシリレン等、また、ポリテトラフル
オロエチレン、フッ化ポリアリルエーテル、サイトップ
等のＦ原子を含む有機材料等が用いられる。低誘電率絶
縁膜は、比誘電率が２．４から３．５の範囲であること
が好ましい。低誘電率絶縁膜として効果が顕著なのは、
比誘電率が３．５以下であり、比誘電率が２．４未満で
は加工性、絶縁性、耐熱性等の点で適切なものが見当ら
ないからである。

【００１８】また、この層間絶縁膜の下に、さらに第２
の層間絶縁膜が配置され、第２の層間絶縁膜は、材質の
異なる複数の第２の積層膜から構成されることが好まし
い。第２の層間絶縁膜には、配線間を接続するインター
コネクトプラグが埋め込まれたホールが設けられること
が好ましい。上記第２の積層膜の内の少なくとも一層
は、アルミニウム酸化膜を主成分とする絶縁膜、ボロン
窒化膜を主成分とする絶縁膜及びシリコン窒化膜からな
る絶縁膜からなる群から選ばれた少なくとも一種の絶縁
膜であり、この絶縁膜が第２の積層膜の内の最下層に位
置することが好ましい。

【００１９】上記積層膜の内のアルミニウム酸化膜を主
成分とする絶縁膜又はボロン窒化膜を主成分とする絶縁
膜も、第２の積層膜の内のアルミニウム酸化膜を主成分
とする絶縁膜、ボロン窒化膜を主成分とする絶縁膜及び
シリコン窒化膜からなる絶縁膜からなる群から選ばれた
少なくとも一種の絶縁膜もその膜厚が５ｎｍから５０ｎ
ｍの範囲であることが好ましい。５ｎｍ未満ではドライ
エッチングのマスク材としての機能が低下し、５０ｎｍ
を超えると加工が難しくなるからである。

【００２０】また、アルミニウム酸化膜を主成分とする
絶縁膜には、いずれも、アルミニウム酸化膜、アルミニ
ウム酸窒化膜、Ｓｉ含有アルミニウム酸化膜、Ｓｉ含有
アルミニウム酸窒化膜等が用いられる。いずれもＳｉの
量は、１％から３％程度が好ましい。

【００２１】酸素、窒素等を含むアルミニウム絶縁膜
は、化学的に非常に安定であるため、ホウ素（Ｂ）や水
素（Ｈ）及び炭素（Ｃ）等で酸素（Ｏ）を引き抜くとと
もに、ＡｌＣｌ₃、ＡｌＢｒ₃、ＡｌＩ₃等のハロゲン化
合物の形で反応させなければエッチングはほとんど進行
しない。そのため、アルミニウム絶縁膜のエッチングに
は、ホウ素、水素及び炭素の組と塩素（Ｃｌ）、臭素
（Ｂｒ）、よう素（Ｉ）からなる組の化合物を用いるの
がよい。従って、Ｓｉ酸化膜やＳｉ窒化膜のエッチング
に用いられるフッ素系のガス、具体的にはＣＦ₄、Ｃ₄Ｆ
₈、ＣＨＦ₃等のＣＦ系ガスに対しては、炭素によるアル
ミニウム絶縁膜からの酸素の引き抜きは期待できるが、
アルミニウムのフッ化物（ＡｌＦ₃）の気化が生じない
ためエッチング反応が進行しない。言い替えれば、アル
ミニウム絶縁膜は、薄い膜であってもドライエッチング
に対する優れたマスク材やストッパ材となる。

【００２２】図１３は、有機ＳＯＧ膜に対するＳｉ窒化
膜とアルミニウム絶縁膜のエッチング選択比とストッパ
膜として必要な膜厚の関係を示した図である。ここで
は、有機ＳＯＧ膜の膜厚を５００ｎｍとして示してい
る。有機ＳＯＧ膜とＳｉ窒化膜との選択比は〜５倍程し
か得られないため、その膜厚の下限は８０〜１００ｎｍ
である。これに対し、アルミニウム絶縁膜の選択比は容
易に５０倍以上が得られるため、その膜厚は１０ｎｍ程
度で十分となる。

【００２３】図１４に、ストッパ膜の膜厚と配線間の比
誘電率の関係を示す。ここでは有機ＳＯＧ膜、Ｓｉ窒化
膜、アルミニウム絶縁膜の比誘電率を、それぞれ３．
０、７．０、１１．０とし、上下配線間の物理的な膜厚
を５００ｎｍとした。Ｓｉ窒化膜を用いた場合、薄膜化
の下限は８０〜１００ｎｍ程度であるので、上下配線間
の全体の比誘電率を３．２５以下にすることは非常に困
難である。これに対し、アルミニウム絶縁膜を用いれ
ば、膜厚を薄くすることが可能となるので、比誘電率
３．１以下を達成することが可能となる。

【００２４】一方、アルミニウム絶縁膜はＢＣｌ₃とＡ
ｒの混合ガスを用いてエッチングを行う場合、Ｓｉ酸化
膜やＳｉ窒化膜に対しては、約５倍程度の選択比が得ら
れる。アルミニウム絶縁膜のエッチングレートは、約２
０ｎｍ／ｍｉｎと小さいが、上記アルミニウム絶縁膜を
ドライエッチングのハードマスクやエッチングストッパ
膜に適用する場合、膜厚が薄いためドライエッチングレ
ートが小さくても特に問題は生じない。また、Ｃｕの拡
散抑制力もＳｉ窒化膜と同等以上の特性を示す。以上、
アルミニウム絶縁膜の利点について記述したが、ボロン
窒化膜（ＢＮ）を用いても同様の効果が得られる。

