JP2002076116A

JP2002076116A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002076116A
Application number: JP2000265398A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kinoshita; 隆木下; Nobuyuki Kawakami; 信之川上; Kohei Suzuki; 康平鈴木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工程数を増加させることなく、配線間の
寄生容量を低減した半導体装置及びその製造方法を提供
する。【解決手段】表面がシリコン酸化膜２から露出した金
属配線３の表面上及びシリコン酸化膜２上にシリコン窒
化膜４を形成し、このシリコン窒化膜４に金属配線３及
びシリコン酸化膜２を露出する夫々開口部５、６を形成
する。更にシリコン酸化膜７を堆積し、このシリコン酸
化膜７を開口して金属配線３及びシリコン窒化膜４に接
続する夫々配線接続用ビア１０及び構造支持用ビア１１
を形成する。更にシリコン窒化膜１２を形成し、このシ
リコン窒化膜１２に配線接続用ビア１０及びシリコン酸
化膜７を露出する夫々開口部１３、１４を形成する。更
にシリコン酸化膜１５を堆積し、このシリコン酸化膜１
５を開口してシリコン窒化膜１２の開口部１３を介して
配線接続用ビア１０に接続する第２金属配線１５を形成
した後、シリコン酸化膜２、７、１５を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（large scale integrated circu
it：集積回路）の微細化に伴い、トランジスタ及びキャ
パシタ等の回路内の各要素素子を電気的に接続する金属
配線の配線幅及び配線間の間隔も微細化が進んでいる。
特に、配線間隔が微細化すると、配線と配線との間に発
生する寄生容量が増大し、配線の電位を目的の値に上昇
させるために必要な充電電荷が増大する。このことか
ら、配線中を電送される信号の遅延が起きる。この信号
遅延の問題は、通常、積層配線構造の上層部に位置する
配線長が大きい配線（グローバル配線）程顕著であり、
微細化によるトランジスタの高速度化の利点を配線の欠
陥が相殺するという事態に至っている。

【０００３】配線の間隔及び配線長を一定にしつつ、上
記寄生容量を低減するには、配線間に充填される材質、
即ち層間絶縁膜の誘電率を低くすることが最も効果的な
方法である。この方法によって、旧来のシリコン酸化膜
よりも誘電率が低いフッ素化シリコン酸化膜、フッ素化
アモルファスカーボン膜、及びＡＰＥ（ポリアリエーテ
ル）を主成分とした薄膜に代表される絶縁膜、又はポー
ラス構造を有する絶縁膜が開発され、層間絶縁膜として
使用されている。

【０００４】層間絶縁膜の低誘電率化という観点から
は、配線間に気体が充填されるか、又は配線を真空に保
持することが最も低い誘電率（比誘電率１．０）を実現
する方法であるため、所謂空中配線を形成する方法があ
る。例えば、特開平１１−１２６８２０号公報に記載の
半導体装置の製造方法によれば、層間絶縁膜（犠牲層）
としてアモルファスカーボンを使用し、多層配線を支え
る構造材としてシリコン窒化膜を使用しこのシリコン窒
化膜上に多層配線を形成し、更に犠牲層の効率的な除去
を目的として両層間絶縁膜の貫通孔を形成した後、この
貫通孔を通して活性酸素に暴露することにより、犠牲層
を除去して空中配線を形成している（従来例１）。図３
（ａ）及び（ｂ）並びに図４（ａ）及び（ｂ）は、従来
例１に記載の半導体装置の製造方法をその工程順に示す
断面図である。

