JP2001217310A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線間スペースに形成されるエアギャップを
大きくすると共に該エアギャップの頂部の位置を低くす
る。 【解決手段】 半導体基板１００上の第１の層間膜１０
１の上に複数の配線１０２が配線間スペース１０３を介
して形成されている。複数の配線１０２の上及び配線間
スペース１０３に第２の層間膜１０４が形成されてい
る。配線１０２は、第１の導電性膜１０２Ａと、第１の
導電性膜１０２Ａの上に該第１の導電性膜１０２Ａに沿
い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り
出すように形成された第２の導電性膜１０２Ｂとを有し
ている。第２の層間膜１０４は、配線間スペース１０３
に形成されたエアギャップ１０５を有している。
大きくすると共に該エアギャップの頂部の位置を低くす
る。 【解決手段】 半導体基板１００上の第１の層間膜１０
１の上に複数の配線１０２が配線間スペース１０３を介
して形成されている。複数の配線１０２の上及び配線間
スペース１０３に第２の層間膜１０４が形成されてい
る。配線１０２は、第１の導電性膜１０２Ａと、第１の
導電性膜１０２Ａの上に該第１の導電性膜１０２Ａに沿
い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り
出すように形成された第２の導電性膜１０２Ｂとを有し
ている。第２の層間膜１０４は、配線間スペース１０３
に形成されたエアギャップ１０５を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に、配線における信号遅延の低減
対策に関する。
の製造方法に関し、特に、配線における信号遅延の低減
対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化に伴って配線の多層
化が進んできた結果、配線における信号遅延（以下、配
線遅延と称する）の問題がクローズアップされてきてい
る。
化が進んできた結果、配線における信号遅延（以下、配
線遅延と称する）の問題がクローズアップされてきてい
る。
【０００３】配線遅延の大きさ、つまり遅延時間は、配
線抵抗Ｒと、同一の配線層又は互いに異なる配線層にお
いて隣り合う配線同士の間の配線間容量Ｃとの積に比例
する。従って、配線遅延を抑制するためには配線抵抗Ｒ
又は配線間容量Ｃを小さくすればよい。
線抵抗Ｒと、同一の配線層又は互いに異なる配線層にお
いて隣り合う配線同士の間の配線間容量Ｃとの積に比例
する。従って、配線遅延を抑制するためには配線抵抗Ｒ
又は配線間容量Ｃを小さくすればよい。
【０００４】配線抵抗Ｒに関しては、例えば配線材料と
して、現在広く用いられているアルミニウム（Ａｌ）に
代えて銅（Ｃｕ）を用いることによって、配線抵抗Ｒを
低減することができる。
して、現在広く用いられているアルミニウム（Ａｌ）に
代えて銅（Ｃｕ）を用いることによって、配線抵抗Ｒを
低減することができる。
【０００５】一方、配線間容量Ｃを低減するためには、
層間膜の比誘電率を低減する必要がある。尚、本明細書
においては、互いに異なる配線層間（半導体基板と配線
層との間を含む）に形成される絶縁膜と、同一の配線層
における配線同士の間に形成される絶縁膜とを合わせて
層間膜と総称する。
層間膜の比誘電率を低減する必要がある。尚、本明細書
においては、互いに異なる配線層間（半導体基板と配線
層との間を含む）に形成される絶縁膜と、同一の配線層
における配線同士の間に形成される絶縁膜とを合わせて
層間膜と総称する。
【０００６】層間膜の比誘電率を低減して配線間容量Ｃ
を低減する方法の一つとして、層間膜における配線同士
の間（以下、配線間スペースと称する）に空隙つまりエ
アギャップを形成するという技術（第１の従来例）があ
る。
を低減する方法の一つとして、層間膜における配線同士
の間（以下、配線間スペースと称する）に空隙つまりエ
アギャップを形成するという技術（第１の従来例）があ
る。
【０００７】以下、第１の従来例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【０００８】図１２は、第１の従来例に係る半導体装置
の断面図である。
の断面図である。
【０００９】図１２に示すように、半導体基板１０上の
第１の層間膜１１の上に複数の配線１２が配線間スペー
ス１３を介して形成されている。配線１２は、金属膜１
２Ａ、金属膜１２Ａの上に形成された上部バリア膜１２
Ｂ、及び金属膜１２Ａの下に形成された下部バリア膜１
２Ｃから構成されている。複数の配線１２の上及び配線
間スペース１３に第２の層間膜１４が形成されている。
第２の層間膜１４は、配線間スペース１３に形成された
エアギャップ１５を有している。
第１の層間膜１１の上に複数の配線１２が配線間スペー
ス１３を介して形成されている。配線１２は、金属膜１
２Ａ、金属膜１２Ａの上に形成された上部バリア膜１２
Ｂ、及び金属膜１２Ａの下に形成された下部バリア膜１
２Ｃから構成されている。複数の配線１２の上及び配線
間スペース１３に第２の層間膜１４が形成されている。
第２の層間膜１４は、配線間スペース１３に形成された
エアギャップ１５を有している。
【００１０】尚、第２の層間膜１４は、被覆特性の悪い
形成方法を用いて、言い換えると、各配線１２に対して
配線間スペース１３側にオーバーハングを生じるような
形成条件を用いて堆積されている。
形成方法を用いて、言い換えると、各配線１２に対して
配線間スペース１３側にオーバーハングを生じるような
形成条件を用いて堆積されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】配線間容量Ｃをより低
減するためには、配線間スペースに形成されるエアギャ
ップを大きくする必要がある。
減するためには、配線間スペースに形成されるエアギャ
ップを大きくする必要がある。
【００１２】エアギャップを大きくする一の方法とし
て、特開平１−２９６６４４号公報において、半導体基
板上に形成された金属膜に対して該金属膜の断面形状が
逆テーパ状になるようにエッチングを行なって、配線を
形成した後、配線間スペースにエアギャップが形成され
るように絶縁膜を堆積する方法（第２の従来例）が開示
されている。
て、特開平１−２９６６４４号公報において、半導体基
板上に形成された金属膜に対して該金属膜の断面形状が
逆テーパ状になるようにエッチングを行なって、配線を
形成した後、配線間スペースにエアギャップが形成され
るように絶縁膜を堆積する方法（第２の従来例）が開示
されている。
【００１３】以下、第２の従来例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１４】図１３は、第２の従来例に係る半導体装置
の断面図である。尚、第２の従来例においては、図１２
に示す第１の従来例と同一の部材には同一の符号を付す
ことにより説明を省略する。また、第２の従来例におい
ては、各配線１２を構成する金属膜１２Ａ、上部バリア
膜１２Ｂ、及び下部バリア膜１２Ｃの図示を省略する。
の断面図である。尚、第２の従来例においては、図１２
に示す第１の従来例と同一の部材には同一の符号を付す
ことにより説明を省略する。また、第２の従来例におい
ては、各配線１２を構成する金属膜１２Ａ、上部バリア
膜１２Ｂ、及び下部バリア膜１２Ｃの図示を省略する。
【００１５】図１３に示すように、第２の従来例におい
ては、各配線１２の断面形状が逆テーパ状つまり逆台形
状（上辺の方が下辺よりも長い台形状）であるため、各
配線１２の上部同士の間隔が相対的に狭くなるので、配
線間スペース１３に第２の層間膜１４が入り込みにくく
なってエアギャップ１５が大きくなる。このとき、特
に、エアギャップ１５における配線間スペース１３の下
部に形成されている部分が大きくなる。
ては、各配線１２の断面形状が逆テーパ状つまり逆台形
状（上辺の方が下辺よりも長い台形状）であるため、各
配線１２の上部同士の間隔が相対的に狭くなるので、配
線間スペース１３に第２の層間膜１４が入り込みにくく
なってエアギャップ１５が大きくなる。このとき、特
に、エアギャップ１５における配線間スペース１３の下
部に形成されている部分が大きくなる。
【００１６】しかしながら、第２の従来例においては、
各配線１２の断面形状が逆台形状であることに起因し
て、各配線１２のそれぞれの断面積が減少するため、配
線抵抗つまり配線遅延が増大してしまうという問題が生
じる。
各配線１２の断面形状が逆台形状であることに起因し
て、各配線１２のそれぞれの断面積が減少するため、配
線抵抗つまり配線遅延が増大してしまうという問題が生
じる。
【００１７】また、第２の従来例においては、各配線１
２の断面積を所望の値にするために配線の幅寸法等の調
整を行なった場合も、各配線１２の底面の幅寸法が、該
配線１２の設計値（平均値）よりも小さくなる。このた
め、各配線１２と、第１の層間膜１１にフォトリソグラ
フィーにより形成されるビアホール又はコンタクトホー
ルとのアライメントずれの許容範囲が実質的に狭くなっ
てしまうという問題が生じる。
２の断面積を所望の値にするために配線の幅寸法等の調
整を行なった場合も、各配線１２の底面の幅寸法が、該
配線１２の設計値（平均値）よりも小さくなる。このた
め、各配線１２と、第１の層間膜１１にフォトリソグラ
フィーにより形成されるビアホール又はコンタクトホー
ルとのアライメントずれの許容範囲が実質的に狭くなっ
てしまうという問題が生じる。
【００１８】ところで、配線間スペースにエアギャップ
を形成した場合、一般的に、エアギャップの頂部は配線
の上面よりも高い位置に形成されると共に、エアギャッ
プにおける配線よりも上側の部分の高さは、配線同士の
間隔（以下、配線間隔と称する）にほぼ比例する。この
ため、配線間隔が広いことに起因してエアギャップの頂
部が所定の位置よりも高く形成されている場合、該エア
ギャップの形成用に堆積された絶縁膜に対して、例えば
化学機械研磨法等を用いた平坦化工程を行なうと、平坦
化された絶縁膜の上面においてエアギャップが開口部を
形成してしまうという問題（第３の従来例）が発生す
る。
を形成した場合、一般的に、エアギャップの頂部は配線
の上面よりも高い位置に形成されると共に、エアギャッ
プにおける配線よりも上側の部分の高さは、配線同士の
間隔（以下、配線間隔と称する）にほぼ比例する。この
ため、配線間隔が広いことに起因してエアギャップの頂
部が所定の位置よりも高く形成されている場合、該エア
ギャップの形成用に堆積された絶縁膜に対して、例えば
化学機械研磨法等を用いた平坦化工程を行なうと、平坦
化された絶縁膜の上面においてエアギャップが開口部を
形成してしまうという問題（第３の従来例）が発生す
る。
【００１９】以下、第３の従来例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００２０】図１４は、第３の従来例に係る半導体装置
の断面図である。尚、第３の従来例においては、図１２
に示す第１の従来例と同一の部材には同一の符号を付す
ことにより説明を省略する。
の断面図である。尚、第３の従来例においては、図１２
に示す第１の従来例と同一の部材には同一の符号を付す
ことにより説明を省略する。
【００２１】図１４に示すように、第３の従来例におい
ては、第２の層間膜１４の上面が平坦化されていると共
に、平坦化された第２の層間膜１４の上面において、配
線間スペース１３に形成されたエアギャップ１５が開口
部１５ａを形成している。このため、各配線１２の上側
に上層配線が設けられる場合、第２の層間膜１４上に上
層配線形成用の導電膜を形成したときに、該導電膜がエ
アギャップ１５に入り込んでショート不良等が生じる。
また、第２の層間膜１４に形成されるビアホールがフォ
トリソグラフィーにより形成されるときのアライメント
ずれが許容値を超えると、該ビアホールとエアギャップ
１５とがつながってしまうという事態が発生する。その
結果、該ビアホールに導電膜を埋め込んでビアコンタク
トを形成すると、該導電膜がエアギャップ１５にも埋め
込まれるので、ショート不良等が生じる。
ては、第２の層間膜１４の上面が平坦化されていると共
に、平坦化された第２の層間膜１４の上面において、配
線間スペース１３に形成されたエアギャップ１５が開口
部１５ａを形成している。このため、各配線１２の上側
に上層配線が設けられる場合、第２の層間膜１４上に上
層配線形成用の導電膜を形成したときに、該導電膜がエ
アギャップ１５に入り込んでショート不良等が生じる。
また、第２の層間膜１４に形成されるビアホールがフォ
トリソグラフィーにより形成されるときのアライメント
ずれが許容値を超えると、該ビアホールとエアギャップ
１５とがつながってしまうという事態が発生する。その
結果、該ビアホールに導電膜を埋め込んでビアコンタク
トを形成すると、該導電膜がエアギャップ１５にも埋め
込まれるので、ショート不良等が生じる。
【００２２】エアギャップを大きくする他の方法とし
て、特開平１０−１５０１０３号公報において、配線の
下地となる層間膜における配線同士の間に凹部を形成し
た後、配線間スペースにエアギャップが形成されるよう
に絶縁膜を堆積する方法（第４の従来例）が開示されて
いる。
て、特開平１０−１５０１０３号公報において、配線の
下地となる層間膜における配線同士の間に凹部を形成し
た後、配線間スペースにエアギャップが形成されるよう
に絶縁膜を堆積する方法（第４の従来例）が開示されて
いる。
【００２３】第４の従来例においては、層間膜における
配線同士の間に凹部が形成されているため、該凹部が形
成されていない場合と比べて、エアギャップを、その下
部がより下方に伸びるように形成できるので、エアギャ
ップを大きくすることができる。
配線同士の間に凹部が形成されているため、該凹部が形
成されていない場合と比べて、エアギャップを、その下
部がより下方に伸びるように形成できるので、エアギャ
ップを大きくすることができる。
【００２４】しかしながら、第４の従来例においては、
エアギャップの下部がより下方の位置に形成される一
方、エアギャップの頂部の位置は、層間膜における配線
同士の間に凹部が形成されていない場合と比べて変化し
ない。このため、第４の従来例においても、第３の従来
例で説明した問題、つまり平坦化された絶縁膜の上面に
おいてエアギャップが開口部を形成してしまうという問
題を回避することはできない。
エアギャップの下部がより下方の位置に形成される一
方、エアギャップの頂部の位置は、層間膜における配線
同士の間に凹部が形成されていない場合と比べて変化し
ない。このため、第４の従来例においても、第３の従来
例で説明した問題、つまり平坦化された絶縁膜の上面に
おいてエアギャップが開口部を形成してしまうという問
題を回避することはできない。
【００２５】前記に鑑み、本発明は、配線間スペースに
形成されるエアギャップを大きくすると共に該エアギャ
ップの頂部の位置を低くすることを目的とする。
形成されるエアギャップを大きくすると共に該エアギャ
ップの頂部の位置を低くすることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上の第１
の層間膜の上に設けられた複数の配線と、複数の配線同
士の間及び複数の配線の上に設けられた第２の層間膜と
を備え、複数の配線のそれぞれは、第１の導電性膜と、
第１の導電性膜の上に該第１の導電性膜に沿い且つ該第
１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すように設けられ
た第２の導電性膜とを有し、第２の層間膜は、複数の配
線同士の間に形成された空隙を有している。
めに、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上の第１
の層間膜の上に設けられた複数の配線と、複数の配線同
士の間及び複数の配線の上に設けられた第２の層間膜と
を備え、複数の配線のそれぞれは、第１の導電性膜と、
第１の導電性膜の上に該第１の導電性膜に沿い且つ該第
１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すように設けられ
た第２の導電性膜とを有し、第２の層間膜は、複数の配
線同士の間に形成された空隙を有している。
【００２７】本発明の半導体装置によると、各配線が、
第１の導電性膜と、第１の導電性膜の上に該第１の導電
性膜に沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り
出すように設けられた第２の導電性膜とを有しているた
め、各配線を構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対
的に狭くなる。このため、配線同士の間つまり配線間ス
ペースにおける第２の導電性膜の下側に第２の層間膜が
入り込みにくくなるので、配線間スペースに形成される
空隙を大きくすることができ、これによって、配線間容
量を効果的に低減させることができる。また、各配線を
構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対的に狭くなる
結果、空隙における配線よりも上側の部分の高さを低く
することができる。言い換えると、空隙の頂部の位置を
低くすることができるため、第２の層間膜を平坦化した
ときに、平坦化された第２の層間膜の上面において空隙
が開口部を形成する事態を防止することができ、これに
よって、プロセスマージンを広くすることができる。
第１の導電性膜と、第１の導電性膜の上に該第１の導電
性膜に沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り
出すように設けられた第２の導電性膜とを有しているた
め、各配線を構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対
的に狭くなる。このため、配線同士の間つまり配線間ス
ペースにおける第２の導電性膜の下側に第２の層間膜が
入り込みにくくなるので、配線間スペースに形成される
空隙を大きくすることができ、これによって、配線間容
量を効果的に低減させることができる。また、各配線を
構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対的に狭くなる
結果、空隙における配線よりも上側の部分の高さを低く
することができる。言い換えると、空隙の頂部の位置を
低くすることができるため、第２の層間膜を平坦化した
ときに、平坦化された第２の層間膜の上面において空隙
が開口部を形成する事態を防止することができ、これに
よって、プロセスマージンを広くすることができる。
【００２８】本発明の半導体装置において、第１の導電
性膜の幅寸法は、配線の設計値と略等しいことが好まし
い。
性膜の幅寸法は、配線の設計値と略等しいことが好まし
い。
【００２９】このようにすると、各配線の断面積を所定
値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の増大を防止
することができる。また、第２の導電性膜の幅寸法が配
線の設計値よりも大きくなるので、各配線と、該配線の
上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許容
範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれに起
因する不良の発生を抑制できる。
値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の増大を防止
することができる。また、第２の導電性膜の幅寸法が配
線の設計値よりも大きくなるので、各配線と、該配線の
上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許容
範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれに起
因する不良の発生を抑制できる。
【００３０】本発明の半導体装置において、第２の導電
性膜における第１の導電性膜からの各張り出し量は、互
いに略等しいことが好ましい。
性膜における第１の導電性膜からの各張り出し量は、互
いに略等しいことが好ましい。
【００３１】このようにすると、第１の導電性膜及び第
２の導電性膜をそれぞれ同一の幅寸法で形成した後、第
１の導電性膜の両側部を均等に除去することによって、
配線を容易に形成することができる。
２の導電性膜をそれぞれ同一の幅寸法で形成した後、第
１の導電性膜の両側部を均等に除去することによって、
配線を容易に形成することができる。
【００３２】本発明の半導体装置において、第２の導電
性膜における第１の導電性膜からの各張り出し量は、１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。
性膜における第１の導電性膜からの各張り出し量は、１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００３３】このようにすると、各配線を構成する第２
の導電性膜同士が接触することを防止しつつ、配線間ス
ペースに形成される空隙を確実に大きくすることができ
ると共に空隙の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
の導電性膜同士が接触することを防止しつつ、配線間ス
ペースに形成される空隙を確実に大きくすることができ
ると共に空隙の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
【００３４】本発明の半導体装置において、第１の導電
性膜は、銅膜又は銅合金膜であることが好ましい。
性膜は、銅膜又は銅合金膜であることが好ましい。
【００３５】このようにすると、配線抵抗をより低減す
ることができる。
ることができる。
【００３６】本発明の半導体装置において、第２の導電
性膜は、窒化チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タング
ステン膜であることが好ましい。
性膜は、窒化チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タング
ステン膜であることが好ましい。
【００３７】このようにすると、配線を構成する第１の
導電性膜と第２の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
導電性膜と第２の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
【００３８】本発明の半導体装置において、複数の配線
のそれぞれは、第１の導電性膜の下に該第１の導電性膜
に沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出す
ように設けられた第３の導電性膜を有していることが好
ましい。
のそれぞれは、第１の導電性膜の下に該第１の導電性膜
に沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出す
ように設けられた第３の導電性膜を有していることが好
ましい。
【００３９】このようにすると、第１の導電性膜の幅寸
法が配線の設計値と略等しい場合、第３の導電性膜の幅
寸法が配線の設計値よりも大きくなるため、各配線と、
該配線の下に形成されるビアホール又はコンタクトホー
ルとのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くなる
ので、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制
できる。
法が配線の設計値と略等しい場合、第３の導電性膜の幅
寸法が配線の設計値よりも大きくなるため、各配線と、
該配線の下に形成されるビアホール又はコンタクトホー
ルとのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くなる
ので、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制
できる。
【００４０】また、この場合、第３の導電性膜は、窒化
チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であ
ることが好ましい。
チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であ
ることが好ましい。
【００４１】このようにすると、配線を構成する第１の
導電性膜と第１の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
導電性膜と第１の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
【００４２】本発明の半導体装置において、第１の層間
膜は、複数の配線同士の間に形成された凹部を有してい
ることが好ましい。
膜は、複数の配線同士の間に形成された凹部を有してい
ることが好ましい。
【００４３】このようにすると、第１の層間膜における
配線同士の間に凹部が形成されていない場合と比べて、
空隙をその下部がより下方に伸びるように形成できるの
で、空隙を大きくすることができる。
配線同士の間に凹部が形成されていない場合と比べて、
空隙をその下部がより下方に伸びるように形成できるの
で、空隙を大きくすることができる。
【００４４】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板上の第１の層間膜の上に、下側の第１の導電性
膜と上側の第２の導電性膜とを有する積層膜を形成する
工程と、積層膜を配線形状にパターン化して、複数の配
線形状の積層膜を形成する工程と、複数の配線形状の積
層膜を構成する各第１の導電性膜の両側部を選択的に除
去することにより、第１の導電性膜及び第２の導電性膜
とを有する複数の配線を形成する工程と、複数の配線同
士の間及び複数の配線の上に、空隙を有する第２の層間
膜を堆積する工程とを備えている。
導体基板上の第１の層間膜の上に、下側の第１の導電性
膜と上側の第２の導電性膜とを有する積層膜を形成する
工程と、積層膜を配線形状にパターン化して、複数の配
線形状の積層膜を形成する工程と、複数の配線形状の積
層膜を構成する各第１の導電性膜の両側部を選択的に除
去することにより、第１の導電性膜及び第２の導電性膜
とを有する複数の配線を形成する工程と、複数の配線同
士の間及び複数の配線の上に、空隙を有する第２の層間
膜を堆積する工程とを備えている。
【００４５】本発明の半導体装置の製造方法によると、
下側の第１の導電性膜と上側の第２の導電性膜とを有す
る積層膜を配線形状にパターン化して、複数の配線形状
の積層膜を形成した後、複数の配線形状の積層膜を構成
する各第１の導電性膜の両側部を選択的に除去すること
により、第１の導電性膜及び第２の導電性膜とを有する
複数の配線を形成している。このため、各配線におい
て、第２の導電性膜が第１の導電性膜の上に該第１の導
電性膜に沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張
り出すように形成されるため、各配線を構成する第２の
導電性膜同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、配線
間スペースにおける第２の導電性膜の下側に第２の層間
膜が入り込みにくくなるので、配線間スペースに形成さ
れる空隙を大きくすることができ、これによって、配線
間容量を効果的に低減させることができる。また、各配
線を構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対的に狭く
なる結果、空隙における配線よりも上側の部分の高さを
低くすることができる。言い換えると、空隙の頂部の位
置を低くすることができるため、第２の層間膜を平坦化
したときに、平坦化された第２の層間膜の上面において
空隙が開口部を形成する事態を防止することができ、こ
れによって、プロセスマージンを広くすることができ
る。
下側の第１の導電性膜と上側の第２の導電性膜とを有す
る積層膜を配線形状にパターン化して、複数の配線形状
の積層膜を形成した後、複数の配線形状の積層膜を構成
する各第１の導電性膜の両側部を選択的に除去すること
により、第１の導電性膜及び第２の導電性膜とを有する
複数の配線を形成している。このため、各配線におい
て、第２の導電性膜が第１の導電性膜の上に該第１の導
電性膜に沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張
り出すように形成されるため、各配線を構成する第２の
導電性膜同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、配線
間スペースにおける第２の導電性膜の下側に第２の層間
膜が入り込みにくくなるので、配線間スペースに形成さ
れる空隙を大きくすることができ、これによって、配線
間容量を効果的に低減させることができる。また、各配
線を構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対的に狭く
なる結果、空隙における配線よりも上側の部分の高さを
低くすることができる。言い換えると、空隙の頂部の位
置を低くすることができるため、第２の層間膜を平坦化
したときに、平坦化された第２の層間膜の上面において
空隙が開口部を形成する事態を防止することができ、こ
れによって、プロセスマージンを広くすることができ
る。
【００４６】本発明の半導体装置の製造方法において、
第１の導電性膜は、銅膜又は銅合金膜であることが好ま
しい。
第１の導電性膜は、銅膜又は銅合金膜であることが好ま
しい。
【００４７】このようにすると、配線抵抗をより低減す
ることができる。
ることができる。
【００４８】本発明の半導体装置の製造方法において、
第２の導電性膜は、窒化チタン膜、窒化タンタル膜又は
窒化タングステン膜であることが好ましい。
第２の導電性膜は、窒化チタン膜、窒化タンタル膜又は
窒化タングステン膜であることが好ましい。
【００４９】このようにすると、配線を構成する第１の
導電性膜と第２の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
導電性膜と第２の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
【００５０】本発明の半導体装置の製造方法において、
積層膜は、第１の導電性膜の下に第３の導電性膜を有し
ていることが好ましい。
積層膜は、第１の導電性膜の下に第３の導電性膜を有し
ていることが好ましい。
【００５１】このようにすると、各配線において、第３
