JP2007220934A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁膜の誘電率を上昇させるダメージを受けた領域の除去量を適正化することで除去領域への絶縁膜の埋め込み性を改善するとともに配線間の絶縁膜の低誘電率化を図って、配線信頼性の向上を図る。
【解決手段】基板上に第１絶縁膜１１を形成した後に前記第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングされる犠牲膜１２を形成する工程と、前記犠牲膜１２と前記第１絶縁膜１１に凹部（第１配線溝１３）を形成する工程と、前記第１配線溝１３内にバリア膜１４を介して導電体（第１配線１６）を形成する工程と、前記犠牲膜１２を前記第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングして除去する工程と、前記犠牲膜の除去領域１７を埋め込むように前記第１絶縁膜１１上に第２絶縁膜１８を形成する工程とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマダメージを受けた配線間の絶縁膜の除去して新たな絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の微細化によって、ＲＣ（R:Resistance、C:Capacitance）遅延は深刻な問題となっている。対策のひとつとして層間絶縁膜に低誘電率膜を適用し、線間容量及び層間容量を低減することでＲＣ遅延を小さくする検討が進められている。現在主流のデュアルダマシン法（Dual-Damascene Scheme）は、１種類の層間絶縁膜を適用したホモジニアス構造によるVia １st Trench Last方法である（例えば、非特許文献１参照。）。

しかし、層間膜に誘電率が３より低い絶縁膜を適用した場合は、配線溝や接続孔を形成する反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程で受けるプラズマ（Plasma）ダメージに起因した層間容量の上昇が確認されている。また、層間容量よりも線間容量の方が回路スピードへの影響が大きく、線間容量の低減が重要となっている。その回避策として、ダメージを受けた配線間の絶縁膜を除去し、除去した領域に再度低誘電率の絶縁膜を形成して埋め戻すプロセスが考えられる。プラズマダメージを受けない本来の低誘電率膜の特性を確保でき、容量低減に効果があると考えられる。

１種類の低誘電率膜を適用するホモジニアス構造の多層配線の形成例を、図１８の製造工程断面図によって説明する。

図１８（１）に示すように、下地絶縁膜１１０上に配線間の第１絶縁膜１１１を、例えば炭素を含む酸化シリコン膜で形成する。通常のレジストマスク（図示せず）を用いたエッチング技術によって第１絶縁膜１１１に第１配線溝１１２形成する。その後、上記レジストマスクを除去する。

次に、図１８（２）に示すように、第１配線溝１１２表面および第１絶縁膜１１１表面にバリア膜１１３を形成する。さらに銅シード膜（図示せず）を形成する。その後、めっき法によって、第１配線溝１１２を埋め込むように、第１絶縁膜１１１上に銅膜１１４を形成する。

次に、図１８（３）に示すように、化学的機械研磨（以下、ＣＭＰという）によって、第１絶縁膜１１１上の余剰な銅膜（銅シード膜も含む）１１４、バリア膜１１３を除去し、配線溝１１２内部にバリア膜１１３を介して銅膜１１４（銅シード層も含む）からなる第１配線１１５を形成する。この工程ではＣＭＰを行っているため、第１配線１１５表面および第１絶縁膜１１１表面は同一面上になるように平坦化されている。

次に、図１８（４）に示すように、第１絶縁膜１１１表面のプラズマダメージを受けている領域を、エッチングによって除去する。この結果、第１配線１１５、１１５間に溝１１６が形成される。

次に、図１９（５）に示すように、溝１１６を埋め込むように第１絶縁膜１１１上に第２絶縁膜１１７を、例えば炭素を含む酸化シリコン膜で形成する。

次に、図１９（６）に示すように、ＣＭＰによって、第１配線１１５上の第２絶縁膜１１７を除去するとともに、第１配線１１５表面および第２絶縁膜１１７表面が同一面上になるように平坦化する。

次に、図１９（７）に示すように、第１配線１１５上を被覆するようにバリア膜１１８を、例えば炭化シリコン膜で形成する。

次に、図１９（８）に示すように、バリア膜１１８上に第３絶縁膜１２１を、例えば炭素を含む酸化シリコン膜で形成する。

次に、図２０（９）に示すように、第３絶縁膜１２１上に、ビアホールパターン１３２を形成したエッチングマスク１３１を、例えばレジスト膜で形成する。

次に、図２０（１０）に示すように、エッチングマスク１３１〔前記図２０（９）参照〕を用いたエッチング技術により、上記第３絶縁膜１２１にビアホール１２２を形成する。

次に、図２１（１１）に示すように、第３絶縁膜１２１上に、第２配線溝パターン１３３を形成したエッチングマスク１３４を、例えばレジスト膜で形成する。その際、ビアホール１２２内にはレジスト膜が埋め込まれる。

次に、図２１（１２）に示すように、エッチングマスク１３４〔前記図２１（１１）参照〕を用いたエッチング技術により、上記第３絶縁膜１２１に第２配線溝１２３を形成する。

次に、図２１（１３）に示すように、第２配線溝１２３表面および第３絶縁膜１２１表面にバリア膜１２４を形成する。さらに銅シード膜（図示せず）を形成する。その後、めっき法によって、第２配線溝１２３を埋め込むように、第３絶縁膜１２１上に銅膜１２５を形成する。

次に、図２２（１４）に示すように、化学的機械研磨（以下、ＣＭＰという）によって、第３絶縁膜１２１上の余剰な銅膜（銅シード膜も含む）１２５、バリア膜１２４を除去し、第２配線溝１２３内部にバリア膜１２４を介して銅膜１２５（銅シード層も含む）からなる第２配線１２６を形成する。この工程ではＣＭＰを行っているため、第２配線１２６表面および第３絶縁膜１２１表面は同一面上になるように平坦化されている。

次に、図２２（１５）に示すように、第３絶縁膜１２１表面の絶縁膜の誘電率を上昇させるダメージ、例えばプラズマダメージを受けている領域を、エッチングによって除去する。この結果、第２配線１２６、１２６間に溝１２７が形成される。

次に、図２２（１６）に示すように、溝１２７を埋め込むように第３絶縁膜１２１上に第４絶縁膜１２８を、例えば炭素を含む酸化シリコン膜で形成する。

次に、図２３（１７）に示すように、ＣＭＰによって、第２配線１２６上の第４絶縁膜１２８を除去するとともに、第２配線１２６表面および第４絶縁膜１２８表面が同一面上になるように平坦化する。

次に、図２３（１８）に示すように、第２配線１２６上を被覆するバリア膜１２９を、例えば炭化シリコン膜で形成する。

上述したように、炭素を含む酸化シリコン膜で層間絶縁膜を形成するように、１種類の低誘電率膜を適用するホモジニアス構造は、第１配線１１５、１１５間、第２配線１２６、１２６間のダメージを受けた第１絶縁膜１１１部分、第３絶縁膜１２１部分をＲＩＥにて除去する際、除去領域の底部にエッチングストッパーが形成されていないので、ウエハ（Wafer）面内やパターン（Pattern）間差によるエッチング量のバラツキが大きくなる。そのため、溝１１６、１２７が埋め戻し時には高アスペクト比状態となる箇所が存在し、その結果、第２絶縁膜１１７による溝１１６の埋め込みや、第４絶縁膜１２８による溝１２７の埋め込みが不十分となり、膜中に空隙１１９、１３０を発生させることになり、配線の信頼性を悪化させるおそれがあった。

M.Fukasawa, S.Lane, M.Angyal, K.Chanda, F.Chen, C.Christiansen, J.Fitzsimmons, J.Gill, K.Ida, K.Inoue, K.Kumar, B.Li, P.McLaughlin, I.Melville, M.Minami, S.Nguyen, C.Penny, A.Sakamoto, Y.Shimooka, M.Ono, D.McHerron, T.Nogami and T.Ivers著 「BEOL Process Integration with Cu/SiOH（k=2.8） Low-k Interconnects at 65nm Groundrules」２００５年ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers） ＩＩＴＣ（International Interconnect Technology Conference）

解決しようとする問題点は、絶縁膜の誘電率を上昇させるダメージを受けた絶縁膜領域の除去工程で、エッチングストッパが形成されていないために除去しすぎてアスペクト比の高い領域が生じ、この高アスペクト比の除去領域を絶縁膜で埋め込む際に、埋め込み領域中に空隙が発生していた点である。

本発明は、絶縁膜の誘電率を上昇させるダメージを受けた領域の除去量を適正化することで除去領域への絶縁膜の埋め込み性を改善するとともに配線間の絶縁膜の低誘電率化を図って、配線信頼性の向上を図る。

請求項１に係る本発明は、基板上に第１絶縁膜を形成した後に前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングされる犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜と前記第１絶縁膜に凹部を形成する工程と、前記凹部内にバリア膜を介して導電体を形成する工程と、前記犠牲膜を前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングして除去する工程と、前記犠牲膜の除去領域を埋め込むように前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、第１絶縁膜上に第１絶縁膜に対して選択的にエッチングされる犠牲膜を形成した後、犠牲膜、第１絶縁膜に形成した凹部内に導電体を形成することから、凹部形成時に犠牲膜に誘電率を上昇させるダメージが生じる。しかしながら、その後、犠牲膜を除去することから、ダメージを受けている絶縁膜は除去され、さらに犠牲膜の除去領域に第２絶縁膜を埋め込むことから、導電体が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。また、ダメージを受けている犠牲膜が完全に除去されるので、導電体が形成される層の絶縁膜にダメージが残らない。また、犠牲膜除去時には第１絶縁膜がエッチングストッパとなるので、第１絶縁膜が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第２絶縁膜は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。