【００２５】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に設けられた
インターコネクトプラグの上面を覆うように、アルミニ
ウム酸化膜を主成分とする膜又はボロン窒化膜を主成分
とする膜からなる第１の絶縁膜を形成する第１の工程
と、第１の絶縁膜上に、これとエッチング特性の異なる
第２の絶縁膜を形成する第２の工程と、第１の絶縁膜を
エッチングストッパ膜として、第２の絶縁膜をドライエ
ッチングして第２の絶縁膜に溝パターンを形成する第３
の工程と、溝パターンの下の少なくとも一部の第１の絶
縁膜をドライエッチングして、インターコネクトプラグ
の少なくとも一部を露出させる第４の工程を設けるよう
にしたものである。

【００２６】この半導体装置の製造方法で、第４の工程
の後に、少なくとも溝パターンの中に配線用の金属を埋
め込むことが好ましい。さらに第２の絶縁膜上にあるこ
の金属を化学的機械研磨することが好ましい。

【００２７】上記第４の工程で、インターコネクトプラ
グの少なくとも一部を露出させるとしたのは、一般的に
はその全部を露出させればよいが、マスク製造のときの
合わせずれ等があっても差し支えないことを示してい
る。

【００２８】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に設けられた
下層配線の上面を覆うように、アルミニウム酸化膜を主
成分とする膜、ボロン窒化膜を主成分とする膜及びシリ
コン窒化膜からなる膜からなる群から選ばれた少なくと
も一種の膜からなる第１の絶縁膜を形成する第１の工程
と、第１の絶縁膜上に、これとエッチング特性の異なる
第２の絶縁膜を形成する第２の工程と、第２の絶縁膜上
に、アルミニウム酸化膜を主成分とする膜又はボロン窒
化膜を主成分とする膜からなる第３の絶縁膜を形成する
第３の工程と、第３の絶縁膜上にこれとエッチング特性
の異なる第４の絶縁膜を形成する第４の工程と、第４の
絶縁膜及び第３の絶縁膜にホールパターンを形成し、第
２の絶縁膜を露出させる第５の工程と、第４の絶縁膜の
上に、ホールパターンの少なくとも一部が露出するよう
にライン状のマスクパターンを形成し、ライン状のマス
クパターンを用いて、第４の絶縁膜に溝パターンを形成
すると共に、ホールパターンをマスクとして第２の絶縁
膜にホールパターンを形成する第６の工程と、第２の絶
縁膜のホールパターンの下の第１の絶縁膜をエッチング
し、下層配線を露出させる第７の工程を設けるようにし
たものである。

【００２９】上記の第７の工程の後に、溝パターンとホ
ールパターンの中に配線用とインターコネクトプラグ用
の金属を埋め込むことが好ましい。さらにこの後に、第
４の絶縁膜上にあるこの金属を化学的機械研磨すること
が好ましい。

【００３０】また、上記の第６の工程でホールパターン
の少なくとも一部が露出するようにライン状のマスクパ
ターンを形成するとしたのは、一般的にはその全部を露
出させればよいが、マスク製造のときの合わせずれ等が
あっても差し支えないことを示している。

【００３１】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に設けられた
下層配線の上面を覆うように、アルミニウム酸化膜を主
成分とする膜、ボロン窒化膜を主成分とする膜及びシリ
コン窒化膜からなる膜からなる群から選ばれた少なくと
も一種の膜からなる第１の絶縁膜を形成する第１の工程
と、第１の絶縁膜上にこれとエッチング特性の異なる第
２の絶縁膜を形成する第２の工程と、第２の絶縁膜上
に、アルミニウム酸化膜を主成分とする膜又はボロン窒
化膜を主成分とする膜からなる第３の絶縁膜を形成する
第３の工程と、第３の絶縁膜にホールパターンを形成
し、第２の絶縁膜を露出させる第４の工程と、第３の絶
縁膜上にこれとエッチング特性の異なる第４の絶縁膜を
形成する第５の工程と、第４の絶縁膜に、ホールパター
ンの少なくとも一部が露出するように、溝パターンを形
成すると共に、第３の絶縁膜をマスクとして第２の絶縁
膜にホールパターンを形成する第６の工程と、第２の絶
縁膜のホールパターンの下の第１の絶縁膜をエッチング
し、下層配線を露出させる第７の工程を設けるようにし
たものである。

【００３２】上記の第７の工程の後に、溝パターンとホ
ールパターンの中に、配線用及びインターコネクトプラ
グ用の金属を埋め込むことが好ましい。さらにこの後
に、第４の絶縁膜上に配置された上記金属を化学的機械
研磨することが好ましい。

【００３３】また、この製造方法の第６の工程でホール
パターンの少なくとも一部が露出するようにライン状の
マスクパターンを形成するとしたのは、上記と同様に、
一般的にはその全部を露出させればよいが、マスク製造
のときの合わせずれ等があっても差し支えないことを示
している。

