JP2001015593A - 多層配線を有する半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクパターンが位置ずれした場合にも下層
配線とビアコンタクトとの接触面積が減少すること、及
びビアコンタクト形成時にビアホールの内部にボイドが
発生することを防止できるようにする。 【解決手段】 半導体基板１０１上の絶縁膜１０２の上
に第１の金属膜１０４及び第１の層間絶縁膜１０６を順
次堆積した後、第１の層間絶縁膜１０６にビアホール１
０８を形成する。ビアホール１０８に第２の金属膜を成
長させることにより該第２の金属膜からなるビアコンタ
クト１０９を形成すると共に、ビアホール１０８におけ
るビアコンタクト１０９の上にリセス部１０８ａを形成
する。リセス部１０８ａに、第１の金属膜１０４と異な
る材料からなるキャップ層１１０を形成した後、下層配
線形成用のマスクパターン及びキャップ層１１０をマス
クとして用いて第１の金属膜１０４をパターニングする
ことにより下層配線を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線を有する
半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＬＳＩデバイスの高速性及び信頼
性を向上させるため、従来の配線に用いられてきたアル
ミニウム（Ａｌ）よりも低抵抗の銅（Ｃｕ）を用いた配
線形成技術が開発されてきた。

【０００３】また、半導体ＬＳＩデバイスを微細化する
ために、配線構造の多層化が進んできた。

【０００４】以下、図１６に示す従来の半導体装置の断
面構成を参照しながら、デュアルダマシン法（Dual Dam
ascene:A ULSI WIRING TECHNOLOGY ,C.W.Kannta et.al.
,June 11-12 1991 ,VMIC Conference )を用いて、下層
配線が形成された半導体基板上に、ビアコンタクトを介
して下層配線と接続される上層配線を形成する方法につ
いて説明する。

【０００５】まず、半導体基板１上の第１の層間絶縁膜
２に第１の配線溝３を形成した後、第１の配線溝３の内
部に第１の密着層４、第１のシード層５及び第１の銅メ
ッキ層６からなる下層配線７を形成する。

【０００６】次に、第２の層間絶縁膜８を堆積した後、
第２の層間絶縁膜８の上に形成されたマスクパターン
（図示省略）をマスクとして、第２の層間絶縁膜８に対
してドライエッチングを行なって、第２の層間絶縁膜８
にビアホール９及び第２の配線溝１０を順次形成し、そ
の後、ビアホール９及び第２の配線溝１０を含む第２の
層間絶縁膜８の上に、第２の密着層１１及び銅膜からな
る第２のシード層１２を順次堆積する。

【０００７】次に、第２のシード層１２をメッキ用陰極
として使用した電解メッキ法により、第２のシード層１
２の上に第２の銅メッキ層１３を堆積した後、第２の密
着層１１、第２のシード層１２及び第２の銅メッキ層１
３における第２の層間絶縁膜８の上に露出している部分
を除去して、第２の密着層１１、第２のシード層１２及
び第２の銅メッキ層１３からなるビアコンタクト１４及
び上層配線１５を形成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ＬＳＩデバイスの微細化が進むに伴って、従来の多層配
線形成方法においては、以下のような問題が生じてく
る。 （１）ビアホール形成用のマスクパターンの下層配線７
に対する位置ずれが避けられないため、ビアコンタクト
１４が下層配線７に対して位置ずれしてしまうので、下
層配線７とビアコンタクト１４との接触面積が減少し
て、下層配線７とビアコンタクト１４との間に接続不良
が生じる。尚、図１６においては、ビアコンタクト１４
が下層配線７に対してずれ寸法ｂだけ位置ずれした場合
を示している。 （２）ビアホール９のアスペクト比が高くなると、電解
メッキ法により第２の銅メッキ層１３を成膜するとき
に、第２の銅メッキ層１３におけるビアホール９の開口
部近傍部分の成長速度が、第２の銅メッキ層１３におけ
るビアホール９の底部近傍部分の成長速度よりも速いた
め、ビアホール９の内部が第２の銅メッキ層１３により
埋め込まれる前に、ビアホール９の開口部が第２の銅メ
ッキ層１３により塞がれてしまうので、ビアホール９の
内部にボイド１６が発生して、下層配線７と上層配線１
５との間に接続不良が生じる。

【０００９】前記に鑑み、本発明は、マスクパターンが
位置ずれした場合にも、下層配線とビアコンタクトとの
接触面積が減少することを防止できるようにすると共
に、ビアコンタクト形成時にビアホールの内部にボイド
が発生することを防止できるようにすることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、半導
体基板上の絶縁膜の上に第１の金属膜を堆積する第１の
工程と、第１の金属膜の上に第１の層間絶縁膜を堆積す
る第２の工程と、第１の層間絶縁膜の上に、ビアホール
形成領域に開口部を有する第１のマスクパターンを形成
した後、該第１のマスクパターンをマスクとして第１の
層間絶縁膜に対してエッチングを行なって、第１の層間
絶縁膜にビアホールを形成する第３の工程と、ビアホー
ルに第２の金属膜を成長させることにより該第２の金属
膜からなるビアコンタクトを形成すると共に、ビアホー
ルにおけるビアコンタクトの上にリセス部を形成する第
４の工程と、リセス部に、第１の金属膜と異なる材料か
らなるキャップ層を形成する第５の工程と、第１の層間
絶縁膜の上に、下層配線形成領域を覆う第２のマスクパ
ターンを形成した後、第２のマスクパターン及びキャッ
プ層をマスクとして第１の層間絶縁膜に対してエッチン
グを行なって、第１の層間絶縁膜をパターン化する第６
の工程と、キャップ層及びパターン化された第１の層間
絶縁膜をマスクとして第１の金属膜に対してエッチング
を行なって、第１の金属膜からなる下層配線を形成する
第７の工程と、半導体基板上の全面に亘って第２の層間
絶縁膜を堆積する第８の工程と、第２の層間絶縁膜を平
坦化して、ビアコンタクト又はキャップ層を露出させる
第９の工程と、第２の層間絶縁膜の上にビアコンタクト
又はキャップ層と接続する上層配線を形成する第１０の
工程とを備えている。

【００１１】第１の半導体装置の製造方法によると、第
１の金属膜と異なる材料からなるキャップ層をビアコン
タクトの上面を覆うように形成した後、下層配線形成用
のマスクパターン及びキャップ層をマスクとして用いて
第１の金属膜をパターニングすることにより下層配線を
形成している。このため、下層配線形成用のマスクパタ
ーンが位置ずれした場合にも、キャップ層に覆われたビ
アコンタクトの全面に亘って下層配線を確実に形成でき
るので、下層配線とビアコンタクトとの接触面積が減少
することを防止できる。

【００１２】また、第１の半導体装置の製造方法による
と、下層配線を構成する第１の金属膜の上におけるビア
ホールに露出する領域に、第２の金属膜を成長させてい
るため、ビアホールの底部側からのみ第２の金属膜を成
長させることができる。このため、ビアホールの開口部
が第２の金属膜により塞がれる前に、ビアホールの内部
が第２の金属膜により埋め込まれるので、ビアコンタク
ト形成時にビアホールの内部にボイドが発生することを
防止できる。

【００１３】第１の半導体装置の製造方法において、第
１の金属膜及び第２の金属膜は同じ材料からなることが
好ましい。

【００１４】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜と、ビアコンタクトを構成する第２の金属膜
とが直接に接続しているため、導通時にエレクトロマイ
グレーションが生じた場合にも、下層配線又はビアコン
タクトがマイグレーションバリアとなって金属原子の移
動が妨げられる事態を回避できるので、下層配線とビア
コンタクトとの接合界面近傍において金属原子の過不足
が生じて配線が断線してしまうことを防止できる。

【００１５】また、この場合、第１の金属膜及び第２の
金属膜は銅からなることが好ましい。

【００１６】このようにすると、第１の金属膜からなる
下層配線、及び第２の金属膜からなるビアコンタクトを
低抵抗化することができる。

【００１７】また、この場合、第１の工程は、第１の金
属膜の下側に第１の密着層を形成すると共に、第１の金
属膜の上側に第２の密着層を形成する工程を含み、第３
の工程は、第１のマスクパターンをマスクとして第１の
層間絶縁膜及び第２の密着層に対してエッチングを行な
って、第１の層間絶縁膜及び第２の密着層にビアホール
を形成する工程を含み、第７の工程は、キャップ層及び
パターン化された第１の層間絶縁膜をマスクとして第２
の密着層、第１の金属膜及び第１の密着層に対してエッ
チングを行なって、第１の密着層、第１の金属膜及び第
２の密着層からなる下層配線を形成する工程を含むこと
が好ましい。

【００１８】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜と絶縁膜との間に第１の密着層が介在すると
共に、第１の金属膜と第１の層間絶縁膜との間に第２の
密着層が介在するため、下層配線と絶縁膜又は第１の層
間絶縁膜との間の密着性を向上させることができると共
に、下層配線を構成する第１の金属膜と、ビアコンタク
トを構成する第２の金属膜とを直接に接続することがで
きる。

【００１９】第１の半導体装置の製造方法において、第
１の工程は、第１の金属膜の下側に第１の密着層を形成
すると共に、第１の金属膜の上側に第２の密着層を形成
する工程を含み、第７の工程は、キャップ層及びパター
ン化された第１の層間絶縁膜をマスクとして第２の密着
層、第１の金属膜及び第１の密着層に対してエッチング
を行なって、第１の密着層、第１の金属膜及び第２の密
着層からなる下層配線を形成する工程を含むことが好ま
しい。