請求項４に係る本発明は、基板上に第１絶縁膜を形成した後に前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチング可能な犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜と前記第１絶縁膜に凹部を形成する工程と、前記凹部内にバリア膜を介して導電体を形成する工程と、前記導電体表面のみに拡散防止膜を形成する工程と、前記犠牲膜を前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングして除去する工程と、前記犠牲膜の除去領域を埋め込むように前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、第１絶縁膜上に第１絶縁膜に対してエッチング選択性を有する犠牲膜を形成した後、犠牲膜、第１絶縁膜に形成した凹部内に導電体を形成することから、凹部形成時に犠牲膜に誘電率を上昇させるダメージが生じる。しかしながら、その後、犠牲膜を除去することから、ダメージを受けている絶縁膜は除去され、さらに犠牲膜の除去領域に第２絶縁膜を埋め込むことから、導電体が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。また、ダメージを受けている犠牲膜が完全に除去されるので、導電体が形成される層の絶縁膜にダメージが残らない。また、犠牲膜除去時には第１絶縁膜がエッチングストッパとなるので、第１絶縁膜が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第２絶縁膜は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。さらに、犠牲膜を除去する前に導電体表面のみに拡散防止膜が形成されるので、ダメージを受けている犠牲膜の除去時に導電体表面が露出されないため、犠牲膜の除去時の導電体中への不純物の拡散が防止できる。

請求項７に係る本発明は、基板上に第１絶縁膜を形成した後に前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチング可能な犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜と前記第１絶縁膜に凹部を形成する工程と、前記凹部内にバリア膜を介して導電体を形成する工程と、前記導電体表面のみに拡散防止膜を形成する工程と、前記犠牲膜を前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングして除去する工程と、前記第１絶縁膜上に前記犠牲膜の除去領域を埋め込むとともに前記導電体を被覆するもので、前記導電体に達する凹部が形成される第２絶縁膜を塗布法により形成する工程とを有することを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、第１絶縁膜上に第１絶縁膜に対してエッチング選択性を有する犠牲膜を形成した後、犠牲膜、第１絶縁膜に形成した凹部内に導電体を形成することから、凹部形成時に犠牲膜に誘電率を上昇させるダメージが生じる。しかしながら、その後、犠牲膜を除去することから、ダメージを受けている絶縁膜は除去され、さらに犠牲膜の除去領域に第２絶縁膜を埋め込むことから、導電体が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。また、ダメージを受けている犠牲膜が完全に除去されるので、導電体が形成される層の絶縁膜にダメージが残らない。また、犠牲膜除去時には第１絶縁膜がエッチングストッパとなるので、第１絶縁膜が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第２絶縁膜は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。また、犠牲膜を除去する前に導電体表面のみに拡散防止膜が形成されるので、ダメージを受けている第２絶縁膜の除去時に導電体表面が露出されないため、犠牲膜の除去時の導電体中への不純物の拡散が防止できる。さらに、犠牲膜の除去領域を埋め込むとともに導電体を被覆するように第１絶縁膜上に第２絶縁膜を塗布法により形成するので、第２絶縁膜表面が平坦に形成されるため、その表面を平坦化するプロセスが不要になる。さらに、第２絶縁膜を、次ぎの導電体を形成する層の絶縁膜とすることができる。

請求項１に係る本発明によれば、誘電率を上昇させるダメージを受けている犠牲膜が完全に除去されて、犠牲膜の除去領域にダメージを受けていない第２絶縁膜が形成されるため、導電体間が低誘電率な絶縁膜で形成され、絶縁膜容量の低減が可能となる。また、犠牲膜のみを除去できるため、ダメージの入る深さをカバーできる厚みに犠牲膜を形成することで、犠牲膜の厚さを最小限にすることができるので、犠牲膜を除去した領域の深さが深くならずにすむ。このため、第２絶縁膜を成膜する際に膜内部に空隙が生じることがなくなるので、配線信頼性の向上が図れる。

請求項３に係る本発明によれば、誘電率を上昇させるダメージを受けている犠牲膜が完全に除去されて、犠牲膜の除去領域にダメージを受けていない第２絶縁膜が形成されるため、導電体間が低誘電率な絶縁膜で形成され、絶縁膜容量の低減が可能となる。また、犠牲膜のみを除去できるため、ダメージの入る深さをカバーできる厚みに犠牲膜を形成することで、第２絶縁膜の厚さを最小限にすることができるので、犠牲膜を除去した領域の深さが深くならずにすむ。このため、第２絶縁膜を成膜する際に膜内部に空隙が生じることがなくなるので、配線信頼性の向上が図れる。しかも、導電体表面に拡散防止膜を形成した後にダメージを受けている犠牲膜を除去するので、導電体へのダメージの防止、導電体の不純物汚染の防止ができる。よって、導電体の電気抵抗の上昇を防止することができ、この点からも配線信頼性の向上が図れる。

請求項５に係る本発明によれば、誘電率を上昇させるダメージを受けている犠牲膜が完全に除去されて、犠牲膜の除去領域にダメージを受けていない第２絶縁膜が形成されるため、導電体間が低誘電率な絶縁膜で形成され、絶縁膜容量の低減が可能となる。また、犠牲膜のみを除去できるため、ダメージの入る深さをカバーできる厚みに犠牲膜を形成することで、犠牲膜の厚さを最小限にすることができるので、犠牲膜を除去した領域の深さが深くならずにすむ。このため、第２絶縁膜を成膜する際に膜内部に空隙が生じることがなくなるので、配線信頼性の向上が図れる。しかも、導電体表面に拡散防止膜を形成した後にダメージを受けている犠牲膜を除去するので、導電体へのダメージの防止、導電体の不純物汚染の防止ができる。よって、導電体の電気抵抗の上昇を防止することができ、この点からも配線信頼性の向上が図れる。さらに、犠牲膜の除去領域を埋め込むとともに導電体を被覆するように第１絶縁膜上に第２絶縁膜を塗布法により形成するので、その表面を平坦化するプロセスが不要になり、また第２絶縁膜を、次ぎの導電体の層を形成するための絶縁膜とすることができる。よって、プロセスの簡略化が可能となる。

請求項１に係る本発明の一実施の形態例（第１実施例）を、図１〜図５の製造工程断面図によって説明する。

図１（１）に示すように、図示しない基板に堆積された下地絶縁膜１０上に、第１絶縁膜１１を形成した後に第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチング可能な犠牲膜１２を形成する。上記第１絶縁膜１１と上記犠牲膜１２とは、上記犠牲膜１２をエッチングした際の第１絶縁膜１１に対するのエッチング選択比〔（犠牲膜のエッチング速度）／（第１絶縁膜のエッチング速度）〕が例えば１０以上であることが好ましい。例えば、上記第１絶縁膜１１を有機系の絶縁膜で形成し、犠牲膜１２を無機系の絶縁膜で形成する。

上記有機系の絶縁膜としては、例えばポリアリールエーテル膜（比誘電率：２．５程度）を用いることができる。このポリアリールエーテル膜は、前駆体をスピンコート法により堆積した後、３５０℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。

一方、無機系の絶縁膜としては、例えば炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用いることができる。このＳｉＯＣ膜の成膜方法は、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、シリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。

このように、第１絶縁膜１１を有機系の絶縁膜、犠牲膜を無機系の絶縁膜とすることで、エッチング選択比は１００程度もしくはそれ以上となる。また、第１絶縁膜１１と犠牲膜１２は、第１絶縁膜１１に対して犠牲膜１２が選択的にエッチング可能な膜であれば、共に有機系の絶縁膜であっても、無機系の絶縁膜であってもよい。

次いで、上記犠牲膜１２上に配線溝を形成するためのレジストパターン（図示せず）を形成した後、異方性加工（例えば反応性イオンエッチング：ＲＩＥ）によって犠牲膜１２と第１絶縁膜１１に凹部（第１配線溝）１３を形成する。この第１配線溝１３がシングルダマシン開口部となる。

次に、図１（２）に示すように、第１配線溝１３内部を含む犠牲膜１２表面にバリア膜１４と銅シード膜（図示せず）を形成する。バリア膜はスパッタ法によりタンタル（Ｔａ）膜もしくはタンタル窒化膜（ＴａＮ）で形成する。また銅シード膜はスパッタ法により銅で形成される。次いで、第１配線溝１３を埋め込むように犠牲膜１２上に導電体膜１５を形成する。この導電体膜１５は、めっき法によって銅で形成される。

次に、図１（３）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、導電体膜１５、バリア膜１４等の不要部分を除去する。この結果、第１配線溝１３内部にバリア膜１４を介して導電体膜１５（銅シード膜も含む）からなる導電体（第１配線）１６が形成される。