【００３４】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に設けられた
下層配線の上面を覆うように、アルミニウム酸化膜を主
成分とする膜又はボロン窒化膜を主成分とする膜からな
る第１の絶縁膜を形成する第１の工程と、第１の絶縁膜
上にこれとエッチング特性の異なる第２の絶縁膜を形成
する第２の工程と、第２の絶縁膜にホールパターンを形
成する第３の工程と、第２の絶縁膜のホールパターンの
下の第１の絶縁膜をエッチングし、下層配線を露出させ
る第４の工程を設けるようにしたものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】実施例１図１、図２を用いて、本発明の第１の実施例を説明す
る。ここでは、厚い有機ＳＯＧ膜にシングル・ダマシン
法を用いてＣｕ配線を形成する例を示す。なお図は各プ
ロセスフローにおける断面図を示したものである。

【００３６】図１（ａ）に示したように、集積回路の能
動素子（図示省略）上に第１のＳｉ酸化膜１０１、第２
のＳｉ酸化膜１０２、第１層配線１０３、第３のＳｉ酸
化膜１０４及び第１層配線１０３と第２層配線を接続す
るためのインターコネクトプラグ１０５を所定の形状に
形成した下地基板を準備した。第１層配線１０３は、第
１のＳｉ酸化膜１０１の所定の領域に形成された開口孔
（図示せず）を介して、能動素子の一部の領域に接続さ
れている。第１層配線１０３と第２のＳｉ酸化膜１０２
は、化学機械研磨法（ＣＭＰ法）により研磨を行い、表
面の平坦化を行った。同様に、インターコネクトプラグ
１０５と第３のＳｉ酸化膜１０４もＣＭＰ法による平坦
化を行った。第１のＳｉ酸化膜１０１、第２のＳｉ酸化
膜１０２及び第３のＳｉ酸化膜１０４は、ＴＥＯＳ（テ
トラエトキシシラン）とＯ₂ガスを用いたプラズマ化学
気相成長法（プラズマＣＶＤ法）で堆積したＳｉ酸化膜
（以下Ｐ−Ｓｉ酸化膜と記述する）であり、膜厚はそれ
ぞれ、４００ｎｍ、４００ｎｍ、７００ｎｍとした。第
１層配線１０３とインターコネクトプラグ１０５は、ス
パッタ法及びＣＶＤ法を用いて形成したタングステン
（Ｗ）である。

【００３７】次に、上記した下地基板上にアルミニウム
酸化膜１０６、有機ＳＯＧ膜１０７及び第４のＰ−Ｓｉ
酸化膜１０８を順次形成した。有機ＳＯＧ膜１０７は多
量の炭素を含んでいるため、レジストを除去する酸素プ
ラズマアッシング工程で膜の変質が発生し易い。最上層
に形成した第４のＰ−Ｓｉ酸化膜１０８は、このアッシ
ング工程で有機ＳＯＧ膜１０７の変質を防ぐための保護
膜として用いている。アルミニウム酸化膜１０６の膜厚
は１５ｎｍ、有機ＳＯＧ膜１０７の膜厚は４００ｎｍ、
第４のＰ−Ｓｉ酸化膜１０８の膜厚は１００ｎｍとし
た。有機ＳＯＧ膜１０７の形成には周知の回転塗布法を
用い、塗布後、４００℃の酸素雰囲気中で熱処理を行っ
た。アルミニウム酸化膜１０６の形成には、電子サイク
ロトロン共鳴マイクロ波プラズマスパッタ法（以下、Ｅ
ＣＲプラズマスパッタ法と記述する）を用いた（図１
（ａ））。本実施例では、アルミニウム酸化膜の形成に
ＥＣＲプラズマスパッタ法を用いたが、平行平板型の反
応性スパッタ法やプラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法を用い
ることも無論可能である。

【００３８】次に、周知のリソグラフィー技術により、
レジストパターン１０９を所定の形状に形成した後、ド
ライエッチング法によりレジストパターン１０９をマス
クとして、第４のＰ−Ｓｉ酸化膜１０８、有機ＳＯＧ膜
１０７を加工してラインパターン１１０を転写した（図
１（ｂ））。第４のＰ−Ｓｉ酸化膜１０８、有機ＳＯＧ
膜１０７のエッチングにはＣ₄Ｆ₈、Ａｒ、Ｏ₂の混合ガ
スを用いた。上記ドライエッチング条件におけるＳｉ酸
化膜／アルミニウム酸化膜のエッチング選択比は５０倍
以上であるので、１５ｎｍと非常に薄いアルミニウム酸
化膜１０６でも十分にエッチングストッパ膜としての機
能が得られた。

【００３９】続いて、ＢＣｌ₃とＡｒガスを用いたドラ
イエッチング法により、アルミニウム酸化膜１０６をエ
ッチングしてインターコネクトプラグ１０５の表面を露
出させた後、ＣＶＤ法を用いて２０ｎｍの窒化チタン膜
（ＴｉＮ膜）１１１、Ｃｕ膜１１２の堆積を行った（図
２（ａ））。Ｃｕ膜１１２の形成は、ＣＶＤ法に限ら
ず、スパッタとリフロー法又はスパッタと電解メッキ法
を用いても良い。

【００４０】この後、ＣＭＰ法により第４のＰ−Ｓｉ酸
化膜１０８上のＣｕ膜１１２／ＴｉＮ膜１１１を研磨し
て、Ｃｕ配線１１２’を形成した。最後にＣｕ拡散防止
膜として、２０ｎｍのアルミニウム酸化膜１１３を堆積
した。