の導電性膜が第１の導電性膜の下に該第１の導電性膜に
沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されるため、第３の導電性膜の幅寸法が配線の
設計値よりも大きい場合、各配線と、該配線の下に形成
されるビアホール又はコンタクトホールとのアライメン
トずれの許容範囲が実質的に広くなるので、該アライメ
ントずれに起因する不良の発生を抑制できる。
の導電性膜が第１の導電性膜の下に該第１の導電性膜に
沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されるため、第３の導電性膜の幅寸法が配線の
設計値よりも大きい場合、各配線と、該配線の下に形成
されるビアホール又はコンタクトホールとのアライメン
トずれの許容範囲が実質的に広くなるので、該アライメ
ントずれに起因する不良の発生を抑制できる。
【００５２】また、この場合、第３の導電性膜は、窒化
チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であ
ることが好ましい。
チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であ
ることが好ましい。
【００５３】このようにすると、配線を構成する第１の
導電性膜と第１の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
導電性膜と第１の層間膜との間におけるバリア性が向上
する。
【００５４】本発明の半導体装置の製造方法において、
配線形状の積層膜を形成する工程は、積層膜の上に、配
線の設計値よりも大きい幅寸法を有するマスクパターン
を形成する工程と、積層膜に対してマスクパターンを用
いて選択的にエッチングを行なう工程とを含み、複数の
配線を形成する工程は、複数の配線形状の積層膜を構成
する各第１の導電性膜の両側部を、各第１の導電性膜の
幅寸法が配線の設計値と略等しくなるように除去する工
程を含むことが好ましい。
配線形状の積層膜を形成する工程は、積層膜の上に、配
線の設計値よりも大きい幅寸法を有するマスクパターン
を形成する工程と、積層膜に対してマスクパターンを用
いて選択的にエッチングを行なう工程とを含み、複数の
配線を形成する工程は、複数の配線形状の積層膜を構成
する各第１の導電性膜の両側部を、各第１の導電性膜の
幅寸法が配線の設計値と略等しくなるように除去する工
程を含むことが好ましい。
【００５５】このようにすると、各配線の断面積を所定
値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の増大を防止
することができる。また、各配線において、配線の設計
値よりも大きい幅寸法を有する第２の導電性膜が、第１
の導電性膜の上に該第１の導電性膜に沿い且つ該第１の
導電性膜の幅方向の両側に張り出すように形成されるた
め、各配線と、該配線の上に形成されるビアホールとの
アライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、
該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制でき
る。
値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の増大を防止
することができる。また、各配線において、配線の設計
値よりも大きい幅寸法を有する第２の導電性膜が、第１
の導電性膜の上に該第１の導電性膜に沿い且つ該第１の
導電性膜の幅方向の両側に張り出すように形成されるた
め、各配線と、該配線の上に形成されるビアホールとの
アライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、
該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制でき
る。
【００５６】また、この場合、マスクパターンを形成す
る工程は、積層膜の上に第１の絶縁膜を形成した後、該
第１の絶縁膜の上に、配線の設計値と略等しい幅寸法を
有するレジストパターンを形成する工程と、第１の絶縁
膜に対してレジストパターンを用いて選択的にエッチン
グを行なった後、パターン化された第１の絶縁膜の上を
含む積層膜の上に第２の絶縁膜を形成し、その後、該第
２の絶縁膜の全面に対してエッチングを行なって、パタ
ーン化された第１の絶縁膜の側面に、第２の絶縁膜から
なるサイドウォールを形成することにより、パターン化
された第１の絶縁膜及びサイドウォールからなるマスク
パターンを形成する工程とを含むことが好ましい。
る工程は、積層膜の上に第１の絶縁膜を形成した後、該
第１の絶縁膜の上に、配線の設計値と略等しい幅寸法を
有するレジストパターンを形成する工程と、第１の絶縁
膜に対してレジストパターンを用いて選択的にエッチン
グを行なった後、パターン化された第１の絶縁膜の上を
含む積層膜の上に第２の絶縁膜を形成し、その後、該第
２の絶縁膜の全面に対してエッチングを行なって、パタ
ーン化された第１の絶縁膜の側面に、第２の絶縁膜から
なるサイドウォールを形成することにより、パターン化
された第１の絶縁膜及びサイドウォールからなるマスク
パターンを形成する工程とを含むことが好ましい。
【００５７】このようにすると、サイドウォールを含む
パターン化された第１の絶縁膜の幅寸法を、配線の設計
値よりも大きくすることができる。このため、配線の設
計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパターン、つ
まり配線間隔の設計値よりも小さいパターン間隔を有す
るレジストパターンを通常の光リソグラフィーにより直
接形成できない場合にも、配線の設計値と略等しい幅寸
法を有するレジストパターン、つまり配線間隔の設計値
と略等しいパターン間隔を有するレジストパターンを通
常の光リソグラフィーにより形成するだけで、配線の設
計値よりも大きい幅寸法を有する所望のパターンを形成
することができる。
パターン化された第１の絶縁膜の幅寸法を、配線の設計
値よりも大きくすることができる。このため、配線の設
計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパターン、つ
まり配線間隔の設計値よりも小さいパターン間隔を有す
るレジストパターンを通常の光リソグラフィーにより直
接形成できない場合にも、配線の設計値と略等しい幅寸
法を有するレジストパターン、つまり配線間隔の設計値
と略等しいパターン間隔を有するレジストパターンを通
常の光リソグラフィーにより形成するだけで、配線の設
計値よりも大きい幅寸法を有する所望のパターンを形成
することができる。
【００５８】尚、このとき、第１の絶縁膜及び第２の絶
縁膜はシリコン窒化膜であることが好ましい。
縁膜はシリコン窒化膜であることが好ましい。
【００５９】このようにすると、第１の層間膜としてシ
リコン酸化膜等を用いる場合、第１の絶縁膜及び第２の
絶縁膜の第１の層間膜に対する選択比が大きくなるの
で、第１の層間膜に対して、パターン化された第１の絶
縁膜及び第２の絶縁膜からなるサイドウォールをマスク
パターンとして用いて制御性良くエッチングを行なうこ
とができる。従って、第１の層間膜における複数の配線
同士の間に凹部を確実に形成することができる。
リコン酸化膜等を用いる場合、第１の絶縁膜及び第２の
絶縁膜の第１の層間膜に対する選択比が大きくなるの
で、第１の層間膜に対して、パターン化された第１の絶
縁膜及び第２の絶縁膜からなるサイドウォールをマスク
パターンとして用いて制御性良くエッチングを行なうこ
とができる。従って、第１の層間膜における複数の配線
同士の間に凹部を確実に形成することができる。
【００６０】本発明の半導体装置の製造方法において、
配線形状の積層膜を形成する工程は、第２の導電性膜を
配線の設計値よりも大きい幅寸法にパターン化する工程
と、第１の導電性膜に対してパターン化された第２の導
電性膜を用いて選択的にエッチングを行なう工程とを含
み、複数の配線を形成する工程は、複数の配線形状の積
層膜を構成する各第１の導電性膜の両側部を、各第１の
導電性膜の幅寸法が配線の設計値と略等しくなるように
除去する工程を含むことが好ましい。
配線形状の積層膜を形成する工程は、第２の導電性膜を
配線の設計値よりも大きい幅寸法にパターン化する工程
と、第１の導電性膜に対してパターン化された第２の導
電性膜を用いて選択的にエッチングを行なう工程とを含
み、複数の配線を形成する工程は、複数の配線形状の積
層膜を構成する各第１の導電性膜の両側部を、各第１の
導電性膜の幅寸法が配線の設計値と略等しくなるように
除去する工程を含むことが好ましい。
【００６１】このようにすると、各配線のそれぞれの断
面積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の
増大を防止することができる。また、各配線において、
配線の設計値よりも大きい幅寸法を有する第２の導電性
膜が、第１の導電性膜の上に該第１の導電性膜に沿い且
つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すように形
成されるため、各配線と、該配線の上に形成されるビア
ホールとのアライメントずれの許容範囲が実質的に広く
なるので、該アライメントずれに起因する不良の発生を
抑制できる。さらに、第１の導電性膜に対してパターン
化された第２の導電性膜を用いて選択的にエッチングを
行なっているため、積層膜の上にシリコン酸化膜又はシ
リコン窒化膜等からなるマスクパターンを形成する必要
がないので、工程を簡単化することができると共に、該
マスクパターンが配線上に残存して、配線構造の高さが
増大する事態を回避することができる。
面積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の
増大を防止することができる。また、各配線において、
配線の設計値よりも大きい幅寸法を有する第２の導電性
膜が、第１の導電性膜の上に該第１の導電性膜に沿い且
つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すように形
成されるため、各配線と、該配線の上に形成されるビア
ホールとのアライメントずれの許容範囲が実質的に広く
なるので、該アライメントずれに起因する不良の発生を
抑制できる。さらに、第１の導電性膜に対してパターン
化された第２の導電性膜を用いて選択的にエッチングを
行なっているため、積層膜の上にシリコン酸化膜又はシ
リコン窒化膜等からなるマスクパターンを形成する必要
がないので、工程を簡単化することができると共に、該
マスクパターンが配線上に残存して、配線構造の高さが
増大する事態を回避することができる。
【００６２】また、この場合、第２の導電性膜を配線の
設計値よりも大きい幅寸法にパターン化する工程は、積
層膜の上に、配線の設計値と略等しい幅寸法を有するレ
ジストパターンを形成する工程と、第２の導電性膜に対
してレジストパターンを用いて選択的にエッチングを行
なった後、パターン化された第２の導電性膜の上を含む
第１の導電性膜の上に第４の導電性膜を形成し、その
後、該第４の導電性膜の全面に対してエッチングを行な
って、パターン化された第２の導電性膜の側面に、第４
の導電性膜からなるサイドウォールを形成する工程とを
含み、パターン化された第２の導電性膜を用いて選択的
にエッチングを行なう工程は、第１の導電性膜に対し
て、パターン化された第２の導電性膜及びサイドウォー
ルを用いて選択的にエッチングを行なう工程を含むこと
が好ましい。
設計値よりも大きい幅寸法にパターン化する工程は、積
層膜の上に、配線の設計値と略等しい幅寸法を有するレ
ジストパターンを形成する工程と、第２の導電性膜に対
してレジストパターンを用いて選択的にエッチングを行
なった後、パターン化された第２の導電性膜の上を含む
第１の導電性膜の上に第４の導電性膜を形成し、その
後、該第４の導電性膜の全面に対してエッチングを行な
って、パターン化された第２の導電性膜の側面に、第４
の導電性膜からなるサイドウォールを形成する工程とを
含み、パターン化された第２の導電性膜を用いて選択的
にエッチングを行なう工程は、第１の導電性膜に対し
て、パターン化された第２の導電性膜及びサイドウォー
ルを用いて選択的にエッチングを行なう工程を含むこと
が好ましい。
【００６３】このようにすると、サイドウォールを含む
パターン化された第２の導電性膜の幅寸法を、配線の設
計値よりも大きくすることができる。このため、配線の
設計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパターン、
つまり配線間隔の設計値よりも小さいパターン間隔を有
するレジストパターンを通常の光リソグラフィーにより
直接形成できない場合にも、配線の設計値と略等しい幅
寸法を有するレジストパターン、つまり配線間隔の設計
値と略等しいパターン間隔を有するレジストパターンを
通常の光リソグラフィーにより形成するだけで、配線の
設計値よりも大きい幅寸法を有する所望のパターンを形
成することができる。
パターン化された第２の導電性膜の幅寸法を、配線の設
計値よりも大きくすることができる。このため、配線の
設計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパターン、
つまり配線間隔の設計値よりも小さいパターン間隔を有
するレジストパターンを通常の光リソグラフィーにより
直接形成できない場合にも、配線の設計値と略等しい幅
寸法を有するレジストパターン、つまり配線間隔の設計
値と略等しいパターン間隔を有するレジストパターンを
通常の光リソグラフィーにより形成するだけで、配線の
設計値よりも大きい幅寸法を有する所望のパターンを形
成することができる。
【００６４】尚、このとき、第２の導電性膜及び第４の
導電性膜は、窒化チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タ
ングステン膜であることが好ましい。
導電性膜は、窒化チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タ
ングステン膜であることが好ましい。
【００６５】このようにすると、第１の導電性膜として
銅膜又は銅合金膜等を用いる場合には、第２の導電性膜
及び第４の導電性膜の第１の導電性膜に対する選択比が
大きいので、第１の導電性膜に対して、パターン化され
た第２の導電性膜と、第４の導電性膜からなるサイドウ
ォールとを用いて制御性良くエッチングを行なうことが
できる。また、第２の導電性膜及び第４の導電性膜の第
１の層間膜に対する選択比が大きくなるので、第１の層
間膜に対して、パターン化された第２の導電性膜と、第
４の導電性膜からなるサイドウォールとを用いて制御性
良くエッチングを行なうことができる。従って、第１の
層間膜における複数の配線同士の間に凹部を確実に形成
することができる。
銅膜又は銅合金膜等を用いる場合には、第２の導電性膜
及び第４の導電性膜の第１の導電性膜に対する選択比が
大きいので、第１の導電性膜に対して、パターン化され
た第２の導電性膜と、第４の導電性膜からなるサイドウ
ォールとを用いて制御性良くエッチングを行なうことが
できる。また、第２の導電性膜及び第４の導電性膜の第
１の層間膜に対する選択比が大きくなるので、第１の層
間膜に対して、パターン化された第２の導電性膜と、第
４の導電性膜からなるサイドウォールとを用いて制御性
良くエッチングを行なうことができる。従って、第１の
層間膜における複数の配線同士の間に凹部を確実に形成
することができる。
【００６６】本発明の半導体装置の製造方法において、
複数の配線を形成する工程は、複数の配線形状の積層膜
を構成する各第１の導電性膜の両側部を、１０〜５０ｎ
ｍ程度除去する工程を含むことが好ましい。
複数の配線を形成する工程は、複数の配線形状の積層膜
を構成する各第１の導電性膜の両側部を、１０〜５０ｎ
ｍ程度除去する工程を含むことが好ましい。
【００６７】このようにすると、配線間スペースに形成
される空隙を確実に大きくすることができると共に空隙
の頂部の位置を確実に低くすることができる。
される空隙を確実に大きくすることができると共に空隙
の頂部の位置を確実に低くすることができる。
【００６８】本発明の半導体装置の製造方法において、
配線形状の積層膜を形成する工程と第２の層間膜を堆積
する工程との間に、第１の層間膜における複数の配線同
士の間に凹部を形成する工程をさらに備えていることが
好ましい。
配線形状の積層膜を形成する工程と第２の層間膜を堆積
する工程との間に、第１の層間膜における複数の配線同
士の間に凹部を形成する工程をさらに備えていることが
好ましい。
【００６９】このようにすると、第１の層間膜における
配線同士の間に凹部が形成されない場合と比べて、空隙
をその下部がより下方に伸びるように形成できるので、
空隙を大きくすることができる。
配線同士の間に凹部が形成されない場合と比べて、空隙
をその下部がより下方に伸びるように形成できるので、
空隙を大きくすることができる。
【００７０】本発明の半導体装置の製造方法において、
第２の層間膜は、該第２の層間膜の下層を構成し、段差
被覆性が相対的に良い下層膜と、第２の層間膜の上層を
構成し、段差被覆性が相対的に悪い上層膜とを有してい
ることが好ましい。
第２の層間膜は、該第２の層間膜の下層を構成し、段差
被覆性が相対的に良い下層膜と、第２の層間膜の上層を
構成し、段差被覆性が相対的に悪い上層膜とを有してい
ることが好ましい。
【００７１】このようにすると、第１の導電性膜として
銅膜又は銅合金膜等、第２の層間膜の上層膜としてシリ
コン酸化膜等、第２の層間膜の下層膜としてシリコン酸
化膜と銅膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性
を有する絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を用いること
により、配線を構成する第１の導電性膜と第２の層間膜
との間におけるバリア性を保ちつつ、配線間スペースに
空隙を確実に形成することができる。
銅膜又は銅合金膜等、第２の層間膜の上層膜としてシリ
コン酸化膜等、第２の層間膜の下層膜としてシリコン酸
化膜と銅膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性
を有する絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を用いること
により、配線を構成する第１の導電性膜と第２の層間膜
との間におけるバリア性を保ちつつ、配線間スペースに
空隙を確実に形成することができる。
【００７２】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態に係る半導体装置について、図面を参
照しながら説明する。
の第１の実施形態に係る半導体装置について、図面を参
照しながら説明する。
【００７３】図１は、第１の実施形態に係る半導体装置
の断面図である。
の断面図である。
【００７４】図１に示すように、トランジスタ等の素子
が形成された半導体基板１００上の第１の層間膜１０１
の上に、積層構造を有する複数の配線１０２が配線間ス
ペース１０３を介して形成されている。配線１０２は、
該配線１０２を主として構成する第１の導電性膜１０２
Ａと、第１の導電性膜１０２Ａの上に該第１の導電性膜
１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方向
の両側に張り出すように形成された第２の導電性膜１０
２Ｂと、第１の導電性膜１０２Ａの下に該第１の導電性
膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方
向の両側に張り出すように形成された第３の導電性膜１
０２Ｃとを有している。
が形成された半導体基板１００上の第１の層間膜１０１
の上に、積層構造を有する複数の配線１０２が配線間ス
ペース１０３を介して形成されている。配線１０２は、
該配線１０２を主として構成する第１の導電性膜１０２
Ａと、第１の導電性膜１０２Ａの上に該第１の導電性膜
１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方向
の両側に張り出すように形成された第２の導電性膜１０
２Ｂと、第１の導電性膜１０２Ａの下に該第１の導電性
膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方
向の両側に張り出すように形成された第３の導電性膜１
０２Ｃとを有している。
【００７５】複数の配線１０２の上及び配線間スペース
１０３に第２の層間膜１０４が形成されている。第２の
層間膜１０４は、配線間スペース１０３に形成されたエ
アギャップ１０５を有している。
１０３に第２の層間膜１０４が形成されている。第２の
層間膜１０４は、配線間スペース１０３に形成されたエ
アギャップ１０５を有している。
【００７６】尚、第２の導電性膜１０２Ｂにおける第１
の導電性膜１０２Ａからの各張り出し量は、互いに略等
しく、例えば２０ｎｍ程度である。
の導電性膜１０２Ａからの各張り出し量は、互いに略等
しく、例えば２０ｎｍ程度である。
【００７７】また、第３の導電性膜１０２Ｃにおける第
１の導電性膜１０２Ａからの各張り出し量は、互いに略
等しく、例えば２０ｎｍ程度である。
１の導電性膜１０２Ａからの各張り出し量は、互いに略
等しく、例えば２０ｎｍ程度である。
【００７８】また、配線１０２を構成する第１の導電性
膜１０２Ａの断面形状は方形状であると共に、該第１の
導電性膜１０２Ａの幅寸法は、配線１０２の設計値と略
等しく、例えば１２０ｎｍ程度である。すなわち、配線
１０２を構成する第２の導電性膜１０２Ｂの幅寸法又は
第３の導電性膜１０２Ｃの幅寸法は、配線１０２の設計
値よりも大きい。
膜１０２Ａの断面形状は方形状であると共に、該第１の
導電性膜１０２Ａの幅寸法は、配線１０２の設計値と略
等しく、例えば１２０ｎｍ程度である。すなわち、配線
１０２を構成する第２の導電性膜１０２Ｂの幅寸法又は
第３の導電性膜１０２Ｃの幅寸法は、配線１０２の設計
値よりも大きい。
【００７９】また、各配線１０２を構成する第１の導電
性膜１０２Ａ同士の間隔は、配線間隔の設計値と略等し
く、例えば１５０ｎｍ程度である。すなわち、各配線を
構成する第２の導電性膜１０２Ｂ同士の間隔又は第３の
導電性膜１０２Ｃ同士の間隔は、配線間隔の設計値より
も小さく、例えば１１０ｎｍ程度である。
性膜１０２Ａ同士の間隔は、配線間隔の設計値と略等し
く、例えば１５０ｎｍ程度である。すなわち、各配線を
構成する第２の導電性膜１０２Ｂ同士の間隔又は第３の
導電性膜１０２Ｃ同士の間隔は、配線間隔の設計値より
も小さく、例えば１１０ｎｍ程度である。
【００８０】以上に説明したように、第１の実施形態に
よると、各配線１０２が、第１の導電性膜１０２Ａと、
第１の導電性膜１０２Ａの上に該第１の導電性膜１０２
Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側
に張り出すように形成された第２の導電性膜１０２Ｂと
を有しているため、各配線１０２を構成する第２の導電
性膜１０２Ｂ同士の間隔が相対的に狭くなる。このた
め、配線間スペース１０３における第２の導電性膜１０
２Ｂの下側に第２の層間膜１０４が入り込みにくくな
る。その結果、各配線１０２の側面に形成される第２の
層間膜１０４が厚くなる前に、又は第１の層間膜１０１
の上に形成される第２の層間膜１０４が厚くなる前に、
各配線１０２の上端角部から成長してきた第２の層間膜
１０４が、各配線１０２に対して配線間スペース１０３
側にオーバーハングを生じて互いに接する。従って、配
線間スペース１０３に形成されるエアギャップ１０５を
大きくすることができ、これによって、配線間容量を効
果的に低減させることができる。また、各配線１０２を
構成する第２の導電性膜１０２Ｂ同士の間隔が相対的に
狭くなる結果、エアギャップ１０５における配線１０２
よりも上側の部分の高さを低くすることができる。言い
換えると、エアギャップ１０５の頂部の位置を低くする
ことができるため、第２の層間膜１０４を平坦化したと
きに、平坦化された第２の層間膜１０４の上面において
エアギャップ１０５が開口部を形成する事態を防止する
ことができ、これによって、プロセスマージンを広くす
ることができる。
よると、各配線１０２が、第１の導電性膜１０２Ａと、
第１の導電性膜１０２Ａの上に該第１の導電性膜１０２
Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側
に張り出すように形成された第２の導電性膜１０２Ｂと
を有しているため、各配線１０２を構成する第２の導電
性膜１０２Ｂ同士の間隔が相対的に狭くなる。このた
め、配線間スペース１０３における第２の導電性膜１０
２Ｂの下側に第２の層間膜１０４が入り込みにくくな
る。その結果、各配線１０２の側面に形成される第２の
層間膜１０４が厚くなる前に、又は第１の層間膜１０１
の上に形成される第２の層間膜１０４が厚くなる前に、
各配線１０２の上端角部から成長してきた第２の層間膜
１０４が、各配線１０２に対して配線間スペース１０３
側にオーバーハングを生じて互いに接する。従って、配
線間スペース１０３に形成されるエアギャップ１０５を
大きくすることができ、これによって、配線間容量を効
果的に低減させることができる。また、各配線１０２を
構成する第２の導電性膜１０２Ｂ同士の間隔が相対的に
狭くなる結果、エアギャップ１０５における配線１０２
よりも上側の部分の高さを低くすることができる。言い
換えると、エアギャップ１０５の頂部の位置を低くする
ことができるため、第２の層間膜１０４を平坦化したと
きに、平坦化された第２の層間膜１０４の上面において
エアギャップ１０５が開口部を形成する事態を防止する
ことができ、これによって、プロセスマージンを広くす
ることができる。
【００８１】また、第１の実施形態によると、各配線１
０２において、該配線１０２の設計値よりも大きい幅寸
法を有する第２の導電性膜１０２Ｂが、第１の導電性膜
１０２Ａの上に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該
第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すよう
に形成されているため、各配線１０２と、該配線１０２
の上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許
容範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれに
起因する不良の発生を抑制できる。
０２において、該配線１０２の設計値よりも大きい幅寸
法を有する第２の導電性膜１０２Ｂが、第１の導電性膜
１０２Ａの上に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該
第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すよう
に形成されているため、各配線１０２と、該配線１０２
の上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許
容範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれに
起因する不良の発生を抑制できる。
【００８２】また、第１の実施形態によると、各配線１
０２において、該配線１０２の設計値よりも大きい幅寸
法を有する第３の導電性膜１０２Ｃが、第１の導電性膜
１０２Ａの下に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該
第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すよう
に形成されているため、各配線１０２と、該配線１０２
の下に形成されるビアホール又はコンタクトホールとの
アライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、
該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制でき
る。
０２において、該配線１０２の設計値よりも大きい幅寸
法を有する第３の導電性膜１０２Ｃが、第１の導電性膜
１０２Ａの下に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該
第１の導電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すよう
に形成されているため、各配線１０２と、該配線１０２
の下に形成されるビアホール又はコンタクトホールとの
アライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、
該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制でき
る。
【００８３】また、第１の実施形態によると、配線１０
２を構成する第１の導電性膜１０２Ａの断面形状が方形
状であると共に、該第１の導電性膜１０２Ａの幅寸法が
配線１０２の設計値と略等しいため、配線１０２の断面
積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の増
大を防止することができる。また、複数の配線をその断
面形状が逆台形状になるように形成することによって、
各配線の上部同士の間隔を相対的に狭くする場合と比べ
て、各配線１０２の下面の幅寸法が広くなるため、各配
線１０２と、該配線１０２の下に形成されるビアホール
又はコンタクトホールとのアライメントずれの許容範囲
が実質的に広くなるので、該アライメントずれに起因す
る不良の発生を抑制できる。
２を構成する第１の導電性膜１０２Ａの断面形状が方形
状であると共に、該第１の導電性膜１０２Ａの幅寸法が
配線１０２の設計値と略等しいため、配線１０２の断面
積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線遅延の増
大を防止することができる。また、複数の配線をその断
面形状が逆台形状になるように形成することによって、
各配線の上部同士の間隔を相対的に狭くする場合と比べ
て、各配線１０２の下面の幅寸法が広くなるため、各配
線１０２と、該配線１０２の下に形成されるビアホール
又はコンタクトホールとのアライメントずれの許容範囲
が実質的に広くなるので、該アライメントずれに起因す
る不良の発生を抑制できる。
【００８４】また、第１の実施形態によると、第２の導