【０００５】図３（ａ）に示すように、シリコン基板１
０１にはトレンチ分離膜１０２により仕切られた領域に
ＭＯＳトランジスタが形成されている。即ち、基板１０
１表面の所定領域に拡散層１０３が形成され、この拡散
層１０３に挟まれる領域の基板１０１上にはゲート絶縁
膜１０５及びゲート電極１０６が形成され、更に、これ
らのゲート絶縁膜１０５及びゲート電極１０６の側壁に
はサイドウォール１０４が形成されている。また、ゲー
ト電極１０６間にはゲート配線１０６ａが形成されてい
る。このように形成されたＭＯＳトランジスタを有する
シリコン基板１０１上に更に基板被覆膜１０７が形成さ
れ、この基板被覆膜１０７上にはプラグ形成用仮設膜と
なる下側カーボン膜１１０ａ、下側ＳｉＯ₂膜１０９
ａ、上側カーボン膜１１０ｂを順次体積する。次に、下
側ＳｉＯ₂膜１０９ａをエッチングストッパーとして上
側カーボン膜１１０ｂに配線用溝を形成する。そして、
この配線用溝の底部から拡散層１０３に達するコンタク
トホールを開口し、配線用溝及びコンタクトホール内に
バリアメタル１１３を形成し、更にＣｕ合金膜１１７を
充填し、上側カーボン膜１１０ｂに第１配線層を形成
し、下側カーボン膜１１０ａに第１配線層と拡散層１０
３とを接続するプラグを形成する。

【０００６】その後、図３（ｂ）に示すように、上側カ
ーボン層１１０ｂ上に上側ＳｉＯ₂膜１０９ｂを形成
し、更に、下側カーボン層１１０ａ形成から配線層を形
成する工程を繰り返すことにより、第１配線層上に第２
及び第３配線層及びプラグを形成する。そして、最上面
には保護膜となる上側ＳｉＯ₂膜１０９ａを形成する。

【０００７】次に、図４（ａ）に示すように、最上層上
側ＳｉＯ₂膜１０９ｂに開口を形成し、第３配線層のパ
ット部を露出させると共にゲート配線１０６ａに接続す
るダミー開口１３０を形成する。

【０００８】その後、図４（ｂ）に示すように、酸素プ
ラズマのアッシングにより上層及び下層のカーボン膜１
１０ａ及び１１０ｂを除去する。これにより、バリアメ
タル１１３及びＣｕ金属膜１１７からなる配線層同士の
間に空気層１４０が形成され、これが誘電率が１．０の
低誘電率膜となる。

【０００９】従来は、絶縁膜中に埋設される形態の配線
では配線の側壁が層間絶縁膜に構造的に固定されている
ため、配線内に導入された内部応力によるゆがみは顕著
には現れなかった。しかし、一般には配線となる金属薄
膜は、薄膜形成時に導入された内部応力が配線形成後に
も保持されている。従って、従来例１のように、空中に
保持される配線には、内部応力によるゆがみが顕著に発
現するという問題点がある。

【００１０】従来例１に開示されているような一般的な
空中配線の構造では、配線間を電気的に接続する配線プ
ラグ（ビア）が各層の配線を支える構造材を兼ねてお
り、一般的に、このような配線プラグは配線間の電気的
な状況を最適化する目的のためだけに設計されているた
め、内部応力により変形しようとする配線を構造的に支
えるための最適な強度を有するプラグとはなりがたい。
このため、従来のＬＳＩの設計手法による配線構造をそ
のまま空中配線化した場合、配線同士の接触及び断裂が
観測されている。即ち配線デザインによっては、空気層
部分が多くなり、配線の変形及び破壊が生じてしまう。

【００１１】なお、このような配線の変形及び破壊は、
例えば溶液等による犠牲層の除去後の乾燥工程において
表面張力によってもたらされる場合もある。しかし、表
面張力は超臨界流体へ置換することによって除去できる
ため、表面張力による構造破壊はほぼ完全に防止するこ
とできる。従って、空中配線の変形及び破壊等に最も影
響を与えるのは配線の構造強度である。

【００１２】更に、従来例１においては、犠牲層となる
第１の絶縁膜の除去に使用する反応性の溶液又は気体が
効率よく進入できるようにするために、犠牲層は少なく
とも各層毎にできるだけ多くの箇所で連続している必要
があり、設計の自由度が低くなるという問題点がある。

【００１３】空中配線の設計には、上記のような最適配
線配置及び最適構造配置を同時に実現する最適ビア配線
を検討する必要がある。しかし、典型的な配線構成をラ
イブラリとして有効利用する現在の設計手法では、多様
な種類の配線を短期間に設計するため、新たな最適化パ
ラメータの導入は大幅なコスト増につながる。このた
め、電気接続と構造支持とを独立に設計することを可能
にする方法が特開平１１−３３０２３０号公報に開示さ
れている（従来例２）。従来例２に記載の半導体装置の
製造方法においては、配線接続用のビアが形成された層
と同一層内に絶縁層で構成された支柱を独立に形成して
いる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
２に記載されるような同一層内に複数の材質からなるビ
アを形成することは、プロセス工程の大幅な増大をもた
らすという問題点がある。

