JP2003309174A - 配線構造及びその形成方法 - Google Patents
配線構造及びその形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃｕを含有する材料に代表されるような層間
絶縁膜に対する易拡散性の材料を用いて配線を構成した
場合に、前記易拡散性の材料の層間絶縁膜への拡散や材
料の剥離を確実に防止するとともに、層間容量を低減さ
せ、しかも高い耐酸化性を保持する。 【解決手段】 Ｃｕ配線に対応した保護膜として、当該
Ｃｕの拡散防止及びビア孔２３形成時のエッチングスト
ッパーとしての機能を有し、しかも低誘電率を示す構造
の保護膜１６を提案する。この保護膜１６は、水素化シ
リコンカーバイド膜（ＳｉＣ：Ｈ膜）２１上にシリコン
窒化膜（ＳｉＮ膜）２２が積層されてなる２層構成のも
のである。
絶縁膜に対する易拡散性の材料を用いて配線を構成した
場合に、前記易拡散性の材料の層間絶縁膜への拡散や材
料の剥離を確実に防止するとともに、層間容量を低減さ
せ、しかも高い耐酸化性を保持する。 【解決手段】 Ｃｕ配線に対応した保護膜として、当該
Ｃｕの拡散防止及びビア孔２３形成時のエッチングスト
ッパーとしての機能を有し、しかも低誘電率を示す構造
の保護膜１６を提案する。この保護膜１６は、水素化シ
リコンカーバイド膜（ＳｉＣ：Ｈ膜）２１上にシリコン
窒化膜（ＳｉＮ膜）２２が積層されてなる２層構成のも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体装置に
用いられる配線構造及びその形成方法に関し、特に配線
が少なくとも銅（Ｃｕ）を含有する材料からなる配線構
造に適用して好適である。
用いられる配線構造及びその形成方法に関し、特に配線
が少なくとも銅（Ｃｕ）を含有する材料からなる配線構
造に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】近年では、半導体素子の高集積化とチッ
プサイズの縮小化に伴い、配線の微細化及び多層配線化
が加速的に進められている。こうした多層配線を有する
ロジックデバイスにおいては、配線遅延がデバイス信号
遅延の支配的要因の１つになりつつある。デバイスの信
号遅延は配線抵抗値と配線容量の積に比例しており、従
って配線遅延の改善のためには、配線抵抗値や配線容量
を軽減することが重要である。
プサイズの縮小化に伴い、配線の微細化及び多層配線化
が加速的に進められている。こうした多層配線を有する
ロジックデバイスにおいては、配線遅延がデバイス信号
遅延の支配的要因の１つになりつつある。デバイスの信
号遅延は配線抵抗値と配線容量の積に比例しており、従
って配線遅延の改善のためには、配線抵抗値や配線容量
を軽減することが重要である。
【０００３】そこで、配線抵抗を低減するため、Ｃｕ配
線を形成することが検討されている。Ｃｕは加工が困難
であり、従ってこれを配線に適用する場合の好適な構造
として、絶縁膜に形成した配線溝をＣｕで充填してな
る、いわゆるダマシン構造が注目されている。
線を形成することが検討されている。Ｃｕは加工が困難
であり、従ってこれを配線に適用する場合の好適な構造
として、絶縁膜に形成した配線溝をＣｕで充填してな
る、いわゆるダマシン構造が注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｃｕ配線を形成した場
合、Ｃｕは酸化膜等の層間絶縁膜中へ拡散し易い性質を
有することから、Ｃｕ配線とその上層の層間絶縁膜との
間に拡散防止を主目的とする保護膜を形成する必要があ
る。この保護膜として、従来では耐酸化性に優れたシリ
コン窒化膜が用いられてきた。しかしながら、シリコン
窒化膜は比較的エッチング速度が低くエッチングストッ
パーとして機能する反面、誘電率が高く、これを形成す
ることにより層間容量の増大を招くという問題がある。
合、Ｃｕは酸化膜等の層間絶縁膜中へ拡散し易い性質を
有することから、Ｃｕ配線とその上層の層間絶縁膜との
間に拡散防止を主目的とする保護膜を形成する必要があ
る。この保護膜として、従来では耐酸化性に優れたシリ
コン窒化膜が用いられてきた。しかしながら、シリコン
窒化膜は比較的エッチング速度が低くエッチングストッ
パーとして機能する反面、誘電率が高く、これを形成す
ることにより層間容量の増大を招くという問題がある。
【０００５】そこで本発明は、前記課題を解決すべく成
されたものであり、Ｃｕを含有する材料に代表されるよ
うな層間絶縁膜に対する易拡散性の材料を用いて配線を
構成した場合に、前記易拡散性の材料の層間絶縁膜への
拡散や材料の剥離を確実に防止するとともに、層間容量
を低減させ、しかも高い耐酸化性を保持して信頼性の高
い配線構造及びその形成方法を提供することを目的とす
る。
されたものであり、Ｃｕを含有する材料に代表されるよ
うな層間絶縁膜に対する易拡散性の材料を用いて配線を
構成した場合に、前記易拡散性の材料の層間絶縁膜への
拡散や材料の剥離を確実に防止するとともに、層間容量
を低減させ、しかも高い耐酸化性を保持して信頼性の高
い配線構造及びその形成方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００７】本発明の配線構造の形成方法は、基板の上
方に下層配線を形成する工程と、前記下層配線の一表面
を覆うように、シリコンカーバイドからなる第１の保護
膜を形成する工程と、前記第１の保護膜上に、絶縁材料
からなる第２の保護膜を形成する工程と、前記第２の保
護膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記第２の保護
膜をストッパーとして、前記層間絶縁膜に開孔を形成す
る工程と、前記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合
する部位で加工する工程と、前記開孔に整合するように
前記第２の保護膜及び前記第１の保護膜を加工し、前記
開孔から前記下層配線の一表面を露出させる工程と、少
なくとも前記開孔内を導電材料により埋め込む工程とを
含む。
方に下層配線を形成する工程と、前記下層配線の一表面
を覆うように、シリコンカーバイドからなる第１の保護
膜を形成する工程と、前記第１の保護膜上に、絶縁材料
からなる第２の保護膜を形成する工程と、前記第２の保
護膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記第２の保護
膜をストッパーとして、前記層間絶縁膜に開孔を形成す
る工程と、前記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合
する部位で加工する工程と、前記開孔に整合するように
前記第２の保護膜及び前記第１の保護膜を加工し、前記
開孔から前記下層配線の一表面を露出させる工程と、少
なくとも前記開孔内を導電材料により埋め込む工程とを
含む。
【０００８】本発明の配線構造の形成方法の他の態様
は、基板の上方に下層配線を形成する工程と、前記下層
配線の一表面を覆うように、シリコンカーバイドからな
る第１の保護膜を形成する工程と、前記第１の保護膜上
に、絶縁材料からなる第２の保護膜を形成する工程と、
前記第２の保護膜上に、シリコンカーバイドからなる第
３の保護膜を形成する工程と、前記第３の保護膜上に層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第３の保護膜をストッ
パーとして、前記層間絶縁膜に開孔を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で
加工する工程と、前記開孔に整合するように前記第２の
保護膜及び前記第１の保護膜を加工し、前記開孔から前
記下層配線の一表面を露出させる工程と、少なくとも前
記開孔内を導電材料により埋め込む工程とを含む。
は、基板の上方に下層配線を形成する工程と、前記下層
配線の一表面を覆うように、シリコンカーバイドからな
る第１の保護膜を形成する工程と、前記第１の保護膜上
に、絶縁材料からなる第２の保護膜を形成する工程と、
前記第２の保護膜上に、シリコンカーバイドからなる第
３の保護膜を形成する工程と、前記第３の保護膜上に層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第３の保護膜をストッ
パーとして、前記層間絶縁膜に開孔を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で
加工する工程と、前記開孔に整合するように前記第２の
保護膜及び前記第１の保護膜を加工し、前記開孔から前
記下層配線の一表面を露出させる工程と、少なくとも前
記開孔内を導電材料により埋め込む工程とを含む。
【０００９】本発明の配線構造の形成方法の他の態様
は、下層配線の一表面を覆うようにシリコンカーバイド
からなる第１の保護膜、絶縁材料からなる第２の保護
膜、及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、前記第２の
保護膜をストッパーとして前記層間絶縁膜に開孔を形成
する工程と、前記開孔から前記第２の保護膜の表面が露
出した状態で前記開孔形成に用いたマスクを除去する工
程とを含む。
は、下層配線の一表面を覆うようにシリコンカーバイド
からなる第１の保護膜、絶縁材料からなる第２の保護
膜、及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、前記第２の
保護膜をストッパーとして前記層間絶縁膜に開孔を形成
する工程と、前記開孔から前記第２の保護膜の表面が露
出した状態で前記開孔形成に用いたマスクを除去する工