【００２０】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜と絶縁膜との間に第１の密着層が介在すると
共に、第１の金属膜と第１の層間絶縁膜との間に第２の
密着層が介在するため、下層配線と絶縁膜又は第１の層
間絶縁膜との間の密着性を向上させることができると共
に、ビアコンタクトを形成するときに、下層配線を構成
する第１の金属膜がビアホールに露出する事態を防いで
第１の金属膜つまり下層配線の酸化を抑制できる。

【００２１】第１の半導体装置の製造方法において、第
３の工程と第４の工程との間に、第１の金属膜における
ビアホールに露出する部分に対して、アルゴンプラズマ
又は水素プラズマによるプラズマ処理を行なう工程を備
えていることが好ましい。

【００２２】このようにすると、第１の金属膜における
ビアホールに露出する部分の表面に形成された酸化層を
除去できるので、ビアホールにおける第２の金属膜の成
長を促進させることができる。

【００２３】第１の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、ビアホールに該ビアホールの上部が残るよ
うに第２の金属膜を成長させることにより、ビアコンタ
クト及びリセス部を形成する工程を含むことが好まし
い。

【００２４】このようにすると、ビアコンタクト及びリ
セス部を簡単に形成することができる。

【００２５】第１の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、ビアホールに該ビアホールが完全に埋まる
ように第２の金属膜を成長させた後、第２の金属膜にお
けるビアホールの上部に形成されている部分を除去する
ことにより、ビアコンタクト及びリセス部を形成する工
程を含むことが好ましい。

【００２６】このようにすると、ビアコンタクト及びリ
セス部を確実に形成することができる。

【００２７】また、この場合、第４の工程は、第２の金
属膜におけるビアホールの上部に形成されている部分を
化学的機械研磨法により除去する工程を含むことが好ま
しい。

【００２８】このようにすると、第２の金属膜のエッチ
ングレートを第１の層間絶縁膜のエッチングレートより
も大きくすることにより、第２の金属膜におけるビアホ
ールの上部に形成されている部分を容易に除去すること
ができる。

【００２９】第１の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、電解メッキ法により第２の金属膜を成長さ
せる工程を含むことが好ましい。

【００３０】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜の上におけるビアホールに露出する領域に、
第２の金属膜を確実に成長させることができる。

【００３１】また、この場合、第４の工程は、第１の金
属膜をメッキ用陰極として用いて、第２の金属膜を成長
させる工程を含むことが好ましい。

【００３２】このようにすると、第２の金属膜を容易に
成長させることができる。

【００３３】第１の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、無電解メッキ法又はＣＶＤ法により第２の
金属膜を成長させる工程を含むことが好ましい。

【００３４】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜の上におけるビアホールに露出する領域に、
第２の金属膜を確実に成長させることができる。

【００３５】第１の半導体装置の製造方法において、第
１の金属膜は銅からなり、キャップ層はタングステン、
金、銀、ニッケル、ニオブ又はパラジウムからなること
が好ましい。

【００３６】このようにすると、第１の金属膜をパター
ニングして下層配線を形成する際に、キャップ層をマス
クとして確実に用いることができる。

【００３７】第１の半導体装置の製造方法において、第
５の工程は、半導体基板上に第２の金属膜と選択的に反
応する反応性ガスを供給してキャップ層を形成する工程
を含むことが好ましい。

【００３８】このようにすると、キャップ層を容易に形
成することができる。

【００３９】また、この場合、第２の金属膜は銅からな
り、反応性ガスはシリコンを含むことが好ましい。

【００４０】このようにすると、銅シリサイドからなる
キャップ層を確実に形成することができる。

【００４１】第１の半導体装置の製造方法において、第
９の工程は、キャップ層の少なくとも下部を残存させる
工程を含み、第１０の工程は、残存するキャップ層によ
りビアコンタクトの上面を保護しながらパターニングす
ることによって上層配線を形成する工程を含むことが好
ましい。

【００４２】このようにすると、上層配線形成用のマス
クパターンがビアコンタクトに対して位置ずれした場合
にも、ビアコンタクトの上面が除去されることを防止で
きる。

【００４３】第１の半導体装置の製造方法において、第
９の工程は、第２の層間絶縁膜及びキャップ層に対して
エッチバックを行なって、キャップ層を除去すると共に
ビアコンタクトの上部を第２の層間絶縁膜の上面から突
出させる工程を含み、第１０の工程は、ビアコンタクト
の上面を除く第２の層間絶縁膜の上に第３の密着層を形
成した後、ビアコンタクトの上を含む第３の密着層の上
に、第２の金属膜と同じ材料からなる第３の金属膜と、
第４の密着層とを順次堆積し、その後、第３の密着層、
第３の金属膜及び第４の密着層をパターニングして、第
３の密着層、第３の金属膜及び第４の密着層からなる上
層配線を形成する工程を含むことが好ましい。

【００４４】このようにすると、第２の金属膜つまりビ
アコンタクト、及び上層配線を構成する第３の金属膜が
同じ材料からなると共に、ビアコンタクトが第３の金属
膜と直接に接続しているため、導通時にエレクトロマイ
グレーションが生じた場合にも、ビアコンタクト又は上
層配線がマイグレーションバリアとなって金属原子の移
動が妨げられる事態を回避できるので、ビアコンタクト
と上層配線との接合界面近傍において金属原子の過不足
が生じて配線が断線してしまうことを防止できる。

【００４５】本発明に係る第２の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の絶縁膜の上に第１の金属膜を堆積す
る第１の工程と、第１の金属膜の上に第１の層間絶縁膜
を堆積する第２の工程と、第１の層間絶縁膜の上に、ビ
アホール形成領域に開口部を有する第１のマスクパター
ンを形成した後、該第１のマスクパターンをマスクとし
て第１の層間絶縁膜に対してエッチングを行なって、第
１の層間絶縁膜にビアホールを形成する第３の工程と、
ビアホールに第１の金属膜と異なる材料からなる第２の
金属膜を成長させることにより、該第２の金属膜からな
るビアコンタクトを形成する第４の工程と、第１の層間
絶縁膜の上に、下層配線形成領域を覆う第２のマスクパ
ターンを形成した後、第２のマスクパターン及びビアコ
ンタクトをマスクとして第１の層間絶縁膜に対してエッ
チングを行なって、第１の層間絶縁膜をパターン化する
第５の工程と、ビアコンタクト及びパターン化された第
１の層間絶縁膜をマスクとして第１の金属膜に対してエ
ッチングを行なって、第１の金属膜からなる下層配線を
形成する第６の工程と、半導体基板上の全面に亘って第
２の層間絶縁膜を堆積する第７の工程と、第２の層間絶
縁膜を平坦化して、ビアコンタクトを露出させる第８の
工程と、第２の層間絶縁膜の上に、ビアコンタクトと接
続する上層配線を形成する第９の工程とを備えている。

【００４６】第２の半導体装置の製造方法によると、第
１の金属膜と異なる材料からなるビアコンタクトを形成
した後、下層配線形成用のマスクパターン及びビアコン
タクトをマスクとして用いて第１の金属膜をパターニン
グすることにより下層配線を形成している。このため、
下層配線形成用のマスクパターンが位置ずれした場合に
も、ビアコンタクトの全面に亘って下層配線が確実に形
成されるので、下層配線とビアコンタクトとの接触面積
が減少することを防止できる。

【００４７】また、第２の半導体装置の製造方法による
と、下層配線を構成する第１の金属膜の上におけるビア
ホールに露出する領域に、第２の金属膜を成長させてい
るため、ビアホールの底部側からのみ第２の金属膜を成
長させることができる。このため、ビアホールの開口部
が第２の金属膜により塞がれる前に、ビアホールの内部
が第２の金属膜により埋め込まれるので、ビアコンタク
ト形成時にビアホールの内部にボイドが発生することを
防止できる。

【００４８】第２の半導体装置の製造方法において、第
１の金属膜は銅からなり、第２の金属膜はタングステ
ン、金、銀、ニッケル、ニオブ又はパラジウムからなる
ことが好ましい。

【００４９】このようにすると、第１の金属膜をパター
ニングして下層配線を形成する際に、ビアコンタクトを
マスクとして確実に用いることができる。

【００５０】第２の半導体装置の製造方法において、第
１の工程は、第１の金属膜の下側に第１の密着層を形成
すると共に、第１の金属膜の上側に第２の密着層を形成
する工程を含み、第７の工程は、キャップ層及びパター
ン化された第１の層間絶縁膜をマスクとして第２の密着
層、第１の金属膜及び第１の密着層に対してエッチング
を行なって、第１の密着層、第１の金属膜及び第２の密
着層からなる下層配線を形成する工程を含むことが好ま
しい。

【００５１】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜と絶縁膜との間に第１の密着層が介在すると
共に、第１の金属膜と第１の層間絶縁膜との間に第２の
密着層が介在するため、下層配線と絶縁膜又は第１の層
間絶縁膜との間の密着性を向上させることができると共
に、ビアコンタクトを形成するときに、下層配線を構成
する第１の金属膜がビアホールに露出する事態を防いで
第１の金属膜つまり下層配線の酸化を抑制できる。

【００５２】第２の半導体装置の製造方法において、第
３の工程と第４の工程との間に、第１の金属膜における
ビアホールに露出する部分に対して、アルゴンプラズマ
又は水素プラズマによるプラズマ処理を行なう工程を備
えていることが好ましい。

【００５３】このようにすると、第１の金属膜における
ビアホールに露出する部分の表面に形成された酸化層を
除去できるので、ビアホールにおける第２の金属膜の成
長を促進させることができる。

