JP3104634B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JP3104634B2 JP3104634B2 JP09044028A JP4402897A JP3104634B2 JP 3104634 B2 JP3104634 B2 JP 3104634B2 JP 09044028 A JP09044028 A JP 09044028A JP 4402897 A JP4402897 A JP 4402897A JP 3104634 B2 JP3104634 B2 JP 3104634B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に多層配線を有する半導体装置お
よびその製造方法に関する。
の製造方法に関し、特に多層配線を有する半導体装置お
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴ない、多層配
線を有する半導体装置においては、各層の配線の幅およ
び間隔の縮小とともに異なる層に属する配線を接続する
ためのコンタクト孔の口径の縮小が要求されている。従
来の上層配線とコンタクト孔との関係は、次の通りであ
った。コンタクト孔から離れた部分での上層配線の線幅
に対してコンタクト孔を覆う部分での線幅が広く設定さ
れていたため上層配線はコンタクト孔の上端を完全に覆
っていた。さらに具体的に言うと、コンタクト孔から離
れた位置での上層配線の線幅が最小加工寸法からなると
すると、コンタクト孔を覆う部分での上層配線幅は少な
くとも最小加工寸法に（コンタクト孔に対する上層配線
の）アライメント・マージンの２倍の値を加えた値であ
った。すなわち、従来の上層配線の配線ピッチおよびコ
ンタクト孔の配置ピッチの最小値は、２×（最小加工寸
法＋アライメント・マージン）であった。
線を有する半導体装置においては、各層の配線の幅およ
び間隔の縮小とともに異なる層に属する配線を接続する
ためのコンタクト孔の口径の縮小が要求されている。従
来の上層配線とコンタクト孔との関係は、次の通りであ
った。コンタクト孔から離れた部分での上層配線の線幅
に対してコンタクト孔を覆う部分での線幅が広く設定さ
れていたため上層配線はコンタクト孔の上端を完全に覆
っていた。さらに具体的に言うと、コンタクト孔から離
れた位置での上層配線の線幅が最小加工寸法からなると
すると、コンタクト孔を覆う部分での上層配線幅は少な
くとも最小加工寸法に（コンタクト孔に対する上層配線
の）アライメント・マージンの２倍の値を加えた値であ
った。すなわち、従来の上層配線の配線ピッチおよびコ
ンタクト孔の配置ピッチの最小値は、２×（最小加工寸
法＋アライメント・マージン）であった。
【０００３】また、下層配線と上層配線との間に設けら
れるコンタクト孔のアスペクタ比も高集積化に伴なって
高くなりことから、コンタクト孔を介して上層配線が直
接に下層配線に接続されるのではなく、コンタクト孔を
充填する導電体膜からなるコンタクト・プラグを介して
上層配線と下層配線との接続が行なわれる傾向になりつ
つある。さらにまた、上層配線の線幅自体の縮小に伴う
上層配線のシート抵抗の上昇を抑制するために（これら
上層配線を構成する）導電体膜の膜厚を厚くするという
ことは回避される傾向にある。上層配線の膜厚を厚くす
ると隣接する上層配線間のカップリング容量（寄生容
量）が増大して半導体装置の高速動作特性を低減するこ
とから、上層配線を構成する導電体膜の膜厚も（これら
上層配線に要求される電流密度の許容範囲内で）薄い値
に設定されるている。
れるコンタクト孔のアスペクタ比も高集積化に伴なって
高くなりことから、コンタクト孔を介して上層配線が直
接に下層配線に接続されるのではなく、コンタクト孔を
充填する導電体膜からなるコンタクト・プラグを介して
上層配線と下層配線との接続が行なわれる傾向になりつ
つある。さらにまた、上層配線の線幅自体の縮小に伴う
上層配線のシート抵抗の上昇を抑制するために（これら
上層配線を構成する）導電体膜の膜厚を厚くするという
ことは回避される傾向にある。上層配線の膜厚を厚くす
ると隣接する上層配線間のカップリング容量（寄生容
量）が増大して半導体装置の高速動作特性を低減するこ
とから、上層配線を構成する導電体膜の膜厚も（これら
上層配線に要求される電流密度の許容範囲内で）薄い値
に設定されるている。
【０００４】このような技術動向のもとで高集積化のさ
らなる要求を反映して、最近の多層配線では、上層配線
の配線ピッチおよびコンタクト孔の配置ピッチの最小値
がそれぞれ２×最小加工寸法であることが必要とされて
いる（このようなコンタクト孔はボーダレス・コンタク
ト孔と称されている）。すなわち、例えば上層配線の線
幅は、コンタクト孔の上端においても特に広くは設定さ
れずに、一定の値に設定されるようになっている。その
結果として、ボーダレス・コンタクト孔を有する多層配
線ではコンタクト孔に対する上層配線のアライメント・
マージンをも無視することになり、それぞれのコンタク
ト孔（コンタクト・プラグ）の上端の一部が上層配線に
覆われないという事象が発生することになる。
らなる要求を反映して、最近の多層配線では、上層配線
の配線ピッチおよびコンタクト孔の配置ピッチの最小値
がそれぞれ２×最小加工寸法であることが必要とされて
いる（このようなコンタクト孔はボーダレス・コンタク
ト孔と称されている）。すなわち、例えば上層配線の線
幅は、コンタクト孔の上端においても特に広くは設定さ
れずに、一定の値に設定されるようになっている。その
結果として、ボーダレス・コンタクト孔を有する多層配
線ではコンタクト孔に対する上層配線のアライメント・
マージンをも無視することになり、それぞれのコンタク
ト孔（コンタクト・プラグ）の上端の一部が上層配線に
覆われないという事象が発生することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特にコンタクト・プラ
グがタングステン膜を主体として構成され，上層配線が
（タングステンより原子量の小さなアルミニウムを含ん
でなる）アルミニウム合金膜を主体として構成されてな
る多層配線を有してなる半導体装置において、コンタク
ト孔が上記ボーダレス・コンタクト孔からなる場合につ
いて考察する。このとき、コンタクト・プラグの上端の
一部が上層配線に覆われないことが生じやすくなり、こ
れに起因して種々の不具合が生じやすくなる。
グがタングステン膜を主体として構成され，上層配線が
（タングステンより原子量の小さなアルミニウムを含ん
でなる）アルミニウム合金膜を主体として構成されてな
る多層配線を有してなる半導体装置において、コンタク
ト孔が上記ボーダレス・コンタクト孔からなる場合につ
いて考察する。このとき、コンタクト・プラグの上端の
一部が上層配線に覆われないことが生じやすくなり、こ
れに起因して種々の不具合が生じやすくなる。
【０００６】まず第１に、上記構造の多層配線では、電
流が主としてコンタクト・プラグから上層配線に流れる
部分において、上層配線のエレクトロ・マイグレーショ
ン（ＥＭと略記する）耐性が低下しやすくなる。このた
め、上層配線のコンタクト・プラグ直上もしくは直上近
傍での部分においてアルミニウム合金膜のボイドが発生
しやすくなり、上層配線の信頼性が劣化しやすくなる。
このアルミニウム原子によるＥＭは、ＥＭは電流と同方
向に生じ，上層配線の電流密度の増大とともに増加し，
上層配線とコンタクト・プラグとの界面（接触面）によ
り律速される傾向にある。上記構造の多層配線では、コ
ンタクト・プラグ上端におけるコンタクト・プラグと上
層配線との接触面積がコンタクト・プラグ上端部の表面
積より小さくなる。そのため、コンタクト・プラグと上
層配線との接触面での実効的な電流密度が（コンタクト
・プラグから隔てられた位置での上層配線の電流密度よ
り）高くなり、このＥＭがこの接触面で律速されること
と電流密度の局部的な上昇とによりここでのＥＭがさら
に発生しやすくなる。
流が主としてコンタクト・プラグから上層配線に流れる
部分において、上層配線のエレクトロ・マイグレーショ
ン（ＥＭと略記する）耐性が低下しやすくなる。このた
め、上層配線のコンタクト・プラグ直上もしくは直上近
傍での部分においてアルミニウム合金膜のボイドが発生
しやすくなり、上層配線の信頼性が劣化しやすくなる。
このアルミニウム原子によるＥＭは、ＥＭは電流と同方
向に生じ，上層配線の電流密度の増大とともに増加し，
上層配線とコンタクト・プラグとの界面（接触面）によ
り律速される傾向にある。上記構造の多層配線では、コ
ンタクト・プラグ上端におけるコンタクト・プラグと上
層配線との接触面積がコンタクト・プラグ上端部の表面
積より小さくなる。そのため、コンタクト・プラグと上
層配線との接触面での実効的な電流密度が（コンタクト
・プラグから隔てられた位置での上層配線の電流密度よ
り）高くなり、このＥＭがこの接触面で律速されること
と電流密度の局部的な上昇とによりここでのＥＭがさら
に発生しやすくなる。
【０００７】このＥＭに対しては、例えば最小配線ピッ
チの上層配線において、これら上層配線の側面に導電体
膜からなるスペーサを形成するならば、上述のようなＥ
Ｍの上昇は抑制できる。しかしながらこの場合、上層配
線の間隔が全体に縮小されることになり、その結果、隣
接する上層配線間のカップリング容量（寄生容量）が増
大して半導体装置の高速動作特性を低減することにな
る。
チの上層配線において、これら上層配線の側面に導電体
膜からなるスペーサを形成するならば、上述のようなＥ
Ｍの上昇は抑制できる。しかしながらこの場合、上層配
線の間隔が全体に縮小されることになり、その結果、隣
接する上層配線間のカップリング容量（寄生容量）が増
大して半導体装置の高速動作特性を低減することにな
る。
【０００８】第２の不具合としては、コンタクト・プラ
グと上層配線との接触面積が縮小し，このコンタクト・
プラグと上層配線との接触面での接触抵抗（コンタクト
抵抗）が上昇すことから、ＥＭが生じやすい部分の上層
配線（特に電源配線等）での消費電力が上昇することで
ある。
グと上層配線との接触面積が縮小し，このコンタクト・
プラグと上層配線との接触面での接触抵抗（コンタクト
抵抗）が上昇すことから、ＥＭが生じやすい部分の上層
配線（特に電源配線等）での消費電力が上昇することで
ある。
【０００９】したがって本発明の目的は、コンタクト・
プラグがタングステン膜を主体とし，上層配線がアルミ
ニウム合金膜を主体とする多層配線を有した半導体装置
において、隣接する上層配線間のカップリング容量の増
大を抑制しつつ上層配線のＥＭ耐性の劣化を抑制し、さ
らに、消費電力の増大を抑制することが容易な構造の多
層配線を有する半導体装置とその製造方法とを提供する
ことにある。
プラグがタングステン膜を主体とし，上層配線がアルミ
ニウム合金膜を主体とする多層配線を有した半導体装置
において、隣接する上層配線間のカップリング容量の増
大を抑制しつつ上層配線のＥＭ耐性の劣化を抑制し、さ
らに、消費電力の増大を抑制することが容易な構造の多
層配線を有する半導体装置とその製造方法とを提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の第
１の態様の特徴は、半導体基板の表面もしくはこの半導
体基板の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有
した層間絶縁膜により覆われ、この層間絶縁膜には最小
加工寸法に等しい口径を有してこれらの下層配線に達す
るコンタクト孔が設けられ、これらのコンタクト孔は少
なくともタングステン膜を含んでなるコンタクト・プラ
グにより充填されており、さらに、少なくともこれらの
下層配線に直接に接続するこれらのコンタクト・プラグ
の底部はバリア導電体膜からなり、上記コンタクト・プ
ラグを介して上記下層配線に接続される上層配線が、こ
れらのコンタクト・プラグの上端を選択的に直接に覆う
アルミニウム膜と、所要の膜厚を有し，最小加工寸法に
等しい最小線幅と最小間隔とを有して上記層間絶縁膜の
上面を直接に覆い，さらにこれらのコンタクト・プラグ
の上端直上においてこれらのアルミニウム膜に直接に接
続するアルミニウム合金膜とを少なくとも含んでなるこ
とにある。好ましくは、上記コンタクト・プラグの上端
が上記層間絶縁膜の上面に概ね一致している。さらに好
ましくは、上記アルミニウム合金膜の上面が、第２の所
要の膜厚を有した第２のバリア導電体膜により直接に覆
われている。
１の態様の特徴は、半導体基板の表面もしくはこの半導
体基板の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有
した層間絶縁膜により覆われ、この層間絶縁膜には最小
加工寸法に等しい口径を有してこれらの下層配線に達す
るコンタクト孔が設けられ、これらのコンタクト孔は少
なくともタングステン膜を含んでなるコンタクト・プラ
グにより充填されており、さらに、少なくともこれらの
下層配線に直接に接続するこれらのコンタクト・プラグ
の底部はバリア導電体膜からなり、上記コンタクト・プ
ラグを介して上記下層配線に接続される上層配線が、こ
れらのコンタクト・プラグの上端を選択的に直接に覆う
アルミニウム膜と、所要の膜厚を有し，最小加工寸法に
等しい最小線幅と最小間隔とを有して上記層間絶縁膜の
上面を直接に覆い，さらにこれらのコンタクト・プラグ
の上端直上においてこれらのアルミニウム膜に直接に接
続するアルミニウム合金膜とを少なくとも含んでなるこ
とにある。好ましくは、上記コンタクト・プラグの上端
が上記層間絶縁膜の上面に概ね一致している。さらに好
ましくは、上記アルミニウム合金膜の上面が、第２の所
要の膜厚を有した第２のバリア導電体膜により直接に覆
われている。
【００１１】本発明の半導体装置の第２の態様の特徴
は、半導体基板の表面もしくはこの半導体基板の表面上
に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層間絶縁膜
により覆われ、この層間絶縁膜には最小加工寸法に等し
い口径を有してこれらの下層配線に達するコンタクト孔
が設けられ、これらのコンタクト孔は少なくともタング
ステン膜を含んでなるコンタクト・プラグにより充填さ
れており、さらに、少なくともこれらの下層配線に直接
に接続するこれらのコンタクト・プラグの底部はバリア
導電体膜からなり、上記コンタクト・プラグを介して上
記下層配線に接続される上層配線が、所要の膜厚を有
し，最小加工寸法に等しい最小線幅と最小間隔とを有し
て上記層間絶縁膜の上面上に設けられたアルミニウム合
金膜と、これらのコンタクト・プラグの上端直上および
上端直上近傍においてこれらのアルミニウム合金膜の側
面を直接に覆うアルミニウム膜とを少なくとも含んでな
ることにある。好ましくは、上記アルミニウム合金膜の
底面と上記層間絶縁膜との間には第２の所要の膜厚を有
した第２のバリア導電体膜が設けられ、さらにこれらの
第２のバリア導電体膜が上記コンタクト・プラグの上端
に直接に接続し、上記アルミニウム合金膜の上面は第３
の所要の膜厚を有した第３のバリア導電体膜により直接
に覆われており、上記コンタクト・プラグの上端直上お
よび上端直上近傍において、上記第２および第３のバリ
ア導電体膜の側面が上記アルミニウム膜により直接に覆
われている。あるいは、上記アルミニウム合金膜の底面
と上記層間絶縁膜との間には第２の所要の膜厚を有した
第２のバリア導電体膜が設けられ、さらにこれらの第２
のバリア導電体膜が上記コンタクト・プラグの上端に直
接に接続し、上記コンタクト・プラグの上端直上並びに
上端直上近傍を除いた上記アルミニウム合金膜の上面
が、第３の所要の膜厚を有した第３のバリア導電体膜に
より直接に覆われており、上記コンタクト・プラグの上
端直上および上端直上近傍において、上記第２のバリア
導電体膜の側面が上記アルミニウム膜により直接に覆わ
れており，さらに上記アルミニウム合金膜の上面がこれ
らのアルミニウム膜により直接に覆われている。さらに
好ましくは、上記コンタクト・プラグの上端が上記層間
絶縁膜の上面に概ね一致している。
は、半導体基板の表面もしくはこの半導体基板の表面上
に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層間絶縁膜
により覆われ、この層間絶縁膜には最小加工寸法に等し
い口径を有してこれらの下層配線に達するコンタクト孔
が設けられ、これらのコンタクト孔は少なくともタング
ステン膜を含んでなるコンタクト・プラグにより充填さ
れており、さらに、少なくともこれらの下層配線に直接
に接続するこれらのコンタクト・プラグの底部はバリア
導電体膜からなり、上記コンタクト・プラグを介して上
記下層配線に接続される上層配線が、所要の膜厚を有
し，最小加工寸法に等しい最小線幅と最小間隔とを有し
て上記層間絶縁膜の上面上に設けられたアルミニウム合
金膜と、これらのコンタクト・プラグの上端直上および
上端直上近傍においてこれらのアルミニウム合金膜の側
面を直接に覆うアルミニウム膜とを少なくとも含んでな
ることにある。好ましくは、上記アルミニウム合金膜の
底面と上記層間絶縁膜との間には第２の所要の膜厚を有
した第２のバリア導電体膜が設けられ、さらにこれらの
第２のバリア導電体膜が上記コンタクト・プラグの上端
に直接に接続し、上記アルミニウム合金膜の上面は第３
の所要の膜厚を有した第３のバリア導電体膜により直接
に覆われており、上記コンタクト・プラグの上端直上お
よび上端直上近傍において、上記第２および第３のバリ
ア導電体膜の側面が上記アルミニウム膜により直接に覆
われている。あるいは、上記アルミニウム合金膜の底面
と上記層間絶縁膜との間には第２の所要の膜厚を有した
第２のバリア導電体膜が設けられ、さらにこれらの第２
のバリア導電体膜が上記コンタクト・プラグの上端に直
接に接続し、上記コンタクト・プラグの上端直上並びに
上端直上近傍を除いた上記アルミニウム合金膜の上面
が、第３の所要の膜厚を有した第３のバリア導電体膜に
より直接に覆われており、上記コンタクト・プラグの上
端直上および上端直上近傍において、上記第２のバリア
導電体膜の側面が上記アルミニウム膜により直接に覆わ
れており，さらに上記アルミニウム合金膜の上面がこれ
らのアルミニウム膜により直接に覆われている。さらに
好ましくは、上記コンタクト・プラグの上端が上記層間
絶縁膜の上面に概ね一致している。
【００１２】本発明の半導体装置の第３の態様の特徴
は、半導体基板の表面もしくはこの半導体基板の表面上
に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層間絶縁膜
により覆われ、最小加工寸法に等しい最小線幅と最小間
隔とを有してこの層間絶縁膜の上面上に設けられた上層
配線が、この層間絶縁膜に設けられた最小加工寸法に等
しい口径を有してこれらの下層配線に達するコンタクト
孔を介してこれらの下層配線に接続される半導体装置で
あって、上記コンタクト孔の上端部における上記層間絶
縁膜の表面には、上記上層配線の長手方向には最小加工
寸法より長い長さを有し，長手方向に直交する方向には
最小加工寸法に等しい幅を有した凹部がこれらのコンタ
クト孔と重複する姿態を有して設けられ、さらに、これ
らの凹部の底面は上記下層配線の上面より高い位置に設
けられており、上記コンタクト孔並びに上記凹部は少な
くともタングステン膜を含んでなるコンタクト・プラグ
により充填され、さらに、少なくともこれらの下層配線
に直接に接続するこれらのコンタクト・プラグにおける
これらのコンタクト孔の底部並びにこれらのコンタクト
・プラグにおけるこれらの凹部の底面はバリア導電体膜
からなり、さらに上記上層配線が、少なくとも所要の膜
厚のアルミニウム合金膜を含んでなることにある。好ま
しくは、上記アルミニウム合金膜の底面と上記層間絶縁
膜との間には第２の所要の膜厚を有した第２のバリア導
電体膜が設けられ、さらに、これらの第２のバリア導電
体膜が上記コンタクト・プラグの上端に直接に接続し、
上記アルミニウム合金膜の上面は第３の所要の膜厚を有
した第３のバリア導電体膜により直接に覆われている。
さらに好ましくは、上記コンタクト・プラグの上端が上
記層間絶縁膜の上面に概ね一致している。
は、半導体基板の表面もしくはこの半導体基板の表面上
に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層間絶縁膜
により覆われ、最小加工寸法に等しい最小線幅と最小間
隔とを有してこの層間絶縁膜の上面上に設けられた上層
配線が、この層間絶縁膜に設けられた最小加工寸法に等
しい口径を有してこれらの下層配線に達するコンタクト
孔を介してこれらの下層配線に接続される半導体装置で
あって、上記コンタクト孔の上端部における上記層間絶
縁膜の表面には、上記上層配線の長手方向には最小加工
寸法より長い長さを有し，長手方向に直交する方向には
最小加工寸法に等しい幅を有した凹部がこれらのコンタ
クト孔と重複する姿態を有して設けられ、さらに、これ
らの凹部の底面は上記下層配線の上面より高い位置に設
けられており、上記コンタクト孔並びに上記凹部は少な
くともタングステン膜を含んでなるコンタクト・プラグ
により充填され、さらに、少なくともこれらの下層配線
に直接に接続するこれらのコンタクト・プラグにおける
これらのコンタクト孔の底部並びにこれらのコンタクト
・プラグにおけるこれらの凹部の底面はバリア導電体膜
からなり、さらに上記上層配線が、少なくとも所要の膜
厚のアルミニウム合金膜を含んでなることにある。好ま
しくは、上記アルミニウム合金膜の底面と上記層間絶縁
膜との間には第２の所要の膜厚を有した第２のバリア導
電体膜が設けられ、さらに、これらの第２のバリア導電
体膜が上記コンタクト・プラグの上端に直接に接続し、
上記アルミニウム合金膜の上面は第３の所要の膜厚を有
した第３のバリア導電体膜により直接に覆われている。
さらに好ましくは、上記コンタクト・プラグの上端が上
記層間絶縁膜の上面に概ね一致している。
【００１３】本発明の半導体装置の製造方法の第１の態
様の特徴は、半導体基板の表面もしくは表面上に下層配
線を形成し、これらの下層配線を覆い，平坦な上面を有
する層間絶縁膜を形成し、最小加工寸法に等しい口径を
有してこれらの下層配線に達するコンタクト孔をこの層
間絶縁膜に形成する工程と、全面に第１のバリア導電体
膜を形成し、気相成長法により全面にタングステン膜を
形成し、ＣＭＰ法により上記層間絶縁膜の上面を覆うこ
のタングステン膜および第１のバリア導電体膜を除去し
て上記コンタクト孔を充填するこのタングステン膜およ
び第１のバリア導電体膜からなるコンタクト・プラグを
形成する工程と、気相成長法により上記コンタクト・プ
ラグの上端に自己整合的にアルミニウム膜を形成し、ス
パッタ法により全面に第１の所要の膜厚のアルミニウム
合金膜を形成し、全面に第２の所要の膜厚の第２のバリ
ア導電体膜を形成する工程と、少なくとも上記第２のバ
リア導電体膜とアルミニウム合金膜とからなる積層導電
体膜を異方性エッチングによりパターニングして、上記
アルミニウム膜と最小加工寸法に等しい最小線幅と最小
間隔とを有したこれらの積層導電体膜のパターンとから
なる上層配線を形成する工程とを有することにある。好
ましくは、上記第２のバリア導電体膜とアルミニウム合
金膜とからなる積層導電体膜をパターニングするための
異方性エッチングがＥＣＲプラズマ・エッチングであ
る。さらに好ましくは、上記第２のバリア導電体膜とア
ルミニウム合金膜とからなる積層導電体膜をパターニン
グするための異方性エッチングにおいて、アルミニウム
合金膜を構成するアルミニウムを除いた元素もしくは元
素の化合物をモニタリングして、この異方性エッチング
における上記アルミニウム膜のエッチングを抑制する。
様の特徴は、半導体基板の表面もしくは表面上に下層配
線を形成し、これらの下層配線を覆い，平坦な上面を有
する層間絶縁膜を形成し、最小加工寸法に等しい口径を
有してこれらの下層配線に達するコンタクト孔をこの層
間絶縁膜に形成する工程と、全面に第１のバリア導電体
膜を形成し、気相成長法により全面にタングステン膜を
形成し、ＣＭＰ法により上記層間絶縁膜の上面を覆うこ
のタングステン膜および第１のバリア導電体膜を除去し
て上記コンタクト孔を充填するこのタングステン膜およ
び第１のバリア導電体膜からなるコンタクト・プラグを
形成する工程と、気相成長法により上記コンタクト・プ
ラグの上端に自己整合的にアルミニウム膜を形成し、ス
パッタ法により全面に第１の所要の膜厚のアルミニウム
合金膜を形成し、全面に第２の所要の膜厚の第２のバリ
ア導電体膜を形成する工程と、少なくとも上記第２のバ
リア導電体膜とアルミニウム合金膜とからなる積層導電
体膜を異方性エッチングによりパターニングして、上記
アルミニウム膜と最小加工寸法に等しい最小線幅と最小
間隔とを有したこれらの積層導電体膜のパターンとから
なる上層配線を形成する工程とを有することにある。好
ましくは、上記第２のバリア導電体膜とアルミニウム合
金膜とからなる積層導電体膜をパターニングするための
異方性エッチングがＥＣＲプラズマ・エッチングであ
る。さらに好ましくは、上記第２のバリア導電体膜とア
ルミニウム合金膜とからなる積層導電体膜をパターニン
グするための異方性エッチングにおいて、アルミニウム
合金膜を構成するアルミニウムを除いた元素もしくは元
素の化合物をモニタリングして、この異方性エッチング
における上記アルミニウム膜のエッチングを抑制する。
【００１４】本発明の半導体装置の製造方法の第２の態
様の特徴は、半導体基板の表面もしくは表面上に下層配
線を形成し、これらの下層配線を覆い，平坦な上面を有