【００１５】プロセス数を低減する目的で電気接続用の
プラグと同じ金属からなる構造支持用ビアを使用する場
合は、この金属構造支持用ビアと配線とを絶縁する手段
が必要である。また、絶縁手段を施したとしても、構造
支持用ビアが導体で且つ薄い絶縁層を介して上下の配線
に同時に接している場合、この上下の配線間の寄生容量
が局所的に大きくなるため、例えば上層の配線に励起さ
れる信号電位が下層の配線に伝播する所謂クロストーク
が生じるという問題点がある。従って、導体構造支持用
ビアの配置はこの寄生容量を低減するようなものでなけ
ればならない。

【００１６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、製造工程数を増加させることなく、配線間
の寄生容量を低減した半導体装置及びその製造方法を提
供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、素子が形成された基板の上方に配置され絶縁膜とそ
の上の配線層からなる配線部と、前記絶縁膜を挿通して
前記配線部とその下方の導体部とを接続する前記配線接
続用ビアと、前記絶縁膜とその下層との間に介在し前記
配線接続様ビアと共に前記配線部をその下層に対して中
空状態で支持する構造支持用ビアと、を有し、前記配線
接続用ビア及び構造支持用ビアが同一の導電性材料によ
り形成されていることを特徴とする。

【００１８】本発明においては、配線と導体部とが中空
を介して接続されているため、配線が有する寄生容量が
極めて小さい。また、配線部を支持する構造支持用ビア
は、配線層接続用ビアと同一導電性材料から形成されて
いるため強度が高い。

【００１９】前記配線接続用ビアは金属配線又は前記基
板上に形成された素子を構成する電極と接続されるもの
とすることができる。本発明における前記導体部とは、
中空状態に保持された絶縁膜及び配線層からなる配線
部、基板上若しくは層間絶縁膜上に形成された配線層、
又は基板上に形成された素子を構成する電極若しくは素
子に接続する電極のいずれであってもよい。

【００２０】前記構造支持用ビアは例えば導体部が形成
されていない領域上に形成される。構造支持用ビアを、
例えば下層配線等の導体部にオーバーラップしないよう
に配置することにより、構造支持用ビアを形成すること
による配線間等の寄生容量を低減することができる。

【００２１】本発明に係る半導体装置の製造方法は、基
板上方に形成された導体部上に第１犠牲層を形成し前記
導体部表面を露出させる工程と、全面に第１層間絶縁膜
を形成しこの第１層間絶縁膜を開口して前記導体部及び
前記第１犠牲層を露出する夫々第１及び第２開口部を形
成する工程と、全面に第２犠牲層を形成しこの第２犠牲
層を開口して前記導体部及び第１層間絶縁膜を露出する
夫々第３及び第４開口部を形成する工程と、前記第３及
び第４開口部に金属を埋込み夫々配線接続用ビア及び構
造支持用ビアを形成する工程と、全面に第２層間絶縁膜
を形成しこの第２層間絶縁膜を開口して前記配線接続用
ビア及び第２犠牲層を露出する夫々第５及び第６開口部
を形成する工程と、前記第２犠牲層上に前記第５開口部
を介して前記配線接続用ビアに接続する金属配線を形成
する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、を有するこ
とを特徴とする。

【００２２】本発明においては、配線層間を絶縁膜では
なく空気層として配線間の寄生容量を低減した半導体装
置を形成する際、配線間を接続する配線接続用ビアと、
配線層間を支持する構造支持用ビアとを同一の金属膜か
ら形成するため、構造支持用ビアの強度が高く犠牲層を
除去しても配線を変形及び破壊することがないと共に同
一工程で両ビアを形成することができるため、製造が容
易である。