次に、図１（４）に示すように、犠牲膜１２〔前記図１の（３）参照〕を第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングして除去する。このエッチングは、一例としてフロロカーボン系のガス、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）をエッチングガスに用いて行う。また誘電率を低下させるダメージを受けている犠牲膜１２を剥離除去する際は、下地の第１絶縁膜１１にエッチングダメージを与えないように、基盤バイアスを抑え（例えば、６００Ｖ〜９００Ｖ程度の基盤バイアスとする。）、かつ、堆積（Ｄｅｐｏ）性の高いジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）ガスを例えば四フッ化メタン（ＣＦ₄）などのメインガスに対して１０％程度の流量で添加する。一例としてガスとその流量比は四フッ化メタン（ＣＦ₄）:アルゴン（Ａｒ）:酸素（Ｏ₂）：ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）を２４：８０：１：３とする。これにより第１絶縁膜１１に対する選択エッチング性を確保しつつ、堆積物による保護膜によって、イオンアタックによるダメージを抑えることが可能となる。上記誘電率を低下させるダメージ（以下単にダメージという）には、例えばエッチング時のプラズマによるダメージがある。

次に、図１（５）に示すように、犠牲膜１２〔前記図１の（３）参照〕の除去領域１７を埋め込むように第１絶縁膜１１上に第２絶縁膜１８を形成する。この第２絶縁膜１８には、例えば、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用い、例えばＣＶＤ法により成膜する。

次に、図１（６）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、第１配線１６表面が露出するように、第２絶縁膜１８の不要部分を除去する。これにより、第２絶縁膜１８表面および第１配線１６表面が平坦な面に形成される。この平坦化プロセスにエッチバック技術を用いずにＣＭＰを用いたことにより、第２絶縁膜１８はダメージを受けることなく表面が平坦化される。

次に、図２（７）に示すように、第１配線１６表面を被覆するように上記第２絶縁膜１８上に、銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止する拡散防止膜１９を形成する。この拡散防止膜１９は銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止することが可能な絶縁膜で形成される。このような絶縁膜として、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜等がある。ここでは、比較的低誘電率な炭化シリコン膜（誘電率＝３．８程度）を用いた。

次に、上層配線の形成技術を説明する。ここでは一例として、デュアルダマシン構造の製造方法で説明する。図２（８）に示すように、上記拡散防止膜１９上にビア層の絶縁膜として第３絶縁膜２１を形成し、次いで配線層の絶縁膜として第４絶縁膜２２、犠牲膜２３を順に積層して形成し、さらに有機犠牲膜２４を形成する。上記第３絶縁膜２１、犠牲膜２３は、例えば無機系の絶縁膜で形成され、上記第４絶縁膜２２、有機犠牲膜２４は有機系の絶縁膜で形成される。

上記有機系の絶縁膜としては、例えばポリアリールエーテル膜（比誘電率：２．５程度）を用いることができる。このポリアリールエーテル膜は、前駆体をスピンコート法により堆積した後、３５０℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。

一方、無機系の絶縁膜としては、例えば炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用いることができる。このＳｉＯＣ膜の成膜方法は、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、シリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。

このように、第４絶縁膜２２および有機犠牲膜２４を有機系の絶縁膜、第３絶縁膜２１および犠牲膜２３を無機系の絶縁膜とすることで、第３絶縁膜２１および犠牲膜２３に対する第４絶縁膜２２および有機犠牲膜２４のエッチング選択比は１００程度もしくはそれ以上を得ることができる。また、第３絶縁膜２１と犠牲膜２３は、第３絶縁膜２１に対して犠牲膜２３が選択的にエッチング可能な膜であれば、共に有機系の絶縁膜であっても、無機系の絶縁膜であってもよい。

さらに、第１ハードマスク４１、第２ハードマスク４２を順に積層して形成する。第１ハードマスク４１は、例えば窒化シリコン膜で形成され、第２ハードマスク４２は酸化シリコン膜で形成される。このように、第１ハードマスク４１と第２ハードマスク４２とはエッチング選択性の高い材料の組み合わせを用いる。すなわち、第２ハードマスク４２をエッチングマスクに用いて第１ハードマスク４１をエッチングできる材料の組み合わせを選択する。

次に、図２（９）に示すように、上記第２ハードマスク４２上に第２配線溝パターンを形成する際のエッチングマスクとなるレジストパターン４３を形成する。そして、このレジストパターン４３を用いて第２ハードマスク４２をエッチング加工する。

この結果、図３（１０）に示すように、第２ハードマスク４２に第２配線溝パターン４４が形成される。その後、上記レジストパターン４３〔前記図２の（９）参照〕を除去する。

次に、図３（１１）に示すように、上記第１ハードマスク４１上に第２ハードマスク４２を被覆するようにビアホールパターン４６が形成されたレジストパターン４５を形成する。上記レジストパターン４５、第１ハードマスク４１、第２ハードマスク４２等をエッチングマスクに用いて、有機犠牲膜２４、犠牲膜２３、第４絶縁膜２２、第３絶縁膜２１をエッチング加工する。

このエッチング加工の詳細を図６および図７の製造工程断面図によって説明する。

図６（１）に示すように、レジストパターン４５をエッチングマスクに用いて第１ハードマスク４１をエッチング加工し、ビアホールパターン４６を延長形成する。

さらに、図６（２）に示すように、第１ハードマスク４１および第２ハードマスク４２をエッチングマスクにして有機犠牲膜２４をエッチングし、ビアホールパターン４６を延長形成する。このとき、レジストパターン４５もエッチングされる。このエッチングでレジストパターン４５が完全にエッチングされて除去されても、第１ハードマスク４１がエッチングマスクとなるので支障はない。また、上記エッチング加工においてレジストパターン４５が残った場合には、レジストパターン４５を除去する。

次に、図６（３）に示すように、配線溝パターンが形成された第２ハードマスク４２をエッチングマスクに用いて、ドライエッチング法により、第１ハードマスク４１に第２配線溝パターン４４を延長形成する。その際、犠牲膜２３の上層にビアホールパターン４６が延長形成される。

上記第１ハードマスク４１のＳｉＮ膜に第２配線溝パターン４４を形成するエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用いて、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）、酸素（Ｏ₂）およびアルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ₂Ｆ₂：Ｏ₂：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。このエッチング条件におけるＳｉＯ₂膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ₂）は３程度得ることができる。また、このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯＣ）は約１程度であるため、このエッチングによりＳｉＯＣ膜からなる犠牲膜２３へビアホールパターン４６の開口は途中開口となる。

そこで、図７（４）に示すように、有機犠牲膜２４をエッチングマスクに用いて、犠牲膜２３にビアホールパターン４６を開口する。その際、第４絶縁膜２２にもビアホールパターン４６が一部形成される。このエッチングでは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ₂）を用い、ガス流量比（Ｃ₅Ｆ₈：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ₂）を１：１０：５：１とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定し、犠牲膜２３に対するビアホールパターン４６の完全開口を行った。

続いて、図７（５）に示すように、第２ハードマスク４２〔前記図７（４）参照〕をエッチングマスクに用いて、有機犠牲膜２４に第２配線溝パターン４４を延長形成する。このとき、上記ビアホールパターン４６は第４絶縁膜２２に延長形成される。上記有機犠牲膜２４への第２配線溝パターン４４の延長形成は、高密度プラズマエッチング装置によるアンモニア（ＮＨ₃）ガスを用いた異方性エッチングにより行う。

次に、図７（６）に示すように、第１ハードマスク４１〔前記図７（５）参照〕と有機犠牲膜２４をマスクとして、第３絶縁膜２１、第４絶縁膜２２および犠牲膜２３をエッチングし、犠牲膜２３および第４絶縁膜２２の途中まで第２配線溝パターン４４を延長形成するとともに、ビアホールパターン４６を拡散防止膜１９の直上まで延長形成する。

そして、図３（１２）に示すように、ビアホールパターン４６〔前記図７の（６）参照〕を延長形成して形成されたビアホール２６底部にある拡散防止膜１９をエッチングして、上記ビアホール２６を第１配線１６に到達させる。それとともに、上記第４絶縁膜２２に第２配線溝パターン４４〔前記図７の（３）参照〕を延長形成して凹部（第２配線溝）２５を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ₂）を用い、ガス流量比（Ｃ₅Ｆ₈：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ₂）を１：１０：５：５とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチングによって、有機犠牲膜２４〔前記図７の（３）参照〕も除去される。

上記第４絶縁膜２２に第２配線溝２５を形成するエッチングと有機犠牲膜２４を除去するエッチングは、通常の高密度プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスには例えばアンモニア（ＮＨ₃）を用いた。ＲＦパワーは１５０Ｗ、基板温度は２０℃に設定した。このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜からなる第３絶縁膜２１、犠牲膜２３に対するエッチング選択比は１００以上得られるため、第２配線溝２５の開口は深さばらつき無く、制御性良く行うことができる。

上記ビアホール２６底部にあるＳｉＣ膜からなる拡散防止膜１９のエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）、酸素（Ｏ₂）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ₂Ｆ₂：Ｏ₂：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。