する層間絶縁膜を形成し、最小加工寸法に等しい口径を
有してこれらの下層配線に達するコンタクト孔をこの層
間絶縁膜に形成する工程と、スパッタ法により全面に第
１のバリア導電体膜を形成し、気相成長法により全面に
タングステン膜を形成し、ＣＭＰ法により上記層間絶縁
膜の上面を覆うタングステン膜および第１のバリア導電
体膜を除去して上記コンタクト孔を充填するこれらのタ
ングステン膜および第１のバリア導電体膜からなるコン
タクト・プラグを形成する工程と、全面に第１の所要の
膜厚の第２のバリア導電体膜を形成し、スパッタ法によ
り全面に第２の所要の膜厚のアルミニウム合金膜を形成
し、全面に第３の所要の膜厚の第３のバリア導電体膜を
形成し、さらに気相成長法により全面に絶縁膜を形成す
る工程と、上記絶縁膜を異方性エッチングによりパター
ニングし、さらに上記第３のバリア導電体膜，アルミニ
ウム合金膜および第２のバリア導電体膜からなる積層導
電体膜を異方性エッチングによりパターニングして、最
小加工寸法に等しい最小線幅と最小間隔とを有したこれ
らの積層導電体膜からなるパターンを形成する工程と、
上記コンタクト・プラグの上端直上並びに上端直上近傍
に開口部を有し，上記積層導電体膜からなるパターンを
含めて上記層間絶縁膜の上面を覆うフォト・レジスト膜
を形成し、フォト・レジスト膜をマスクにした化学気相
成長法により，これらのコンタクト・プラグの上端直上
並びに上端直上近傍のこれらの積層導電体膜からなるパ
ターンの側面に自己整合的にアルミニウム膜を形成し
て、これらのアルミニウム膜とこれらの積層導電体膜か
らなるパターンとからなる上層配線を形成する工程とを
有する。好ましくは、上記第１のバリア導電体膜を形成
するスパッタ法が、コリメトリ・スパッタ法である。さ
らに好ましくは、上記アルミニウム膜の化学気相成長法
における原料ガスが、トリ・メチル・アルミニウムの気
化ガスもしくはヂ・メチル・アルミニウム・ハイドライ
ドの気化ガスからなる。
様の特徴は、半導体基板の表面もしくは表面上に下層配
線を形成し、これらの下層配線を覆い，平坦な上面を有
する層間絶縁膜を形成し、最小加工寸法に等しい口径を
有してこれらの下層配線に達するコンタクト孔をこの層
間絶縁膜に形成する工程と、スパッタ法により全面に第
１のバリア導電体膜を形成し、気相成長法により全面に
タングステン膜を形成し、ＣＭＰ法により上記層間絶縁
膜の上面を覆うタングステン膜および第１のバリア導電
体膜を除去して上記コンタクト孔を充填するこれらのタ
ングステン膜および第１のバリア導電体膜からなるコン
タクト・プラグを形成する工程と、全面に第１の所要の
膜厚の第２のバリア導電体膜を形成し、スパッタ法によ
り全面に第２の所要の膜厚のアルミニウム合金膜を形成
し、全面に第３の所要の膜厚の第３のバリア導電体膜を
形成し、さらに気相成長法により全面に絶縁膜を形成す
る工程と、上記絶縁膜を異方性エッチングによりパター
ニングし、さらに上記第３のバリア導電体膜，アルミニ
ウム合金膜および第２のバリア導電体膜からなる積層導
電体膜を異方性エッチングによりパターニングして、最
小加工寸法に等しい最小線幅と最小間隔とを有したこれ
らの積層導電体膜からなるパターンを形成する工程と、
上記コンタクト・プラグの上端直上並びに上端直上近傍
に開口部を有し，上記積層導電体膜からなるパターンを
含めて上記層間絶縁膜の上面を覆うフォト・レジスト膜
を形成し、フォト・レジスト膜をマスクにした化学気相
成長法により，これらのコンタクト・プラグの上端直上
並びに上端直上近傍のこれらの積層導電体膜からなるパ
ターンの側面に自己整合的にアルミニウム膜を形成し
て、これらのアルミニウム膜とこれらの積層導電体膜か
らなるパターンとからなる上層配線を形成する工程とを
有する。好ましくは、上記第１のバリア導電体膜を形成
するスパッタ法が、コリメトリ・スパッタ法である。さ
らに好ましくは、上記アルミニウム膜の化学気相成長法
における原料ガスが、トリ・メチル・アルミニウムの気
化ガスもしくはヂ・メチル・アルミニウム・ハイドライ
ドの気化ガスからなる。
【００１５】本発明の半導体装置の製造方法の第３の態
様の特徴は、半導体基板の表面もしくは表面上に下層配
線を形成し、これらの下層配線を覆い，平坦な上面を有
し，酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜を形成し、この
層間絶縁膜の上面を覆う窒化シリコン膜を形成し、最小
加工寸法に等しい口径を有し，この窒化シリコン膜およ
び層間絶縁膜を貫通してこれらの下層配線に達するコン
タクト孔を形成する工程と、スパッタ法により全面に第
１の窒化チタン膜を形成し、気相成長法により全面にタ
ングステン膜を形成し、ＣＭＰ法により上記窒化シリコ
ン膜の上面を覆うこのタングステン膜および第１の窒化
チタン膜を除去して上記コンタクト孔を充填するこれら
のタングステン膜および第１の窒化チタン膜からなるコ
ンタクト・プラグを形成する工程と、全面に第１の所要
の膜厚の第２の窒化チタン膜を形成し、スパッタ法によ
り全面に第２の所要の膜厚のアルミニウム合金膜を形成
し、全面に第３の所要の膜厚のチタン・タングステン膜
を形成し、さらに気相成長法により全面に第１の酸化シ
リコン膜を形成する工程と、上記第１の酸化シリコン膜
を異方性エッチングによりパターニングして酸化シリコ
ン膜キャップを形成、さらに上記チタン・タングステン
膜，アルミニウム合金膜および第２の窒化チタン膜から
なる積層導電体膜を異方性エッチングによりパターニン
グして、最小加工寸法に等しい最小線幅と最小間隔とを
有したこれらの積層導電体膜からなるパターンを形成す
る工程と、全面に第２の酸化シリコン膜を形成し、この
第２の酸化シリコン膜をエッチ・バックして上記積層導
電体膜からなるパターンの側面を覆う酸化シリコン膜ス
ペーサを形成する工程と、上記コンタクト・プラグの上
端直上並びに上端直上近傍に開口部を有し，上記積層導
電体膜からなるパターンを含めて上記層間絶縁膜の上面
を覆うフォト・レジスト膜を形成し、フォト・レジスト
膜をマスクにした緩衝弗酸液によるエッチングにより上
記酸化シリコン膜キャップ，酸化シリコン膜スペーサお
よびチタン・タングステン膜を除去する工程と、上記フ
ォト・レジスト膜を除去し、化学気相成長法により，上
記コンタクト・プラグの上端直上並びに上端直上近傍の
上記第２の窒化チタン膜の側面と上記アルミニウム合金
膜の側面および上面とな自己整合的にアルミニウム膜を
形成し、これらのアルミニウム膜と上記積層導電体膜か
らなるパターンとからなる上層配線を形成する工程とを
有することにある。好ましくは、上記第１の窒化チタン
膜を形成するスパッタ法が、コリメトリ・スパッタ法で
ある。さらに好ましくは、上記アルミニウム膜の化学気
相成長法における原料ガスが、トリ・メチル・アルミニ
ウムの気化ガス，ヂ・メチル・アルミニウム・ハイドラ
イドの気化ガスもしくはトリ・イソ・ブチル・アルミニ
ウムの気化ガスからなる。
様の特徴は、半導体基板の表面もしくは表面上に下層配
線を形成し、これらの下層配線を覆い，平坦な上面を有
し，酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜を形成し、この
層間絶縁膜の上面を覆う窒化シリコン膜を形成し、最小
加工寸法に等しい口径を有し，この窒化シリコン膜およ
び層間絶縁膜を貫通してこれらの下層配線に達するコン
タクト孔を形成する工程と、スパッタ法により全面に第
１の窒化チタン膜を形成し、気相成長法により全面にタ
ングステン膜を形成し、ＣＭＰ法により上記窒化シリコ
ン膜の上面を覆うこのタングステン膜および第１の窒化
チタン膜を除去して上記コンタクト孔を充填するこれら
のタングステン膜および第１の窒化チタン膜からなるコ
ンタクト・プラグを形成する工程と、全面に第１の所要
の膜厚の第２の窒化チタン膜を形成し、スパッタ法によ
り全面に第２の所要の膜厚のアルミニウム合金膜を形成
し、全面に第３の所要の膜厚のチタン・タングステン膜
を形成し、さらに気相成長法により全面に第１の酸化シ
リコン膜を形成する工程と、上記第１の酸化シリコン膜
を異方性エッチングによりパターニングして酸化シリコ
ン膜キャップを形成、さらに上記チタン・タングステン
膜，アルミニウム合金膜および第２の窒化チタン膜から
なる積層導電体膜を異方性エッチングによりパターニン
グして、最小加工寸法に等しい最小線幅と最小間隔とを
有したこれらの積層導電体膜からなるパターンを形成す
る工程と、全面に第２の酸化シリコン膜を形成し、この
第２の酸化シリコン膜をエッチ・バックして上記積層導
電体膜からなるパターンの側面を覆う酸化シリコン膜ス
ペーサを形成する工程と、上記コンタクト・プラグの上
端直上並びに上端直上近傍に開口部を有し，上記積層導
電体膜からなるパターンを含めて上記層間絶縁膜の上面
を覆うフォト・レジスト膜を形成し、フォト・レジスト
膜をマスクにした緩衝弗酸液によるエッチングにより上
記酸化シリコン膜キャップ，酸化シリコン膜スペーサお
よびチタン・タングステン膜を除去する工程と、上記フ
ォト・レジスト膜を除去し、化学気相成長法により，上
記コンタクト・プラグの上端直上並びに上端直上近傍の
上記第２の窒化チタン膜の側面と上記アルミニウム合金
膜の側面および上面とな自己整合的にアルミニウム膜を
形成し、これらのアルミニウム膜と上記積層導電体膜か
らなるパターンとからなる上層配線を形成する工程とを
有することにある。好ましくは、上記第１の窒化チタン
膜を形成するスパッタ法が、コリメトリ・スパッタ法で
ある。さらに好ましくは、上記アルミニウム膜の化学気
相成長法における原料ガスが、トリ・メチル・アルミニ
ウムの気化ガス，ヂ・メチル・アルミニウム・ハイドラ
イドの気化ガスもしくはトリ・イソ・ブチル・アルミニ
ウムの気化ガスからなる。
【００１６】本発明の半導体装置の製造方法の第４の態
様の特徴は、半導体基板の表面もしくはこの半導体基板
の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層
間絶縁膜により覆われ、最小加工寸法に等しい最小線幅
と最小間隔とを有してこの層間絶縁膜の上面上に設けら
れた上層配線が、この層間絶縁膜に設けられた最小加工
寸法に等しい口径を有してこれらの下層配線に達するコ
ンタクト孔を介してこれらの下層配線に接続される半導
体装置の製造方法であって、上記半導体基板の表面もし
くは表面上に上記下層配線を形成し、これらの下層配線
を覆い，平坦な上面を有する層間絶縁膜を形成する工程
と、上記層間絶縁膜の表面における上記コンタクト孔の
上端が形成される予定領域に重複する領域のこの層間絶
縁膜の表面に、上記上層配線が形成される予定の長手方
向に最小加工寸法より長い長さを有し，長手方向に直交
する方向に最小加工寸法に等しい幅を有し，さらにこれ
らの下層配線の上面より高い位置に底部を有する凹部を
形成する工程と、少なくとも上記凹部の底部の一部を貫
通し，最小加工寸法に等しい口径を有して上記下層配線
に達するコンタクト孔を上記層間絶縁膜に形成する工程
と、スパッタ法により全面に第１のバリア導電体膜を形
成し、気相成長法により全面にタングステン膜を形成
し、ＣＭＰ法により上記層間絶縁膜の上面を覆うこのタ
ングステン膜および第１のバリア導電体膜を除去して上
記コンタクト孔並びに上記凹部を充填し，これらのタン
グステン膜および第１のバリア導電体膜からなるコンタ
クト・プラグを形成する工程と、全面に第１の所要の膜
厚の第２のバリア導電体膜を形成し、スパッタ法により
全面に第２の所要の膜厚のアルミニウム合金膜を形成
し、全面に第３の所要の膜厚の第３のバリア導電体膜を
形成し、これらの第３のバリア導電体膜，アルミニウム
合金膜および第２のバリア導電体膜からなる積層導電体
膜を異方性エッチングによりパターニングして上記上層
配線を形成する工程とを有するにある。好ましくは、上
記第１のバリア導電体膜を形成するスパッタ法が、コリ
メトリ・スパッタ法である。
様の特徴は、半導体基板の表面もしくはこの半導体基板
の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層
間絶縁膜により覆われ、最小加工寸法に等しい最小線幅
と最小間隔とを有してこの層間絶縁膜の上面上に設けら
れた上層配線が、この層間絶縁膜に設けられた最小加工
寸法に等しい口径を有してこれらの下層配線に達するコ
ンタクト孔を介してこれらの下層配線に接続される半導
体装置の製造方法であって、上記半導体基板の表面もし
くは表面上に上記下層配線を形成し、これらの下層配線
を覆い，平坦な上面を有する層間絶縁膜を形成する工程
と、上記層間絶縁膜の表面における上記コンタクト孔の
上端が形成される予定領域に重複する領域のこの層間絶
縁膜の表面に、上記上層配線が形成される予定の長手方
向に最小加工寸法より長い長さを有し，長手方向に直交
する方向に最小加工寸法に等しい幅を有し，さらにこれ
らの下層配線の上面より高い位置に底部を有する凹部を
形成する工程と、少なくとも上記凹部の底部の一部を貫
通し，最小加工寸法に等しい口径を有して上記下層配線
に達するコンタクト孔を上記層間絶縁膜に形成する工程
と、スパッタ法により全面に第１のバリア導電体膜を形
成し、気相成長法により全面にタングステン膜を形成
し、ＣＭＰ法により上記層間絶縁膜の上面を覆うこのタ
ングステン膜および第１のバリア導電体膜を除去して上
記コンタクト孔並びに上記凹部を充填し，これらのタン
グステン膜および第１のバリア導電体膜からなるコンタ
クト・プラグを形成する工程と、全面に第１の所要の膜
厚の第２のバリア導電体膜を形成し、スパッタ法により
全面に第２の所要の膜厚のアルミニウム合金膜を形成
し、全面に第３の所要の膜厚の第３のバリア導電体膜を
形成し、これらの第３のバリア導電体膜，アルミニウム
合金膜および第２のバリア導電体膜からなる積層導電体
膜を異方性エッチングによりパターニングして上記上層
配線を形成する工程とを有するにある。好ましくは、上
記第１のバリア導電体膜を形成するスパッタ法が、コリ
メトリ・スパッタ法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明を説
明する。
明する。
【００１８】半導体装置の平面模式図である図１（ａ）
と、図１（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図１（ｂ）および図１（ｃ）とを参照すると、本発
明の第１の実施の形態の一実施例による半導体装置は、
最小加工寸法が０．４μｍ（４００ｎｍ）でアライメン
ト・マージンが０．０５μｍ（５０ｎｍ）となる０．４
μｍ設計ルール（およびプロセス技術）による多層配線
を有した半導体装置であり、以下のとおりになってい
る。なお、図１（ｂ），（ｃ）の断面模式図では、煩雑
さを回避するために、半導体基板および導電体膜のみに
ハッチングを施し、絶縁体膜に対するハッチングは省い
てある。また、以下に記載する各種の線幅，間隔および
コンタクト孔の口径等に関しては、エッチング等の製造
方法に依存した縮小もしくは拡大等のゆらぎ（ないしは
ばらつき）等を無視した理想的な状態のもとでの値（設
計目標値に等しい値）を前提にして記述してある。
と、図１（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図１（ｂ）および図１（ｃ）とを参照すると、本発
明の第１の実施の形態の一実施例による半導体装置は、
最小加工寸法が０．４μｍ（４００ｎｍ）でアライメン
ト・マージンが０．０５μｍ（５０ｎｍ）となる０．４
μｍ設計ルール（およびプロセス技術）による多層配線
を有した半導体装置であり、以下のとおりになってい
る。なお、図１（ｂ），（ｃ）の断面模式図では、煩雑
さを回避するために、半導体基板および導電体膜のみに
ハッチングを施し、絶縁体膜に対するハッチングは省い
てある。また、以下に記載する各種の線幅，間隔および
コンタクト孔の口径等に関しては、エッチング等の製造
方法に依存した縮小もしくは拡大等のゆらぎ（ないしは
ばらつき）等を無視した理想的な状態のもとでの値（設
計目標値に等しい値）を前提にして記述してある。
【００１９】例えばシリコン基板１０１の表面上には絶
縁膜１０２を介して下層配線１１１ａ，１１１ｂ，１１
１ｃ，１１１ｄ等が設けられている。なお、絶縁膜１０
２は例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィー
ルド酸化膜からなり、絶縁膜１０２の上面は必らずしも
平坦である必要はない。さらになお、本一実施例での下
層配線はシリコン基板１０１の表面上に設けられたもの
（それぞれの下層配線の上面の高さが同じ場合）に限定
されるのではなく、シリコン基板１０１の表面に設けら
れた半導体素子を構成する拡散層等を含んでいてもよ
い。これらの下層配線１１１ａ等の最小線幅および最小
間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線ピッチは
０．８μｍである。（拡散層からなる下層配線を除い
て）これらの下層配線１１１ａ等の膜厚は例えば０．４
μｍである。下層配線１１１ａ等がアルミニウム合金膜
を主体としているときには、これらの下層配線１１１ａ
等の上面は例えば窒化チタン膜等のバリア導電体膜によ
り覆われている。
縁膜１０２を介して下層配線１１１ａ，１１１ｂ，１１
１ｃ，１１１ｄ等が設けられている。なお、絶縁膜１０
２は例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィー
ルド酸化膜からなり、絶縁膜１０２の上面は必らずしも
平坦である必要はない。さらになお、本一実施例での下
層配線はシリコン基板１０１の表面上に設けられたもの
（それぞれの下層配線の上面の高さが同じ場合）に限定
されるのではなく、シリコン基板１０１の表面に設けら
れた半導体素子を構成する拡散層等を含んでいてもよ
い。これらの下層配線１１１ａ等の最小線幅および最小
間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線ピッチは
０．８μｍである。（拡散層からなる下層配線を除い
て）これらの下層配線１１１ａ等の膜厚は例えば０．４
μｍである。下層配線１１１ａ等がアルミニウム合金膜
を主体としているときには、これらの下層配線１１１ａ
等の上面は例えば窒化チタン膜等のバリア導電体膜によ
り覆われている。
【００２０】下層配線１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，
１１１ｄ等を含めて絶縁膜１０２の上面は酸化シリコン
膜からなる層間絶縁膜１１２により覆われている。層間
絶縁膜１１２の上面は平坦であり、例えば下層配線１１
１ａ直上での層間絶縁膜の膜厚は１．０μｍである。層
間絶縁膜１１２には、それぞれ下層配線１１１ａ，１１
１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄに達するコンタクト孔１１５
ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが設けられている。
これらのコンタクト孔１１５ａ等の口径は０．４μｍで
あり、最近接のコンタクト孔（例えばコンタクト孔１１
５ａとコンタクト孔１１５ｂと）の間隔も０．４μｍで
あり、コンタクト孔の最小配置ピッチは０．８μｍとな
る。コンタクト孔１１５ａにより下層配線１１１ａに形
成される露出部は主として上面であるが、（拡散層から
なる下層配線を除いて）シリコン基板１０１の表面上に
設けられた下層配線においても、これらの上面の間に高
低差が存在することと、コンタクト孔形成時のフォト・
リソグラフィのマスク・アライメントのずれが伴なうこ
ととから、下層配線１１１ａの側面の一部にも露出部が
形成されている。下層配線１１１ａの側面おいてコンタ
クト孔１１５ａにより形成された空隙部分の幅は、アラ
イメント・マージン以下の値であり，高々０．０５μｍ
（５０ｎｍ）である。
１１１ｄ等を含めて絶縁膜１０２の上面は酸化シリコン
膜からなる層間絶縁膜１１２により覆われている。層間
絶縁膜１１２の上面は平坦であり、例えば下層配線１１
１ａ直上での層間絶縁膜の膜厚は１．０μｍである。層
間絶縁膜１１２には、それぞれ下層配線１１１ａ，１１
１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄに達するコンタクト孔１１５
ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが設けられている。
これらのコンタクト孔１１５ａ等の口径は０．４μｍで
あり、最近接のコンタクト孔（例えばコンタクト孔１１
５ａとコンタクト孔１１５ｂと）の間隔も０．４μｍで
あり、コンタクト孔の最小配置ピッチは０．８μｍとな
る。コンタクト孔１１５ａにより下層配線１１１ａに形
成される露出部は主として上面であるが、（拡散層から
なる下層配線を除いて）シリコン基板１０１の表面上に
設けられた下層配線においても、これらの上面の間に高
低差が存在することと、コンタクト孔形成時のフォト・
リソグラフィのマスク・アライメントのずれが伴なうこ
ととから、下層配線１１１ａの側面の一部にも露出部が
形成されている。下層配線１１１ａの側面おいてコンタ
クト孔１１５ａにより形成された空隙部分の幅は、アラ
イメント・マージン以下の値であり，高々０．０５μｍ
（５０ｎｍ）である。
【００２１】コンタクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１１５
ｃ，１１５ｄはそれぞれコンタクト・プラグ１１６によ
り充填されている。コンタクト・プラグ１１６の上端は
概ね層間絶縁膜１１２の上面と一致している。コンタク
ト・プラグ１１６は、第１のバリア導電体膜である例え
ば窒化チタン膜１３１ａに、タングステン膜１３２ａが
積層されてなる。第１のバリア導電体膜は窒化チタン膜
に限定されるものではなく、チタン・タングステン膜で
もよく、例えば下層配線に拡散層が含まれる場合にはチ
タン膜に窒化チタン膜が積層された膜からなる。下層配
線１１１ａ等の上面における窒化チタン膜１３１ａ等の
膜厚は、バリア導電体膜として機能するためには、少な
くとも５０ｎｍ程度であることが好ましい。コンタクト
孔１１５ａ等の側面を直接に覆う部分での窒化チタン膜
１３１ａ等の膜厚は、厚くても下層配線１１１ａ等の上
面に設けられた部分での窒化チタン膜１３１ａ等の膜厚
の数分の１程度である。
ｃ，１１５ｄはそれぞれコンタクト・プラグ１１６によ
り充填されている。コンタクト・プラグ１１６の上端は
概ね層間絶縁膜１１２の上面と一致している。コンタク
ト・プラグ１１６は、第１のバリア導電体膜である例え
ば窒化チタン膜１３１ａに、タングステン膜１３２ａが
積層されてなる。第１のバリア導電体膜は窒化チタン膜
に限定されるものではなく、チタン・タングステン膜で
もよく、例えば下層配線に拡散層が含まれる場合にはチ
タン膜に窒化チタン膜が積層された膜からなる。下層配
線１１１ａ等の上面における窒化チタン膜１３１ａ等の
膜厚は、バリア導電体膜として機能するためには、少な
くとも５０ｎｍ程度であることが好ましい。コンタクト
孔１１５ａ等の側面を直接に覆う部分での窒化チタン膜
１３１ａ等の膜厚は、厚くても下層配線１１１ａ等の上
面に設けられた部分での窒化チタン膜１３１ａ等の膜厚
の数分の１程度である。
【００２２】コンタクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１１５
ｃ，１１５ｄに設けられたコンタクト・プラグ１１６の
上端は、それぞれアルミニウム膜１４２ａ，１４２ｂ，
１４２ｃ，１４２ｄにより直接に覆われている。これら
のアルミニウム膜１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４
２ｄの膜厚は、それぞれ例えば０．２μｍ程度である。
層間絶縁膜１１２の上面を直接に覆ってこの上面上に設
けられたアルミニウム合金膜１４３ａ，１４３ｂ，１４
３ｃ，１４３ｄの膜厚は例えば０．４μｍ程度であり、
これらのアルミニウム合金膜１４３ａ，１４３ｂ，１４
３ｃ，１４３ｄはコンタクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１
１５ｃ，１１５ｄの上端部においてそれぞれアルミニウ
ム膜１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄに直接に
接続される。アルミニウム合金膜１４３ａ等の最小線幅
および最小間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線
ピッチは０．８μｍである。これらのアルミニウム合金
膜１４３ａは、例えば０．５ｗｔ．％の銅を含んだアル
ミニウム合金からなる。これらのアルミニウム合金膜１
４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄの上面は、それ
ぞれ第２のバリア導電体膜である例えば膜厚２５ｎｍ〜
５０ｎｍの窒化チタン膜１４４ａ，１４４ｂ，１４４
ｃ，１４４ｄにより直接に覆われている。第２のバリア
導電体膜は窒化チタン膜に限定されものではなく、チタ
ン・タングステン膜でもよい。これらの窒化チタン膜１
４４ａ等は、上層配線のストレス・マイグレーション
（ＳＭと略記する）耐性を向上させるとともに、（製造
法上の利点ではあるが）反射防止膜としての機能も有し
ている。
ｃ，１１５ｄに設けられたコンタクト・プラグ１１６の
上端は、それぞれアルミニウム膜１４２ａ，１４２ｂ，