【００５４】第２の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、ビアホールに第２の金属膜を、その表面が
少なくとも第１の層間絶縁膜の表面よりも高くなるまで
成長させた後、第２の金属膜における第１の層間絶縁膜
の表面よりも高い位置に形成されている部分を除去する
ことにより、ビアコンタクトを形成する工程を含むこと
が好ましい。

【００５５】このようにすると、ビアコンタクトを確実
に形成することができる。

【００５６】第２の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、電解メッキ法により第２の金属膜を成長さ
せる工程を含むことが好ましい。

【００５７】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜の上におけるビアホールに露出する領域に、
第２の金属膜を確実に成長させることができる。

【００５８】また、この場合、第４の工程は、第１の金
属膜をメッキ用陰極として用いて、第２の金属膜を成長
させる工程を含むことが好ましい。

【００５９】このようにすると、第２の金属膜を容易に
成長させることができる。

【００６０】第２の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、無電解メッキ法又はＣＶＤ法により第２の
金属膜を成長させる工程を含むことが好ましい。

【００６１】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜の上におけるビアホールに露出する領域に、
第２の金属膜を確実に成長させることができる。

【００６２】第２の半導体装置の製造方法において、第
４の工程は、半導体基板上に第１の金属膜と選択的に反
応する反応性ガスを供給して第２の金属膜を成長させる
工程を含むことが好ましい。

【００６３】このようにすると、下層配線を構成する第
１の金属膜の上におけるビアホールに露出する領域に、
第２の金属膜を容易に成長させることができる。

【００６４】また、この場合、第１の金属膜は銅からな
り、反応性ガスはシリコンを含むことが好ましい。

【００６５】このようにすると、銅シリサイドからなる
第２の金属膜を確実に成長させることができる。

【００６６】本発明に係る半導体装置は、半導体基板上
に形成された下層配線と、下層配線の上に堆積された層
間絶縁膜と、層間絶縁膜に形成され、下層配線と接続す
るビアコンタクトと、層間絶縁膜の上に形成され、ビア
コンタクトを介して下層配線と接続する上層配線とを備
え、下層配線及びビアコンタクトは同じ材料からなり、
ビアコンタクトは下層配線の上面からはみ出すことな
く、下層配線の上面と直接に接続している。

【００６７】本発明の半導体装置によると、下層配線及
びビアコンタクトが同じ材料からなると共に、ビアコン
タクトが下層配線の上面と直接に接続している。このた
め、導通時にエレクトロマイグレーションが生じた場合
にも、下層配線又はビアコンタクトがマイグレーション
バリアとなって金属原子の移動が妨げられる事態を回避
できるので、下層配線とビアコンタクトとの接合界面近
傍において金属原子の過不足が生じて配線が断線してし
まうことを防止できる。

【００６８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００６９】図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜
（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｃ）
は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工
程を示す断面図である。

【００７０】まず、図１（ａ）に示すように、予め半導
体能動素子（図示せず）が形成された半導体基板１０１
の上に絶縁膜１０２を堆積した後、該絶縁膜１０２の上
に、例えばタンタル合金膜からなる第１の密着層１０
３、例えば銅膜からなる第１の金属膜１０４、及び例え
ばタンタル合金膜からなる第２の密着層１０５を順次堆
積し、その後、第２の密着層１０５の上に、例えば酸化
シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜１０６を堆積す
る。

【００７１】このとき、第１の密着層１０３、第１の金
属膜１０４及び第２の密着層１０５からなる積層薄膜の
膜厚は約３５０ｎｍであり、第１の層間絶縁膜１０６の
膜厚は約１５００ｎｍである。

【００７２】次に、第１の層間絶縁膜１０６の上に、ビ
アホール形成領域に開口部を有する第１のレジストパタ
ーン１０７を形成した後、該第１のレジストパターン１
０７をマスクとして、第１の層間絶縁膜１０６及び第２
の密着層１０５に対して順次ドライエッチングを行なっ
て、図１（ｂ）に示すように、第２の密着層１０５及び
第１の層間絶縁膜１０６にビアホール１０８を形成し、
その後、第１のレジストパターン１０７をアッシングに
より除去する。

【００７３】次に、図１（ｃ）に示すように、第１の金
属膜１０４の上におけるビアホール１０８に露出する領
域に、例えば電解メッキ法を用いて第２の金属膜、具体
的には銅膜を選択的に成長させることにより、該銅膜か
らなるビアコンタクト１０９を形成する。このとき、ビ
アホール１０８に該ビアホール１０８の上部が残るよう
に銅膜を成長させることにより、ビアホール１０８にお
けるビアコンタクト１０９の上に深さ約３００ｎｍのリ
セス部１０８ａを形成する。このようにすると、ビアコ
ンタクト１０９及びリセス部１０８ａを簡単に形成する
ことができる。

【００７４】図５は、電解メッキ法によりビアホール１
０８に銅膜を選択的に成長させて、ビアコンタクト１０
９を形成している様子を示している。

【００７５】図５に示すように、メッキ槽（図示せず）
に貯留され、所定の添加剤が混入された硫酸銅溶液から
なるメッキ液１５１に半導体基板１０１を浸漬すると共
に、第１の金属膜１０４における半導体基板１０１のウ
ェハーエッジに露出している部分に、電解メッキ装置
（図示せず）の陰極電極１５２を接続すると、陰極電極
１５２から第１の金属膜１０４に電子が供給されて第１
の金属膜１０４がメッキ用陰極となるので、第１の金属
膜１０４の上におけるビアホール１０８に露出する領域
に銅膜を選択的に析出させることができる。

【００７６】尚、図５において、第１の密着層１０３及
び第２の密着層１０５の図示を省略している。

【００７７】次に、図２（ａ）に示すように、リセス部
１０８ａに、例えば選択ＣＶＤ法によりタングステン膜
を成長させることにより、該タングステン膜からなるキ
ャップ層１１０を形成する。

【００７８】尚、第１の実施形態においては、キャップ
層１１０の形成に選択ＣＶＤ法を用いたが、これに代え
て、ブランケットタングステン法を用いて、リセス部１
０８ａを含む第１の層間絶縁膜１０６の上にタングステ
ン膜を堆積させた後、該タングステン膜における第１の
層間絶縁膜１０６の上に露出している部分を除去して、
リセス部１０８ａにタングステン膜からなるキャップ層
１１０を形成してもよい。

【００７９】次に、図２（ｂ）に示すように、第１の層
間絶縁膜１０６の膜厚が約５００ｎｍになるように、第
１の層間絶縁膜１０６に対して１０００ｎｍ程度のエッ
チバックを行なって、ビアコンタクト１０９及びキャッ
プ層１１０を第１の層間絶縁膜１０６の上面から突出さ
せた後、第１の層間絶縁膜１０６、ビアコンタクト１０
９及びキャップ層１１０の上に、下層配線形成領域をマ
スクする第２のレジストパターン１１１を形成する。
尚、図２（ｂ）においては、第２のレジストパターン１
１１がビアコンタクト１０９に対してずれ寸法ａ１だけ
位置ずれした場合を示している。

【００８０】次に、図２（ｃ）に示すように、第２のレ
ジストパターン１１１及びキャップ層１１０をマスクと
して、第１の層間絶縁膜１０６に対して、酸化膜を除去
するためのＣＦ系エッチングガスを低温下で使用したド
ライエッチングを行なって、第１の層間絶縁膜１０６を
パターン化する。

【００８１】次に、図３（ａ）に示すように、キャップ
層１１０及びパターン化された第１の層間絶縁膜１０６
をマスクとして、第２の密着層１０５、第１の金属膜１
０４及び第１の密着層１０３に対して、銅膜及びタンタ
ル系金属膜を除去するためのＣｌ系エッチングガスを使
用したドライエッチングを順次行なって、第１の密着層
１０３、第１の金属膜１０４及び第２の密着層１０５か
らなる下層配線１１２を形成する。

【００８２】このとき、キャップ層１１０は、前記のＣ
Ｆ系エッチングガス又はＣｌ系エッチングガスを使用し
たドライエッチングに対するエッチングストッパーとし
て作用すると共に、ドライエッチング終了時点において
も残存するため、ビアコンタクト１０９が完全な形状で
残存すると共に、ビアコンタクト１０９の全面に亘って
下層配線１１２が確実に形成される。

【００８３】尚、半導体基板１０１上における隣り合う
下層配線１１２同士の間には、配線間隙１１３が形成さ
れている。

【００８４】次に、図３（ｂ）に示すように、キャップ
層１１０及びパターン化された第１の層間絶縁膜１０６
をマスクとして、絶縁膜１０２に対して、ＣＦ系エッチ
ングガスを使用したドライエッチングを行なって、絶縁
膜１０２の上部における隣り合う下層配線１１２同士の
間の領域を３００ｎｍ程度除去した後、絶縁膜１０２、
第１の層間絶縁膜１０６、ビアコンタクト１０９、キャ
ップ層１１０及び下層配線１１２の上に、例えばプラズ
マＣＶＤ装置内でＳｉＨ₄／Ｎ₂Ｏ系ガスプラズマを用い
ることによりＳｉＯ₂ 膜からなる第２の層間絶縁膜１１
４を堆積する。