このようにして、第４絶縁膜２２および犠牲膜２３に形成された第２配線溝２５と第３絶縁膜２１に形成されたビアホール２６からなるデュアルダマシン開口部が形成される。

次に、図４（１３）に示すように、第２配線溝２５およびビアホール２６の内面にバリア膜２７と銅シード膜（図示せず）を形成する。このバリア膜２７は、例えばスパッタリング法によりタンタル（Ｔａ）膜を成膜して形成することができる。続いて、第２配線溝２５およびビアホール２６の内部を埋め込むように導電体膜２８を形成する。この導電体膜２８は、例えば電解めっき法もしくはスパッタリング法により銅（Ｃｕ）膜を堆積して形成される。

次に、図４（１４）に示すように、堆積したバリア膜２７および導電体膜２８のうち、配線パターンとして不要な部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去することにより、第２配線溝２５の内部にバリア膜２７を介して導電体膜２８からなる導電体（第２配線）２９が形成されるとともに、ビアホール２６の内部にバリア膜２７を介して上記第１配線１６と上記第２配線２９とを接続するもので導電体膜２８からなるビア３０が形成される。このようにして、いやゆるデュアルダマシン（Dual-Damascene）構造の多層配線構造が得られる。

次に、図４（１５）に示すように、犠牲膜２３〔前記図４の（１４）参照〕を第４絶縁膜２２に対して選択的にエッチングして除去する。このエッチングは、一例として、フロロカーボン系のガス、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）をエッチングガスに用いて行う。また、第２配線溝２５およびビアホール２６を形成する際にダメージを受けている犠牲膜２３を剥離除去する際は、下地の第４絶縁膜２２にエッチングダメージを与えないように、（例えば、６００Ｖ〜９００Ｖ程度の基盤バイアスとする。）、かつ堆積（Ｄｅｐｏ）性の高いジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）ガスを例えばメタン（CF4）などのメインガスに対して10%程度の流量で添加する。一例としてガスとその流量比は四フッ化メタン（ＣＦ₄）：アルゴン（Ａｒ）：酸素（Ｏ₂）：ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）を２４：８０：１：３とする。これにより第４絶縁膜２２に対する選択エッチング性を確保しつつ、堆積物による保護膜によって、イオンアタックによるダメージを抑えることが可能となる。

次に、図５（１６）に示すように、犠牲膜２３〔前記図４の（１４）参照〕の除去領域３１を埋め込むように第４絶縁膜２２上に第５絶縁膜３２を形成する。この第５絶縁膜３２には、例えば、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用い、例えばＣＶＤ法により成膜する。

次に、図５（１７）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、第２配線２９表面が露出するように、第５絶縁膜３２の不要部分を除去する。これにより、第５絶縁膜３２表面および第２配線２９表面が平坦な面に形成される。この平坦化プロセスにエッチバック技術を用いずにＣＭＰを用いたことにより、第５絶縁膜３２はダメージを受けることなく表面が平坦化される。

次に、図５（１８）に示すように、第２配線２９表面を被覆するように上記第５絶縁膜３２上に、銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止する拡散防止膜３３を形成する。この拡散防止膜３３は銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止することが可能な絶縁膜で形成される。このような絶縁膜として、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜等がある。ここでは、比較的低誘電率な炭化シリコン膜（誘電率＝３．８程度）を用いた。

なお、例えば、上記酸化防止層１９、３３は、ＣＶＤ法により形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜としてもよく、また、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜中に窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）等の軽元素を含有した膜として用いることも可能である。

上記第２絶縁膜１８、第３絶縁膜２１、第５絶縁膜３２、犠牲膜１２、２３は、例えばＳｉＯＣ膜の代わりにＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯＦ膜、スピンコート法により形成されるメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）膜やハイドロゲンシルセキオサン（ＨＳＱ）膜等のシリコン系低誘電率膜を用いることができる。上記第１絶縁膜１１、第４絶縁膜２２は、ポリアリールエーテル膜の代わりに、ポリアリレンエーテル膜、アモルファスカーボン膜、ポリテトラトラフロロエチレン膜、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）膜、ポリイミド膜等の誘電率が３．０以下のいわゆる低誘電率有機膜を用いることができる。また、第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２は、上記誘電率膜、無機膜の他に、キセロゲル膜、多孔質構造を有する比誘電率が２．５以下のＭＳＱ膜や有機ポリマー等の適用することも可能であり、また上記に挙げた低誘電率膜の複数種類を組み合わせた積層膜とすることも可能である。

また、各配線を形成する前には、薬液による後処理と水素アニール処理により、各配線溝やビアホールの側壁に残留するエッチング付着物や、ビアホール２６底部の銅（Ｃｕ）変質層を除去することが好ましい。

第１実施例では、第１絶縁膜１１上に第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングされる犠牲膜１２を形成した後、犠牲膜１２、第１絶縁膜１１に形成した第１配線溝１３内に第１配線１６を形成することから、第１配線溝１３形成時に犠牲膜１２にダメージ、例えばエッチングによるダメージが生じる。しかしながら、その後、犠牲膜１２を除去することから、ダメージを受けている絶縁膜は除去され、さらに犠牲膜１２の除去領域１７に第２絶縁膜１８を埋め込むことから、第１配線１６が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。また、ダメージを受けている犠牲膜１２が完全に除去されるので、第１配線１６が形成される層の絶縁膜にダメージが残らない。
しかも、第２絶縁膜１８表面を平坦化するプロセスはＣＭＰによることから、平坦化の際にもダメージを受けることはない。また、犠牲膜１２の除去時には第１絶縁膜１１がエッチングストッパとなるので、第１絶縁膜１１が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第２絶縁膜１８は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。

第２配線２９が形成される絶縁膜についても第１配線１６と同様に、第２配線溝２５、ビアホール２６を形成する際にダメージを受けた犠牲膜２３を除去して、その除去領域３１にダメージを受けていない第５絶縁膜３２を形成することから、第２配線２９が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。しかも、第５絶縁膜３２表面を平坦化するプロセスはＣＭＰによることから、平坦化の際にもダメージを受けることはない。また、犠牲膜２３の除去時には第４絶縁膜２２がエッチングストッパとなるので、第４絶縁膜２２が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第５絶縁膜３２は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。

よって、ダメージを受けている犠牲膜１２、２３が完全に除去されて、犠牲膜１２、２３の除去領域１７、３１にダメージを受けていない第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２が形成されるため、配線間の絶縁膜容量の低減が可能となる。また、犠牲膜１２、２３のみを除去できるため、ダメージの入る深さをカバーできる厚みに犠牲膜１２、２３を形成することで、犠牲膜１２、２３の厚さを最小限にすることができるので、犠牲膜１２、２３を除去した除去領域１７、３１の深さが深くならずにすむ。要するに、誘電率を低下させるダメージを受けた絶縁膜の除去量を適正化して、最小限の除去量ですむようにしている。このため、第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２を成膜する際に膜内部に空隙が生じることがなくなるので、配線信頼性の向上が図れる。

次に、請求項３に係る本発明の一実施の形態例（第２実施例）を、図８〜図１２の製造工程断面図によって説明する。なお、第１実施例と同様な構成部品には同一符号を付与して説明する。

図８（１）に示すように、図示しない基板に堆積された下地絶縁膜１０上に、第１絶縁膜１１を形成した後に第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチング可能な犠牲膜１２を形成する。上記第１絶縁膜１１と上記犠牲膜１２とは、上記犠牲膜１２をエッチングした際の第１絶縁膜１１に対するのエッチング選択比〔（犠牲膜のエッチング速度）／（第１絶縁膜のエッチング速度）〕が例えば１０以上であることが好ましい。例えば、上記第１絶縁膜１１を有機系の絶縁膜で形成し、犠牲膜１２を無機系の絶縁膜で形成する。

上記有機系の絶縁膜としては、例えばポリアリールエーテル膜（比誘電率：２．５程度）を用いることができる。このポリアリールエーテル膜は、前駆体をスピンコート法により堆積した後、３５０℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。

一方、無機系の絶縁膜としては、例えば炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用いることができる。このＳｉＯＣ膜の成膜方法は、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、シリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。

このように、第１絶縁膜１１を有機系の絶縁膜、犠牲膜を無機系の絶縁膜とすることで、エッチング選択比は１００程度もしくはそれ以上となる。また、第１絶縁膜１１と犠牲膜１２は、第１絶縁膜１１に対して犠牲膜１２が選択的にエッチング可能な膜であれば、共に有機系の絶縁膜であっても、無機系の絶縁膜であってもよい。

次いで、上記犠牲膜１２上に配線溝を形成するためのレジストパターン（図示せず）を形成した後、異方性加工（例えば反応性イオンエッチング：ＲＩＥ）によって犠牲膜１２と第１絶縁膜１１に凹部（第１配線溝）１３を形成する。この第１配線溝１３がシングルダマシン開口部となる。

次に、図８（２）に示すように、第１配線溝１３内部を含む犠牲膜１２表面にバリア膜１４と銅シード膜（図示せず）を形成する。バリア膜はスパッタ法によりタンタル（Ｔａ）膜もしくはタンタル窒化膜（ＴａＮ）で形成する。また銅シード膜はスパッタ法により銅で形成される。次いで、第１配線溝１３を埋め込むように犠牲膜１２上に導電体膜１５を形成する。この導電体膜１５は、めっき法によって銅で形成される。

