JP2001148421A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダマシン構造の多層微細配線における層間絶
縁膜の膜厚が均一化されその表面が平坦化されている半
導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 第１配線層１０を被覆している第１層間
絶縁膜１２表面に配線溝１６ａ及びダミー配線溝１６ｂ
を形成し、第１層間絶縁膜１２表面における配線溝１６
ａ表面とダミー配線溝１６ｂ表面とを合わせた分布の粗
密を低減化する。そして、基体全面に配線メタル膜１８
等を成膜して配線孔１４、配線溝１６ａ、及びダミー配
線溝１６ｂを埋め込んだ後、第１層間絶縁膜１２上の不
必要な配線メタル膜１８等をＣＭＰにより研削除去し
て、第１配線層１０表面に接続する接続層１８ａ、接続
層１８ａ表面に接続するダマシン構造の第２配線層１８
ｂ、ダミー配線層１８ｃを形成する際に、その研削スピ
ードを基体全面にわたって略均等にして、第１配線層１
０の膜厚を均一化し、且つその表面を平坦化する。

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、特にダマシン構造を用いる多層微細配
線技術に係る半導体装置及びその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体装
置における集積度は増加の一途を辿っており、その製造
方法においては、加工技術の面における微細化は勿論、
多層配線技術が集積度向上の鍵を握っている。そして、
多層微細配線を実現するためには、ＣＭＰ（Chemical M
echanical Polishing ；化学的機械的研磨）等による広
域平坦化技術が不可欠になってきている。

【０００３】従来の半導体装置の製造方法においては、
第１配線層を形成し、この第１配線層を含む基体全面に
第１層間絶縁膜を堆積した後、この第１配線層を被覆す
る第１層間絶縁膜の表面をＣＭＰ等により平坦化し、更
にフォトリソグラフィ技術やＲＩＥ（Reactive Ion Etc
hing；反応性イオンエッチング）等により第１配線層表
面を露出する配線孔を第１層間絶縁膜に開口し、更にＣ
ＶＤ（Chemical VaporDeposition ；化学的気相成長）
やスパッタ等により基体全面にＡｌ（アルミニウム）合
金膜を堆積して配線孔を埋め込み、このＡｌ合金膜をフ
ォトリソグラフィ技術やＲＩＥ等によりパターニングし
て、Ａｌ合金膜が埋め込まれた配線孔を介して第１配線
層に接続する第２配線層を形成する。そして、更に、第
２配線層を被覆する第２層間絶縁膜の形成、配線孔の開
口、第２配線層に接続する第３配線層の形成等の一連の
工程を繰り返す。こうして、複数の配線層間にそれぞれ
間絶縁膜が介在している多層配線構造を実現する。

【０００４】しかし、年々ＬＳＩの高集積化、高速化が
進展するにつれ、配線層も微細化、即ち細線化する一
方、配線層を流れる電流密度は急増してきた。そのた
め、従来のようにＡｌ合金を配線材料として用いると、
高密度の電流によって配線層中のＡｌ原子が局所的に移
動する、いわゆるＥＭ（Electro Maigration；エレクト
ロマイグレーション）に対する耐性が限界に近付いてい
るという問題があった。

【０００５】そして、この問題を解決する方策として、
近年、ダマシン法が開発され、これまでＡｌ合金に比べ
てエッチングが困難であることから配線材料としては敬
遠されてきたＣｕ（銅）等のＥＭ耐性に優れたメタルを
用いて多層微細配線構造を実現する道が開けてきた。

【０００６】以下、従来のダマシン法を用いて多層微細
配線構造を形成する方法を、図６〜図９の工程断面図を
用いて説明する。

【０００７】先ず、図６に示されるように、例えばトラ
ンジスタ素子等を形成した半導体基体（図示せず）上
に、例えばＣＶＤやスパッタ等により所定の導電膜を堆
積した後、フォトリソグラフィ技術やＲＩＥ等によりこ
の導電膜を所定の配線形状にパターニングして、第１配
線層２０を形成する。続いて、第１配線層２０を含む基
体全面に、例えばＣＶＤ等により第１層間絶縁膜２２を
堆積した後、例えばＣＭＰや熱処理によるリフロー（re
flow）等によりこの第１配線層２０を被覆する第１層間
絶縁膜２２表面を平坦化する。