【００８５】このとき、ＳｉＨ₄／Ｎ₂Ｏ系ガスプラズマ
を用いて堆積されたＳｉＯ₂ 膜のステップカバレッジが
悪いため、配線間隙１１３において形成された溝のアス
ペクト比が高い場合、第２の層間絶縁膜１１４における
配線間隙１１３に空孔１１３ａが生じると共に、配線間
隙１１３において形成された溝のアスペクト比が低い場
合、該溝の壁面及び底部に堆積された第２の層間絶縁膜
１１４の内側にギャップ部１１３ｂが形成される。

【００８６】尚、図示は省略しているが、本実施形態に
おいて、第２の層間絶縁膜１１４を堆積する前に、下層
配線１１２を構成する第１の金属膜１０４の側面、及び
ビアコンタクト１０９の側面に対して、水素プラズマ又
はアンモニアプラズマによるプラズマ処理を行なって、
第１の金属膜１０４及びビアコンタクト１０９の側面に
形成された酸化銅膜を還元して除去した後、第１の金属
膜１０４及びビアコンタクト１０９の側面に、再酸化を
防止するための極薄のＳｉＮ膜又はＳｉＯＮ膜等を堆積
しておくことが好ましい。

【００８７】次に、図３（ｃ）に示すように、ギャップ
部１１３ｂを含む第２の層間絶縁膜１１４の上に全面に
亘って、例えばＨＤＰ（ハイデンシティープラズマ）Ｃ
ＶＤ装置を用いてＳｉＯ₂ 膜からなる第３の層間絶縁膜
１１５を堆積する。

【００８８】このとき、ハイデンシティープラズマを用
いて堆積されたＳｉＯ₂ 膜のステップカバレッジが良い
ため、ギャップ部１１３ｂが第３の層間絶縁膜１１５に
よって完全に埋め込まれる。

【００８９】また、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すよう
に、配線間隙１１３に空孔１１３ａが生じるように第２
の層間絶縁膜１１４及び第３の層間絶縁膜１１５を堆積
しているため、隣り合う下層配線１１２同士の間の比誘
電率つまり容量を低減することができる。

【００９０】次に、図４（ａ）に示すように、例えばＣ
ＭＰ法によりキャップ層１１０を除去すると共に第３の
層間絶縁膜１１５を平坦化して、ビアコンタクト１０９
の上面を露出させる。

【００９１】このとき、ビアコンタクト１０９の上面が
第１の層間絶縁膜１０６の上端つまり空孔１１３ａの上
端よりも高いため、ＣＭＰ法による第３の層間絶縁膜１
１５の研磨をビアコンタクト１０９の上面で停止させる
ことにより、すなわち、ビアコンタクト１０９をエッチ
ングストッパーとして用いることにより、平坦化された
第３の層間絶縁膜１１５の上面が空孔１１３ａの上端よ
りも高くなるように制御できる。従って、ＣＭＰ法によ
り第３の層間絶縁膜１１５を平坦化した後に、平坦化さ
れた第３の層間絶縁膜１１５の上面において空孔１１３
ａが開口部を形成することを防止できる。

【００９２】次に、図４（ｂ）に示すように、ビアコン
タクト１０９の上を含む第３の層間絶縁膜１１５の上
に、例えばタンタル合金膜からなる第３の密着層１１
６、例えば銅膜からなる第３の金属膜１１７、及び例え
ばタンタル合金膜からなる第４の密着層１１８を順次堆
積する。

【００９３】次に、第４の密着層１１８の上に上層配線
形成領域を覆うレジストパターン（図示せず）を形成し
た後、該レジストパターンをマスクとして、第４の密着
層１１８、第３の金属膜１１７及び第３の密着層１１６
に対して順次ドライエッチングを行なって、図４（ｃ）
に示すように、第３の密着層１１６、第３の金属膜１１
７及び第４の密着層１１８からなり、ビアコンタクト１
０９と接続される上層配線１１９を形成する。

【００９４】以上に説明したように、第１の実施形態に
よると、第１の金属膜１０４と異なる材料からなるキャ
ップ層１１０をビアコンタクト１０９の上面を覆うよう
に形成した後、下層配線形成用のマスクパターン及びキ
ャップ層１１０をマスクとして用いて第１の金属膜１０
４をパターニングすることにより下層配線１１２を形成
しているため、下層配線形成用のマスクパターンが位置
ずれした場合にも、キャップ層１１０に覆われたビアコ
ンタクト１０９の全面に亘って下層配線１１２が確実に
形成されるので、下層配線１１２とビアコンタクト１０
９との接触面積が減少することを防止できる。

【００９５】また、第１の実施形態によると、下層配線
１１２を構成する第１の金属膜１０４の上におけるビア
ホール１０８に露出する領域に、銅膜を成長させている
ため、ビアホール１０８の底部側からのみ銅膜を成長さ
せることができる。このため、ビアホール１０８の開口
部が銅膜により塞がれる前に、ビアホール１０８の内部
が銅膜により埋め込まれるので、ビアコンタクト１０９
の形成時にビアホール１０８の内部にボイドが発生する
ことを防止できる。

【００９６】また、第１の実施形態によると、下層配線
１１２を構成する第１の金属膜１０４、及びビアコンタ
クト１０９の材料として銅が用いられていると共に、ビ
アコンタクト１０９が第１の金属膜１０４と直接に接続
されている。ところで、配線中において互いに異なる種
類の金属が接続されていると、導通時にエレクトロマイ
グレーションが生じた場合に、一の金属が他の金属に対
してマイグレーションバリアとなって金属原子の移動が
妨げられるため、一の金属と他の金属との接合界面近傍
において金属原子の過不足が生じて配線が断線してしま
う場合がある。しかしながら、第１の実施形態において
は、同一の材料からなる下層配線１１２とビアコンタク
ト１０９とが直接に接続されているため、導通時にエレ
クトロマイグレーションが生じた場合にも、下層配線１
１２又はビアコンタクト１０９がマイグレーションバリ
アとなって金属原子の移動が妨げられる事態を回避でき
るので、下層配線１１２とビアコンタクト１０９との接
合界面近傍において金属原子の過不足が生じて配線が断
線してしまうことを防止できる。

【００９７】また、第１の実施形態によると、下層配線
１１２を構成する第１の金属膜１０４と絶縁膜１０２と
の間に第１の密着層１０３を介在させていると共に、第
１の金属膜１０４と第１の層間絶縁膜１０６との間に第
２の密着層１０５を介在させているため、下層配線１１
２と絶縁膜１０２又は第１の層間絶縁膜１０６との間の
密着性が向上する。

【００９８】尚、第１の実施形態において、第１の金属
膜１０４及びビアコンタクト１０９の材料として銅を用
いたが、これに代えて、第１の金属膜１０４及びビアコ
ンタクト１０９の材料として他の同じ金属を用いてもよ
い。

【００９９】また、第１の実施形態において、ビアコン
タクト１０９の形成に電解メッキ法を用いたが、これに
代えて、無電解メッキ法又は選択ＣＶＤ法等を用いても
よい。

【０１００】また、第１の実施形態において、第１の金
属膜１０４及びキャップ層１１０の材料として、それぞ
れ銅及びタングステンを用いたが、これに代えて、第１
の金属膜１０４及びキャップ層１１０の材料として、他
の異なる金属の組み合わせを用いてもよい。具体的に
は、第１の金属膜１０４の材料として銅を用いる場合、
キャップ層１１０の材料として、タングステンに代え
て、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金
（Ｐｔ）、ニオブ（Ｎｂ）又はパラジウム（Ｐｄ）等を
用いてもよい。

【０１０１】また、第１の実施形態において、第１の金
属膜１０４の下側に第１の密着層１０３を形成すると共
に、第１の金属膜１０４の上側に第２の密着層１０５を
形成したが、第１の密着層１０３又は第２の密着層１０
５を形成しなくてもよい。

【０１０２】（第１の実施形態の第１の変形例）本発明
の第１の実施形態の第１の変形例に係る半導体装置の製
造方法について、図面を参照しながら説明する。

【０１０３】図６（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の
第１の変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示
す断面図である。

【０１０４】第１の実施形態の第１の変形例が、第１の
実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点は、第
１のレジストパターン１０７をマスクとしてドライエッ
チングを行なうとき（図１（ａ）参照）に、第１の層間
絶縁膜１０６のみに対してドライエッチングを行なっ
て、図６（ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜１０６
にビアホール１０８を形成し、その後、図６（ｂ）に示
すように、第２の密着層１０５の上におけるビアホール
１０８に露出する領域にビアコンタクト１０９を形成す
ることである。

【０１０５】尚、第１の実施形態の第１の変形例におけ
る図６（ｂ）に示す工程よりも後の工程は、第１の金属
膜１０４とビアコンタクト１０９との間に第２の密着層
１０５が介在していることを除いて、第１の実施形態に
おける図２（ａ）に示す工程以降の工程と同じである。

【０１０６】第１の実施形態の第１の変形例によると、
ビアコンタクト１０９を形成するときに、下層配線１１
２を構成する第１の金属膜１０４がビアホール１０８に
露出する事態を防げるため、第１の金属膜１０４の酸化
を抑制できるので、下層配線１１２の信頼性を向上させ
ることができる。

【０１０７】（第１の実施形態の第２の変形例）本発明
の第１の実施形態の第２の変形例に係る半導体装置の製
造方法について、図面を参照しながら説明する。

【０１０８】図７（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の
第２の変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示
す断面図である。

【０１０９】第１の実施形態の第２の変形例が、第１の
実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる第１の点
は、ビアホール１０８を形成する工程（図１（ｂ）参
照）とビアコンタクト１０９を形成する工程（図１
（ｃ）参照）との間に、第１の金属膜１０４におけるビ
アホール１０８に露出する部分に対して、アルゴンプラ
ズマ又は水素プラズマによるプラズマ処理を行なって、
該部分の表面に形成された酸化層を除去する工程を行な
うことである。