電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２Ａからの
各張り出し量が互いに略等しいと共に第３の導電性膜１
０２Ｃにおける第１の導電性膜１０２Ａからの各張り出
し量が互いに略等しいため、第１の導電性膜１０２Ａ、
第２の導電性膜１０２Ｂ及び第３の導電性膜１０２Ｃを
それぞれ同一の幅寸法で形成した後、第１の導電性膜１
０２Ａの両側部を均等に除去することによって、配線１
０２を容易に形成することができる。
電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２Ａからの
各張り出し量が互いに略等しいと共に第３の導電性膜１
０２Ｃにおける第１の導電性膜１０２Ａからの各張り出
し量が互いに略等しいため、第１の導電性膜１０２Ａ、
第２の導電性膜１０２Ｂ及び第３の導電性膜１０２Ｃを
それぞれ同一の幅寸法で形成した後、第１の導電性膜１
０２Ａの両側部を均等に除去することによって、配線１
０２を容易に形成することができる。
【００８５】尚、第１の実施形態において、第１の導電
性膜１０２Ａとして、アルミニウム膜若しくはアルミニ
ウム合金膜又は銅膜若しくは銅合金膜等を用いることが
できる。但し、配線１０２を低抵抗化する場合には、第
１の導電性膜１０２Ａとして銅膜若しくは銅合金膜、銀
膜若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用
いることが好ましい。
性膜１０２Ａとして、アルミニウム膜若しくはアルミニ
ウム合金膜又は銅膜若しくは銅合金膜等を用いることが
できる。但し、配線１０２を低抵抗化する場合には、第
１の導電性膜１０２Ａとして銅膜若しくは銅合金膜、銀
膜若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用
いることが好ましい。
【００８６】また、第１の実施形態において、第２の導
電性膜１０２Ｂとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性（銅膜又は銅合金膜
を構成する銅原子がシリコン酸化膜中に拡散することを
防止する能力）を有する導電性膜、例えば窒化チタン
膜、窒化タンタル膜、又は窒化タングステン膜等を用い
ることが好ましい。このようにすると、第２の層間膜１
０４としてシリコン酸化膜を用いると共に第１の導電性
膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を用いる場合には、
配線１０２を構成する第１の導電性膜１０２Ａと第２の
層間膜１０４との間におけるバリア性が向上する。ま
た、この場合、第２の層間膜１０４における少なくとも
第１の導電性膜１０２Ａと接触する部分が、シリコン酸
化膜と銅膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性
を有する絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を含んでいる
ことが好ましい。
電性膜１０２Ｂとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性（銅膜又は銅合金膜
を構成する銅原子がシリコン酸化膜中に拡散することを
防止する能力）を有する導電性膜、例えば窒化チタン
膜、窒化タンタル膜、又は窒化タングステン膜等を用い
ることが好ましい。このようにすると、第２の層間膜１
０４としてシリコン酸化膜を用いると共に第１の導電性
膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を用いる場合には、
配線１０２を構成する第１の導電性膜１０２Ａと第２の
層間膜１０４との間におけるバリア性が向上する。ま
た、この場合、第２の層間膜１０４における少なくとも
第１の導電性膜１０２Ａと接触する部分が、シリコン酸
化膜と銅膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性
を有する絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を含んでいる
ことが好ましい。
【００８７】また、第１の実施形態において、第３の導
電性膜１０２Ｃとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第１の層間膜１０１としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、配線１０２を構成する第１の導電性
膜１０２Ａと第１の層間膜１０１との間におけるバリア
性が向上する。
電性膜１０２Ｃとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第１の層間膜１０１としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、配線１０２を構成する第１の導電性
膜１０２Ａと第１の層間膜１０１との間におけるバリア
性が向上する。
【００８８】また、第１の実施形態において、第１の導
電性膜１０２Ａの下に第３の導電性膜１０２Ｃが形成さ
れていたが、第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅
合金膜を用いない場合には、第３の導電性膜１０２Ｃが
形成されていなくてもよい。
電性膜１０２Ａの下に第３の導電性膜１０２Ｃが形成さ
れていたが、第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅
合金膜を用いない場合には、第３の導電性膜１０２Ｃが
形成されていなくてもよい。
【００８９】また、第１の実施形態において、第２の導
電性膜１０２Ｂが、第１の導電性膜１０２Ａの上に該第
１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０
２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成されていた
が、これに代えて、絶縁膜が、第１の導電性膜１０２Ａ
の上に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導
電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成さ
れていてもよい。言い換えると、絶縁膜が、各配線１０
２の上に該配線１０２に沿い且つ該配線１０２の幅方向
の両側に張り出すように形成されていてもよい。このと
き、第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を
用いると共に第２の層間膜１０４としてシリコン酸化膜
を用いる場合には、絶縁膜として、シリコン酸化膜と銅
膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性を有する
絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を用いることが好まし
い。また、このとき、各配線１０２と、該配線１０２の
上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許容
範囲が実質的に広くなるという前述の効果は生じない。
但し、該効果の生じないことは、ビアホールのアライメ
ントマージンがさほど厳しくない場合、又は、ビアホー
ルを形成するためのフォトリソグラフィーに用いられる
露光装置のアライメント精度が十分高い場合には問題と
ならない。
電性膜１０２Ｂが、第１の導電性膜１０２Ａの上に該第
１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０
２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成されていた
が、これに代えて、絶縁膜が、第１の導電性膜１０２Ａ
の上に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導
電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成さ
れていてもよい。言い換えると、絶縁膜が、各配線１０
２の上に該配線１０２に沿い且つ該配線１０２の幅方向
の両側に張り出すように形成されていてもよい。このと
き、第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を
用いると共に第２の層間膜１０４としてシリコン酸化膜
を用いる場合には、絶縁膜として、シリコン酸化膜と銅
膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性を有する
絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を用いることが好まし
い。また、このとき、各配線１０２と、該配線１０２の
上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許容
範囲が実質的に広くなるという前述の効果は生じない。
但し、該効果の生じないことは、ビアホールのアライメ
ントマージンがさほど厳しくない場合、又は、ビアホー
ルを形成するためのフォトリソグラフィーに用いられる
露光装置のアライメント精度が十分高い場合には問題と
ならない。
【００９０】また、第１の実施形態において、第３の導
電性膜１０２Ｃが、第１の導電性膜１０２Ａの下に該第
１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０
２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成されていた
が、これに代えて、絶縁膜が、第１の導電性膜１０２Ａ
の下に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導
電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成さ
れていてもよい。言い換えると、絶縁膜が、配線１０２
の下に該配線１０２に沿い且つ該配線１０２の幅方向の
両側に張り出すように形成されていてもよい。このと
き、第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を
用いると共に第１の層間膜１０１としてシリコン酸化膜
を用いる場合には、絶縁膜として、シリコン酸化膜と銅
膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性を有する
絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を用いることが好まし
い。また、このとき、各配線１０２と、該配線１０２の
下に形成されるビアホール又はコンタクトホールとのア
ライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるという前
述の効果は生じない。但し、該効果の生じないことは、
ビアホール若しくはコンタクトホールのアライメントマ
ージンがさほど厳しくない場合、又は、ビアホール若し
くはコンタクトホールを形成するためのフォトリソグラ
フィーに用いられる露光装置のアライメント精度が十分
高い場合には問題とならない。
電性膜１０２Ｃが、第１の導電性膜１０２Ａの下に該第
１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜１０
２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成されていた
が、これに代えて、絶縁膜が、第１の導電性膜１０２Ａ
の下に該第１の導電性膜１０２Ａに沿い且つ該第１の導
電性膜１０２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成さ
れていてもよい。言い換えると、絶縁膜が、配線１０２
の下に該配線１０２に沿い且つ該配線１０２の幅方向の
両側に張り出すように形成されていてもよい。このと
き、第１の導電性膜１０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を
用いると共に第１の層間膜１０１としてシリコン酸化膜
を用いる場合には、絶縁膜として、シリコン酸化膜と銅
膜又は銅合金膜との間における十分なバリア性を有する
絶縁膜、例えばシリコン窒化膜等を用いることが好まし
い。また、このとき、各配線１０２と、該配線１０２の
下に形成されるビアホール又はコンタクトホールとのア
ライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるという前
述の効果は生じない。但し、該効果の生じないことは、
ビアホール若しくはコンタクトホールのアライメントマ
ージンがさほど厳しくない場合、又は、ビアホール若し
くはコンタクトホールを形成するためのフォトリソグラ
フィーに用いられる露光装置のアライメント精度が十分
高い場合には問題とならない。
【００９１】また、第１の実施形態において、第２の導
電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２Ａからの
各張り出し量を２０ｎｍ程度としたが、該張り出し量は
１０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。その理由を
以下に説明する。すなわち、第１の実施形態において、
第２の導電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２
Ａからの各張り出し量が１０ｎｍ未満である場合には、
エアギャップ１０５を大きくするという効果、又は、エ
アギャップ１０５の頂部の位置を低くするという効果が
十分に得られない。また、エアギャップ１０５の形成は
１００〜１３０ｎｍ程度以下のルールにおいて行なわれ
ている一方、該ルールにおいては配線間隔の最小値が１
００〜１５０ｎｍ程度になる。このため、第１の実施形
態において、各配線１０２を構成する第２の導電性膜１
０２Ｂ同士が接触する事態を防止するためには、第２の
導電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２Ａから
の各張り出し量を５０ｎｍ程度以下にする必要が生じ
る。尚、第１の実施形態において、配線間隔が１００ｎ
ｍ以下であるような配線設計が行なわれている場合は、
第２の導電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２
Ａからの各張り出し量の最大値を、配線間隔の設計値に
おける最小値の１／２未満に設定しなければならない。
電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２Ａからの
各張り出し量を２０ｎｍ程度としたが、該張り出し量は
１０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。その理由を
以下に説明する。すなわち、第１の実施形態において、
第２の導電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２
Ａからの各張り出し量が１０ｎｍ未満である場合には、
エアギャップ１０５を大きくするという効果、又は、エ
アギャップ１０５の頂部の位置を低くするという効果が
十分に得られない。また、エアギャップ１０５の形成は
１００〜１３０ｎｍ程度以下のルールにおいて行なわれ
ている一方、該ルールにおいては配線間隔の最小値が１
００〜１５０ｎｍ程度になる。このため、第１の実施形
態において、各配線１０２を構成する第２の導電性膜１
０２Ｂ同士が接触する事態を防止するためには、第２の
導電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２Ａから
の各張り出し量を５０ｎｍ程度以下にする必要が生じ
る。尚、第１の実施形態において、配線間隔が１００ｎ
ｍ以下であるような配線設計が行なわれている場合は、
第２の導電性膜１０２Ｂにおける第１の導電性膜１０２
Ａからの各張り出し量の最大値を、配線間隔の設計値に
おける最小値の１／２未満に設定しなければならない。
【００９２】（第１の実施形態の変形例）以下、本発明
の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置について、
図面を参照しながら説明する。尚、第１の実施形態の変
形例においては、図１に示す第１の実施形態と同一の部
材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置について、
図面を参照しながら説明する。尚、第１の実施形態の変
形例においては、図１に示す第１の実施形態と同一の部
材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００９３】図２は、第１の実施形態の変形例に係る半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【００９４】第１の実施形態の変形例に係る半導体装置
が第１の実施形態と異なっている点は、図２に示すよう
に、第１の層間膜１０１が、複数の配線１０２同士の間
に形成された凹部１０１ａを有していることである。
が第１の実施形態と異なっている点は、図２に示すよう
に、第１の層間膜１０１が、複数の配線１０２同士の間
に形成された凹部１０１ａを有していることである。
【００９５】従って、第１の実施形態の変形例において
は、第１の実施形態の効果に加えて、以下のような効果
が得られる。
は、第１の実施形態の効果に加えて、以下のような効果
が得られる。
【００９６】すなわち、第１の実施形態の変形例による
と、第１の層間膜１０１が、配線１０２同士の間に形成
された凹部１０１ａを有しているため、第１の層間膜１
０１における配線１０２同士の間に凹部１０１ａが形成
されていない場合と比べて、エアギャップ１０５をその
下部がより下方に伸びるように形成できるので、エアギ
ャップ１０５を大きくすることができる。
と、第１の層間膜１０１が、配線１０２同士の間に形成
された凹部１０１ａを有しているため、第１の層間膜１
０１における配線１０２同士の間に凹部１０１ａが形成
されていない場合と比べて、エアギャップ１０５をその
下部がより下方に伸びるように形成できるので、エアギ
ャップ１０５を大きくすることができる。
【００９７】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しなが
ら説明する。
実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しなが
ら説明する。
【００９８】図３は、第２の実施形態に係る半導体装置
の断面図である。
の断面図である。
【００９９】図３に示すように、トランジスタ等の素子
が形成された半導体基板２００上の第１の層間膜２０１
の上に、積層構造を有する複数の下層配線２０２が配線
間スペース２０３を介して形成されている。下層配線２
０２は、該下層配線２０２を主として構成する第１の導
電性膜２０２Ａと、第１の導電性膜２０２Ａの上に該第
１の導電性膜２０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２０
２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成された第２の
導電性膜２０２Ｂと、第１の導電性膜２０２Ａの下に該
第１の導電性膜２０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２
０２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成された第３
の導電性膜２０２Ｃとを有している。
が形成された半導体基板２００上の第１の層間膜２０１
の上に、積層構造を有する複数の下層配線２０２が配線
間スペース２０３を介して形成されている。下層配線２
０２は、該下層配線２０２を主として構成する第１の導
電性膜２０２Ａと、第１の導電性膜２０２Ａの上に該第
１の導電性膜２０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２０
２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成された第２の
導電性膜２０２Ｂと、第１の導電性膜２０２Ａの下に該
第１の導電性膜２０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２
０２Ａの幅方向の両側に張り出すように形成された第３
の導電性膜２０２Ｃとを有している。
【０１００】複数の下層配線２０２の上及び配線間スペ
ース２０３に第２の層間膜２０４が形成されている。第
２の層間膜２０４は、配線間スペース２０３に形成され
たエアギャップ２０５を有している。
ース２０３に第２の層間膜２０４が形成されている。第
２の層間膜２０４は、配線間スペース２０３に形成され
たエアギャップ２０５を有している。
【０１０１】第２の層間膜２０４の上に、ビアコンタク
ト２０６を介して下層配線２０２と接続される上層配線
２０７が形成されている。上層配線２０７は、該上層配
線２０７を主として構成する第４の導電性膜２０７Ａ
と、第４の導電性膜２０７Ａの上に該第４の導電性膜２
０７Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２０７Ａの幅方向の
両側に張り出すように形成された第５の導電性膜２０７
Ｂと、第４の導電性膜２０７Ａの下に該第４の導電性膜
２０７Ａに沿い且つ該第４の導電性膜２０７Ａの幅方向
の両側に張り出すように形成された第６の導電性膜２０
７Ｃとを有している。
ト２０６を介して下層配線２０２と接続される上層配線
２０７が形成されている。上層配線２０７は、該上層配
線２０７を主として構成する第４の導電性膜２０７Ａ
と、第４の導電性膜２０７Ａの上に該第４の導電性膜２
０７Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２０７Ａの幅方向の
両側に張り出すように形成された第５の導電性膜２０７
Ｂと、第４の導電性膜２０７Ａの下に該第４の導電性膜
２０７Ａに沿い且つ該第４の導電性膜２０７Ａの幅方向
の両側に張り出すように形成された第６の導電性膜２０
７Ｃとを有している。
【０１０２】ところで、ビアコンタクト２０６は本来、
その下面の中央部が、下層配線２０２における上面の中
央部と接続されるように設計されている。しかし、ビア
コンタクト２０６形成用のビアホールがフォトリソグラ
フィーにより形成されるときのアライメントずれに起因
して、例えば図３に示すように、下層配線２０２上にお
けるビアコンタクト２０６の形成位置が位置ずれを生じ
る場合がある。一般的に、ビアコンタクト２０６形成用
のビアホールの設計段階において、下層配線２０２の幅
寸法を基準として、該ビアホールのアライメントずれの
許容範囲が考慮されている。例えば、ビアホールの径が
１５０ｎｍ、下層配線２０２の幅寸法が１５０ｎｍと設
計されている場合、ビアホールのアライメントずれの許
容範囲は電気的には例えば７０ｎｍ以下である。
その下面の中央部が、下層配線２０２における上面の中
央部と接続されるように設計されている。しかし、ビア
コンタクト２０６形成用のビアホールがフォトリソグラ
フィーにより形成されるときのアライメントずれに起因
して、例えば図３に示すように、下層配線２０２上にお
けるビアコンタクト２０６の形成位置が位置ずれを生じ
る場合がある。一般的に、ビアコンタクト２０６形成用
のビアホールの設計段階において、下層配線２０２の幅
寸法を基準として、該ビアホールのアライメントずれの
許容範囲が考慮されている。例えば、ビアホールの径が
１５０ｎｍ、下層配線２０２の幅寸法が１５０ｎｍと設
計されている場合、ビアホールのアライメントずれの許
容範囲は電気的には例えば７０ｎｍ以下である。
【０１０３】一方、第２の実施形態においては、各下層
配線２０２において、第２の導電性膜２０２Ｂが第１の
導電性膜２０２Ａの上に該第１の導電性膜２０２Ａに沿
い且つ該第１の導電性膜２０２Ａの幅方向の両側に張り
出すように形成されている。このため、第１の導電性膜
２０２Ａの幅寸法が下層配線２０２の設計値と略等しい
と共に第２の導電性膜２０２Ｂにおける第１の導電性膜
２０２Ａからの各張り出し量が例えば２０ｎｍ程度であ
る場合、ビアコンタクト２０６形成用のビアホールのア
ライメントずれの許容範囲は実質的に９０ｎｍ以下とな
る。すなわち、第２の導電性膜２０２Ｂにおける第１の
導電性膜２０２Ａからの各張り出し量が大きくなるに伴
って、各下層配線２０２と、ビアコンタクト２０６形成
用のビアホールとのアライメントずれの許容範囲が実質
的に広くなるので、該アライメントずれに起因する不良
の発生を抑制できる。
配線２０２において、第２の導電性膜２０２Ｂが第１の
導電性膜２０２Ａの上に該第１の導電性膜２０２Ａに沿
い且つ該第１の導電性膜２０２Ａの幅方向の両側に張り
出すように形成されている。このため、第１の導電性膜
２０２Ａの幅寸法が下層配線２０２の設計値と略等しい
と共に第２の導電性膜２０２Ｂにおける第１の導電性膜
２０２Ａからの各張り出し量が例えば２０ｎｍ程度であ
る場合、ビアコンタクト２０６形成用のビアホールのア
ライメントずれの許容範囲は実質的に９０ｎｍ以下とな
る。すなわち、第２の導電性膜２０２Ｂにおける第１の
導電性膜２０２Ａからの各張り出し量が大きくなるに伴
って、各下層配線２０２と、ビアコンタクト２０６形成
用のビアホールとのアライメントずれの許容範囲が実質
的に広くなるので、該アライメントずれに起因する不良
の発生を抑制できる。
【０１０４】また、第２の実施形態においては、上層配
線２０７において、第６の導電性膜２０７Ｃが第４の導
電性膜２０７Ａの下に該第４の導電性膜２０７Ａに沿い
且つ該第４の導電性膜２０７Ａの幅方向の両側に張り出
すように形成されている。従って、前記の下層配線２０
２とビアコンタクト２０６形成用のビアホールとの関係
と同様に、第４の導電性膜２０７Ａの幅寸法が上層配線
２０７の設計値と略等しい場合、第６の導電性膜２０７
Ｃにおける第４の導電性膜２０７Ａからの各張り出し量
が大きくなるに伴って、上層配線２０７と、ビアコンタ
クト２０６形成用のビアホールとのアライメントずれの
許容範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれ
に起因する不良の発生を抑制できる。
線２０７において、第６の導電性膜２０７Ｃが第４の導
電性膜２０７Ａの下に該第４の導電性膜２０７Ａに沿い
且つ該第４の導電性膜２０７Ａの幅方向の両側に張り出
すように形成されている。従って、前記の下層配線２０
２とビアコンタクト２０６形成用のビアホールとの関係
と同様に、第４の導電性膜２０７Ａの幅寸法が上層配線
２０７の設計値と略等しい場合、第６の導電性膜２０７
Ｃにおける第４の導電性膜２０７Ａからの各張り出し量
が大きくなるに伴って、上層配線２０７と、ビアコンタ
クト２０６形成用のビアホールとのアライメントずれの
許容範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれ
に起因する不良の発生を抑制できる。
【０１０５】以上に説明したように、第２の実施形態に
よると、各下層配線２０２が、第１の導電性膜２０２Ａ
と、第１の導電性膜２０２Ａの上に該第１の導電性膜２
０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２０２Ａの幅方向の
両側に張り出すように形成された第２の導電性膜２０２
Ｂとを有しているため、各下層配線２０２を構成する第
２の導電性膜２０２Ｂ同士の間隔が相対的に狭くなる。
このため、配線間スペース２０３における第２の導電性
膜２０２Ｂの下側に第２の層間膜２０４が入り込みにく
くなるので、配線間スペース２０３に形成されるエアギ
ャップ２０５を大きくすることができ、これによって、
配線間容量を効果的に低減させることができる。また、
各下層配線２０２を構成する第２の導電性膜２０２Ｂ同
士の間隔が相対的に狭くなる結果、エアギャップ２０５
における下層配線２０２よりも上側の部分の高さを低く
することができる。言い換えると、エアギャップ２０５
の頂部の位置を低くすることができるため、第２の層間
膜２０４を平坦化したときに、平坦化された第２の層間
膜２０４の上面においてエアギャップ２０５が開口部を
形成する事態を防止することができ、これによって、プ
ロセスマージンを広くすることができる。
よると、各下層配線２０２が、第１の導電性膜２０２Ａ
と、第１の導電性膜２０２Ａの上に該第１の導電性膜２
０２Ａに沿い且つ該第１の導電性膜２０２Ａの幅方向の
両側に張り出すように形成された第２の導電性膜２０２
Ｂとを有しているため、各下層配線２０２を構成する第
２の導電性膜２０２Ｂ同士の間隔が相対的に狭くなる。
このため、配線間スペース２０３における第２の導電性
膜２０２Ｂの下側に第２の層間膜２０４が入り込みにく
くなるので、配線間スペース２０３に形成されるエアギ
ャップ２０５を大きくすることができ、これによって、
配線間容量を効果的に低減させることができる。また、
各下層配線２０２を構成する第２の導電性膜２０２Ｂ同
士の間隔が相対的に狭くなる結果、エアギャップ２０５
における下層配線２０２よりも上側の部分の高さを低く
することができる。言い換えると、エアギャップ２０５
の頂部の位置を低くすることができるため、第２の層間
膜２０４を平坦化したときに、平坦化された第２の層間
膜２０４の上面においてエアギャップ２０５が開口部を
形成する事態を防止することができ、これによって、プ
ロセスマージンを広くすることができる。
【０１０６】また、第２の実施形態によると、各下層配
線２０２において、第２の導電性膜２０２Ｂが第１の導
電性膜２０２Ａの上に該第１の導電性膜２０２Ａに沿い
且つ該第１の導電性膜２０２Ａの幅方向の両側に張り出
すように形成されているため、第２の導電性膜２０２Ｂ
の幅寸法が下層配線２０２の設計値よりも大きい場合、
各下層配線２０２と、該下層配線２０２の上に形成され
るビアホール（ビアコンタクト２０６形成用のビアホー
ル）とのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くな
るので、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑
制できる。
線２０２において、第２の導電性膜２０２Ｂが第１の導
電性膜２０２Ａの上に該第１の導電性膜２０２Ａに沿い
且つ該第１の導電性膜２０２Ａの幅方向の両側に張り出