程とを含む。
【００１０】本発明の配線構造の形成方法の他の態様
は、下層配線の一表面を覆うようにシリコンカーバイド
からなる第１の保護膜、絶縁材料からなる第２の保護
膜、シリコンカーバイドからなる第３の保護膜及び層間
絶縁膜を順次形成する工程と、前記第３の保護膜をスト
ッパーとして前記層間絶縁膜に開孔を形成する工程と、
前記開孔から前記第３の保護膜又は前記第２の保護膜の
表面が露出した状態で前記開孔形成に用いたマスクを除
去する工程とを含む。
は、下層配線の一表面を覆うようにシリコンカーバイド
からなる第１の保護膜、絶縁材料からなる第２の保護
膜、シリコンカーバイドからなる第３の保護膜及び層間
絶縁膜を順次形成する工程と、前記第３の保護膜をスト
ッパーとして前記層間絶縁膜に開孔を形成する工程と、
前記開孔から前記第３の保護膜又は前記第２の保護膜の
表面が露出した状態で前記開孔形成に用いたマスクを除
去する工程とを含む。
【００１１】本発明の配線構造は、基板の上方に形成さ
れた下層配線と、前記下層配線を覆うように形成され、
シリコンカーバイドからなる第１の保護膜と、前記第１
の保護膜上に形成され、絶縁材料からなる第２の保護膜
と、前記第２の保護膜上に形成された層間絶縁膜と、前
記層間絶縁膜、前記第２の保護膜及び前記前記第１の保
護膜に形成された開孔を介して前記下層配線と導通する
上層配線とを含む。
れた下層配線と、前記下層配線を覆うように形成され、
シリコンカーバイドからなる第１の保護膜と、前記第１
の保護膜上に形成され、絶縁材料からなる第２の保護膜
と、前記第２の保護膜上に形成された層間絶縁膜と、前
記層間絶縁膜、前記第２の保護膜及び前記前記第１の保
護膜に形成された開孔を介して前記下層配線と導通する
上層配線とを含む。
【００１２】本発明の配線構造の他の態様は、基板の上
方に形成された下層配線と、前記下層配線を覆うように
形成され、シリコンカーバイドからなる第１の保護膜
と、前記第１の保護膜上に形成され、絶縁材料からなる
第２の保護膜と、前記第２の保護膜上に形成され、シリ
コンカーバイドからなる第３の保護膜と、前記第３の保
護膜上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜、前
記第３の保護膜、前記第２の保護膜及び前記前記第１の
保護膜に形成された開孔を介して前記下層配線と導通す
る上層配線とを含む。
方に形成された下層配線と、前記下層配線を覆うように
形成され、シリコンカーバイドからなる第１の保護膜
と、前記第１の保護膜上に形成され、絶縁材料からなる
第２の保護膜と、前記第２の保護膜上に形成され、シリ
コンカーバイドからなる第３の保護膜と、前記第３の保
護膜上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜、前
記第３の保護膜、前記第２の保護膜及び前記前記第１の
保護膜に形成された開孔を介して前記下層配線と導通す
る上層配線とを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】−本発明の主要構成−
先ず、本発明の主要構成について、その作用原理と共に
説明する。Ｃｕを含有する材料に代表されるような層間
絶縁膜に対する易拡散性の配線材料を用いて配線を構成
した場合に、シリコン窒化膜に替わって低誘電率の保護
膜として有望視されているものに、シリコンカーバイド
（ＳｉＣ）膜（より具体的には水素化シリコンカーバイ
ド（ＳｉＣ：Ｈ）膜であり、以下このように記載す
る。）がある。
説明する。Ｃｕを含有する材料に代表されるような層間
絶縁膜に対する易拡散性の配線材料を用いて配線を構成
した場合に、シリコン窒化膜に替わって低誘電率の保護
膜として有望視されているものに、シリコンカーバイド
（ＳｉＣ）膜（より具体的には水素化シリコンカーバイ
ド（ＳｉＣ：Ｈ）膜であり、以下このように記載す
る。）がある。
【００１４】しかしながら、ＳｉＣ：Ｈからなる保護膜
をＣｕの拡散防止及び上層の層間絶縁膜の開孔時におけ
るエッチングストッパーに用いる場合、ＳｉＣ：Ｈの耐
酸化性が問題となる。即ち、開孔を形成した後、当該開
孔から保護膜の表面の一部が露出した状態で開孔形成に
用いたレジストマスクを酸素プラズマによる灰化（アッ
シング）処理で除去することになるが、このアッシング
処理により保護膜の表面、場合によっては膜中まで酸化
されてしまう。これに起因して、保護膜のエッチング速
度が高くなり、本来ならばエッチングされない保護膜が
エッチングされ、開孔形状の異常や下層構造における不
測のエッチングを惹起することにある。
をＣｕの拡散防止及び上層の層間絶縁膜の開孔時におけ
るエッチングストッパーに用いる場合、ＳｉＣ：Ｈの耐
酸化性が問題となる。即ち、開孔を形成した後、当該開
孔から保護膜の表面の一部が露出した状態で開孔形成に
用いたレジストマスクを酸素プラズマによる灰化（アッ
シング）処理で除去することになるが、このアッシング
処理により保護膜の表面、場合によっては膜中まで酸化
されてしまう。これに起因して、保護膜のエッチング速
度が高くなり、本来ならばエッチングされない保護膜が
エッチングされ、開孔形状の異常や下層構造における不
測のエッチングを惹起することにある。
【００１５】本発明では、易拡散性材料からなる配線に
対応した保護膜として、当該材料の拡散防止及びエッチ
ングストッパーとしての機能を有し、しかも低誘電率を
示す構造の保護膜を提案する。この保護膜は、ＳｉＣ：
Ｈ膜上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）が積層されてなる
２層構成のものが典型的形態となる。
対応した保護膜として、当該材料の拡散防止及びエッチ
ングストッパーとしての機能を有し、しかも低誘電率を
示す構造の保護膜を提案する。この保護膜は、ＳｉＣ：
Ｈ膜上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）が積層されてなる
２層構成のものが典型的形態となる。
【００１６】ここで、ＳｉＣ：Ｈ膜のキャップ膜となる
ＳｉＮ膜の膜厚の最適値は、以下のように決定される。
図１は、ＳｉＣ：Ｈ膜上にＳｉＮ膜を形成して灰化（ア
ッシング）処理を行った時のＳｉＣ：Ｈ膜の膜減り量を
表す特性図である。この特性図において、ＳｉＣ：Ｈ膜
の膜減り量はアッシングによるＳｉＣ：Ｈ膜の酸化量に
比例する値である。この特性図から、ＳｉＣ：Ｈ膜上の
ＳｉＮ膜の膜厚が２０ｎｍ以下の場合には、アッシング
によりＳｉＣ：Ｈ膜が酸化されてＳｉＣ：Ｈ膜の膜厚が
減少しているが、２０ｎｍ以上の場合ではＳｉＣ：Ｈ膜
の膜減り量が見られないことが判る。従って、ＳｉＮ膜
を２０ｎｍ以上の膜厚に形成することが必須となる。
ＳｉＮ膜の膜厚の最適値は、以下のように決定される。
図１は、ＳｉＣ：Ｈ膜上にＳｉＮ膜を形成して灰化（ア
ッシング）処理を行った時のＳｉＣ：Ｈ膜の膜減り量を
表す特性図である。この特性図において、ＳｉＣ：Ｈ膜
の膜減り量はアッシングによるＳｉＣ：Ｈ膜の酸化量に
比例する値である。この特性図から、ＳｉＣ：Ｈ膜上の
ＳｉＮ膜の膜厚が２０ｎｍ以下の場合には、アッシング
によりＳｉＣ：Ｈ膜が酸化されてＳｉＣ：Ｈ膜の膜厚が
減少しているが、２０ｎｍ以上の場合ではＳｉＣ：Ｈ膜
の膜減り量が見られないことが判る。従って、ＳｉＮ膜
を２０ｎｍ以上の膜厚に形成することが必須となる。
【００１７】更に、このＳｉＮ膜のエッチングストッパ
ーとしての機能を考慮し、エッチングによる膜減り量を
３０ｎｍ程度と見積もれば、ＳｉＮ膜を５０ｎｍ以上に
形成すれば良いことが判る。
ーとしての機能を考慮し、エッチングによる膜減り量を
３０ｎｍ程度と見積もれば、ＳｉＮ膜を５０ｎｍ以上に
形成すれば良いことが判る。
【００１８】例えば、ダマシン法により形成されたＣｕ
配線を覆うように、前記２層構成の保護膜を形成した場
合、この保護膜上に層間絶縁膜を形成し、前記Ｃｕ配線
に対する開孔を形成する際に、先ず保護膜を構成する上
層膜であるＳｉＮ膜をストッパーとして開孔形成する。
このとき、開孔形成後にＳｉＮ膜の表面の一部が開孔底
部から露出した状態で開孔形成に用いたレジストパター
ンを灰化除去することになるが、ＳｉＮ膜は耐酸化性に
優れているためにその下のＳｉＣ：Ｈ膜や前記Ｃｕ配線
の酸化が抑止される。
配線を覆うように、前記２層構成の保護膜を形成した場
合、この保護膜上に層間絶縁膜を形成し、前記Ｃｕ配線
に対する開孔を形成する際に、先ず保護膜を構成する上
層膜であるＳｉＮ膜をストッパーとして開孔形成する。
このとき、開孔形成後にＳｉＮ膜の表面の一部が開孔底
部から露出した状態で開孔形成に用いたレジストパター
ンを灰化除去することになるが、ＳｉＮ膜は耐酸化性に
優れているためにその下のＳｉＣ：Ｈ膜や前記Ｃｕ配線
の酸化が抑止される。
【００１９】そして、例えば前記Ｃｕ配線を下層配線と
して、層間絶縁膜に更にダマシン法によりＣｕ配線を上
層配線として形成する場合には、層間絶縁膜に配線溝を
形成するとともに、開孔に整合するように下層Ｃｕ配線
の表面の一部が露出するまで保護膜を加工した後、配線
溝及び開孔を充填するように上層Ｃｕ配線を形成する。
して、層間絶縁膜に更にダマシン法によりＣｕ配線を上
層配線として形成する場合には、層間絶縁膜に配線溝を
形成するとともに、開孔に整合するように下層Ｃｕ配線
の表面の一部が露出するまで保護膜を加工した後、配線
溝及び開孔を充填するように上層Ｃｕ配線を形成する。
【００２０】このように本発明では、Ｃｕ配線の保護膜
を前記２層構造に形成することにより、上層のＳｉＮ膜
では開孔形成時のエッチングストッパー及び下部構造の
酸化防止を確実に行い、下層のＳｉＣ：Ｈ膜では低誘電
率であるために層間容量を抑えることが可能となる。即