【０１１０】また、第１の実施形態の第２の変形例が、
第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる第
２の点は、ビアコンタクト１０９を形成する工程（図１
（ｃ）参照）において、まず、図７（ａ）に示すよう
に、ビアホール１０８に該ビアホール１０８が完全に埋
まるように第２の金属膜１０９Ａ（具体的には銅膜）を
成長させ、続いて、図７（ｂ）に示すように、第２の金
属膜１０９Ａにおけるビアホール１０８の上部に形成さ
れている部分を除去することにより、第２の金属膜１０
９Ａからなるビアコンタクト１０９を形成すると共に、
ビアホール１０８におけるビアコンタクト１０９の上に
リセス部１０８ａを形成することである。

【０１１１】尚、第１の実施形態の第２の変形例におけ
る図７（ｂ）に示す工程よりも後の工程は、第１の実施
形態における図２（ａ）に示す工程以降の工程と同じで
ある。

【０１１２】第１の実施形態の第２の変形例によると、
第１の金属膜１０４におけるビアホール１０８に露出す
る部分に対してプラズマ処理を行なって、該部分の表面
に形成された酸化層を除去しているので、ビアホール１
０８における第２の金属膜１０９Ａの成長を促進させる
ことができる。

【０１１３】また、第１の実施形態の第２の変形例によ
ると、ビアホール１０８に該ビアホール１０８が完全に
埋まるように第２の金属膜１０９Ａを成長させた後、第
２の金属膜１０９Ａにおけるビアホール１０８の上部に
形成されている部分を除去することにより、ビアコンタ
クト１０９及びリセス部１０８ａを形成しているので、
ビアコンタクト１０９及びリセス部１０８ａを確実に形
成することができる。

【０１１４】尚、第１の実施形態の第２の変形例におい
て、図７（ｂ）に示す工程で、第２の金属膜１０９Ａに
おけるビアホール１０８の上部に形成されている部分を
化学的機械研磨法（ＣＭＰ）により除去することが好ま
しい。このようにすると、第２の金属膜１０９Ａのエッ
チングレートを第１の層間絶縁膜１０６のエッチングレ
ートよりも大きくすることにより、第２の金属膜１０９
Ａにおけるビアホール１０８の上部に形成されている部
分を容易に除去することができる。具体的には、第２の
金属膜１０９Ａとして銅膜を用いると共に第１の層間絶
縁膜１０６としてシリコン酸化膜を用いる場合には、研
磨剤としてアルミナ等を使用したＣＭＰによって、第２
の金属膜１０９Ａにおけるビアホール１０８の上部に形
成されている部分を除去することが好ましい。

【０１１５】（第１の実施形態の第３の変形例）本発明
の第１の実施形態の第３の変形例に係る半導体装置の製
造方法について、図面を参照しながら説明する。

【０１１６】第１の実施形態の第３の変形例が、第１の
実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点は、ビ
アコンタクト１０９の上にキャップ層１１０を形成する
とき（図２（ａ）参照）に、４００℃程度の高温下にお
いてビアコンタクト１０９の上面をシランを含むガスに
さらして、銅シリサイド層を選択的に成長させることに
より、該銅シリサイド層からなるキャップ層１１０を形
成することである。

【０１１７】第１の実施形態の第３の変形例によると、
ビアコンタクト１０９を構成する銅と選択的に反応する
シランを含むガスを用いて銅シリサイド層からなるキャ
ップ層１１０を形成しているため、キャップ層１１０を
容易に形成することができる。

【０１１８】尚、第１の実施形態の第３の変形例におい
ては、シランを含むガスを用いて銅シリサイド層からな
るキャップ層１１０を形成したが、これに代えて、銅と
選択的に反応する他の反応性ガス、例えばＴＭＡＨ（ト
リメチルアルミハイドライド）を用いてＡｌＣｕ膜から
なるキャップ層１１０を形成してもよい。

【０１１９】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照し
ながら説明する。

【０１２０】尚、第２の実施形態においては、第１の実
施形態に係る半導体装置の製造方法の図１（ａ）〜
（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）に
示す工程と同様の処理を行なうので、図３（ｃ）に示す
工程よりも後の工程について、図８（ａ）〜（ｃ）を参
照しながら説明する。

【０１２１】まず、図８（ａ）に示すように、例えばＣ
ＭＰ法によりキャップ層１１０の上部を除去すると共に
第３の層間絶縁膜１１５を平坦化して、残存するキャッ
プ層１１０の上面を露出させる。

【０１２２】次に、図８（ｂ）に示すように、残存する
キャップ層１１０の上を含む第３の層間絶縁膜１１５の
上に、例えばタンタル合金膜からなる第３の密着層１１
６、例えば銅膜からなる第３の金属膜１１７、及び例え
ばタンタル合金膜からなる第４の密着層１１８を順次堆
積する。

【０１２３】次に、第４の密着層１１８の上に上層配線
形成領域を覆うレジストパターン（図示せず）を形成し
た後、該レジストパターンをマスクとして、第４の密着
層１１８、第３の金属膜１１７及び第３の密着層１１６
に対して順次ドライエッチングを行なって、図８（ｃ）
に示すように、第３の密着層１１６、第３の金属膜１１
７及び第４の密着層１１８からなり、残存するキャップ
層１１０を介してビアコンタクト１０９と接続される上
層配線１１９を形成する。尚、図８（ｃ）においては、
上層配線形成領域を覆うレジストパターン、つまり上層
配線１１９がビアコンタクト１０９に対してずれ寸法ａ
２だけ位置ずれして、残存するキャップ層１１０が露出
した場合を示している。

【０１２４】第２の実施形態によると、第１の実施形態
において得られる効果に加えて、以下のような効果が得
られる。

【０１２５】すなわち、キャップ層１１０によりビアコ
ンタクト１０９の上面を保護しながらパターニングする
ことによって、上層配線１１９を形成しているため、上
層配線形成用のマスクパターンがビアコンタクト１０９
に対して位置ずれした場合にも、ビアコンタクト１０９
の上面が除去されることを防止できるので、ビアコンタ
クト１０９の信頼性を向上させることができる。

【０１２６】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照し
ながら説明する。

【０１２７】尚、第３の実施形態においては、第１の実
施形態に係る半導体装置の製造方法の図１（ａ）〜
（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）及び
図４（ａ）に示す工程と同様の処理を行なうので、図４
（ａ）に示す工程よりも後の工程について、図９
（ａ）、（ｂ）及び図１０（ａ）、（ｂ）を参照しなが
ら説明する。

【０１２８】まず、図９（ａ）に示すように、第３の層
間絶縁膜１１５に対して、例えばウエットエッチングを
行なって、ビアコンタクト１０９の上部を第３の層間絶
縁膜１１５の上面から突出させた後、前記ビアコンタク
ト１０９の上部を含む第３の層間絶縁膜１１５の上に、
例えばタンタル合金膜からなる第３の密着層１１６を堆
積する。

【０１２９】次に、図９（ｂ）に示すように、例えばＣ
ＭＰ法により第３の密着層１１６を平坦化して、ビアコ
ンタクト１０９の上面を露出させた後、図１０（ａ）に
示すように、ビアコンタクト１０９の上を含む第３の密
着層１１６の上に、例えば銅膜からなる第３の金属膜１
１７、及び例えばタンタル合金膜からなる第４の密着層
１１８を順次堆積する。

【０１３０】次に、第４の密着層１１８の上に上層配線
形成領域を覆うレジストパターン（図示せず）を形成し
た後、該レジストパターンをマスクとして、第４の密着
層１１８、第３の金属膜１１７及び第３の密着層１１６
に対して順次ドライエッチングを行なって、図１０
（ｂ）に示すように、第３の密着層１１６、第３の金属
膜１１７及び第４の密着層１１８からなり、ビアコンタ
クト１０９と接続される上層配線１１９を形成する。

【０１３１】第３の実施形態によると、第１の実施形態
において得られる効果に加えて、以下のような効果が得
られる。

【０１３２】すなわち、ビアコンタクト１０９、及び上
層配線１１９を構成する第３の金属膜１１７の材料とし
て銅が用いられていると共に、ビアコンタクト１０９が
第３の金属膜１１７と直接に接続されているため、導通
時にエレクトロマイグレーションが生じた場合にも、ビ
アコンタクト１０９又は上層配線１１９がマイグレーシ
ョンバリアとなって金属原子の移動が妨げられる事態を
回避できるので、ビアコンタクト１０９と上層配線１１
９との接合界面近傍において金属原子の過不足が生じて
配線が断線してしまうことを防止できる。

【０１３３】尚、第３の実施形態において、ビアコンタ
クト１０９及び第３の金属膜１１７の材料として銅を用
いたが、これに代えて、ビアコンタクト１０９及び第３
の金属膜１１７の材料として他の同じ金属を用いてもよ
い。

【０１３４】（第４の実施形態）本発明の第４の実施形
態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照し
ながら説明する。

【０１３５】図１１（ａ）〜（ｃ）、図１２（ａ）〜
（ｃ）、図１３（ａ）〜（ｃ）及び図１４（ａ）、
（ｂ）は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法
の各工程を示す断面図である。

【０１３６】まず、図１１（ａ）に示すように、予め半
導体能動素子（図示せず）が形成された半導体基板２０
１の上に絶縁膜２０２を堆積した後、該絶縁膜２０２の
上に、例えばタンタル合金膜からなる第１の密着層２０
３、例えば銅膜からなる第１の金属膜２０４、及び例え
ばタンタル合金膜からなる第２の密着層２０５を順次堆
積し、その後、第２の密着層２０５の上に、例えば酸化
シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜２０６を堆積す
る。