【００２３】前記導体部は絶縁膜及び配線層からなる配
線部、又は基板上に形成された素子の電極とすることが
できる。

【００２４】また、前記層間絶縁膜はシリコン酸化膜又
はシリコン窒化膜であり、前記犠牲層は、シリコン酸化
膜、アモルファスカーボン膜、ダイヤモンドライクカー
ボン膜、フッ素化アモルファスカーボン膜、非フッ素系
ポリマー、又はフッ素系ポリマーを主成分とする絶縁膜
とすることができる。本発明の非フッ素系ポリマーとし
ては、例えばポリアリエーテル、ベンゾシクロブデン
（ＢＣＢ）、又はポリイミド等を使用することができ
る。また、フッ素系ポリマーとしては、フッ素化ポリイ
ミド、テトラフルオロエチレン、シクロパーフルオロカ
ーボン、フッ素化ポリアリエーテル、又はフッ素化パソ
レン等を使用することができる。

【００２５】更に、前記第３及び第４開口部に金属を埋
込み夫々金属配線接続用ビア及び構造支持用ビアを形成
する工程は、前記第３及び第４開口部並びに前記第２犠
牲層上に１種以上の金属を積層する工程と、この金属膜
が前記第２犠牲層の表面上に残留しないように加工する
工程と、を有してもよい。

【００２６】更にまた、前記第２金属配線を形成する工
程は、前記第５及び第６開口部並びに第２層間絶縁膜上
に第３犠牲層を形成する工程と、この第３犠牲層をパタ
ーニングして配線用溝を形成する工程と、前記配線用溝
に金属を埋込み、前記配線用溝以外の金属膜を除去する
工程と、を有してもよい。

【００２７】また、前記犠牲層を除去する工程は、前記
犠牲層を選択的に除去する１種以上の液体に浸漬する工
程と、前記液体を超臨界流体に置換し、乾燥する工程
と、を有してもよい。

【００２８】更に、前記犠牲層は気体に暴露することに
より除去してもよい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図２（ｅ）は、
本発明の実施例に係る半導体装置を示す断面図である。

【００３０】図２（ｅ）に示すように、例えばトランジ
スタ等の素子が形成された半導体基板（図示せず）上に
層間絶縁膜としてシリコン窒化膜１が形成されている。
このシリコン窒化膜１には、前記素子又は半導体基板上
に形成された配線等に接続するコンタクトプラグ（図示
せず）が形成されている。更に、このシリコン窒化膜１
上には前記コンタクトプラグ等に接続する第１金属配線
３が形成され、更にこの第１金属配線３上には層間絶縁
膜（第１層間絶縁膜）としてシリコン窒化膜４が形成さ
れている。そして、シリコン窒化膜４上には、金属から
なる複数個の構造支持用ビア１１が形成されており、こ
の構造支持用ビア１１上に層間絶縁膜（第２層間絶縁
膜）であるシリコン窒化膜１２が形成されている。更
に、シリコン窒化膜１２、４を貫通して、第１金属配線
３に接続する配線接続用ビア１０が形成されている。こ
の配線接続用ビア１０及び構造支持用ビア１１は、金属
等の同一の導電性材料から形成されている。そして、シ
リコン窒化膜１、４の間の第１金属配線３以外の領域
と、シリコン窒化膜４、１２の間の配線接続用ビア１０
及び構造支持用ビア１１以外の領域は空気層となってい
る。また、シリコン窒化膜１２及びシリコン窒化膜４に
は、夫々開口部１４及び開口部６が形成されている。ま
た、最上層のシリコン窒化膜１２上には配線接続用ビア
に接続する第２金属配線１６が形成されている。このシ
リコン窒化膜１２及び第２金属配線１６から配線部が構
成される。

【００３１】本実施例においては、金属配線間に比誘電
率が小さい空気層が形成されているため配線間の寄生容
量が小さいと共に、配線層間の構造を支持する構造支持
用ビア１１が金属からなるため強度が高く、配線が変形
したり、破壊したりすることがない。

【００３２】次に、本発明の実施例に係る半導体装置の
製造方法について説明する。図１（ａ）乃至（ｆ）及び
図２（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１の実施例の半導
体装置の製造方法をその工程順に示す断面図である。