ちこの保護膜を適用することにより、その本来の目的で
あるＣｕの拡散を確実に防止するとともに、層間容量の
低減を図り、更にはエッチングストッパーとして機能す
るのみならずこれを発揮する際の耐酸化効果を確実に奏
し、信頼性の高い配線構造が実現することになる。
を前記２層構造に形成することにより、上層のＳｉＮ膜
では開孔形成時のエッチングストッパー及び下部構造の
酸化防止を確実に行い、下層のＳｉＣ：Ｈ膜では低誘電
率であるために層間容量を抑えることが可能となる。即
ちこの保護膜を適用することにより、その本来の目的で
あるＣｕの拡散を確実に防止するとともに、層間容量の
低減を図り、更にはエッチングストッパーとして機能す
るのみならずこれを発揮する際の耐酸化効果を確実に奏
し、信頼性の高い配線構造が実現することになる。
【００２１】以上説明したように本発明では、保護膜
を、エッチングストップ機能と耐酸化機能とを併有する
材料（以下、ＳｉＮ膜として説明する。）と、層間容量
の低い材料（ＳｉＣ：Ｈ）との２種類で構成するのであ
るが、層間容量の抑制を図るという見地からは、保護膜
におけるＳｉＮ膜の割合を可及的に小さく抑えることが
必要となる。
を、エッチングストップ機能と耐酸化機能とを併有する
材料（以下、ＳｉＮ膜として説明する。）と、層間容量
の低い材料（ＳｉＣ：Ｈ）との２種類で構成するのであ
るが、層間容量の抑制を図るという見地からは、保護膜
におけるＳｉＮ膜の割合を可及的に小さく抑えることが
必要となる。
【００２２】そこで本発明者は、ＳｉＮ膜に対するエッ
チングストッパーの要請を最小限満たすのみに留め、そ
の耐酸化機能を最重要視できるような構成の保護膜を考
察し、ＳｉＮ膜をＳｉＣ：Ｈ膜で挟持した３重構造の保
護膜を採用して、層間絶縁膜への開孔形成時には最上層
のＳｉＣ：Ｈ膜をエッチングストッパーと見なしてエッ
チングする構成に想到した。この場合、ＳｉＣ：Ｈ膜も
ＳｉＮ膜には劣るもののエッチングストップ機能を有し
ており、更にその下層にはＳｉＮ膜が存する。従って、
このシリコン酸化膜を耐酸化機能の発現に専念すべく単
独ではエッチングストップ機能には不十分なほど薄く形
成しても、シリコン酸化膜とその上のＳｉＣ：Ｈ膜との
２層膜全体として見れば、十分なエッチングストップ効
果を奏する。
チングストッパーの要請を最小限満たすのみに留め、そ
の耐酸化機能を最重要視できるような構成の保護膜を考
察し、ＳｉＮ膜をＳｉＣ：Ｈ膜で挟持した３重構造の保
護膜を採用して、層間絶縁膜への開孔形成時には最上層
のＳｉＣ：Ｈ膜をエッチングストッパーと見なしてエッ
チングする構成に想到した。この場合、ＳｉＣ：Ｈ膜も
ＳｉＮ膜には劣るもののエッチングストップ機能を有し
ており、更にその下層にはＳｉＮ膜が存する。従って、
このシリコン酸化膜を耐酸化機能の発現に専念すべく単
独ではエッチングストップ機能には不十分なほど薄く形
成しても、シリコン酸化膜とその上のＳｉＣ：Ｈ膜との
２層膜全体として見れば、十分なエッチングストップ効
果を奏する。
【００２３】このように本発明では、Ｃｕ配線の保護膜
を前記３層構造に形成することにより、上層のＳｉＣ：
Ｈ膜及びＳｉＮ膜では開孔形成時のエッチングストッパ
ーを、ＳｉＮ膜では下部構造の酸化防止を確実に行い、
上下層のＳｉＣ：Ｈ膜では低誘電率であるために層間容
量を抑えることが可能となる。即ちこの保護膜を適用す
ることにより、Ｃｕの拡散を確実に防止するとともに、
ＳｉＮ膜を可及的に薄く形成して層間容量の大幅な低減
を図り、更にはエッチングストッパーとして機能するの
みならずこれを発揮する際の耐酸化効果を確実に奏し、
信頼性の高い配線構造が実現することになる。
を前記３層構造に形成することにより、上層のＳｉＣ：
Ｈ膜及びＳｉＮ膜では開孔形成時のエッチングストッパ
ーを、ＳｉＮ膜では下部構造の酸化防止を確実に行い、
上下層のＳｉＣ：Ｈ膜では低誘電率であるために層間容
量を抑えることが可能となる。即ちこの保護膜を適用す
ることにより、Ｃｕの拡散を確実に防止するとともに、
ＳｉＮ膜を可及的に薄く形成して層間容量の大幅な低減
を図り、更にはエッチングストッパーとして機能するの
みならずこれを発揮する際の耐酸化効果を確実に奏し、
信頼性の高い配線構造が実現することになる。
【００２４】−具体的な実施形態−
上述した主要構成を踏まえ、本発明を適用した具体的な
諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。これらの実施形態では、半導体装置として一般的な
ＭＯＳトランジスタを例に採り、その配線構造に本発明
を適用する。なお便宜上、配線構造の構成をその形成方
法とともに説明する。
諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。これらの実施形態では、半導体装置として一般的な
ＭＯＳトランジスタを例に採り、その配線構造に本発明
を適用する。なお便宜上、配線構造の構成をその形成方
法とともに説明する。
【００２５】（第１の実施形態）図２〜図４は、第１の
実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略
断面図である。この配線構造を形成するにあたり、シリ
コンウェーハ上にゲート電極、ソース／ドレインを備え
たＭＯＳトランジスタ構造を形成する。そして、このＭ
ＯＳトランジスタの例えばソース／ドレインと電気的に
接続される配線構造に本発明が適用される。
実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略
断面図である。この配線構造を形成するにあたり、シリ
コンウェーハ上にゲート電極、ソース／ドレインを備え
たＭＯＳトランジスタ構造を形成する。そして、このＭ
ＯＳトランジスタの例えばソース／ドレインと電気的に
接続される配線構造に本発明が適用される。
【００２６】先ず、図２（ａ）に示すように、シリコン
半導体基板上のＭＯＳトランジスタ（共に不図示）を覆
うようにＣＶＤ法によりシリコン酸化膜からなる層間絶
縁膜１１を堆積した後、いわゆるダマシン法により下層
Ｃｕ配線を形成する。なお、シリコン酸化膜の替わりに
フッ化シリコン酸化膜、有機絶縁膜を形成するようにし
ても良い。具体的には、先ず、層間絶縁膜１１上にフォ
トレジスト（不図示）を塗布し、フォトリソグラフィー
によりフォトレジストを配線形状に加工する。次に、こ
のフォトレジストをマスクとして層間絶縁膜１１をドラ
イエッチングし、層間絶縁膜１１にフォトレジストの形
状に倣った配線溝１２を形成する。
半導体基板上のＭＯＳトランジスタ（共に不図示）を覆
うようにＣＶＤ法によりシリコン酸化膜からなる層間絶
縁膜１１を堆積した後、いわゆるダマシン法により下層
Ｃｕ配線を形成する。なお、シリコン酸化膜の替わりに
フッ化シリコン酸化膜、有機絶縁膜を形成するようにし
ても良い。具体的には、先ず、層間絶縁膜１１上にフォ
トレジスト（不図示）を塗布し、フォトリソグラフィー
によりフォトレジストを配線形状に加工する。次に、こ
のフォトレジストをマスクとして層間絶縁膜１１をドラ
イエッチングし、層間絶縁膜１１にフォトレジストの形
状に倣った配線溝１２を形成する。
【００２７】続いて、図２（ｂ）に示すように、配線溝
１２の内壁面を覆うように、層間絶縁膜１１上にＴａＮ
からなるバリアメタル膜１３を膜厚２５ｎｍ程度に、更
にシード金属膜としてＣｕ膜（不図示）をスパッタ装置
により真空中で連続的に堆積形成する。ここで、ＲＦ処
理とバリアメタル膜１３及びシード金属膜の形成は真空
中で連続的に行なうことが望ましい。
１２の内壁面を覆うように、層間絶縁膜１１上にＴａＮ
からなるバリアメタル膜１３を膜厚２５ｎｍ程度に、更
にシード金属膜としてＣｕ膜（不図示）をスパッタ装置
により真空中で連続的に堆積形成する。ここで、ＲＦ処
理とバリアメタル膜１３及びシード金属膜の形成は真空
中で連続的に行なうことが望ましい。
【００２８】続いて、シード金属膜を電極として、メッ
キ法により配線溝１２内を埋め込む膜厚、ここでは１μ
ｍ程度にＣｕ膜１４を形成する。
キ法により配線溝１２内を埋め込む膜厚、ここでは１μ
ｍ程度にＣｕ膜１４を形成する。
【００２９】そして、図２（ｃ）に示すように、ダマシ
ン法によるＣｕ膜１４の分離のため、ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing）法によりＣｕ膜１４及びバリ
アメタル膜１３を研磨して配線溝１２内のみにＣｕ膜１
４及びバリアメタル膜１３を残し、下層Ｃｕ配線１５を
形成する。
ン法によるＣｕ膜１４の分離のため、ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing）法によりＣｕ膜１４及びバリ
アメタル膜１３を研磨して配線溝１２内のみにＣｕ膜１
４及びバリアメタル膜１３を残し、下層Ｃｕ配線１５を
形成する。
【００３０】続いて、下層Ｃｕ配線１５とビア孔を介し
て電気的に接続される上層Ｃｕ配線を形成する。
て電気的に接続される上層Ｃｕ配線を形成する。
【００３１】具体的には、先ず図２（ｄ）に示すよう
に、下層Ｃｕ配線１５の表面を覆うように本発明の２層
構造の保護膜を形成する。初めに、プラズマＣＶＤ法に
より、下層Ｃｕ配線１５上にＳｉＣ：Ｈ膜２１を膜厚２
０ｎｍ程度に形成する。続いて、プラズマＣＶＤ法によ
り、ＳｉＣ：Ｈ膜２１上にＳｉＮ膜２２を膜厚５０ｎｍ
程度に形成する。このＳｉＮ膜２２の膜厚は上述の考察
から決定したものである。これらＳｉＣ：Ｈ膜２１及び
ＳｉＮ膜２２から保護膜１６が構成される。
に、下層Ｃｕ配線１５の表面を覆うように本発明の２層
構造の保護膜を形成する。初めに、プラズマＣＶＤ法に
より、下層Ｃｕ配線１５上にＳｉＣ：Ｈ膜２１を膜厚２