次に、図８（３）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、導電体膜１５、バリア膜１４等の不要部分を除去する。この結果、第１配線溝１３内部にバリア膜１４を介して導電体膜１５（銅シード膜も含む）からなる導電体（第１配線）１６が形成される。

次に、図８（４）に示すように、第１配線１６表面のみに、銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止する拡散防止膜２０を形成する。この拡散防止膜２０は、無電解めっき法にて、コバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）、もしくはコバルトタングステンホウ素（ＣｏＷＢ）などの金属層を銅の第１配線１６表面上に自己整合的に成長させて形成される。

次に、図８（５）に示すように、犠牲膜１２〔前記図１の（３）参照〕を第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングして除去する。このエッチングは、一例として、フロロカーボン系のガス、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）をエッチングガスに用いて行う。また誘電率を低下させるダメージを受けている犠牲膜１２を剥離除去する際は、下地の第１絶縁膜１１にエッチングダメージを与えないように、基盤バイアスを抑え（例えば、６００Ｖ〜９００Ｖ程度の基盤バイアスとする。）、かつ、堆積（Ｄｅｐｏ）性の高いジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）ガスを例えば四フッ化メタン（ＣＦ₄）などのメインガスに対して１０％程度の流量で添加する。一例としてガスとその流量比は四フッ化メタン（ＣＦ₄）:アルゴン（Ａｒ）:酸素（Ｏ₂）：ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）を２４：８０：１：３とする。これにより第１絶縁膜１１に対する選択エッチング性を確保しつつ、堆積物による保護膜によってイオンアタックによるダメージを抑えることが可能となる。

次に、図８（６）に示すように、犠牲膜１２〔前記図１の（３）参照〕の除去領域１７を埋め込むように第１絶縁膜１１上に第２絶縁膜１８を形成する。この第２絶縁膜１８には、例えば、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用い、例えばＣＶＤ法により成膜する。

次に、図８（７）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、拡散防止膜２０表面が露出するように、第２絶縁膜１８の不要部分を除去する。これにより、第２絶縁膜１８表面および拡散防止膜２０表面が平坦な面に形成される。この平坦化プロセスにエッチバック技術を用いずにＣＭＰを用いたことにより、第２絶縁膜１８はダメージを受けることなく表面が平坦化される。

次に、上層配線の形成技術を説明する。ここでは一例として、デュアルダマシン構造の製造方法で説明する。図９（８）に示すように、上記拡散防止膜２０を被覆するように第２絶縁膜１８上に、ビア層の絶縁膜として第３絶縁膜２１を形成し、次いで配線層の絶縁膜として第４絶縁膜２２、犠牲膜２３を順に積層して形成し、さらに有機犠牲膜２４を形成する。上記第３絶縁膜２１、犠牲膜２３は、例えば無機系の絶縁膜で形成され、上記第４絶縁膜２２、有機犠牲膜２４は有機系の絶縁膜で形成される。

上記有機系の絶縁膜としては、例えばポリアリールエーテル膜（比誘電率：２．５程度）を用いることができる。このポリアリールエーテル膜は、前駆体をスピンコート法により堆積した後、３５０℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。

一方、無機系の絶縁膜としては、例えば炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用いることができる。このＳｉＯＣ膜の成膜方法は、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、シリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。

このように、第４絶縁膜２２および有機犠牲膜２４を有機系の絶縁膜、第３絶縁膜２１および犠牲膜２３を無機系の絶縁膜とすることで、第３絶縁膜２１および犠牲膜２３に対する第４絶縁膜２２および有機犠牲膜２４のエッチング選択比は１００程度もしくはそれ以上を得ることができる。また、第３絶縁膜２１と犠牲膜２３は、第３絶縁膜２１に対して犠牲膜２３が選択的にエッチング可能な膜であれば、共に有機系の絶縁膜であっても、無機系の絶縁膜であってもよい。

さらに、第１ハードマスク４１、第２ハードマスク４２を順に積層して形成する。第１ハードマスク４１は、例えば窒化シリコン膜で形成され、第２ハードマスク４２は酸化シリコン膜で形成される。このように、第１ハードマスク４１と第２ハードマスク４２とはエッチング選択性の高い材料の組み合わせを用いる。すなわち、第２ハードマスク４２をエッチングマスクに用いて第１ハードマスク４１をエッチングできる材料の組み合わせを選択する。

次に、図９（９）に示すように、上記第２ハードマスク４２上に第２配線溝パターンを形成する際のエッチングマスクとなるレジストパターン４３を形成する。そして、このレジストパターン４３を用いて第２ハードマスク４２をエッチング加工する。

この結果、図９（１０）に示すように、第２ハードマスク４２に第２配線溝パターン４４が形成される。その後、上記レジストパターン４３〔前記図９の（９）参照〕を除去する。

次に、図１０（１１）に示すように、上記第１ハードマスク４１上に第２ハードマスク４２を被覆するようにビアホールパターン４６が形成されたレジストパターン４５を形成する。上記レジストパターン４５、第１ハードマスク４１、第２ハードマスク４２等をエッチングマスクに用いて、有機犠牲膜２４、犠牲膜２３、第４絶縁膜２２、第３絶縁膜２１をエッチング加工する。

このエッチング加工の詳細を前記図６および図７の製造工程断面図によって説明したプロセスと同様となる。

そして、図１０（１２）に示すように、ビアホールパターン４６〔前記図７の（６）参照〕を延長形成して形成されたビアホール２６底部にある拡散防止膜２０をエッチングして、上記ビアホール２６を第１配線１６に到達させる。それとともに、上記第４絶縁膜２２に第２配線溝パターン４４〔前記図７の（３）参照〕を延長形成して凹部（第２配線溝）２５を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ₂）を用い、ガス流量比（Ｃ₅Ｆ₈：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ₂）を１：１０：５：５とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチングによって、有機犠牲膜２４〔前記図７の（３）参照〕も除去される。

上記第４絶縁膜２２に第２配線溝２５を形成するエッチングと有機犠牲膜２４を除去するエッチングは、通常の高密度プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスには例えばアンモニア（ＮＨ₃）を用いた。ＲＦパワーは１５０Ｗ、基板温度は２０℃に設定した。このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜からなる第３絶縁膜２１、犠牲膜２３に対するエッチング選択比は１００以上得られるため、第２配線溝２５の開口は深さばらつき無く、制御性良く行うことができる。

上記ビアホール２６底部にある拡散防止膜２０のエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、酸素（Ｏ₂）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ₂Ｆ₂：ＣＦ₄：Ｏ₂：Ａｒ）を１：１：１：１０とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。

このようにして、第４絶縁膜２２および犠牲膜２３に形成された第２配線溝２５と第３絶縁膜２１に形成されたビアホール２６からなるデュアルダマシン開口部が形成される。

次に、図１０（１３）に示すように、第２配線溝２５およびビアホール２６の内面にバリア膜２７と銅シード膜（図示せず）を形成する。このバリア膜２７は、例えばスパッタリング法によりタンタル（Ｔａ）膜を成膜して形成することができる。続いて、第２配線溝２５およびビアホール２６の内部を埋め込むように導電体膜２８を形成する。この導電体膜２８は、例えば電解めっき法もしくはスパッタリング法により銅（Ｃｕ）膜を堆積して形成される。

次に、図１１（１４）に示すように、堆積したバリア膜２７および導電体膜２８のうち、配線パターンとして不要な部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去することにより、第２配線溝２５の内部にバリア膜２７を介して導電体膜２８からなる導電体（第２配線）２９が形成されるとともに、ビアホール２６の内部にバリア膜２７を介して上記第１配線１６と上記第２配線２９とを接続するもので導電体膜２８からなるビア３０が形成される。このようにして、いやゆるデュアルダマシン（Dual-Damascene）構造の多層配線構造が得られる。

次に、図１１（１５）に示すように、第２配線２９表面のみに、銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止する拡散防止膜３４を形成する。この拡散防止膜３４は、無電解めっき法にて、コバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）、もしくはコバルトタングステンホウ素（ＣｏＷＢ）などの金属層を銅の第２配線２９表面上に自己整合的に成長させて形成される。

次に、図１１（１６）に示すように、犠牲膜２３〔前記図４の（１４）参照〕を第４絶縁膜２２に対して選択的にエッチングして除去する。このエッチングは、一例として、フロロカーボン系のガス、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）をエッチングガスに用いて行う。また、第２配線溝２５およびビアホール２６を形成する際にダメージを受けている犠牲膜２３を剥離除去する際は、下地の第４絶縁膜２２にエッチングダメージを与えないように、基盤バイアスを抑え（例えば、６００Ｖ〜９００Ｖ程度の基盤バイアスとする。）、かつ、堆積（Ｄｅｐｏ）性の高いジフルオルメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）ガスを例えば四フッ化メタン（ＣＦ₄）などのメインガスに対して１０％程度の流量で添加する。一例としてガスとその流量比は四フッ化メタン（ＣＦ₄）:アルゴン（Ａｒ）:酸素（Ｏ₂）：ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）を２４：８０：１：３とする。これにより第４絶縁膜２２に対する選択エッチング性を確保しつつ、堆積物による保護膜によって、イオンアタックによるダメージを抑えることが可能となる。