１４２ｃ，１４２ｄにより直接に覆われている。これら
のアルミニウム膜１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４
２ｄの膜厚は、それぞれ例えば０．２μｍ程度である。
層間絶縁膜１１２の上面を直接に覆ってこの上面上に設
けられたアルミニウム合金膜１４３ａ，１４３ｂ，１４
３ｃ，１４３ｄの膜厚は例えば０．４μｍ程度であり、
これらのアルミニウム合金膜１４３ａ，１４３ｂ，１４
３ｃ，１４３ｄはコンタクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１
１５ｃ，１１５ｄの上端部においてそれぞれアルミニウ
ム膜１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄに直接に
接続される。アルミニウム合金膜１４３ａ等の最小線幅
および最小間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線
ピッチは０．８μｍである。これらのアルミニウム合金
膜１４３ａは、例えば０．５ｗｔ．％の銅を含んだアル
ミニウム合金からなる。これらのアルミニウム合金膜１
４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄの上面は、それ
ぞれ第２のバリア導電体膜である例えば膜厚２５ｎｍ〜
５０ｎｍの窒化チタン膜１４４ａ，１４４ｂ，１４４
ｃ，１４４ｄにより直接に覆われている。第２のバリア
導電体膜は窒化チタン膜に限定されものではなく、チタ
ン・タングステン膜でもよい。これらの窒化チタン膜１
４４ａ等は、上層配線のストレス・マイグレーション
（ＳＭと略記する）耐性を向上させるとともに、（製造
法上の利点ではあるが）反射防止膜としての機能も有し
ている。
【００２３】コンタクト孔１１５ａを介して下層配線１
１１ａに接続される上層配線１２１ａはアルミニウム膜
１４２ａ，アルミニウム合金膜１４３ａおよび窒化チタ
ン膜１４４ａから構成され、コンタクト孔１１５ｂを介
して下層配線１１１ｂに接続される上層配線１２１ｂは
アルミニウム膜１４２ｂ，アルミニウム合金膜１４３ｂ
および窒化チタン膜１４４ｂから構成され、コンタクト
孔１１５ｃを介して下層配線１１１ｃに接続される上層
配線１２１ｃはアルミニウム膜１４２ｃ，アルミニウム
合金膜１４３ｃおよび窒化チタン膜１４４ｃから構成さ
れ、コンタクト孔１１５ｄを介して下層配線１１１ｄに
接続される上層配線１２１ｄはアルミニウム膜１４２
ｄ，アルミニウム合金膜１４３ｄおよび窒化チタン膜１
４４ｄから構成されている。
１１ａに接続される上層配線１２１ａはアルミニウム膜
１４２ａ，アルミニウム合金膜１４３ａおよび窒化チタ
ン膜１４４ａから構成され、コンタクト孔１１５ｂを介
して下層配線１１１ｂに接続される上層配線１２１ｂは
アルミニウム膜１４２ｂ，アルミニウム合金膜１４３ｂ
および窒化チタン膜１４４ｂから構成され、コンタクト
孔１１５ｃを介して下層配線１１１ｃに接続される上層
配線１２１ｃはアルミニウム膜１４２ｃ，アルミニウム
合金膜１４３ｃおよび窒化チタン膜１４４ｃから構成さ
れ、コンタクト孔１１５ｄを介して下層配線１１１ｄに
接続される上層配線１２１ｄはアルミニウム膜１４２
ｄ，アルミニウム合金膜１４３ｄおよび窒化チタン膜１
４４ｄから構成されている。
【００２４】本第１の実施の形態の本一実施例では、ア
ルミニウム膜１４２ａ等の存在が重要になる（ここで、
例えばアルミニウム膜１４２ａが存在しないならば、通
常のボーダレス・コンタクト孔を有した多層配線構造と
同じになり、本発明の課題を解決できないことにな
る）。例えば上層配線１２１ａはコンタクト孔１１５ａ
の上端においてアルミニウム膜１４２ａによりコンタク
ト・プラグ１１６の上端を完全に覆うことになり、上層
配線１２１ａとコンタクト・プラグ１１６との接触面積
は（０．４μｍ）2 になる。このため本第１の実施の形
態の本一実施例によれば、上層配線とコンタクト・プラ
グとの間のコンタクト抵抗の増大を抑制することが容易
になり、コンタクト孔の上端部あるいはその近傍におけ
る上層配線の電流密度の局所的な増大を抑制することが
容易になり、ＥＭ耐性の低下を抑制することが容易にな
る。隣接する上層配線の間隔が０．４μｍ（最小加工寸
法）より狭くなり，アルミニウム系の金属膜の膜厚が厚
くなるのは、それぞれ上層配線全体ではなくコンタクト
孔（コンタクト・プラグ）の上端直上の部分に限定され
ることから、隣接する上層配線間のカップリング容量の
増大を低く抑えることが容易になる。
ルミニウム膜１４２ａ等の存在が重要になる（ここで、
例えばアルミニウム膜１４２ａが存在しないならば、通
常のボーダレス・コンタクト孔を有した多層配線構造と
同じになり、本発明の課題を解決できないことにな
る）。例えば上層配線１２１ａはコンタクト孔１１５ａ
の上端においてアルミニウム膜１４２ａによりコンタク
ト・プラグ１１６の上端を完全に覆うことになり、上層
配線１２１ａとコンタクト・プラグ１１６との接触面積
は（０．４μｍ）2 になる。このため本第１の実施の形
態の本一実施例によれば、上層配線とコンタクト・プラ
グとの間のコンタクト抵抗の増大を抑制することが容易
になり、コンタクト孔の上端部あるいはその近傍におけ
る上層配線の電流密度の局所的な増大を抑制することが
容易になり、ＥＭ耐性の低下を抑制することが容易にな
る。隣接する上層配線の間隔が０．４μｍ（最小加工寸
法）より狭くなり，アルミニウム系の金属膜の膜厚が厚
くなるのは、それぞれ上層配線全体ではなくコンタクト
孔（コンタクト・プラグ）の上端直上の部分に限定され
ることから、隣接する上層配線間のカップリング容量の
増大を低く抑えることが容易になる。
【００２５】なお、アルミニウム合金膜１４３ａが（窒
化チタン膜１４４ａとは異なる）別のバリア導電体膜を
介して層間絶縁膜１１２の上面を覆い（層間絶縁膜１１
２の上面上での上層配線が２層構造からなり），コンタ
クト孔１１５ａ（コンタクト・プラグ１１６）の上端に
おいてアルミニウム合金膜１４３ａがこの別のバリア導
電体膜を介してアルミニウム膜１４２ａに接続されると
いう構造は好ましくない。この場合には、アルミニウム
膜１４２ａはコンタクト孔１１５ａを充填するコンタク
ト・プラグ１１６の上端部を成すと見なされることにな
り、この別のバリア導電体膜（からなるパターン）とア
ルミニウム膜１４２ａとの接触面積（すなわち、上層配
線とコンタクト・プラグとの接触面積）が（０．４μ
ｍ）2 より小さくなるため、ここでのコンタクト抵抗の
増大，電流密度の増大等が防止できなくなる。
化チタン膜１４４ａとは異なる）別のバリア導電体膜を
介して層間絶縁膜１１２の上面を覆い（層間絶縁膜１１
２の上面上での上層配線が２層構造からなり），コンタ
クト孔１１５ａ（コンタクト・プラグ１１６）の上端に
おいてアルミニウム合金膜１４３ａがこの別のバリア導
電体膜を介してアルミニウム膜１４２ａに接続されると
いう構造は好ましくない。この場合には、アルミニウム
膜１４２ａはコンタクト孔１１５ａを充填するコンタク
ト・プラグ１１６の上端部を成すと見なされることにな
り、この別のバリア導電体膜（からなるパターン）とア
ルミニウム膜１４２ａとの接触面積（すなわち、上層配
線とコンタクト・プラグとの接触面積）が（０．４μ
ｍ）2 より小さくなるため、ここでのコンタクト抵抗の
増大，電流密度の増大等が防止できなくなる。
【００２６】図１（ａ）のＡＡ線での製造工程の断面模
式図である図２および図３と、図１とを併せて参照する
と、本第１の実施の形態の本一実施例による半導体装置
は、以下のとおりに形成される。
式図である図２および図３と、図１とを併せて参照する
と、本第１の実施の形態の本一実施例による半導体装置
は、以下のとおりに形成される。
【００２７】まず、シリコン基板１０１の表面を覆う例
えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド酸
化膜からなる絶縁膜１０２が形成される。シリコン基板
１０１の表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜１０２
を介して）下層配線１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１
１１ｄ等が形成される。シリコン基板１０１の表面に形
成された拡散層以外の下層配線の膜厚は例えば０．４μ
ｍである。全面に酸化シリコン膜が形成され、ＣＭＰ法
によりこの酸化シリコン膜の上面が平坦化されて、層間
絶縁膜１１２が形成される。絶縁膜１０２の平坦な部分
の上面に形成された下層配線１１１ａの上面と層間絶縁
膜１１２の上面との差は例えば１．０μｍである。異方
性エッチングを用いたフォト・リソグラフィにより、層
間絶縁膜１１２には０．４μｍの口径を有して下層配線
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄに達するコン
タクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが形
成される。これらのコンタクト孔１１５ａ等が下層配線
１１１ａ等の底面にまで達しないようにすることは容易
である〔図１，図２（ａ）〕。なお、下層配線に下層配
線１１１ａの上面と０．４μｍ以上の高低差の上面を有
した下層配線（例えばシリコン基板１０１の表面に形成
された拡散層等）が含まれている場合、上記フォト・リ
ソグラフィとは別のフォト・リソグラフィにより、それ
らの下層配線に達するコンタクト孔を形成することが好
ましい。
えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド酸
化膜からなる絶縁膜１０２が形成される。シリコン基板
１０１の表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜１０２
を介して）下層配線１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１
１１ｄ等が形成される。シリコン基板１０１の表面に形
成された拡散層以外の下層配線の膜厚は例えば０．４μ
ｍである。全面に酸化シリコン膜が形成され、ＣＭＰ法
によりこの酸化シリコン膜の上面が平坦化されて、層間
絶縁膜１１２が形成される。絶縁膜１０２の平坦な部分
の上面に形成された下層配線１１１ａの上面と層間絶縁
膜１１２の上面との差は例えば１．０μｍである。異方
性エッチングを用いたフォト・リソグラフィにより、層
間絶縁膜１１２には０．４μｍの口径を有して下層配線
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄに達するコン
タクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが形
成される。これらのコンタクト孔１１５ａ等が下層配線
１１１ａ等の底面にまで達しないようにすることは容易
である〔図１，図２（ａ）〕。なお、下層配線に下層配
線１１１ａの上面と０．４μｍ以上の高低差の上面を有
した下層配線（例えばシリコン基板１０１の表面に形成
された拡散層等）が含まれている場合、上記フォト・リ
ソグラフィとは別のフォト・リソグラフィにより、それ
らの下層配線に達するコンタクト孔を形成することが好
ましい。
【００２８】次に、スパッタ法により、コンタクト孔１
１５ａ等を含めて全面に窒化チタン膜１３１が形成され
る。下層配線１１１ａ等に対して窒化チタン膜１３１が
バリア導電体膜として機能するためには、コンタクト孔
１１５ａ等の底部での下層配線１１１ａ等の上面では、
窒化チタン膜１３１の膜厚が５０ｎｍ程度になることが
好ましい。上記スパッタ法が通常のスパッタ法であるな
らばコンタクト孔１１５ａの側壁部での膜厚は１０ｎｍ
前後になり、コリメトリ・スパッタ法であるならば高々
５ｎｍ程度になる。なお、下層配線に拡散層が含まれる
場合には、チタン膜１３１の下に前もってチタン膜を形
成しておくことが好ましい。続いて、６弗化タングステ
ン（ＷＦ6 ）とモノ・シラン（ＳｉＨ4 ）とを原料ガス
とし，水素（Ｈ2 ）をキャリア・ガスとしたブランケッ
トＣＶＤ法により、全面に膜厚４００ｎｍ〜５００ｎｍ
程度のタングステン膜１３２が形成される。このタング
ステン膜１３２のコンタクト孔１１５ａ等に対する充填
性は優れていることから、下層配線１１１ａ等の側面と
コンタクト孔１１５ａとの間に形成された空隙部分にお
いて、窒化チタン膜１３１の被覆性に支障があってもそ
の部分はタングステン膜１３２によりほぼ完璧に充填さ
れる〔図２（ｂ）〕。なお、ブランケットＣＶＤ法によ
るタングステン膜１３２の形成に代えてタングステン膜
の選択成長を行なうのは、全ての下層配線の上面の高さ
が同一であるとは限らず，下層配線に達するコンタクト
孔の深さが同一となるとは限らないため、好ましくな
い。
１５ａ等を含めて全面に窒化チタン膜１３１が形成され
る。下層配線１１１ａ等に対して窒化チタン膜１３１が
バリア導電体膜として機能するためには、コンタクト孔
１１５ａ等の底部での下層配線１１１ａ等の上面では、
窒化チタン膜１３１の膜厚が５０ｎｍ程度になることが
好ましい。上記スパッタ法が通常のスパッタ法であるな
らばコンタクト孔１１５ａの側壁部での膜厚は１０ｎｍ
前後になり、コリメトリ・スパッタ法であるならば高々
５ｎｍ程度になる。なお、下層配線に拡散層が含まれる
場合には、チタン膜１３１の下に前もってチタン膜を形
成しておくことが好ましい。続いて、６弗化タングステ
ン（ＷＦ6 ）とモノ・シラン（ＳｉＨ4 ）とを原料ガス
とし，水素（Ｈ2 ）をキャリア・ガスとしたブランケッ
トＣＶＤ法により、全面に膜厚４００ｎｍ〜５００ｎｍ
程度のタングステン膜１３２が形成される。このタング
ステン膜１３２のコンタクト孔１１５ａ等に対する充填
性は優れていることから、下層配線１１１ａ等の側面と
コンタクト孔１１５ａとの間に形成された空隙部分にお
いて、窒化チタン膜１３１の被覆性に支障があってもそ
の部分はタングステン膜１３２によりほぼ完璧に充填さ
れる〔図２（ｂ）〕。なお、ブランケットＣＶＤ法によ
るタングステン膜１３２の形成に代えてタングステン膜
の選択成長を行なうのは、全ての下層配線の上面の高さ
が同一であるとは限らず，下層配線に達するコンタクト
孔の深さが同一となるとは限らないため、好ましくな
い。
【００２９】続いて、層間絶縁膜１１２の上面の上記タ
ングステン膜１３２および窒化チタン膜１３１が完全に
除去されるまでタングステン膜１３２および窒化チタン
膜１３１に対してＣＭＰ法が施されて、コンタクト孔１
１５ａ等の内部にはそれぞれタングステン膜１３２ａお
よび窒化チタン膜１３１ａからなるコンタクト・プラグ
１１６が残置形成される。コンタクト・プラグ１１６の
上端は、概ね平坦であり、さらに、概ね層間絶縁膜１１
２の上面に一致している〔図１，図２（ｃ）〕。層間絶
縁膜１１２の上面が平坦であることから、ＣＭＰ法によ
りこのようなコンタクト・プラグ１１６の形成が可能に
なる。ＣＭＰ法によらずにエッチ・バック法によりこの
ような形状のコンタクト・プラグ１１６を形成すること
は、タングステン膜１３２と窒化チタン膜１３１とに対
するエッチング速度がほぼ等しいエッチング・ガス（も
しくはエッチング条件）がないことから、容易ではな
い。エッチ・バック法に依るならばコンタクト・プラグ
の上端の形状が段差を有することになり、次工程でのア
ルミニウム膜の好ましい形成（選択成長）に支障を来た
すことになる。
ングステン膜１３２および窒化チタン膜１３１が完全に
除去されるまでタングステン膜１３２および窒化チタン
膜１３１に対してＣＭＰ法が施されて、コンタクト孔１
１５ａ等の内部にはそれぞれタングステン膜１３２ａお
よび窒化チタン膜１３１ａからなるコンタクト・プラグ
１１６が残置形成される。コンタクト・プラグ１１６の
上端は、概ね平坦であり、さらに、概ね層間絶縁膜１１
２の上面に一致している〔図１，図２（ｃ）〕。層間絶
縁膜１１２の上面が平坦であることから、ＣＭＰ法によ
りこのようなコンタクト・プラグ１１６の形成が可能に
なる。ＣＭＰ法によらずにエッチ・バック法によりこの
ような形状のコンタクト・プラグ１１６を形成すること
は、タングステン膜１３２と窒化チタン膜１３１とに対
するエッチング速度がほぼ等しいエッチング・ガス（も
しくはエッチング条件）がないことから、容易ではな
い。エッチ・バック法に依るならばコンタクト・プラグ
の上端の形状が段差を有することになり、次工程でのア
ルミニウム膜の好ましい形成（選択成長）に支障を来た
すことになる。
【００３０】次に、ＣＶＤ法（減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶ
Ｄ）法）により、コンタクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１
１５ｃ，１１５ｄを充填したコンタクト・プラグ１１６
の上端には、これらをそれぞれ選択的かつ直接に覆う膜
厚２００ｎｍ程度のアルミニウム膜１４２ａ，１４２
ｂ，１４２ｃ，１４２ｄが形成される。このときコンタ
クト・プラグ１１６の上端の形状が上述のようになって
いることから、段差被覆性に左右されない形状のアルミ
ニウム膜１４２ａ等の形成が容易になる〔図１，図３
（ａ）〕。もし仮にコンタクト・プラグ１１６の上端に
凹凸が存在するならば、アルミニウム膜１４２ａ等の上
面が平坦ではなく凹凸を有することになり、後述する上
層配線を構成するアルミニウム合金膜のエッチングの制
御性に支障を生じることになる。
Ｄ）法）により、コンタクト孔１１５ａ，１１５ｂ，１
１５ｃ，１１５ｄを充填したコンタクト・プラグ１１６
の上端には、これらをそれぞれ選択的かつ直接に覆う膜
厚２００ｎｍ程度のアルミニウム膜１４２ａ，１４２
ｂ，１４２ｃ，１４２ｄが形成される。このときコンタ
クト・プラグ１１６の上端の形状が上述のようになって
いることから、段差被覆性に左右されない形状のアルミ
ニウム膜１４２ａ等の形成が容易になる〔図１，図３
（ａ）〕。もし仮にコンタクト・プラグ１１６の上端に
凹凸が存在するならば、アルミニウム膜１４２ａ等の上
面が平坦ではなく凹凸を有することになり、後述する上
層配線を構成するアルミニウム合金膜のエッチングの制
御性に支障を生じることになる。
【００３１】このアルミニウム膜の選択的なＬＰＣＶＤ
法としては、原料ガスとしてトリ・メチル・アルミニウ
ム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）の気化ガス，ヂ・メチル・アル
ミニウム・ハイドライド（Ａｌ・Ｈ（ＣＨ3 ）2 ）の気
化ガスもしくはトリ・イソ・ブチル・アルミニウム（Ａ
ｌ（ＣＨ2 ・ＣＨ（ＣＨ3 ）2 ）3 ）の気化ガスが用い
られ、キャリア・ガスとして水素（Ｈ2 ）および窒素
（Ｎ2 ）が用いられる。例えばトリ・イソ・ブチル・ア
ルミニウムは２０℃，２５Ｐａ程度で気化し、ヂ・メチ
ル・アルミニウム・ハイドライドは２０℃，２７０Ｐａ
程度で気化する。トリ・イソ・ブチル・アルミニウムの
気化ガスを原料ガスに用いるときには２５０℃，１３０
Ｐａ程度でのＬＰＣＶＤ法が採用され、ヂ・メチル・ア
ルミニウム・ハイドライドの気化ガスを原料ガスに用い
るときには１００℃〜２５０℃，１３０Ｐａ程度でのＬ
ＰＣＶＤ法が採用される。
法としては、原料ガスとしてトリ・メチル・アルミニウ
ム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）の気化ガス，ヂ・メチル・アル
ミニウム・ハイドライド（Ａｌ・Ｈ（ＣＨ3 ）2 ）の気
化ガスもしくはトリ・イソ・ブチル・アルミニウム（Ａ
ｌ（ＣＨ2 ・ＣＨ（ＣＨ3 ）2 ）3 ）の気化ガスが用い
られ、キャリア・ガスとして水素（Ｈ2 ）および窒素
（Ｎ2 ）が用いられる。例えばトリ・イソ・ブチル・ア
ルミニウムは２０℃，２５Ｐａ程度で気化し、ヂ・メチ
ル・アルミニウム・ハイドライドは２０℃，２７０Ｐａ
程度で気化する。トリ・イソ・ブチル・アルミニウムの
気化ガスを原料ガスに用いるときには２５０℃，１３０
Ｐａ程度でのＬＰＣＶＤ法が採用され、ヂ・メチル・ア
ルミニウム・ハイドライドの気化ガスを原料ガスに用い
るときには１００℃〜２５０℃，１３０Ｐａ程度でのＬ
ＰＣＶＤ法が採用される。
【００３２】次に、１５０℃〜２５０℃の基板温度のも
とに、スパッタ法により膜厚４００ｎｍのアルミニウム
−銅からなるアルミニウム合金膜１４３が全面に形成さ
れる。このアルミニウム合金膜１４３の形成には、（後
述する理由から）高温スパッタ法は好ましくない。続い
て、例えばスパッタ法により、全面に膜厚２５ｎｍ〜５
０ｎｍ程度の窒化チタン膜１４４が形成される〔図３
（ｂ）〕。
とに、スパッタ法により膜厚４００ｎｍのアルミニウム
−銅からなるアルミニウム合金膜１４３が全面に形成さ
れる。このアルミニウム合金膜１４３の形成には、（後
述する理由から）高温スパッタ法は好ましくない。続い
て、例えばスパッタ法により、全面に膜厚２５ｎｍ〜５
０ｎｍ程度の窒化チタン膜１４４が形成される〔図３
（ｂ）〕。
【００３３】次に、エッチング・ガスとして塩化ボロン
（ＢＣｌ3 ）と塩素（Ｃｌ2 ）との混合ガスを採用し，
フォト・レジスト膜をマスクに用いた異方性ドライ・エ
ッチングにより、窒化チタン膜１４４とアルミニウム合
金膜１４３とのエッチングが順次行なわれる。このと
き、アルミニウム膜１４２ａ等もエッチングされるが、
コンタクト・プラグ１１６の上端を完全に覆うアルミニ
ウム膜１４２ａ等を残すことが必要なため、これらアル
ミニウム膜１４２ａのエッチングは可能な限り少なく抑
えることが好ましい。これにより、アルミニウム膜１４
２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの上面にそれぞれ
直接に接続されるアルミニウム合金膜１４３ａ，１４３
ｂ，１４３ｃ，１４３ｄが形成され、これらのアルミニ
ウム合金膜１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄの
上面をそれぞれ直接に覆う窒化チタン膜１４４ａ，１４
４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが形成され、上層配線１２１
ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄが形成される〔図
１〕。上記フォト・レジスト膜が除去された後、アルミ
ニウム膜等に対する４５０℃前後での合金化熱処理が施
される。この熱処理により、アルミニウム合金膜１４３
ａとアルミニウム膜１４２ａとの界面は実質的に消滅す
る。
（ＢＣｌ3 ）と塩素（Ｃｌ2 ）との混合ガスを採用し，
フォト・レジスト膜をマスクに用いた異方性ドライ・エ
ッチングにより、窒化チタン膜１４４とアルミニウム合
金膜１４３とのエッチングが順次行なわれる。このと
き、アルミニウム膜１４２ａ等もエッチングされるが、
コンタクト・プラグ１１６の上端を完全に覆うアルミニ
ウム膜１４２ａ等を残すことが必要なため、これらアル
ミニウム膜１４２ａのエッチングは可能な限り少なく抑
えることが好ましい。これにより、アルミニウム膜１４
２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ，１４２ｄの上面にそれぞれ
直接に接続されるアルミニウム合金膜１４３ａ，１４３
ｂ，１４３ｃ，１４３ｄが形成され、これらのアルミニ
ウム合金膜１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄの
上面をそれぞれ直接に覆う窒化チタン膜１４４ａ，１４
４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄが形成され、上層配線１２１
ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄが形成される〔図
１〕。上記フォト・レジスト膜が除去された後、アルミ
ニウム膜等に対する４５０℃前後での合金化熱処理が施
される。この熱処理により、アルミニウム合金膜１４３
ａとアルミニウム膜１４２ａとの界面は実質的に消滅す
る。
【００３４】上記異方性エッチングでは、エッチングの
制御性が要求される。少なくともアルミニウム合金膜１
４３とアルミニウム膜１４２ａ等との界面近傍では、エ
ッチング速度を低くすることが好ましい。例えば８００
Ｗのパワー，１．３Ｐａのもとで、塩化ボロンおよび塩
素の流量をそれぞれ３ｓｃｃｍおよび６ｓｃｃｍとする
ならば、これらのアルミニウム系の膜のエッチング速度
は５０ｎｍ／ｍｉｎ程度と極めて低くなる。さらにこの
異方性エッチングにおける上記界面の検出手段が必要で
ある。この場合、アルミニウム合金膜１４３には銅が含
まれていることから、塩化銅（ＣｕＣｌ2 ）の発光スペ
クトル分析もしくは銅の２次イオン質量スペクトル分析
（ＳＩＭＳ）によりアルミニウム合金膜１４３のエッチ
ング終止点の検出を行なう。特にＳＩＭＳによるエッチ
ング終止点の検出を行なう場合には、応答の遅延が大き
いことから、上記エッチングにおけるエッチング速度は
低いことが好ましくなる。
制御性が要求される。少なくともアルミニウム合金膜１
４３とアルミニウム膜１４２ａ等との界面近傍では、エ
ッチング速度を低くすることが好ましい。例えば８００
Ｗのパワー，１．３Ｐａのもとで、塩化ボロンおよび塩
素の流量をそれぞれ３ｓｃｃｍおよび６ｓｃｃｍとする
ならば、これらのアルミニウム系の膜のエッチング速度
は５０ｎｍ／ｍｉｎ程度と極めて低くなる。さらにこの