【００４１】本実施例においては、アルミニウム酸化膜
１０６を有機ＳＯＧ膜１０７のエッチングストッパ膜に
することによりＣｕ配線１１２’用の溝の形成を行った
が、プラグ用の孔加工に適用することも勿論可能であ
る。

【００４２】本実施例で試作した試料は、従来のＳｉ窒
化膜（１００ｎｍ）を用いた場合に比べ、配線間の容量
を約９０％に低減できた。また、アルミニウム酸化膜１
０６に代えて、その他のアルミニウム絶縁膜（アルミニ
ウム酸窒化膜、Ｓｉ含有アルミニウム酸化膜、Ｓｉ含有
アルミニウム酸窒化膜）ボロン窒化膜（ＢＮ）を用いて
も同様の効果が得られた。また、層間絶縁膜として有機
ＳＯＧ膜に代えて、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、
ポリパラキシリレン、等、また、ポリテトラフルオロエ
チレン、フッ化ポリアリルエーテル、サイトップ等のＦ
原子を含む有機材料膜を用いても同様の効果が得られ
た。

【００４３】実施例２次に、図３〜図６を用いて本発明の第２の実施例を説明
する。ここでは、厚い有機ＳＯＧ膜にデュアル・ダマシ
ン法を用いて、Ｃｕプラグ（インターコネクトプラグ）
及びＣｕ配線を同時に形成する例を示す。なお図３〜図
６は各プロセスフローにおける断面図を示したものであ
る。

【００４４】図３（ａ）に示すように、集積回路の能動
素子（図示省略）上に、第１のＰ−Ｓｉ酸化膜２０１、
第２のＰ−Ｓｉ酸化膜２０２及び第１層配線２０３を所
定の形状に形成した。第１層配線２０３は、第１のＰ−
Ｓｉ酸化膜２０１の所定の領域に形成された開口孔（図
示せず）を介して、能動素子の一部の領域に接続されて
いる。第１層配線２０３と第２のＰ−Ｓｉ酸化膜２０２
は、ＣＭＰ法により研磨を行い、表面の平坦化を行っ
た。第１のＰ−Ｓｉ酸化膜２０１及び第２のＰ−Ｓｉ酸
化膜２０２の膜厚は共に４００ｎｍとした。第１層配線
２０３は、スパッタ法及びＣＶＤ法を用いて形成したタ
ングステン（Ｗ）膜で、膜厚は４００ｎｍである。

【００４５】次に、上述した下地基板上に第１のアルミ
ニウム酸化膜２０４、第１の有機ＳＯＧ膜２０５、第２
のアルミニウム酸化膜２０６、第２の有機ＳＯＧ膜２０
７及び第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０８を順次形成した。最
上層の第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０８は、このアッシング
工程で第２の有機ＳＯＧ膜２０７の変質を防ぐための保
護膜として用いている。第１、第２のアルミニウム酸化
膜２０４、２０６の膜厚は、それぞれ１０ｎｍ、２０ｎ
ｍ、第１、第２の有機ＳＯＧ膜２０５、２０７の膜厚
は、それぞれ７００ｎｍ、５００ｎｍ、第３のＰ−Ｓｉ
酸化膜２０８の膜厚は１００ｎｍとした。第１、第２の
有機ＳＯＧ膜２０５、２０７の形成には周知の回転塗布
法を用い、塗布後、４００℃の酸素雰囲気中で熱処理を
行った。第１、第２のアルミニウム酸化膜２０４、２０
６の形成には、ＥＣＲプラズマスパッタ法を用いた（図
３（ａ））。本実施例では、アルミニウム酸化膜の形成
にＥＣＲプラズマスパッタ法を用いたが、平行平板型の
反応性スパッタ法やプラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法を用
いることも無論可能である。

【００４６】次に、ホトレジスト２０９を塗布した後、
クリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザリソグ
ラフィー技術により、直径２００ｎｍの孔パターン２１
０を所定の形状に形成した（図３（ｂ））。続いて、ド
ライエッチング法により、第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０
８、第２の有機ＳＯＧ膜２０７、第２のアルミニウム酸
化膜２０６を加工してホールパターン２１０を各絶縁膜
に転写した。第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０８、第２の有機
ＳＯＧ膜２０７のエッチングにはＣ₄Ｆ₈、Ａｒ、Ｏ₂の
混合ガスを、第２のアルミニウム酸化膜２０６のエッチ
ングには、ＢＣｌ₃とＡｒガスを用いた（図４
（ａ））。

【００４７】次に、ホトレジスト２０９を除去した後、
再度ホトレジスト２１１を塗布し、ＫｒＦエキシマレー
ザリソグラフィー技術によりホトレジスト２１１のライ
ンパターンを所定の形状に形成した。図４（ｂ）にその
断面図を示す。ホトレジスト２１１のラインパターンの
スペースは３００ｎｍとした。このホトレジスト２１１
のラインパターンは、先に形成した孔パターン２１０が
露出するように配置されている。