次に、図１２（１７）に示すように、犠牲膜２３〔前記図４の（１４）参照〕の除去領域３１を埋め込むように第４絶縁膜２２上に第５絶縁膜３２を形成する。この第５絶縁膜３２には、例えば、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用い、例えばＣＶＤ法により成膜する。

次に、図１２（１８）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、拡散防止膜３４表面が露出するように、第５絶縁膜３２の不要部分を除去する。これにより、拡散防止膜３４表面に合わせて第５絶縁膜３２表面が平坦な面に形成される。この平坦化プロセスにエッチバック技術を用いずにＣＭＰを用いたことにより、第５絶縁膜３２はダメージを受けることなく表面が平坦化される。また、拡散防止膜３４が研磨ストッパとなるので、研磨制御性がよい。

なお、上記拡散防止膜２０、３４は、コバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）やコバルトタングステンホウ素（ＣｏＷＢ）以外にも化学気相成長（ＣＶＤ）法による選択タングステン（Ｗ）を適用することも可能である。

例えば、上記第２絶縁膜１８、第３絶縁膜２１、第５絶縁膜３２、犠牲膜１２、２３は、ＳｉＯＣ膜の代わりにＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯＦ膜、スピンコート法により形成されるメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）膜やハイドロゲンシルセキオサン（ＨＳＱ）膜等のシリコン系低誘電率膜を用いることができる。上記第１絶縁膜１１、第４絶縁膜２２は、ポリアリールエーテル膜の代わりに、ポリアリレンエーテル膜、アモルファスカーボン膜、ポリテトラトラフロロエチレン膜、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）膜、ポリイミド膜等の誘電率が３．０以下のいわゆる低誘電率有機膜を用いることができる。また、第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２は、上記誘電率膜、無機膜の他に、キセロゲル膜、多孔質構造を有する比誘電率が２．５以下のＭＳＱ膜や有機ポリマー等の適用することも可能であり、また上記に挙げた低誘電率膜の複数種類を組み合わせた積層膜とすることも可能である。

また、各配線を形成する前には、薬液による後処理と水素アニール処理により、各配線溝やビアホールの側壁に残留するエッチング付着物や、ビアホール２６底部の銅（Ｃｕ）変質層を除去することが好ましい。

第２実施例では、第１絶縁膜１１上に第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングされる犠牲膜１２を形成した後、犠牲膜１２、第１絶縁膜１１に形成した第１配線溝１３内に第１配線１６を形成することから、第１配線溝１３形成時に犠牲膜１２にダメージ、例えばエッチングによるダメージが生じる。しかしながら、その後、犠牲膜１２を除去することから、ダメージを受けている絶縁膜は除去され、さらに犠牲膜１２の除去領域１７に第２絶縁膜１８を埋め込むことから、第１配線１６が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。また、ダメージを受けている犠牲膜１２が完全に除去されるので、第１配線１６が形成される層の絶縁膜にダメージが残らない。しかも、第２絶縁膜１８表面を平坦化するプロセスはＣＭＰによることから、平坦化の際にもダメージを受けることはない。また、犠牲膜１２の除去時には第１絶縁膜１１がエッチングストッパとなるので、第１絶縁膜１１が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第２絶縁膜１８は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。

第２配線２９が形成される絶縁膜についても第１配線１６と同様に、第２配線溝２５、ビアホール２６を形成する際にダメージを受けた犠牲膜２３を除去して、その除去領域３１にダメージを受けていない第５絶縁膜３２を形成することから、第２配線２９が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。しかも、第５絶縁膜３２表面を平坦化するプロセスはＣＭＰによることから、平坦化の際にもダメージを受けることはない。また、犠牲膜２３の除去時には第４絶縁膜２２がエッチングストッパとなるので、第４絶縁膜２２が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第５絶縁膜３２は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。

よって、ダメージを受けている犠牲膜１２、２３が完全に除去されて、犠牲膜１２、２３の除去領域１７、３１にダメージを受けていない第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２が形成されるため、配線間の絶縁膜容量の低減が可能となる。また、犠牲膜１２、２３のみを除去できるため、ダメージの入る深さをカバーできる厚みに犠牲膜１２、２３を形成することで、犠牲膜１２、２３の厚さを最小限にすることができるので、犠牲膜１２、２３を除去した除去領域１７、３１の深さが深くならずにすむ。要するに、誘電率を低下させるダメージを受けた絶縁膜の除去量を適正化して、最小限の除去量ですむようにしている。このため、第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２を成膜する際に膜内部に空隙が生じることがなくなるので、配線信頼性の向上が図れる。

また、上記拡散防止膜２０、３４を形成することにより、犠牲膜１２、２３を除去する際に、拡散防止膜２０，３４が第１配線１８、第２配線２９を保護するので、配線にエッチングダメージが入るのを防止することができる。また、エッチング時に銅からなる第１配線１８、第２配線２９が汚染されるのが防止できる。したがって、配線抵抗の上昇を防止するとともに、配線信頼性が確保される。さらに、上記したように、拡散防止膜２０、３４が第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２の研磨時の研磨ストッパになるので、絶縁膜の過剰研磨を防止することができるとともに、拡散防止膜２０、３４表面に合わせた平坦化が可能となる。このように、拡散防止膜２０、３４は形状安定に寄与するだけでなく、ストレスマイグレーション（ＳＭ）、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）への抑制効果が期待できる。さらに、拡散防止膜２０、３４は、第１配線１８表面、第２配線２９表面のみに形成されることから、犠牲膜１２、２３を除去するエッチングを阻害しない。これによって、配線を保護する拡散防止膜２０、３４を形成した後に犠牲膜１２、２３のエッチングを行うことが可能になっている。

請求項５に係る本発明の一実施の形態例（第３実施例）を、図１３〜図１７の製造工程断面図によって説明する。この第３実施例は、前記第２実施例において、第２絶縁膜１８を塗布法により形成し、第３絶縁膜２１を形成しない製造方法である。以下、その詳細を説明する。なお、第１、第２実施例と同様な構成部品には同一符号を付与して説明する。

図１３（１）に示すように、図示しない基板に堆積された下地絶縁膜１０上に、第１絶縁膜１１を形成した後に第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチング可能な犠牲膜１２を形成する。上記第１絶縁膜１１と上記犠牲膜１２とは、上記犠牲膜１２をエッチングした際の第１絶縁膜１１に対するのエッチング選択比〔（犠牲膜のエッチング速度）／（第１絶縁膜のエッチング速度）〕が例えば１０以上であることが好ましい。例えば、上記第１絶縁膜１１を有機系の絶縁膜で形成し、犠牲膜１２を無機系の絶縁膜で形成する。

上記有機系の絶縁膜としては、例えばポリアリールエーテル膜（比誘電率：２．５程度）を用いることができる。このポリアリールエーテル膜は、前駆体をスピンコート法により堆積した後、３５０℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。

一方、無機系の絶縁膜としては、例えば炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用いることができる。このＳｉＯＣ膜の成膜方法は、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、シリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。

このように、第１絶縁膜１１を有機系の絶縁膜、犠牲膜を無機系の絶縁膜とすることで、エッチング選択比は１００程度もしくはそれ以上となる。また、第１絶縁膜１１と犠牲膜１２は、第１絶縁膜１１に対して犠牲膜１２が選択的にエッチング可能な膜であれば、共に有機系の絶縁膜であっても、無機系の絶縁膜であってもよい。

次いで、上記犠牲膜１２上に配線溝を形成するためのレジストパターン（図示せず）を形成した後、異方性加工（例えば反応性イオンエッチング：ＲＩＥ）によって犠牲膜１２と第１絶縁膜１１に凹部（第１配線溝）１３を形成する。この第１配線溝１３がシングルダマシン開口部となる。

次に、図１３（２）に示すように、第１配線溝１３内部を含む犠牲膜１２表面にバリア膜１４と銅シード膜（図示せず）を形成する。バリア膜はスパッタ法によりタンタル（Ｔａ）膜もしくはタンタル窒化膜（ＴａＮ）で形成する。また銅シード膜はスパッタ法により銅で形成される。次いで、第１配線溝１３を埋め込むように犠牲膜１２上に導電体膜１５を形成する。この導電体膜１５は、めっき法によって銅で形成される。

次に、図１３（３）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、導電体膜１５、バリア膜１４等の不要部分を除去する。この結果、第１配線溝１３内部にバリア膜１４を介して導電体膜１５（銅シード膜も含む）からなる導電体（第１配線）１６が形成される。

次に、図１３（４）に示すように、第１配線１６表面のみに、銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止する拡散防止膜２０を形成する。この拡散防止膜２０は、無電解めっき法にて、コバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）、もしくはコバルトタングステンホウ素（ＣｏＷＢ）などの金属層を銅の第１配線１６表面上に自己整合的に成長させて形成される。