【０００８】次いで、図７に示されるように、例えばフ
ォトリソグラフィ技術やＲＩＥ等により第１層間絶縁膜
２２を選択的にエッチング除去して、第１配線層２０表
面を露出する配線孔２４を開口する。また、同様に、第
１層間絶縁膜２２を選択的にエッチング除去して、配線
孔２４を平面的に包摂する配線溝２６を第１層間絶縁膜
２２表面に形成する。なお、ここで、「配線孔２４を平
面的に包摂する配線溝２６」という表現は、平面的に見
ると配線孔２４は配線溝２６内に位置していることを意
味する。以下における「平面的に包摂」という表現も、
同様の意味である。

【０００９】次いで、図８に示されるように、配線孔２
４及び配線溝２６を含む基体全面に、例えばＣＶＤやス
パッタ等によりバリアメタル膜（図示せず）及び配線メ
タル膜２８を順に成膜する。こうして、バリアメタル膜
及び配線メタル膜２８によって配線孔２４及び配線溝２
６を埋め込む。

【００１０】次いで、図９に示されるように、例えばＣ
ＭＰにより、配線孔２４及び配線溝２６以外の第１層間
絶縁膜２２上に成膜されている不必要な配線メタル膜２
８及びバリアメタル膜を第１層間絶縁膜２２表面が露出
するまで研磨除去する。こうして、第１配線層２０表面
が露出している配線孔２４にバリアメタル膜及び配線メ
タル膜２８が埋め込まれている接続層２８ａを形成する
と共に、配線溝２６にバリアメタル膜及び配線メタル膜
２８が埋め込まれているダマシン構造の第２配線層２８
ｂを形成する。即ち、第１配線層２０に接続層２８ａを
介して接続するダマシン構造の第２配線層２８ｂを形成
する。

【００１１】その後、図示はしないが、上記の第１層間
絶縁膜２２の堆積から第２配線層２８ｂの形成に至る工
程と同様の工程を繰り返す。例えば、第２配線層２８ｂ
を含む基体全面に第２層間絶縁膜を堆積した後、その表
面を平坦化し、この第２層間絶縁膜を選択的にエッチン
グ除去して配線孔及び配線溝を形成し、基体全面にバリ
アメタル膜及び配線メタル膜を順に成膜して配線孔及び
配線溝を埋め込み、第２層間絶縁膜上の不必要な配線メ
タル膜及びバリアメタル膜を研磨除去して、配線孔及び
配線溝にバリアメタル膜及び配線メタル膜が埋め込まれ
ている接続層及び第３配線層を形成して、第２配線層２
８ｂに接続層を介して接続するダマシン構造の第３配線
層を形成する。こうして、ダマシン法を用いて、複数の
配線層間にそれぞれ間絶縁膜が介在している多層配線構
造を形成する。

【００１２】そして、このようなダマシン構造の多層配
線においては、配線メタル膜２８の材料としてＥＭ耐性
に優れたＣｕ等のメタルを用いることが可能になると共
に、広域平坦化が不要となる利点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のダ
マシン法を用いた多層微細配線構造の形成方法において
は、基体全面にバリアメタル膜及び配線メタル膜２８を
順に成膜して配線孔２４及び配線溝２６を埋め込んだ
後、ＣＭＰにより第１層間絶縁膜２２上に成膜されてい
る不必要な配線メタル膜２８及びバリアメタル膜を研磨
除去して、配線孔２４及び配線溝２６にバリアメタル膜
及び配線メタル膜２８が埋め込まれている接続層２８ａ
及びダマシン構造の第２配線層２８ｂを形成する際に、
第１層間絶縁膜２２表面における第２配線層２８ｂ表面
の分布には粗密があるため、第１層間絶縁膜２２上の配
線メタル膜２８及びバリアメタル膜の研磨スピードにバ
ラツキが生じる。

【００１４】即ち、第１層間絶縁膜２２表面における第
２配線層２８ｂ表面の分布が粗の領域においては、配線
メタル膜２８及びバリアメタル膜の研磨スピードが速く
なる一方、密の領域における研磨スピードは遅くなる。
このため、第２配線層２８ｂ表面の分布が粗の領域にお
いては、配線メタル膜２８及びバリアメタル膜が早く研
磨されてしまい、第２配線層２８ｂ表面の分布が密の領
域における配線メタル膜２８及びバリアメタル膜の研磨
が終了するまでに、第１層間絶縁膜２２表面が研磨され
るという事態が生じる。