異方性エッチングにおける上記界面の検出手段が必要で
ある。この場合、アルミニウム合金膜１４３には銅が含
まれていることから、塩化銅（ＣｕＣｌ2 ）の発光スペ
クトル分析もしくは銅の２次イオン質量スペクトル分析
（ＳＩＭＳ）によりアルミニウム合金膜１４３のエッチ
ング終止点の検出を行なう。特にＳＩＭＳによるエッチ
ング終止点の検出を行なう場合には、応答の遅延が大き
いことから、上記エッチングにおけるエッチング速度は
低いことが好ましくなる。
【００３５】なお、アルミニウム膜１４２ａ等の上面が
凹凸を有する場合には、上記界面の検出が不明瞭にな
る。さらに、アルミニウム合金膜１４３の形成を高温ス
パッタ法により行なうならば、アルミニウム合金膜１４
３の成膜時に銅等がアルミニウム膜１４２ａ中に拡散さ
れてアルミニウム合金膜１４３とアルミニウム膜１４２
ａ等との界面が不明確になることから、上記異方性エッ
チングにおいて上記モニタリング方法によりアルミニウ
ム膜１４２ａ等のエッチングを抑制することは困難にな
る。例えば、本出願人により先に出願した（コンタクト
・プラグの上端がコンタクト孔の上端より低い位置に設
けることを利用した上層配線の製造方法に係わる発明で
ある）特開平６−２６０４４１号公報にボーダレン・コ
ントクト孔を適用しても、アルミニウム合金膜およびバ
リア導電体膜をパターニングして上層配線を形成する際
に、コンタクト孔の上端部を充填するアルミニウム合金
膜，バリア導電体膜を選択的に残置させることは異方性
エッチングのマイクロ・ローディング効果から容易では
ない。
凹凸を有する場合には、上記界面の検出が不明瞭にな
る。さらに、アルミニウム合金膜１４３の形成を高温ス
パッタ法により行なうならば、アルミニウム合金膜１４
３の成膜時に銅等がアルミニウム膜１４２ａ中に拡散さ
れてアルミニウム合金膜１４３とアルミニウム膜１４２
ａ等との界面が不明確になることから、上記異方性エッ
チングにおいて上記モニタリング方法によりアルミニウ
ム膜１４２ａ等のエッチングを抑制することは困難にな
る。例えば、本出願人により先に出願した（コンタクト
・プラグの上端がコンタクト孔の上端より低い位置に設
けることを利用した上層配線の製造方法に係わる発明で
ある）特開平６−２６０４４１号公報にボーダレン・コ
ントクト孔を適用しても、アルミニウム合金膜およびバ
リア導電体膜をパターニングして上層配線を形成する際
に、コンタクト孔の上端部を充填するアルミニウム合金
膜，バリア導電体膜を選択的に残置させることは異方性
エッチングのマイクロ・ローディング効果から容易では
ない。
【００３６】上記第１の実施の形態では、コンタクト・
プラグの上端に選択成長によりアルミニウム膜を形成
し、このアルミニウム膜の存在の利用により発明の目的
の達成がなされている。これに対して本発明の第２の実
施の形態では、上層配線をアルミニウム合金膜を含んで
なる積層導電体膜（のパターン）とコンタクト・プラグ
の上端直上および上端直上近傍における少なくとも積層
導電体膜（のパターン）の側面を直接に覆うアルミニウ
ム膜とにより構成することにより、本発明の目的を達成
している。
プラグの上端に選択成長によりアルミニウム膜を形成
し、このアルミニウム膜の存在の利用により発明の目的
の達成がなされている。これに対して本発明の第２の実
施の形態では、上層配線をアルミニウム合金膜を含んで
なる積層導電体膜（のパターン）とコンタクト・プラグ
の上端直上および上端直上近傍における少なくとも積層
導電体膜（のパターン）の側面を直接に覆うアルミニウ
ム膜とにより構成することにより、本発明の目的を達成
している。
【００３７】半導体装置の平面模式図である図４（ａ）
と、図４（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図４（ｂ）および図４（ｃ）とを参照すると、本発
明の第２の実施の形態の第１の実施例による半導体装置
も、最小加工寸法が０．４μｍでアライメント・マージ
ンが０．０５μｍとなる０．４μｍ設計ルール（および
プロセス技術）による多層配線を有した半導体装置であ
り、以下のとおりになっている。なお、図４（ｂ），
（ｃ）の断面模式図でも、煩雑さを回避するために、半
導体基板および導電体膜のみにハッチングを施し、絶縁
体膜に対するハッチングは省いてある。また、以下に記
載する各種の線幅，間隔およびコンタクト孔の口径等に
関しても、エッチング等の製造方法に依存した縮小もし
くは拡大等のゆらぎ（ないしはばらつき）等を無視した
理想的な状態のもとでの値（設計目標値に等しい値）を
前提にして記述してある。
と、図４（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図４（ｂ）および図４（ｃ）とを参照すると、本発
明の第２の実施の形態の第１の実施例による半導体装置
も、最小加工寸法が０．４μｍでアライメント・マージ
ンが０．０５μｍとなる０．４μｍ設計ルール（および
プロセス技術）による多層配線を有した半導体装置であ
り、以下のとおりになっている。なお、図４（ｂ），
（ｃ）の断面模式図でも、煩雑さを回避するために、半
導体基板および導電体膜のみにハッチングを施し、絶縁
体膜に対するハッチングは省いてある。また、以下に記
載する各種の線幅，間隔およびコンタクト孔の口径等に
関しても、エッチング等の製造方法に依存した縮小もし
くは拡大等のゆらぎ（ないしはばらつき）等を無視した
理想的な状態のもとでの値（設計目標値に等しい値）を
前提にして記述してある。
【００３８】例えばシリコン基板２０１ａの表面上には
絶縁膜２０２ａを介して下層配線２１１ａａ，２１１ａ
ｂ，２１１ａｃ，２１１ａｄ等が設けられている。な
お、絶縁膜２０２ａは例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯ
ＣＯＳ型のフィールド酸化膜からなり、絶縁膜２０２ａ
の上面は必らずしも平坦である必要はない。さらにな
お、本第２の実施の形態の本第１の実施例での下層配線
も、シリコン基板２０１ａの表面上に設けられたもの
（それぞれの下層配線の上面の高さが同じ場合）に限定
されるのではなく、シリコン基板２０１ａの表面に設け
られた半導体素子を構成する拡散層等を含んでいてもよ
い。これらの下層配線２１１ａａ等の最小線幅および最
小間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線ピッチは
０．８μｍである。下層配線２１１ａａ等が拡散層でな
い場合、これらの下層配線２１１ａａ等の膜厚は例えば
０．４μｍである。
絶縁膜２０２ａを介して下層配線２１１ａａ，２１１ａ
ｂ，２１１ａｃ，２１１ａｄ等が設けられている。な
お、絶縁膜２０２ａは例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯ
ＣＯＳ型のフィールド酸化膜からなり、絶縁膜２０２ａ
の上面は必らずしも平坦である必要はない。さらにな
お、本第２の実施の形態の本第１の実施例での下層配線
も、シリコン基板２０１ａの表面上に設けられたもの
（それぞれの下層配線の上面の高さが同じ場合）に限定
されるのではなく、シリコン基板２０１ａの表面に設け
られた半導体素子を構成する拡散層等を含んでいてもよ
い。これらの下層配線２１１ａａ等の最小線幅および最
小間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線ピッチは
０．８μｍである。下層配線２１１ａａ等が拡散層でな
い場合、これらの下層配線２１１ａａ等の膜厚は例えば
０．４μｍである。
【００３９】下層配線２１１ａａ，２１１ａｂ，２１１
ａｃ，２１１ａｄ等を含めて絶縁膜２０２ａの上面は酸
化シリコン膜からなる層間絶縁膜２１２ａにより覆われ
ている。層間絶縁膜２１２ａの上面は平坦であり、例え
ば下層配線２１１ａａ直上での層間絶縁膜の膜厚は１．
０μｍである。層間絶縁膜２１２ａには、それぞれ下層
配線２１１ａａ，２１１ａｂ，２１１ａｃ，２１１ａｄ
に達するコンタクト孔２１５ａａ，２１５ａｂ，２１５
ａｃ，２１５ａｄが設けられている。これらのコンタク
ト孔２１５ａａ等の口径は０．４μｍであり、最近接の
コンタクト孔（例えばコンタクト孔２１５ａａとコンタ
クト孔２１５ａｂと）の間隔も０．４μｍであり、コン
タクト孔の最小配置ピッチは０．８μｍとなる。下層配
線２１１ａａの側面とコンタクト孔２１５ａａの側面と
により形成された空隙部分の幅は、アライメント・マー
ジン以下の値であり，高々０．０５μｍ（５０ｎｍ）で
ある。
ａｃ，２１１ａｄ等を含めて絶縁膜２０２ａの上面は酸
化シリコン膜からなる層間絶縁膜２１２ａにより覆われ
ている。層間絶縁膜２１２ａの上面は平坦であり、例え
ば下層配線２１１ａａ直上での層間絶縁膜の膜厚は１．
０μｍである。層間絶縁膜２１２ａには、それぞれ下層
配線２１１ａａ，２１１ａｂ，２１１ａｃ，２１１ａｄ
に達するコンタクト孔２１５ａａ，２１５ａｂ，２１５
ａｃ，２１５ａｄが設けられている。これらのコンタク
ト孔２１５ａａ等の口径は０．４μｍであり、最近接の
コンタクト孔（例えばコンタクト孔２１５ａａとコンタ
クト孔２１５ａｂと）の間隔も０．４μｍであり、コン
タクト孔の最小配置ピッチは０．８μｍとなる。下層配
線２１１ａａの側面とコンタクト孔２１５ａａの側面と
により形成された空隙部分の幅は、アライメント・マー
ジン以下の値であり，高々０．０５μｍ（５０ｎｍ）で
ある。
【００４０】コンタクト孔２１５ａａ，２１５ａｂ，２
１５ａｃ，２１５ａｄはそれぞれコンタクト・プラグ２
１６ａにより充填されている。コンタクト・プラグ２１
６ａの上端は概ね層間絶縁膜２１２ａの上面と一致して
いる。コンタクト・プラグ２１６ａは第１のバリア導電
体膜である例えば窒化チタン膜２３１ａにタングステン
膜２３２ａが積層されてなる。第１のバリア導電体膜は
窒化チタン膜に限定されるものではなく、チタン・タン
グステン膜でもよく、例えば下層配線に拡散層が含まれ
る場合にはチタン膜に窒化チタン膜が積層された膜から
なる。下層配線２１１ａａの上面における窒化チタン膜
２３１ａの膜厚は、バリア導電体膜として機能するため
には、少なくとも５０ｎｍ程度であることが好ましい。
コンタクト孔２１５ａａ等の側面を直接に覆う部分での
窒化チタン膜２３１ａの膜厚は、厚くても下層配線２１
１ａａの上面に設けられた部分での窒化チタン膜２３１
ａの膜厚の数分の１程度である。
１５ａｃ，２１５ａｄはそれぞれコンタクト・プラグ２
１６ａにより充填されている。コンタクト・プラグ２１
６ａの上端は概ね層間絶縁膜２１２ａの上面と一致して
いる。コンタクト・プラグ２１６ａは第１のバリア導電
体膜である例えば窒化チタン膜２３１ａにタングステン
膜２３２ａが積層されてなる。第１のバリア導電体膜は
窒化チタン膜に限定されるものではなく、チタン・タン
グステン膜でもよく、例えば下層配線に拡散層が含まれ
る場合にはチタン膜に窒化チタン膜が積層された膜から
なる。下層配線２１１ａａの上面における窒化チタン膜
２３１ａの膜厚は、バリア導電体膜として機能するため
には、少なくとも５０ｎｍ程度であることが好ましい。
コンタクト孔２１５ａａ等の側面を直接に覆う部分での
窒化チタン膜２３１ａの膜厚は、厚くても下層配線２１
１ａａの上面に設けられた部分での窒化チタン膜２３１
ａの膜厚の数分の１程度である。
【００４１】コンタクト孔２１５ａａ，２１５ａｂ，２
１５ａｃ，２１５ａｄに設けられたコンタクト・プラグ
２１６ａの上端には、それぞれ第２のバリア導電体膜で
ある膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜２４１ａａ，２４
１ａｂ，２４１ａｃ，２４１ａｄが直接に接続されてい
る。これらの窒化チタン膜２４１ａａ，２４１ａｂ，２
４１ａｃ，２４１ａｄは、それぞれ層間絶縁膜２１２ａ
の上面を直接に覆う姿態を有してそれぞれ層間絶縁膜２
１２ａの上面上に延在している。これらの窒化チタン膜
２４１ａａ，２４１ａｂ，２４１ａｃ，２４１ａｄの最
小線幅および最小間隔はそれぞれ０．４μｍである。第
２のバリア導電体膜としては窒化チタン膜に限定される
ものではなく、チタン膜，チタン膜と窒化チタン膜との
積層膜，チタン・タングステン膜でもよい。これらの窒
化チタン膜２４１ａａ，２４１ａｂ，２４１ａｃ，２４
１ａｄの上面には、それぞれの上面を直接に覆う姿態を
有し，これらの窒化チタン膜と同一形状のアルミニウム
合金膜２４３ａａ，２４３ａｂ，２４３ａｃ，２４３ａ
ｄが設けられている。アルミニウム合金膜２４３ａａ等
の膜厚は例えば０．４μｍであり、例えば０．５ｗｔ．
％の銅を含んだアルミニウム合金からなる。
１５ａｃ，２１５ａｄに設けられたコンタクト・プラグ
２１６ａの上端には、それぞれ第２のバリア導電体膜で
ある膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜２４１ａａ，２４
１ａｂ，２４１ａｃ，２４１ａｄが直接に接続されてい
る。これらの窒化チタン膜２４１ａａ，２４１ａｂ，２
４１ａｃ，２４１ａｄは、それぞれ層間絶縁膜２１２ａ
の上面を直接に覆う姿態を有してそれぞれ層間絶縁膜２
１２ａの上面上に延在している。これらの窒化チタン膜
２４１ａａ，２４１ａｂ，２４１ａｃ，２４１ａｄの最
小線幅および最小間隔はそれぞれ０．４μｍである。第
２のバリア導電体膜としては窒化チタン膜に限定される
ものではなく、チタン膜，チタン膜と窒化チタン膜との
積層膜，チタン・タングステン膜でもよい。これらの窒
化チタン膜２４１ａａ，２４１ａｂ，２４１ａｃ，２４
１ａｄの上面には、それぞれの上面を直接に覆う姿態を
有し，これらの窒化チタン膜と同一形状のアルミニウム
合金膜２４３ａａ，２４３ａｂ，２４３ａｃ，２４３ａ
ｄが設けられている。アルミニウム合金膜２４３ａａ等
の膜厚は例えば０．４μｍであり、例えば０．５ｗｔ．
％の銅を含んだアルミニウム合金からなる。
【００４２】これらのアルミニウム合金膜２４３ａａ，
２４３ａｂ，２４３ａｃ，２４３ａｄの上面は、それぞ
れ第３のバリア導電体膜である例えば膜厚２５ｎｍ〜５
０ｎｍの窒化チタン膜２４４ａａ，２４４ａｂ，２４４
ａｃ，２４４ａｄにより直接に覆われている。第３のバ
リア導電体膜は窒化チタン膜に限定されものではなく、
チタン・タングステン膜でもよい。さらに、窒化チタン
膜２４４ａａ，２４４ａｂ，２４４ａｃ，２４４ａｄの
上面は、それぞれ酸化シリコン膜キャップ２４６ａａ，
２４６ａｂ，２４６ａｃ，２４６ａｄにより直接に覆わ
れている。例えば窒化チタン膜２４１ａａ，アルミニウ
ム合金膜２４３ａａおよび窒化チタン膜２４４ａａから
なる積層導電体膜（パターン）は、コンタクト孔２１５
ａａにおいて、このコンタクト孔２１５ａａを充填する
コンタクト・プラグ２１６ａの上端を完全に覆うとは限
らない。これはフォト・リソグラフィにおけるアライメ
ントのずれに由来するものであり、この積層導電体膜に
覆われないコンタクト・プラグ２１６ａの露出部分の最
大幅は（アライメント・マージンに等しく）５０ｎｍ程
度である。
２４３ａｂ，２４３ａｃ，２４３ａｄの上面は、それぞ
れ第３のバリア導電体膜である例えば膜厚２５ｎｍ〜５
０ｎｍの窒化チタン膜２４４ａａ，２４４ａｂ，２４４
ａｃ，２４４ａｄにより直接に覆われている。第３のバ
リア導電体膜は窒化チタン膜に限定されものではなく、
チタン・タングステン膜でもよい。さらに、窒化チタン
膜２４４ａａ，２４４ａｂ，２４４ａｃ，２４４ａｄの
上面は、それぞれ酸化シリコン膜キャップ２４６ａａ，
２４６ａｂ，２４６ａｃ，２４６ａｄにより直接に覆わ
れている。例えば窒化チタン膜２４１ａａ，アルミニウ
ム合金膜２４３ａａおよび窒化チタン膜２４４ａａから
なる積層導電体膜（パターン）は、コンタクト孔２１５
ａａにおいて、このコンタクト孔２１５ａａを充填する
コンタクト・プラグ２１６ａの上端を完全に覆うとは限
らない。これはフォト・リソグラフィにおけるアライメ
ントのずれに由来するものであり、この積層導電体膜に
覆われないコンタクト・プラグ２１６ａの露出部分の最
大幅は（アライメント・マージンに等しく）５０ｎｍ程
度である。
【００４３】例えば窒化チタン膜２４１ａａ，アルミニ
ウム合金膜２４３ａａおよび窒化チタン膜２４４ａａか
らなる積層導電体膜（パターン）では、コンタクト孔２
１５ａａを充填するコンタクト・プラグ２１６ａの上端
直上およびこの上端直上から例えば０．２μｍ以内の近
傍のこの積層導電体膜の側面は膜厚５０ｎｍ〜１００ｎ
ｍのアルミニウム膜２４７ａａにより直接に覆われてい
る。さらにこのアルミニウム膜２４７ａａは、この積層
導電体膜に覆われないコンタクト・プラグ２１６ａの露
出部分も直接かつ完全に覆っている。
ウム合金膜２４３ａａおよび窒化チタン膜２４４ａａか
らなる積層導電体膜（パターン）では、コンタクト孔２
１５ａａを充填するコンタクト・プラグ２１６ａの上端
直上およびこの上端直上から例えば０．２μｍ以内の近
傍のこの積層導電体膜の側面は膜厚５０ｎｍ〜１００ｎ
ｍのアルミニウム膜２４７ａａにより直接に覆われてい
る。さらにこのアルミニウム膜２４７ａａは、この積層
導電体膜に覆われないコンタクト・プラグ２１６ａの露
出部分も直接かつ完全に覆っている。
【００４４】コンタクト孔２１５ａａを介して下層配線
２１１ａａに接続される上層配線２２１ａａは窒化チタ
ン膜２４１ａａ，アルミニウム合金膜２４３ａａ，窒化
チタン膜２４４ａａおよびアルミニウム膜２４７ａａか
ら構成され、コンタクト孔２１５ａｂを介して下層配線
２１１ａｂに接続される上層配線２２１ａｂは窒化チタ
ン膜２４１ａｂ，アルミニウム合金膜２４３ａｂ，窒化
チタン膜２４４ａｂおよびアルミニウム膜２４７ａｂか
ら構成され、コンタクト孔２１５ａｃを介して下層配線
２１１ａｃに接続される上層配線２２１ａｃは窒化チタ
ン膜２４１ａｃ，アルミニウム合金膜２４３ａｃ，窒化
チタン膜２４４ａｃおよびアルミニウム膜２４７ａｃか
ら構成され、コンタクト孔２１５ａｄを介して下層配線
２１１ａｄに接続される上層配線２２１ａｄは窒化チタ
ン膜２４１ａｄ，アルミニウム合金膜２４３ａｄ，窒化
チタン膜２４４ａｄおよびアルミニウム膜２４７ａｄか
ら構成されている。
２１１ａａに接続される上層配線２２１ａａは窒化チタ
ン膜２４１ａａ，アルミニウム合金膜２４３ａａ，窒化
チタン膜２４４ａａおよびアルミニウム膜２４７ａａか
ら構成され、コンタクト孔２１５ａｂを介して下層配線
２１１ａｂに接続される上層配線２２１ａｂは窒化チタ
ン膜２４１ａｂ，アルミニウム合金膜２４３ａｂ，窒化
チタン膜２４４ａｂおよびアルミニウム膜２４７ａｂか
ら構成され、コンタクト孔２１５ａｃを介して下層配線
２１１ａｃに接続される上層配線２２１ａｃは窒化チタ
ン膜２４１ａｃ，アルミニウム合金膜２４３ａｃ，窒化
チタン膜２４４ａｃおよびアルミニウム膜２４７ａｃか
ら構成され、コンタクト孔２１５ａｄを介して下層配線
２１１ａｄに接続される上層配線２２１ａｄは窒化チタ
ン膜２４１ａｄ，アルミニウム合金膜２４３ａｄ，窒化
チタン膜２４４ａｄおよびアルミニウム膜２４７ａｄか
ら構成されている。
【００４５】本第２の実施の形態の本第１の実施例で
は、アルミニウム膜２４７ａａ等の存在が重要になる
（ここで、例えばアルミニウム膜２４７ａａが存在しな
いならば、通常のボーダレス・コンタクト孔を有した多
層配線構造と同じになり、本発明の課題を解決できない
ことになる）。例えばコンタクト孔２１５ａａの上端で
は、窒化チタン膜２４１ａａとアルミニウム膜２４７ａ
ａとによりコンタクト・プラグ２１６ａの上端が完全に
覆われることになり、上層配線２２１ａａとコンタクト
・プラグ２１６ａとの接触面積は（０．４μｍ）2 にな
る。このため本第２の実施の形態の本第１の実施例も、
上記第１の実施の形態の上記一実施例と同様に、上層配
線とコンタクト・プラグとの間のコンタクト抵抗の増大
を抑制することが容易になり、コンタクト孔の上端部あ
るいはその近傍における上層配線の電流密度の局所的な
増大を抑制することが容易になり、ＥＭ耐性の低下を抑
制することが容易になる。上層配線の間隔が０．４μｍ
（最小加工寸法）より狭くなるのは、それぞれ上層配線
全体ではなくコンタクト孔上端およびそと近傍の部分に
限定されることから、隣接する上層配線間のカップリン
グ容量の増大を低く抑えることが容易になる（なお、上
記アルミニウム膜２４７ａａ等が上記積層導電体膜（パ
ターン）の側面全体に設けられていることは、隣接する
上層配線間のカップリング容量を増大させることから、
好ましくない）。
は、アルミニウム膜２４７ａａ等の存在が重要になる
（ここで、例えばアルミニウム膜２４７ａａが存在しな
いならば、通常のボーダレス・コンタクト孔を有した多
層配線構造と同じになり、本発明の課題を解決できない
ことになる）。例えばコンタクト孔２１５ａａの上端で
は、窒化チタン膜２４１ａａとアルミニウム膜２４７ａ
ａとによりコンタクト・プラグ２１６ａの上端が完全に
覆われることになり、上層配線２２１ａａとコンタクト
・プラグ２１６ａとの接触面積は（０．４μｍ）2 にな
る。このため本第２の実施の形態の本第１の実施例も、
上記第１の実施の形態の上記一実施例と同様に、上層配
線とコンタクト・プラグとの間のコンタクト抵抗の増大
を抑制することが容易になり、コンタクト孔の上端部あ
るいはその近傍における上層配線の電流密度の局所的な
増大を抑制することが容易になり、ＥＭ耐性の低下を抑
制することが容易になる。上層配線の間隔が０．４μｍ
（最小加工寸法）より狭くなるのは、それぞれ上層配線
全体ではなくコンタクト孔上端およびそと近傍の部分に
限定されることから、隣接する上層配線間のカップリン
グ容量の増大を低く抑えることが容易になる（なお、上
記アルミニウム膜２４７ａａ等が上記積層導電体膜（パ
ターン）の側面全体に設けられていることは、隣接する
上層配線間のカップリング容量を増大させることから、
好ましくない）。
【００４６】本第２の実施の形態の本第１の実施例によ
る上層配線は、上記第１の実施の形態の上記一実施例に
よる上層配線より膜厚が厚くなっている。しかしながら
この膜厚増はカップリング容量の増大をほとんど引き起
さない。ＥＭによりコンタクト孔直上（およびその近
傍）にアルミニウム（合金）のボイドが発生しない限
り、窒化チタンの抵抗率がアルミニウム（合金）の抵抗
率より１桁〜２桁程度高いことから、両実施例の上層配
線ともアルミニウム合金膜のみが電流パスとして機能す
るためである。さらに、本第２の実施の形態では、アル
ミニウム合金膜の上面と底面とにそれぞれ窒化チタン膜
が設けられていることから、上記第１の実施の形態より
ＳＭ耐性の高い上層配線が実現できる。さらにまた、Ｅ
Ｍによりコンタクト孔直上（およびその近傍）にアルミ
ニウム（合金）のボイドが発生した場合でも、本第２の
実施の形態の本第１の実施例による上層配線の方が上記
第１の実施の形態の上記一実施例による上層配線より有
利である。
る上層配線は、上記第１の実施の形態の上記一実施例に
よる上層配線より膜厚が厚くなっている。しかしながら
この膜厚増はカップリング容量の増大をほとんど引き起
さない。ＥＭによりコンタクト孔直上（およびその近
傍）にアルミニウム（合金）のボイドが発生しない限
り、窒化チタンの抵抗率がアルミニウム（合金）の抵抗
率より１桁〜２桁程度高いことから、両実施例の上層配
線ともアルミニウム合金膜のみが電流パスとして機能す
るためである。さらに、本第２の実施の形態では、アル
ミニウム合金膜の上面と底面とにそれぞれ窒化チタン膜
が設けられていることから、上記第１の実施の形態より
ＳＭ耐性の高い上層配線が実現できる。さらにまた、Ｅ
Ｍによりコンタクト孔直上（およびその近傍）にアルミ
ニウム（合金）のボイドが発生した場合でも、本第２の
実施の形態の本第１の実施例による上層配線の方が上記
第１の実施の形態の上記一実施例による上層配線より有
利である。
【００４７】半導体装置の主要製造工程の平面模式図で
ある図５と、図５のＡＡ線での断面模式図である図６
と、図４とを併せて参照すると、本第２の実施の形態の
本第１の実施例の半導体装置は、次のとおりに形成され
る。
ある図５と、図５のＡＡ線での断面模式図である図６
と、図４とを併せて参照すると、本第２の実施の形態の
本第１の実施例の半導体装置は、次のとおりに形成され
る。
【００４８】まず、シリコン基板２０１ａの表面を覆う
例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド
酸化膜からなる絶縁膜２０２ａが形成される。シリコン
基板２０１ａの表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜
２０２ａを介して）下層配線２１１ａａ，２１１ａｂ，
２１１ａｃ，２１１ａｄ等が形成される。この場合、シ
リコン基板２０１ａの表面を基準にすると、絶縁膜２０
２ａの平坦な部分の上面と高さは概ね０．２μｍ程度で
ある。（シリコン基板２０１ａの表面に形成された拡散
層を除いた）下層配線２１１ａａ等の膜厚は例えば０．
４μｍである。全面に酸化シリコン膜が形成され、ＣＭ
Ｐ法によりこの酸化シリコン膜の上面が平坦化されて、
層間絶縁膜２１２ａが形成される。（絶縁膜２０２ａの
平坦な部分の上面に形成された）下層配線２１１ａａの
上面と層間絶縁膜２１２ａの上面との差は例えば１．０
μｍである。異方性エッチングを用いたフォト・リソグ
ラフィにより、層間絶縁膜２１２ａには０．４μｍの口
径を有してそれぞれ下層配線２１１ａａ，２１１ａｂ，
２１１ａｃ，２１１ａｄに達するコンタクト孔２１５ａ
ａ，２１５ａｂ，２１５ａｃ，２１５ａｄが形成される
〔図４〕。なお、下層配線に下層配線２１１ａａの上面
と０．４μｍ以上の高低差の上面を有した下層配線（例