０ｎｍ程度に形成する。続いて、プラズマＣＶＤ法によ
り、ＳｉＣ：Ｈ膜２１上にＳｉＮ膜２２を膜厚５０ｎｍ
程度に形成する。このＳｉＮ膜２２の膜厚は上述の考察
から決定したものである。これらＳｉＣ：Ｈ膜２１及び
ＳｉＮ膜２２から保護膜１６が構成される。
【００３２】ＳｉＮ膜２２の形成条件としては、ＳｉＨ
4ガスを流量５００ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを流量３８００
ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスを流量３８００ｓｃｃｍでチャンバ
ー内にそれぞれ供給し、チャンバー圧力を２２０Ｐａ、
１３．５６ＭＨｚの高周波を５００Ｗ、２５０ｋＨｚの
低周波を３５０Ｗ、基板（基板ステージ）温度を４００
℃とした。
4ガスを流量５００ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを流量３８００
ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスを流量３８００ｓｃｃｍでチャンバ
ー内にそれぞれ供給し、チャンバー圧力を２２０Ｐａ、
１３．５６ＭＨｚの高周波を５００Ｗ、２５０ｋＨｚの
低周波を３５０Ｗ、基板（基板ステージ）温度を４００
℃とした。
【００３３】続いて、図２（ｅ）に示すように、ＣＶＤ
法によりシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１７を保護
膜１６上に膜厚１２００ｎｍ程度に形成する。なお、シ
リコン酸化膜の替わりにフッ化シリコン酸化膜、有機絶
縁膜を形成するようにしても良い。
法によりシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１７を保護
膜１６上に膜厚１２００ｎｍ程度に形成する。なお、シ
リコン酸化膜の替わりにフッ化シリコン酸化膜、有機絶
縁膜を形成するようにしても良い。
【００３４】続いて、図３（ａ）に示すように、層間絶
縁膜１７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラ
フィーによりこれを加工して、開孔パターンを有するレ
ジストパターン１８を形成する。そして、このレジスト
パターン１８をマスクとし、Ｃ4Ｆ8／Ｏ2系のエッチン
グガスを用い、保護膜１６のＳｉＮ膜２２をエッチング
ストッパーとして層間絶縁膜１７をエッチングし、ビア
孔２３を形成する。
縁膜１７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラ
フィーによりこれを加工して、開孔パターンを有するレ
ジストパターン１８を形成する。そして、このレジスト
パターン１８をマスクとし、Ｃ4Ｆ8／Ｏ2系のエッチン
グガスを用い、保護膜１６のＳｉＮ膜２２をエッチング
ストッパーとして層間絶縁膜１７をエッチングし、ビア
孔２３を形成する。
【００３５】続いて、図３（ｂ）に示すように、ＣＦ4
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、不要となったレジス
トパターン１８をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法に
よるアッシング処理により灰化除去する。このとき、保
護膜１６はそのキャップ膜であるＳｉＮ膜２２の一部が
ビア孔２３の底部から露出した状態とされているが、Ｓ
ｉＮ膜２２が耐酸化性を有するために下層のＳｉＣ：Ｈ
膜２１及び下層Ｃｕ配線１５等の酸素ラジカルによる酸
化が防止される。ＳｉＣ：Ｈ膜２１はエッチングによる
損傷や酸化による変質を受けないため、Ｃｕの拡散防止
膜として十分に機能することになる。
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、不要となったレジス
トパターン１８をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法に
よるアッシング処理により灰化除去する。このとき、保
護膜１６はそのキャップ膜であるＳｉＮ膜２２の一部が
ビア孔２３の底部から露出した状態とされているが、Ｓ
ｉＮ膜２２が耐酸化性を有するために下層のＳｉＣ：Ｈ
膜２１及び下層Ｃｕ配線１５等の酸素ラジカルによる酸
化が防止される。ＳｉＣ：Ｈ膜２１はエッチングによる
損傷や酸化による変質を受けないため、Ｃｕの拡散防止
膜として十分に機能することになる。
【００３６】続いて、図３（ｃ）に示すように、ビア孔
２３内を樹脂２４で充填する。この状態で層間絶縁膜１
７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー
によりこれを加工して、配線溝パターンを有するレジス
トパターン（不図示）を形成し、このレジストパターン
をマスクとして層間絶縁膜１７（及び樹脂２４の一部）
をエッチングして、配線溝２５を形成する。
２３内を樹脂２４で充填する。この状態で層間絶縁膜１
７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー
によりこれを加工して、配線溝パターンを有するレジス
トパターン（不図示）を形成し、このレジストパターン
をマスクとして層間絶縁膜１７（及び樹脂２４の一部）
をエッチングして、配線溝２５を形成する。
【００３７】続いて、ＣＦ4／Ｏ2系のエッチングガスを
用い、不要となったレジストパターン及びビア孔２３内
の樹脂２４をＲＩＥ法によるアッシング処理により灰化
除去する。
用い、不要となったレジストパターン及びビア孔２３内
の樹脂２４をＲＩＥ法によるアッシング処理により灰化
除去する。
【００３８】続いて、図４（ａ）に示すように、Ｃ4Ｆ8
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、保護膜１６をビア孔
２３に対して自己整合的にエッチングし、ビア孔２３の
底部に下層Ｃｕ配線１５の表面の一部が露出するよう
に、当該ビア孔２３を拡張する。
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、保護膜１６をビア孔
２３に対して自己整合的にエッチングし、ビア孔２３の
底部に下層Ｃｕ配線１５の表面の一部が露出するよう
に、当該ビア孔２３を拡張する。
【００３９】続いて、図４（ｂ）に示すように、配線溝
２５及びビア孔２３の内壁面を覆うように、層間絶縁膜
１７上にＴａＮからなるバリアメタル膜２６を膜厚２５
ｎｍ程度に、更にシード金属膜としてＣｕ膜（不図示）
をスパッタ装置により真空中で連続的に堆積形成する。
ここで、ＲＦ処理とバリアメタル膜２６及びシード金属
膜の形成は真空中で連続的に行なうことが望ましい。
２５及びビア孔２３の内壁面を覆うように、層間絶縁膜
１７上にＴａＮからなるバリアメタル膜２６を膜厚２５
ｎｍ程度に、更にシード金属膜としてＣｕ膜（不図示）
をスパッタ装置により真空中で連続的に堆積形成する。
ここで、ＲＦ処理とバリアメタル膜２６及びシード金属
膜の形成は真空中で連続的に行なうことが望ましい。
【００４０】続いて、シード金属膜を電極として、メッ
キ法により配線溝２５内及びビア孔２３内を埋め込む膜
厚、ここでは１３００ｎｍ程度にＣｕ膜２７を形成す
る。
キ法により配線溝２５内及びビア孔２３内を埋め込む膜
厚、ここでは１３００ｎｍ程度にＣｕ膜２７を形成す
る。
【００４１】そして、図４（ｃ）に示すように、ダマシ
ン法によるＣｕ膜２７の分離のため、ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing）法によりＣｕ膜２７及びバリ
アメタル膜２６を研磨して、配線溝２５内及びビア孔２
３内のみにＣｕ膜２７及びバリアメタル膜２６を残し、
上層Ｃｕ配線２８を形成する。以上により、ビア孔２３
を介して下層Ｃｕ配線１５と上層Ｃｕ配線２８とが電気
的に接続されてなる配線構造が完成する。
ン法によるＣｕ膜２７の分離のため、ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing）法によりＣｕ膜２７及びバリ
アメタル膜２６を研磨して、配線溝２５内及びビア孔２
３内のみにＣｕ膜２７及びバリアメタル膜２６を残し、
上層Ｃｕ配線２８を形成する。以上により、ビア孔２３
を介して下層Ｃｕ配線１５と上層Ｃｕ配線２８とが電気
的に接続されてなる配線構造が完成する。
【００４２】しかる後、更なる層間絶縁膜やビア孔、配
線等の形成を経て、前記配線構造を備えてなるＭＯＳト
ランジスタを完成させる。
線等の形成を経て、前記配線構造を備えてなるＭＯＳト
ランジスタを完成させる。
【００４３】以上説明したように、本実施形態の配線構
造によれば、下層Ｃｕ配線１５の層間絶縁膜１７へのＣ
ｕ拡散やＣｕ膜１４の剥離を確実に防止するとともに、
層間容量を低減させ、しかも高い耐酸化性を保持し、エ
ッチングストッパーとしての機能も十分に発揮すること
ができる。これにより、当該配線構造を備えた高集積・
微細な信頼性の高い半導体装置が実現する。
造によれば、下層Ｃｕ配線１５の層間絶縁膜１７へのＣ
ｕ拡散やＣｕ膜１４の剥離を確実に防止するとともに、
層間容量を低減させ、しかも高い耐酸化性を保持し、エ
ッチングストッパーとしての機能も十分に発揮すること
ができる。これにより、当該配線構造を備えた高集積・
微細な信頼性の高い半導体装置が実現する。
【００４４】（第２の実施形態）図５〜図７は、第２の
実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略
断面図である。この配線構造を形成するにあたり、先ず