【００３３】図１（ａ）に示すように、素子等が形成さ
れた基板（図示せず）上に層間絶縁膜であるシリコン窒
化膜１が形成され、更にこのシリコン窒化膜１上に、第
１犠牲層としてシリコン酸化膜２が形成されている。な
お、本実施例では、空気層を形成するための犠牲層とし
てシリコン酸化膜、層間絶縁膜としてシリコン窒化膜を
使用したものとしたが、犠牲層としては、例えばシリコ
ン窒化膜を使用してもよい。また、層間絶縁膜として
は、アモルファスカーボン膜、ダイヤモンドライクカー
ボン膜、フッ素化アモルファスカーボン膜、例えばポリ
アリエーテル、ベンゾシクロブデン（ＢＣＢ）、若しく
はポリイミド等の非フッ素系ポリマー、又は、例えばフ
ッ素化ポリイミド、テトラフルオロエチレン、シクロパ
ーフルオロカーボン、フッ素化ポリアリエーテル、若し
くはフッ素化パソレン等のフッ素系ポリマーを主成分と
する絶縁膜等を使用することもできる。

【００３４】シリコン窒化膜１上にはシリコン酸化膜２
に埋設されて、表面がシリコン酸化膜２から露出するよ
うにＣＭＰ加工された第１金属配線３が形成されてい
る。この金属配線は、例えば銅及び窒化タンタルの積層
構造とすることができる。そして、シリコン酸化膜２及
び金属配線３の上にプラズマＣＶＤ法により第１層間絶
縁膜であるシリコン窒化膜４を形成する。

【００３５】次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン
窒化膜４上にフォトリソグラフィにより開口形成用のパ
ターン（図示せず）を形成し、プラズマエッチングによ
り選択的に開口部のシリコン窒化膜４を除去する。この
とき、底部に金属配線３が露出した開口部５は配線接続
用ビアの底部になり、また、底部にシリコン酸化膜２が
露出した開口部６は犠牲層であるシリコン酸化膜２を除
去するための開口部となる。

【００３６】次いで、図１（ｃ）に示すように、プラズ
マＣＶＤ法により第２犠牲層のシリコン酸化膜７を形成
するそして、図１（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜
７上にフォトリソグラフィにより開口形成用のパターン
を形成し、プラズマエッチングにより選択的に開口部の
シリコン酸化膜７を除去する。これにより、底部に金属
配線３が露出した開口部８及び底部にシリコン窒化膜４
が露出した開口部９を形成する。

【００３７】次に、図１（ｅ）に示すように、スパッタ
リング法により窒化タンタル及び銅をシリコン酸化膜７
の開口部８、９に被覆し、更にメッキ法により銅を厚膜
化して開口部８、９を埋め込んだ後、ＣＭＰにより表面
の金属膜を取り除く。これにより、シリコン酸化膜７に
金属膜が埋設され、且つその表面がシリコン酸化膜７と
同一表面に露出する構造が形成される（シングルダマシ
ン法）。こうして開口部８には上層金属配線と下層金属
配線の第１金属配線３とを接続する配線接続用ビア１０
を形成し、また、開口部９には上層及び下層の層間絶縁
膜を支持する構造支持用ビア１１を形成する。構造支持
用ビア１１は、ビア１１が形成される開口部９の底部の
シリコン窒化膜４を介して下層の金属配線３とが重なら
ないように設計されている。

【００３８】その後、図１（ｆ）に示すように、プラズ
マＣＶＤ法により、第２層間絶縁膜のシリコン窒化膜１
２を形成する。

【００３９】そして、図２（ａ）に示すように、このシ
リコン窒化膜１２上にフォトリソグラフィにより開口形
成用のパターン（図示せず）を形成し、プラズマエッチ
ングにより選択的に開口部のシリコン窒化膜１２を除去
する。このとき底部に配線接続用ビア１０が露出した開
口部１３は配線接続用ビア１０の頂部に、また、底部に
シリコン酸化膜７が露出した開口部１４は犠牲層である
シリコン酸化膜７、２除去用の開口部になる。ことの
き、構造支持用ビア１１は開口部が設けられないため上
層配線とは絶縁される。これにより、同一のプロセスで
配線接続用ビア１０及び構造支持用ビア１１の各ビア構
造の選択及び犠牲層除去用の開口部１４を形成すること
ができる。

【００４０】次に、図２（ｂ）に示すように、プラズマ
ＣＶＤ法により、第３犠牲層のシリコン酸化膜１５を形
成する。

【００４１】そして、図２（ｃ）に示すように、シリコ
ン酸化膜１５上にフォトリソグラフィにより、開口形成
用パターン（図示せず）を形成し、プラズマエッチング
により選択的にシリコン酸化膜１５を除去して配線用溝
を形成する。