えばシリコン基板２０１ａの表面に形成された拡散層
等）が含まれている場合、上記フォト・リソグラフィと
は別のフォト・リソグラフィによりそれらの下層配線に
達するコンタクト孔を形成することが好ましい。
例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド
酸化膜からなる絶縁膜２０２ａが形成される。シリコン
基板２０１ａの表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜
２０２ａを介して）下層配線２１１ａａ，２１１ａｂ，
２１１ａｃ，２１１ａｄ等が形成される。この場合、シ
リコン基板２０１ａの表面を基準にすると、絶縁膜２０
２ａの平坦な部分の上面と高さは概ね０．２μｍ程度で
ある。（シリコン基板２０１ａの表面に形成された拡散
層を除いた）下層配線２１１ａａ等の膜厚は例えば０．
４μｍである。全面に酸化シリコン膜が形成され、ＣＭ
Ｐ法によりこの酸化シリコン膜の上面が平坦化されて、
層間絶縁膜２１２ａが形成される。（絶縁膜２０２ａの
平坦な部分の上面に形成された）下層配線２１１ａａの
上面と層間絶縁膜２１２ａの上面との差は例えば１．０
μｍである。異方性エッチングを用いたフォト・リソグ
ラフィにより、層間絶縁膜２１２ａには０．４μｍの口
径を有してそれぞれ下層配線２１１ａａ，２１１ａｂ，
２１１ａｃ，２１１ａｄに達するコンタクト孔２１５ａ
ａ，２１５ａｂ，２１５ａｃ，２１５ａｄが形成される
〔図４〕。なお、下層配線に下層配線２１１ａａの上面
と０．４μｍ以上の高低差の上面を有した下層配線（例
えばシリコン基板２０１ａの表面に形成された拡散層
等）が含まれている場合、上記フォト・リソグラフィと
は別のフォト・リソグラフィによりそれらの下層配線に
達するコンタクト孔を形成することが好ましい。
【００４９】次に、スパッタ法（好ましくはコリメトリ
・スパッタ法）により、コンタクト孔２１５ａａ等を含
めて全面に窒化チタン膜が形成される。下層配線２１１
ａａ等に対して窒化チタン膜がバリア導電体膜として機
能するためには、コンタクト孔２１５ａａ等の底部での
下層配線２１１ａａ等の上面では、窒化チタン膜の膜厚
が５０ｎｍ程度になることが好ましい。なお、下層配線
に拡散層が含まれる場合には、窒化チタン膜の下に前も
ってチタン膜を形成しておくことが好ましい。続いて、
ブランケットＣＶＤ法により、全面に膜厚４００ｎｍ〜
５００ｎｍ程度のタングステン膜が形成される。
・スパッタ法）により、コンタクト孔２１５ａａ等を含
めて全面に窒化チタン膜が形成される。下層配線２１１
ａａ等に対して窒化チタン膜がバリア導電体膜として機
能するためには、コンタクト孔２１５ａａ等の底部での
下層配線２１１ａａ等の上面では、窒化チタン膜の膜厚
が５０ｎｍ程度になることが好ましい。なお、下層配線
に拡散層が含まれる場合には、窒化チタン膜の下に前も
ってチタン膜を形成しておくことが好ましい。続いて、
ブランケットＣＶＤ法により、全面に膜厚４００ｎｍ〜
５００ｎｍ程度のタングステン膜が形成される。
【００５０】続いて、層間絶縁膜２１２ａの上面の上記
タングステン膜および窒化チタン膜が完全に除去される
までＣＭＰ法が施されて、コンタクト孔２１５ａａ等の
内部にはそれぞれタングステン膜２３２ａおよび窒化チ
タン膜２３１ａからなるコンタクト・プラグ２１６ａが
残置形成される。コンタクト・プラグ２１６ａの上端
は、概ね平坦であり、さらに、概ね層間絶縁膜２１２ａ
の上面に一致している〔図４〕。
タングステン膜および窒化チタン膜が完全に除去される
までＣＭＰ法が施されて、コンタクト孔２１５ａａ等の
内部にはそれぞれタングステン膜２３２ａおよび窒化チ
タン膜２３１ａからなるコンタクト・プラグ２１６ａが
残置形成される。コンタクト・プラグ２１６ａの上端
は、概ね平坦であり、さらに、概ね層間絶縁膜２１２ａ
の上面に一致している〔図４〕。
【００５１】次に、例えばスパッタ法により全面に膜厚
５０ｎｍの（第２のバリア導電体膜である）第２の窒化
チタン膜が形成され、例えば４００℃前後の温度での高
温スパッタ法により全面に膜厚４００ｎｍの（銅を含ん
でなる）アルミニウム合金膜が形成され、全面に例えば
スパッタ法により膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの（第３のバ
リア導電体膜である）第３の窒化チタン膜が形成され
る。さらに全面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜が形成
される。上記第１の実施の形態と相違して本第２の実施
の形態では、（コンタント・プラグを覆うアルミニウム
膜が存在せずに）第２の窒化チタン膜の表面にこのアル
ミニウム合金膜を形成することになるため、高温スパッ
タ法を採用することが可能になる。
５０ｎｍの（第２のバリア導電体膜である）第２の窒化
チタン膜が形成され、例えば４００℃前後の温度での高
温スパッタ法により全面に膜厚４００ｎｍの（銅を含ん
でなる）アルミニウム合金膜が形成され、全面に例えば
スパッタ法により膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの（第３のバ
リア導電体膜である）第３の窒化チタン膜が形成され
る。さらに全面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜が形成
される。上記第１の実施の形態と相違して本第２の実施
の形態では、（コンタント・プラグを覆うアルミニウム
膜が存在せずに）第２の窒化チタン膜の表面にこのアル
ミニウム合金膜を形成することになるため、高温スパッ
タ法を採用することが可能になる。
【００５２】フォト・レジスト膜（図示せず）をマスク
にした上記酸化シリコン膜に対する異方性エッチングが
行なわれ、酸化シリコン膜キャップ２４６ａａ，２４６
ａｂ，２４６ａｃ，２４６ａｄが形成される。さらにこ
のフォト・レジスト膜をマスクにして、塩素と塩化ボロ
ンとの混合ガスをエッチング・ガスに用いた異方性エッ
チングが上記第３の窒化チタン膜，アルミニウム合金膜
および第２の窒化チタン膜に対して順次行なわれ、窒化
チタン膜２４４ａａ，２４４ａｂ，２４４ａｃ，２４４
ａｄと、アルミニウム合金膜２４３ａａ，２４３ａｂ，
２４３ａｃ，２４３ａｄと、窒化チタン膜２４１ａａ，
２４１ａｂ，２４１ａｃ，２４１ａｄとが形成される
〔図４，図５（ａ），図６（ａ）〕。
にした上記酸化シリコン膜に対する異方性エッチングが
行なわれ、酸化シリコン膜キャップ２４６ａａ，２４６
ａｂ，２４６ａｃ，２４６ａｄが形成される。さらにこ
のフォト・レジスト膜をマスクにして、塩素と塩化ボロ
ンとの混合ガスをエッチング・ガスに用いた異方性エッ
チングが上記第３の窒化チタン膜，アルミニウム合金膜
および第２の窒化チタン膜に対して順次行なわれ、窒化
チタン膜２４４ａａ，２４４ａｂ，２４４ａｃ，２４４
ａｄと、アルミニウム合金膜２４３ａａ，２４３ａｂ，
２４３ａｃ，２４３ａｄと、窒化チタン膜２４１ａａ，
２４１ａｂ，２４１ａｃ，２４１ａｄとが形成される
〔図４，図５（ａ），図６（ａ）〕。
【００５３】塩素と塩化ボロンとの混合ガスを用いた異
方性エッチングに際して、コンタクト・プラグ２１６ａ
を構成してコンタクト孔２１５ａａ等の側面を直接に覆
う窒化チタン膜２３１ａはマイクロ・ローディング効果
によりかなり激しくエッチング除去されるはずである
が、実際にはほとんどエッチングされない（エッチング
の際に生ずるデポジションによるものともとも推測され
るが、明確な原因は不明である）。上述したようにこの
第１の窒化チタン膜をコリメトリ・スパッタ法により形
成しておくならば、このようなことをほとんど危惧しな
くてすむ。第１のバリア導電体膜をチタン・タングステ
ン膜で形成するならば、この危惧はさらに確実に回避で
きる。なお、この窒化チタン膜２３１ａが多少エッチン
グ除去されてコンタクト孔２１５ａａ等の側壁に沿った
空隙部が形成されたとしても、後工程でのアルミニウム
膜の選択成長によってこの空隙部は充填される。
方性エッチングに際して、コンタクト・プラグ２１６ａ
を構成してコンタクト孔２１５ａａ等の側面を直接に覆
う窒化チタン膜２３１ａはマイクロ・ローディング効果
によりかなり激しくエッチング除去されるはずである
が、実際にはほとんどエッチングされない（エッチング
の際に生ずるデポジションによるものともとも推測され
るが、明確な原因は不明である）。上述したようにこの
第１の窒化チタン膜をコリメトリ・スパッタ法により形
成しておくならば、このようなことをほとんど危惧しな
くてすむ。第１のバリア導電体膜をチタン・タングステ
ン膜で形成するならば、この危惧はさらに確実に回避で
きる。なお、この窒化チタン膜２３１ａが多少エッチン
グ除去されてコンタクト孔２１５ａａ等の側壁に沿った
空隙部が形成されたとしても、後工程でのアルミニウム
膜の選択成長によってこの空隙部は充填される。
【００５４】上記フォト・レジスト膜が除去された後、
それぞれのコンタクト孔２１５ａａに対応して０．８μ
ｍ□の開口部を有するフォト・レジスト膜２５２ａが形
成される。例えばコンタクト孔２１５ａａとコンタクト
孔２１５ａｂとのように、２つのコンタクト孔が最近接
の位置にある場合には、このフォト・レジスト膜２５２
ａのこれらのコンタクト孔に対応した開口部は接続され
ることになる〔図５（ｂ），図６（ｂ）〕。
それぞれのコンタクト孔２１５ａａに対応して０．８μ
ｍ□の開口部を有するフォト・レジスト膜２５２ａが形
成される。例えばコンタクト孔２１５ａａとコンタクト
孔２１５ａｂとのように、２つのコンタクト孔が最近接
の位置にある場合には、このフォト・レジスト膜２５２
ａのこれらのコンタクト孔に対応した開口部は接続され
ることになる〔図５（ｂ），図６（ｂ）〕。
【００５５】続いて、上記フォト・レジスト膜２５２ａ
をマスクにしたアルミニウム膜の選択的なＬＰＣＶＤ法
により、窒化チタン膜２４１ａａ，アルミニウム合金膜
２４３ａａおよび窒化チタン膜２４４ａａ等からなる積
層導電体膜（パターン）の露出した側面と、コンタクト
・プラグ２１６ａの露出した上面とに、アルミニウム膜
２４７ａａ等が選択的に形成される。このときのＬＰＣ
ＶＤ法は、フォト・レジスト膜２５２ａをマスクとして
利用することから、１００℃〜１５０℃程度の基板温度
で行なうことが必要であり、原料ガスとしてはトリ・メ
チル・アルミニウムの気化ガスもしくはジ・メチル・ア
ルミニウム・ハイドライドの気化ガスを用いることが好
ましい。その後、フォト・レジスト膜２５２ａが除去さ
れ、４５０℃前後での合金加熱処理が施される〔図
４〕。
をマスクにしたアルミニウム膜の選択的なＬＰＣＶＤ法
により、窒化チタン膜２４１ａａ，アルミニウム合金膜
２４３ａａおよび窒化チタン膜２４４ａａ等からなる積
層導電体膜（パターン）の露出した側面と、コンタクト
・プラグ２１６ａの露出した上面とに、アルミニウム膜
２４７ａａ等が選択的に形成される。このときのＬＰＣ
ＶＤ法は、フォト・レジスト膜２５２ａをマスクとして
利用することから、１００℃〜１５０℃程度の基板温度
で行なうことが必要であり、原料ガスとしてはトリ・メ
チル・アルミニウムの気化ガスもしくはジ・メチル・ア
ルミニウム・ハイドライドの気化ガスを用いることが好
ましい。その後、フォト・レジスト膜２５２ａが除去さ
れ、４５０℃前後での合金加熱処理が施される〔図
４〕。
【００５６】本第２の実施の形態の本第１の実施例に関
わる製造方法では、上層配線を構成する積層導電体膜
（パターン）の加工形成に際して、上記第１の実施の形
態で要求されたような制御性は不用である。
わる製造方法では、上層配線を構成する積層導電体膜
（パターン）の加工形成に際して、上記第１の実施の形
態で要求されたような制御性は不用である。
【００５７】半導体装置の平面模式図である図７（ａ）
と、図７（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図７（ｂ）および図７（ｃ）とを参照すると、本発
明の第２の実施の形態の第２の実施例による半導体装置
も、最小加工寸法が０．４μｍでアライメント・マージ
ンが０．０５μｍとなる０．４μｍ設計ルール（および
プロセス技術）による多層配線を有した半導体装置であ
り、本第２の実施の形態の上記第１の実施例による半導
体装置との主な相違点はコンタクト孔（コンタクト・プ
ラグ）の上端直上および上端直上近傍における上層配線
の上面が第３のバリア導電体膜の代りにアルミニウム膜
により覆われているという点であり、以下のとおりにな
っている。なお、図７（ｂ），（ｃ）の断面模式図で
も、煩雑さを回避するために、半導体基板および導電体
膜のみにハッチングを施し、絶縁体膜に対するハッチン
グは省いてある。
と、図７（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図７（ｂ）および図７（ｃ）とを参照すると、本発
明の第２の実施の形態の第２の実施例による半導体装置
も、最小加工寸法が０．４μｍでアライメント・マージ
ンが０．０５μｍとなる０．４μｍ設計ルール（および
プロセス技術）による多層配線を有した半導体装置であ
り、本第２の実施の形態の上記第１の実施例による半導
体装置との主な相違点はコンタクト孔（コンタクト・プ
ラグ）の上端直上および上端直上近傍における上層配線
の上面が第３のバリア導電体膜の代りにアルミニウム膜
により覆われているという点であり、以下のとおりにな
っている。なお、図７（ｂ），（ｃ）の断面模式図で
も、煩雑さを回避するために、半導体基板および導電体
膜のみにハッチングを施し、絶縁体膜に対するハッチン
グは省いてある。
【００５８】例えばシリコン基板２０１ｂの表面上には
絶縁膜２０２ｂを介して下層配線２１１ｂａ，２１１ｂ
ｂ，２１１ｂｃ，２１１ｂｄ等が設けられている。な
お、絶縁膜２０２ｂは例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯ
ＣＯＳ型のフィールド酸化膜からなり、絶縁膜２０２ｂ
の上面は必らずしも平坦である必要はない。さらにな
お、本第２の実施の形態の本第１の実施例での下層配線
も、シリコン基板２０１ｂの表面上に設けられたもの
（それぞれの下層配線の上面の高さが同じ場合）に限定
されるのではなく、シリコン基板２０１ｂの表面に設け
られた半導体素子を構成する拡散層等を含んでいてもよ
い。これらの下層配線２１１ｂａ等の最小線幅および最
小間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線ピッチは
０．８μｍである。下層配線２１１ｂａ等が拡散層でな
い場合、これらの下層配線２１１ｂａ等の膜厚は例えば
０．４μｍである。
絶縁膜２０２ｂを介して下層配線２１１ｂａ，２１１ｂ
ｂ，２１１ｂｃ，２１１ｂｄ等が設けられている。な
お、絶縁膜２０２ｂは例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯ
ＣＯＳ型のフィールド酸化膜からなり、絶縁膜２０２ｂ
の上面は必らずしも平坦である必要はない。さらにな
お、本第２の実施の形態の本第１の実施例での下層配線
も、シリコン基板２０１ｂの表面上に設けられたもの
（それぞれの下層配線の上面の高さが同じ場合）に限定
されるのではなく、シリコン基板２０１ｂの表面に設け
られた半導体素子を構成する拡散層等を含んでいてもよ
い。これらの下層配線２１１ｂａ等の最小線幅および最
小間隔はそれぞれ０．４μｍであり、最小配線ピッチは
０．８μｍである。下層配線２１１ｂａ等が拡散層でな
い場合、これらの下層配線２１１ｂａ等の膜厚は例えば
０．４μｍである。
【００５９】下層配線２１１ｂａ，２１１ｂｂ，２１１
ｂｃ，２１１ｂｄ等を含めて絶縁膜２０２ｂの上面は酸
化シリコン膜からなる層間絶縁膜２１２ｂにより覆われ
ている。層間絶縁膜２１２ｂの上面は平坦であり、例え
ば下層配線２１１ｂａ直上での層間絶縁膜の膜厚は０．
９５μｍである。層間絶縁膜２１２ｂの上面は膜厚２５
０ｎｍ程度の窒化シリコン膜２１３により、直接に覆わ
れている。窒化シリコン膜２１３と層間絶縁膜２１２ｂ
との積層絶縁膜には、それぞれ下層配線２１１ｂａ，２
１１ｂｂ，２１１ｂｃ，２１１ｂｄに達するコンタクト
孔２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２１５ｂｃ，２１５ｂｄが
設けられている。これらのコンタクト孔２１５ｂａ等の
口径は０．４μｍであり、最近接のコンタクト孔（例え
ばコンタクト孔２１５ｂａとコンタクト孔２１５ｂｂ
と）の間隔も０．４μｍであり、コンタクト孔の最小配
置ピッチは０．８μｍとなる。下層配線２１１ｂａの側
面とコンタクト孔２１５ｂａの側面とにより形成された
空隙部分の幅は、アライメント・マージン以下の値であ
り，高々０．０５μｍ（５０ｎｍ）である。
ｂｃ，２１１ｂｄ等を含めて絶縁膜２０２ｂの上面は酸
化シリコン膜からなる層間絶縁膜２１２ｂにより覆われ
ている。層間絶縁膜２１２ｂの上面は平坦であり、例え
ば下層配線２１１ｂａ直上での層間絶縁膜の膜厚は０．
９５μｍである。層間絶縁膜２１２ｂの上面は膜厚２５
０ｎｍ程度の窒化シリコン膜２１３により、直接に覆わ
れている。窒化シリコン膜２１３と層間絶縁膜２１２ｂ
との積層絶縁膜には、それぞれ下層配線２１１ｂａ，２
１１ｂｂ，２１１ｂｃ，２１１ｂｄに達するコンタクト
孔２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２１５ｂｃ，２１５ｂｄが
設けられている。これらのコンタクト孔２１５ｂａ等の
口径は０．４μｍであり、最近接のコンタクト孔（例え
ばコンタクト孔２１５ｂａとコンタクト孔２１５ｂｂ
と）の間隔も０．４μｍであり、コンタクト孔の最小配
置ピッチは０．８μｍとなる。下層配線２１１ｂａの側
面とコンタクト孔２１５ｂａの側面とにより形成された
空隙部分の幅は、アライメント・マージン以下の値であ
り，高々０．０５μｍ（５０ｎｍ）である。
【００６０】コンタクト孔２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２
１５ｂｃ，２１５ｂｄはそれぞれコンタクト・プラグ２
１６ｂにより充填されている。コンタクト・プラグ２１
６ｂの上端は概ね窒化シリコン膜２１３の上面と一致し
ている。コンタクト・プラグ２１６ｂは第１のバリア導
電体膜である例えば窒化チタン膜２３１ｂにタングステ
ン膜２３２ｂが積層されてなる。例えば下層配線に拡散
層が含まれる場合にはチタン膜に窒化チタン膜が積層さ
れた膜からなる。下層配線２１１ｂａの上面における窒
化チタン膜２３１ｂの膜厚は、バリア導電体膜として機
能するためには、少なくとも５０ｎｍ程度であることが
好ましい。コンタクト孔２１５ｂａ等の側面を直接に覆
う部分での窒化チタン膜２３１ｂの膜厚は、厚くても下
層配線２１１ｂａの上面に設けられた部分での窒化チタ
ン膜２３１ｂの膜厚の数分の１程度である。なお、本第
２の実施例では、第１のバリア導電体膜はチタン・タン
グステン膜からなることが好ましくない。
１５ｂｃ，２１５ｂｄはそれぞれコンタクト・プラグ２
１６ｂにより充填されている。コンタクト・プラグ２１
６ｂの上端は概ね窒化シリコン膜２１３の上面と一致し
ている。コンタクト・プラグ２１６ｂは第１のバリア導
電体膜である例えば窒化チタン膜２３１ｂにタングステ
ン膜２３２ｂが積層されてなる。例えば下層配線に拡散
層が含まれる場合にはチタン膜に窒化チタン膜が積層さ
れた膜からなる。下層配線２１１ｂａの上面における窒
化チタン膜２３１ｂの膜厚は、バリア導電体膜として機
能するためには、少なくとも５０ｎｍ程度であることが
好ましい。コンタクト孔２１５ｂａ等の側面を直接に覆
う部分での窒化チタン膜２３１ｂの膜厚は、厚くても下
層配線２１１ｂａの上面に設けられた部分での窒化チタ
ン膜２３１ｂの膜厚の数分の１程度である。なお、本第
２の実施例では、第１のバリア導電体膜はチタン・タン
グステン膜からなることが好ましくない。
【００６１】コンタクト孔２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２
１５ｂｃ，２１５ａｄに設けられたコンタクト・プラグ
２１６ｂの上端には、それぞれ第２のバリア導電体膜で
ある膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜２４１ｂａ，２４
１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄが直接に接続されてい
る。これらの窒化チタン膜２４１ｂａ，２４１ｂｂ，２
４１ｂｃ，２４１ｂｄは、それぞれ窒化シリコン膜２１
３の上面を直接に覆う姿態を有してそれぞれ達化シリコ
ン膜２１３の上面上に延在している。これらの窒化チタ
ン膜２４１ｂａ，２４１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄ
の最小線幅および最小間隔はそれぞれ０．４μｍであ
る。第２のバリア導電体膜としては、チタン膜，窒化チ
タン膜，もしくはチタン膜と窒化チタン膜との積層膜で
あることが好ましく、チタン・タングステン膜は好まし
くない。これらの窒化チタン膜２４１ｂａ，２４１ｂ
ｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄの上面には、それぞれの上
面を直接に覆う姿態を有し，これらの窒化チタン膜と同
一形状のアルミニウム合金膜２４３ｂａ，２４３ｂｂ，
２４３ｂｃ，２４３ｂｄが設けられている。アルミニウ
ム合金膜２４３ｂａ等の膜厚は例えば０．４μｍであ
り、例えば０．５ｗｔ．％の銅を含んだアルミニウム合
金からなる。
１５ｂｃ，２１５ａｄに設けられたコンタクト・プラグ
２１６ｂの上端には、それぞれ第２のバリア導電体膜で
ある膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜２４１ｂａ，２４
１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄが直接に接続されてい
る。これらの窒化チタン膜２４１ｂａ，２４１ｂｂ，２
４１ｂｃ，２４１ｂｄは、それぞれ窒化シリコン膜２１
３の上面を直接に覆う姿態を有してそれぞれ達化シリコ
ン膜２１３の上面上に延在している。これらの窒化チタ
ン膜２４１ｂａ，２４１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄ
の最小線幅および最小間隔はそれぞれ０．４μｍであ
る。第２のバリア導電体膜としては、チタン膜，窒化チ
タン膜，もしくはチタン膜と窒化チタン膜との積層膜で
あることが好ましく、チタン・タングステン膜は好まし
くない。これらの窒化チタン膜２４１ｂａ，２４１ｂ
ｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄの上面には、それぞれの上
面を直接に覆う姿態を有し，これらの窒化チタン膜と同
一形状のアルミニウム合金膜２４３ｂａ，２４３ｂｂ，
２４３ｂｃ，２４３ｂｄが設けられている。アルミニウ
ム合金膜２４３ｂａ等の膜厚は例えば０．４μｍであ
り、例えば０．５ｗｔ．％の銅を含んだアルミニウム合
金からなる。
【００６２】それぞれコンタクト孔２１５ｂａ，２１５
ｂｂ，２１５ｂｃ，２１５ｂｄの上端直上および上端直
上から０．２μｍの範囲の除いて、アルミニウム合金膜
２４３ｂａ，２４３ｂｂ，２４３ｂｃ，２４３ｂｄの上
面は、それぞれ第３のバリア導電体膜である例えば膜厚
２５ｎｍ〜５０ｎｍのチタン・タングステン膜２４５ｂ
ａ，２４５ｂｂ，２４５ｂｃ，２４５ｂｄにより直接に
覆われている。さらに、チタン・タングステン膜１４５
ｂａ，１４５ｂｂ，１４５ｂｃ，１４５ｂｄの上面は、
それぞれ酸化シリコン膜キャップ２４６ｂａ，２４６ｂ
ｂ，２４６ｂｃ，２４６ｂｄにより直接に覆われてい
る。さらにまた、酸化シリコン膜キャップ２４６ｂａ，
チタン・タングステン膜ｂａ，アルミニウム合金膜２４
３ｂａおよび窒化チタン膜２４１ｂａからなる積層膜の
側面と、酸化シリコン膜キャップ２４６ｂｂ，チタン・
タングステン膜ｂｂ，アルミニウム合金膜２４３ｂｂお
よび窒化チタン膜２４１ｂｂからなる積層膜の側面と、
酸化シリコン膜キャップ２４６ｂｃ，チタン・タングス
テン膜ｂｃ，アルミニウム合金膜２４３ｂｃおよび窒化
チタン膜２４１ｂｃからなる積層膜の側面と、酸化シリ
コン膜キャップ２４６ｂｄ，チタン・タングステン膜ｂ
ｄ，アルミニウム合金膜２４３ｂｄおよび窒化チタン膜
２４１ｂｄからなる積層膜の側面とはそれぞれ例えば膜
厚５０ｎｍ程度の酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂによ
り直接に覆われている。本第２の実施の形態の本第２の
実施例では、第３のバリア導電体膜はチタン・タングク
テン膜であることが好ましい。
ｂｂ，２１５ｂｃ，２１５ｂｄの上端直上および上端直
上から０．２μｍの範囲の除いて、アルミニウム合金膜
２４３ｂａ，２４３ｂｂ，２４３ｂｃ，２４３ｂｄの上
面は、それぞれ第３のバリア導電体膜である例えば膜厚
２５ｎｍ〜５０ｎｍのチタン・タングステン膜２４５ｂ
ａ，２４５ｂｂ，２４５ｂｃ，２４５ｂｄにより直接に
覆われている。さらに、チタン・タングステン膜１４５
ｂａ，１４５ｂｂ，１４５ｂｃ，１４５ｂｄの上面は、
それぞれ酸化シリコン膜キャップ２４６ｂａ，２４６ｂ
ｂ，２４６ｂｃ，２４６ｂｄにより直接に覆われてい
る。さらにまた、酸化シリコン膜キャップ２４６ｂａ，
チタン・タングステン膜ｂａ，アルミニウム合金膜２４