第１の実施形態と同様に図２（ａ）〜（ｃ）の各工程を
経て、ダマシン法により、層間絶縁膜１１の配線溝１２
をバリアメタル膜１３を介してＣｕ膜１４で埋め込んで
なる下層Ｃｕ配線１５を形成する。
実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略
断面図である。この配線構造を形成するにあたり、先ず
第１の実施形態と同様に図２（ａ）〜（ｃ）の各工程を
経て、ダマシン法により、層間絶縁膜１１の配線溝１２
をバリアメタル膜１３を介してＣｕ膜１４で埋め込んで
なる下層Ｃｕ配線１５を形成する。
【００４５】続いて、下層Ｃｕ配線１５とビア孔を介し
て電気的に接続される上層Ｃｕ配線を形成する。
て電気的に接続される上層Ｃｕ配線を形成する。
【００４６】具体的には、先ず図５（ａ）に示すよう
に、下層Ｃｕ配線１５の表面を覆うように本発明の３層
構造の保護膜を形成する。初めに、プラズマＣＶＤ法に
より、下層Ｃｕ配線１５上に下層ＳｉＣ：Ｈ膜３１を膜
厚２０ｎｍ程度に形成する。続いて、プラズマＣＶＤ法
により、ＳｉＣ：Ｈ膜３１上に膜厚２０ｎｍ〜２５ｎｍ
程度に薄く、ここでは２０ｎｍにＳｉＮ膜３２を形成す
る。ここで、ＳｉＣ：Ｈ膜３１の膜厚を２０ｎｍより薄
くすると耐酸化効果を奏することができず、他方で保護
膜全体の層間容量を十分に低減するには２５ｎｍより薄
いことを要する。続いて、プラズマＣＶＤ法により、Ｓ
ｉＮ膜３２上に上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３を膜厚３０ｎｍ程
度に形成する。このように、ＳｉＮ膜３２を上層Ｓｉ
Ｃ：Ｈ膜３３よりも薄く形成することが好適である。こ
れらＳｉＮ膜３１，３３の膜厚は上述の考察から決定し
たものである。これら下層ＳｉＣ：Ｈ膜３１、ＳｉＮ膜
３２及び上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３から保護膜４１が構成さ
れる。
に、下層Ｃｕ配線１５の表面を覆うように本発明の３層
構造の保護膜を形成する。初めに、プラズマＣＶＤ法に
より、下層Ｃｕ配線１５上に下層ＳｉＣ：Ｈ膜３１を膜
厚２０ｎｍ程度に形成する。続いて、プラズマＣＶＤ法
により、ＳｉＣ：Ｈ膜３１上に膜厚２０ｎｍ〜２５ｎｍ
程度に薄く、ここでは２０ｎｍにＳｉＮ膜３２を形成す
る。ここで、ＳｉＣ：Ｈ膜３１の膜厚を２０ｎｍより薄
くすると耐酸化効果を奏することができず、他方で保護
膜全体の層間容量を十分に低減するには２５ｎｍより薄
いことを要する。続いて、プラズマＣＶＤ法により、Ｓ
ｉＮ膜３２上に上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３を膜厚３０ｎｍ程
度に形成する。このように、ＳｉＮ膜３２を上層Ｓｉ
Ｃ：Ｈ膜３３よりも薄く形成することが好適である。こ
れらＳｉＮ膜３１，３３の膜厚は上述の考察から決定し
たものである。これら下層ＳｉＣ：Ｈ膜３１、ＳｉＮ膜
３２及び上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３から保護膜４１が構成さ
れる。
【００４７】ＳｉＮ膜３２の形成条件としては、ＳｉＨ
4ガスを流量５００ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを流量３８００
ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスを流量３８００ｓｃｃｍでチャンバ
ー内にそれぞれ供給し、チャンバー圧力を２２０Ｐａ、
１３．５６ＭＨｚの高周波を５００Ｗ、２５０ｋＨｚの
低周波を３５０Ｗ、基板（基板ステージ）温度を４００
℃とした。
4ガスを流量５００ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスを流量３８００
ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスを流量３８００ｓｃｃｍでチャンバ
ー内にそれぞれ供給し、チャンバー圧力を２２０Ｐａ、
１３．５６ＭＨｚの高周波を５００Ｗ、２５０ｋＨｚの
低周波を３５０Ｗ、基板（基板ステージ）温度を４００
℃とした。
【００４８】続いて、図５（ｂ）に示すように、ＣＶＤ
法によりシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１７を保護
膜１６上に膜厚１２００ｎｍ程度に形成する。なお、シ
リコン酸化膜の替わりにフッ化シリコン酸化膜、有機絶
縁膜を形成するようにしても良い。
法によりシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１７を保護
膜１６上に膜厚１２００ｎｍ程度に形成する。なお、シ
リコン酸化膜の替わりにフッ化シリコン酸化膜、有機絶
縁膜を形成するようにしても良い。
【００４９】続いて、図６（ａ）に示すように、層間絶
縁膜１７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラ
フィーによりこれを加工して、開孔パターンを有するレ
ジストパターン１８を形成する。そして、このレジスト
パターン１８をマスクとし、Ｃ4Ｆ8／Ｏ2系のエッチン
グガスを用い、保護膜４１の上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３をエ
ッチングストッパーとして層間絶縁膜１７をエッチング
し、ビア孔２３を形成する。このとき、上層ＳｉＣ：Ｈ
膜３３をエッチングストッパーとしても若干のエッチン
グ又は貫通によるＳｉＮ層３２の露出が発生する。しか
しながら、上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３をエッチングストッパ
ーとしておけば、少なくともＳｉＮ層３２の表面でエッ
チングが終了し、上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３及びＳｉＮ層３
２の２層構造全体でみれば、十分エッチングストッパー
として機能する。なお、図示の例では、ＳｉＮ層３２の
一部が露出した様子を示す。
縁膜１７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラ
フィーによりこれを加工して、開孔パターンを有するレ
ジストパターン１８を形成する。そして、このレジスト
パターン１８をマスクとし、Ｃ4Ｆ8／Ｏ2系のエッチン
グガスを用い、保護膜４１の上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３をエ
ッチングストッパーとして層間絶縁膜１７をエッチング
し、ビア孔２３を形成する。このとき、上層ＳｉＣ：Ｈ
膜３３をエッチングストッパーとしても若干のエッチン
グ又は貫通によるＳｉＮ層３２の露出が発生する。しか
しながら、上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３をエッチングストッパ
ーとしておけば、少なくともＳｉＮ層３２の表面でエッ
チングが終了し、上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３及びＳｉＮ層３
２の２層構造全体でみれば、十分エッチングストッパー
として機能する。なお、図示の例では、ＳｉＮ層３２の
一部が露出した様子を示す。
【００５０】続いて、図６（ｂ）に示すように、ＣＦ4
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、不要となったレジス
トパターン１８をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法に
よるアッシング処理により灰化除去する。このとき、保
護膜４１では、上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３の一部又はキャッ
プ膜であるＳｉＮ膜３２の一部がビア孔２３の底部から
露出した状態とされているが、ＳｉＮ膜３２が耐酸化性
を有するために下層ＳｉＣ：Ｈ膜３１及び下層Ｃｕ配線
１５等の酸素ラジカルによる酸化が防止される。下層Ｓ
ｉＣ：Ｈ膜３１はエッチングによる損傷や酸化による変
質を受けないため、Ｃｕの拡散防止膜として十分に機能
することになる。
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、不要となったレジス
トパターン１８をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法に
よるアッシング処理により灰化除去する。このとき、保
護膜４１では、上層ＳｉＣ：Ｈ膜３３の一部又はキャッ
プ膜であるＳｉＮ膜３２の一部がビア孔２３の底部から
露出した状態とされているが、ＳｉＮ膜３２が耐酸化性
を有するために下層ＳｉＣ：Ｈ膜３１及び下層Ｃｕ配線
１５等の酸素ラジカルによる酸化が防止される。下層Ｓ
ｉＣ：Ｈ膜３１はエッチングによる損傷や酸化による変
質を受けないため、Ｃｕの拡散防止膜として十分に機能
することになる。
【００５１】続いて、図６（ｃ）に示すように、ビア孔
２３内を樹脂２４で充填する。この状態で層間絶縁膜１
７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー
によりこれを加工して、配線溝パターンを有するレジス
トパターン（不図示）を形成し、このレジストパターン
をマスクとして層間絶縁膜１７（及び樹脂２４の一部）
をエッチングして、配線溝２５を形成する。
２３内を樹脂２４で充填する。この状態で層間絶縁膜１