【００１５】具体的には、図９に示されるように、第２
配線層２８ｂの近傍や第２配線層２８ｂ表面の分布が密
の領域における第１層間絶縁膜２２は、殆ど研磨される
ことなく所定の厚さを維持している一方、第２配線層２
８ｂから離れて第２配線層２８ｂ表面の分布が粗になっ
ている領域における第１層間絶縁膜２２は、配線メタル
膜２８及びバリアメタル膜に続いて研磨され、膜厚が所
定の厚さより減少している。そして、この第１層間絶縁
膜２２の膜厚のバラツキにより、その表面の平坦性も当
然に損なわれる。

【００１６】こうして、ダマシン構造の第２配線層２８
ｂを形成するために第１層間絶縁膜２２上の不必要な配
線メタル膜２８及びバリアメタル膜を研磨除去する際
に、第１層間絶縁膜２２表面における第２配線層２８ｂ
表面の分布の粗密に起因して、配線メタル膜２８及びバ
リアメタル膜の研磨スピードにバラツキが生じる。そし
て、そのために、第１層間絶縁膜２２の膜厚にもバラツ
キが生じ、その表面の平坦性が損なわれる。従って、こ
のように膜厚の均一性と表面の平坦性が損なわれた第１
層間絶縁膜２２の上方に、更に第２配線層等の多層配線
を形成しようとすると、微細な配線形成が困難になっ
て、信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くという問題
があった。

【００１７】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、ダマシン構造を用いた多層微細配線技
術に係る半導体装置及びその製造方法において、層間絶
縁膜の膜厚が均一化され、且つその表面が平坦化され
て、多層微細配線の信頼性を向上すると共に、その製造
歩留りを向上することができる半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体装置及びその製造方法によって達成され
る。即ち、請求項１に係る半導体装置の製造方法は、下
層配線層を被覆する層間絶縁膜を形成した後、この層間
絶縁膜表面を平坦化する第１の工程と、層間絶縁膜を選
択的にエッチング除去して、下層配線層表面を露出する
接続孔を開口する第２の工程と、層間絶縁膜を選択的に
エッチング除去して、接続孔を平面的に包摂する配線溝
を層間絶縁膜表面に形成すると共に、層間絶縁膜表面に
おける配線溝表面の分布が相対的に粗の領域にダミー配
線溝を形成し、層間絶縁膜表面における配線溝表面とダ
ミー配線溝表面とを合わせた分布の粗密を低減化する第
３の工程と、基体全面に導電性物質を堆積して、この導
電性物質によって接続孔、配線溝、及びダミー配線溝を
埋め込む第４の工程と、層間絶縁膜上の導電性物質を層
間絶縁膜表面が露出するまで研削除去して、接続孔に導
電性物質が埋め込まれてなる接続層を下層配線層に接続
させて形成し、配線溝に導電性物質が埋め込まれてなる
上層配線層を接続層に接続させて形成し、ダミー配線溝
に導電性物質が埋め込まれてなるダミー配線層を形成す
ると共に、間絶縁膜の膜厚を均一化し、且つ層間絶縁膜
表面を平坦化する第５の工程と、を有することを特徴と
する。

【００１９】このように請求項１に係る半導体装置の製
造方法においては、ダマシン法を用いて多層配線構造を
形成することにより、Ａｌ合金に比べてエッチングが困
難であることから配線材料としては敬遠されてきたＣｕ
等のＥＭ耐性に優れたメタルを用いて多層微細配線構造
を実現することが可能になるため、大電流密度が要求さ
れるＬＳＩにおける多層微細配線の信頼性が向上する。

【００２０】そして、その場合に、層間絶縁膜表面にお
けるダマシン構造の上層配線層を形成するための配線溝
表面の分布に粗密があっても、配線溝表面の分布が相対
的に粗の領域にダミー配線溝を形成して、層間絶縁膜表
面における配線溝表面とダミー配線溝表面とを合わせた
分布の粗密を低減化することにより、基体全面に導電性
物質を堆積して接続孔、配線溝、及びダミー配線溝を埋
め込んだ後、層間絶縁膜上の不必要な導電性物質を層間
絶縁膜表面が露出するまで研削除去して、接続層、上層
配線層、及びダミー配線層を形成する際に、導電性物質
の研削スピードを基体全面にわたって略均等にすること
が可能になるため、間絶縁膜の膜厚を均一化し、且つそ
の表面を平坦化することが容易に実現される。

【００２１】従って、この層間絶縁膜上方に、更に多層
配線を形成する際に、微細な配線形成が容易に行われる
ため、ＬＳＩにおける多層微細配線の信頼性が更に向上
すると共に、その製造歩留りも向上する。