３ｂａおよび窒化チタン膜２４１ｂａからなる積層膜の
側面と、酸化シリコン膜キャップ２４６ｂｂ，チタン・
タングステン膜ｂｂ，アルミニウム合金膜２４３ｂｂお
よび窒化チタン膜２４１ｂｂからなる積層膜の側面と、
酸化シリコン膜キャップ２４６ｂｃ，チタン・タングス
テン膜ｂｃ，アルミニウム合金膜２４３ｂｃおよび窒化
チタン膜２４１ｂｃからなる積層膜の側面と、酸化シリ
コン膜キャップ２４６ｂｄ，チタン・タングステン膜ｂ
ｄ，アルミニウム合金膜２４３ｂｄおよび窒化チタン膜
２４１ｂｄからなる積層膜の側面とはそれぞれ例えば膜
厚５０ｎｍ程度の酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂによ
り直接に覆われている。本第２の実施の形態の本第２の
実施例では、第３のバリア導電体膜はチタン・タングク
テン膜であることが好ましい。
【００６３】例えばアルミニウム合金膜２４３ｂａおよ
び窒化チタン膜２４４ｂａからなる積層導電体膜（パタ
ーン）は、コンタクト孔２１５ｂａにおいて、このコン
タクト孔２１５ｂａを充填するコンタクト・プラグ２１
６ｂの上端を完全に覆うとは限らない。これはフォト・
リソグラフィにおけるアライメントのずれに由来するも
のであり、この積層導電体膜に覆われないコンタクト・
プラグ２１６ｂの露出部分の最大幅は（アライメント・
マージンに等しく）５０ｎｍ程度である。
び窒化チタン膜２４４ｂａからなる積層導電体膜（パタ
ーン）は、コンタクト孔２１５ｂａにおいて、このコン
タクト孔２１５ｂａを充填するコンタクト・プラグ２１
６ｂの上端を完全に覆うとは限らない。これはフォト・
リソグラフィにおけるアライメントのずれに由来するも
のであり、この積層導電体膜に覆われないコンタクト・
プラグ２１６ｂの露出部分の最大幅は（アライメント・
マージンに等しく）５０ｎｍ程度である。
【００６４】酸化シリコン膜キャップ２４６ｂａと酸化
シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われていない部分に
おいて、アルミニウム合金膜２４３ｂａおよび窒化チタ
ン膜２４４ｂａからなる積層導電体膜（パターン）の上
面並びに側面と、この積層導電体膜（パターン）に覆わ
れずに露出したコンタクト孔２１５ｂａを充填するコン
タクト・プラグ２１６ｂの上端とが膜厚５０ｎｍ〜１０
０ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂａにより直接に覆われ
ている。上層配線２２１ｂａは、アルミニウム膜２４７
ｂａ，チタン・タングステン膜２４７ｂａ，アルミニウ
ム合金膜２４３ｂａおよび窒化チタン膜２４１ｂａから
構成されている。酸化シリコン膜キャップ２４６ｂｂと
酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われていない部
分において、アルミニウム合金膜２４３ｂｂおよび窒化
チタン膜２４４ｂｂからなる積層導電体膜（パターン）
の上面並びに側面と、この積層導電体膜（パターン）に
覆われずに露出したコンタクト孔２１５ｂｂを充填する
コンタクト・プラグ２１６ｂの上端とが膜厚５０ｎｍ〜
１００ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂｂにより直接に覆
われている。上層配線２２１ｂｂは、アルミニウム膜２
４７ｂｂ，チタン・タングステン膜２４７ｂｂ，アルミ
ニウム合金膜２４３ｂｂおよび窒化チタン膜２４１ｂｂ
から構成されている。酸化シリコン膜キャップ２４６ｂ
ｃと酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われていな
い部分において、アルミニウム合金膜２４３ｂｃおよび
窒化チタン膜２４４ｂｃからなる積層導電体膜（パター
ン）の上面並びに側面と、この積層導電体膜（パター
ン）に覆われずに露出したコンタクト孔２１５ｂｃを充
填するコンタクト・プラグ２１６ｂの上端とが膜厚５０
ｎｍ〜１００ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂｃにより直
接に覆われている。上層配線２２１ｂｃは、アルミニウ
ム膜２４７ｂｃ，チタン・タングステン膜２４７ｂｃ，
アルミニウム合金膜２４３ｂｃおよび窒化チタン膜２４
１ｂｃから構成されている。酸化シリコン膜キャップ２
４６ｂｄと酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われ
ていない部分において、アルミニウム合金膜２４３ｂｄ
および窒化チタン膜２４４ｂｄからなる積層導電体膜
（パターン）の上面並びに側面と、この積層導電体膜
（パターン）に覆われずに露出したコンタクト孔２１５
ｂｄを充填するコンタクト・プラグ２１６ｂの上端とが
膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂｄ
により直接に覆われている。上層配線２２１ｂｄは、ア
ルミニウム膜２４７ｂｄ，チタン・タングステン膜２４
７ｂｄ，アルミニウム合金膜２４３ｂｄおよび窒化チタ
ン膜２４１ｂｄから構成されている。
シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われていない部分に
おいて、アルミニウム合金膜２４３ｂａおよび窒化チタ
ン膜２４４ｂａからなる積層導電体膜（パターン）の上
面並びに側面と、この積層導電体膜（パターン）に覆わ
れずに露出したコンタクト孔２１５ｂａを充填するコン
タクト・プラグ２１６ｂの上端とが膜厚５０ｎｍ〜１０
０ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂａにより直接に覆われ
ている。上層配線２２１ｂａは、アルミニウム膜２４７
ｂａ，チタン・タングステン膜２４７ｂａ，アルミニウ
ム合金膜２４３ｂａおよび窒化チタン膜２４１ｂａから
構成されている。酸化シリコン膜キャップ２４６ｂｂと
酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われていない部
分において、アルミニウム合金膜２４３ｂｂおよび窒化
チタン膜２４４ｂｂからなる積層導電体膜（パターン）
の上面並びに側面と、この積層導電体膜（パターン）に
覆われずに露出したコンタクト孔２１５ｂｂを充填する
コンタクト・プラグ２１６ｂの上端とが膜厚５０ｎｍ〜
１００ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂｂにより直接に覆
われている。上層配線２２１ｂｂは、アルミニウム膜２
４７ｂｂ，チタン・タングステン膜２４７ｂｂ，アルミ
ニウム合金膜２４３ｂｂおよび窒化チタン膜２４１ｂｂ
から構成されている。酸化シリコン膜キャップ２４６ｂ
ｃと酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われていな
い部分において、アルミニウム合金膜２４３ｂｃおよび
窒化チタン膜２４４ｂｃからなる積層導電体膜（パター
ン）の上面並びに側面と、この積層導電体膜（パター
ン）に覆われずに露出したコンタクト孔２１５ｂｃを充
填するコンタクト・プラグ２１６ｂの上端とが膜厚５０
ｎｍ〜１００ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂｃにより直
接に覆われている。上層配線２２１ｂｃは、アルミニウ
ム膜２４７ｂｃ，チタン・タングステン膜２４７ｂｃ，
アルミニウム合金膜２４３ｂｃおよび窒化チタン膜２４
１ｂｃから構成されている。酸化シリコン膜キャップ２
４６ｂｄと酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂとに覆われ
ていない部分において、アルミニウム合金膜２４３ｂｄ
および窒化チタン膜２４４ｂｄからなる積層導電体膜
（パターン）の上面並びに側面と、この積層導電体膜
（パターン）に覆われずに露出したコンタクト孔２１５
ｂｄを充填するコンタクト・プラグ２１６ｂの上端とが
膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍのアルミニウム膜２４７ｂｄ
により直接に覆われている。上層配線２２１ｂｄは、ア
ルミニウム膜２４７ｂｄ，チタン・タングステン膜２４
７ｂｄ，アルミニウム合金膜２４３ｂｄおよび窒化チタ
ン膜２４１ｂｄから構成されている。
【００６５】本第２の実施の形態の本第２の実施例で
は、本第２の実施の形態の上記第１の実施例におけるア
ルミニウム膜２４７ａａ，２４７ａｂ，２４７ａｃ，２
４７ａｄの代りの機能をアルミニウム膜２４７ｂａ，２
４７ｂｂ，２４７ｂｃ，２４７ｂｄがそれぞれ果してい
る。
は、本第２の実施の形態の上記第１の実施例におけるア
ルミニウム膜２４７ａａ，２４７ａｂ，２４７ａｃ，２
４７ａｄの代りの機能をアルミニウム膜２４７ｂａ，２
４７ｂｂ，２４７ｂｃ，２４７ｂｄがそれぞれ果してい
る。
【００６６】半導体装置の主要製造工程の断面模式図で
あり図７のＢＢ線での断面模式図である図８と、図７と
を併せて参照すると、本第２の実施の形態の本第２の実
施例の半導体装置は、次のとおりに形成される。
あり図７のＢＢ線での断面模式図である図８と、図７と
を併せて参照すると、本第２の実施の形態の本第２の実
施例の半導体装置は、次のとおりに形成される。
【００６７】まず、シリコン基板２０１ｂの表面を覆う
例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド
酸化膜からなる絶縁膜２０２ｂが形成される。シリコン
基板２０１ｂの表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜
２０２ｂを介して）下層配線２１１ｂａ，２１１ｂｂ，
２１１ｂｃ，２１１ｂｄ等が形成される。（シリコン基
板２０１ｂの表面に形成された拡散層を除いた）下層配
線２１１ｂａ等の膜厚は例えば０．４μｍである。全面
に酸化シリコン膜が形成され、ＣＭＰ法によりこの酸化
シリコン膜の上面が平坦化されて、層間絶縁膜２１２ｂ
が形成される。（絶縁膜２０２ｂの平坦な部分の上面に
形成された）下層配線２１１ｂａの上面と層間絶縁膜２
１２ｂの上面との差は例えば０．９５μｍである。ＣＶ
Ｄ法により、層間絶縁膜２１２ｂの上面を覆う膜厚５０
ｎｍ程度の窒化シリコン膜２１３が形成される。異方性
エッチングを用いたフォト・リソグラフィにより、窒化
シリコン膜２１３および層間絶縁膜２１２ｂからなる積
層絶縁膜には０．４μｍの口径を有してそれぞれ下層配
線２１１ｂａ，２１１ｂｂ，２１１ｂｃ，２１１ｂｄに
達するコンタクト孔２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２１５ｂ
ｃ，２１５ｂｄが形成される〔図７〕。なお、下層配線
に下層配線２１１ｂａの上面と０．４μｍ以上の高低差
の上面を有した下層配線（例えばシリコン基板２０１ｂ
の表面に形成された拡散層等）が含まれている場合、上
記フォト・リソグラフィとは別のフォト・リソグラフィ
によりそれらの下層配線に達するコンタクト孔を形成す
ることが好ましい。
例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド
酸化膜からなる絶縁膜２０２ｂが形成される。シリコン
基板２０１ｂの表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜
２０２ｂを介して）下層配線２１１ｂａ，２１１ｂｂ，
２１１ｂｃ，２１１ｂｄ等が形成される。（シリコン基
板２０１ｂの表面に形成された拡散層を除いた）下層配
線２１１ｂａ等の膜厚は例えば０．４μｍである。全面
に酸化シリコン膜が形成され、ＣＭＰ法によりこの酸化
シリコン膜の上面が平坦化されて、層間絶縁膜２１２ｂ
が形成される。（絶縁膜２０２ｂの平坦な部分の上面に
形成された）下層配線２１１ｂａの上面と層間絶縁膜２
１２ｂの上面との差は例えば０．９５μｍである。ＣＶ
Ｄ法により、層間絶縁膜２１２ｂの上面を覆う膜厚５０
ｎｍ程度の窒化シリコン膜２１３が形成される。異方性
エッチングを用いたフォト・リソグラフィにより、窒化
シリコン膜２１３および層間絶縁膜２１２ｂからなる積
層絶縁膜には０．４μｍの口径を有してそれぞれ下層配
線２１１ｂａ，２１１ｂｂ，２１１ｂｃ，２１１ｂｄに
達するコンタクト孔２１５ｂａ，２１５ｂｂ，２１５ｂ
ｃ，２１５ｂｄが形成される〔図７〕。なお、下層配線
に下層配線２１１ｂａの上面と０．４μｍ以上の高低差
の上面を有した下層配線（例えばシリコン基板２０１ｂ
の表面に形成された拡散層等）が含まれている場合、上
記フォト・リソグラフィとは別のフォト・リソグラフィ
によりそれらの下層配線に達するコンタクト孔を形成す
ることが好ましい。
【００６８】次に、スパッタ法（好ましくはコリメトリ
・スパッタ法）により、コンタクト孔２１５ｂａ等を含
めて全面に窒化チタン膜が形成される。下層配線２１１
ｂａ等に対して窒化チタン膜がバリア導電体膜として機
能するためには、コンタクト孔２１５ｂａ等の底部での
下層配線２１１ｂａ等の上面では、窒化チタン膜の膜厚
が５０ｎｍ程度になることが好ましい。なお、下層配線
に拡散層が含まれる場合には、窒化チタン膜の下に前も
ってチタン膜を形成しておくことが好ましい。続いて、
ブランケットＣＶＤ法により、全面に膜厚４００ｎｍ〜
５００ｎｍ程度のタングステン膜が形成される。
・スパッタ法）により、コンタクト孔２１５ｂａ等を含
めて全面に窒化チタン膜が形成される。下層配線２１１
ｂａ等に対して窒化チタン膜がバリア導電体膜として機
能するためには、コンタクト孔２１５ｂａ等の底部での
下層配線２１１ｂａ等の上面では、窒化チタン膜の膜厚
が５０ｎｍ程度になることが好ましい。なお、下層配線
に拡散層が含まれる場合には、窒化チタン膜の下に前も
ってチタン膜を形成しておくことが好ましい。続いて、
ブランケットＣＶＤ法により、全面に膜厚４００ｎｍ〜
５００ｎｍ程度のタングステン膜が形成される。
【００６９】続いて、窒化シリコン膜２１３の上面の上
記タングステン膜および窒化チタン膜が完全に除去され
るまでＣＭＰ法が施されて、コンタクト孔２１５ｂａ等
の内部にはそれぞれタングステン膜２３２ｂおよび窒化
チタン膜２３１ｂからなるコンタクト・プラグ２１６ｂ
が残置形成される。コンタクト・プラグ２１６ｂの上端
は、概ね平坦であり、さらに、概ね窒化シリコン膜２１
３の上面に一致している〔図７〕。
記タングステン膜および窒化チタン膜が完全に除去され
るまでＣＭＰ法が施されて、コンタクト孔２１５ｂａ等
の内部にはそれぞれタングステン膜２３２ｂおよび窒化
チタン膜２３１ｂからなるコンタクト・プラグ２１６ｂ
が残置形成される。コンタクト・プラグ２１６ｂの上端
は、概ね平坦であり、さらに、概ね窒化シリコン膜２１
３の上面に一致している〔図７〕。
【００７０】次に、例えばスパッタ法により全面に膜厚
５０ｎｍの（第２のバリア導電体膜である）第２の窒化
チタン膜が形成され、例えば４００℃前後の温度での高
温スパッタ法により全面に膜厚４００ｎｍの（銅を含ん
でなる）アルミニウム合金膜が形成され、全面に例えば
スパッタ法により膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの（第３のバ
リア導電体膜である）第３の窒化チタン膜が形成され
る。さらに全面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜が形成
される。上記第１の実施の形態と相違して本第２の実施
の形態では、（コンタント・プラグを覆うアルミニウム
膜が存在せずに）第２の窒化チタン膜の表面にこのアル
ミニウム合金膜を形成することになるため、高温スパッ
タ法を採用することが可能になる。
５０ｎｍの（第２のバリア導電体膜である）第２の窒化
チタン膜が形成され、例えば４００℃前後の温度での高
温スパッタ法により全面に膜厚４００ｎｍの（銅を含ん
でなる）アルミニウム合金膜が形成され、全面に例えば
スパッタ法により膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの（第３のバ
リア導電体膜である）第３の窒化チタン膜が形成され
る。さらに全面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜が形成
される。上記第１の実施の形態と相違して本第２の実施
の形態では、（コンタント・プラグを覆うアルミニウム
膜が存在せずに）第２の窒化チタン膜の表面にこのアル
ミニウム合金膜を形成することになるため、高温スパッ
タ法を採用することが可能になる。
【００７１】フォト・レジスト膜（図示せず）をマスク
にして弗素系のエッチング・ガスを用いた異方性エッチ
ングが上記酸化シリコン膜およびチタン・タングステン
膜に対して順次施されて、酸化シリコン膜キャップ２４
６ｂａ，２４６ｂｂ，２４６ｂｃ，２４６ｂｄと、チタ
ン・タングステン膜２４５ｂａ，２４５ｂｂ，２４５ｂ
ｃ，２４５ｂｄとが形成される。さらにこのフォト・レ
ジスト膜をマスクにして、塩素と塩化ボロンとの混合ガ
スをエッチング・ガスに用いた異方性エッチングが上記
アルミニウム合金膜および第２の窒化チタン膜に対して
順次行なわれ、アルミニウム合金膜２４３ｂａ，２４３
ｂｂ，２４３ｂｃ，２４３ｂｄと、窒化チタン膜２４１
ｂａ，２４１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄとが形成さ
れる。
にして弗素系のエッチング・ガスを用いた異方性エッチ
ングが上記酸化シリコン膜およびチタン・タングステン
膜に対して順次施されて、酸化シリコン膜キャップ２４
６ｂａ，２４６ｂｂ，２４６ｂｃ，２４６ｂｄと、チタ
ン・タングステン膜２４５ｂａ，２４５ｂｂ，２４５ｂ
ｃ，２４５ｂｄとが形成される。さらにこのフォト・レ
ジスト膜をマスクにして、塩素と塩化ボロンとの混合ガ
スをエッチング・ガスに用いた異方性エッチングが上記
アルミニウム合金膜および第２の窒化チタン膜に対して
順次行なわれ、アルミニウム合金膜２４３ｂａ，２４３
ｂｂ，２４３ｂｃ，２４３ｂｄと、窒化チタン膜２４１
ｂａ，２４１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄとが形成さ
れる。
【００７２】塩素と塩化ボロンとの混合ガスを用いた異
方性エッチングに際して、コンタクト・プラグ２１６ｂ
を構成してコンタクト孔２１５ｂａ等の側面を直接に覆
う窒化チタン膜２３１ｂはマイクロ・ローディング効果
によりかなり激しくエッチング除去されるはずである
が、実際にはほとんどエッチングされない。なお、この
窒化チタン膜２３１ｂが多少エッチング除去されてコン
タクト孔２１５ｂａ等の側壁に沿った空隙部が形成され
たとしても、後工程でのアルミニウム膜の選択成長によ
ってこの空隙部は充填される。
方性エッチングに際して、コンタクト・プラグ２１６ｂ
を構成してコンタクト孔２１５ｂａ等の側面を直接に覆
う窒化チタン膜２３１ｂはマイクロ・ローディング効果
によりかなり激しくエッチング除去されるはずである
が、実際にはほとんどエッチングされない。なお、この
窒化チタン膜２３１ｂが多少エッチング除去されてコン
タクト孔２１５ｂａ等の側壁に沿った空隙部が形成され
たとしても、後工程でのアルミニウム膜の選択成長によ
ってこの空隙部は充填される。
【００７３】上記フォト・レジスト膜が除去された後、
段差被覆性に優れたＣＶＤ法により、全面に膜厚５０ｎ
ｍ程度の酸化シリコン膜２４８が形成される〔図８
（ａ）〕。この酸化シリコン膜２４８がエッチ・バック
されて酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂが形成される。
段差被覆性に優れたＣＶＤ法により、全面に膜厚５０ｎ
ｍ程度の酸化シリコン膜２４８が形成される〔図８
（ａ）〕。この酸化シリコン膜２４８がエッチ・バック
されて酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂが形成される。
【００７４】次に、それぞれのコンタクト孔２１５ｂａ
に対応して０．８μｍ□の開口部を有するフォト・レジ
スト膜２５２ｂが形成される。例えばコンタクト孔２１
５ｂａとコンタクト孔２１５ｂｂとのように、２つのコ
ンタクト孔が最近接の位置にある場合には、このフォト
・レジスト膜２５２ｂのこれらのコンタクト孔に対応し
た開口部は接続されることになる。フォト・レジスト膜
２５２ｂをマスクにして、緩衝弗酸によるウェット・エ
ッチングが行なわれ、酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂ
と、酸化シリコン膜キャップ２４６ｂａ，２４６ｂｂ，
２４６ｂｃ，２４６ｂｄと、チタン・タングステン膜２
４５ｂａ，２４５ｂｂ，２４５ｂｃ，２４５ｂｄとが除
去される〔図８（ｂ）〕。このウェット・エッチングの
際に、層間絶縁膜２１２ｂの上面は窒化シリコン膜２１
３により覆われているためエッチングされない。また、
第１および第２のバリア導電体膜はそれぞれ窒化チタン
膜からなるため窒化チタン膜２３１ｂと窒化チタン膜２
４１ｂａ，２４１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄもエッ
チングされないことになる。
に対応して０．８μｍ□の開口部を有するフォト・レジ
スト膜２５２ｂが形成される。例えばコンタクト孔２１
５ｂａとコンタクト孔２１５ｂｂとのように、２つのコ
ンタクト孔が最近接の位置にある場合には、このフォト
・レジスト膜２５２ｂのこれらのコンタクト孔に対応し
た開口部は接続されることになる。フォト・レジスト膜
２５２ｂをマスクにして、緩衝弗酸によるウェット・エ
ッチングが行なわれ、酸化シリコン膜スペーサ２４８ｂ
と、酸化シリコン膜キャップ２４６ｂａ，２４６ｂｂ，
２４６ｂｃ，２４６ｂｄと、チタン・タングステン膜２
４５ｂａ，２４５ｂｂ，２４５ｂｃ，２４５ｂｄとが除
去される〔図８（ｂ）〕。このウェット・エッチングの
際に、層間絶縁膜２１２ｂの上面は窒化シリコン膜２１
３により覆われているためエッチングされない。また、
第１および第２のバリア導電体膜はそれぞれ窒化チタン
膜からなるため窒化チタン膜２３１ｂと窒化チタン膜２
４１ｂａ，２４１ｂｂ，２４１ｂｃ，２４１ｂｄもエッ
チングされないことになる。
【００７５】次に、上記フォト・レジスト膜２５２ｂが
除去された後、アルミニウム膜の選択的なＬＰＣＶＤ法
により、アルミニウム合金膜２４３ａａおよび窒化チタ
ン膜２４４ａａ等からなる積層導電体膜（パターン）の
露出した側面並びに上面と、コンタクト・プラグ２１６
ｂの露出した上面とに、アルミニウム膜２４７ｂａ等が
選択的に形成される。このときのＬＰＣＶＤ法は、上記
第１の実施例より高い基板温度（例えば２５０℃）で個
々なうことが可能である。その後、フォト・レジスト膜
２５２ａが除去され、４５０℃前後での合金加熱処理が
施される〔図７〕。
除去された後、アルミニウム膜の選択的なＬＰＣＶＤ法
により、アルミニウム合金膜２４３ａａおよび窒化チタ
ン膜２４４ａａ等からなる積層導電体膜（パターン）の
露出した側面並びに上面と、コンタクト・プラグ２１６
ｂの露出した上面とに、アルミニウム膜２４７ｂａ等が
選択的に形成される。このときのＬＰＣＶＤ法は、上記
第１の実施例より高い基板温度（例えば２５０℃）で個
々なうことが可能である。その後、フォト・レジスト膜
２５２ａが除去され、４５０℃前後での合金加熱処理が
施される〔図７〕。
【００７６】上記第１の実施の形態，第２の実施の形態
ではそれぞれ選択成長によるアルミニウム膜を採用する
ことにより目的の達成が行なわれたが、本発明はこれら
に限定されるものではない。本発明の第３の実施の形態
では、層間絶縁膜の表面にコンタクト孔と重複する凹部
を設けてコンタクト孔の上端部を実効的に広げり手段が
採用されている。
ではそれぞれ選択成長によるアルミニウム膜を採用する
ことにより目的の達成が行なわれたが、本発明はこれら
に限定されるものではない。本発明の第３の実施の形態
では、層間絶縁膜の表面にコンタクト孔と重複する凹部
を設けてコンタクト孔の上端部を実効的に広げり手段が
採用されている。
【００７７】半導体装置の平面模式図である図９（ａ）
と、図９（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図９（ｂ）および図９（ｃ）とを参照すると、本発
明の第３の実施の形態の一実施例による半導体装置も、
最小加工寸法が０．４μｍでアライメント・マージンが
０．０５μｍとなる０．４μｍ設計ルール（およびプロ
セス技術）による多層配線を有した半導体装置であり、
以下のとおりになっている。なお、図９（ｂ），（ｃ）
の断面模式図でも、煩雑さを回避するために、半導体基
板および導電体膜のみにハッチングを施し、絶縁体膜に
対するハッチングは省いてある。
と、図９（ａ）のＡＡ線およびＢＢ線での断面模式図で
ある図９（ｂ）および図９（ｃ）とを参照すると、本発
明の第３の実施の形態の一実施例による半導体装置も、
最小加工寸法が０．４μｍでアライメント・マージンが
０．０５μｍとなる０．４μｍ設計ルール（およびプロ
セス技術）による多層配線を有した半導体装置であり、
以下のとおりになっている。なお、図９（ｂ），（ｃ）
の断面模式図でも、煩雑さを回避するために、半導体基
板および導電体膜のみにハッチングを施し、絶縁体膜に
対するハッチングは省いてある。
【００７８】例えばシリコン基板３０１の表面上には絶
縁膜３０２を介して下層配線３１１ａ，３１１ｂ，３１