７上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー
によりこれを加工して、配線溝パターンを有するレジス
トパターン（不図示）を形成し、このレジストパターン
をマスクとして層間絶縁膜１７（及び樹脂２４の一部）
をエッチングして、配線溝２５を形成する。
【００５２】続いて、ＣＦ4／Ｏ2系のエッチングガスを
用い、不要となったレジストパターン及びビア孔２３内
の樹脂２４をＲＩＥ法によるアッシング処理により灰化
除去する。
用い、不要となったレジストパターン及びビア孔２３内
の樹脂２４をＲＩＥ法によるアッシング処理により灰化
除去する。
【００５３】続いて、図７（ａ）に示すように、Ｃ4Ｆ8
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、保護膜１６をビア孔
２３に対して自己整合的にエッチングし、ビア孔２３の
底部に下層Ｃｕ配線１５の表面の一部が露出するよう
に、当該ビア孔２３を拡張する。
／Ｏ2系のエッチングガスを用い、保護膜１６をビア孔
２３に対して自己整合的にエッチングし、ビア孔２３の
底部に下層Ｃｕ配線１５の表面の一部が露出するよう
に、当該ビア孔２３を拡張する。
【００５４】続いて、図４（ｂ）に示すように、配線溝
２５及びビア孔２３の内壁面を覆うように、層間絶縁膜
１７上にＴａＮからなるバリアメタル膜２６を膜厚２５
ｎｍ程度に、更にシード金属膜としてＣｕ膜（不図示）
をスパッタ装置により真空中で連続的に堆積形成する。
ここで、ＲＦ処理とバリアメタル膜２６及びシード金属
膜の形成は真空中で連続的に行なうことが望ましい。
２５及びビア孔２３の内壁面を覆うように、層間絶縁膜
１７上にＴａＮからなるバリアメタル膜２６を膜厚２５
ｎｍ程度に、更にシード金属膜としてＣｕ膜（不図示）
をスパッタ装置により真空中で連続的に堆積形成する。
ここで、ＲＦ処理とバリアメタル膜２６及びシード金属
膜の形成は真空中で連続的に行なうことが望ましい。
【００５５】続いて、シード金属膜を電極として、メッ
キ法により配線溝２５内及びビア孔２３内を埋め込む膜
厚、ここでは１３００ｎｍ程度にＣｕ膜２７を形成す
る。
キ法により配線溝２５内及びビア孔２３内を埋め込む膜
厚、ここでは１３００ｎｍ程度にＣｕ膜２７を形成す
る。
【００５６】そして、図４（ｃ）に示すように、ダマシ
ン法によるＣｕ膜２７の分離のため、ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing）法によりＣｕ膜２７及びバリ
アメタル膜２６を研磨して、配線溝２５内及びビア孔２
３内のみにＣｕ膜２７及びバリアメタル膜２６を残し、
上層Ｃｕ配線２８を形成する。以上により、ビア孔２３
を介して下層Ｃｕ配線１５と上層Ｃｕ配線２８とが電気
的に接続されてなる配線構造が完成する。
ン法によるＣｕ膜２７の分離のため、ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing）法によりＣｕ膜２７及びバリ
アメタル膜２６を研磨して、配線溝２５内及びビア孔２
３内のみにＣｕ膜２７及びバリアメタル膜２６を残し、
上層Ｃｕ配線２８を形成する。以上により、ビア孔２３
を介して下層Ｃｕ配線１５と上層Ｃｕ配線２８とが電気
的に接続されてなる配線構造が完成する。
【００５７】しかる後、更なる層間絶縁膜やビア孔、配
線等の形成を経て、前記配線構造を備えてなるＭＯＳト
ランジスタを完成させる。
線等の形成を経て、前記配線構造を備えてなるＭＯＳト
ランジスタを完成させる。
【００５８】以上説明したように、本実施形態の配線構
造によれば、下層Ｃｕ配線１５の層間絶縁膜１７へのＣ
ｕ拡散やＣｕ膜１４の剥離を確実に防止するとともに、
層間容量を大幅に低減させ、しかも高い耐酸化性を保持
し、エッチングストッパーとしての機能も十分に発揮す
ることができる。これにより、当該配線構造を備えた高
集積・微細な信頼性の高い半導体装置が実現する。
造によれば、下層Ｃｕ配線１５の層間絶縁膜１７へのＣ
ｕ拡散やＣｕ膜１４の剥離を確実に防止するとともに、
層間容量を大幅に低減させ、しかも高い耐酸化性を保持
し、エッチングストッパーとしての機能も十分に発揮す
ることができる。これにより、当該配線構造を備えた高
集積・微細な信頼性の高い半導体装置が実現する。
【００５９】なお、本実施形態では半導体装置としてＭ
ＯＳトランジスタを例示したが、本発明はこれに限定さ
れず、ダマシン法によるＣｕ配線を備えて高集積化・微
細化を図る全ての半導体装置に当該配線構造を適用して
好適である。
ＯＳトランジスタを例示したが、本発明はこれに限定さ
れず、ダマシン法によるＣｕ配線を備えて高集積化・微
細化を図る全ての半導体装置に当該配線構造を適用して
好適である。
【００６０】以下、本発明の諸態様を付記としてまとめ
て記載する。
て記載する。
【００６１】（付記１）基板の上方に下層配線を形成す
る工程と、前記下層配線の一表面を覆うように、シリコ
ンカーバイドからなる第１の保護膜を形成する工程と、
前記第１の保護膜上に、絶縁材料からなる第２の保護膜
を形成する工程と、前記第２の保護膜上に層間絶縁膜を
形成する工程と、前記第２の保護膜をストッパーとし
て、前記層間絶縁膜に開孔を形成する工程と、前記層間
絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で加工する
工程と、前記開孔に整合するように前記第２の保護膜及
び前記第１の保護膜を加工し、前記開孔から前記下層配
線の一表面を露出させる工程と、少なくとも前記開孔内
を導電材料により埋め込む工程とを含むことを特徴とす
る配線構造の形成方法。
る工程と、前記下層配線の一表面を覆うように、シリコ
ンカーバイドからなる第１の保護膜を形成する工程と、
前記第１の保護膜上に、絶縁材料からなる第２の保護膜
を形成する工程と、前記第２の保護膜上に層間絶縁膜を
形成する工程と、前記第２の保護膜をストッパーとし
て、前記層間絶縁膜に開孔を形成する工程と、前記層間
絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で加工する
工程と、前記開孔に整合するように前記第２の保護膜及
び前記第１の保護膜を加工し、前記開孔から前記下層配
線の一表面を露出させる工程と、少なくとも前記開孔内
を導電材料により埋め込む工程とを含むことを特徴とす
る配線構造の形成方法。
【００６２】（付記２）基板の上方に下層配線を形成す
る工程と、前記下層配線の一表面を覆うように、シリコ
ンカーバイドからなる第１の保護膜を形成する工程と、
前記第１の保護膜上に、絶縁材料からなる第２の保護膜
を形成する工程と、前記第２の保護膜上に、シリコンカ
ーバイドからなる第３の保護膜を形成する工程と、前記
第３の保護膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記第
３の保護膜をストッパーとして、前記層間絶縁膜に開孔
を形成する工程と、前記層間絶縁膜の上層部位を前記開
孔と整合する部位で加工する工程と、前記開孔に整合す
るように前記第２の保護膜及び前記第１の保護膜を加工
し、前記開孔から前記下層配線の一表面を露出させる工
程と、少なくとも前記開孔内を導電材料により埋め込む
工程とを含むことを特徴とする配線構造の形成方法。
る工程と、前記下層配線の一表面を覆うように、シリコ
ンカーバイドからなる第１の保護膜を形成する工程と、
前記第１の保護膜上に、絶縁材料からなる第２の保護膜
を形成する工程と、前記第２の保護膜上に、シリコンカ
ーバイドからなる第３の保護膜を形成する工程と、前記
第３の保護膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記第
３の保護膜をストッパーとして、前記層間絶縁膜に開孔
を形成する工程と、前記層間絶縁膜の上層部位を前記開
孔と整合する部位で加工する工程と、前記開孔に整合す
るように前記第２の保護膜及び前記第１の保護膜を加工
し、前記開孔から前記下層配線の一表面を露出させる工
程と、少なくとも前記開孔内を導電材料により埋め込む
工程とを含むことを特徴とする配線構造の形成方法。
【００６３】（付記３）前記第２の保護膜を、前記第３
の保護膜よりも薄く形成することを特徴とする付記２に
記載の配線構造の形成方法。
の保護膜よりも薄く形成することを特徴とする付記２に
記載の配線構造の形成方法。
【００６４】（付記４）前記下層配線を形成する工程
は、前記基板の上方に形成された下層絶縁膜に配線形状
の溝を形成する工程と、少なくとも銅を含有する導電材
料を用いて前記溝内を充填し、前記下層配線を形成する
工程とを含むことを特徴とする付記１〜３のいずれか１
項に記載の配線構造の形成方法。
は、前記基板の上方に形成された下層絶縁膜に配線形状
の溝を形成する工程と、少なくとも銅を含有する導電材
料を用いて前記溝内を充填し、前記下層配線を形成する
工程とを含むことを特徴とする付記１〜３のいずれか１
項に記載の配線構造の形成方法。
【００６５】（付記５）前記第２の保護膜は、前記層間
絶縁膜に比してエッチング速度の低い材料からなるもの
であることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記
載の配線構造の形成方法。
絶縁膜に比してエッチング速度の低い材料からなるもの
であることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記
載の配線構造の形成方法。
【００６６】（付記６）前記第２の保護膜をプラズマＣ
ＶＤ法により形成することを特徴とする付記５に記載の
配線構造の形成方法。
ＶＤ法により形成することを特徴とする付記５に記載の