すように形成されているため、第２の導電性膜２０２Ｂ
の幅寸法が下層配線２０２の設計値よりも大きい場合、
各下層配線２０２と、該下層配線２０２の上に形成され
るビアホール（ビアコンタクト２０６形成用のビアホー
ル）とのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くな
るので、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑
制できる。
【０１０７】また、第２の実施形態によると、上層配線
２０７において、第６の導電性膜２０７Ｃが第４の導電
性膜２０７Ａの下に該第４の導電性膜２０７Ａに沿い且
つ該第４の導電性膜２０７Ａの幅方向の両側に張り出す
ように形成されているため、第６の導電性膜２０７Ｃの
幅寸法が上層配線２０７の設計値よりも大きい場合、上
層配線２０７と、該上層配線２０７の下に形成されるビ
アホール（ビアコンタクト２０６形成用のビアホール）
とのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるの
で、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制で
きる。
２０７において、第６の導電性膜２０７Ｃが第４の導電
性膜２０７Ａの下に該第４の導電性膜２０７Ａに沿い且
つ該第４の導電性膜２０７Ａの幅方向の両側に張り出す
ように形成されているため、第６の導電性膜２０７Ｃの
幅寸法が上層配線２０７の設計値よりも大きい場合、上
層配線２０７と、該上層配線２０７の下に形成されるビ
アホール（ビアコンタクト２０６形成用のビアホール）
とのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるの
で、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑制で
きる。
【０１０８】尚、第２の実施形態において、第１の導電
性膜２０２Ａとして、アルミニウム膜若しくはアルミニ
ウム合金膜又は銅膜若しくは銅合金膜等を用いることが
できる。但し、下層配線２０２を低抵抗化する場合に
は、第１の導電性膜２０２Ａとして銅膜若しくは銅合金
膜、銀膜若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜
等を用いることが好ましい。
性膜２０２Ａとして、アルミニウム膜若しくはアルミニ
ウム合金膜又は銅膜若しくは銅合金膜等を用いることが
できる。但し、下層配線２０２を低抵抗化する場合に
は、第１の導電性膜２０２Ａとして銅膜若しくは銅合金
膜、銀膜若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜
等を用いることが好ましい。
【０１０９】また、第２の実施形態において、第４の導
電性膜２０７Ａとして、アルミニウム膜若しくはアルミ
ニウム合金膜又は銅膜若しくは銅合金膜等を用いること
ができる。但し、上層配線２０７を低抵抗化する場合に
は、第４の導電性膜２０７Ａとして銅膜若しくは銅合金
膜、銀膜若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜
等を用いることが好ましい。
電性膜２０７Ａとして、アルミニウム膜若しくはアルミ
ニウム合金膜又は銅膜若しくは銅合金膜等を用いること
ができる。但し、上層配線２０７を低抵抗化する場合に
は、第４の導電性膜２０７Ａとして銅膜若しくは銅合金
膜、銀膜若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜
等を用いることが好ましい。
【０１１０】また、第２の実施形態において、第２の導
電性膜２０２Ｂとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第２の層間膜２０４としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第１の導電性膜２０２Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、下層配線２０２を構成する第１の導
電性膜２０２Ａと第２の層間膜２０４との間におけるバ
リア性が向上する。また、この場合、第２の層間膜２０
４における少なくとも第１の導電性膜２０２Ａと接触す
る部分が、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間に
おける十分なバリア性を有する絶縁膜、例えばシリコン
窒化膜等を含んでいることが好ましい。
電性膜２０２Ｂとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第２の層間膜２０４としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第１の導電性膜２０２Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、下層配線２０２を構成する第１の導
電性膜２０２Ａと第２の層間膜２０４との間におけるバ
リア性が向上する。また、この場合、第２の層間膜２０
４における少なくとも第１の導電性膜２０２Ａと接触す
る部分が、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間に
おける十分なバリア性を有する絶縁膜、例えばシリコン
窒化膜等を含んでいることが好ましい。
【０１１１】また、第２の実施形態において、第３の導
電性膜２０２Ｃとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第１の層間膜２０１としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第１の導電性膜２０２Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、下層配線２０２を構成する第１の導
電性膜２０２Ａと第１の層間膜２０１との間におけるバ
リア性が向上する。
電性膜２０２Ｃとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第１の層間膜２０１としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第１の導電性膜２０２Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、下層配線２０２を構成する第１の導
電性膜２０２Ａと第１の層間膜２０１との間におけるバ
リア性が向上する。
【０１１２】また、第２の実施形態において、第６の導
電性膜２０７Ｃとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第２の層間膜２０４としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第４の導電性膜２０７Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、上層配線２０７を構成する第４の導
電性膜２０７Ａと第２の層間膜２０４との間におけるバ
リア性が向上する。
電性膜２０７Ｃとして、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合
金膜との間における十分なバリア性を有する導電性膜、
例えば窒化チタン膜、窒化タンタル膜、又は窒化タング
ステン膜等を用いることが好ましい。このようにする
と、第２の層間膜２０４としてシリコン酸化膜を用いる
と共に第４の導電性膜２０７Ａとして銅膜又は銅合金膜
を用いる場合には、上層配線２０７を構成する第４の導
電性膜２０７Ａと第２の層間膜２０４との間におけるバ
リア性が向上する。
【０１１３】また、第２の実施形態において、下層配線
２０２において、第１の導電性膜２０２Ａの下に第３の
導電性膜２０２Ｃが形成されていたが、第１の導電性膜
２０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を用いない場合には、
第３の導電性膜２０２Ｃが形成されていなくてもよい。
２０２において、第１の導電性膜２０２Ａの下に第３の
導電性膜２０２Ｃが形成されていたが、第１の導電性膜
２０２Ａとして銅膜又は銅合金膜を用いない場合には、
第３の導電性膜２０２Ｃが形成されていなくてもよい。
【０１１４】（第３の実施形態）以下、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。
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。
【０１１５】図４（ａ）〜（ｄ）及び図５（ａ）〜
（ｃ）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。
（ｃ）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。
【０１１６】まず、図４（ａ）に示すように、半導体基
板３００の上に例えば膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜から
なる第１の層間膜３０１を形成した後、該第１の層間膜
３０１の上に、下部バリア膜３０２、金属膜３０３及び
上部バリア膜３０４が順次積層されてなる積層膜３０５
を形成する。下部バリア膜３０２は例えば膜厚５０ｎｍ
の窒化タンタル膜からなり、金属膜３０３は例えば膜厚
５００ｎｍの銅膜又はマグネシウム若しくはアルミニウ
ム等を含む銅合金膜からなり、上部バリア膜３０４は例
えば膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜からなる。その後、
積層膜３０５の上に例えば膜厚１００ｎｍのシリコン酸
化膜からなる絶縁膜３０６を形成した後、該絶縁膜３０
６の上に、形成対象の配線（図４（ｃ）の配線３０５Ｂ
参照）の設計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパ
ターン３０７を形成する。
板３００の上に例えば膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜から
なる第１の層間膜３０１を形成した後、該第１の層間膜
３０１の上に、下部バリア膜３０２、金属膜３０３及び
上部バリア膜３０４が順次積層されてなる積層膜３０５
を形成する。下部バリア膜３０２は例えば膜厚５０ｎｍ
の窒化タンタル膜からなり、金属膜３０３は例えば膜厚
５００ｎｍの銅膜又はマグネシウム若しくはアルミニウ
ム等を含む銅合金膜からなり、上部バリア膜３０４は例
えば膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜からなる。その後、
積層膜３０５の上に例えば膜厚１００ｎｍのシリコン酸
化膜からなる絶縁膜３０６を形成した後、該絶縁膜３０
６の上に、形成対象の配線（図４（ｃ）の配線３０５Ｂ
参照）の設計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパ
ターン３０７を形成する。
【０１１７】尚、第３の実施形態において、絶縁膜３０
６は、後の工程で積層膜３０５に対してエッチングを行
なうときのハードマスクとして用いられる。
６は、後の工程で積層膜３０５に対してエッチングを行
なうときのハードマスクとして用いられる。
【０１１８】また、以下の説明において、配線は、幅寸
法が例えば１２０ｎｍ、配線間隔が例えば１５０ｎｍに
設計されているものとする。
法が例えば１２０ｎｍ、配線間隔が例えば１５０ｎｍに
設計されているものとする。
【０１１９】また、レジストパターン３０７の幅寸法
は、配線の片側につき１０〜５０ｎｍ程度ずつ、例えば
３０ｎｍ程度ずつ配線の設計値よりも大きいものとす
る。すなわち、レジストパターン３０７は、幅寸法が例
えば１８０ｎｍ、パターン間隔が例えば９０ｎｍに設定
されているものとする。
は、配線の片側につき１０〜５０ｎｍ程度ずつ、例えば
３０ｎｍ程度ずつ配線の設計値よりも大きいものとす
る。すなわち、レジストパターン３０７は、幅寸法が例
えば１８０ｎｍ、パターン間隔が例えば９０ｎｍに設定
されているものとする。
【０１２０】次に、絶縁膜３０６に対してレジストパタ
ーン３０７を用いて選択的にエッチングを行なう。これ
により、配線の設計値よりも大きい幅寸法を有するパタ
ーン化された絶縁膜３０６Ａが形成される。次に、図４
（ｂ）に示すように、積層膜３０５に対して、パターン
化された絶縁膜３０６Ａをマスクパターンとして用いて
選択的にエッチングを行なうことにより、積層膜３０５
を配線形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜
３０５Ａを配線間スペース３０８を介して形成する。
尚、積層膜３０５に対してエッチングを行なうときのエ
ッチングガスとしては、Ｃｌ2 又はＳＦ6 等を含むガス
を用いることができる。
ーン３０７を用いて選択的にエッチングを行なう。これ
により、配線の設計値よりも大きい幅寸法を有するパタ
ーン化された絶縁膜３０６Ａが形成される。次に、図４
（ｂ）に示すように、積層膜３０５に対して、パターン
化された絶縁膜３０６Ａをマスクパターンとして用いて
選択的にエッチングを行なうことにより、積層膜３０５
を配線形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜
３０５Ａを配線間スペース３０８を介して形成する。
尚、積層膜３０５に対してエッチングを行なうときのエ
ッチングガスとしては、Ｃｌ2 又はＳＦ6 等を含むガス
を用いることができる。
【０１２１】次に、複数の配線形状の積層膜３０５Ａを
構成する各金属膜３０３の両側部を選択的に除去するこ
とにより、言い換えると、各金属膜３０３を幅方向に細
らせることにより、図４（ｃ）に示すように、下部バリ
ア膜３０２、金属膜３０３及び上部バリア膜３０４から
なる複数の配線３０５Ｂを形成する。
構成する各金属膜３０３の両側部を選択的に除去するこ
とにより、言い換えると、各金属膜３０３を幅方向に細
らせることにより、図４（ｃ）に示すように、下部バリ
ア膜３０２、金属膜３０３及び上部バリア膜３０４から
なる複数の配線３０５Ｂを形成する。
【０１２２】このとき、複数の配線形状の積層膜３０５
Ａを構成する各金属膜３０３の両側部は、各金属膜３０
３の幅寸法が配線３０５Ｂの設計値と略等しくなるよう
に除去される。具体的には、積層膜３０５に対してエッ
チングが行なわれた直後（図４（ｂ）参照）における、
複数の配線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３
０３の幅寸法が１８０ｎｍ程度である一方、配線３０５
Ｂの幅寸法の設計値が１２０ｎｍであるので、複数の配
線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３の両
側部を３０ｎｍ程度ずつ除去する。これにより、複数の
配線３０５Ｂを構成する各金属膜３０３の幅寸法が配線
３０５Ｂの設計値つまり１２０ｎｍと略等しくなると共
に各配線３０５Ｂを構成する金属膜３０３同士の間隔が
配線間隔の設計値つまり１５０ｎｍと略等しくなる。
Ａを構成する各金属膜３０３の両側部は、各金属膜３０
３の幅寸法が配線３０５Ｂの設計値と略等しくなるよう
に除去される。具体的には、積層膜３０５に対してエッ
チングが行なわれた直後（図４（ｂ）参照）における、
複数の配線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３
０３の幅寸法が１８０ｎｍ程度である一方、配線３０５
Ｂの幅寸法の設計値が１２０ｎｍであるので、複数の配
線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３の両
側部を３０ｎｍ程度ずつ除去する。これにより、複数の
配線３０５Ｂを構成する各金属膜３０３の幅寸法が配線
３０５Ｂの設計値つまり１２０ｎｍと略等しくなると共
に各配線３０５Ｂを構成する金属膜３０３同士の間隔が
配線間隔の設計値つまり１５０ｎｍと略等しくなる。
【０１２３】以下、金属膜３０３が銅膜又は銅合金膜で
ある場合を例として、複数の配線形状の積層膜３０５Ａ
を構成する各金属膜３０３を幅方向に細らせる方法につ
いて説明する。
ある場合を例として、複数の配線形状の積層膜３０５Ａ
を構成する各金属膜３０３を幅方向に細らせる方法につ
いて説明する。
【０１２４】まず、酸素を含むプラズマを用いて各金属
膜３０３の両側部を酸化する。このとき、各金属膜３０
３の両側部に形成される酸化膜つまり銅酸化膜の膜厚が
前記の３０ｎｍ程度になるように酸化を行なう。その
後、ＨＣｌ溶液とＨＦ溶液との混合液を用いて各金属膜
３０３に形成された銅酸化膜を除去する。
膜３０３の両側部を酸化する。このとき、各金属膜３０
３の両側部に形成される酸化膜つまり銅酸化膜の膜厚が
前記の３０ｎｍ程度になるように酸化を行なう。その
後、ＨＣｌ溶液とＨＦ溶液との混合液を用いて各金属膜
３０３に形成された銅酸化膜を除去する。
【０１２５】尚、各金属膜３０３の酸化に酸素を含むプ
ラズマを用いたが、これに代えて、例えば陽極酸化等の
ウェット酸化を用いてもよい。
ラズマを用いたが、これに代えて、例えば陽極酸化等の
ウェット酸化を用いてもよい。
【０１２６】また、各金属膜３０３に形成された銅酸化
膜の除去にＨＣｌ溶液とＨＦ溶液との混合液を用いた
が、これに代えて、銅酸化膜を選択的に除去できる他の
溶液を用いてもよい。
膜の除去にＨＣｌ溶液とＨＦ溶液との混合液を用いた
が、これに代えて、銅酸化膜を選択的に除去できる他の
溶液を用いてもよい。
【０１２７】また、各金属膜３０３の両側部を酸化した
後、各金属膜３０３に形成された銅酸化膜を除去するこ
とにより、各金属膜３０３を幅方向に細らせたが、これ
に代えて、各金属膜３０３に対して等方性のウェットエ
ッチング又は等方性のプラズマエッチングを直接行なう
ことにより、各金属膜３０３を幅方向に細らせてもよ
い。ウェットエッチングを行なう場合には、エッチング
溶液として、ＨＮＯ3 溶液、ＫＩ溶液とＩ2 溶液との混
合液、ＫＯＨ溶液、Ｋ3Ｆｅ(ＣＮ)6溶液とＫＯＨ溶液と
の混合液、ＫＣＮ溶液、(ＮＨ4)2Ｓ2Ｏ3溶液、ＮＨ4Ｎ
Ｏ3溶液等を用いることができる。
後、各金属膜３０３に形成された銅酸化膜を除去するこ
とにより、各金属膜３０３を幅方向に細らせたが、これ
に代えて、各金属膜３０３に対して等方性のウェットエ
ッチング又は等方性のプラズマエッチングを直接行なう
ことにより、各金属膜３０３を幅方向に細らせてもよ
い。ウェットエッチングを行なう場合には、エッチング
溶液として、ＨＮＯ3 溶液、ＫＩ溶液とＩ2 溶液との混
合液、ＫＯＨ溶液、Ｋ3Ｆｅ(ＣＮ)6溶液とＫＯＨ溶液と
の混合液、ＫＣＮ溶液、(ＮＨ4)2Ｓ2Ｏ3溶液、ＮＨ4Ｎ
Ｏ3溶液等を用いることができる。
【０１２８】また、金属膜３０３がアルミニウム膜又は
アルミニウム合金膜である場合には、複数の配線形状の
積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を、例えば塩
素を含むガス等を用いた等方性のプラズマエッチング又
は燐酸を用いたウェットエッチング等により細らせるこ
とができる。
アルミニウム合金膜である場合には、複数の配線形状の
積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を、例えば塩
素を含むガス等を用いた等方性のプラズマエッチング又
は燐酸を用いたウェットエッチング等により細らせるこ
とができる。
【０１２９】また、以上に説明した方法により、複数の
配線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を
幅方向に細らせた場合、上部バリア膜３０４の金属膜３
０３に対する選択比が大きいため、複数の配線形状の積
層膜３０５Ａを構成する各上部バリア膜３０４が除去さ
れる事態が回避される。従って、各配線３０５Ｂを構成
する上部バリア膜３０４同士の間隔は９０ｎｍ程度に保
たれる。すなわち、各配線３０５Ｂにおいて、上部バリ
ア膜３０４が金属膜３０３の上に該金属膜３０３に沿い
且つ該金属膜３０３の幅方向の両側に張り出すように形
成されるため、各配線３０５Ｂを構成する上部バリア膜
３０４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、後の工
程で複数の配線３０５Ｂの上及び配線間スペース３０８
に他の層間膜を堆積したときに、該他の層間膜が配線間
スペース３０８における上部バリア膜３０４の下側に入
り込みにくくなるので、配線間スペース３０８に形成さ
れるエアギャップを大きくすることができ、これによっ
て、配線間容量を効果的に低減させることができる。
配線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を
幅方向に細らせた場合、上部バリア膜３０４の金属膜３
０３に対する選択比が大きいため、複数の配線形状の積
層膜３０５Ａを構成する各上部バリア膜３０４が除去さ
れる事態が回避される。従って、各配線３０５Ｂを構成
する上部バリア膜３０４同士の間隔は９０ｎｍ程度に保
たれる。すなわち、各配線３０５Ｂにおいて、上部バリ
ア膜３０４が金属膜３０３の上に該金属膜３０３に沿い
且つ該金属膜３０３の幅方向の両側に張り出すように形
成されるため、各配線３０５Ｂを構成する上部バリア膜
３０４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、後の工
程で複数の配線３０５Ｂの上及び配線間スペース３０８
に他の層間膜を堆積したときに、該他の層間膜が配線間
スペース３０８における上部バリア膜３０４の下側に入
り込みにくくなるので、配線間スペース３０８に形成さ
れるエアギャップを大きくすることができ、これによっ
て、配線間容量を効果的に低減させることができる。
【０１３０】次に、図４（ｄ）に示すように、複数の配
線３０５Ｂの上及び配線間スペース３０８に、例えば膜
厚８０ｎｍのシリコン窒化膜からなる第２の層間膜３０
９を形成する。このようにすると、金属膜３０３が銅膜
又は銅合金膜である場合、配線３０５Ｂを構成する金属
膜３０３の銅原子が、後の工程で第２の層間膜３０９の
上に堆積されるシリコン酸化膜中に拡散する事態を防止
することができる。
線３０５Ｂの上及び配線間スペース３０８に、例えば膜
厚８０ｎｍのシリコン窒化膜からなる第２の層間膜３０
９を形成する。このようにすると、金属膜３０３が銅膜
又は銅合金膜である場合、配線３０５Ｂを構成する金属
膜３０３の銅原子が、後の工程で第２の層間膜３０９の
上に堆積されるシリコン酸化膜中に拡散する事態を防止
することができる。
【０１３１】次に、図５（ａ）に示すように、第２の層
間膜３０９の上に例えば膜厚２００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第３の層間膜３１０を、配線間スペース３０
８にエアギャップ３１１が形成されるように堆積する。
すなわち、第３の層間膜３１０は、各配線３０５Ｂに対
して配線間スペース３０８側にオーバーハングを生じる
ような形成条件を用いて堆積されている。例えば、Ｓｉ
Ｈ4 ガスとＮ2 Ｏガスとを原料ガスとし、平行平板電極
を用いたプラズマＣＶＤ法により、第３の層間膜３１０
つまりシリコン酸化膜を堆積すると、該シリコン酸化膜
の段差被覆性が悪くなって、該シリコン酸化膜が各配線
３０５Ｂに対して配線間スペース３０８側にオーバーハ
ングを生じやすくなるので、配線間スペース３０８にエ
アギャップ３１１が形成されやすくなる。
間膜３０９の上に例えば膜厚２００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第３の層間膜３１０を、配線間スペース３０
８にエアギャップ３１１が形成されるように堆積する。
すなわち、第３の層間膜３１０は、各配線３０５Ｂに対
して配線間スペース３０８側にオーバーハングを生じる
ような形成条件を用いて堆積されている。例えば、Ｓｉ
Ｈ4 ガスとＮ2 Ｏガスとを原料ガスとし、平行平板電極
を用いたプラズマＣＶＤ法により、第３の層間膜３１０
つまりシリコン酸化膜を堆積すると、該シリコン酸化膜
の段差被覆性が悪くなって、該シリコン酸化膜が各配線
３０５Ｂに対して配線間スペース３０８側にオーバーハ
ングを生じやすくなるので、配線間スペース３０８にエ
アギャップ３１１が形成されやすくなる。
【０１３２】具体的には、各配線３０５Ｂを構成する上
部バリア膜３０４同士の間隔が１００ｎｍ程度以下であ
るため、第３の層間膜３１０が配線間スペース３０８に
おける上部バリア膜３０４の下側に入り込みにくくなっ
て、最大幅が約１００ｎｍのエアギャップ３１１が形成
された。また、エアギャップ３１１の頂部の位置は、配
線３０５Ｂの上方１００ｎｍ程度の位置よりも低くなっ
た。
部バリア膜３０４同士の間隔が１００ｎｍ程度以下であ
るため、第３の層間膜３１０が配線間スペース３０８に
おける上部バリア膜３０４の下側に入り込みにくくなっ
て、最大幅が約１００ｎｍのエアギャップ３１１が形成
された。また、エアギャップ３１１の頂部の位置は、配
線３０５Ｂの上方１００ｎｍ程度の位置よりも低くなっ
た。
【０１３３】次に、図５（ｂ）に示すように、第３の層
間膜３１０の上に例えば膜厚３００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第４の層間膜３１２を形成した後、図５
（ｃ）に示すように、例えば化学機械研磨法等を用いて
第４の層間膜３１２及び第３の層間膜３１０を平坦化す
る。このとき、第３の層間膜３１０における配線３０５
Ｂよりも上側の部分が露出するように、第４の層間膜３
１２及び第３の層間膜３１０を平坦化する。
間膜３１０の上に例えば膜厚３００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第４の層間膜３１２を形成した後、図５
（ｃ）に示すように、例えば化学機械研磨法等を用いて
第４の層間膜３１２及び第３の層間膜３１０を平坦化す
る。このとき、第３の層間膜３１０における配線３０５
Ｂよりも上側の部分が露出するように、第４の層間膜３
１２及び第３の層間膜３１０を平坦化する。
【０１３４】以上に説明したように、第３の実施形態に
よると、下部バリア膜３０２、金属膜３０３及び上部バ
リア膜３０４が順次積層されてなる積層膜３０５を配線
形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜３０５
Ａを形成した後、複数の配線形状の積層膜３０５Ａを構
成する各金属膜３０３の両側部を選択的に除去すること
により、下部バリア膜３０２、金属膜３０３及び上部バ
リア膜３０４からなる複数の配線３０５Ｂを形成してい
る。このため、各配線３０５Ｂにおいて、上部バリア膜
３０４が金属膜３０３の上に該金属膜３０３に沿い且つ
該金属膜３０３の幅方向の両側に張り出すように形成さ
れるため、各配線３０５Ｂを構成する上部バリア膜３０
４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、配線間スペ
ース３０８における上部バリア膜３０４の下側に第３の
層間膜３１０が入り込みにくくなるので、配線間スペー
ス３０８に形成されるエアギャップ３１１を大きくする
ことができ、これによって、配線間容量を効果的に低減
させることができる。また、各配線３０５Ｂを構成する
上部バリア膜３０４同士の間隔が相対的に狭くなる結
果、エアギャップ３１１における配線３０５Ｂよりも上
側の部分の高さを低くすることができる。言い換える
と、エアギャップ３１１の頂部の位置を低くすることが
できるため、第３の層間膜３１０及び第４の層間膜３１
２を平坦化したときに、平坦化された第３の層間膜３１
０又は平坦化された第４の層間膜３１２の上面において
エアギャップ３１１が開口部を形成する事態を防止する
ことができ、これによって、プロセスマージンを広くす
ることができる。さらに、各配線３０５Ｂにおいて、下
部バリア膜３０２が金属膜３０３の下に該金属膜３０３
に沿い且つ該金属膜３０３の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されるため、下部バリア膜３０２の幅寸法が配
線３０５Ｂの設計値よりも大きい場合、各配線３０５Ｂ
と、各配線３０５Ｂの下に形成されるビアホール又はコ
ンタクトホールとのアライメントずれの許容範囲が実質
的に広くなるので、該アライメントずれに起因する不良
の発生を抑制できる。
よると、下部バリア膜３０２、金属膜３０３及び上部バ
リア膜３０４が順次積層されてなる積層膜３０５を配線
形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜３０５
Ａを形成した後、複数の配線形状の積層膜３０５Ａを構
成する各金属膜３０３の両側部を選択的に除去すること
により、下部バリア膜３０２、金属膜３０３及び上部バ
リア膜３０４からなる複数の配線３０５Ｂを形成してい
る。このため、各配線３０５Ｂにおいて、上部バリア膜
３０４が金属膜３０３の上に該金属膜３０３に沿い且つ
該金属膜３０３の幅方向の両側に張り出すように形成さ
れるため、各配線３０５Ｂを構成する上部バリア膜３０
４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、配線間スペ
ース３０８における上部バリア膜３０４の下側に第３の
層間膜３１０が入り込みにくくなるので、配線間スペー
ス３０８に形成されるエアギャップ３１１を大きくする
ことができ、これによって、配線間容量を効果的に低減
させることができる。また、各配線３０５Ｂを構成する
上部バリア膜３０４同士の間隔が相対的に狭くなる結
果、エアギャップ３１１における配線３０５Ｂよりも上
側の部分の高さを低くすることができる。言い換える
と、エアギャップ３１１の頂部の位置を低くすることが
できるため、第３の層間膜３１０及び第４の層間膜３１
２を平坦化したときに、平坦化された第３の層間膜３１
０又は平坦化された第４の層間膜３１２の上面において
エアギャップ３１１が開口部を形成する事態を防止する
ことができ、これによって、プロセスマージンを広くす
ることができる。さらに、各配線３０５Ｂにおいて、下
部バリア膜３０２が金属膜３０３の下に該金属膜３０３
に沿い且つ該金属膜３０３の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されるため、下部バリア膜３０２の幅寸法が配
線３０５Ｂの設計値よりも大きい場合、各配線３０５Ｂ
と、各配線３０５Ｂの下に形成されるビアホール又はコ