【００４８】次に、上記ホトレジスト２１１のラインパ
ターンをマスクとして、第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０８、
第１、第２の有機ＳＯＧ膜２０５、２０７のドライエッ
チングを行い、第１のアルミニウム酸化膜２０４及び第
２のアルミニウム酸化膜２０６表面を露出させた。この
ドライエッチングにおいても、第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２
０８、第２の有機ＳＯＧ膜２０７のエッチングにはＣ₄
Ｆ₈、Ａｒ、Ｏ₂の混合ガスを用いた。本エッチングによ
り第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０８と第２の有機ＳＯＧ膜２
０７には、ホトレジスト２１１のラインパターンがエッ
チングマスクとなるので溝パターン２１２が形成され
る。一方、第１の有機ＳＯＧ膜２０５には、先に形成し
た第２のアルミニウム酸化膜２０６のホールパターン２
１０がマスクとなるので、孔パターン２１０が転写され
る（図５（ａ））。

【００４９】本エッチング条件における有機ＳＯＧ膜／
アルミニウム酸化膜の選択比は５０倍以上であるため、
第２のアルミニウム酸化膜２０６をマスクとして第１の
有機ＳＯＧ膜２０５を容易に加工できた。また、エッチ
ングストッパとなる第１のアルミニウム酸化膜２０４も
ほとんどエッチングされないのでオーバエッチングを過
剰に行っても特に問題は生じなかった。

【００５０】次に、ＢＣｌ₃とＡｒガスを用いたドライ
エッチング法により、第２のアルミニウム酸化膜２０６
及び第１のアルミニウム酸化膜２０４をエッチングして
第１の有機ＳＯＧ膜２０５の表面及びタングステンの第
１層配線２０３の表面を露出させた（図５（ｂ））。本
エッチングにおけるアルミニウム酸化膜／有機ＳＯＧ
膜、アルミニウム酸化膜／タングステンの選択比は約５
倍程度であるが、第１、第２のアルミニウム酸化膜２０
６、２０４の膜厚が非常に薄いため、第１の有機ＳＯＧ
膜２０５、第１層配線２０３の削れ量はわずかであっ
た。また、本実施例では、第１の有機ＳＯＧ膜２０５上
の第２のアルミニウム酸化膜２０６を完全に除去した
が、第１層配線２０３の表面が露出すれば、完全に除去
する必要はない。但し、配線容量を減少させるためには
除去する方がより好ましい。

【００５１】次に、レジストパターン２１１を除去した
後、バリアメタルとなる２０ｎｍのＴｉＮ膜２１３及び
４００ｎｍのＣｕ膜２１４を順次形成した（図６
（ａ））。この後、ＣＭＰ法により第３のＰ−Ｓｉ酸化
膜２０８表面が露出するまでＣｕ膜２１４とＴｉＮ膜２
１３を研磨してＣｕプラグ２１５とＣｕ配線２１４’と
した（図６（ｂ））。本実施例では、ＴｉＮ膜２１３の
下層の第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０８も２０ｎｍ程度研磨
した。

【００５２】本実施例においては、有機ＳＯＧ膜をエッ
チングする際のハードマスク及びエッチングストッパ膜
としてアルミニウム酸化膜を用いたが、その他のアルミ
ニウム絶縁膜（アルミニウム酸窒化膜、Ｓｉ含有アルミ
ニウム酸化膜、Ｓｉ含有アルミニウム酸窒化膜）やＢＮ
を用いても同様の効果が得られた。

【００５３】また、本実施例においては、第１、第２の
アルミニウム酸化膜２０４、２０６の膜厚を２０ｎｍ以
下としたが、目的に応じて５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範
囲で用いることが好ましい。これは５ｎｍ未満ではドラ
イエッチングのマスク材としての機能が低下し、５０ｎ
ｍを超えると加工することが難しくなるためである。

【００５４】なお、本実施例においてはアルミニウム酸
化膜の形成に物理的化学気相成長法であるスパッタ法を
用いたが、有機アルミニウム化合物、例えばＡｌ（ＣＨ
₃）₃やＡｌ（Ｃ₄Ｈ₉）₃等とＯ₂の反応を利用するＣＶＤ
法や、Ａｌ（ＯＣ₃Ｈ₇）₃やＡｌ（ＯＣＨ₃）₃等の熱分
解によるＣＶＤ法を適用することも可能である。

【００５５】また、本実施例では層間絶縁膜として有機
ＳＯＧ膜の例を示したが、その他、ポリイミド、ベンゾ
シクロブテン、ポリパラキシリレン等、またポリテトラ
フルオロエチレン、フッ化ポリアリルエーテル、サイト
ップ等のＦ原子を含む有機材料膜を用いても同様の結果
が得られた。

【００５６】本実施例では、第１層配線２０３の直上に
第１のアルミニウム酸化膜２０４を適用したが、Ｓｉ窒
化膜又はアルミニウム酸化膜とＳｉ窒化膜の積層膜を適
用することも可能である。本実施例で試作した試料の配
線容量は、従来法に比べ大幅に減少した。

【００５７】実施例３次に、図７〜図９を用いて本発明の第３の実施例を説明
する。図７（ａ）に示すように、実施例２と同様に、集
積回路の能動素子（図示省略）上に第１のＰ−Ｓｉ酸化
膜３０１、第２のＰ−Ｓｉ酸化膜３０２及び第１層配線
３０３を所定の形状に形成した。第１層配線３０３は、
第１のＰ−Ｓｉ酸化膜３０１の所定の領域に形成された
開口孔（図示せず）を介して、能動素子の一部の領域に
接続されている。第１層配線３０３と第２のＰ−Ｓｉ酸
化膜３０２は、ＣＭＰ法により研磨を行い表面の平坦化
を行った。第１のＰ−Ｓｉ酸化膜３０１と第２のＰ−Ｓ
ｉ酸化膜３０２の膜厚は共に４００ｎｍとした。第１層
配線３０３は、スパッタ法及びＣＶＤ法を用いて形成し
たタングステン（Ｗ）膜で、膜厚は４００ｎｍである。