１ｃ，３１１ｄ等が設けられている。なお、絶縁膜３０
２は例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィー
ルド酸化膜からなり、絶縁膜３０２の上面は必らずしも
平坦である必要はない。さらになお、本第３の実施の形
態の本一実施例での下層配線も、シリコン基板３０１の
表面上に設けられたもの（それぞれの下層配線の上面の
高さが同じ場合）に限定されるのではなく、シリコン基
板３０１の表面に設けられた半導体素子を構成する拡散
層等を含んでいてもよい。これらの下層配線３１１ａ等
の最小線幅および最小間隔はそれぞれ０．４μｍであ
り、最小配線ピッチは０．８μｍである。下層配線３１
１ａ等が拡散層でない場合、これらの下層配線３１１ａ
等の膜厚は例えば０．４μｍである。
縁膜３０２を介して下層配線３１１ａ，３１１ｂ，３１
１ｃ，３１１ｄ等が設けられている。なお、絶縁膜３０
２は例えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィー
ルド酸化膜からなり、絶縁膜３０２の上面は必らずしも
平坦である必要はない。さらになお、本第３の実施の形
態の本一実施例での下層配線も、シリコン基板３０１の
表面上に設けられたもの（それぞれの下層配線の上面の
高さが同じ場合）に限定されるのではなく、シリコン基
板３０１の表面に設けられた半導体素子を構成する拡散
層等を含んでいてもよい。これらの下層配線３１１ａ等
の最小線幅および最小間隔はそれぞれ０．４μｍであ
り、最小配線ピッチは０．８μｍである。下層配線３１
１ａ等が拡散層でない場合、これらの下層配線３１１ａ
等の膜厚は例えば０．４μｍである。
【００７９】下層配線３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，
３１１ｄ等を含めて絶縁膜３０２の上面は酸化シリコン
膜からなる層間絶縁膜３１２により覆われている。層間
絶縁膜３１２の上面は平坦であり、例えば下層配線３１
１ａ直上での層間絶縁膜の膜厚は１．０μｍである。層
間絶縁膜３１２には、それぞれ下層配線３１１ａ，３１
１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄに達するコンタクト孔３１５
ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄと、これらのコンタ
クト孔３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄに重複
し，これらのコンタクト孔３１５ａ，３１５ｂ，３１５
ｃ，３１５ｄに接続される上層配線の長手方向に延在す
る姿態を有した凹部３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ，３
１４ｄとが設けられている。これらの凹部３１４ａ，３
１４ｂ，３１４ｃ，３１４ｄは、上層配線の長手方向で
の長さが例えばそれぞれ０．６μｍであり、長手方向に
直交する方向での幅はそれぞれ０．４μｍであり、底面
の（層間絶縁膜３１２上面からの）深さは例えばそれぞ
れ０．２μｍである。コンタクト孔３１５ａ，３１５
ｂ，３１５ｃ，３１５ｄはそれぞれ凹部３１４ａ，３１
４ｂ，３１４ｃ，３１４ｄの底面の一部を貫通する姿態
を有している。これらのコンタクト孔３１５ａ等の口径
は０．４μｍであり、最近接のコンタクト孔（例えばコ
ンタクト孔３１５ａとコンタクト孔３１５ｂと）の間隔
も０．４μｍであり、コンタクト孔の最小配置ピッチは
０．８μｍとなる。下層配線３１１ａの側面とコンタク
ト孔３１５ａの側面とにより形成された空隙部分の幅
は、アライメント・マージン以下の値であり，高々０．
０５μｍ（５０ｎｍ）である。
３１１ｄ等を含めて絶縁膜３０２の上面は酸化シリコン
膜からなる層間絶縁膜３１２により覆われている。層間
絶縁膜３１２の上面は平坦であり、例えば下層配線３１
１ａ直上での層間絶縁膜の膜厚は１．０μｍである。層
間絶縁膜３１２には、それぞれ下層配線３１１ａ，３１
１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄに達するコンタクト孔３１５
ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄと、これらのコンタ
クト孔３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄに重複
し，これらのコンタクト孔３１５ａ，３１５ｂ，３１５
ｃ，３１５ｄに接続される上層配線の長手方向に延在す
る姿態を有した凹部３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ，３
１４ｄとが設けられている。これらの凹部３１４ａ，３
１４ｂ，３１４ｃ，３１４ｄは、上層配線の長手方向で
の長さが例えばそれぞれ０．６μｍであり、長手方向に
直交する方向での幅はそれぞれ０．４μｍであり、底面
の（層間絶縁膜３１２上面からの）深さは例えばそれぞ
れ０．２μｍである。コンタクト孔３１５ａ，３１５
ｂ，３１５ｃ，３１５ｄはそれぞれ凹部３１４ａ，３１
４ｂ，３１４ｃ，３１４ｄの底面の一部を貫通する姿態
を有している。これらのコンタクト孔３１５ａ等の口径
は０．４μｍであり、最近接のコンタクト孔（例えばコ
ンタクト孔３１５ａとコンタクト孔３１５ｂと）の間隔
も０．４μｍであり、コンタクト孔の最小配置ピッチは
０．８μｍとなる。下層配線３１１ａの側面とコンタク
ト孔３１５ａの側面とにより形成された空隙部分の幅
は、アライメント・マージン以下の値であり，高々０．
０５μｍ（５０ｎｍ）である。
【００８０】凹部３１４ａおよびコンタクト孔３１５ａ
と、凹部３１４ｂおよびコンタクト孔３１５ｂと、凹部
３１４ｃおよびコンタクト孔３１５ｃと、凹部３１４ｄ
およびコンタクト孔３１５ｄとは、それぞれコンタクト
・プラグ３１６により充填されている。コンタクト・プ
ラグ３１６の上端は、概ね層間絶縁膜３１２の上面と一
致し，概ね平坦である。コンタクト・プラグ３１６は第
１のバリア導電体膜である例えば窒化チタン膜３３１に
タングステン膜３３２が積層されてなる。第１のバリア
導電体膜は窒化チタン膜に限定されるものではなく、チ
タン・タングステン膜でもよく、例えば下層配線に拡散
層が含まれる場合にはチタン膜に窒化チタン膜が積層さ
れた膜からなる。凹部３１４ａの底部および下層配線３
１１ａの上面における窒化チタン膜３３１の膜厚は、バ
リア導電体膜として機能するためには、少なくとも５０
ｎｍ程度であることが好ましい。コンタクト孔３１５ａ
等の側面を直接に覆う部分での窒化チタン膜３３１の膜
厚は、厚くても下層配線３１１ａの上面に設けられた部
分での窒化チタン膜３３１の膜厚の数分の１程度であ
る。
と、凹部３１４ｂおよびコンタクト孔３１５ｂと、凹部
３１４ｃおよびコンタクト孔３１５ｃと、凹部３１４ｄ
およびコンタクト孔３１５ｄとは、それぞれコンタクト
・プラグ３１６により充填されている。コンタクト・プ
ラグ３１６の上端は、概ね層間絶縁膜３１２の上面と一
致し，概ね平坦である。コンタクト・プラグ３１６は第
１のバリア導電体膜である例えば窒化チタン膜３３１に
タングステン膜３３２が積層されてなる。第１のバリア
導電体膜は窒化チタン膜に限定されるものではなく、チ
タン・タングステン膜でもよく、例えば下層配線に拡散
層が含まれる場合にはチタン膜に窒化チタン膜が積層さ
れた膜からなる。凹部３１４ａの底部および下層配線３
１１ａの上面における窒化チタン膜３３１の膜厚は、バ
リア導電体膜として機能するためには、少なくとも５０
ｎｍ程度であることが好ましい。コンタクト孔３１５ａ
等の側面を直接に覆う部分での窒化チタン膜３３１の膜
厚は、厚くても下層配線３１１ａの上面に設けられた部
分での窒化チタン膜３３１の膜厚の数分の１程度であ
る。
【００８１】凹部３１４ａおよびコンタクト孔３１５ａ
に設けられたコンタクト・プラグ３１６，凹部３１４ｂ
およびコンタクト孔３１５ｂに設けられたコンタクト・
プラグ３１６，凹部３１４ｃおよびコンタクト孔３１５
ｃに設けられたコンタクト・プラグ３１６，凹部３１４
ｄおよびコンタクト孔３１５ｄに設けられたコンタクト
・プラグ３１６の上端には、それぞれ第２のバリア導電
体膜である膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜３４１ａ，
３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄが直接に接続されてい
る。これらの窒化チタン膜３４１ａ，３４１ｂ，３４１
ｃ，３４１ｄは、それぞれ層間絶縁膜２１２ａの上面を
直接に覆う姿態を有してそれぞれ層間絶縁膜２１２ａの
上面上に延在している。これらの窒化チタン膜３４１
ａ，３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄの最小線幅および最
小間隔はそれぞれ０．４μｍである。第２のバリア導電
体膜としては窒化チタン膜に限定されるものではなく、
チタン膜，チタン膜と窒化チタン膜との積層膜，あるい
はチタン・タングステン膜でもよい。これらの窒化チタ
ン膜３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄの上面に
は、それぞれの上面を直接に覆う姿態を有し，これらの
窒化チタン膜と同一形状のアルミニウム合金膜３４３
ａ，３４３ｂ，３４３ｃ，３４３ｄが設けられている。
アルミニウム合金膜３４３ａ等の膜厚は例えば０．４μ
ｍであり、例えば０．５ｗｔ．％の銅を含んだアルミニ
ウム合金からなる。
に設けられたコンタクト・プラグ３１６，凹部３１４ｂ
およびコンタクト孔３１５ｂに設けられたコンタクト・
プラグ３１６，凹部３１４ｃおよびコンタクト孔３１５
ｃに設けられたコンタクト・プラグ３１６，凹部３１４
ｄおよびコンタクト孔３１５ｄに設けられたコンタクト
・プラグ３１６の上端には、それぞれ第２のバリア導電
体膜である膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜３４１ａ，
３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄが直接に接続されてい
る。これらの窒化チタン膜３４１ａ，３４１ｂ，３４１
ｃ，３４１ｄは、それぞれ層間絶縁膜２１２ａの上面を
直接に覆う姿態を有してそれぞれ層間絶縁膜２１２ａの
上面上に延在している。これらの窒化チタン膜３４１
ａ，３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄの最小線幅および最
小間隔はそれぞれ０．４μｍである。第２のバリア導電
体膜としては窒化チタン膜に限定されるものではなく、
チタン膜，チタン膜と窒化チタン膜との積層膜，あるい
はチタン・タングステン膜でもよい。これらの窒化チタ
ン膜３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄの上面に
は、それぞれの上面を直接に覆う姿態を有し，これらの
窒化チタン膜と同一形状のアルミニウム合金膜３４３
ａ，３４３ｂ，３４３ｃ，３４３ｄが設けられている。
アルミニウム合金膜３４３ａ等の膜厚は例えば０．４μ
ｍであり、例えば０．５ｗｔ．％の銅を含んだアルミニ
ウム合金からなる。
【００８２】これらのアルミニウム合金膜３４３ａ，３
４３ｂ，３４３ｃ，３４３ｄの上面は、それぞれ第３の
バリア導電体膜である例えば膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの
窒化チタン膜３４４ａ，３４４ｂ，３４４ｃ，３４４ｄ
により直接に覆われている。第３のバリア導電体膜は窒
化チタン膜に限定されものではなく、チタン・タングス
テン膜でもよい。凹部３１４ａ並びにコンタクト孔３１
５ａを介して下層配線３１１ａに接続される上層配線３
２１ａは窒化チタン膜３４１ａ，アルミニウム合金膜３
４３ａおよび窒化チタン膜３４４ａから構成され、凹部
３１４ｂ並びにコンタクト孔３１５ｂを介して下層配線
３１１ｂに接続される上層配線３２１ｂは窒化チタン膜
３４１ｂ，アルミニウム合金膜３４３ｂおよび窒化チタ
ン膜３４４ｂから構成され、凹部３１４ｃ並びにコンタ
クト孔３１５ｃを介して下層配線３１１ｃに接続される
上層配線３２１ｃは窒化チタン膜３４１ｃ，アルミニウ
ム合金膜３４３ｃおよび窒化チタン膜３４４ｃから構成
され、凹部３１４ｄ並びにコンタクト孔３１５ｄを介し
て下層配線３１１ｄに接続される上層配線３２１ｄは窒
化チタン膜３４１ｄ，アルミニウム合金膜３４３ｄおよ
び窒化チタン膜３４４ｄから構成されている。
４３ｂ，３４３ｃ，３４３ｄの上面は、それぞれ第３の
バリア導電体膜である例えば膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの
窒化チタン膜３４４ａ，３４４ｂ，３４４ｃ，３４４ｄ
により直接に覆われている。第３のバリア導電体膜は窒
化チタン膜に限定されものではなく、チタン・タングス
テン膜でもよい。凹部３１４ａ並びにコンタクト孔３１
５ａを介して下層配線３１１ａに接続される上層配線３
２１ａは窒化チタン膜３４１ａ，アルミニウム合金膜３
４３ａおよび窒化チタン膜３４４ａから構成され、凹部
３１４ｂ並びにコンタクト孔３１５ｂを介して下層配線
３１１ｂに接続される上層配線３２１ｂは窒化チタン膜
３４１ｂ，アルミニウム合金膜３４３ｂおよび窒化チタ
ン膜３４４ｂから構成され、凹部３１４ｃ並びにコンタ
クト孔３１５ｃを介して下層配線３１１ｃに接続される
上層配線３２１ｃは窒化チタン膜３４１ｃ，アルミニウ
ム合金膜３４３ｃおよび窒化チタン膜３４４ｃから構成
され、凹部３１４ｄ並びにコンタクト孔３１５ｄを介し
て下層配線３１１ｄに接続される上層配線３２１ｄは窒
化チタン膜３４１ｄ，アルミニウム合金膜３４３ｄおよ
び窒化チタン膜３４４ｄから構成されている。
【００８３】上層配線３２１ａは、凹部３１４ａ並びに
コンタクト孔３１５ａにおいて、この凹部３１４ａ並び
にコンタクト孔３１５ａを充填するコンタクト・プラグ
３１６の上端を完全に覆うとは限らない。これはフォト
・リソグラフィにおけるアライメントのずれに由来する
ものであり、この積層導電体膜に覆われないコンタクト
・プラグ３１６の露出部分の最大幅は（アライメント・
マージンに等しく）５０ｎｍ程度である。しかしなが
ら、アライメントずれを考慮して上層配線３２１ａとコ
ンタクト・プラグ３１６との接触面積が最小になったと
しても、（０．６−０．０５）×（０．４−０．０５）
μｍ＝０．１９２５μｍ2 であるから、この接触面積は
（０．４μｍ）2 より大きくなる。このため、本第３の
実施の形態の本一実施例も、上記第１，第２の実施の形
態と同様の効果を有している。
コンタクト孔３１５ａにおいて、この凹部３１４ａ並び
にコンタクト孔３１５ａを充填するコンタクト・プラグ
３１６の上端を完全に覆うとは限らない。これはフォト
・リソグラフィにおけるアライメントのずれに由来する
ものであり、この積層導電体膜に覆われないコンタクト
・プラグ３１６の露出部分の最大幅は（アライメント・
マージンに等しく）５０ｎｍ程度である。しかしなが
ら、アライメントずれを考慮して上層配線３２１ａとコ
ンタクト・プラグ３１６との接触面積が最小になったと
しても、（０．６−０．０５）×（０．４−０．０５）
μｍ＝０．１９２５μｍ2 であるから、この接触面積は
（０．４μｍ）2 より大きくなる。このため、本第３の
実施の形態の本一実施例も、上記第１，第２の実施の形
態と同様の効果を有している。
【００８４】半導体装置の主要製造工程の平面模式図で
ある図１０と、図１０のＡＡ線での断面模式図である図
１１と、図１０のＢＢ線での断面模式図である図１２
と、図９とを併せて参照すると、本第３の実施の形態の
本一実施例による半導体装置は、以下のとおりに形成さ
れる。
ある図１０と、図１０のＡＡ線での断面模式図である図
１１と、図１０のＢＢ線での断面模式図である図１２
と、図９とを併せて参照すると、本第３の実施の形態の
本一実施例による半導体装置は、以下のとおりに形成さ
れる。
【００８５】まず、シリコン基板３０１の表面を覆う例
えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド酸
化膜からなる絶縁膜３０２が形成される。シリコン基板
３０１の表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜３０２
を介して）下層配線３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３
１１ｄ等が形成される。この場合、シリコン基板３０１
の表面を基準にすると、絶縁膜３０２の平坦な部分の上
面と高さは概ね０．２μｍ程度である。（シリコン基板
３０１の表面に形成された拡散層を除いた）下層配線３
１１ａ等の膜厚は例えば０．４μｍである。全面に酸化
シリコン膜が形成され、ＣＭＰ法によりこの酸化シリコ
ン膜の上面が平坦化されて、層間絶縁膜２１２ａが形成
される。（絶縁膜３０２の平坦な部分の上面に形成され
た）下層配線３１１ａの上面と層間絶縁膜２１２ａの上
面との差は例えば１．０μｍである。
えば膜厚０．４μｍ程度のＬＯＣＯＳ型のフィールド酸
化膜からなる絶縁膜３０２が形成される。シリコン基板
３０１の表面もしくは表面上に、（例えば絶縁膜３０２
を介して）下層配線３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３
１１ｄ等が形成される。この場合、シリコン基板３０１
の表面を基準にすると、絶縁膜３０２の平坦な部分の上
面と高さは概ね０．２μｍ程度である。（シリコン基板
３０１の表面に形成された拡散層を除いた）下層配線３
１１ａ等の膜厚は例えば０．４μｍである。全面に酸化
シリコン膜が形成され、ＣＭＰ法によりこの酸化シリコ
ン膜の上面が平坦化されて、層間絶縁膜２１２ａが形成
される。（絶縁膜３０２の平坦な部分の上面に形成され
た）下層配線３１１ａの上面と層間絶縁膜２１２ａの上
面との差は例えば１．０μｍである。
【００８６】下層配線３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，
３１１ｄに達するコンタクト孔が形成される領域をそれ
ぞれ含んでこれらのコンタクト孔に接続される上層配線
の長手方向にそれぞれ０．６μｍの長さを有してこれら
に直交する方向にそれぞれ０．４μｍな幅を有してさら
に０．２μｍ程度の深さを有する凹部３１４ａ，３１４
ｂ，３１４ｃ，３１４ｄが、異方性エッチングを用いた
フォト・リソグラフィにより層間絶縁膜３１２の表面に
形成される〔図９，図１０（ａ），図１１（ａ），図１
２（ａ）〕。これらの凹部３１４ａ等におれる長さは、
０．６μｍに限定されるものではない。
３１１ｄに達するコンタクト孔が形成される領域をそれ
ぞれ含んでこれらのコンタクト孔に接続される上層配線
の長手方向にそれぞれ０．６μｍの長さを有してこれら
に直交する方向にそれぞれ０．４μｍな幅を有してさら
に０．２μｍ程度の深さを有する凹部３１４ａ，３１４
ｂ，３１４ｃ，３１４ｄが、異方性エッチングを用いた
フォト・リソグラフィにより層間絶縁膜３１２の表面に
形成される〔図９，図１０（ａ），図１１（ａ），図１
２（ａ）〕。これらの凹部３１４ａ等におれる長さは、
０．６μｍに限定されるものではない。
【００８７】異方性エッチングを用いたフォト・リソグ
ラフィにより、層間絶縁膜２１２ａには０．４μｍの口
径を有してそれぞれ凹部３１４ａ，３１４ｂ，３１４
ｃ，３１４ｄの底面の一部の貫通してそれぞれ下層配線
３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄに達するコン
タクト孔３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄが形
成される〔図９，図１０（ｂ），図１１（ｂ），図１２
（ｂ）〕。なお、下層配線に下層配線３１１ａの上面と
０．４μｍ以上の高低差の上面を有した下層配線（例え
ばシリコン基板３０１の表面に形成された拡散層等）が
含まれている場合、上記フォト・リソグラフィとは別の
フォト・リソグラフィによりそれらの下層配線に達する
コンタクト孔を形成することが好ましい。
ラフィにより、層間絶縁膜２１２ａには０．４μｍの口
径を有してそれぞれ凹部３１４ａ，３１４ｂ，３１４
ｃ，３１４ｄの底面の一部の貫通してそれぞれ下層配線
３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄに達するコン
タクト孔３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ，３１５ｄが形
成される〔図９，図１０（ｂ），図１１（ｂ），図１２
（ｂ）〕。なお、下層配線に下層配線３１１ａの上面と
０．４μｍ以上の高低差の上面を有した下層配線（例え
ばシリコン基板３０１の表面に形成された拡散層等）が
含まれている場合、上記フォト・リソグラフィとは別の
フォト・リソグラフィによりそれらの下層配線に達する
コンタクト孔を形成することが好ましい。
【００８８】次に、スパッタ法（好ましくはコリメトリ
・スパッタ法）により、コンタクト孔３１５ａ等を含め
て全面に窒化チタン膜が形成される。下層配線３１１ａ
等に対して窒化チタン膜がバリア導電体膜として機能す
るためには、コンタクト孔３１５ａ等の底部での下層配
線３１１ａ等の上面では、窒化チタン膜の膜厚が５０ｎ
ｍ程度になることが好ましい（このとき、凹部３１４ａ
の底面での窒化チタン膜の膜厚も５０ｎｍ程度にな
る）。なお、下層配線に拡散層が含まれる場合には、窒
化チタン膜の下に前もってチタン膜を形成しておくこと
が好ましい。続いて、ブランケットＣＶＤ法により、全
面に膜厚４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度のタングステン膜
が形成される。続いて、層間絶縁膜３１２の上面の上記
タングステン膜および窒化チタン膜が完全に除去される
までＣＭＰ法が施されて、（凹部３１４ａおよび）コン
タクト孔３１５ａ等の内部にはそれぞれタングステン膜
３３２および窒化チタン膜３３１からなるコンタクト・
プラグ３１６が残置形成される。コンタクト・プラグ３
１６の上端は、概ね平坦であり、さらに、概ね層間絶縁
膜３１２の上面に一致している〔図９〕。
・スパッタ法）により、コンタクト孔３１５ａ等を含め
て全面に窒化チタン膜が形成される。下層配線３１１ａ
等に対して窒化チタン膜がバリア導電体膜として機能す
るためには、コンタクト孔３１５ａ等の底部での下層配
線３１１ａ等の上面では、窒化チタン膜の膜厚が５０ｎ
ｍ程度になることが好ましい（このとき、凹部３１４ａ
の底面での窒化チタン膜の膜厚も５０ｎｍ程度にな
る）。なお、下層配線に拡散層が含まれる場合には、窒
化チタン膜の下に前もってチタン膜を形成しておくこと
が好ましい。続いて、ブランケットＣＶＤ法により、全
面に膜厚４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度のタングステン膜
が形成される。続いて、層間絶縁膜３１２の上面の上記
タングステン膜および窒化チタン膜が完全に除去される
までＣＭＰ法が施されて、（凹部３１４ａおよび）コン
タクト孔３１５ａ等の内部にはそれぞれタングステン膜
３３２および窒化チタン膜３３１からなるコンタクト・
プラグ３１６が残置形成される。コンタクト・プラグ３
１６の上端は、概ね平坦であり、さらに、概ね層間絶縁
膜３１２の上面に一致している〔図９〕。
【００８９】次に、例えばスパッタ法により全面に膜厚
５０ｎｍの（第２のバリア導電体膜である）第２の窒化
チタン膜が形成され、例えば４００℃前後の温度での高
温スパッタ法により全面に膜厚４００ｎｍの（銅を含ん
でなる）アルミニウム合金膜が形成され、全面に例えば
スパッタ法により膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの（第３のバ
リア導電体膜である）第３の窒化チタン膜が形成され
る。
５０ｎｍの（第２のバリア導電体膜である）第２の窒化
チタン膜が形成され、例えば４００℃前後の温度での高
温スパッタ法により全面に膜厚４００ｎｍの（銅を含ん
でなる）アルミニウム合金膜が形成され、全面に例えば
スパッタ法により膜厚２５ｎｍ〜５０ｎｍの（第３のバ
リア導電体膜である）第３の窒化チタン膜が形成され
る。
【００９０】フォト・レジスト膜（図示せず）をマスク
にして、塩素と塩化ボロンとの混合ガスをエッチング・
ガスに用いた異方性エッチングが上記第３の窒化チタン
膜，アルミニウム合金膜および第２の窒化チタン膜に対
して順次行なわれ、窒化チタン膜３４４ａ，３４４ｂ，
３４４ｃ，３４４ｄと、アルミニウム合金膜３４３ａ，
３４３ｂ，３４３ｃ，３４３ｄと、窒化チタン膜３４１
ａ，３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄとが形成され、上層
配線３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ，３２１ｄが形成さ
れる。上記フォト・レジスト膜が除去された後、４５０
℃前後での合金化熱処理が施される〔図９〕。
にして、塩素と塩化ボロンとの混合ガスをエッチング・
ガスに用いた異方性エッチングが上記第３の窒化チタン
膜，アルミニウム合金膜および第２の窒化チタン膜に対
して順次行なわれ、窒化チタン膜３４４ａ，３４４ｂ，