【００２２】また、請求項２に係る半導体装置は、下層
配線層と、この下層配線層を被覆する層間絶縁膜と、こ
の層間絶縁膜表面に形成された配線溝に導電性物質が埋
め込まれてなる上層配線層と、層間絶縁膜を貫通する接
続孔に導電性物質が埋め込まれてなり、下層配線層と上
層配線層とを接続する接続層と、を有する半導体装置で
あって、間絶縁膜表面に形成されたダミー配線溝に導電
性物質が埋め込まれてなるダミー配線層が、層間絶縁膜
表面における上層配線層表面の分布が相対的に粗の領域
に設けられて、層間絶縁膜表面における上層配線層表面
とダミー配線層表面とを合わせた分布の粗密が低減化さ
れており、間絶縁膜の膜厚が均一化され、且つ層間絶縁
膜表面が平坦化されていることを特徴とする。

【００２３】このように請求項２に係る半導体装置にお
いては、下層配線層と、この下層配線層を被覆する層間
絶縁膜表面に形成されたダマシン構造の上層配線層とが
接続されている多層配線構造となっていることから、エ
ッチングの困難性等により配線材料としては敬遠されて
きたＣｕ等のＥＭ耐性に優れたメタルを用いた多層微細
配線構造を実現することが可能になるため、大電流密度
が要求されるＬＳＩにおける多層微細配線の信頼性が向
上する。

【００２４】また、この多層微細配線において、層間絶
縁膜表面におけるダマシン構造の上層配線層表面の分布
に粗密があっても、同様のダマシン構造のダミー配線層
が設けられて、層間絶縁膜表面における上層配線層表面
とダミー配線層表面とを合わせた分布の粗密が低減化さ
れていることにより、導電性物質が埋め込まれた接続
層、上層配線層、及びダミー配線層を形成する際の層間
絶縁膜上の不必要な導電性物質の研削除去によって露出
した間絶縁膜の膜厚が均一化され、且つその表面が平坦
化されることになる。

【００２５】従って、この層間絶縁膜上方に、更に多層
配線が形成されている多層配線構造においても、微細な
配線層が容易に形成されるため、ＬＳＩにおける多層微
細配線の信頼性が更に向上する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施
形態に係る半導体装置、即ちダマシン構造の多層微細配
線を有する半導体装置を示す概略断面図である。

【００２７】図１に示されるように、各種のトランジス
タ素子等が形成されている半導体基体（図示せず）上に
は、下層配線層としての微細な幅の第１配線層１０が形
成されている。また、この第１配線層１０を含む基体全
面には、第１層間絶縁膜１２が形成されている。そし
て、この第１配線層１０を被覆している第１層間絶縁膜
１２の膜厚が均一化され、且つその表面が平坦化されて
いる点に本実施形態の特徴がある。

【００２８】また、第１配線層１０上方の第１層間絶縁
膜１２に開口された配線孔１４にバリアメタル膜及び配
線メタル膜が順に埋め込まれてなる接続層１８ａが、第
１配線層１０表面に接続して形成されている。また、第
１層間絶縁膜１２表面に形成され、配線孔１４を平面的
に包摂する配線溝１６ａにバリアメタル膜及び配線メタ
ル膜が順に埋め込まれてなる上層配線層としての微細な
幅の第２配線層１８ｂ、即ちダマシン構造の第２配線層
１８ｂが、接続層１８ａ表面に接続して形成されてい
る。こうして、下層配線層としての第１配線層１０と上
層配線層としてのダマシン構造の第２配線層１８ｂとの
間には第１層間絶縁膜１２が介在していると共に、これ
ら第１配線層１０と第２配線層１８ｂとが第１層間絶縁
膜１２を貫通している接続層１８ａを介して接続されて
いる多層微細配線構造が実現されている。

【００２９】また、第１層間絶縁膜１２表面における配
線溝１６ａ表面の分布が相対的に粗の領域に形成された
ダミー配線溝１６ｂにバリアメタル膜及び配線メタル膜
が順に埋め込まれてなるダマシン構造のダミー配線層１
８ｃが形成されている。こうして、第１層間絶縁膜１２
表面における第２配線層１８ｂ表面の分布に粗密があっ
ても、その相対的に粗の領域にダミー配線層１８ｃが形
成されているため、第１層間絶縁膜１２表面における第
２配線層１８ｂ表面とダミー配線層１８ｃ表面とを合わ
せた分布の粗密は低減化され、第２配線層１８ｂ表面及
びダミー配線層１８ｃ表面の分布が第１層間絶縁膜１２
の全表面にわたって略均等になっている点にも本実施形
態の特徴がある。