次に、図１３（５）に示すように、犠牲膜１２〔前記図１の（３）参照〕を第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングして除去する。このエッチングは、一例として、フロロカーボン系のガス、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）をエッチングガスに用いて行う。また誘電率を低下させるダメージを受けている犠牲膜１２を剥離除去する際は、下地の第１絶縁膜１１にエッチングダメージを与えないように、基盤バイアスを抑え（例えば、６００Ｖ〜９００Ｖ程度の基盤バイアスとする。）、かつ、堆積（Ｄｅｐｏ）性の高いジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）ガスを例えば四フッ化メタン（ＣＦ₄）などのメインガスに対して１０％程度の流量で添加する。一例としてガスとその流量比は四フッ化メタン（ＣＦ₄）:アルゴン（Ａｒ）:酸素（Ｏ₂）：ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）を２４：８０：１：３とする。これにより第１絶縁膜１１に対する選択エッチング性を確保しつつ、堆積物による保護膜によってイオンアタックによるダメージを抑えることが可能となる。

次に、図１３（６）に示すように、犠牲膜１２〔前記図１の（３）参照〕の除去領域１７を埋め込むように第１絶縁膜１１上に第２絶縁膜１８を形成する。その際、この第２絶縁膜１８によって、上層のビアが形成される絶縁膜部分（前記第２実施例の第３絶縁膜２１に相当する部分）も同時に形成する。したがって、拡散防止膜２０上の第２絶縁膜１８の膜厚はビアが形成される絶縁膜の膜厚とする。この第２絶縁膜１８には、無機系絶縁膜として炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用い、例えば塗布法により成膜する。これにより、第２絶縁膜１８表面が平坦な面に形成される。したがって、この第２絶縁膜１８に関しては平坦化工程を必要としない。

次に、上層配線の形成技術を説明する。ここでは一例として、デュアルダマシン構造の製造方法で説明する。図１４（７）に示すように、上記第２絶縁膜１８上に配線層の絶縁膜として第４絶縁膜２２、犠牲膜２３を順に積層して形成し、さらに有機犠牲膜２４を形成する。上記犠牲膜２３は、例えば無機系の絶縁膜で形成され、上記第４絶縁膜２２、有機犠牲膜２４は有機系の絶縁膜で形成される。

上記有機系の絶縁膜としては、例えばポリアリールエーテル膜（比誘電率：２．５程度）を用いることができる。このポリアリールエーテル膜は、前駆体をスピンコート法により堆積した後、３５０℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。

一方、無機系の絶縁膜としては、例えば炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用いることができる。このＳｉＯＣ膜の成膜方法は、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、シリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。

このように、第４絶縁膜２２および有機犠牲膜２４を有機系の絶縁膜、第２絶縁膜１８および犠牲膜２３を無機系の絶縁膜とすることで、第３絶縁膜２１および犠牲膜２３に対する第４絶縁膜２２および有機犠牲膜２４のエッチング選択比は１００程度もしくはそれ以上を得ることができる。また、第３絶縁膜２１と犠牲膜２３は、第３絶縁膜２１に対して犠牲膜２３が選択的にエッチング可能な膜であれば、共に有機系の絶縁膜であっても、無機系の絶縁膜であってもよい。

さらに、第１ハードマスク４１、第２ハードマスク４２を順に積層して形成する。第１ハードマスク４１は、例えば窒化シリコン膜で形成され、第２ハードマスク４２は酸化シリコン膜で形成される。このように、第１ハードマスク４１と第２ハードマスク４２とはエッチング選択性の高い材料の組み合わせを用いる。すなわち、第２ハードマスク４２をエッチングマスクに用いて第１ハードマスク４１をエッチングできる材料の組み合わせを選択する。

次に、図１４（８）に示すように、上記第２ハードマスク４２上に第２配線溝パターンを形成する際のエッチングマスクとなるレジストパターン４３を形成する。そして、このレジストパターン４３を用いて第２ハードマスク４２をエッチング加工する。

この結果、図１５（９）に示すように、第２ハードマスク４２に第２配線溝パターン４４が形成される。その後、上記レジストパターン４３〔前記図９の（９）参照〕を除去する。

次に、図１５（１０）に示すように、上記第１ハードマスク４１上に第２ハードマスク４２を被覆するようにビアホールパターン４６が形成されたレジストパターン４５を形成する。上記レジストパターン４５、第１ハードマスク４１、第２ハードマスク４２等をエッチングマスクに用いて、有機犠牲膜２４、犠牲膜２３、第４絶縁膜２２、第２絶縁膜１８をエッチング加工する。

このエッチング加工の詳細を前記図６および図７の製造工程断面図によって説明したプロセスと同様となる。

そして、図１５（１１）に示すように、ビアホールパターン４６〔前記図７の（６）参照〕を延長形成して形成されたビアホール２６底部にある拡散防止膜２０をエッチングして、上記ビアホール２６を第１配線１６に到達させる。それとともに、上記第４絶縁膜２２に第２配線溝パターン４４〔前記図７の（３）参照〕を延長形成して凹部（第２配線溝）２５を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ₂）を用い、ガス流量比（Ｃ₅Ｆ₈：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ₂）を１：１０：５：５とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチングによって、有機犠牲膜２４〔前記図７の（３）参照〕も除去される。

上記第４絶縁膜２２に第２配線溝２５を形成するエッチングと有機犠牲膜２４を除去するエッチングは、通常の高密度プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスには例えばアンモニア（ＮＨ₃）を用いた。ＲＦパワーは１５０Ｗ、基板温度は２０℃に設定した。このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜からなる第２絶縁膜１８、犠牲膜２３に対するエッチング選択比は１００以上得られるため、第２配線溝２５の開口は深さばらつき無く、制御性良く行うことができる。

上記ビアホール２６底部にある拡散防止膜２０のエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用いエッチングガスとしてジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、酸素（Ｏ₂）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ₂Ｆ₂：ＣＦ₄：Ｏ₂：Ａｒ）を１：１：１：１０とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。

このようにして、第４絶縁膜２２および犠牲膜２３に形成された第２配線溝２５と第３絶縁膜２１に形成されたビアホール２６からなるデュアルダマシン開口部が形成される。

次に、図１６（１２）に示すように、第２配線溝２５およびビアホール２６の内面にバリア膜２７と銅シード膜（図示せず）を形成する。このバリア膜２７は、例えばスパッタリング法によりタンタル（Ｔａ）膜を成膜して形成することができる。続いて、第２配線溝２５およびビアホール２６の内部を埋め込むように導電体膜２８を形成する。この導電体膜２８は、例えば電解めっき法もしくはスパッタリング法により銅（Ｃｕ）膜を堆積して形成される。

次に、図１６（１３）に示すように、堆積したバリア膜２７および導電体膜２８のうち、配線パターンとして不要な部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去することにより、第２配線溝２５の内部にバリア膜２７を介して導電体膜２８からなる導電体（第２配線）２９が形成されるとともに、ビアホール２６の内部にバリア膜２７を介して上記第１配線１６と上記第２配線２９とを接続するもので導電体膜２８からなるビア３０が形成される。このようにして、いやゆるデュアルダマシン（Dual-Damascene）構造の多層配線構造が得られる。

次に、図１６（１４）に示すように、第２配線２９表面のみに、銅の拡散を防止するとともに銅の酸化を防止する拡散防止膜３４を形成する。この拡散防止膜３４は、無電解めっき法にて、コバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）、もしくはコバルトタングステンホウ素（ＣｏＷＢ）などの金属層を銅の第２配線２９表面上に自己整合的に成長させて形成される。

次に、図１７（１５）に示すように、犠牲膜２３〔前記図４の（１４）参照〕を第４絶縁膜２２に対して選択的にエッチングして除去する。このエッチングは、一例として、フロロカーボン系のガス、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ₄）、オクタフルオロシクロペンテン（Ｃ₅Ｆ₈）をエッチングガスに用いて行う。また、第２配線溝２５およびビアホール２６を形成する際にダメージを受けている犠牲膜２３を剥離除去する際は、下地の第４絶縁膜２２にエッチングダメージを与えないように、基盤バイアスを抑え、例えば、６００Ｖ〜９００Ｖ程度の基盤バイアスとする。）、かつ、堆積（Ｄｅｐｏ）性の高いジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）ガスを例えば四フッ化メタン（ＣＦ₄）などのメインガスに対して１０％程度の流量で添加する。一例としてガスとその流量比は四フッ化メタン（ＣＦ₄）:アルゴン（Ａｒ）:酸素（Ｏ₂）：ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂）を２４：８０：１：３とする。これにより第４絶縁膜２２に対する選択エッチング性を確保しつつ、堆積物による保護膜によって、イオンアタックによるダメージを抑えることが可能となる。

次に、図１７（１６）に示すように、犠牲膜２３〔前記図４の（１４）参照〕の除去領域３１を埋め込むように第４絶縁膜２２上に第５絶縁膜３２を形成する。この第５絶縁膜３２には、例えば、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を用い、例えばＣＶＤ法により成膜する。

次に、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、拡散防止膜３４表面が露出するように、第５絶縁膜３２の不要部分を除去する。これにより、拡散防止膜３４表面に合わせて第５絶縁膜３２表面が平坦な面に形成される。この平坦化プロセスにエッチバック技術を用いずにＣＭＰを用いたことにより、第５絶縁膜３２はダメージを受けることなく表面が平坦化される。また、拡散防止膜３４が研磨ストッパとなるので、研磨制御性がよい。