【００４２】次いで、図２（ｄ）に示すように、シリコ
ン酸化膜１５が除去された配線用溝にスパッタリング法
により窒化タンタル及び銅を被覆し、更にメッキ法によ
り銅を厚膜化して配線用溝を埋め込んだ後、ＣＭＰによ
り表面の金属膜を取り除く。これにより、シリコン酸化
膜１５に埋設され、且つその表面がシリコン酸化膜１５
と同一表面に露出する構造の第２金属配線１６が形成さ
れる。

【００４３】その後、図２（ｅ）に示すように、シリコ
ン酸化膜１５、７、２を選択的に除去できる溶液、例え
ばバッファードフッ酸溶液に浸漬することにより、犠牲
層のシリコン酸化膜１５、７、及び２を除去する。そし
て、この溶液を純水に置換した後、更にアルコールに置
換し、密閉高圧容器内で、例えば超臨界炭酸ガス等の超
臨界流体に置換した後、常圧炭酸ガス状態で取り出すこ
とにより、表面張力により変形及び破壊されることなく
空中配線構造を形成することができる。

【００４４】本実施例においては、金属配線の形成には
所謂銅及び窒化タンタルを使用したシングルダマシン法
を使用したが、従来のアルミニウム配線に使用されてい
るようなエッチング法を使用して配線を形成した後、シ
リコン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜をＣＭＰ加工す
るか、又はＳＯＧを塗布後にエッチバックする等して同
様に配線を形成することもできる。

【００４５】また、本実施例においては、層間絶縁膜１
上に第１金属配線３及び第２金属配線１６の２層の金属
配線を形成したが、同様の方法にて３層以上の金属配線
を形成することもできる。また、第２金属配線は配線接
続用ビア１０により半導体基板上の素子の電極、又は層
間絶縁膜上に形成された金属配線に接続する場合も同様
に製造することができる。

【００４６】次に、本発明の製造方法の効果について説
明する。下記表１に本発明の製造工程と、従来例１及び
従来例２に記載されている製造工程とを比較して示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】従来例２においては、配線接続用ビアとは
別工程にて絶縁体の構造支持用ビアを形成するためにプ
ロセス数が大幅に増加しているのがわかる。一方、本発
明においては、配線接続用のビアと構造支持用のビアと
が同一の材質により構成され、両ビア構造を同一の製造
工程で形成することができるため、構造支持用のビアを
シリコン酸化膜のような異なる材質で形成するよりも製
造工程を簡略化することができる。

【００４９】また、配線接続用のビアと構造支持用のビ
アとを選択する第２層間絶縁膜の加工時に、同時に中空
化工程における犠牲層除去用の薬液又はガス等を浸透す
るための開口部も形成することができる。この開口部を
各層で任意の位置に設けることができるため、従来例１
に記載される各層の面内同一箇所を一度に貫通する開口
の形成方法と比較して、各層の配線配置の自由度を高め
ることができる。

【００５０】更に、構造支持用ビアを形成する際、構造
支持用のビアが例えばその上層の配線の一部を支持して
いる状態で、その構造支持用ビアの底部の第２層間絶縁
膜を介した下層には配線が存在しないような位置を容易
に選択できる。即ち、構造支持用ビアは下層配線３にオ
ーバーラップしないように配置することができる。この
ような上下層の配線のいずれかにのみ接近したビアの配
置にすることにより、構造支持用ビアを形成することに
よる配線間の寄生容量を低減することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
配線接続用のビアと構造支持用のビアとを同一の製造工
程で形成することができるため、製造工程を簡略化する
ことができる。また、中空化工程における犠牲層除去用
の薬液又はガス等を浸透する開口を各層で任意の位置に
設けることができるため、各層の配線配置の自由度を高
めることができる。更に、構造支持用のビアは、その下
層には配線が存在しない位置を容易に選択でき、構造支
持用ビアによる配線間の寄生容量を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の実施例に係る半
導体装置の製造方法をその工程順に示す断面図である。