ンタクトホールとのアライメントずれの許容範囲が実質
的に広くなるので、該アライメントずれに起因する不良
の発生を抑制できる。
【０１３５】また、第３の実施形態によると、積層膜３
０５の上に、配線の設計値よりも大きい幅寸法を有する
パターン化された絶縁膜３０６Ａを形成した後、積層膜
３０５に対して、パターン化された絶縁膜３０６Ａをマ
スクパターンとして用いて選択的にエッチングを行なう
ことにより、複数の配線形状の積層膜３０５Ａを形成
し、その後、複数の配線形状の積層膜３０５Ａを構成す
る各金属膜３０３の両側部を、各金属膜３０３の幅寸法
が配線３０５Ｂの設計値と略等しくなるように除去し
て、複数の配線３０５Ｂを形成している。このため、各
配線３０５Ｂの断面積を所定値に保って配線抵抗の増大
つまり配線遅延の増大を防止することができる。また、
各配線３０５Ｂにおいて、該配線３０５Ｂの設計値より
も大きい幅寸法を有する上部バリア膜３０４が、金属膜
３０３の上に該金属膜３０３に沿い且つ該金属膜３０３
の幅方向の両側に張り出すように形成されるため、各配
線３０５Ｂと、該配線３０５Ｂの上に形成されるビアホ
ールとのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くな
るので、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑
制できる。
０５の上に、配線の設計値よりも大きい幅寸法を有する
パターン化された絶縁膜３０６Ａを形成した後、積層膜
３０５に対して、パターン化された絶縁膜３０６Ａをマ
スクパターンとして用いて選択的にエッチングを行なう
ことにより、複数の配線形状の積層膜３０５Ａを形成
し、その後、複数の配線形状の積層膜３０５Ａを構成す
る各金属膜３０３の両側部を、各金属膜３０３の幅寸法
が配線３０５Ｂの設計値と略等しくなるように除去し
て、複数の配線３０５Ｂを形成している。このため、各
配線３０５Ｂの断面積を所定値に保って配線抵抗の増大
つまり配線遅延の増大を防止することができる。また、
各配線３０５Ｂにおいて、該配線３０５Ｂの設計値より
も大きい幅寸法を有する上部バリア膜３０４が、金属膜
３０３の上に該金属膜３０３に沿い且つ該金属膜３０３
の幅方向の両側に張り出すように形成されるため、各配
線３０５Ｂと、該配線３０５Ｂの上に形成されるビアホ
ールとのアライメントずれの許容範囲が実質的に広くな
るので、該アライメントずれに起因する不良の発生を抑
制できる。
【０１３６】尚、第３の実施形態において、金属膜３０
３として、銅膜又は銅合金膜を用いたが、これに限られ
ず、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜等を用いる
ことができる。但し、配線３０５Ｂを低抵抗化する場合
には、金属膜３０３として銅膜若しくは銅合金膜、銀膜
若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用い
ることが好ましい。
３として、銅膜又は銅合金膜を用いたが、これに限られ
ず、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜等を用いる
ことができる。但し、配線３０５Ｂを低抵抗化する場合
には、金属膜３０３として銅膜若しくは銅合金膜、銀膜
若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用い
ることが好ましい。
【０１３７】また、第３の実施形態において、下部バリ
ア膜３０２として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、第１の層間膜３０１としてシリコン
酸化膜等を用いると共に金属膜３０３として銅膜又は銅
合金膜等を用いる場合には、配線３０５Ｂを構成する金
属膜３０３と第１の層間膜３０１との間におけるバリア
性が向上する。
ア膜３０２として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、第１の層間膜３０１としてシリコン
酸化膜等を用いると共に金属膜３０３として銅膜又は銅
合金膜等を用いる場合には、配線３０５Ｂを構成する金
属膜３０３と第１の層間膜３０１との間におけるバリア
性が向上する。
【０１３８】また、第３の実施形態において、上部バリ
ア膜３０４として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、金属膜３０３として銅膜又は銅合金
膜等を用いると共に第３の層間膜３１０としてシリコン
酸化膜等を用いる場合には、配線３０５Ｂを構成する金
属膜３０３と第３の層間膜３１０との間におけるバリア
性が向上する。
ア膜３０４として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、金属膜３０３として銅膜又は銅合金
膜等を用いると共に第３の層間膜３１０としてシリコン
酸化膜等を用いる場合には、配線３０５Ｂを構成する金
属膜３０３と第３の層間膜３１０との間におけるバリア
性が向上する。
【０１３９】また、第３の実施形態において、下部バリ
ア膜３０２及び上部バリア膜３０４として、同一の材料
からなる導電性膜を用いたが、これに代えて、異なる材
料からなる導電性膜を用いてもよい。
ア膜３０２及び上部バリア膜３０４として、同一の材料
からなる導電性膜を用いたが、これに代えて、異なる材
料からなる導電性膜を用いてもよい。
【０１４０】また、第３の実施形態において、金属膜３
０３の下に下部バリア膜３０２を形成したが、金属膜３
０３として銅膜又は銅合金膜等を用いない場合には、下
部バリア膜３０２を形成しなくてもよい。
０３の下に下部バリア膜３０２を形成したが、金属膜３
０３として銅膜又は銅合金膜等を用いない場合には、下
部バリア膜３０２を形成しなくてもよい。
【０１４１】また、第３の実施形態において、絶縁膜３
０６としてシリコン酸化膜を用いたが、これに限られ
ず、積層膜３０５に対してエッチングを行なうときのハ
ードマスクとして利用できる絶縁膜、例えばシリコン窒
化膜又はシリコン酸化窒化膜等を用いることができる。
０６としてシリコン酸化膜を用いたが、これに限られ
ず、積層膜３０５に対してエッチングを行なうときのハ
ードマスクとして利用できる絶縁膜、例えばシリコン窒
化膜又はシリコン酸化窒化膜等を用いることができる。
【０１４２】また、第３の実施形態において、積層膜３
０５に対してパターン化された絶縁膜３０６Ａをエッチ
ングを行なったが、積層膜３０５に対してレジストパタ
ーンを用いてエッチングを行なうことができる場合に
は、絶縁膜３０６を形成する工程及び該絶縁膜３０６を
パターン化する工程を省略することができる。
０５に対してパターン化された絶縁膜３０６Ａをエッチ
ングを行なったが、積層膜３０５に対してレジストパタ
ーンを用いてエッチングを行なうことができる場合に
は、絶縁膜３０６を形成する工程及び該絶縁膜３０６を
パターン化する工程を省略することができる。
【０１４３】また、第３の実施形態において、レジスト
パターン３０７の形成に光リソグラフィーを用いたが、
９０ｎｍ程度のパターン間隔を有するレジストパターン
３０７を光リソグラフィーにより直接形成することが困
難な場合には、光リソグラフィーに代えて、電子ビーム
露光装置を利用した電子ビームリソグラフィーを用いて
もよい。
パターン３０７の形成に光リソグラフィーを用いたが、
９０ｎｍ程度のパターン間隔を有するレジストパターン
３０７を光リソグラフィーにより直接形成することが困
難な場合には、光リソグラフィーに代えて、電子ビーム
露光装置を利用した電子ビームリソグラフィーを用いて
もよい。
【０１４４】また、第３の実施形態において、第１の層
間膜３０１上で積層膜３０５をパターン化して複数の配
線３０５Ｂを形成したが、これに代えて、ダマシン法を
用いて配線を層間膜に埋め込んだ後、該層間膜における
配線同士の間に形成されている領域を除去してもよい。
間膜３０１上で積層膜３０５をパターン化して複数の配
線３０５Ｂを形成したが、これに代えて、ダマシン法を
用いて配線を層間膜に埋め込んだ後、該層間膜における
配線同士の間に形成されている領域を除去してもよい。
【０１４５】また、第３の実施形態において、複数の配
線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３の両
側部を３０ｎｍ程度除去したが、該両側部の除去量は１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このようにす
ると、配線間スペース３０８に形成されるエアギャップ
３１１を確実に大きくすることができると共にエアギャ
ップ３１１の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
線形状の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３の両
側部を３０ｎｍ程度除去したが、該両側部の除去量は１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このようにす
ると、配線間スペース３０８に形成されるエアギャップ
３１１を確実に大きくすることができると共にエアギャ
ップ３１１の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
【０１４６】また、第３の実施形態において、図４
（ｂ）に示す工程（以下、配線形状積層膜形成工程と称
する）において複数の配線形状の積層膜３０５Ａを形成
した後、図４（ｄ）に示す工程（以下、第２の層間膜形
成工程と称する）において第２の層間膜３０９を形成す
る前に、第１の層間膜３０１に対してパターン化された
絶縁膜３０６Ａを用いてエッチングを行なって、第１の
層間膜３０１における複数の配線形状の積層膜３０５Ａ
同士の間つまり複数の配線３０５Ｂ同士の間に凹部を形
成する工程（以下、第１の層間膜掘り下げ工程と称す
る）を行なうことが好ましい。このようにすると、第１
の層間膜掘り下げ工程を行なわない場合と比べて、配線
間スペース３０８に形成されるエアギャップ３１１をそ
の下部がより下方に伸びるように形成できるので、エア
ギャップ３１１を大きくすることができる。尚、第１の
層間膜掘り下げ工程は、配線形状積層膜形成工程におい
て行なってもよいし、配線形状積層膜形成工程を行なっ
た後、図４（ｃ）に示す工程（以下、金属膜側部除去工
程と称する）において複数の配線形状の積層膜３０５Ａ
を構成する各金属膜３０３を幅方向に細らせる前に行な
ってもよいし、金属膜側部除去工程において行なっても
よいし、又は、金属膜側部除去工程を行なった後、第２
の層間膜形成工程を行なう前に行なってもよい。
（ｂ）に示す工程（以下、配線形状積層膜形成工程と称
する）において複数の配線形状の積層膜３０５Ａを形成
した後、図４（ｄ）に示す工程（以下、第２の層間膜形
成工程と称する）において第２の層間膜３０９を形成す
る前に、第１の層間膜３０１に対してパターン化された
絶縁膜３０６Ａを用いてエッチングを行なって、第１の
層間膜３０１における複数の配線形状の積層膜３０５Ａ
同士の間つまり複数の配線３０５Ｂ同士の間に凹部を形
成する工程（以下、第１の層間膜掘り下げ工程と称す
る）を行なうことが好ましい。このようにすると、第１
の層間膜掘り下げ工程を行なわない場合と比べて、配線
間スペース３０８に形成されるエアギャップ３１１をそ
の下部がより下方に伸びるように形成できるので、エア
ギャップ３１１を大きくすることができる。尚、第１の
層間膜掘り下げ工程は、配線形状積層膜形成工程におい
て行なってもよいし、配線形状積層膜形成工程を行なっ
た後、図４（ｃ）に示す工程（以下、金属膜側部除去工
程と称する）において複数の配線形状の積層膜３０５Ａ
を構成する各金属膜３０３を幅方向に細らせる前に行な
ってもよいし、金属膜側部除去工程において行なっても
よいし、又は、金属膜側部除去工程を行なった後、第２
の層間膜形成工程を行なう前に行なってもよい。
【０１４７】また、第３の実施形態において、第２の層
間膜３０９としてシリコン窒化膜を用いたが、これに限
られず、銅膜又は銅合金膜とシリコン酸化膜との間にお
けるバリア性を有する他の絶縁膜を用いることができ
る。但し、第２の層間膜３０９は、段差被覆性の良い形
成条件下で形成されることが好ましい。また、金属膜３
０３として、例えばアルミニウム等のシリコン酸化膜中
に拡散しない材料を用いる場合には、第２の層間膜３０
９の形成を省略することができる。
間膜３０９としてシリコン窒化膜を用いたが、これに限
られず、銅膜又は銅合金膜とシリコン酸化膜との間にお
けるバリア性を有する他の絶縁膜を用いることができ
る。但し、第２の層間膜３０９は、段差被覆性の良い形
成条件下で形成されることが好ましい。また、金属膜３
０３として、例えばアルミニウム等のシリコン酸化膜中
に拡散しない材料を用いる場合には、第２の層間膜３０
９の形成を省略することができる。
【０１４８】また、第３の実施形態において、第４の層
間膜３１２における配線３０５Ｂよりも上側の部分が全
て除去されるように第４の層間膜３１２及び第３の層間
膜３１０を平坦化したが、これに限られず、平坦化され
た第４の層間膜３１２又は平坦化された第３の層間膜３
１０の上面においてエアギャップ３１１が開口部を形成
することのない範囲内で第４の層間膜３１２の研磨量又
は第３の層間膜３１０の研磨量を任意に選択できる。こ
の場合、第４の層間膜３１２の研磨量又は第３の層間膜
３１０の研磨量は、各配線３０５Ｂと、該配線３０５Ｂ
の上側の上層配線との間の配線間容量等を考慮して決定
される。
間膜３１２における配線３０５Ｂよりも上側の部分が全
て除去されるように第４の層間膜３１２及び第３の層間
膜３１０を平坦化したが、これに限られず、平坦化され
た第４の層間膜３１２又は平坦化された第３の層間膜３
１０の上面においてエアギャップ３１１が開口部を形成
することのない範囲内で第４の層間膜３１２の研磨量又
は第３の層間膜３１０の研磨量を任意に選択できる。こ
の場合、第４の層間膜３１２の研磨量又は第３の層間膜
３１０の研磨量は、各配線３０５Ｂと、該配線３０５Ｂ
の上側の上層配線との間の配線間容量等を考慮して決定
される。
【０１４９】さらに、第３の実施形態において、配線３
０５Ｂの高さｈ（下部バリア膜３０２、金属膜３０３、
上部バリア膜３０４のそれぞれの膜厚の和、又は該膜厚
の和とハードマスクとして用いる絶縁膜３０６の膜厚と
の和）と、各配線３０５Ｂを構成する上部バリア膜３０
４同士の間隔ｗとの比ｈ／ｗが１以上であることが好ま
しい。このようにすると、配線間スペース３０８に形成
されるエアギャップ３１１を確実に大きくすることがで
きる。
０５Ｂの高さｈ（下部バリア膜３０２、金属膜３０３、
上部バリア膜３０４のそれぞれの膜厚の和、又は該膜厚
の和とハードマスクとして用いる絶縁膜３０６の膜厚と
の和）と、各配線３０５Ｂを構成する上部バリア膜３０
４同士の間隔ｗとの比ｈ／ｗが１以上であることが好ま
しい。このようにすると、配線間スペース３０８に形成
されるエアギャップ３１１を確実に大きくすることがで
きる。
【０１５０】（第４の実施形態）以下、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。
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。
【０１５１】図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）
及び図８（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。
及び図８（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。
【０１５２】まず、図６（ａ）に示すように、半導体基
板４００の上に例えば膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜から
なる第１の層間膜４０１を形成した後、該第１の層間膜
４０１の上に、下部バリア膜４０２、金属膜４０３及び
上部バリア膜４０４が順次積層されてなる積層膜４０５
を形成する。下部バリア膜４０２は例えば膜厚５０ｎｍ
の窒化タンタル膜からなり、金属膜４０３は例えば膜厚
５００ｎｍの銅膜又はマグネシウム若しくはアルミニウ
ム等を含む銅合金膜からなり、上部バリア膜４０４は例
えば膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜からなる。その後、
積層膜４０５の上に例えば膜厚１００ｎｍのシリコン酸
化膜からなる第１の絶縁膜４０６を形成した後、該第１
の絶縁膜４０６の上に、形成対象の配線（図７（ｂ）の
配線４０５Ｂ参照）の設計値と略等しい幅寸法を有する
レジストパターン４０７を形成する。
板４００の上に例えば膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜から
なる第１の層間膜４０１を形成した後、該第１の層間膜
４０１の上に、下部バリア膜４０２、金属膜４０３及び
上部バリア膜４０４が順次積層されてなる積層膜４０５
を形成する。下部バリア膜４０２は例えば膜厚５０ｎｍ
の窒化タンタル膜からなり、金属膜４０３は例えば膜厚
５００ｎｍの銅膜又はマグネシウム若しくはアルミニウ
ム等を含む銅合金膜からなり、上部バリア膜４０４は例
えば膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜からなる。その後、
積層膜４０５の上に例えば膜厚１００ｎｍのシリコン酸
化膜からなる第１の絶縁膜４０６を形成した後、該第１
の絶縁膜４０６の上に、形成対象の配線（図７（ｂ）の
配線４０５Ｂ参照）の設計値と略等しい幅寸法を有する
レジストパターン４０７を形成する。
【０１５３】尚、第４の実施形態において、第１の絶縁
膜４０６は、後の工程で積層膜４０５に対してエッチン
グを行なうときのハードマスクとして用いられる。
膜４０６は、後の工程で積層膜４０５に対してエッチン
グを行なうときのハードマスクとして用いられる。
【０１５４】また、以下の説明において、配線は、幅寸
法が例えば１２０ｎｍ、配線間隔が例えば１５０ｎｍに
設計されているものとする。すなわち、レジストパター
ン４０７は、幅寸法が例えば１２０ｎｍ、パターン間隔
が例えば１５０ｎｍに設定されているものとする。但
し、レジスト膜に対してエッチングを行なってレジスト
パターン４０７を形成したときに、該レジストパターン
４０７に若干の寸法変動が生じることを考慮する必要が
ある。
法が例えば１２０ｎｍ、配線間隔が例えば１５０ｎｍに
設計されているものとする。すなわち、レジストパター
ン４０７は、幅寸法が例えば１２０ｎｍ、パターン間隔
が例えば１５０ｎｍに設定されているものとする。但
し、レジスト膜に対してエッチングを行なってレジスト
パターン４０７を形成したときに、該レジストパターン
４０７に若干の寸法変動が生じることを考慮する必要が
ある。
【０１５５】次に、第１の絶縁膜４０６に対してレジス
トパターン４０７を用いて選択的にエッチングを行な
う。これにより、配線の設計値と略等しい幅寸法を有す
るパターン化された第１の絶縁膜４０６Ａが形成され
る。その後、図６（ｂ）に示すように、パターン化され
た第１の絶縁膜４０６Ａの上を含む上部バリア膜４０４
の上に、例えば膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜からなる
第２の絶縁膜４０８を形成する。
トパターン４０７を用いて選択的にエッチングを行な
う。これにより、配線の設計値と略等しい幅寸法を有す
るパターン化された第１の絶縁膜４０６Ａが形成され
る。その後、図６（ｂ）に示すように、パターン化され
た第１の絶縁膜４０６Ａの上を含む上部バリア膜４０４
の上に、例えば膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜からなる
第２の絶縁膜４０８を形成する。
【０１５６】次に、第２の絶縁膜４０８の全面に対して
異方性エッチングを行なって、図６（ｃ）に示すよう
に、パターン化された第１の絶縁膜４０６Ａの側面に第
２の絶縁膜４０８からなるサイドウォール４０８Ａを形
成する。このとき、サイドウォール４０８Ａの幅寸法は
第２の絶縁膜４０８の形成膜厚と略等しい約３０ｎｍ程
度である。従って、サイドウォール４０８Ａを含むパタ
ーン化された第１の絶縁膜４０６Ａの幅寸法は、配線の
設計値よりも大きい１８０ｎｍ程度になると共に、サイ
ドウォール４０８Ａを含むパターン化された第１の絶縁
膜４０６Ａ同士の間隔は、配線間隔の設計値よりも小さ
い９０ｎｍ程度になる。
異方性エッチングを行なって、図６（ｃ）に示すよう
に、パターン化された第１の絶縁膜４０６Ａの側面に第
２の絶縁膜４０８からなるサイドウォール４０８Ａを形
成する。このとき、サイドウォール４０８Ａの幅寸法は
第２の絶縁膜４０８の形成膜厚と略等しい約３０ｎｍ程
度である。従って、サイドウォール４０８Ａを含むパタ
ーン化された第１の絶縁膜４０６Ａの幅寸法は、配線の
設計値よりも大きい１８０ｎｍ程度になると共に、サイ
ドウォール４０８Ａを含むパターン化された第１の絶縁
膜４０６Ａ同士の間隔は、配線間隔の設計値よりも小さ
い９０ｎｍ程度になる。
【０１５７】次に、図７（ａ）に示すように、積層膜４
０５に対して、サイドウォール４０８Ａを含むパターン
化された第１の絶縁膜４０６Ａをマスクパターンとして
用いて選択的にエッチングを行なうことにより、積層膜
４０５を配線形状にパターン化して、複数の配線形状の
積層膜４０５Ａを配線間スペース４０９を介して形成す
る。尚、積層膜４０５に対してエッチングを行なうとき
のエッチングガスとしては、Ｃｌ2 又はＳＦ6 等を含む
ガスを用いることができる。
０５に対して、サイドウォール４０８Ａを含むパターン
化された第１の絶縁膜４０６Ａをマスクパターンとして
用いて選択的にエッチングを行なうことにより、積層膜
４０５を配線形状にパターン化して、複数の配線形状の
積層膜４０５Ａを配線間スペース４０９を介して形成す
る。尚、積層膜４０５に対してエッチングを行なうとき
のエッチングガスとしては、Ｃｌ2 又はＳＦ6 等を含む
ガスを用いることができる。
【０１５８】次に、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを
構成する各金属膜４０３の両側部を選択的に除去するこ
とにより、言い換えると、各金属膜４０３を幅方向に細
らせることにより、図７（ｂ）に示すように、下部バリ
ア膜４０２、金属膜４０３及び上部バリア膜４０４から
なる複数の配線４０５Ｂを形成する。
構成する各金属膜４０３の両側部を選択的に除去するこ
とにより、言い換えると、各金属膜４０３を幅方向に細
らせることにより、図７（ｂ）に示すように、下部バリ
ア膜４０２、金属膜４０３及び上部バリア膜４０４から
なる複数の配線４０５Ｂを形成する。
【０１５９】このとき、複数の配線形状の積層膜４０５
Ａを構成する各金属膜４０３の両側部は、各金属膜４０
３の幅寸法が配線４０５Ｂの設計値と略等しくなるよう
に除去される。具体的には、積層膜４０５に対してエッ
チングが行なわれた直後（図７（ａ）参照）における、
複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４
０３の幅寸法が１８０ｎｍ程度である一方、配線４０５
Ｂの幅寸法の設計値が１２０ｎｍであるので、複数の配
線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３の両
側部を３０ｎｍ程度ずつ除去する。これにより、複数の
配線４０５Ｂを構成する各金属膜４０３の幅寸法が配線
４０５Ｂの設計値つまり１２０ｎｍと略等しくなると共
に各配線４０５Ｂを構成する金属膜４０３同士の間隔が
配線間隔の設計値つまり１５０ｎｍと略等しくなる。
Ａを構成する各金属膜４０３の両側部は、各金属膜４０
３の幅寸法が配線４０５Ｂの設計値と略等しくなるよう
に除去される。具体的には、積層膜４０５に対してエッ
チングが行なわれた直後（図７（ａ）参照）における、
複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４
０３の幅寸法が１８０ｎｍ程度である一方、配線４０５
Ｂの幅寸法の設計値が１２０ｎｍであるので、複数の配
線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３の両
側部を３０ｎｍ程度ずつ除去する。これにより、複数の
配線４０５Ｂを構成する各金属膜４０３の幅寸法が配線
４０５Ｂの設計値つまり１２０ｎｍと略等しくなると共
に各配線４０５Ｂを構成する金属膜４０３同士の間隔が
配線間隔の設計値つまり１５０ｎｍと略等しくなる。
【０１６０】尚、第４の実施形態における、複数の配線
形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３を幅方
向に細らせる方法（金属膜４０３が銅膜若しくは銅合金
膜又はアルミニウム膜若しくはアルミニウム合金膜であ
る場合）は、第３の実施形態における、複数の配線形状
の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を幅方向に
細らせる方法と同様である。
形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３を幅方
向に細らせる方法（金属膜４０３が銅膜若しくは銅合金
膜又はアルミニウム膜若しくはアルミニウム合金膜であ
る場合）は、第３の実施形態における、複数の配線形状
の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を幅方向に
細らせる方法と同様である。
【０１６１】また、第３の実施形態と同様の方法によ
り、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属
膜４０３を細らせた場合、上部バリア膜４０４の金属膜
４０３に対する選択比が大きいため、複数の配線形状の
積層膜４０５Ａを構成する各上部バリア膜４０４が除去
される事態が回避される。このため、各配線４０５Ｂを
構成する上部バリア膜４０４同士の間隔は９０ｎｍ程度
に保たれる。すなわち、各配線４０５Ｂにおいて、上部
バリア膜４０４が金属膜４０３の上に該金属膜４０３に
沿い且つ該金属膜４０３の幅方向の両側に張り出すよう
に形成されるため、各配線４０５Ｂを構成する上部バリ
ア膜４０４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、後
の工程で複数の配線４０５Ｂの上及び配線間スペース４
０９に他の層間膜を堆積したときに、該他の層間膜が配
線間スペース４０９における上部バリア膜４０４の下側
に入り込みにくくなるので、配線間スペース４０９に形
成されるエアギャップを大きくすることができ、これに
よって、配線間容量を効果的に低減させることができ
る。
り、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属
膜４０３を細らせた場合、上部バリア膜４０４の金属膜
４０３に対する選択比が大きいため、複数の配線形状の
積層膜４０５Ａを構成する各上部バリア膜４０４が除去
される事態が回避される。このため、各配線４０５Ｂを
構成する上部バリア膜４０４同士の間隔は９０ｎｍ程度
に保たれる。すなわち、各配線４０５Ｂにおいて、上部
バリア膜４０４が金属膜４０３の上に該金属膜４０３に
沿い且つ該金属膜４０３の幅方向の両側に張り出すよう
に形成されるため、各配線４０５Ｂを構成する上部バリ
ア膜４０４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、後
の工程で複数の配線４０５Ｂの上及び配線間スペース４
０９に他の層間膜を堆積したときに、該他の層間膜が配
線間スペース４０９における上部バリア膜４０４の下側
に入り込みにくくなるので、配線間スペース４０９に形
成されるエアギャップを大きくすることができ、これに
よって、配線間容量を効果的に低減させることができ
る。
【０１６２】次に、図７（ｃ）に示すように、複数の配
線４０５Ｂの上及び配線間スペース４０９に、例えば膜
厚８０ｎｍのシリコン窒化膜からなる第２の層間膜４１
０を形成する。このようにすると、金属膜４０３が銅膜
又は銅合金膜である場合、配線４０５Ｂを構成する金属
膜４０３の銅原子が、後の工程で第２の層間膜４１０の
上に堆積されるシリコン酸化膜中に拡散する事態を防止
することができる。
線４０５Ｂの上及び配線間スペース４０９に、例えば膜
厚８０ｎｍのシリコン窒化膜からなる第２の層間膜４１
０を形成する。このようにすると、金属膜４０３が銅膜
又は銅合金膜である場合、配線４０５Ｂを構成する金属
膜４０３の銅原子が、後の工程で第２の層間膜４１０の
上に堆積されるシリコン酸化膜中に拡散する事態を防止
することができる。
【０１６３】次に、図８（ａ）に示すように、第２の層
間膜４１０の上に例えば膜厚２００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第３の層間膜４１１を、配線間スペース４０
９にエアギャップ４１２が形成されるように堆積する。
すなわち、第３の層間膜４１１は、各配線４０５Ｂに対
して配線間スペース４０９側にオーバーハングを生じる
ような形成条件を用いて堆積されている。尚、第４の実
施形態における第３の層間膜４１１を堆積する方法は、
第３の実施形態における第３の層間膜３１０を堆積する
方法と同様である。
間膜４１０の上に例えば膜厚２００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第３の層間膜４１１を、配線間スペース４０
９にエアギャップ４１２が形成されるように堆積する。
すなわち、第３の層間膜４１１は、各配線４０５Ｂに対
して配線間スペース４０９側にオーバーハングを生じる
ような形成条件を用いて堆積されている。尚、第４の実
施形態における第３の層間膜４１１を堆積する方法は、
第３の実施形態における第３の層間膜３１０を堆積する
方法と同様である。
【０１６４】具体的には、各配線４０５Ｂを構成する上
部バリア膜４０４同士の間隔が１００ｎｍ程度以下であ
るため、第３の層間膜４１１が配線間スペース４０９に
おける上部バリア膜４０４Ａの下側に入り込みにくくな
って、最大幅が約１００ｎｍのエアギャップ４１２が形
成された。また、エアギャップ４１２の頂部の位置は、
配線４０５Ｂの上方１００ｎｍ程度の位置よりも低くな
った。
部バリア膜４０４同士の間隔が１００ｎｍ程度以下であ
るため、第３の層間膜４１１が配線間スペース４０９に
おける上部バリア膜４０４Ａの下側に入り込みにくくな
って、最大幅が約１００ｎｍのエアギャップ４１２が形