【０１３７】このとき、第１の密着層２０３、第１の金
属膜２０４及び第２の密着層２０５からなる積層薄膜の
膜厚は約３５０ｎｍであり、第１の層間絶縁膜２０６の
膜厚は約１５００ｎｍである。

【０１３８】次に、第１の層間絶縁膜２０６の上に、ビ
アホール形成領域に開口部を有する第１のレジストパタ
ーン２０７を形成した後、該第１のレジストパターン２
０７をマスクとして、第１の層間絶縁膜２０６及び第２
の密着層２０５に対して順次ドライエッチングを行なっ
て、図１１（ｂ）に示すように、第２の密着層２０５及
び第１の層間絶縁膜２０６にビアホール２０８を形成
し、その後、第１のレジストパターン２０７をアッシン
グにより除去する。

【０１３９】次に、図１１（ｃ）に示すように、第１の
金属膜２０４の上におけるビアホール２０８に露出する
領域に、例えば電解メッキ法を用いて第２の金属膜、具
体的にはタングステン膜を選択的に成長させることによ
り、該タングステン膜からなるビアコンタクト２０９を
形成する。このとき、第１の金属膜２０４をメッキ用陰
極として用いる。

【０１４０】次に、図１２（ａ）に示すように、第１の
層間絶縁膜２０６の膜厚が約５００ｎｍになるように、
第１の層間絶縁膜２０６に対して１０００ｎｍ程度のエ
ッチバックを行なって、ビアコンタクト２０９を第１の
層間絶縁膜２０６の上面から突出させた後、第１の層間
絶縁膜２０６及びビアコンタクト２０９の上に、下層配
線形成領域をマスクする第２のレジストパターン２１０
を形成する。尚、図１２（ａ）においては、第２のレジ
ストパターン２１０がビアコンタクト２０９に対してず
れ寸法ａ３だけ位置ずれした場合を示している。

【０１４１】次に、図１２（ｂ）に示すように、第２の
レジストパターン２１０及びビアコンタクト２０９をマ
スクとして、第１の層間絶縁膜２０６に対して、酸化膜
を除去するためのＣＦ系エッチングガスを低温下で使用
したドライエッチングを行なって、第１の層間絶縁膜２
０６をパターン化する。

【０１４２】次に、図１２（ｃ）に示すように、ビアコ
ンタクト２０９及びパターン化された第１の層間絶縁膜
２０６をマスクとして、第２の密着層２０５、第１の金
属膜２０４及び第１の密着層２０３に対して、銅膜及び
タンタル系金属膜を除去するためのＣｌ系エッチングガ
スを使用したドライエッチングを順次行なって、第１の
密着層２０３、第１の金属膜２０４及び第２の密着層２
０５からなる下層配線２１１を形成する。

【０１４３】このとき、ビアコンタクト２０９は、前記
のＣＦ系エッチングガス又はＣｌ系エッチングガスを使
用したドライエッチングに対するエッチングストッパー
として作用するため、ビアコンタクト２０９の全面に亘
って下層配線２１１が確実に形成される。

【０１４４】尚、半導体基板２０１上における隣り合う
下層配線２１１同士の間には、配線間隙２１２が形成さ
れている。

【０１４５】次に、図１３（ａ）に示すように、ビアコ
ンタクト２０９及びパターン化された第１の層間絶縁膜
２０６をマスクとして、絶縁膜２０２に対して、ＣＦ系
エッチングガスを使用したドライエッチングを行なっ
て、絶縁膜２０２の上部における隣り合う下層配線２１
１同士の間の領域を３００ｎｍ程度除去した後、絶縁膜
２０２、第１の層間絶縁膜２０６、ビアコンタクト２０
９及び下層配線２１１の上に、例えばプラズマＣＶＤ装
置内でＳｉＨ₄／Ｎ₂Ｏ系ガスプラズマを用いることによ
りＳｉＯ₂ 膜からなる第２の層間絶縁膜２１３を堆積す
る。

【０１４６】このとき、ＳｉＨ₄／Ｎ₂Ｏ系ガスプラズマ
を用いて堆積されたＳｉＯ₂ 膜のステップカバレッジが
悪いため、配線間隙２１２において形成された溝のアス
ペクト比が高い場合、第２の層間絶縁膜２１３における
配線間隙２１２に空孔２１２ａが生じると共に、配線間
隙２１２において形成された溝のアスペクト比が低い場
合、該溝の壁面及び底部に堆積された第２の層間絶縁膜
２１３の内側にギャップ部２１２ｂが形成される。

【０１４７】尚、図示は省略しているが、本実施形態に
おいて、第２の層間絶縁膜２１３を堆積する前に、下層
配線２１１を構成する第１の金属膜２０４の側面、及び
ビアコンタクト２０９の側面に対して、水素プラズマ又
はアンモニアプラズマによるプラズマ処理を行なって、
第１の金属膜２０４及びビアコンタクト２０９の側面に
形成された酸化金属膜を還元して除去した後、第１の金
属膜２０４及びビアコンタクト２０９の側面に、再酸化
を防止するための極薄のＳｉＮ膜又はＳｉＯＮ膜等を堆
積しておくことが好ましい。

【０１４８】次に、図１３（ｂ）に示すように、ギャッ
プ部２１２ｂを含む第２の層間絶縁膜２１３の上に全面
に亘って、例えばＨＤＰ（ハイデンシティープラズマ）
ＣＶＤ装置を用いてＳｉＯ₂ 膜からなる第３の層間絶縁
膜２１４を堆積する。

【０１４９】このとき、ハイデンシティープラズマを用
いて堆積されたＳｉＯ₂ 膜のステップカバレッジが良い
ため、ギャップ部２１２ｂが第３の層間絶縁膜２１４に
よって完全に埋め込まれる。

【０１５０】また、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、配線間隙２１２に空孔２１２ａが生じるように第２
の層間絶縁膜２１３及び第３の層間絶縁膜２１４を堆積
しているため、隣り合う下層配線２１１同士の間の比誘
電率つまり容量を低減することができる。

【０１５１】次に、図１３（ｃ）に示すように、例えば
ＣＭＰ法により第３の層間絶縁膜２１４を平坦化して、
ビアコンタクト２０９を露出させる。

【０１５２】このとき、ビアコンタクト２０９の上面が
第１の層間絶縁膜２０６の上端つまり空孔２１２ａの上
端よりも高いため、ＣＭＰ法による第３の層間絶縁膜２
１４の研磨をビアコンタクト２０９の上面で停止させる
ことにより、すなわち、ビアコンタクト２０９をエッチ
ングストッパーとして用いることにより、平坦化された
第３の層間絶縁膜２１４の上面が空孔２１２ａの上端よ
りも高くなるように制御できる。従って、ＣＭＰ法によ
り第３の層間絶縁膜２１４を平坦化した後に、平坦化さ
れた第３の層間絶縁膜２１４の上面において空孔２１２
ａが開口部を形成することを防止できる。

【０１５３】次に、図１４（ａ）に示すように、ビアコ
ンタクト２０９の上を含む第３の層間絶縁膜２１４の上
に、例えばタンタル合金膜からなる第３の密着層２１
５、例えば銅膜からなる第３の金属膜２１６、及び例え
ばタンタル合金膜からなる第４の密着層２１７を順次堆
積する。

【０１５４】次に、第４の密着層２１７の上に上層配線
形成領域を覆うレジストパターン（図示せず）を形成し
た後、該レジストパターンをマスクとして、第４の密着
層２１７、第３の金属膜２１６及び第３の密着層２１５
に対して順次ドライエッチングを行なって、図１４
（ｂ）に示すように、第３の密着層２１５、第３の金属
膜２１６及び第４の密着層２１７からなり、ビアコンタ
クト２０９と接続される上層配線２１８を形成する。

【０１５５】以上に説明したように、第４の実施形態に
よると、第１の金属膜２０４と異なる材料からなるビア
コンタクト２０９を形成した後、下層配線形成用のマス
クパターン及びビアコンタクト２０９をマスクとして用
いて第１の金属膜２０４をパターニングすることにより
下層配線２１１を形成しているため、下層配線形成用の
マスクパターンが位置ずれした場合にも、ビアコンタク
ト２０９の全面に亘って下層配線２１１が確実に形成さ
れるので、下層配線２１１とビアコンタクト２０９との
接触面積が減少することを防止できる。

【０１５６】また、第４の実施形態によると、下層配線
２１１を構成する第１の金属膜２０４の上におけるビア
ホール２０８に露出する領域に、タングステン膜を成長
させているため、ビアホール２０８の底部側からのみタ
ングステン膜を成長させることができる。このため、ビ
アホール２０８の開口部がタングステン膜により塞がれ
る前に、ビアホール２０８の内部がタングステン膜によ
り埋め込まれるので、ビアコンタクト２０９の形成時に
ビアホール２０８の内部にボイドが発生することを防止
できる。

【０１５７】また、第４の実施形態によると、第１の金
属膜２０４と異なる材料からなるキャップ層をビアコン
タクト２０９の上面を覆うように形成した後、キャップ
層をマスクとして用いて第１の金属膜２０４をパターニ
ングすることにより下層配線２１１を形成する場合（第
１の実施形態参照）に比べて、キャップ層を形成する工
程を省略できるので、下層配線２１１を容易に形成する
ことができる。