配線構造の形成方法。
【００６７】（付記７）前記層間絶縁膜の上層部位を加
工する工程は、前記層間絶縁膜に前記開孔と整合するよ
うに配線形状の溝を形成する工程と、少なくとも銅を含
有する導電材料を用いて前記開孔内及び前記溝内を充填
し、前記下層配線と導通する上層配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記
載の配線構造の形成方法。
工する工程は、前記層間絶縁膜に前記開孔と整合するよ
うに配線形状の溝を形成する工程と、少なくとも銅を含
有する導電材料を用いて前記開孔内及び前記溝内を充填
し、前記下層配線と導通する上層配線を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記
載の配線構造の形成方法。
【００６８】（付記８）前記層間絶縁膜に前記開孔に整
合するように配線形状の溝を形成するに際して、前記前
記開孔を充填材料で埋め込んだ後、前記溝を形成し、前
記充填材料を除去することを特徴とする付記７に記載の
配線構造の形成方法。
合するように配線形状の溝を形成するに際して、前記前
記開孔を充填材料で埋め込んだ後、前記溝を形成し、前
記充填材料を除去することを特徴とする付記７に記載の
配線構造の形成方法。
【００６９】（付記９）下層配線の一表面を覆うように
シリコンカーバイドからなる第１の保護膜、絶縁材料か
らなる第２の保護膜、及び層間絶縁膜を順次形成する工
程と、前記第２の保護膜をストッパーとして前記層間絶
縁膜に開孔を形成する工程と、前記開孔から前記第２の
保護膜の表面が露出した状態で前記開孔形成に用いたマ
スクを除去する工程とを含むことを特徴とする配線構造
の形成方法。
シリコンカーバイドからなる第１の保護膜、絶縁材料か
らなる第２の保護膜、及び層間絶縁膜を順次形成する工
程と、前記第２の保護膜をストッパーとして前記層間絶
縁膜に開孔を形成する工程と、前記開孔から前記第２の
保護膜の表面が露出した状態で前記開孔形成に用いたマ
スクを除去する工程とを含むことを特徴とする配線構造
の形成方法。
【００７０】（付記１０）下層配線の一表面を覆うよう
にシリコンカーバイドからなる第１の保護膜、絶縁材料
からなる第２の保護膜、シリコンカーバイドからなる第
３の保護膜及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、前記
第３の保護膜をストッパーとして前記層間絶縁膜に開孔
を形成する工程と、前記開孔から前記第３の保護膜又は
前記第２の保護膜の表面が露出した状態で前記開孔形成
に用いたマスクを除去する工程とを含むことを特徴とす
る配線構造の形成方法。
にシリコンカーバイドからなる第１の保護膜、絶縁材料
からなる第２の保護膜、シリコンカーバイドからなる第
３の保護膜及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、前記
第３の保護膜をストッパーとして前記層間絶縁膜に開孔
を形成する工程と、前記開孔から前記第３の保護膜又は
前記第２の保護膜の表面が露出した状態で前記開孔形成
に用いたマスクを除去する工程とを含むことを特徴とす
る配線構造の形成方法。
【００７１】（付記１１）前記第２の保護膜を、前記第
３の保護膜よりも薄く形成することを特徴とする付記１
０に記載の配線構造の形成方法。
３の保護膜よりも薄く形成することを特徴とする付記１
０に記載の配線構造の形成方法。
【００７２】（付記１２）前記マスクを除去した後、前
記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で加
工し、前記開孔に整合するように前記第２の保護膜及び
前記第１の保護膜を加工し、前記開孔から前記下層配線
の一表面を露出させ、少なくとも前記開孔内を導電材料
により埋め込むことを特徴とする付記９に記載の配線構
造の形成方法。
記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で加
工し、前記開孔に整合するように前記第２の保護膜及び
前記第１の保護膜を加工し、前記開孔から前記下層配線
の一表面を露出させ、少なくとも前記開孔内を導電材料
により埋め込むことを特徴とする付記９に記載の配線構
造の形成方法。
【００７３】（付記１３）前記マスクを除去した後、前
記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で加
工し、前記開孔に整合するように前記第３の保護膜、前
記第２の保護膜及び前記第１の保護膜を加工し、前記開
孔から前記下層配線の一表面を露出させ、少なくとも前
記開孔内を導電材料により埋め込むことを特徴とする付
記１０又は１１に記載の配線構造の形成方法。
記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で加
工し、前記開孔に整合するように前記第３の保護膜、前
記第２の保護膜及び前記第１の保護膜を加工し、前記開
孔から前記下層配線の一表面を露出させ、少なくとも前
記開孔内を導電材料により埋め込むことを特徴とする付
記１０又は１１に記載の配線構造の形成方法。
【００７４】（付記１４）前記マスクを除去するに際し
て、酸素プラズマにより前記マスクを灰化することを特
徴とする付記９〜１３のいずれか１項に記載の配線構造
の形成方法。
て、酸素プラズマにより前記マスクを灰化することを特
徴とする付記９〜１３のいずれか１項に記載の配線構造
の形成方法。
【００７５】（付記１５）前記第２の保護膜は、前記層
間絶縁膜に比してエッチング速度の低い材料からなるも
のであることを特徴とする付記９〜１４のいずれか１項
に記載の配線構造の形成方法。
間絶縁膜に比してエッチング速度の低い材料からなるも
のであることを特徴とする付記９〜１４のいずれか１項
に記載の配線構造の形成方法。
【００７６】（付記１６）前記第２の保護膜をプラズマ
ＣＶＤ法により形成することを特徴とする付記１５に記
載の配線構造の形成方法。
ＣＶＤ法により形成することを特徴とする付記１５に記
載の配線構造の形成方法。
【００７７】（付記１７）前記絶縁膜に形成した第１の
配線溝内に少なくとも銅を含有する導電材料を充填する
ことにより前記下層配線を形成することを特徴とする付
記９〜１６のいずれか１項に記載の配線構造の形成方
法。
配線溝内に少なくとも銅を含有する導電材料を充填する
ことにより前記下層配線を形成することを特徴とする付
記９〜１６のいずれか１項に記載の配線構造の形成方
法。
【００７８】（付記１８）前記層間絶縁膜に前記開孔と
整合するように形成した第２の配線溝内及び前記開孔内
に少なくとも銅を含有する導電材料を充填し、前記下層
配線と導通する上層配線を形成することを特徴とする付
記１７に記載の配線構造の形成方法。
整合するように形成した第２の配線溝内及び前記開孔内
に少なくとも銅を含有する導電材料を充填し、前記下層
配線と導通する上層配線を形成することを特徴とする付
記１７に記載の配線構造の形成方法。
【００７９】（付記１９）基板の上方に形成された下層
配線と、前記下層配線を覆うように形成され、シリコン
カーバイドからなる第１の保護膜と、前記第１の保護膜
上に形成され、絶縁材料からなる第２の保護膜と、前記
第２の保護膜上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶
縁膜、前記第２の保護膜及び前記前記第１の保護膜に形
成された開孔を介して前記下層配線と導通する上層配線
とを含むことを特徴とする配線構造。
配線と、前記下層配線を覆うように形成され、シリコン
カーバイドからなる第１の保護膜と、前記第１の保護膜
上に形成され、絶縁材料からなる第２の保護膜と、前記
第２の保護膜上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶
縁膜、前記第２の保護膜及び前記前記第１の保護膜に形
成された開孔を介して前記下層配線と導通する上層配線
とを含むことを特徴とする配線構造。
【００８０】（付記２０）基板の上方に形成された下層
配線と、前記下層配線を覆うように形成され、シリコン
カーバイドからなる第１の保護膜と、前記第１の保護膜
上に形成され、絶縁材料からなる第２の保護膜と、前記
第２の保護膜上に形成され、シリコンカーバイドからな
る第３の保護膜と、前記第３の保護膜上に形成された層
間絶縁膜と、前記層間絶縁膜、前記第３の保護膜、前記
第２の保護膜及び前記前記第１の保護膜に形成された開
孔を介して前記下層配線と導通する上層配線とを含むこ
とを特徴とする配線構造。
配線と、前記下層配線を覆うように形成され、シリコン
カーバイドからなる第１の保護膜と、前記第１の保護膜
上に形成され、絶縁材料からなる第２の保護膜と、前記
第２の保護膜上に形成され、シリコンカーバイドからな
る第３の保護膜と、前記第３の保護膜上に形成された層
間絶縁膜と、前記層間絶縁膜、前記第３の保護膜、前記
第２の保護膜及び前記前記第１の保護膜に形成された開
孔を介して前記下層配線と導通する上層配線とを含むこ
とを特徴とする配線構造。
【００８１】（付記２１）前記下層配線は、前記絶縁膜
に形成された第１の配線溝内に少なくとも銅を含有する
導電材料が充填されてなるものであることを特徴とする
付記１９又は２０に記載の配線構造。
に形成された第１の配線溝内に少なくとも銅を含有する
導電材料が充填されてなるものであることを特徴とする
付記１９又は２０に記載の配線構造。
【００８２】（付記２２）前記上層配線は、前記層間絶
縁膜に前記開孔と整合するように形成された第２の配線
溝内及び前記開孔内に少なくとも銅を含有する導電材料
が充填されてなるものであることを特徴とする付記２１
に記載の配線構造。