成された。また、エアギャップ４１２の頂部の位置は、
配線４０５Ｂの上方１００ｎｍ程度の位置よりも低くな
った。
【０１６５】次に、図８（ｂ）に示すように、第３の層
間膜４１１の上に例えば膜厚３００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第４の層間膜４１３を形成した後、図８
（ｃ）に示すように、例えば化学機械研磨法等を用いて
第４の層間膜４１３及び第３の層間膜４１１を平坦化す
る。このとき、第３の層間膜４１１における配線４０５
Ｂよりも上側の部分が露出するように、第４の層間膜４
１３及び第３の層間膜４１１を平坦化する。
間膜４１１の上に例えば膜厚３００ｎｍのシリコン酸化
膜からなる第４の層間膜４１３を形成した後、図８
（ｃ）に示すように、例えば化学機械研磨法等を用いて
第４の層間膜４１３及び第３の層間膜４１１を平坦化す
る。このとき、第３の層間膜４１１における配線４０５
Ｂよりも上側の部分が露出するように、第４の層間膜４
１３及び第３の層間膜４１１を平坦化する。
【０１６６】以上に説明したように、第４の実施形態に
よると、下部バリア膜４０２、金属膜４０３及び上部バ
リア膜４０４が順次積層されてなる積層膜４０５を配線
形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜４０５
Ａを形成した後、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構
成する各金属膜４０３の両側部を選択的に除去すること
により、下部バリア膜４０２、金属膜４０３及び上部バ
リア膜４０４からなる複数の配線４０５Ｂを形成してい
る。このため、各配線４０５Ｂにおいて、上部バリア膜
４０４が金属膜４０３の上に該金属膜４０３に沿い且つ
該金属膜４０３の幅方向の両側に張り出すように形成さ
れるため、各配線４０５Ｂを構成する上部バリア膜４０
４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、配線間スペ
ース４０９における上部バリア膜４０４の下側に第３の
層間膜４１１が入り込みにくくなるので、配線間スペー
ス４０９に形成されるエアギャップ４１２を大きくする
ことができ、これによって、配線間容量を効果的に低減
させることができる。また、各配線４０５Ｂを構成する
上部バリア膜４０４同士の間隔が相対的に狭くなる結
果、エアギャップ４１２における配線４０５Ｂよりも上
側の部分の高さを低くすることができる。言い換える
と、エアギャップ４１２の頂部の位置を低くすることが
できるため、第３の層間膜４１１及び第４の層間膜４１
３を平坦化したときに、平坦化された第３の層間膜４１
１又は平坦化された第４の層間膜４１３の上面において
エアギャップ４１２が開口部を形成する事態を防止する
ことができ、これによって、プロセスマージンを広くす
ることができる。さらに、各配線４０５Ｂにおいて、下
部バリア膜４０２が金属膜４０３の下に該金属膜４０３
に沿い且つ該金属膜４０３の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されるため、下部バリア膜４０２の幅寸法が配
線４０５Ｂの設計値よりも大きい場合、各配線４０５Ｂ
と、各配線４０５Ｂの下に形成されるビアホール又はコ
ンタクトホールとのアライメントずれの許容範囲が実質
的に広くなるので、該アライメントずれに起因する不良
の発生を抑制できる。
よると、下部バリア膜４０２、金属膜４０３及び上部バ
リア膜４０４が順次積層されてなる積層膜４０５を配線
形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜４０５
Ａを形成した後、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構
成する各金属膜４０３の両側部を選択的に除去すること
により、下部バリア膜４０２、金属膜４０３及び上部バ
リア膜４０４からなる複数の配線４０５Ｂを形成してい
る。このため、各配線４０５Ｂにおいて、上部バリア膜
４０４が金属膜４０３の上に該金属膜４０３に沿い且つ
該金属膜４０３の幅方向の両側に張り出すように形成さ
れるため、各配線４０５Ｂを構成する上部バリア膜４０
４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、配線間スペ
ース４０９における上部バリア膜４０４の下側に第３の
層間膜４１１が入り込みにくくなるので、配線間スペー
ス４０９に形成されるエアギャップ４１２を大きくする
ことができ、これによって、配線間容量を効果的に低減
させることができる。また、各配線４０５Ｂを構成する
上部バリア膜４０４同士の間隔が相対的に狭くなる結
果、エアギャップ４１２における配線４０５Ｂよりも上
側の部分の高さを低くすることができる。言い換える
と、エアギャップ４１２の頂部の位置を低くすることが
できるため、第３の層間膜４１１及び第４の層間膜４１
３を平坦化したときに、平坦化された第３の層間膜４１
１又は平坦化された第４の層間膜４１３の上面において
エアギャップ４１２が開口部を形成する事態を防止する
ことができ、これによって、プロセスマージンを広くす
ることができる。さらに、各配線４０５Ｂにおいて、下
部バリア膜４０２が金属膜４０３の下に該金属膜４０３
に沿い且つ該金属膜４０３の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されるため、下部バリア膜４０２の幅寸法が配
線４０５Ｂの設計値よりも大きい場合、各配線４０５Ｂ
と、各配線４０５Ｂの下に形成されるビアホール又はコ
ンタクトホールとのアライメントずれの許容範囲が実質
的に広くなるので、該アライメントずれに起因する不良
の発生を抑制できる。
【０１６７】また、第４の実施形態によると、積層膜４
０５の上に、配線の設計値よりも大きい幅寸法を有する
パターン化された第１の絶縁膜４０６Ａ（サイドウォー
ル４０８Ａを含む）を形成した後、積層膜４０５に対し
て、パターン化された第１の絶縁膜４０６Ａをマスクパ
ターンとして用いて選択的にエッチングを行なうことに
より、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを形成し、その
後、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属
膜４０３の両側部を、各金属膜４０３の幅寸法が配線４
０５Ｂの設計値と略等しくなるように除去して、複数の
配線４０５Ｂを形成している。このため、各配線４０５
Ｂの断面積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線
遅延の増大を防止することができる。また、各配線４０
５Ｂにおいて、該配線４０５Ｂの設計値よりも大きい幅
寸法を有する上部バリア膜４０４が、金属膜４０３の上
に該金属膜４０３に沿い且つ該金属膜４０３の幅方向の
両側に張り出すように形成されるため、各配線４０５Ｂ
と、該配線４０５Ｂの上に形成されるビアホールとのア
ライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、該
アライメントずれに起因する不良の発生を抑制できる。
０５の上に、配線の設計値よりも大きい幅寸法を有する
パターン化された第１の絶縁膜４０６Ａ（サイドウォー
ル４０８Ａを含む）を形成した後、積層膜４０５に対し
て、パターン化された第１の絶縁膜４０６Ａをマスクパ
ターンとして用いて選択的にエッチングを行なうことに
より、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを形成し、その
後、複数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属
膜４０３の両側部を、各金属膜４０３の幅寸法が配線４
０５Ｂの設計値と略等しくなるように除去して、複数の
配線４０５Ｂを形成している。このため、各配線４０５
Ｂの断面積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線
遅延の増大を防止することができる。また、各配線４０
５Ｂにおいて、該配線４０５Ｂの設計値よりも大きい幅
寸法を有する上部バリア膜４０４が、金属膜４０３の上
に該金属膜４０３に沿い且つ該金属膜４０３の幅方向の
両側に張り出すように形成されるため、各配線４０５Ｂ
と、該配線４０５Ｂの上に形成されるビアホールとのア
ライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、該
アライメントずれに起因する不良の発生を抑制できる。
【０１６８】また、第４の実施形態によると、積層膜４
０５の上に形成された第１の絶縁膜４０６の上に、配線
４０５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジストパ
ターン４０７を形成した後、第１の絶縁膜４０６に対し
てレジストパターン４０７を用いて選択的にエッチング
を行ない、その後、パターン化された第１の絶縁膜４０
６Ａの上を含む積層膜４０５の上に形成された第２の絶
縁膜４０８の全面に対してエッチングを行なって、パタ
ーン化された第１の絶縁膜４０６Ａの側面に、第２の絶
縁膜４０８からなるサイドウォール４０８Ａを形成して
いる。このため、サイドウォール４０８Ａを含むパター
ン化された第１の絶縁膜４０６Ａの幅寸法を、配線４０
５Ｂの設計値よりも大きくすることができる。従って、
配線４０５Ｂの設計値よりも大きい幅寸法を有するレジ
ストパターン、つまり配線間隔の設計値よりも小さいパ
ターン間隔を有するレジストパターンを通常の光リソグ
ラフィーにより直接形成できない場合にも、配線４０５
Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジストパター
ン、つまり配線間隔の設計値と略等しいパターン間隔を
有するレジストパターンを通常の光リソグラフィーによ
り形成するだけで、配線４０５Ｂの設計値よりも大きい
幅寸法を有する所望のパターンを形成することができ
る。
０５の上に形成された第１の絶縁膜４０６の上に、配線
４０５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジストパ
ターン４０７を形成した後、第１の絶縁膜４０６に対し
てレジストパターン４０７を用いて選択的にエッチング
を行ない、その後、パターン化された第１の絶縁膜４０
６Ａの上を含む積層膜４０５の上に形成された第２の絶
縁膜４０８の全面に対してエッチングを行なって、パタ
ーン化された第１の絶縁膜４０６Ａの側面に、第２の絶
縁膜４０８からなるサイドウォール４０８Ａを形成して
いる。このため、サイドウォール４０８Ａを含むパター
ン化された第１の絶縁膜４０６Ａの幅寸法を、配線４０
５Ｂの設計値よりも大きくすることができる。従って、
配線４０５Ｂの設計値よりも大きい幅寸法を有するレジ
ストパターン、つまり配線間隔の設計値よりも小さいパ
ターン間隔を有するレジストパターンを通常の光リソグ
ラフィーにより直接形成できない場合にも、配線４０５
Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジストパター
ン、つまり配線間隔の設計値と略等しいパターン間隔を
有するレジストパターンを通常の光リソグラフィーによ
り形成するだけで、配線４０５Ｂの設計値よりも大きい
幅寸法を有する所望のパターンを形成することができ
る。
【０１６９】尚、第４の実施形態において、金属膜４０
３として、銅膜又は銅合金膜を用いたが、これに限られ
ず、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜等を用いる
ことができる。但し、配線４０５Ｂを低抵抗化する場合
には、金属膜４０３として銅膜若しくは銅合金膜、銀膜
若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用い
ることが好ましい。
３として、銅膜又は銅合金膜を用いたが、これに限られ
ず、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜等を用いる
ことができる。但し、配線４０５Ｂを低抵抗化する場合
には、金属膜４０３として銅膜若しくは銅合金膜、銀膜
若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用い
ることが好ましい。
【０１７０】また、第４の実施形態において、下部バリ
ア膜４０２として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、第１の層間膜４０１としてシリコン
酸化膜等を用いると共に金属膜４０３として銅膜又は銅
合金膜等を用いる場合には、配線４０５Ｂを構成する金
属膜４０３と第１の層間膜４０１との間におけるバリア
性が向上する。
ア膜４０２として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、第１の層間膜４０１としてシリコン
酸化膜等を用いると共に金属膜４０３として銅膜又は銅
合金膜等を用いる場合には、配線４０５Ｂを構成する金
属膜４０３と第１の層間膜４０１との間におけるバリア
性が向上する。
【０１７１】また、第４の実施形態において、上部バリ
ア膜４０４として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、金属膜４０３として銅膜又は銅合金
膜等を用いると共に第３の層間膜４１１としてシリコン
酸化膜等を用いる場合には、配線４０５Ｂを構成する金
属膜４０３と第３の層間膜４１１との間におけるバリア
性が向上する。
ア膜４０４として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、金属膜４０３として銅膜又は銅合金
膜等を用いると共に第３の層間膜４１１としてシリコン
酸化膜等を用いる場合には、配線４０５Ｂを構成する金
属膜４０３と第３の層間膜４１１との間におけるバリア
性が向上する。
【０１７２】また、第４の実施形態において、下部バリ
ア膜４０２及び上部バリア膜４０４として、同一の材料
からなる導電性膜を用いたが、これに代えて、異なる材
料からなる導電性膜を用いてもよい。
ア膜４０２及び上部バリア膜４０４として、同一の材料
からなる導電性膜を用いたが、これに代えて、異なる材
料からなる導電性膜を用いてもよい。
【０１７３】また、第４の実施形態において、金属膜４
０３の下に下部バリア膜４０２を形成したが、金属膜４
０３として銅膜又は銅合金膜等を用いない場合には、下
部バリア膜４０２を形成しなくてもよい。
０３の下に下部バリア膜４０２を形成したが、金属膜４
０３として銅膜又は銅合金膜等を用いない場合には、下
部バリア膜４０２を形成しなくてもよい。
【０１７４】また、第４の実施形態において、第１の絶
縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８としてシリコン酸化
膜を用いたが、これに限られず、積層膜４０５に対して
エッチングを行なうときのハードマスクとして利用でき
る絶縁膜、例えばシリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化
膜等を用いることができる。
縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８としてシリコン酸化
膜を用いたが、これに限られず、積層膜４０５に対して
エッチングを行なうときのハードマスクとして利用でき
る絶縁膜、例えばシリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化
膜等を用いることができる。
【０１７５】また、第４の実施形態において、第１の層
間膜４０１上で積層膜４０５をパターン化して複数の配
線４０５Ｂを形成したが、これに代えて、ダマシン法を
用いて配線を層間膜に埋め込んだ後、該層間膜における
配線同士の間に形成されている領域を除去してもよい。
間膜４０１上で積層膜４０５をパターン化して複数の配
線４０５Ｂを形成したが、これに代えて、ダマシン法を
用いて配線を層間膜に埋め込んだ後、該層間膜における
配線同士の間に形成されている領域を除去してもよい。
【０１７６】また、第４の実施形態において、複数の配
線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３の両
側部を３０ｎｍ程度除去したが、該両側部の除去量は１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このようにす
ると、配線間スペース４０９に形成されるエアギャップ
４１２を確実に大きくすることができると共にエアギャ
ップ４１２の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３の両
側部を３０ｎｍ程度除去したが、該両側部の除去量は１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このようにす
ると、配線間スペース４０９に形成されるエアギャップ
４１２を確実に大きくすることができると共にエアギャ
ップ４１２の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
【０１７７】また、第４の実施形態において、図７
（ａ）に示す工程（以下、配線形状積層膜形成工程と称
する）において複数の配線形状の積層膜４０５Ａを形成
した後、図７（ｃ）に示す工程（以下、第２の層間膜形
成工程と称する）において第２の層間膜４１０を形成す
る前に、第１の層間膜４０１に対して、サイドウォール
４０８Ａを含むパターン化された絶縁膜４０５Ａを用い
てエッチングを行なって、第１の層間膜４０１における
複数の配線形状の積層膜４０５Ａ同士の間つまり複数の
配線４０５Ｂ同士の間に凹部を形成する工程（以下、第
１の層間膜掘り下げ工程と称する）を行なうことが好ま
しい。このようにすると、第１の層間膜掘り下げ工程を
行なわない場合と比べて、配線間スペース４０９に形成
されるエアギャップ４１２をその下部がより下方に伸び
るように形成できるので、エアギャップ４１２を大きく
することができる。尚、第１の層間膜掘り下げ工程は、
配線形状積層膜形成工程において行なってもよいし、配
線形状積層膜形成工程を行なった後、図７（ｂ）に示す
工程（以下、金属膜側部除去工程と称する）において複
数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０
３を幅方向に細らせる前に行なってもよいし、金属膜側
部除去工程において行なってもよいし、又は、金属膜側
部除去工程を行なった後、第２の層間膜形成工程を行な
う前に行なってもよい。
（ａ）に示す工程（以下、配線形状積層膜形成工程と称
する）において複数の配線形状の積層膜４０５Ａを形成
した後、図７（ｃ）に示す工程（以下、第２の層間膜形
成工程と称する）において第２の層間膜４１０を形成す
る前に、第１の層間膜４０１に対して、サイドウォール
４０８Ａを含むパターン化された絶縁膜４０５Ａを用い
てエッチングを行なって、第１の層間膜４０１における
複数の配線形状の積層膜４０５Ａ同士の間つまり複数の
配線４０５Ｂ同士の間に凹部を形成する工程（以下、第
１の層間膜掘り下げ工程と称する）を行なうことが好ま
しい。このようにすると、第１の層間膜掘り下げ工程を
行なわない場合と比べて、配線間スペース４０９に形成
されるエアギャップ４１２をその下部がより下方に伸び
るように形成できるので、エアギャップ４１２を大きく
することができる。尚、第１の層間膜掘り下げ工程は、
配線形状積層膜形成工程において行なってもよいし、配
線形状積層膜形成工程を行なった後、図７（ｂ）に示す
工程（以下、金属膜側部除去工程と称する）において複
数の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０
３を幅方向に細らせる前に行なってもよいし、金属膜側
部除去工程において行なってもよいし、又は、金属膜側
部除去工程を行なった後、第２の層間膜形成工程を行な
う前に行なってもよい。
【０１７８】また、第４の実施形態において、第２の層
間膜４１０としてシリコン窒化膜を用いたが、これに限
られず、銅膜又は銅合金膜とシリコン酸化膜との間にお
けるバリア性を有する他の絶縁膜を用いることができ
る。但し、第２の層間膜４１０は、段差被覆性の良い形
成条件下で形成されることが好ましい。また、金属膜４
０３として、例えばアルミニウム等のシリコン酸化膜中
に拡散しない材料を用いる場合には、第２の層間膜４１
０の形成を省略することができる。
間膜４１０としてシリコン窒化膜を用いたが、これに限
られず、銅膜又は銅合金膜とシリコン酸化膜との間にお
けるバリア性を有する他の絶縁膜を用いることができ
る。但し、第２の層間膜４１０は、段差被覆性の良い形
成条件下で形成されることが好ましい。また、金属膜４
０３として、例えばアルミニウム等のシリコン酸化膜中
に拡散しない材料を用いる場合には、第２の層間膜４１
０の形成を省略することができる。
【０１７９】また、第４の実施形態において、第４の層
間膜４１３における配線４０８よりも上側の部分が全て
除去されるように第４の層間膜４１３及び第３の層間膜
４１１を平坦化したが、これに限られず、平坦化された
第４の層間膜４１３又は平坦化された第３の層間膜４１
１の上面においてエアギャップ４１２が開口部を形成す
ることのない範囲内で第４の層間膜４１３の研磨量又は
第３の層間膜４１１の研磨量を任意に選択できる。この
場合、第４の層間膜４１３の研磨量又は第３の層間膜４
１１の研磨量は、各配線４０５Ｂと、該配線４０５Ｂの
上側の上層配線との間の配線間容量等を考慮して決定さ
れる。
間膜４１３における配線４０８よりも上側の部分が全て
除去されるように第４の層間膜４１３及び第３の層間膜
４１１を平坦化したが、これに限られず、平坦化された
第４の層間膜４１３又は平坦化された第３の層間膜４１
１の上面においてエアギャップ４１２が開口部を形成す
ることのない範囲内で第４の層間膜４１３の研磨量又は
第３の層間膜４１１の研磨量を任意に選択できる。この
場合、第４の層間膜４１３の研磨量又は第３の層間膜４
１１の研磨量は、各配線４０５Ｂと、該配線４０５Ｂの
上側の上層配線との間の配線間容量等を考慮して決定さ
れる。
【０１８０】さらに、第４の実施形態において、配線４
０５Ｂの高さｈ（下部バリア膜４０２、金属膜４０３、
上部バリア膜４０４のそれぞれの膜厚の和、又は該膜厚
の和とハードマスクとして用いる第１の絶縁膜４０６の
膜厚との和）と、各配線４０８を構成する上部バリア膜
４０４Ａ同士の間隔ｗとの比ｈ／ｗが１以上であること
が好ましい。このようにすると、配線間スペース４０９
に形成されるエアギャップ４１２を確実に大きくするこ
とができる。
０５Ｂの高さｈ（下部バリア膜４０２、金属膜４０３、
上部バリア膜４０４のそれぞれの膜厚の和、又は該膜厚
の和とハードマスクとして用いる第１の絶縁膜４０６の
膜厚との和）と、各配線４０８を構成する上部バリア膜
４０４Ａ同士の間隔ｗとの比ｈ／ｗが１以上であること
が好ましい。このようにすると、配線間スペース４０９
に形成されるエアギャップ４１２を確実に大きくするこ
とができる。
【０１８１】（第４の実施形態の変形例）以下、本発明
の第４の実施形態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。尚、第４の実
施形態の変形例においては、図６（ａ）〜（ｃ）、図７
（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｃ）に示す第４の実
施形態と同一の部材には同一の符号を付すことにより説
明を省略する。
の第４の実施形態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。尚、第４の実
施形態の変形例においては、図６（ａ）〜（ｃ）、図７
（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜（ｃ）に示す第４の実
施形態と同一の部材には同一の符号を付すことにより説
明を省略する。
【０１８２】図９（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施形態の
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。
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。
【０１８３】第４の実施形態の変形例に係る半導体装置
の製造方法が第４の実施形態と異なっている第１の点
は、第１の絶縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８として
シリコン酸化膜に代えてシリコン窒化膜を用いているこ
とである。
の製造方法が第４の実施形態と異なっている第１の点
は、第１の絶縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８として
シリコン酸化膜に代えてシリコン窒化膜を用いているこ
とである。
【０１８４】また、第４の実施形態の変形例に係る半導
体装置の製造方法が第４の実施形態と異なっている第２
の点は、図９（ａ）に示す工程（第４の実施形態におけ
る図７（ａ）に示す工程と対応）において複数の配線形
状の積層膜４０５Ａを形成した後、図９（ｂ）に示すよ
うに、第１の層間膜４０１に対して、サイドウォール４
０８Ｂを含むパターン化された第１の絶縁膜４０６Ｂを
マスクパターンとして用いて選択的にエッチングを行な
うことにより、第１の層間膜４０１における複数の配線
形状の積層膜４０５Ａ同士の間つまり複数の配線４０５
Ｂ同士の間に凹部４０１ａを形成していることである。
体装置の製造方法が第４の実施形態と異なっている第２
の点は、図９（ａ）に示す工程（第４の実施形態におけ
る図７（ａ）に示す工程と対応）において複数の配線形
状の積層膜４０５Ａを形成した後、図９（ｂ）に示すよ
うに、第１の層間膜４０１に対して、サイドウォール４
０８Ｂを含むパターン化された第１の絶縁膜４０６Ｂを
マスクパターンとして用いて選択的にエッチングを行な
うことにより、第１の層間膜４０１における複数の配線
形状の積層膜４０５Ａ同士の間つまり複数の配線４０５
Ｂ同士の間に凹部４０１ａを形成していることである。
【０１８５】具体的には、第１の層間膜４０１における
配線４０５Ｂ同士の間を例えば１００ｎｍ程度掘り下げ
て、深さ１００ｎｍ程度の凹部４０１ａを形成する。
配線４０５Ｂ同士の間を例えば１００ｎｍ程度掘り下げ
て、深さ１００ｎｍ程度の凹部４０１ａを形成する。
【０１８６】図９（ｃ）は、凹部４０１ａの形成後、第
４の実施形態における図７（ｂ）、（ｃ）及び図８
（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行なうことにより得られる
半導体装置の断面構成を示している。
４の実施形態における図７（ｂ）、（ｃ）及び図８
（ａ）〜（ｃ）に示す工程を行なうことにより得られる
半導体装置の断面構成を示している。
【０１８７】従って、第４の実施形態の変形例において
は、第４の実施形態の効果に加えて、以下のような効果
が得られる。
は、第４の実施形態の効果に加えて、以下のような効果
が得られる。
【０１８８】すなわち、第４の実施形態の変形例による
と、第１の層間膜４０１における複数の配線４０５Ｂの
間に凹部４０１ａを形成しているため、第１の層間膜４
０１に凹部４０１ａを形成しない場合と比べて、エアギ
ャップ４１２をその下部がより下方に伸びるように形成
できるので、エアギャップ４１２を大きくすることがで
きる。
と、第１の層間膜４０１における複数の配線４０５Ｂの
間に凹部４０１ａを形成しているため、第１の層間膜４
０１に凹部４０１ａを形成しない場合と比べて、エアギ
ャップ４１２をその下部がより下方に伸びるように形成
できるので、エアギャップ４１２を大きくすることがで
きる。
【０１８９】また、第４の実施形態の変形例によると、
第１の絶縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８としてシリ
コン窒化膜を用いているため、第１の絶縁膜４０６及び
第２の絶縁膜４０８の第１の層間膜４０１つまりシリコ
ン酸化膜に対する選択比が大きくなるので、第１の層間
膜４０１に対して、パターン化された第１の絶縁膜４０
６Ｂ及び第２の絶縁膜４０８からなるサイドウォール４
０８Ｂをマスクパターンとして用いて制御性良くエッチ
ングを行なうことができる。従って、第１の層間膜４０
１における複数の配線４０５Ｂ同士の間に凹部４０１ａ
を確実に形成することができる。
第１の絶縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８としてシリ
コン窒化膜を用いているため、第１の絶縁膜４０６及び
第２の絶縁膜４０８の第１の層間膜４０１つまりシリコ
ン酸化膜に対する選択比が大きくなるので、第１の層間
膜４０１に対して、パターン化された第１の絶縁膜４０
６Ｂ及び第２の絶縁膜４０８からなるサイドウォール４
０８Ｂをマスクパターンとして用いて制御性良くエッチ
ングを行なうことができる。従って、第１の層間膜４０
１における複数の配線４０５Ｂ同士の間に凹部４０１ａ
を確実に形成することができる。
【０１９０】尚、第４の実施形態の変形例において、複
数の配線形状の積層膜４０５Ａを形成する工程（以下、
配線形状積層膜形成工程と称する）を行なった後、複数
の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３
を幅方向に細らせる工程（以下、金属膜側部除去工程と
称する・・・第４の実施形態における図７（ｂ）に示す
工程参照）を行なう前に、第１の層間膜４０１に凹部４
０１ａを形成する工程（以下、第１の層間膜掘り下げ工
程と称する）を行なったが、これに限られず、配線形状
積層膜形成工程を行なった後、第２の層間膜４１０を形
成する工程（以下、第２の層間膜形成工程と称する・・
・第４の実施形態における図７（ｃ）に示す工程参照）
を行なう前に、第１の層間膜掘り下げ工程を行なうこと
ができる。具体的には、第１の層間膜掘り下げ工程は、
配線形状積層膜形成工程において行なってもよいし、配
線形状積層膜形成工程を行なった後、金属膜側部除去工
程を行なう前に行なってもよいし、金属膜側部除去工程
において行なってもよいし、又は、金属膜側部除去工程
を行なった後、第２の層間膜形成工程を行なう前に行な
ってもよい。
数の配線形状の積層膜４０５Ａを形成する工程（以下、