【００３０】なお、図示はしないが、第１配線層１０と
第２配線層１８ｂとが第１層間絶縁膜１２を貫通してい
る接続層１８ａを介して接続されている上方には、第２
配線層１８ｂと同様のダマシン構造の微細な幅の配線層
が複数層にわたって形成されている。

【００３１】例えば、第２配線層１８ｂの一つ上の第３
配線層について以下に説明する。第２配線層１８ｂを含
む基体全面に、膜厚が均一化され、且つその表面が平坦
化されている第２層間絶縁膜が形成され、第２配線層１
８ｂ上方の第２層間絶縁膜に開口された配線孔にバリア
メタル膜及び配線メタル膜が順に埋め込まれてなる接続
層が第２配線層１８ｂ表面に接続して形成され、その配
線孔を平面的に包摂する配線溝にバリアメタル膜及び配
線メタル膜が順に埋め込まれてなるダマシン構造の第３
配線層が接続層表面に接続して形成されている。即ち、
ダマシン構造の第２配線層１８ｂとダマシン構造の第３
配線層の間には第２層間絶縁膜が介在していると共に、
これら第２配線層１８ｂと第３配線層とは第２層間絶縁
膜を貫通している接続層を介して接続されている。

【００３２】そして、第２層間絶縁膜表面における第２
配線層１８ｂ表面の分布が相対的に粗の領域にダミー配
線層１８ｃと同様のダミー配線層が形成されている。こ
のため、第２層間絶縁膜表面における第３配線層表面の
分布に粗密があっても、第２層間絶縁膜表面における第
３配線層表面とダミー配線層表面とを合わせた分布の粗
密は低減化され、第３配線層表面及びダミー配線層表面
の分布が第２層間絶縁膜の全表面にわたって略均等にな
っている。こうして、複数のダマシン構造の配線層間に
それぞれ間絶縁膜が介在している多層微細配線構造が実
現されている。

【００３３】次に、図１に示す半導体装置の製造方法
を、図２〜図５を用いて説明する。ここで、図２〜図５
はそれぞれ図１に示す半導体装置の製造方法、即ちダマ
シン法による多層微細配線の形成方法を説明するための
工程断面図である。

【００３４】先ず、図２に示されるように、各種のトラ
ンジスタ素子等を形成した半導体基体（図示せず）上
に、例えばＣＶＤやスパッタ等により所定の導電膜を堆
積した後、フォトリソグラフィ技術やＲＩＥ等によりこ
の導電膜を所定の配線形状にパターニングして、下層配
線層としての微細な幅の第１配線層１０を形成する。続
いて、この第１配線層１０を含む基体全面に、例えばＣ
ＶＤ等により第１層間絶縁膜１２を堆積した後、例えば
ＣＭＰや熱処理によるリフロー等により、この第１配線
層１０を被覆する第１層間絶縁膜１２表面を平坦化す
る。

【００３５】次いで、図３に示されるように、例えばフ
ォトリソグラフィ技術やＲＩＥ等により第１層間絶縁膜
１２を選択的にエッチング除去して、第１配線層１０表
面を露出する配線孔１４を開口する。また、同様にし
て、第１層間絶縁膜１２を選択的にエッチング除去し、
配線孔１４を平面的に包摂する微細な幅の配線溝１６ａ
を第１層間絶縁膜１２表面に形成すると共に、第１層間
絶縁膜１２表面における配線溝１６ａ表面の分布が相対
的に粗の領域にダミー配線溝１６ｂを形成する。こうし
て、第１層間絶縁膜１２表面における配線溝１６ａ表面
とダミー配線溝１６ｂ表面とを合わせた分布の粗密を低
減化し、配線溝１６ａ表面及びダミー配線溝１６ｂ表面
の分布が第１層間絶縁膜１２の全表面にわたって略均等
になるようにする。

【００３６】次いで、図４に示されるように、配線孔１
４、配線溝１６ａ、及びダミー配線溝１６ｂを含む基体
全面に、例えばＣＶＤやスパッタ等によりバリアメタル
膜（図示せず）及び配線メタル膜１８を順に成膜する。
こうして、バリアメタル膜及び配線メタル膜１８によっ
て配線孔１４、配線溝１６ａ、及びダミー配線溝１６ｂ
を埋め込む。