【００５８】次に、第１のアルミニウム酸化膜３０４、
第１の有機ＳＯＧ膜３０５及び第２のアルミニウム酸化
膜３０６を順次形成した。各膜の形成方法は実施例２と
同様であり、膜厚はそれぞれ１５ｎｍ、７００ｎｍ、２
０ｎｍとした。続いて電子線（ＥＢ）リソグラフィ技術
により直径１５０ｎｍの孔パターン３０８を有するレジ
ストパターン３０７形成した後、ドライエッチング法に
より第２のアルミニウム酸化膜３０６をエッチングし、
孔パターン３０８を転写した（図７（ａ））。

【００５９】次に、レジストパータン３０７を除去した
後、第２の有機ＳＯＧ膜３０９、第３のアルミニウム酸
化膜３１０を順次形成した。膜厚は、それぞれ４００ｎ
ｍ、２５ｎｍとした。第３のアルミニウム酸化膜３１０
は、第２の有機ＳＯＧ膜３０９ドライエッチングのハー
ドマスクとレジストのアッシングによる第２の有機ＳＯ
Ｇ膜３０９の変質防止膜として用いる。続いて、ＫｒＦ
エキシマレーザリソグラフィー技術により、スペース２
００ｎｍのライン状のレジストパターン３１１を形成し
た後、ドライエッチング法により第３のアルミニウム酸
化膜３１０をエッチングして溝パターン３１２を転写し
た（図７（ｂ））。

【００６０】次に、レジストパターン３１１を除去した
後、第３のアルミニウム酸化膜３１０をマスクとして第
２の有機ＳＯＧ膜３０９のドライエッチングを、第２の
アルミニウム酸化膜３０６をマスクとして第１の有機Ｓ
ＯＧ膜３０５のドライエッチングを行った。このエッチ
ングにより、第２の有機ＳＯＧ膜３０９にはラインパタ
ーン３１２が、第１の有機ＳＯＧ膜３０５にはホールパ
ターン３０８が転写される（図８（ａ））。

【００６１】ここでレジストラインパターン３１１を除
去したのは以下の理由による。一般に、Ｓｉ酸化膜系の
ドライエッチングにおいては、エッチングレートがアス
ペクト比に依存するマイクロローディング効果が生じ
る。マイクロローディング効果とは、アスペクト比が大
きくなる程エッチングレートが低下する現象なので、本
実施例のように、アスペクト比の小さい溝とアスペクト
比の大きい孔の加工を同時に行う場合、大幅なオーバエ
ッチングを行わなければ、深い孔の底が開口しない不良
を生じ易い。本実施例においては、第３のアルミニウム
酸化膜３１０がハードマスクとなるので、レジストパタ
ーン３１１を除去しても有機ＳＯＧ膜３０９を容易に加
工することができた。また、レジストパターン３１１を
除去することで、エッチングのアスペクト比が小さくな
るので、有機ＳＯＧ膜のオーバーエッチングを小さくす
ることが可能となる。

【００６２】次に、全面ドライエッチングにより、第
１、第２、第３のアルミニウム酸化膜３０４、３０６、
３１０をエッチングして、第１層配線３０３であるタン
グステンの表面が露出する開口孔を形成した（図８
（ｂ））。本実施例では、第１層配線３０３の直上にア
ルミニウム酸化膜３０４を用いたが、Ｓｉ窒化膜を適用
してもよい。この部分にＳｉ窒化膜を適用した場合は、
第２、第３のアルミニウム酸化膜３０６、３１０は除去
されないことになるが特に問題はない。

【００６３】次に、バリアメタルとなる１５ｎｍのＴｉ
Ｎ膜３１３及び４００ｎｍのＣｕ膜３１４を順次形成し
た（図９（ａ））。この後、ＣＭＰ法により第２の有機
ＳＯＧ膜３０９表面が露出するまでＣｕ膜３１４とＴｉ
Ｎ膜３１３を研磨してＣｕプラグ３１５とＣｕ配線３１
４’とした（図９（ｂ））。

【００６４】本実施例においても、エッチングする際の
ハードマスク及びエッチングストッパ膜として、第２の
アルミニウム酸化膜３０６を用いたが、その他のアルミ
ニウム絶縁膜（アルミニウム酸窒化膜、Ｓｉ含有アルミ
ニウム酸化膜、Ｓｉ含有アルミニウム酸窒化膜）やＢＮ
を用いても同様の効果が得られた。

【００６５】また、第１層配線３０３の直上に第１のア
ルミニウム酸化膜３０４を適用したが、Ｓｉ窒化膜又は
アルミニウム酸化膜とＳｉ窒化膜の積層膜を適用するこ
とも可能である。本実施例で試作した試料の配線容量
は、従来法に比べ大幅に減少した。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、層間絶縁膜の容量を大
きくすることなくＣｕ等の配線やＣｕ等のプラグを形成
することが可能となる。これにより配線遅延時間が低減
され集積回路の高速化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図２】本発明の第１の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図３】本発明の第２の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図４】本発明の第２の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図５】本発明の第２の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図６】本発明の第２の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図７】本発明の第３の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図８】本発明の第３の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図９】本発明の第３の実施例のプロセスフローを示す
半導体装置の断面図。