配線形状積層膜形成工程と称する）を行なった後、複数
の配線形状の積層膜４０５Ａを構成する各金属膜４０３
を幅方向に細らせる工程（以下、金属膜側部除去工程と
称する・・・第４の実施形態における図７（ｂ）に示す
工程参照）を行なう前に、第１の層間膜４０１に凹部４
０１ａを形成する工程（以下、第１の層間膜掘り下げ工
程と称する）を行なったが、これに限られず、配線形状
積層膜形成工程を行なった後、第２の層間膜４１０を形
成する工程（以下、第２の層間膜形成工程と称する・・
・第４の実施形態における図７（ｃ）に示す工程参照）
を行なう前に、第１の層間膜掘り下げ工程を行なうこと
ができる。具体的には、第１の層間膜掘り下げ工程は、
配線形状積層膜形成工程において行なってもよいし、配
線形状積層膜形成工程を行なった後、金属膜側部除去工
程を行なう前に行なってもよいし、金属膜側部除去工程
において行なってもよいし、又は、金属膜側部除去工程
を行なった後、第２の層間膜形成工程を行なう前に行な
ってもよい。
【０１９１】また、第４の実施形態の変形例において、
第１の絶縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８としてシリ
コン窒化膜を用いたが、これに限られず、第１の層間膜
４０１つまりシリコン酸化膜に対して選択比が得られる
絶縁膜、例えばシリコン酸化窒化膜等を用いることがで
きる。
第１の絶縁膜４０６及び第２の絶縁膜４０８としてシリ
コン窒化膜を用いたが、これに限られず、第１の層間膜
４０１つまりシリコン酸化膜に対して選択比が得られる
絶縁膜、例えばシリコン酸化窒化膜等を用いることがで
きる。
【０１９２】（第５の実施形態）以下、本発明の第５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。
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。
【０１９３】図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１（ａ）〜
（ｄ）は、第５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。
（ｄ）は、第５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。
【０１９４】まず、図１０（ａ）に示すように、半導体
基板５００の上に例えば膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜か
らなる第１の層間膜５０１を形成した後、該第１の層間
膜５０１の上に、下部バリア膜５０２、金属膜５０３及
び上部バリア膜５０４が順次積層されてなる積層膜５０
５を形成する。下部バリア膜５０２は例えば膜厚５０ｎ
ｍの窒化タンタル膜からなり、金属膜５０３は例えば膜
厚５００ｎｍの銅膜又はマグネシウム若しくはアルミニ
ウム等を含む銅合金膜からなり、上部バリア膜５０４は
例えば膜厚１００ｎｍの窒化チタン膜からなる。その
後、積層膜５０５の上に、形成対象の配線（図１１
（ａ）の配線５０５Ｂ参照）の設計値と略等しい幅寸法
を有するレジストパターン５０６を形成する。
基板５００の上に例えば膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜か
らなる第１の層間膜５０１を形成した後、該第１の層間
膜５０１の上に、下部バリア膜５０２、金属膜５０３及
び上部バリア膜５０４が順次積層されてなる積層膜５０
５を形成する。下部バリア膜５０２は例えば膜厚５０ｎ
ｍの窒化タンタル膜からなり、金属膜５０３は例えば膜
厚５００ｎｍの銅膜又はマグネシウム若しくはアルミニ
ウム等を含む銅合金膜からなり、上部バリア膜５０４は
例えば膜厚１００ｎｍの窒化チタン膜からなる。その
後、積層膜５０５の上に、形成対象の配線（図１１
（ａ）の配線５０５Ｂ参照）の設計値と略等しい幅寸法
を有するレジストパターン５０６を形成する。
【０１９５】尚、以下の説明において、配線は、幅寸法
が例えば１２０ｎｍ、配線間隔が例えば１５０ｎｍに設
計されているものとする。すなわち、レジストパターン
５０６は、幅寸法が例えば１２０ｎｍ、パターン間隔が
例えば１５０ｎｍに設定されているものとする。但し、
レジスト膜に対してエッチングを行なってレジストパタ
ーン５０６を形成したときに、該レジストパターン５０
６に若干の寸法変動が生じることを考慮する必要があ
る。
が例えば１２０ｎｍ、配線間隔が例えば１５０ｎｍに設
計されているものとする。すなわち、レジストパターン
５０６は、幅寸法が例えば１２０ｎｍ、パターン間隔が
例えば１５０ｎｍに設定されているものとする。但し、
レジスト膜に対してエッチングを行なってレジストパタ
ーン５０６を形成したときに、該レジストパターン５０
６に若干の寸法変動が生じることを考慮する必要があ
る。
【０１９６】次に、上部バリア膜５０４に対してレジス
トパターン５０６を用いて選択的にエッチングを行な
う。これにより、配線の設計値と略等しい幅寸法を有す
るパターン化された上部バリア膜５０４Ａが形成され
る。その後、図１０（ｂ）に示すように、パターン化さ
れた上部バリア膜５０４Ａの上を含む金属膜５０３の上
に、例えば膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜からなる導電性
膜５０７を形成する。
トパターン５０６を用いて選択的にエッチングを行な
う。これにより、配線の設計値と略等しい幅寸法を有す
るパターン化された上部バリア膜５０４Ａが形成され
る。その後、図１０（ｂ）に示すように、パターン化さ
れた上部バリア膜５０４Ａの上を含む金属膜５０３の上
に、例えば膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜からなる導電性
膜５０７を形成する。
【０１９７】次に、導電性膜５０７の全面に対して異方
性エッチングを行なって、図１０（ｃ）に示すように、
パターン化された上部バリア膜５０４Ａの側面に導電性
膜５０７からなるサイドウォール５０７Ａを形成する。
このとき、サイドウォール５０７Ａの幅寸法は導電性膜
５０７の形成膜厚と略等しい約３０ｎｍ程度である。従
って、サイドウォール５０７Ａを含むパターン化された
上部バリア膜５０４Ａの幅寸法は、配線の設計値よりも
大きい１８０ｎｍ程度になると共に、サイドウォール５
０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜５０４Ａ同
士の間隔は、配線間隔の設計値よりも小さい９０ｎｍ程
度になる。
性エッチングを行なって、図１０（ｃ）に示すように、
パターン化された上部バリア膜５０４Ａの側面に導電性
膜５０７からなるサイドウォール５０７Ａを形成する。
このとき、サイドウォール５０７Ａの幅寸法は導電性膜
５０７の形成膜厚と略等しい約３０ｎｍ程度である。従
って、サイドウォール５０７Ａを含むパターン化された
上部バリア膜５０４Ａの幅寸法は、配線の設計値よりも
大きい１８０ｎｍ程度になると共に、サイドウォール５
０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜５０４Ａ同
士の間隔は、配線間隔の設計値よりも小さい９０ｎｍ程
度になる。
【０１９８】次に、図１０（ｄ）に示すように、サイド
ウォール５０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜
５０４Ａを用いて、金属膜５０３及び下部バリア膜５０
２に対して順次エッチングを行なうことにより、積層膜
５０５を配線形状にパターン化して、複数の配線形状の
積層膜５０５Ａを配線間スペース５０８を介して形成す
る。尚、金属膜５０３等に対してエッチングを行なうと
きのエッチングガスとしては、Ｃｌ2 又はＳＦ6 等を含
むガスを用いることができる。
ウォール５０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜
５０４Ａを用いて、金属膜５０３及び下部バリア膜５０
２に対して順次エッチングを行なうことにより、積層膜
５０５を配線形状にパターン化して、複数の配線形状の
積層膜５０５Ａを配線間スペース５０８を介して形成す
る。尚、金属膜５０３等に対してエッチングを行なうと
きのエッチングガスとしては、Ｃｌ2 又はＳＦ6 等を含
むガスを用いることができる。
【０１９９】次に、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを
構成する各金属膜５０３の両側部を選択的に除去するこ
とにより、言い換えると、各金属膜５０３を幅方向に細
らせることにより、図１１（ａ）に示すように、下部バ
リア膜５０２、金属膜５０３及び上部バリア膜５０４
（具体的には、サイドウォール５０７Ａを含むパターン
化された上部バリア膜５０４Ａ）からなる複数の配線５
０５Ｂを形成する。
構成する各金属膜５０３の両側部を選択的に除去するこ
とにより、言い換えると、各金属膜５０３を幅方向に細
らせることにより、図１１（ａ）に示すように、下部バ
リア膜５０２、金属膜５０３及び上部バリア膜５０４
（具体的には、サイドウォール５０７Ａを含むパターン
化された上部バリア膜５０４Ａ）からなる複数の配線５
０５Ｂを形成する。
【０２００】このとき、複数の配線形状の積層膜５０５
Ａを構成する各金属膜５０３の両側部は、各金属膜５０
３の幅寸法が配線５０５Ｂの設計値と略等しくなるよう
に除去される。具体的には、金属膜５０３等に対してエ
ッチングが行なわれた直後（図１０（ｄ）参照）におけ
る、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属
膜５０３の幅寸法が１８０ｎｍ程度である一方、配線５
０５Ｂの幅寸法の設計値が１２０ｎｍであるので、複数
の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属膜５０３
の両側部を３０ｎｍ程度ずつ除去する。これにより、複
数の配線５０５Ｂを構成する各金属膜５０３の幅寸法が
配線５０５Ｂの設計値つまり１２０ｎｍと略等しくなる
と共に各配線５０５Ｂを構成する金属膜５０３同士の間
隔が配線間隔の設計値つまり１５０ｎｍと略等しくな
る。
Ａを構成する各金属膜５０３の両側部は、各金属膜５０
３の幅寸法が配線５０５Ｂの設計値と略等しくなるよう
に除去される。具体的には、金属膜５０３等に対してエ
ッチングが行なわれた直後（図１０（ｄ）参照）におけ
る、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属
膜５０３の幅寸法が１８０ｎｍ程度である一方、配線５
０５Ｂの幅寸法の設計値が１２０ｎｍであるので、複数
の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属膜５０３
の両側部を３０ｎｍ程度ずつ除去する。これにより、複
数の配線５０５Ｂを構成する各金属膜５０３の幅寸法が
配線５０５Ｂの設計値つまり１２０ｎｍと略等しくなる
と共に各配線５０５Ｂを構成する金属膜５０３同士の間
隔が配線間隔の設計値つまり１５０ｎｍと略等しくな
る。
【０２０１】尚、第５の実施形態における、複数の配線
形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属膜５０３を幅方
向に細らせる方法（金属膜５０３が銅膜若しくは銅合金
膜又はアルミニウム膜若しくはアルミニウム合金膜であ
る場合）は、第３の実施形態における、複数の配線形状
の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を幅方向に
細らせる方法と同様である。
形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属膜５０３を幅方
向に細らせる方法（金属膜５０３が銅膜若しくは銅合金
膜又はアルミニウム膜若しくはアルミニウム合金膜であ
る場合）は、第３の実施形態における、複数の配線形状
の積層膜３０５Ａを構成する各金属膜３０３を幅方向に
細らせる方法と同様である。
【０２０２】また、第３の実施形態と同様の方法によ
り、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属
膜５０３を細らせた場合、上部バリア膜５０４及び導電
性膜５０７の金属膜５０３に対する選択比が大きいた
め、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する上部バ
リア膜５０４（具体的には、サイドウォール５０７Ａを
含むパターン化された上部バリア膜５０４Ａ）が除去さ
れる事態が回避される。このため、各配線５０５Ｂを構
成する上部バリア膜５０４同士の間隔は９０ｎｍ程度に
保たれる。すなわち、各配線５０５Ｂにおいて、上部バ
リア膜５０４が金属膜５０３の上に該金属膜５０３に沿
い且つ該金属膜５０３の幅方向の両側に張り出すように
形成されるため、各配線５０５Ｂを構成する上部バリア
膜５０４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、後の
工程で複数の配線５０５Ｂの上及び配線間スペース５０
８に他の層間膜を堆積したときに、該他の層間膜が配線
間スペース５０８における上部バリア膜５０４の下側に
入り込みにくくなるので、配線間スペース５０８に形成
されるエアギャップを大きくすることができ、これによ
って、配線間容量を効果的に低減させることができる。
り、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属
膜５０３を細らせた場合、上部バリア膜５０４及び導電
性膜５０７の金属膜５０３に対する選択比が大きいた
め、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成する上部バ
リア膜５０４（具体的には、サイドウォール５０７Ａを
含むパターン化された上部バリア膜５０４Ａ）が除去さ
れる事態が回避される。このため、各配線５０５Ｂを構
成する上部バリア膜５０４同士の間隔は９０ｎｍ程度に
保たれる。すなわち、各配線５０５Ｂにおいて、上部バ
リア膜５０４が金属膜５０３の上に該金属膜５０３に沿
い且つ該金属膜５０３の幅方向の両側に張り出すように
形成されるため、各配線５０５Ｂを構成する上部バリア
膜５０４同士の間隔が相対的に狭くなる。従って、後の
工程で複数の配線５０５Ｂの上及び配線間スペース５０
８に他の層間膜を堆積したときに、該他の層間膜が配線
間スペース５０８における上部バリア膜５０４の下側に
入り込みにくくなるので、配線間スペース５０８に形成
されるエアギャップを大きくすることができ、これによ
って、配線間容量を効果的に低減させることができる。
【０２０３】次に、図１１（ｂ）に示すように、複数の
配線５０５Ｂの上及び配線間スペース５０８に、例えば
膜厚８０ｎｍのシリコン窒化膜からなる第２の層間膜５
０９を形成する。このようにすると、金属膜５０３が銅
膜又は銅合金膜である場合、配線５０５Ｂを構成する金
属膜５０３の銅原子が、後の工程で第２の層間膜５０９
の上に堆積されるシリコン酸化膜中に拡散する事態を防
止することができる。
配線５０５Ｂの上及び配線間スペース５０８に、例えば
膜厚８０ｎｍのシリコン窒化膜からなる第２の層間膜５
０９を形成する。このようにすると、金属膜５０３が銅
膜又は銅合金膜である場合、配線５０５Ｂを構成する金
属膜５０３の銅原子が、後の工程で第２の層間膜５０９
の上に堆積されるシリコン酸化膜中に拡散する事態を防
止することができる。
【０２０４】次に、図１１（ｃ）に示すように、第２の
層間膜５０９の上に例えば膜厚２００ｎｍのシリコン酸
化膜からなる第３の層間膜５１０を、配線間スペース５
０８にエアギャップ５１１が形成されるように堆積す
る。すなわち、第３の層間膜５１０は、各配線５０５Ｂ
に対して配線間スペース５０８側にオーバーハングを生
じるような形成条件を用いて堆積されている。尚、第５
の実施形態における第３の層間膜５１０を堆積する方法
は、第３の実施形態における第３の層間膜３１０を堆積
する方法と同様である。
層間膜５０９の上に例えば膜厚２００ｎｍのシリコン酸
化膜からなる第３の層間膜５１０を、配線間スペース５
０８にエアギャップ５１１が形成されるように堆積す
る。すなわち、第３の層間膜５１０は、各配線５０５Ｂ
に対して配線間スペース５０８側にオーバーハングを生
じるような形成条件を用いて堆積されている。尚、第５
の実施形態における第３の層間膜５１０を堆積する方法
は、第３の実施形態における第３の層間膜３１０を堆積
する方法と同様である。
【０２０５】具体的には、各配線５０５Ｂを構成する上
部バリア膜５０４同士の間隔が１００ｎｍ程度以下であ
るため、第３の層間膜５１０が配線間スペース５０８に
おける上部バリア膜５０４の下側に入り込みにくくなっ
て、最大幅が約１００ｎｍのエアギャップ５１１が形成
された。また、エアギャップ５１１の頂部の位置は、複
数の配線５０５Ｂの上方１００ｎｍ程度の位置よりも低
くなった。
部バリア膜５０４同士の間隔が１００ｎｍ程度以下であ
るため、第３の層間膜５１０が配線間スペース５０８に
おける上部バリア膜５０４の下側に入り込みにくくなっ
て、最大幅が約１００ｎｍのエアギャップ５１１が形成
された。また、エアギャップ５１１の頂部の位置は、複
数の配線５０５Ｂの上方１００ｎｍ程度の位置よりも低
くなった。
【０２０６】次に、第３の層間膜５１０の上に例えば膜
厚３００ｎｍのシリコン酸化膜からなる第４の層間膜５
１２を形成した後、図１１（ｄ）に示すように、例えば
化学機械研磨法等を用いて第４の層間膜５１２及び第３
の層間膜５１０を平坦化する。このとき、第３の層間膜
５１０における配線５０５Ｂよりも上側の部分が露出す
るように、第４の層間膜５１２及び第３の層間膜５１０
を平坦化する。
厚３００ｎｍのシリコン酸化膜からなる第４の層間膜５
１２を形成した後、図１１（ｄ）に示すように、例えば
化学機械研磨法等を用いて第４の層間膜５１２及び第３
の層間膜５１０を平坦化する。このとき、第３の層間膜
５１０における配線５０５Ｂよりも上側の部分が露出す
るように、第４の層間膜５１２及び第３の層間膜５１０
を平坦化する。
【０２０７】以上に説明したように、第５の実施形態に
よると、下部バリア膜５０２、金属膜５０３及び上部バ
リア膜５０４が順次積層されてなる積層膜５０５を配線
形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜５０５
Ａを形成した後、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構
成する各金属膜５０３の両側部を選択的に除去すること
により、下部バリア膜５０２、金属膜５０３及び上部バ
リア膜５０４（具体的には、サイドウォール５０７Ａを
含むパターン化された上部バリア膜５０４Ａ）からなる
複数の配線５０５Ｂを形成している。このため、各配線
５０５Ｂにおいて、上部バリア膜５０４が金属膜５０３
の上に該金属膜５０３に沿い且つ該金属膜５０３の幅方
向の両側に張り出すように形成されるため、各配線５０
５Ｂを構成する上部バリア膜５０４同士の間隔が相対的
に狭くなる。従って、配線間スペース５０８における上
部バリア膜５０４の下側に第３の層間膜５１０が入り込
みにくくなるので、配線間スペース５０８に形成される
エアギャップ５１１を大きくすることができ、これによ
って、配線間容量を効果的に低減させることができる。
また、各配線５０５Ｂを構成する上部バリア膜５０４同
士の間隔が相対的に狭くなる結果、エアギャップ５１１
における配線５０５Ｂよりも上側の部分の高さを低くす
ることができる。言い換えると、エアギャップ５１１の
頂部の位置を低くすることができるため、第３の層間膜
５１０及び第４の層間膜５１２を平坦化したときに、平
坦化された第３の層間膜５１０又は平坦化された第４の
層間膜５１２の上面においてエアギャップ５１１が開口
部を形成する事態を防止することができ、これによっ
て、プロセスマージンを広くすることができる。さら
に、各配線５０５Ｂにおいて、下部バリア膜５０２が金
属膜５０３の下に該金属膜５０３に沿い且つ該金属膜５
０３の幅方向の両側に張り出すように形成されるため、
下部バリア膜５０２の幅寸法が配線５０５Ｂの設計値よ
りも大きい場合、各配線５０５Ｂと、各配線５０５Ｂの
下に形成されるビアホール又はコンタクトホールとのア
ライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、該
アライメントずれに起因する不良の発生を抑制できる。
よると、下部バリア膜５０２、金属膜５０３及び上部バ
リア膜５０４が順次積層されてなる積層膜５０５を配線
形状にパターン化して、複数の配線形状の積層膜５０５
Ａを形成した後、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構
成する各金属膜５０３の両側部を選択的に除去すること
により、下部バリア膜５０２、金属膜５０３及び上部バ
リア膜５０４（具体的には、サイドウォール５０７Ａを
含むパターン化された上部バリア膜５０４Ａ）からなる
複数の配線５０５Ｂを形成している。このため、各配線
５０５Ｂにおいて、上部バリア膜５０４が金属膜５０３
の上に該金属膜５０３に沿い且つ該金属膜５０３の幅方
向の両側に張り出すように形成されるため、各配線５０
５Ｂを構成する上部バリア膜５０４同士の間隔が相対的
に狭くなる。従って、配線間スペース５０８における上
部バリア膜５０４の下側に第３の層間膜５１０が入り込
みにくくなるので、配線間スペース５０８に形成される
エアギャップ５１１を大きくすることができ、これによ
って、配線間容量を効果的に低減させることができる。
また、各配線５０５Ｂを構成する上部バリア膜５０４同
士の間隔が相対的に狭くなる結果、エアギャップ５１１
における配線５０５Ｂよりも上側の部分の高さを低くす
ることができる。言い換えると、エアギャップ５１１の
頂部の位置を低くすることができるため、第３の層間膜
５１０及び第４の層間膜５１２を平坦化したときに、平
坦化された第３の層間膜５１０又は平坦化された第４の
層間膜５１２の上面においてエアギャップ５１１が開口
部を形成する事態を防止することができ、これによっ
て、プロセスマージンを広くすることができる。さら
に、各配線５０５Ｂにおいて、下部バリア膜５０２が金
属膜５０３の下に該金属膜５０３に沿い且つ該金属膜５
０３の幅方向の両側に張り出すように形成されるため、
下部バリア膜５０２の幅寸法が配線５０５Ｂの設計値よ
りも大きい場合、各配線５０５Ｂと、各配線５０５Ｂの
下に形成されるビアホール又はコンタクトホールとのア
ライメントずれの許容範囲が実質的に広くなるので、該
アライメントずれに起因する不良の発生を抑制できる。
【０２０８】また、第５の実施形態によると、上部バリ
ア膜５０４を配線の設計値よりも大きい幅寸法にパター
ン化（サイドウォール形成を含めて）した後、金属膜５
０３に対して、サイドウォール５０７Ａを含むパターン
化された上部バリア膜５０４Ａを用いて選択的にエッチ
ングを行なうことにより、積層膜５０５を配線形状にパ
ターン化して、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを形成
し、その後、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成す
る各金属膜５０３の両側部を、各金属膜５０３の幅寸法
が配線の設計値と略等しくなるように除去して、複数の
配線５０５Ｂを形成している。このため、各配線５０５
Ｂの断面積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線
遅延の増大を防止することができる。また、各配線５０
５Ｂにおいて、該配線５０５Ｂの設計値よりも大きい幅
寸法を有する上部バリア膜５０４（具体的には、サイド
ウォール５０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜
５０４Ａ）が、金属膜５０３の上に該金属膜５０３に沿
い且つ該金属膜５０３の幅方向の両側に張り出すように
形成されるため、各配線５０５Ｂと、該配線５０５Ｂの
上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許容
範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれに起
因する不良の発生を抑制できる。さらに、金属膜５０３
に対して、サイドウォール５０７Ａを含むパターン化さ
れた上部バリア膜５０４Ａを用いて選択的にエッチング
を行なっているため、積層膜５０５の上にシリコン酸化
膜又はシリコン窒化膜等からなるマスクパターンを形成
する必要がないので、工程を簡単化することができると
共に、該マスクパターンが配線５０５Ｂ上に残存して、
配線構造の高さが増大する事態を回避することができ
る。
ア膜５０４を配線の設計値よりも大きい幅寸法にパター
ン化（サイドウォール形成を含めて）した後、金属膜５
０３に対して、サイドウォール５０７Ａを含むパターン
化された上部バリア膜５０４Ａを用いて選択的にエッチ
ングを行なうことにより、積層膜５０５を配線形状にパ
ターン化して、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを形成
し、その後、複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成す
る各金属膜５０３の両側部を、各金属膜５０３の幅寸法
が配線の設計値と略等しくなるように除去して、複数の
配線５０５Ｂを形成している。このため、各配線５０５
Ｂの断面積を所定値に保って配線抵抗の増大つまり配線
遅延の増大を防止することができる。また、各配線５０
５Ｂにおいて、該配線５０５Ｂの設計値よりも大きい幅
寸法を有する上部バリア膜５０４（具体的には、サイド
ウォール５０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜
５０４Ａ）が、金属膜５０３の上に該金属膜５０３に沿
い且つ該金属膜５０３の幅方向の両側に張り出すように
形成されるため、各配線５０５Ｂと、該配線５０５Ｂの
上に形成されるビアホールとのアライメントずれの許容
範囲が実質的に広くなるので、該アライメントずれに起
因する不良の発生を抑制できる。さらに、金属膜５０３
に対して、サイドウォール５０７Ａを含むパターン化さ
れた上部バリア膜５０４Ａを用いて選択的にエッチング
を行なっているため、積層膜５０５の上にシリコン酸化
膜又はシリコン窒化膜等からなるマスクパターンを形成
する必要がないので、工程を簡単化することができると
共に、該マスクパターンが配線５０５Ｂ上に残存して、
配線構造の高さが増大する事態を回避することができ
る。
【０２０９】また、第５の実施形態によると、積層膜５
０５の上に、配線５０５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を
有するレジストパターン５０６を形成した後、上部バリ
ア膜５０４に対してレジストパターン５０６を用いて選
択的にエッチングを行ない、その後、パターン化された
上部バリア膜５０４Ａの上を含む金属膜５０３の上に形
成された導電性膜５０７の全面に対してエッチングを行
なって、パターン化された上部バリア膜５０４Ａの側面
に、導電性膜５０７からなるサイドウォール５０７Ａを
形成している。このため、サイドウォール５０７Ａを含
むパターン化された上部バリア膜５０４Ａの幅寸法を、
配線５０５Ｂの設計値よりも大きくすることができる。
従って、配線５０５Ｂの設計値よりも大きい幅寸法を有
するレジストパターン、つまり配線間隔の設計値よりも
小さいパターン間隔を有するレジストパターンを通常の
光リソグラフィーにより直接形成できない場合にも、配
線５０５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジスト
パターン、つまり配線間隔の設計値と略等しいパターン
間隔を有するレジストパターンを通常の光リソグラフィ
ーにより形成するだけで、配線５０５Ｂの設計値よりも
大きい幅寸法を有する所望のパターンを形成することが
できる。
０５の上に、配線５０５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を
有するレジストパターン５０６を形成した後、上部バリ
ア膜５０４に対してレジストパターン５０６を用いて選
択的にエッチングを行ない、その後、パターン化された
上部バリア膜５０４Ａの上を含む金属膜５０３の上に形
成された導電性膜５０７の全面に対してエッチングを行
なって、パターン化された上部バリア膜５０４Ａの側面
に、導電性膜５０７からなるサイドウォール５０７Ａを
形成している。このため、サイドウォール５０７Ａを含
むパターン化された上部バリア膜５０４Ａの幅寸法を、
配線５０５Ｂの設計値よりも大きくすることができる。
従って、配線５０５Ｂの設計値よりも大きい幅寸法を有
するレジストパターン、つまり配線間隔の設計値よりも
小さいパターン間隔を有するレジストパターンを通常の
光リソグラフィーにより直接形成できない場合にも、配
線５０５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジスト
パターン、つまり配線間隔の設計値と略等しいパターン
間隔を有するレジストパターンを通常の光リソグラフィ
ーにより形成するだけで、配線５０５Ｂの設計値よりも
大きい幅寸法を有する所望のパターンを形成することが
できる。
【０２１０】尚、第５の実施形態において、金属膜５０
３として、銅膜又は銅合金膜を用いたが、これに限られ
ず、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜等を用いる
ことができる。但し、配線５０５Ｂを低抵抗化する場合
には、金属膜５０３として銅膜若しくは銅合金膜、銀膜
若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用い
ることが好ましい。
３として、銅膜又は銅合金膜を用いたが、これに限られ
ず、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜等を用いる
ことができる。但し、配線５０５Ｂを低抵抗化する場合
には、金属膜５０３として銅膜若しくは銅合金膜、銀膜
若しくは銀合金膜、又は金膜若しくは金合金膜等を用い
ることが好ましい。
【０２１１】また、第５の実施形態において、下部バリ
ア膜５０２として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、第１の層間膜５０１としてシリコン
酸化膜等を用いると共に金属膜５０３として銅膜又は銅