【００３７】次いで、図５に示されるように、例えばＣ
ＭＰにより、配線孔１４、配線溝１６ａ、及びダミー配
線溝１６ｂを埋め込んでいる以外の第１層間絶縁膜１２
上に成膜されている不必要な配線メタル膜１８及びバリ
アメタル膜を研磨除去して、第１層間絶縁膜１２表面を
露出させる。こうして、第１層間絶縁膜１２表面に開口
した配線孔１４にバリアメタル膜及び配線メタル膜１８
が埋め込まれてなる接続層１８ａを第１配線層１０表面
に接続させて形成し、配線溝１６ａにバリアメタル膜及
び配線メタル膜１８が埋め込まれてなる上層配線層とし
てのダマシン構造の微細な幅の第２配線層１８ｂを接続
層１８ａ表面に接続させて形成すると共に、ダミー配線
溝１６ｂにバリアメタル膜及び配線メタル膜１８が埋め
込まれてなるダマシン構造のダミー配線層１８ｃを形成
する。

【００３８】このとき、基体表面に露出する第２配線層
１８ｂ表面及びダミー配線層１８ｃ表面の分布は第１層
間絶縁膜１２の全表面にわたって略均等になっている。
このため、第１層間絶縁膜１２上の不必要な配線メタル
膜１８及びバリアメタル膜の研磨除去の際には、従来の
ように第２配線層１８ｂ表面の分布が粗の領域において
は研磨スピードが速くなり密の領域においては遅くなる
といった研磨スピードのバラツキが抑制され、配線メタ
ル膜１８及びバリアメタル膜の研磨スピードが基体全面
にわたって略均等になる。

【００３９】従って、配線メタル膜１８等の研磨スピー
ドのバラツキに起因して下地の第１層間絶縁膜１２表面
が不均一に研磨されてその膜厚にバラツキが生じたり表
面の平坦性が損なわれたりすることが防止され、配線メ
タル膜１８等の研磨除去によって露出した第１層間絶縁
膜１２の膜厚は均一化され、且つその表面は平坦化され
る。

【００４０】このようにして、図１に示される半導体装
置、即ち下層配線層としての第１配線層１０と上層配線
層としてのダマシン構造の第２配線層１８ｂの間に第１
層間絶縁膜１２が介在していると共に、これら第１配線
層１０と第２配線層１８ｂとは第１層間絶縁膜１２を貫
通している接続層１８ａを介して接続されている多層微
細配線構造を有する半導体装置を作製する。

【００４１】その後、図示はしないが、上記の第１層間
絶縁膜１２の堆積から第２配線層１８ｂの形成に至る工
程と同様の工程を繰り返す。例えば、第２配線層１８ｂ
の一つ上の配線層の形成について以下に説明する。第２
配線層１８ｂを含む基体全面に第２層間絶縁膜を堆積
し、その表面を平坦化する工程、この第２層間絶縁膜を
選択的にエッチング除去し、第２配線層１８ｂ表面を露
出する配線孔、この配線孔を平面的に包摂する配線溝、
及びダミー配線溝を形成して、第２層間絶縁膜表面にお
ける配線溝表面とダミー配線溝表面とを合わせた分布の
粗密を低減化し、その分布を第１層間絶縁膜１２の全表
面にわたって略均等にする工程、基体全面にバリアメタ
ル膜及び配線メタル膜を順に成膜して、配線孔、配線
溝、及びダミー配線溝を埋め込む工程、ＣＭＰにより第
２層間絶縁膜上の不必要な配線メタル膜及びバリアメタ
ル膜を基体全面にわたって略均等な研磨スピードで研磨
除去して、配線孔、配線溝、及びダミー配線溝にバリア
メタル膜及び配線メタル膜が埋め込まれている接続層、
第３配線層、及びダミー配線層を形成すると共に、露出
した第２層間絶縁膜の膜厚を均一化し、且つその表面を
平坦化する工程等を経て、第２配線層１８ｂ上に第２層
間絶縁膜を介在させ、この第２層間絶縁膜を貫通する接
続層を介して第２配線層１８ｂに接続するダマシン構造
の第３配線層を形成する。こうして、ダマシン法を用い
て、複数の配線層間にそれぞれ間絶縁膜が介在している
多層配線構造を実現する。

【００４２】以上のように本実施形態によれば、ダマシ
ン法を用いて複数の配線層間にそれぞれ間絶縁膜が介在
している多層微細配線構造を形成する際に、下層配線層
としての第１配線層１０を被覆している第１層間絶縁膜
１２表面において、上層配線層としてのダマシン構造の
第２配線層１８ｂを形成するための配線溝１６ａ表面の
分布に粗密があっても、その配線溝１６ａ表面の分布が
相対的に粗の領域にダミー配線溝１６ｂを形成すること
により、第１層間絶縁膜１２表面における配線溝１６ａ
表面とダミー配線溝１６ｂ表面とを合わせた分布の粗密
を低減化し、配線溝１６ａ表面及びダミー配線溝１６ｂ
表面の分布を第１層間絶縁膜１２の全表面にわたって略
均等にすることが可能になる。