【図２】（ａ）乃至（ｅ）は、同じく、本発明の実施例
に係る半導体装置の製造方法を示す図であって、図１
（ａ）乃至（ｆ）に示す工程の次の工程をその工程順に
示す断面図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、従来例１に記載の半導体
装置の製造方法をその工程順に示す断面図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、同じく、従来例１に記載
の半導体装置の製造方法をその工程順に示す図であっ
て、図３（ａ）及び（ｂ）の次の工程を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、４、１２；シリコン窒化膜２、７、１５；シリコン酸化膜３、１６；金属配線５、６；開口部８、９、１３、１４；開口部１０；配線接続用ビア１１；構造支持用ビア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木康平兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内Ｆターム(参考） 5F033 HH11 HH32 JJ11 JJ32 KK11 KK32 MM01 MM12 MM13 NN06 NN07 NN08 NN39 PP15 PP27 PP28 PP33 QQ09 QQ12 QQ31 QQ37 QQ48 RR01 RR04 RR06 RR11 RR21 RR22 RR30 SS15 XX25 XX33 5F043 AA31 BB22 DD12 DD30 GG03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素子が形成された基板の上方に配置され
絶縁膜とその上の配線層からなる配線部と、前記絶縁膜
を挿通して前記配線部とその下方の導体部とを接続する
配線接続用ビアと、前記絶縁膜とその下層との間に介在
し前記配線接続様ビアと共に前記配線部をその下層に対
して中空状態で支持する構造支持用ビアと、を有し、前
記配線接続用ビア及び構造支持用ビアが同一の導電性材
料により形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記配線接続用ビアは金属配線と接続さ
れ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３】前記配線接続用ビアは前記基板上に形成
された素子に接続され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４】前記構造支持用ビアは導体部が形成され
ていない領域上に形成されていることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】基板上方に形成された導体部上に第１犠
牲層を形成し前記導体部表面を露出させる工程と、全面
に第１層間絶縁膜を形成しこの第１層間絶縁膜を開口し
て前記導体部及び前記第１犠牲層を露出する夫々第１及
び第２開口部を形成する工程と、全面に第２犠牲層を形
成しこの第２犠牲層を開口して前記導体部及び第１層間
絶縁膜を露出する夫々第３及び第４開口部を形成する工
程と、前記第３及び第４開口部に金属を埋込み夫々配線
接続用ビア及び構造支持用ビアを形成する工程と、全面
に第２層間絶縁膜を形成しこの第２層間絶縁膜を開口し
て前記配線接続用ビア及び第２犠牲層を露出する夫々第
５及び第６開口部を形成する工程と、前記第２犠牲層上
に前記第５開口部を介して前記配線接続用ビアに接続す
る金属配線を形成する工程と、前記犠牲層を除去する工
程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項６】前記導体部は前記基板上に形成された配
線層であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項７】前記導体部は基板上に形成された素子の
電極であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項８】前記層間絶縁膜はシリコン酸化膜又はシ
リコン窒化膜であり、前記犠牲層は、シリコン酸化膜、
アモルファスカーボン膜、ダイヤモンドライクカーボン
膜、フッ素化アモルファスカーボン膜、非フッ素系ポリ
マー、又はフッ素系ポリマーを主成分とする絶縁膜であ
ることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】前記第３及び第４開口部に金属を埋込み
夫々金属配線接続用ビア及び構造支持用ビアを形成する
工程は、前記第３及び第４開口部並びに前記第２犠牲層
上に１種以上の金属を積層する工程と、この金属膜が前
記第２犠牲層の表面上に残留しないように加工する工程
と、を有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれ
か１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】前記金属配線を形成する工程は、前記
第５及び第６開口部並びに第２層間絶縁膜上に第３犠牲
層を形成する工程と、この第３犠牲層をパターニングし
て配線用溝を形成する工程と、前記配線用溝に金属を埋
込み前記配線用溝以外の金属膜を除去する工程と、を有
することを特徴とする請求項５乃至９に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項１１】前記犠牲層を除去する工程は、前記犠
牲層を選択的に除去する１種以上の液体に浸漬する工程
と、前記液体を超臨界流体に置換し、乾燥する工程と、
を有することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか
１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】前記犠牲層は気体に暴露することによ
り除去することを特徴とする請求項５乃至１１のいずれ
か１項に記載の半導体装置の製造方法。