【０１５８】また、第４の実施形態によると、下層配線
２１１を構成する第１の金属膜２０４と絶縁膜２０２と
の間に第１の密着層２０３を介在させていると共に、第
１の金属膜２０４と第１の層間絶縁膜２０６との間に第
２の密着層２０５を介在させているため、下層配線２１
１と絶縁膜２０２又は第１の層間絶縁膜２０６との間の
密着性が向上する。

【０１５９】尚、第４の実施形態において、第１の金属
膜２０４及びビアコンタクト２０９の材料として、それ
ぞれ銅及びタングステンを用いたが、これに代えて、第
１の金属膜２０４及びビアコンタクト２０９の材料とし
て、他の異なる金属の組み合わせを用いてもよい。具体
的には、第１の金属膜２０４の材料として銅を用いる場
合、ビアコンタクト２０９の材料として、タングステン
に代えて、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、白金（Ｐｔ）、ニオブ（Ｎｂ）又はパラジウム
（Ｐｄ）等を用いてもよい。

【０１６０】また、第４の実施形態において、ビアコン
タクト２０９の形成に電解メッキ法を用いたが、これに
代えて、無電解メッキ法又は選択ＣＶＤ法等を用いても
よい。

【０１６１】また、第４の実施形態において、第１の金
属膜２０４の下側に第１の密着層２０３を形成すると共
に、第１の金属膜２０４の上側に第２の密着層２０５を
形成したが、第１の密着層２０３又は第２の密着層２０
５を形成しなくてもよい。

【０１６２】また、第４の実施形態において、ビアホー
ル２０８を形成する工程（図１０（ｂ）参照）とビアコ
ンタクト２０９を形成する工程（図１０（ｃ）参照）と
の間に、第１の金属膜２０４におけるビアホール２０８
に露出する部分に対して、アルゴンプラズマ又は水素プ
ラズマによるプラズマ処理を行なってもよい。このよう
にすると、第１の金属膜２０４におけるビアホール２０
８に露出する部分の表面に形成された酸化層を除去でき
るので、ビアホール２０８における第２の金属膜（ビア
コンタクト２０９形成用の金属膜）の成長を促進させる
ことができる。

【０１６３】また、第４の実施形態において、ビアコン
タクト２０９を形成する工程（図１０（ｃ）参照）で、
ビアホール２０８に第２の金属膜を、その表面が少なく
とも第１の層間絶縁膜２０６の表面よりも高くなるまで
成長させた後、該第２の金属膜における第１の層間絶縁
膜２０６の表面よりも高い位置に形成されている部分を
除去することにより、ビアコンタクト２０９を形成して
もよい。このようにすると、ビアコンタクト２０９を確
実に形成することができる。

【０１６４】（第４の実施形態の第１の変形例）本発明
の第４の実施形態の第１の変形例に係る半導体装置の製
造方法について、図面を参照しながら説明する。

【０１６５】図１５（ａ）、（ｂ）は、第４の実施形態
の第１の変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を
示す断面図である。

【０１６６】第４の実施形態の第１の変形例が、第４の
実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点は、第
１のレジストパターン２０７をマスクとしてドライエッ
チングを行なうとき（図１１（ａ）参照）に、第１の層
間絶縁膜２０６のみに対してドライエッチングを行なっ
て、図１５（ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜２０
６にビアホール２０８を形成し、その後、図１５（ｂ）
に示すように、第２の密着層２０５の上におけるビアホ
ール２０８に露出する領域にビアコンタクト２０９を形
成することである。

【０１６７】尚、第４の実施形態の第１の変形例におけ
る図１５（ｂ）に示す工程よりも後の工程は、第１の金
属膜２０４とビアコンタクト２０９との間に第２の密着
層２０５が介在していることを除いて、第４の実施形態
における図１２（ａ）に示す工程以降の工程と同じであ
る。

【０１６８】第４の実施形態の第１の変形例によると、
ビアコンタクト２０９を形成するときに、下層配線２１
１を構成する第１の金属膜２０４がビアホール２０８に
露出する事態を防げるため、第１の金属膜２０４の酸化
を抑制できるので、下層配線２１１の信頼性を向上させ
ることができる。

【０１６９】（第４の実施形態の第２の変形例）本発明
の第４の実施形態の第２の変形例に係る半導体装置の製
造方法について、図面を参照しながら説明する。

【０１７０】第４の実施形態の第２の変形例が、第４の
実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点は、第
１の金属膜２０４の上におけるビアホール２０８に露出
する領域にビアコンタクト２０９を形成するとき（図１
１（ｃ）参照）に、４００℃程度の高温下において第１
の金属膜２０４の上面をシランを含むガスにさらして、
銅シリサイド層を選択的に成長させることにより、該銅
シリサイド層からなるビアコンタクト２０９を形成する
ことである。

【０１７１】第４の実施形態の第２の変形例によると、
第１の金属膜２０４つまり銅膜と選択的に反応するシラ
ンを含むガスを用いて銅シリサイド層からなるビアコン
タクト２０９を形成しているため、ビアコンタクト２０
９を容易に形成することができる。

【０１７２】尚、第４の実施形態の第２の変形例におい
ては、シランを含むガスを用いて銅シリサイド層からな
るビアコンタクト２０９を形成したが、これに代えて、
銅と選択的に反応する他の反応性ガス、例えばＴＭＡＨ
（トリメチルアルミハイドライド）を含むガスを用いて
ＡｌＣｕ膜からなるビアコンタクト２０９を形成しても
よい。

【０１７３】

【発明の効果】本発明によると、下層配線形成用のマス
クパターンが位置ずれした場合にも、ビアコンタクトの
全面に亘って下層配線を確実に形成できるので、下層配
線とビアコンタクトとの接触面積が減少することを防止
できる。

【０１７４】また、本発明によると、ビアホールの開口
部がビアコンタクト形成用金属膜により塞がれる前に、
ビアホールの内部がビアコンタクト形成用金属膜により
埋め込まれるので、ビアコンタクト形成時にビアホール
の内部にボイドが発生することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図５】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に
おいて、電解メッキ法によりビアホールに銅膜を選択的
に成長させて、ビアコンタクトを形成している様子を示
す図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態の第１の変
形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図
である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態の第２の変
形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図
である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は第２の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は第３の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図１０】（ａ）及び（ｂ）は第３の実施形態に係る半
導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）は第４の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は第４の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図１３】（ａ）〜（ｃ）は第４の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図１４】（ａ）及び（ｂ）は第４の実施形態に係る半
導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

【図１５】（ａ）、（ｂ）は、第４の実施形態の第１の
変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面
図である。

【図１６】従来の半導体装置の断面図である。

【符号の説明】

１０１ 半導体基板 １０２ 絶縁膜 １０３ 第１の密着層 １０４ 第１の金属膜 １０５ 第２の密着層 １０６ 第１の層間絶縁膜 １０７ 第１のレジストパターン １０８ ビアホール １０８ａ リセス部 １０９ ビアコンタクト １０９Ａ 第２の金属膜 １１０ キャップ層 １１１ 第２のレジストパターン １１２ 下層配線 １１３ 配線間隙 １１３ａ 空孔 １１３ｂ ギャップ部 １１４ 第２の層間絶縁膜 １１５ 第３の層間絶縁膜 １１６ 第３の密着層 １１７ 第３の金属膜 １１８ 第４の密着層 １１９ 上層配線 １５１ メッキ液 １５２ 陰極電極 ２０１ 半導体基板 ２０２ 絶縁膜 ２０３ 第１の密着層 ２０４ 第１の金属膜 ２０５ 第２の密着層 ２０６ 第１の層間絶縁膜 ２０７ 第１のレジストパターン ２０８ ビアホール ２０９ ビアコンタクト ２１０ 第２のレジストパターン ２１１ 下層配線 ２１２ 配線間隙 ２１２ａ 空孔 ２１２ｂ ギャップ部 ２１３ 第２の層間絶縁膜 ２１４ 第３の層間絶縁膜 ２１５ 第３の密着層 ２１６ 第３の金属膜 ２１７ 第４の密着層 ２１８ 上層配線 ａ１ ずれ寸法 ａ２ ずれ寸法 ａ３ ずれ寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉岡 英二 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 青井 信雄 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F033 HH11 HH21 JJ07 JJ09 JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 JJ19 JJ25 KK11 KK21 MM08 MM13 NN03 NN17 NN19 PP02 PP07 PP27 PP28 QQ08 QQ09 QQ10 QQ11 QQ23 QQ24 QQ27 QQ28 QQ31 QQ37 QQ48 QQ49 RR04 RR06 RR08 RR29 SS02 SS15 TT02 TT08 XX02 XX05 XX15