【００４３】このため、基体全面にバリアメタル膜及び
配線メタル膜１８を順に成膜して、配線孔１４、配線溝
１６ａ、及びダミー配線溝１６ｂを埋め込んだ後、ＣＭ
Ｐにより第１層間絶縁膜１２上の不必要な配線メタル膜
１８等を第１層間絶縁膜１２表面が露出するまで研削除
去して、第１配線層１０表面に接続する接続層１８ａ、
接続層１８ａ表面に接続するダマシン構造の第２配線層
１８ｂ、及びダマシン構造のダミー配線層１８ｃを形成
する際に、配線メタル膜１８等の研削スピードが基体全
面にわたって略均等になることから、第１配線層１０の
膜厚を均一化し、且つその表面を平坦化することを容易
に実現することができる。

【００４４】従って、第２配線層１８ｂ上方に更に多層
配線を形成する際に、微細な配線形成を容易に行うこと
が可能になり、ＬＳＩにおける多層微細配線の信頼性を
向上することができると共に、その製造歩留りも向上す
ることができる。

【００４５】なお、本実施形態においては、ダマシン法
を用いて多層配線構造を形成していることにより、Ａｌ
合金に比べてエッチングが困難であることから配線材料
としては敬遠されてきたＣｕ等のＥＭ耐性に優れたメタ
ルを配線メタル膜１８として用いた多層微細配線構造を
実現することが可能になるため、大電流密度が要求され
るＬＳＩにおける多層微細配線の信頼性を向上すること
ができるという効果は当然に発揮される。

【００４６】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る半導体装置及びその製造方法によれば、次のような効
果を奏することができる。即ち、請求項１に係る半導体
装置の製造方法によれば、ダマシン法を用いて多層配線
構造を形成することにより、エッチングの困難性等によ
り配線材料としては敬遠されてきたＣｕ等のＥＭ耐性に
優れたメタルを用いて多層微細配線構造を実現すること
が可能になるため、大電流密度が要求されるＬＳＩにお
ける多層微細配線の信頼性を向上することが可能になる
ことに加え、層間絶縁膜表面におけるダマシン構造の上
層配線層を形成するための配線溝表面の分布に粗密があ
っても、配線溝表面の分布が相対的に粗の領域にダミー
配線溝を形成して、層間絶縁膜表面における配線溝表面
とダミー配線溝表面とを合わせた分布の粗密を低減化し
て、配線溝表面及びダミー配線溝表面の分布を層間絶縁
膜の全表面にわたって略均等にすることにより、基体全
面に導電性物質を堆積して、接続孔、配線溝、及びダミ
ー配線溝を埋め込んだ後、層間絶縁膜上の不必要な導電
性物質を研削除去して、接続層、上層配線層、及びダミ
ー配線層を形成する際に、導電性物質の研削スピードを
基体全面にわたって略均等にすることが可能になるた
め、間絶縁膜の膜厚を均一化し、且つその表面を平坦化
することを容易に実現することができる。従って、この
層間絶縁膜上方に更に多層配線を形成する際に、微細な
配線形成を容易に行うことが可能になるため、ＬＳＩに
おける多層微細配線の信頼性を更に向上することができ
ると共に、その製造歩留りも向上することができる。

【００４７】また、請求項２に係る半導体装置によれ
ば、下層配線層と、この下層配線層を被覆する層間絶縁
膜表面に形成されたダマシン構造の上層配線層とが接続
されている多層配線構造となっていることから、エッチ
ングの困難性等により配線材料としては敬遠されてきた
Ｃｕ等のＥＭ耐性に優れたメタルを用いて多層微細配線
構造を実現することが可能になるため、大電流密度が要
求されるＬＳＩにおける多層微細配線の信頼性を向上す
ることが可能になることに加え、層間絶縁膜表面におけ
るダマシン構造の上層配線層表面の分布に粗密があって
も、上層配線層表面の分布が相対的に粗の領域に同様の
ダマシン構造のダミー配線層が設けられて、層間絶縁膜
表面における上層配線層表面とダミー配線層表面とを合
わせた分布の粗密が低減化され、上層配線層表面及びダ
ミー配線層表面の分布が層間絶縁膜の全表面にわたって
略均等になることにより、導電性物質が埋め込まれた接
続層、上層配線層、及びダミー配線層を形成する際の層
間絶縁膜上の不必要な導電性物質の研削除去によって露
出した間絶縁膜の膜厚が均一化され、且つその表面が平
坦化されることになる。従って、上層配線層の上方に更
に多層配線が形成されている多層配線構造において、微
細な配線層を容易に実現することが可能になり、ＬＳＩ
における多層微細配線の信頼性を更に向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態に係る半導体装置、
即ちダマシン構造の多層微細配線を有する半導体装置を
示す概略断面図である。