【図１０】従来方法を示す半導体装置の断面図。

【図１１】従来方法を示す半導体装置の断面図。

【図１２】従来方法の問題を説明するための半導体装置
の断面図。

【図１３】エッチング選択比とストッパ膜の膜厚の関係
を示す図。

【図１４】ストッパ膜の膜厚と層間膜の比誘電率の関係
を示す図。

【符号の説明】

１０１、４０１…第１のＳｉ酸化膜１０２、４０２…第２のＳｉ酸化膜１０３…第１層配線１０４…第３のＳｉ酸化膜１０５…インターコネクトプラグ１０６、１１３…アルミニウム酸化膜１０７…有機ＳＯＧ膜１０８…第４のＰ−Ｓｉ酸化膜１０９、３０７、３１１、４１０…レジストパターン１１０…ラインパターン１１１、２１３、３１３…ＴｉＮ膜１１２、２１４、３１４…Ｃｕ膜１１２’、２１４’、３１４’…Ｃｕ配線２０１、３０１…第１のＰ−Ｓｉ酸化膜２０２、３０２…第２のＰ−Ｓｉ酸化膜２０３、３０３…第１層配線２０４、３０４…第１のアルミニウム酸化膜２０５、３０５…第１の有機ＳＯＧ膜２０６、３０６…第２のアルミニウム酸化膜２０７、３０９…第２の有機ＳＯＧ膜２０８…第３のＰ−Ｓｉ酸化膜２０９、２１１…ホトレジスト２１０、３０８、４０９…孔パターン２１２、３１２、４１１…溝パターン２１５、３１５、４１４…Ｃｕプラグ３１０…第３のアルミニウム酸化膜４０３…下層配線４０４…第１のＳｉ窒化膜４０５…第１の低誘電率絶縁膜４０６…第２のＳｉ窒化膜４０７…第２の低誘電率絶縁膜４１３…Ｃｕ配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤康東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者由上二郎東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者武田健一東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5F004 AA02 AA16 CB20 DA00 DA11 DA23 DA26 DB13 EA06 EB03 5F033 HH11 HH33 JJ19 KK19 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 PP27 QQ09 QQ11 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 QQ73 QQ75 RR03 RR04 RR05 RR06 RR21 RR22 RR24 RR25 RR26 SS01 SS04 SS08 SS09 SS11 SS15 SS22 TT04 WW02 WW09 XX01 XX24 XX27 5F058 AF04 AG01 BA20 BD02 BD04 BD05 BD10 BD18 BD19 BF02 BF07 BF13 BF27 BF46 BJ01 BJ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、材質の異なる複数の積層膜から
構成された層間絶縁膜を有し、該積層膜の内の少なくと
も一層は、アルミニウム酸化膜を主成分とする絶縁膜又
はボロン窒化膜を主成分とする絶縁膜であることを特徴
とする半導体装置。
【請求項２】上記層間絶縁膜は、複数の溝が設けられ、
該溝中に金属配線を有し、上記層間絶縁膜により隣接す
る上記金属配線間が分離されていることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置。
【請求項３】上記アルミニウム酸化膜を主成分とする絶
縁膜又はボロン窒化膜を主成分とする絶縁膜は、上記層
間絶縁膜の積層膜の内の最下層に位置することを特徴と
する請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】上記積層膜の内の上記最下層の上に位置す
る層は、低誘電率絶縁膜であることを特徴とする請求項
３記載の半導体装置。
【請求項５】上記低誘電率絶縁膜は、比誘電率が２．４
から３．５の範囲であることを特徴とする請求項４記載
の半導体装置。
【請求項６】上記層間絶縁膜の下に、さらに第２の層間
絶縁膜が配置され、該第２の層間絶縁膜は、材質の異な
る複数の第２の積層膜から構成されることを特徴とする
請求項１から５のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項７】上記第２の層間絶縁膜はホールが設けら
れ、該ホール中に配線間を接続するインターコネクトプ
ラグを有することを特徴とする請求項６記載の半導体装
置。
【請求項８】上記第２の積層膜の内の少なくとも一層
は、アルミニウム酸化膜を主成分とする絶縁膜、ボロン
窒化膜を主成分とする絶縁膜及びシリコン窒化膜からな
る絶縁膜からなる群から選ばれた少なくとも一種の絶縁
膜であることを特徴とする請求項６又は７記載の半導体
装置。
【請求項９】上記アルミニウム酸化膜を主成分とする絶
縁膜、ボロン窒化膜を主成分とする絶縁膜及びシリコン
窒化膜からなる絶縁膜からなる群から選ばれた少なくと
も一種の絶縁膜は、上記第２の積層膜の内の最下層に位
置することを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項１０】上記積層膜の内のアルミニウム酸化膜を
主成分とする絶縁膜又はボロン窒化膜を主成分とする絶
縁膜は、その膜厚が５ｎｍから５０ｎｍの範囲であるこ
とを特徴とする請求項１から９のいずれか一に記載の半
導体装置。
【請求項１１】上記第２の積層膜の内のアルミニウム酸
化膜を主成分とする絶縁膜、ボロン窒化膜を主成分とす
る絶縁膜及びシリコン窒化膜からなる絶縁膜からなる群
から選ばれた少なくとも一種の絶縁膜は、その膜厚が５
ｎｍから５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項