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上の絶縁膜の上に第１の金属
   膜を堆積する第１の工程と、 前記第１の金属膜の上に第１の層間絶縁膜を堆積する第
   ２の工程と、 前記第１の層間絶縁膜の上に、ビアホール形成領域に開
   口部を有する第１のマスクパターンを形成した後、該第
   １のマスクパターンをマスクとして前記第１の層間絶縁
   膜に対してエッチングを行なって、前記第１の層間絶縁
   膜にビアホールを形成する第３の工程と、 前記ビアホールに第２の金属膜を成長させることにより
   該第２の金属膜からなるビアコンタクトを形成すると共
   に、前記ビアホールにおける前記ビアコンタクトの上に
   リセス部を形成する第４の工程と、 前記リセス部に、前記第１の金属膜と異なる材料からな
   るキャップ層を形成する第５の工程と、 前記第１の層間絶縁膜の上に、下層配線形成領域を覆う
   第２のマスクパターンを形成した後、前記第２のマスク
   パターン及びキャップ層をマスクとして前記第１の層間
   絶縁膜に対してエッチングを行なって、前記第１の層間
   絶縁膜をパターン化する第６の工程と、 前記キャップ層及びパターン化された前記第１の層間絶
   縁膜をマスクとして前記第１の金属膜に対してエッチン
   グを行なって、前記第１の金属膜からなる下層配線を形
   成する第７の工程と、 前記半導体基板上の全面に亘って第２の層間絶縁膜を堆
   積する第８の工程と、 前記第２の層間絶縁膜を平坦化して、前記ビアコンタク
   ト又はキャップ層を露出させる第９の工程と、 前記第２の層間絶縁膜の上に前記ビアコンタクト又はキ
   ャップ層と接続する上層配線を形成する第１０の工程と
   を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１の金属膜及び第２の金属膜は同
   じ材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導
   体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の金属膜及び第２の金属膜は銅
   からなることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置
   の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の工程は、前記第１の金属膜の
   下側に第１の密着層を形成すると共に、前記第１の金属
   膜の上側に第２の密着層を形成する工程を含み、 前記第３の工程は、前記第１のマスクパターンをマスク
   として前記第１の層間絶縁膜及び第２の密着層に対して
   エッチングを行なって、前記第１の層間絶縁膜及び第２
   の密着層にビアホールを形成する工程を含み、 前記第７の工程は、前記キャップ層及びパターン化され
   た前記第１の層間絶縁膜をマスクとして前記第２の密着
   層、第１の金属膜及び第１の密着層に対してエッチング
   を行なって、前記第１の密着層、第１の金属膜及び第２
   の密着層からなる下層配線を形成する工程を含むことを
   特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１の工程は、前記第１の金属膜の
   下側に第１の密着層を形成すると共に、前記第１の金属
   膜の上側に第２の密着層を形成する工程を含み、 前記第７の工程は、前記キャップ層及びパターン化され
   た前記第１の層間絶縁膜をマスクとして前記第２の密着
   層、第１の金属膜及び第１の密着層に対してエッチング
   を行なって、前記第１の密着層、第１の金属膜及び第２
   の密着層からなる下層配線を形成する工程を含むことを
   特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第３の工程と前記第４の工程との間
   に、前記第１の金属膜における前記ビアホールに露出す
   る部分に対して、アルゴンプラズマ又は水素プラズマに
   よるプラズマ処理を行なう工程を備えていることを特徴
   とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第４の工程は、前記ビアホールに該
   ビアホールの上部が残るように前記第２の金属膜を成長
   させることにより、前記ビアコンタクト及びリセス部を
   形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の
   半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記第４の工程は、前記ビアホールに該
   ビアホールが完全に埋まるように前記第２の金属膜を成
   長させた後、前記第２の金属膜における前記ビアホール
   の上部に形成されている部分を除去することにより、前
   記ビアコンタクト及びリセス部を形成する工程を含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記第４の工程は、前記第２の金属膜に
   おける前記ビアホールの上部に形成されている部分を化
   学的機械研磨法により除去する工程を含むことを特徴と
   する請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記第４の工程は、電解メッキ法によ
    り前記第２の金属膜を成長させる工程を含むことを特徴
    とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記第４の工程は、前記第１の金属膜
    をメッキ用陰極として用いて、前記第２の金属膜を成長
    させる工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の
    半導体装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記第４の工程は、無電解メッキ法又
    はＣＶＤ法により前記第２の金属膜を成長させる工程を
    含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製
    造方法。
13. 【請求項１３】 前記第１の金属膜は銅からなり、 前記キャップ層はタングステン、金、銀、ニッケル、ニ
    オブ又はパラジウムからなることを特徴とする請求項１
    に記載の半導体装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記第５の工程は、前記半導体基板上
    に前記第２の金属膜と選択的に反応する反応性ガスを供
    給して前記キャップ層を形成する工程を含むことを特徴
    とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記第２の金属膜は銅からなり、 前記反応性ガスはシリコンを含むことを特徴とする請求
    項１４に記載の半導体装置の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記第９の工程は、前記キャップ層の
    少なくとも下部を残存させる工程を含み、 前記第１０の工程は、残存する前記キャップ層により前
    記ビアコンタクトの上面を保護しながらパターニングす
    ることによって前記上層配線を形成する工程を含むこと
    を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記第９の工程は、前記第２の層間絶
    縁膜及びキャップ層に対してエッチバックを行なって、
    前記キャップ層を除去すると共に前記ビアコンタクトの
    上部を前記第２の層間絶縁膜の上面から突出させる工程
    を含み、 前記第１０の工程は、前記ビアコンタクトの上面を除く
    前記第２の層間絶縁膜の上に第３の密着層を形成した
    後、前記ビアコンタクトの上を含む前記第３の密着層の
    上に、前記第２の金属膜と同じ材料からなる第３の金属
    膜と、第４の密着層とを順次堆積し、その後、前記第３
    の密着層、第３の金属膜及び第４の密着層をパターニン
    グして、前記第３の密着層、第３の金属膜及び第４の密
    着層からなる上層配線を形成する工程を含むことを特徴
    とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
18. 【請求項１８】 半導体基板上の絶縁膜の上に第１の金
    属膜を堆積する第１の工程と、 前記第１の金属膜の上に第１の層間絶縁膜を堆積する第
    ２の工程と、 前記第１の層間絶縁膜の上に、ビアホール形成領域に開
    口部を有する第１のマスクパターンを形成した後、該第
    １のマスクパターンをマスクとして前記第１の層間絶縁
    膜に対してエッチングを行なって、前記第１の層間絶縁
    膜にビアホールを形成する第３の工程と、 前記ビアホールに前記第１の金属膜と異なる材料からな
    る第２の金属膜を成長させることにより、該第２の金属
    膜からなるビアコンタクトを形成する第４の工程と、 前記第１の層間絶縁膜の上に、下層配線形成領域を覆う
    第２のマスクパターンを形成した後、前記第２のマスク
    パターン及びビアコンタクトをマスクとして前記第１の
    層間絶縁膜に対してエッチングを行なって、前記第１の
    層間絶縁膜をパターン化する第５の工程と、 前記ビアコンタクト及びパターン化された前記第１の層
    間絶縁膜をマスクとして前記第１の金属膜に対してエッ
    チングを行なって、前記第１の金属膜からなる下層配線
    を形成する第６の工程と、 前記半導体基板上の全面に亘って第２の層間絶縁膜を堆
    積する第７の工程と、 前記第２の層間絶縁膜を平坦化して、前記ビアコンタク
    トを露出させる第８の工程と、 前記第２の層間絶縁膜の上に、前記ビアコンタクトと接
    続する上層配線を形成する第９の工程とを備えているこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記第１の金属膜は銅からなり、 前記第２の金属膜はタングステン、金、銀、ニッケル、
    ニオブ又はパラジウムからなることを特徴とする請求項
    １８に記載の半導体装置の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記第１の工程は、前記第１の金属膜
    の下側に第１の密着層を形成すると共に、前記第１の金
    属膜の上側に第２の密着層を形成する工程を含み、 前記第７の工程は、前記キャップ層及びパターン化され
    た前記第１の層間絶縁膜をマスクとして前記第２の密着
    層、第１の金属膜及び第１の密着層に対してエッチング
    を行なって、前記第１の密着層、第１の金属膜及び第２
    の密着層からなる下層配線を形成する工程を含むことを
    特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記第３の工程と前記第４の工程との
    間に、前記第１の金属膜における前記ビアホールに露出
    する部分に対して、アルゴンプラズマ又は水素プラズマ
    によるプラズマ処理を行なう工程を備えていることを特
    徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記第４の工程は、前記ビアホールに
    前記第２の金属膜を、その表面が少なくとも前記第１の
    層間絶縁膜の表面よりも高くなるまで成長させた後、前
    記第２の金属膜における前記第１の層間絶縁膜の表面よ
    りも高い位置に形成されている部分を除去することによ
    り、前記ビアコンタクトを形成する工程を含むことを特
    徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
23. 【請求項２３】 前記第４の工程は、電解メッキ法によ
    り前記第２の金属膜を成長させる工程を含むことを特徴
    とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記第４の工程は、前記第１の金属膜
    をメッキ用陰極として用いて、前記第２の金属膜を成長
    させる工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の
    半導体装置の製造方法。
25. 【請求項２５】 前記第４の工程は、無電解メッキ法又
    はＣＶＤ法により前記第２の金属膜を成長させる工程を
    含むことを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の
    製造方法。
26. 【請求項２６】 前記第４の工程は、前記半導体基板上
    に前記第１の金属膜と選択的に反応する反応性ガスを供
    給して前記第２の金属膜を成長させる工程を含むことを
    特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
27. 【請求項２７】 前記第１の金属膜は銅からなり、 前記反応性ガスはシリコンを含むことを特徴とする請求
    項２６に記載の半導体装置の製造方法。
28. 【請求項２８】 半導体基板上に形成された下層配線
    と、 前記下層配線の上に堆積された層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜に形成され、前記下層配線と接続するビ
    アコンタクトと、 前記層間絶縁膜の上に形成され、前記ビアコンタクトを
    介して前記下層配線と接続する上層配線とを備え、 前記下層配線及びビアコンタクトは同じ材料からなり、 前記ビアコンタクトは前記下層配線の上面からはみ出す
    ことなく、前記下層配線の上面と直接に接続しているこ
    とを特徴とする半導体装置。