なお、上記拡散防止膜２０、３４は、コバルトタングステンリン（ＣｏＷＰ）やコバルトタングステンホウ素（ＣｏＷＢ）以外にも化学気相成長（ＣＶＤ）法による選択タングステン（Ｗ）を適用することも可能である。

例えば、上記第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２、犠牲膜１２、２３は、ＳｉＯＣ膜の代わりにＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯＦ膜、スピンコート法により形成されるメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）膜やハイドロゲンシルセキオサン（ＨＳＱ）膜等のシリコン系低誘電率膜を用いることができる。上記第１絶縁膜１１、第４絶縁膜２２は、ポリアリールエーテル膜の代わりに、ポリアリレンエーテル膜、アモルファスカーボン膜、ポリテトラトラフロロエチレン膜、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）膜、ポリイミド膜等の誘電率が３．０以下のいわゆる低誘電率有機膜を用いることができる。また、第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２は、上記誘電率膜、無機膜の他に、キセロゲル膜、多孔質構造を有する比誘電率が２．５以下のＭＳＱ膜や有機ポリマー等の適用することも可能であり、また上記に挙げた低誘電率膜の複数種類を組み合わせた積層膜とすることも可能である。

また、各配線を形成する前には、薬液による後処理と水素アニール処理により、各配線溝やビアホールの側壁に残留するエッチング付着物や、ビアホール２６底部の銅（Ｃｕ）変質層を除去することが好ましい。

第３実施例では、第１絶縁膜１１上に第１絶縁膜１１に対して選択的にエッチングされる犠牲膜１２を形成した後、犠牲膜１２、第１絶縁膜１１に形成した第１配線溝１３内に第１配線１６を形成することから、第１配線溝１３形成時に犠牲膜１２にダメージ、例えばエッチングによるダメージが生じる。しかしながら、その後、犠牲膜１２を除去することから、ダメージを受けている絶縁膜は除去され、さらに犠牲膜１２の除去領域１７に第２絶縁膜１８を埋め込むことから、第１配線１６が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。また、ダメージを受けている犠牲膜１２が完全に除去されるので、第１配線１６が形成される層の絶縁膜にダメージが残らない。しかも、第２絶縁膜１８は、塗布法により形成されることから、その表面が平坦に形成され、ダメージを受けることはない。また、犠牲膜１２の除去時には第１絶縁膜１１がエッチングストッパとなるので、第１絶縁膜１１が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第２絶縁膜１８は、塗布法により成膜されることもあって、その膜中に空隙を発生すること無く成膜される。

第２配線２９が形成される絶縁膜についても第１配線１６と同様に、第２配線溝２５、ビアホール２６を形成する際にダメージを受けた犠牲膜２３を除去して、その除去領域３１にダメージを受けていない第５絶縁膜３２を形成することから、第２配線２９が形成される層の絶縁膜はダメージを受けない絶縁膜になる。しかも、第５絶縁膜３２表面を平坦化するプロセスはＣＭＰによることから、平坦化の際にもダメージを受けることはない。また、犠牲膜２３の除去時には第４絶縁膜２２がエッチングストッパとなるので、第４絶縁膜２２が不必要に掘り込まれることがない。したがって、第５絶縁膜３２は膜中に空隙を発生すること無く成膜される。

よって、ダメージを受けている犠牲膜１２、２３が完全に除去されて、犠牲膜１２、２３の除去領域１７、３１にダメージを受けていない第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２が形成されるため、配線間の絶縁膜容量の低減が可能となる。また、犠牲膜１２、２３のみを除去できるため、ダメージの入る深さをカバーできる厚みに犠牲膜１２、２３を形成することで、犠牲膜１２、２３の厚さを最小限にすることができるので、犠牲膜１２、２３を除去した除去領域１７、３１の深さが深くならずにすむ。要するに、誘電率を低下させるダメージを受けた絶縁膜の除去量を適正化して、最小限の除去量ですむようにしている。このため、第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２を成膜する際に膜内部に空隙が生じることがなくなるので、配線信頼性の向上が図れる。

また、上記拡散防止膜２０、３４を形成することにより、犠牲膜１２、２３を除去する際に、拡散防止膜２０，３４が第１配線１８、第２配線２９を保護するので、配線にエッチングダメージが入るのを防止することができる。また、エッチング時に銅からなる第１配線１８、第２配線２９が汚染されるのが防止できる。したがって、配線抵抗の上昇を防止するとともに、配線信頼性が確保される。さらに、上記したように、拡散防止膜２０、３４が第２絶縁膜１８、第５絶縁膜３２の研磨時の研磨ストッパになるので、絶縁膜の過剰研磨を防止することができるとともに、拡散防止膜２０、３４表面に合わせた平坦化が可能となる。このように、拡散防止膜２０、３４は形状安定に寄与するだけでなく、ストレスマイグレーション（ＳＭ）、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）への抑制効果が期待できる。さらに、拡散防止膜２０、３４は、第１配線１８表面、第２配線２９表面のみに形成されることから、犠牲膜１２、２３を除去するエッチングを阻害しない。これによって、配線を保護する拡散防止膜２０、３４を形成した後に犠牲膜１２、２３のエッチングを行うことが可能になっている。

また、塗布法により第２絶縁膜１８を形成することから、第２絶縁膜１８は表面が平坦な状態に形成される。このため、第３絶縁膜分を第２絶縁膜１８で形成することが可能になり、第２実施例で実施していた第２絶縁膜１８の平坦化工程（ＣＭＰ工程）を省略することが可能となる。よって、プロセスの簡略化が可能となる。

上記各実施例に記載した製造条件の数値は、目的のエッチング、成膜等ができる範囲で、適宜、変更可能であり、上記数値に限定されることはない。

請求項１の発明に係る一実施例（第１実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項１の発明に係る一実施例（第１実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項１の発明に係る一実施例（第１実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項１の発明に係る一実施例（第１実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項１の発明に係る一実施例（第１実施例）を示した製造工程断面図である。 配線とビアの形成方法の一例を示した製造工程断面図である。 配線とビアの形成方法の一例を示した製造工程断面図である。 請求項３の発明に係る一実施例（第２実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項３の発明に係る一実施例（第２実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項３の発明に係る一実施例（第２実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項３の発明に係る一実施例（第２実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項３の発明に係る一実施例（第２実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項５の発明に係る一実施例（第３実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項５の発明に係る一実施例（第３実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項５の発明に係る一実施例（第３実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項５の発明に係る一実施例（第３実施例）を示した製造工程断面図である。 請求項５の発明に係る一実施例（第３実施例）を示した製造工程断面図である。 従来技術の製造工程の一例を示した製造工程断面図である。 従来技術の製造工程の一例を示した製造工程断面図である。 従来技術の製造工程の一例を示した製造工程断面図である。 従来技術の製造工程の一例を示した製造工程断面図である。 従来技術の製造工程の一例を示した製造工程断面図である。 従来技術の製造工程の一例を示した製造工程断面図である。

符号の説明

１１…第１絶縁膜、１２…犠牲膜、１３…凹部（第１配線溝）、４…バリア膜、１６…導電体（第１配線）、１７…除去領域、１８…第２絶縁膜

Claims (8)

1. 基板上に第１絶縁膜を形成した後に前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングされる犠牲膜を形成する工程と、
   前記犠牲膜と前記第１絶縁膜に凹部を形成する工程と、
   前記凹部内にバリア膜を介して導電体を形成する工程と、
   前記犠牲膜を前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングして除去する工程と、
   前記犠牲膜の除去領域を埋め込むように前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記第１絶縁膜を有機系の絶縁膜で形成し、前記犠牲膜を無機系の絶縁膜で形成する
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第２絶縁膜を前記導電体表面が露出するまで研磨法により除去する工程と
   を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
4. 基板上に第１絶縁膜を形成した後に前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチング可能な犠牲膜を形成する工程と、
   前記犠牲膜と前記第１絶縁膜に凹部を形成する工程と、
   前記凹部内にバリア膜を介して導電体を形成する工程と、
   前記導電体表面のみに拡散防止膜を形成する工程と、
   前記犠牲膜を前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングして除去する工程と、
   前記犠牲膜の除去領域を埋め込むように前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記第１絶縁膜を有機系の絶縁膜で形成し、前記犠牲膜を無機系の絶縁膜で形成する
   ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第２絶縁膜を前記拡散防止膜表面が露出するまで研磨法により除去する工程と
   を有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
7. 基板上に第１絶縁膜を形成した後に前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチング可能な犠牲膜を形成する工程と、
   前記犠牲膜と前記第１絶縁膜に凹部を形成する工程と、
   前記凹部内にバリア膜を介して導電体を形成する工程と、
   前記導電体表面のみに拡散防止膜を形成する工程と、
   前記犠牲膜を前記第１絶縁膜に対して選択的にエッチングして除去する工程と、
   前記第１絶縁膜上に前記犠牲膜の除去領域を埋め込むとともに前記導電体を被覆するもので、前記導電体に達する凹部が形成される第２絶縁膜を塗布法により形成する工程と
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 前記第１絶縁膜を有機系の絶縁膜で形成し、前記犠牲膜を無機系の絶縁膜で形成する
   ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
   
   

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