６から９のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項１２】基板上に設けられたインターコネクトプ
ラグの上面を覆うように、アルミニウム酸化膜を主成分
とする膜又はボロン窒化膜を主成分とする膜からなる第
１の絶縁膜を形成する第１の工程、該第１の絶縁膜上
に、該第１の絶縁膜とエッチング特性の異なる第２の絶
縁膜を形成する第２の工程、上記第１の絶縁膜をエッチ
ングストッパ膜として、上記第２の絶縁膜をドライエッ
チングして上記第２の絶縁膜に溝パターンを形成する第
３の工程及び上記溝パターンの下の少なくとも一部の上
記第１の絶縁膜をドライエッチングして、上記インター
コネクトプラグの少なくとも一部を露出させる第４の工
程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】上記第４の工程の後に、少なくとも上記
溝パターンの中に配線用の金属を埋め込む第５の工程を
有することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の
製造方法。
【請求項１４】上記第５の工程の後に、上記第２の絶縁
膜上に配置された上記金属を化学的機械研磨することを
特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】基板上に設けられた下層配線の上面を覆
うように、アルミニウム酸化膜を主成分とする膜、ボロ
ン窒化膜を主成分とする膜及びシリコン窒化膜からなる
膜からなる群から選ばれた少なくとも一種の膜からなる
第１の絶縁膜を形成する第１の工程、該第１の絶縁膜上
に該第１の絶縁膜とエッチング特性の異なる第２の絶縁
膜を形成する第２の工程、該第２の絶縁膜上に、アルミ
ニウム酸化膜を主成分とする膜又はボロン窒化膜を主成
分とする膜からなる第３の絶縁膜を形成する第３の工
程、該第３の絶縁膜上に該第３の絶縁膜とエッチング特
性の異なる第４の絶縁膜を形成する第４の工程、該第４
の絶縁膜及び上記第３の絶縁膜にホールパターンを形成
し、上記第２の絶縁膜を露出させる第５の工程、上記第
４の絶縁膜の上に、上記ホールパターンの少なくとも一
部が露出するようにライン状のマスクパターンを形成
し、該ライン状のマスクパターンを用いて、上記第４の
絶縁膜に溝パターンを形成すると共に、上記ホールパタ
ーンをマスクとして上記第２の絶縁膜にホールパターン
を形成する第６の工程及び上記第２の絶縁膜のホールパ
ターンの下の上記第１の絶縁膜をエッチングし、上記下
層配線を露出させる第７の工程を有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
【請求項１６】上記第７の工程の後に、上記溝パターン
及び上記ホールパターンの中に配線用及びインターコネ
クトプラグ用の金属を埋め込む第８の工程を有すること
を特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】上記第８の工程の後に、上記第４の絶縁
膜上に配置された上記金属を化学的機械研磨することを
特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】基板上に設けられた下層配線の上面を覆
うように、アルミニウム酸化膜を主成分とする膜、ボロ
ン窒化膜を主成分とする膜及びシリコン窒化膜からなる
膜からなる群から選ばれた少なくとも一種の膜からなる
第１の絶縁膜を形成する第１の工程、該第１の絶縁膜上
に該第１の絶縁膜とエッチング特性の異なる第２の絶縁
膜を形成する第２の工程、該第２の絶縁膜上に、アルミ
ニウム酸化膜を主成分とする膜又はボロン窒化膜を主成
分とする膜からなる第３の絶縁膜を形成する第３の工
程、該第３の絶縁膜にホールパターンを形成し、上記第
２の絶縁膜を露出させる第４の工程、上記第３の絶縁膜
上に上記第３の絶縁膜とエッチング特性の異なる第４の
絶縁膜を形成する第５の工程、上記第４の絶縁膜に、上
記ホールパターンの少なくとも一部が露出するように、
溝パターンを形成すると共に、上記第３の絶縁膜をマス
クとして上記第２の絶縁膜にホールパターンを形成する
第６の工程及び上記第２の絶縁膜のホールパターンの下
の上記第１の絶縁膜をエッチングし、上記下層配線を露
出させる第７の工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項１９】上記第７の工程の後に、上記溝パターン
及び上記ホールパターンの中に配線用及びインターコネ
クトプラグ用の金属を埋め込む第８の工程を有すること
を特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】上記第８の工程の後に、上記第４の絶縁
膜上に配置された上記金属を化学的機械研磨することを
特徴とする請求項１９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】上記金属は、銅であることを特徴とする
請求項１３、１４、１６、１７、１９、又は２０記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項２２】基板上に設けられた下層配線の上面を覆
うように、アルミニウム酸化膜を主成分とする膜又はボ
ロン窒化膜を主成分とする膜からなる第１の絶縁膜を形
成する第１の工程、該第１の絶縁膜上に該第１の絶縁膜
とエッチング特性の異なる第２の絶縁膜を形成する第２
の工程、上記第２の絶縁膜にホールパターンを形成する
第３の工程及び上記第２の絶縁膜のホールパターンの下
の上記第１の絶縁膜をエッチングし、上記下層配線を露
出させる第４の工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。