合金膜等を用いる場合には、配線５０５Ｂを構成する金
属膜５０３と第１の層間膜５０１との間におけるバリア
性が向上する。
ア膜５０２として窒化タンタル膜を用いたが、これに限
られず、シリコン酸化膜と銅膜又は銅合金膜との間にお
ける十分なバリア性を有する導電性膜、例えば、タング
ステン膜等の高融点金属膜、窒化チタン膜若しくは窒化
タングステン膜等の金属窒化物膜、又は窒化チタンシリ
コン膜等の３元系化合物膜等を用いることが好ましい。
このようにすると、第１の層間膜５０１としてシリコン
酸化膜等を用いると共に金属膜５０３として銅膜又は銅
合金膜等を用いる場合には、配線５０５Ｂを構成する金
属膜５０３と第１の層間膜５０１との間におけるバリア
性が向上する。
【０２１２】また、第５の実施形態において、上部バリ
ア膜５０４及び導電性膜５０７として窒化チタン膜を用
いたが、これに限られず、金属膜５０３に対してエッチ
ングを行なうときのハードマスクとして利用できる導電
性膜、例えば、タングステン膜等の高融点金属膜、窒化
タンタル膜若しくは窒化タングステン膜等の金属窒化物
膜、又は窒化チタンシリコン膜等の３元系化合物膜等を
用いることが好ましい。このようにすると、金属膜５０
３に対してパターン化された上部バリア膜５０４Ａ（導
電性膜５０７からなるサイドウォール５０７Ａを含む）
を用いて制御性良くエッチングを行なうことができる。
また、金属膜５０３として銅膜又は銅合金膜等を用いる
と共に第３の層間膜５１０としてシリコン酸化膜等を用
いる場合には、配線５０５Ｂを構成する金属膜５０３と
第３の層間膜５１０との間におけるバリア性が向上す
る。さらに、上部バリア膜５０４及び導電性膜５０７の
第１の層間膜５０１に対する選択比が大きくなるので、
第１の層間膜５０１に対して、パターン化された上部バ
リア膜５０４Ａと、導電性膜５０７からなるサイドウォ
ール５０７Ａとを用いて制御性良くエッチングを行なう
ことができる。従って、第１の層間膜５０１における複
数の配線５０５Ｂ同士の間に凹部を確実に形成すること
ができる。
ア膜５０４及び導電性膜５０７として窒化チタン膜を用
いたが、これに限られず、金属膜５０３に対してエッチ
ングを行なうときのハードマスクとして利用できる導電
性膜、例えば、タングステン膜等の高融点金属膜、窒化
タンタル膜若しくは窒化タングステン膜等の金属窒化物
膜、又は窒化チタンシリコン膜等の３元系化合物膜等を
用いることが好ましい。このようにすると、金属膜５０
３に対してパターン化された上部バリア膜５０４Ａ（導
電性膜５０７からなるサイドウォール５０７Ａを含む）
を用いて制御性良くエッチングを行なうことができる。
また、金属膜５０３として銅膜又は銅合金膜等を用いる
と共に第３の層間膜５１０としてシリコン酸化膜等を用
いる場合には、配線５０５Ｂを構成する金属膜５０３と
第３の層間膜５１０との間におけるバリア性が向上す
る。さらに、上部バリア膜５０４及び導電性膜５０７の
第１の層間膜５０１に対する選択比が大きくなるので、
第１の層間膜５０１に対して、パターン化された上部バ
リア膜５０４Ａと、導電性膜５０７からなるサイドウォ
ール５０７Ａとを用いて制御性良くエッチングを行なう
ことができる。従って、第１の層間膜５０１における複
数の配線５０５Ｂ同士の間に凹部を確実に形成すること
ができる。
【０２１３】また、第５の実施形態において、下部バリ
ア膜５０２として用いる導電性膜と、上部バリア膜５０
４及び導電性膜５０７として用いる導電性膜とは、異な
る材料からなることが好ましい。このようにすると、下
部バリア膜５０２に対して、パターン化された上部バリ
ア膜５０４Ａと、導電性膜５０７からなるサイドウォー
ル５０７Ａとを用いて制御性良くエッチングを行なうこ
とができる。
ア膜５０２として用いる導電性膜と、上部バリア膜５０
４及び導電性膜５０７として用いる導電性膜とは、異な
る材料からなることが好ましい。このようにすると、下
部バリア膜５０２に対して、パターン化された上部バリ
ア膜５０４Ａと、導電性膜５０７からなるサイドウォー
ル５０７Ａとを用いて制御性良くエッチングを行なうこ
とができる。
【０２１４】また、第５の実施形態において、金属膜５
０３の下に下部バリア膜５０２を形成したが、金属膜５
０３として銅膜又は銅合金膜等を用いない場合には、下
部バリア膜５０２を形成しなくてもよい。
０３の下に下部バリア膜５０２を形成したが、金属膜５
０３として銅膜又は銅合金膜等を用いない場合には、下
部バリア膜５０２を形成しなくてもよい。
【０２１５】また、第５の実施形態において、配線５０
５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジストパター
ン５０６を用いて、上部バリア膜５０４に対して選択的
にエッチングを行なった後、パターン化された上部バリ
ア膜５０４Ａの側面にサイドウォール５０７Ａを形成す
ることにより、サイドウォール５０７Ａを含むパターン
化された上部バリア膜５０４Ａの幅寸法を、配線５０５
Ｂの設計値よりも大きくしたが、これに代えて、配線５
０５Ｂの設計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパ
ターンを用いて、上部バリア膜５０４に対して選択的に
エッチングを行なうことにより、サイドウォールを形成
することなく、パターン化された上部バリア膜５０４Ａ
の幅寸法を、配線５０５Ｂの設計値よりも大きくしても
よい。
５Ｂの設計値と略等しい幅寸法を有するレジストパター
ン５０６を用いて、上部バリア膜５０４に対して選択的
にエッチングを行なった後、パターン化された上部バリ
ア膜５０４Ａの側面にサイドウォール５０７Ａを形成す
ることにより、サイドウォール５０７Ａを含むパターン
化された上部バリア膜５０４Ａの幅寸法を、配線５０５
Ｂの設計値よりも大きくしたが、これに代えて、配線５
０５Ｂの設計値よりも大きい幅寸法を有するレジストパ
ターンを用いて、上部バリア膜５０４に対して選択的に
エッチングを行なうことにより、サイドウォールを形成
することなく、パターン化された上部バリア膜５０４Ａ
の幅寸法を、配線５０５Ｂの設計値よりも大きくしても
よい。
【０２１６】また、第５の実施形態において、第１の層
間膜５０１上で積層膜５０５をパターン化して複数の配
線５０５Ｂを形成したが、これに代えて、ダマシン法を
用いて配線を層間膜に埋め込んだ後、該層間膜における
配線同士の間に形成されている領域を除去してもよい。
間膜５０１上で積層膜５０５をパターン化して複数の配
線５０５Ｂを形成したが、これに代えて、ダマシン法を
用いて配線を層間膜に埋め込んだ後、該層間膜における
配線同士の間に形成されている領域を除去してもよい。
【０２１７】また、第５の実施形態において、複数の配
線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属膜５０３の両
側部を３０ｎｍ程度除去したが、該両側部の除去量は１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このようにす
ると、配線間スペース５０８に形成されるエアギャップ
５１１を確実に大きくすることができると共にエアギャ
ップ５１１の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
線形状の積層膜５０５Ａを構成する各金属膜５０３の両
側部を３０ｎｍ程度除去したが、該両側部の除去量は１
０〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。このようにす
ると、配線間スペース５０８に形成されるエアギャップ
５１１を確実に大きくすることができると共にエアギャ
ップ５１１の頂部の位置を確実に低くすることができ
る。
【０２１８】また、第５の実施形態において、図１０
（ｄ）に示す工程（以下、配線形状積層膜形成工程と称
する）において複数の配線形状の積層膜５０５Ａを形成
した後、図１１（ｂ）に示す工程（以下、第２の層間膜
形成工程と称する）において第２の層間膜５０９を形成
する前に、第１の層間膜５０１に対して、サイドウォー
ル５０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜５０４
Ａを用いてエッチングを行なって、第１の層間膜５０１
における複数の配線形状の積層膜５０５Ａ同士の間つま
り複数の配線５０５Ｂ同士の間に凹部を形成する工程
（以下、第１の層間膜掘り下げ工程と称する）を行なう
ことが好ましい。このようにすると、第１の層間膜掘り
下げ工程を行なわない場合と比べて、配線間スペース５
０８に形成されるエアギャップ５１１をその下部がより
下方に伸びるように形成できるので、エアギャップ５１
１を大きくすることができる。尚、第１の層間膜掘り下
げ工程は、配線形状積層膜形成工程において行なっても
よいし、配線形状積層膜形成工程を行なった後、図１１
（ａ）に示す工程（以下、金属膜側部除去工程と称す
る）において複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成す
る各金属膜５０３を幅方向に細らせる前に行なってもよ
いし、金属膜側部除去工程において行なってもよいし、
又は、金属膜側部除去工程を行なった後、第２の層間膜
形成工程を行なう前に行なってもよい。
（ｄ）に示す工程（以下、配線形状積層膜形成工程と称
する）において複数の配線形状の積層膜５０５Ａを形成
した後、図１１（ｂ）に示す工程（以下、第２の層間膜
形成工程と称する）において第２の層間膜５０９を形成
する前に、第１の層間膜５０１に対して、サイドウォー
ル５０７Ａを含むパターン化された上部バリア膜５０４
Ａを用いてエッチングを行なって、第１の層間膜５０１
における複数の配線形状の積層膜５０５Ａ同士の間つま
り複数の配線５０５Ｂ同士の間に凹部を形成する工程
（以下、第１の層間膜掘り下げ工程と称する）を行なう
ことが好ましい。このようにすると、第１の層間膜掘り
下げ工程を行なわない場合と比べて、配線間スペース５
０８に形成されるエアギャップ５１１をその下部がより
下方に伸びるように形成できるので、エアギャップ５１
１を大きくすることができる。尚、第１の層間膜掘り下
げ工程は、配線形状積層膜形成工程において行なっても
よいし、配線形状積層膜形成工程を行なった後、図１１
（ａ）に示す工程（以下、金属膜側部除去工程と称す
る）において複数の配線形状の積層膜５０５Ａを構成す
る各金属膜５０３を幅方向に細らせる前に行なってもよ
いし、金属膜側部除去工程において行なってもよいし、
又は、金属膜側部除去工程を行なった後、第２の層間膜
形成工程を行なう前に行なってもよい。
【０２１９】また、第５の実施形態において、第２の層
間膜５０９としてシリコン窒化膜を用いたが、これに限
られず、銅膜又は銅合金膜とシリコン酸化膜との間にお
けるバリア性を有する他の絶縁膜を用いることができ
る。但し、第２の層間膜５０９は、段差被覆性の良い形
成条件下で形成されることが好ましい。また、金属膜５
０３として、例えばアルミニウム等のシリコン酸化膜中
に拡散しない材料を用いる場合には、第２の層間膜５０
９の形成を省略することができる。
間膜５０９としてシリコン窒化膜を用いたが、これに限
られず、銅膜又は銅合金膜とシリコン酸化膜との間にお
けるバリア性を有する他の絶縁膜を用いることができ
る。但し、第２の層間膜５０９は、段差被覆性の良い形
成条件下で形成されることが好ましい。また、金属膜５
０３として、例えばアルミニウム等のシリコン酸化膜中
に拡散しない材料を用いる場合には、第２の層間膜５０
９の形成を省略することができる。
【０２２０】また、第５の実施形態において、第４の層
間膜５１２における配線５０５Ｂよりも上側の部分が全
て除去されるように第４の層間膜５１２及び第３の層間
膜５１０を平坦化したが、これに限られず、平坦化され
た第４の層間膜５１２又は平坦化された第３の層間膜５
１０の上面においてエアギャップ５１１が開口部を形成
することのない範囲内で第４の層間膜５１２の研磨量又
は第３の層間膜５１０の研磨量を任意に選択できる。こ
の場合、第４の層間膜５１２の研磨量又は第３の層間膜
５１０の研磨量は、各配線５０５Ｂと、該配線５０５Ｂ
の上側の上層配線との間の配線間容量等を考慮して決定
される。
間膜５１２における配線５０５Ｂよりも上側の部分が全
て除去されるように第４の層間膜５１２及び第３の層間
膜５１０を平坦化したが、これに限られず、平坦化され
た第４の層間膜５１２又は平坦化された第３の層間膜５
１０の上面においてエアギャップ５１１が開口部を形成
することのない範囲内で第４の層間膜５１２の研磨量又
は第３の層間膜５１０の研磨量を任意に選択できる。こ
の場合、第４の層間膜５１２の研磨量又は第３の層間膜
５１０の研磨量は、各配線５０５Ｂと、該配線５０５Ｂ
の上側の上層配線との間の配線間容量等を考慮して決定
される。
【０２２１】さらに、第５の実施形態において、配線５
０５Ｂの高さｈ（下部バリア膜５０２、金属膜５０３、
上部バリア膜５０４のそれぞれの膜厚の和）と、各配線
５０５Ｂを構成する上部バリア膜５０４（具体的には、
サイドウォール５０７Ａを含むパターン化された上部バ
リア膜５０４Ａ）同士の間隔ｗとの比ｈ／ｗが１以上で
あることが好ましい。このようにすると、配線間スペー
ス５０８に形成されるエアギャップ５１１を確実に大き
くすることができる。
０５Ｂの高さｈ（下部バリア膜５０２、金属膜５０３、
上部バリア膜５０４のそれぞれの膜厚の和）と、各配線
５０５Ｂを構成する上部バリア膜５０４（具体的には、
サイドウォール５０７Ａを含むパターン化された上部バ
リア膜５０４Ａ）同士の間隔ｗとの比ｈ／ｗが１以上で
あることが好ましい。このようにすると、配線間スペー
ス５０８に形成されるエアギャップ５１１を確実に大き
くすることができる。
【０２２２】
【発明の効果】本発明によると、各配線において、第２
の導電性膜が第１の導電性膜の上に該第１の導電性膜に
沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されているため、各配線を構成する第２の導電
性膜同士の間隔が相対的に狭くなる。このため、配線間
スペースにおける第２の導電性膜の下側に第２の層間膜
が入り込みにくくなるので、配線間スペースに形成され
る空隙を大きくすることができ、これによって、配線間
容量を効果的に低減させることができる。また、各配線
を構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対的に狭くな
る結果、空隙の頂部の位置を低くすることができるの
で、第２の層間膜を平坦化したときに、平坦化された第
２の層間膜の上面において空隙が開口部を形成する事態
を防止することができ、これによって、プロセスマージ
ンを広くすることができる。
の導電性膜が第１の導電性膜の上に該第１の導電性膜に
沿い且つ該第１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すよ
うに形成されているため、各配線を構成する第２の導電
性膜同士の間隔が相対的に狭くなる。このため、配線間
スペースにおける第２の導電性膜の下側に第２の層間膜
が入り込みにくくなるので、配線間スペースに形成され
る空隙を大きくすることができ、これによって、配線間
容量を効果的に低減させることができる。また、各配線
を構成する第２の導電性膜同士の間隔が相対的に狭くな
る結果、空隙の頂部の位置を低くすることができるの
で、第２の層間膜を平坦化したときに、平坦化された第
２の層間膜の上面において空隙が開口部を形成する事態
を防止することができ、これによって、プロセスマージ
ンを広くすることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の断
面図である。
面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第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。
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】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第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。
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６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第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。
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）〜（ｃ）は本発明の第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。
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）は本発明の第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。
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）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態の変
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。
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１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第５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。
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）〜（ｄ）は本発明の第５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。
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】第１の従来例に係る半導体装置の断面図であ
る。
る。
【図１３】第２の従来例に係る半導体装置の断面図であ
る。
る。
【図１４】第３の従来例に係る半導体装置の断面図であ
る。
る。
１００ 半導体基板 １０１ 第１の層間膜 １０１ａ 凹部 １０２ 配線 １０２Ａ 第１の導電性膜 １０２Ｂ 第２の導電性膜 １０２Ｃ 第３の導電性膜 １０３ 配線間スペース １０４ 第２の層間膜 １０５ エアギャップ ２００ 半導体基板 ２０１ 第１の層間膜 ２０２ 下層配線 ２０２Ａ 第１の導電性膜 ２０２Ｂ 第２の導電性膜 ２０２Ｃ 第３の導電性膜 ２０３ 配線間スペース ２０４ 第２の層間膜 ２０５ エアギャップ ２０６ ビアコンタクト ２０７ 上層配線 ２０７Ａ 第４の導電性膜 ２０７Ｂ 第５の導電性膜 ２０７Ｃ 第６の導電性膜 ３００ 半導体基板 ３０１ 第１の層間膜 ３０２ 下部バリア膜 ３０３ 金属膜 ３０４ 上部バリア膜 ３０５ 積層膜 ３０５Ａ 配線形状の積層膜 ３０５Ｂ 配線 ３０６ 絶縁膜 ３０６Ａ パターン化された絶縁膜 ３０７ レジストパターン ３０８ 配線間スペース ３０９ 第２の層間膜 ３１０ 第３の層間膜 ３１１ エアギャップ ３１２ 第４の層間膜 ４００ 半導体基板 ４０１ 第１の層間膜 ４０１ａ 凹部 ４０２ 下部バリア膜 ４０３ 金属膜 ４０４ 上部バリア膜 ４０５ 積層膜 ４０５Ａ 配線形状の積層膜 ４０５Ｂ 配線 ４０６ 第１の絶縁膜 ４０６Ａ パターン化された第１の絶縁膜 ４０６Ｂ パターン化された第１の絶縁膜 ４０７ レジストパターン ４０８ 第２の絶縁膜 ４０８Ａ サイドウォール ４０８Ｂ サイドウォール ４０９ 配線間スペース ４１０ 第２の層間膜 ４１１ 第３の層間膜 ４１２ エアギャップ ４１３ 第４の層間膜 ５００ 半導体基板 ５０１ 第１の層間膜 ５０２ 下部バリア膜 ５０３ 金属膜 ５０４ 上部バリア膜 ５０４Ａ パターン化された上部バリア膜 ５０５ 積層膜 ５０５Ａ 配線形状の積層膜 ５０５Ｂ 配線 ５０６ レジストパターン ５０７ 導電性膜 ５０７Ａ サイドウォール ５０８ 配線間スペース ５０９ 第２の層間膜 ５１０ 第３の層間膜 ５１１ エアギャップ ５１２ 第４の層間膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 HH08 HH09 HH11 HH12 HH32 HH33 HH34 KK08 KK09 KK11 KK12 KK32 KK33 KK34 MM08 MM10 MM13 MM17 QQ08 QQ16 QQ18 QQ19 QQ27 QQ28 QQ30 QQ33 QQ37 QQ48 QQ89 RR04 RR06 RR08 RR29 SS01 SS02 SS15 TT06 WW01 XX01 XX15 XX25
Claims (23)
- 【請求項１】 半導体基板上の第１の層間膜の上に設け
られた複数の配線と、 前記複数の配線同士の間及び前記複数の配線の上に設け
られた第２の層間膜とを備え、 前記複数の配線のそれぞれは、第１の導電性膜と、前記
第１の導電性膜の上に該第１の導電性膜に沿い且つ該第
１の導電性膜の幅方向の両側に張り出すように設けられ
た第２の導電性膜とを有し、 前記第２の層間膜は、前記複数の配線同士の間に形成さ
れた空隙を有していることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記第１の導電性膜の幅寸法は、前記配
線の設計値と略等しいことを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置。 - 【請求項３】 前記第２の導電性膜における前記第１の
導電性膜からの各張り出し量は、互いに略等しいことを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記第２の導電性膜における前記第１の
導電性膜からの各張り出し量は、１０〜５０ｎｍ程度で
あることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項５】 前記第１の導電性膜は、銅膜又は銅合金
膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置。 - 【請求項６】 前記第２の導電性膜は、窒化チタン膜、
窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項７】 前記複数の配線のそれぞれは、前記第１
の導電性膜の下に該第１の導電性膜に沿い且つ該第１の
導電性膜の幅方向の両側に張り出すように設けられた第
３の導電性膜を有していることを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置。 - 【請求項８】 前記第３の導電性膜は、窒化チタン膜、
窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であることを特
徴とする請求項７に記載の半導体装置。 - 【請求項９】 前記第１の層間膜は、前記複数の配線同
士の間に形成された凹部を有していることを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項１０】 半導体基板上の第１の層間膜の上に、
下側の第１の導電性膜と上側の第２の導電性膜とを有す
る積層膜を形成する工程と、 前記積層膜を配線形状にパターン化して、複数の配線形
状の積層膜を形成する工程と、 前記複数の配線形状の積層膜を構成する各第１の導電性
膜の両側部を選択的に除去することにより、前記第１の
導電性膜及び第２の導電性膜とを有する複数の配線を形
成する工程と、 前記複数の配線同士の間及び前記複数の配線の上に、空
隙を有する第２の層間膜を堆積する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。 - 【請求項１１】 前記第１の導電性膜は、銅膜又は銅合
金膜である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。 - 【請求項１２】 前記第２の導電性膜は、窒化チタン
膜、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であること
を特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１３】 前記積層膜は、前記第１の導電性膜の
下に第３の導電性膜を有している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。 - 【請求項１４】 前記第３の導電性膜は、窒化チタン
膜、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜であること
を特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１５】 前記配線形状の積層膜を形成する工程
は、前記積層膜の上に、配線の設計値よりも大きい幅寸
法を有するマスクパターンを形成する工程と、前記積層
膜に対して前記マスクパターンを用いて選択的にエッチ
ングを行なう工程とを含み、 前記複数の配線を形成する工程は、前記複数の配線形状
の積層膜を構成する各第１の導電性膜の両側部を、各第
１の導電性膜の幅寸法が前記配線の設計値と略等しくな
るように除去する工程を含むことを特徴とする請求項１
０に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記マスクパターンを形成する工程
は、前記積層膜の上に第１の絶縁膜を形成した後、該第
１の絶縁膜の上に、前記配線の設計値と略等しい幅寸法
を有するレジストパターンを形成する工程と、前記第１
の絶縁膜に対して前記レジストパターンを用いて選択的
にエッチングを行なった後、パターン化された前記第１
の絶縁膜の上を含む前記積層膜の上に第２の絶縁膜を形
成し、その後、該第２の絶縁膜の全面に対してエッチン
グを行なって、パターン化された前記第１の絶縁膜の側
面に、前記第２の絶縁膜からなるサイドウォールを形成
することにより、パターン化された前記第１の絶縁膜及
び前記サイドウォールからなる前記マスクパターンを形
成する工程とを含むことを特徴とする請求項１５に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜は
シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１６に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 前記配線形状の積層膜を形成する工程
は、前記第２の導電性膜を配線の設計値よりも大きい幅
寸法にパターン化する工程と、前記第１の導電性膜に対
してパターン化された前記第２の導電性膜を用いて選択
的にエッチングを行なう工程とを含み、 前記複数の配線を形成する工程は、前記複数の配線形状
の積層膜を構成する各第１の導電性膜の両側部を、各第
１の導電性膜の幅寸法が前記配線の設計値と略等しくな
るように除去する工程を含むことを特徴とする請求項１
０に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 前記第２の導電性膜を配線の設計値よ
りも大きい幅寸法にパターン化する工程は、前記積層膜
の上に、前記配線の設計値と略等しい幅寸法を有するレ
ジストパターンを形成する工程と、前記第２の導電性膜
に対して前記レジストパターンを用いて選択的にエッチ
ングを行なった後、パターン化された前記第２の導電性
膜の上を含む前記第１の導電性膜の上に第４の導電性膜
を形成し、その後、該第４の導電性膜の全面に対してエ
ッチングを行なって、パターン化された前記第２の導電
性膜の側面に、前記第４の導電性膜からなるサイドウォ
ールを形成する工程とを含み、 パターン化された前記第２の導電性膜を用いて選択的に
エッチングを行なう工程は、前記第１の導電性膜に対し
て、パターン化された前記第２の導電性膜及び前記サイ
ドウォールを用いて選択的にエッチングを行なう工程を
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。 - 【請求項２０】 前記第２の導電性膜及び第４の導電性
膜は、窒化チタン膜、窒化タンタル膜又は窒化タングス
テン膜であることを特徴とする請求項１９に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項２１】 前記複数の配線を形成する工程は、前
記複数の配線形状の積層膜を構成する各第１の導電性膜
の両側部を、１０〜５０ｎｍ程度除去する工程を含むこ
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。 - 【請求項２２】 前記配線形状の積層膜を形成する工程
と前記第２の層間膜を堆積する工程との間に、前記第１
の層間膜における前記複数の配線同士の間に凹部を形成
する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１
０に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】 前記第２の層間膜は、該第２の層間膜
の下層を構成し、段差被覆性が相対的に良い下層膜と、
前記第２の層間膜の上層を構成し、段差被覆性が相対的
に悪い上層膜とを有していることを特徴とする請求項１
０に記載の半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000024874A JP2001217310A (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| JP2001217310A true JP2001217310A (ja) | 2001-08-10 |
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| JP2000024874A Pending JP2001217310A (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| JP (1) | JP2001217310A (ja) |
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