縁膜に前記開孔と整合するように形成された第２の配線
溝内及び前記開孔内に少なくとも銅を含有する導電材料
が充填されてなるものであることを特徴とする付記２１
に記載の配線構造。
【００８３】（付記２３）前記第２の保護膜はシリコン
窒化膜であることを特徴とする付記１９〜２２のいずれ
か１項に記載の配線構造。
窒化膜であることを特徴とする付記１９〜２２のいずれ
か１項に記載の配線構造。
【００８４】
【発明の効果】本発明によれば、Ｃｕを含有する材料に
代表されるような層間絶縁膜に対する易拡散性の材料を
用いて配線を構成した場合に、前記易拡散性の材料の層
間絶縁膜への拡散や材料の剥離を確実に防止するととも
に、層間容量を低減させ、しかも高い耐酸化性を保持し
て信頼性の高い配線構造が実現する。
代表されるような層間絶縁膜に対する易拡散性の材料を
用いて配線を構成した場合に、前記易拡散性の材料の層
間絶縁膜への拡散や材料の剥離を確実に防止するととも
に、層間容量を低減させ、しかも高い耐酸化性を保持し
て信頼性の高い配線構造が実現する。
【図１】ＳｉＣ：Ｈ膜上にＳｉＮ膜を形成してアッシン
グ処理を行った時のＳｉＣ：Ｈ膜の膜減り量を表す特性
図である。
グ処理を行った時のＳｉＣ：Ｈ膜の膜減り量を表す特性
図である。
【図２】第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を工
程順に示す概略断面図である。
程順に示す概略断面図である。
【図３】図２に引き続き、第１の実施形態に係る配線構
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【図４】図３に引き続き、第１の実施形態に係る配線構
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る配線構造の形成方法を工
程順に示す概略断面図である。
程順に示す概略断面図である。
【図６】図５に引き続き、第２の実施形態に係る配線構
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【図７】図６に引き続き、第２の実施形態に係る配線構
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
１１，１７ 層間絶縁膜
１２，２５ 配線溝
１３，２６ バリアメタル膜
１４，２７ Ｃｕ膜
１５ 下層Ｃｕ配線
１６，４１ 保護膜
１８ レジストパターン
２１ ＳｉＣ：Ｈ膜
２２，３２ ＳｉＮ膜
２３ ビア孔
２４ 樹脂
２８ 上層Ｃｕ配線
３１ 下層ＳｉＣ：Ｈ膜
３３ 上層ＳｉＣ：Ｈ膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F033 HH11 HH32 JJ01 JJ11 JJ32
KK11 KK32 MM01 MM02 MM12
MM13 NN06 NN07 PP15 PP27
PP28 PP33 QQ09 QQ10 QQ11
QQ25 QQ37 QQ48 QQ98 RR01
RR04 RR06 RR11 RR21 SS11
SS15 TT02 TT04 XX03 XX13
XX20 XX24 XX28
Claims (10)
- 【請求項１】 基板の上方に下層配線を形成する工程
と、 前記下層配線の一表面を覆うように、シリコンカーバイ
ドからなる第１の保護膜を形成する工程と、 前記第１の保護膜上に、絶縁材料からなる第２の保護膜
を形成する工程と、 前記第２の保護膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、 前記第２の保護膜をストッパーとして、前記層間絶縁膜
に開孔を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で
加工する工程と、 前記開孔に整合するように前記第２の保護膜及び前記第
１の保護膜を加工し、前記開孔から前記下層配線の一表
面を露出させる工程と、 少なくとも前記開孔内を導電材料により埋め込む工程と
を含むことを特徴とする配線構造の形成方法。 - 【請求項２】 基板の上方に下層配線を形成する工程
と、 前記下層配線の一表面を覆うように、シリコンカーバイ
ドからなる第１の保護膜を形成する工程と、 前記第１の保護膜上に、絶縁材料からなる第２の保護膜
を形成する工程と、 前記第２の保護膜上に、シリコンカーバイドからなる第
３の保護膜を形成する工程と、 前記第３の保護膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、 前記第３の保護膜をストッパーとして、前記層間絶縁膜
に開孔を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で
加工する工程と、 前記開孔に整合するように前記第２の保護膜及び前記第
１の保護膜を加工し、前記開孔から前記下層配線の一表
面を露出させる工程と、 少なくとも前記開孔内を導電材料により埋め込む工程と
を含むことを特徴とする配線構造の形成方法。 - 【請求項３】 前記第２の保護膜を、前記第３の保護膜
よりも薄く形成することを特徴とする請求項２に記載の
配線構造の形成方法。 - 【請求項４】 前記下層配線を形成する工程は、 前記基板の上方に形成された下層絶縁膜に配線形状の溝
を形成する工程と、 少なくとも銅を含有する導電材料を用いて前記溝内を充
填し、前記下層配線を形成する工程とを含むことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線構造の
形成方法。 - 【請求項５】 下層配線の一表面を覆うようにシリコン
カーバイドからなる第１の保護膜、絶縁材料からなる第
２の保護膜、及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、 前記第２の保護膜をストッパーとして前記層間絶縁膜に
開孔を形成する工程と、 前記開孔から前記第２の保護膜の表面が露出した状態で
前記開孔形成に用いたマスクを除去する工程とを含むこ
とを特徴とする配線構造の形成方法。 - 【請求項６】 下層配線の一表面を覆うようにシリコン
カーバイドからなる第１の保護膜、絶縁材料からなる第
２の保護膜、シリコンカーバイドからなる第３の保護膜
及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、 前記第３の保護膜をストッパーとして前記層間絶縁膜に
開孔を形成する工程と、 前記開孔から前記第３の保護膜又は前記第２の保護膜の
表面が露出した状態で前記開孔形成に用いたマスクを除
去する工程とを含むことを特徴とする配線構造の形成方
法。 - 【請求項７】 前記第２の保護膜を、前記第３の保護膜
よりも薄く形成することを特徴とする請求項６に記載の
配線構造の形成方法。 - 【請求項８】 前記マスクを除去した後、 前記層間絶縁膜の上層部位を前記開孔と整合する部位で
加工し、前記開孔に整合するように前記第３の保護膜、
前記第２の保護膜及び前記第１の保護膜を加工し、前記
開孔から前記下層配線の一表面を露出させ、少なくとも
前記開孔内を導電材料により埋め込むことを特徴とする
請求項６又は７に記載の配線構造の形成方法。 - 【請求項９】 基板の上方に形成された下層配線と、 前記下層配線を覆うように形成され、シリコンカーバイ
ドからなる第１の保護膜と、 前記第１の保護膜上に形成され、絶縁材料からなる第２
の保護膜と、 前記第２の保護膜上に形成された層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜、前記第２の保護膜及び前記前記第１の
保護膜に形成された開孔を介して前記下層配線と導通す
る上層配線とを含むことを特徴とする配線構造。 - 【請求項１０】 基板の上方に形成された下層配線と、 前記下層配線を覆うように形成され、シリコンカーバイ
ドからなる第１の保護膜と、 前記第１の保護膜上に形成され、絶縁材料からなる第２
の保護膜と、 前記第２の保護膜上に形成され、シリコンカーバイドか
らなる第３の保護膜と、 前記第３の保護膜上に形成された層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜、前記第３の保護膜、前記第２の保護膜
及び前記前記第１の保護膜に形成された開孔を介して前
記下層配線と導通する上層配線とを含むことを特徴とす
る配線構造。
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|---|---|---|---|
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| US10/421,699 US20030183905A1 (en) | 2002-02-14 | 2003-04-24 | Interconnection structure and interconnection structure formation method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037392 | 2002-02-14 | ||
| JP2002-37392 | 2002-02-14 | ||
| JP2003037311A JP2003309174A (ja) | 2002-02-14 | 2003-02-14 | 配線構造及びその形成方法 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2003309174A (ja) |
Cited By (5)
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