【図２】図１に示す半導体装置の製造方法、即ちダマシ
ン法による多層微細配線の形成方法を説明するための工
程断面図（その１）である。

【図３】図１に示す半導体装置の製造方法、即ちダマシ
ン法による多層微細配線の形成方法を説明するための工
程断面図（その２）である。

【図４】図１に示す半導体装置の製造方法、即ちダマシ
ン法による多層微細配線の形成方法を説明するための工
程断面図（その３）である。

【図５】図１に示す半導体装置の製造方法、即ちダマシ
ン法による多層微細配線の形成方法を説明するための工
程断面図（その４）である。

【図６】従来のダマシン法による多層微細配線の形成方
法を説明するための工程断面図（その１）である。

【図７】従来のダマシン法による多層微細配線の形成方
法を説明するための工程断面図（その２）である。

【図８】従来のダマシン法による多層微細配線の形成方
法を説明するための工程断面図（その３）である。

【図９】従来のダマシン法による多層微細配線の形成方
法を説明するための工程断面図（その４）である。

【符号の説明】

１０……第１配線層、１２……第１層間絶縁膜、１４…
…配線孔、１６ａ……配線溝、１６ｂ……ダミー配線
溝、１８……配線メタル膜、１８ａ……接続層、１８ｂ
……第２配線層、１８ｃ……ダミー配線層、２０……第
１配線層、２２……第１層間絶縁膜、２４……配線孔、
２６……配線溝、２８……配線メタル膜、２８ａ……接
続層、２８ｂ……第２配線層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下層配線層を被覆する層間絶縁膜を形成
   した後、前記層間絶縁膜表面を平坦化する第１の工程
   と、 前記層間絶縁膜を選択的にエッチング除去して、前記下
   層配線層表面を露出する接続孔を開口する第２の工程
   と、 前記層間絶縁膜を選択的にエッチング除去して、前記接
   続孔を平面的に包摂する配線溝を前記層間絶縁膜表面に
   形成すると共に、前記層間絶縁膜表面における前記配線
   溝表面の分布が相対的に粗の領域にダミー配線溝を形成
   し、前記層間絶縁膜表面における前記配線溝表面と前記
   ダミー配線溝表面とを合わせた分布の粗密を低減化する
   第３の工程と、 基体全面に導電性物質を堆積して、前記導電性物質によ
   って前記接続孔、前記配線溝、及び前記ダミー配線溝を
   埋め込む第４の工程と、 前記層間絶縁膜上の前記導電性物質を前記層間絶縁膜表
   面が露出するまで研削除去して、前記接続孔に前記導電
   性物質が埋め込まれてなる接続層を前記下層配線層に接
   続させて形成し、前記配線溝に前記導電性物質が埋め込
   まれてなる上層配線層を前記接続層に接続させて形成
   し、前記ダミー配線溝に前記導電性物質が埋め込まれて
   なるダミー配線層を形成すると共に、前記間絶縁膜の膜
   厚を均一化し、且つ前記層間絶縁膜表面を平坦化する第
   ５の工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 下層配線層と、前記下層配線層を被覆す
   る層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜表面に形成された配線
   溝に導電性物質が埋め込まれてなる上層配線層と、前記
   層間絶縁膜を貫通する接続孔に導電性物質が埋め込まれ
   てなり、前記下層配線層と前記上層配線層とを接続する
   接続層と、を有する半導体装置であって、 前記間絶縁膜表面に形成されたダミー配線溝に導電性物
   質が埋め込まれてなるダミー配線層が、前記層間絶縁膜
   表面における前記上層配線層表面の分布が相対的に粗の
   領域に設けられて、前記層間絶縁膜表面における前記上
   層配線層表面と前記ダミー配線層表面とを合わせた分布
   の粗密が低減化されており、 前記間絶縁膜の膜厚が均一化され、且つ前記層間絶縁膜
   表面が平坦化されていることを特徴とする半導体装置。