３４４ｃ，３４４ｄと、アルミニウム合金膜３４３ａ，
３４３ｂ，３４３ｃ，３４３ｄと、窒化チタン膜３４１
ａ，３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄとが形成され、上層
配線３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ，３２１ｄが形成さ
れる。上記フォト・レジスト膜が除去された後、４５０
℃前後での合金化熱処理が施される〔図９〕。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように本発明のボーダレス
・コンタクト孔を含んでなる多層配線を有した半導体装
置は、コンタクト孔の充填するコンタクト・プラグの上
端へのに選択成長によるアルミニウム膜の設置，上層配
線における少なくともコンタント孔の上端直上および上
端直上近傍の側面への選択成長によるアルミニウム膜の
設置，あるいは層間絶縁膜へのコンタクト孔に接続され
る凹部の設置により、コンタクト・プラグと上層配線と
の接触面積を縮小を抑制している。その結果、コンタク
ト・プラグがタングステン膜を主体とし，上層配線がア
ルミニウム合金膜を主体とする多層配線を有した半導体
装置において、隣接する上層配線間のカップリング容量
の増大を抑制しつつ上層配線のＥＭ耐性の劣化を抑制
し、さらに、消費電力の増大を抑制することが容易にな
る。
・コンタクト孔を含んでなる多層配線を有した半導体装
置は、コンタクト孔の充填するコンタクト・プラグの上
端へのに選択成長によるアルミニウム膜の設置，上層配
線における少なくともコンタント孔の上端直上および上
端直上近傍の側面への選択成長によるアルミニウム膜の
設置，あるいは層間絶縁膜へのコンタクト孔に接続され
る凹部の設置により、コンタクト・プラグと上層配線と
の接触面積を縮小を抑制している。その結果、コンタク
ト・プラグがタングステン膜を主体とし，上層配線がア
ルミニウム合金膜を主体とする多層配線を有した半導体
装置において、隣接する上層配線間のカップリング容量
の増大を抑制しつつ上層配線のＥＭ耐性の劣化を抑制
し、さらに、消費電力の増大を抑制することが容易にな
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態の一実施例を説明す
るための平面模式図および断面模式図である。
るための平面模式図および断面模式図である。
【図２】上記第１の実施の形態の上記一実施例の製造工
程の断面模式図であり、図１（ａ）のＡＡ線での断面模
式図である。
程の断面模式図であり、図１（ａ）のＡＡ線での断面模
式図である。
【図３】上記第１の実施の形態の上記一実施例の製造工
程の断面模式図であり、図１（ａ）のＡＡ線での断面模
式図である。
程の断面模式図であり、図１（ａ）のＡＡ線での断面模
式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例を説
明するための平面模式図および断面模式図である。
明するための平面模式図および断面模式図である。
【図５】上記第２の実施の形態の上記第１の実施例の主
要製造工程を説明するための平面模式図である。
要製造工程を説明するための平面模式図である。
【図６】上記第２の実施の形態の上記第１の実施例の主
要製造工程を説明するための断面模式図であり、図５の
ＡＡ線での断面模式図である。
要製造工程を説明するための断面模式図であり、図５の
ＡＡ線での断面模式図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例を説
明するための平面模式図および断面模式図である。
明するための平面模式図および断面模式図である。
【図８】上記第２の実施の形態の上記第２の実施例の主
要製造工程を説明するための断面模式図であり、図７の
ＢＢ線での断面模式図である。
要製造工程を説明するための断面模式図であり、図７の
ＢＢ線での断面模式図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の一実施例を説明す
るための平面模式図および断面模式図である。
るための平面模式図および断面模式図である。
【図１０】上記第３の実施の形態の上記一実施例の主要
製造工程を説明するための平面模式図である。
製造工程を説明するための平面模式図である。
【図１１】上記第３の実施の形態の上記一実施例の主要
製造工程を説明するための断面模式図であり、図１０の
ＡＡ線での断面模式図である。
製造工程を説明するための断面模式図であり、図１０の
ＡＡ線での断面模式図である。
【図１２】上記第３の実施の形態の上記一実施例の主要
製造工程を説明するための断面模式図であり、図１０の
ＢＢ線での断面模式図である。
製造工程を説明するための断面模式図であり、図１０の
ＢＢ線での断面模式図である。
１０１，２０１ａ，２０１ｂ，３０１ シリコン基板 １０２，２０２ａ，２０２ｂ，３０２ 絶縁膜 １１１ａ〜１１１ｄ，２１１ａａ〜２１１ａｄ，２１１
ｂａ〜２１１ｂｄ，３１１ａ〜３１１ｄ 下層配線 １１５ａ〜１１５ｄ，２１５ａａ〜２１５ａｄ，２１５
ｂａ〜２１５ｂｄ，３１５ａ〜３１５ｄ コンタクト
孔 １１６，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ コンタクト・
プラグ １２１ａ〜１２１ｄ，２２１ａａ〜２２１ａｄ，２２１
ｂａ〜２２１ｂｄ，３２１ａ〜３２１ｄ 上層配線 １３１，１３１ａ，１４４，１４４ａ〜１４４ｄ，２３
１ａ，２３１ｂ，２４１ａａ〜２４１ａｄ，２４１ｂａ
〜２４１ｂｄ，２４４ａａ〜２４４ａｄ，３３１，３４
１ａ〜３４１ｄ，３４４ａ〜３４４ｄ 窒化チタン膜 １３２，１３２ａ，２３１ａ，２３２ｂ，３３２ タ
ングステン膜 １４３，１４３ａ〜１４３ｄ，２４３ａａ〜２４３ａ
ｄ，２４３ｂａ〜２４３ｂｄ，３４３ａ〜３４３ｄ
アルミニウム合金膜 １４２ａ〜１４２ｄ，２４７ａａ〜２４７ａｄ，２４７
ｂａ〜２４７ｂｄアルミニウム膜 ２１３ 窒化シリコン膜 ２４６ａａ〜２４６ａｄ，２４６ｂａ〜２４６ｂｄ
酸化シリコン膜キャップ ２４８ 酸化シリコン膜スペーサ ２５２ａ，２５２ｂ フォト・レジスト膜 ３１４ａ〜３１４ｄ 凹部
ｂａ〜２１１ｂｄ，３１１ａ〜３１１ｄ 下層配線 １１５ａ〜１１５ｄ，２１５ａａ〜２１５ａｄ，２１５
ｂａ〜２１５ｂｄ，３１５ａ〜３１５ｄ コンタクト
孔 １１６，２１６ａ，２１６ｂ，３１６ コンタクト・
プラグ １２１ａ〜１２１ｄ，２２１ａａ〜２２１ａｄ，２２１
ｂａ〜２２１ｂｄ，３２１ａ〜３２１ｄ 上層配線 １３１，１３１ａ，１４４，１４４ａ〜１４４ｄ，２３
１ａ，２３１ｂ，２４１ａａ〜２４１ａｄ，２４１ｂａ
〜２４１ｂｄ，２４４ａａ〜２４４ａｄ，３３１，３４
１ａ〜３４１ｄ，３４４ａ〜３４４ｄ 窒化チタン膜 １３２，１３２ａ，２３１ａ，２３２ｂ，３３２ タ
ングステン膜 １４３，１４３ａ〜１４３ｄ，２４３ａａ〜２４３ａ
ｄ，２４３ｂａ〜２４３ｂｄ，３４３ａ〜３４３ｄ
アルミニウム合金膜 １４２ａ〜１４２ｄ，２４７ａａ〜２４７ａｄ，２４７
ｂａ〜２４７ｂｄアルミニウム膜 ２１３ 窒化シリコン膜 ２４６ａａ〜２４６ａｄ，２４６ｂａ〜２４６ｂｄ
酸化シリコン膜キャップ ２４８ 酸化シリコン膜スペーサ ２５２ａ，２５２ｂ フォト・レジスト膜 ３１４ａ〜３１４ｄ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768
Claims (21)
- 【請求項１】 半導体基板の表面もしくは該半導体基板
の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層
間絶縁膜により覆われ、該層間絶縁膜には最小加工寸法
に等しい口径を有して該下層配線に達するコンタクト孔
が設けられ、該コンタクト孔は少なくともタングステン
膜を含んでなるコンタクト・プラグにより充填されてお
り、さらに、少なくとも該下層配線に直接に接続する該
コンタクト・プラグの底部はバリア導電体膜からなり、 前記コンタクト・プラグを介して前記下層配線に接続さ
れる上層配線が、該コンタクト・プラグの上端を選択的
に直接に覆うアルミニウム膜と、所要の膜厚を有し，最
小加工寸法に等しい最小線幅と最小間隔とを有して前記
層間絶縁膜の上面を直接に覆い，さらに該コンタクト・
プラグの上端直上において該アルミニウム膜に直接に接
続するアルミニウム合金膜とを少なくとも含んでなるこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記コンタクト・プラグの上端が前記層
間絶縁膜の上面に概ね一致することを特徴とする請求項
１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記アルミニウム合金膜の上面が、第２
の所要の膜厚を有した第２のバリア導電体膜により直接
に覆われていることを特徴とする請求項１あるいは請求
項２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 半導体基板の表面もしくは該半導体基板
の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層
間絶縁膜により覆われ、該層間絶縁膜には最小加工寸法
に等しい口径を有して該下層配線に達するコンタクト孔
が設けられ、該コンタクト孔は少なくともタングステン
膜を含んでなるコンタクト・プラグにより充填されてお
り、さらに、少なくとも該下層配線に直接に接続する該
コンタクト・プラグの底部はバリア導電体膜からなり、 前記コンタクト・プラグを介して前記下層配線に接続さ
れる上層配線が、所要の膜厚を有し，最小加工寸法に等
しい最小線幅と最小間隔とを有して前記層間絶縁膜の上
面上に設けられたアルミニウム合金膜と、該コンタクト
・プラグの上端直上および該上端直上近傍において該ア
ルミニウム合金膜の側面を直接に覆うアルミニウム膜と
を少なくとも含んでなることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 前記アルミニウム合金膜の底面と前記層
間絶縁膜との間には第２の所要の膜厚を有した第２のバ
リア導電体膜が設けられ、さらに該第２のバリア導電体
膜が前記コンタクト・プラグの上端に直接に接続し、 前記アルミニウム合金膜の上面は第３の所要の膜厚を有
した第３のバリア導電体膜により直接に覆われており、 前記コンタクト・プラグの上端直上および該上端直上近
傍において、前記第２および第３のバリア導電体膜の側
面が前記アルミニウム膜により直接に覆われていること
を特徴とする請求項４記載の半導体装置。 - 【請求項６】 前記アルミニウム合金膜の底面と前記層
間絶縁膜との間には第２の所要の膜厚を有した第２のバ
リア導電体膜が設けられ、さらに該第２のバリア導電体
膜が前記コンタクト・プラグの上端に直接に接続し、 前記コンタクト・プラグの上端直上並びに該上端直上近
傍を除いた前記アルミニウム合金膜の上面が、第３の所
要の膜厚を有した第３のバリア導電体膜により直接に覆
われており、 前記コンタクト・プラグの上端直上および該上端直上近
傍において、前記第２のバリア導電体膜の側面が前記ア
ルミニウム膜により直接に覆われており，さらに前記ア
ルミニウム合金膜の上面が該アルミニウム膜により直接
に覆われていることを特徴とする請求項４記載の半導体
装置。 - 【請求項７】 前記コンタクト・プラグの上端が前記層
間絶縁膜の上面に概ね一致することを特徴とする請求項
４，請求項５あるいは請求項６記載の半導体装置。 - 【請求項８】 半導体基板の表面もしくは該半導体基板
の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有した層
間絶縁膜により覆われ、最小加工寸法に等しい最小線幅
と最小間隔とを有して該層間絶縁膜の上面上に設けられ
た上層配線が、該層間絶縁膜に設けられた最小加工寸法
に等しい口径を有して該下層配線に達するコンタクト孔
を介して該下層配線に接続される半導体装置であって、 前記コンタクト孔の上端部における前記層間絶縁膜の表
面には、前記上層配線の長手方向には最小加工寸法より
長い長さを有し，該長手方向に直交する方向には最小加
工寸法に等しい幅を有した凹部が該コンタクト孔と重複
する姿態を有して設けられ、さらに、該凹部の底面は前
記下層配線の上面より高い位置に設けられており、 前記コンタクト孔並びに前記凹部は少なくともタングス
テン膜を含んでなるコンタクト・プラグにより充填さ
れ、さらに、少なくとも該下層配線に直接に接続する該
コンタクト・プラグにおける該コンタクト孔の底部並び
に該コンタクト・プラグにおける該凹部の底面はバリア
導電体膜からなり、 さらに前記上層配線が、少なくとも所要の膜厚のアルミ
ニウム合金膜を含んでなることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項９】 前記アルミニウム合金膜の底面と前記層
間絶縁膜との間には第２の所要の膜厚を有した第２のバ
リア導電体膜が設けられ、さらに、該第２のバリア導電
体膜が前記コンタクト・プラグの上端に直接に接続し、 前記アルミニウム合金膜の上面は第３の所要の膜厚を有
した第３のバリア導電体膜により直接に覆われているこ
とを特徴とする請求項８記載の半導体装置。 - 【請求項１０】 前記コンタクト・プラグの上端が前記
層間絶縁膜の上面に概ね一致することを特徴とする請求
項８あるいは請求項９記載の半導体装置。 - 【請求項１１】 半導体基板の表面もしくは表面上に下
層配線を形成し、該下層配線を覆い，平坦な上面を有す
る層間絶縁膜を形成し、最小加工寸法に等しい口径を有
して該下層配線に達するコンタクト孔を該層間絶縁膜に
形成する工程と、 全面に第１のバリア導電体膜を形成し、気相成長法によ
り全面にタングステン膜を形成し、化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）法により前記層間絶縁膜の上面を覆う該タングステ
ン膜および第１のバリア導電体膜を除去して前記コンタ
クト孔を充填する該タングステン膜および第１のバリア
導電体膜からなるコンタクト・プラグを形成する工程
と、 気相成長法により前記コンタクト・プラグの上端に自己
整合的にアルミニウム膜を形成し、スパッタ法により全
面に第１の所要の膜厚のアルミニウム合金膜を形成し、
全面に第２の所要の膜厚の第２のバリア導電体膜を形成
する工程と、 少なくとも前記第２のバリア導電体膜とアルミニウム合
金膜とからなる積層導電体膜を異方性エッチングにより
パターニングして、前記アルミニウム膜と最小加工寸法
に等しい最小線幅と最小間隔とを有した該積層導電体膜
のパターンとからなる上層配線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。 - 【請求項１２】 前記第２のバリア導電体膜とアルミニ
ウム合金膜とからなる積層導電体膜をパターニングする
ための異方性エッチングがＥＣＲプラズマ・エッチング
であることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１３】 前記第２のバリア導電体膜とアルミニ
ウム合金膜とからなる積層導電体膜をパターニングする
ための異方性エッチングにおいて、該アルミニウム合金
膜を構成するアルミニウムを除いた元素もしくは該元素
の化合物をモニタリングして、該異方性エッチングにお
ける前記アルミニウム膜のエッチングを抑制することを
特徴とする請求項１１あるいは請求項１２記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１４】 半導体基板の表面もしくは表面上に下
層配線を形成し、該下層配線を覆い，平坦な上面を有す
る層間絶縁膜を形成し、最小加工寸法に等しい口径を有
して該下層配線に達するコンタクト孔を該層間絶縁膜に
形成する工程と、 スパッタ法により全面に第１のバリア導電体膜を形成
し、気相成長法により全面にタングステン膜を形成し、
ＣＭＰ法により前記層間絶縁膜の上面を覆う該タングス
テン膜および第１のバリア導電体膜を除去して前記コン
タクト孔を充填する該タングステン膜および第１のバリ
ア導電体膜からなるコンタクト・プラグを形成する工程
と、 全面に第１の所要の膜厚の第２のバリア導電体膜を形成
し、スパッタ法により全面に第２の所要の膜厚のアルミ
ニウム合金膜を形成し、全面に第３の所要の膜厚の第３
のバリア導電体膜を形成し、さらに気相成長法により全
面に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜を異方性エッチングによりパターニングし、
さらに前記第３のバリア導電体膜，アルミニウム合金膜
および第２のバリア導電体膜からなる積層導電体膜を異
方性エッチングによりパターニングして、最小加工寸法
に等しい最小線幅と最小間隔とを有した該積層導電体膜
からなるパターンを形成する工程と、 前記コンタクト・プラグの上端直上並びに該上端直上近
傍に開口部を有し，前記積層導電体膜からなるパターン
を含めて前記層間絶縁膜の上面を覆うフォト・レジスト
膜を形成し、該フォト・レジスト膜をマスクにした化学
気相成長法により，該コンタクト・プラグの上端直上並
びに該上端直上近傍の該積層導電体膜からなるパターン
の側面に自己整合的にアルミニウム膜を形成して、該ア
ルミニウム膜と該積層導電体膜からなるパターンとから
なる上層配線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。 - 【請求項１５】 前記第１のバリア導電体膜を形成する
スパッタ法が、コリメトリ・スパッタ法であることを特
徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記アルミニウム膜の化学気相成長法
における原料ガスが、トリ・メチル・アルミニウム（Ａ
ｌ（ＣＨ3 ）3 ）の気化ガスもしくはヂ・メチル・アル
ミニウム・ハイドライド（Ａｌ・Ｈ（ＣＨ3 ）2 ）の気
化ガスからなることを特徴とする請求項１４あるいは請
求項１５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 半導体基板の表面もしくは表面上に下
層配線を形成し、該下層配線を覆い，平坦な上面を有
し，酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜を形成し、該層
間絶縁膜の上面を覆う窒化シリコン膜を形成し、最小加
工寸法に等しい口径を有し，該窒化シリコン膜および層
間絶縁膜を貫通して該下層配線に達するコンタクト孔を
形成する工程と、 スパッタ法により全面に第１の窒化チタン膜を形成し、
気相成長法により全面にタングステン膜を形成し、ＣＭ
Ｐ法により前記窒化シリコン膜の上面を覆う該タングス
テン膜および第１の窒化チタン膜を除去して前記コンタ
クト孔を充填する該タングステン膜および第１の窒化チ
タン膜からなるコンタクト・プラグを形成する工程と、 全面に第１の所要の膜厚の第２の窒化チタン膜を形成
し、スパッタ法により全面に第２の所要の膜厚のアルミ
ニウム合金膜を形成し、全面に第３の所要の膜厚のチタ
ン・タングステン膜を形成し、さらに気相成長法により
全面に第１の酸化シリコン膜を形成する工程と、 前記第１の酸化シリコン膜を異方性エッチングによりパ
ターニングして酸化シリコン膜キャップを形成、さらに
前記チタン・タングステン膜，アルミニウム合金膜およ
び第２の窒化チタン膜からなる積層導電体膜を異方性エ
ッチングによりパターニングして、最小加工寸法に等し
い最小線幅と最小間隔とを有した該積層導電体膜からな
るパターンを形成する工程と、 全面に第２の酸化シリコン膜を形成し、該第２の酸化シ
リコン膜をエッチ・バックして前記積層導電体膜からな
るパターンの側面を覆う酸化シリコン膜スペーサを形成
する工程と、 前記コンタクト・プラグの上端直上並びに該上端直上近
傍に開口部を有し，前記積層導電体膜からなるパターン
を含めて前記層間絶縁膜の上面を覆うフォト・レジスト
膜を形成し、該フォト・レジスト膜をマスクにした緩衝
弗酸液によるエッチングにより前記酸化シリコン膜キャ
ップ，酸化シリコン膜スペーサおよびチタン・タングス
テン膜を除去する工程と、 前記フォト・レジスト膜を除去し、化学気相成長法によ
り，前記コンタクト・プラグの上端直上並びに該上端直
上近傍の前記第２の窒化チタン膜の側面と前記アルミニ
ウム合金膜の側面および上面とな自己整合的にアルミニ
ウム膜を形成し、該アルミニウム膜と前記積層導電体膜
からなるパターンとからなる上層配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 前記第１の窒化チタン膜を形成するス
パッタ法が、コリメトリ・スパッタ法であることを特徴
とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 前記アルミニウム膜の化学気相成長法
における原料ガスが、トリ・メチル・アルミニウムの気
化ガス，ヂ・メチル・アルミニウム・ハイドライドの気
化ガスもしくはトリ・イソ・ブチル・アルミニウム（Ａ
ｌ（ＣＨ2 ・ＣＨ（ＣＨ3 ）2 ）3 ）の気化ガスからな
ることを特徴とする請求項１７あるいは請求項１８記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２０】 半導体基板の表面もしくは該半導体基
板の表面上に設けられた下層配線は平坦な上面を有した
層間絶縁膜により覆われ、最小加工寸法に等しい最小線
幅と最小間隔とを有して該層間絶縁膜の上面上に設けら
れた上層配線が、該層間絶縁膜に設けられた最小加工寸
法に等しい口径を有して該下層配線に達するコンタクト
孔を介して該下層配線に接続される半導体装置の製造方
法であって、 前記半導体基板の表面もしくは表面上に前記下層配線を
形成し、該下層配線を覆い，平坦な上面を有する層間絶
縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の表面における前記コンタクト孔の上端
が形成される予定領域に重複する領域の該層間絶縁膜の
表面に、前記上層配線が形成される予定の長手方向に最
小加工寸法より長い長さを有し，該長手方向に直交する
方向に最小加工寸法に等しい幅を有し，さらに該下層配
線の上面より高い位置に底部を有する凹部を形成する工
程と、 少なくとも前記凹部の底部の一部を貫通し，最小加工寸
法に等しい口径を有して前記下層配線に達するコンタク
ト孔を前記層間絶縁膜に形成する工程と、 スパッタ法により全面に第１のバリア導電体膜を形成
し、気相成長法により全面にタングステン膜を形成し、
ＣＭＰ法により前記層間絶縁膜の上面を覆う該タングス
テン膜および第１のバリア導電体膜を除去して前記コン
タクト孔並びに前記凹部を充填し，該タングステン膜お
よび第１のバリア導電体膜からなるコンタクト・プラグ
を形成する工程と、 全面に第１の所要の膜厚の第２のバリア導電体膜を形成
し、スパッタ法により全面に第２の所要の膜厚のアルミ
ニウム合金膜を形成し、全面に第３の所要の膜厚の第３
のバリア導電体膜を形成し、該第３のバリア導電体膜，
アルミニウム合金膜および第２のバリア導電体膜からな
る積層導電体膜を異方性エッチングによりパターニング
して前記上層配線を形成する工程とを有する特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２１】 前記第１のバリア導電体膜を形成する
スパッタ法が、コリメトリ・スパッタ法であることを特
徴とする請求項２０記載の半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP09044028A JP3104634B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US09/829,877 US6528411B2 (en) | 1997-02-27 | 2001-04-10 | Semiconductor device and method of its fabrication |
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|---|---|---|---|
| JP09044028A JP3104634B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
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|---|---|
| JPH10242270A JPH10242270A (ja) | 1998-09-11 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0622740U (ja) * | 1992-08-11 | 1994-03-25 | 株式会社日立ホームテック | 温風暖房器 |
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1997
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| JPH0622740U (ja) * | 1992-08-11 | 1994-03-25 | 株式会社日立ホームテック | 温風暖房器 |
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|---|---|
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