JPH09148434A - 配線の層間接続法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】下敷金属層を用いることなく高圧埋め込み技術
により深い接続孔を配線金属で埋め層間接続をとる。 【解決手段】高圧埋め込みを実施する半導体集積回路装
置の層間絶縁膜を上層８，中層７，下層６の三層構造と
し、中層７を最も厚くし、この層間絶縁膜に開孔する接
続孔の孔径を中層で最も大きくする。または、中層領域
の接続孔側面に凹凸を設け、この側壁が接続孔１０を埋
め込む配線金属と接する接触面積を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板と配線層もしく
は配線層と配線層の間が厚い層間絶縁膜で隔てられた回
路装置の層間接続法及び、層間接続に有利な層間接続孔
の構造とその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板と配線層もしくは配線層と配線層の
間が層間絶縁膜で隔てられた半導体集積回路装置の層間
接続法として、Ｗ−ＣＶＤ技術が広く用いられている。
また、４５０℃から５００℃の温度で層間絶縁膜上に形
成されたＡｌ配線層に数百気圧の高圧をかけ、接続孔に
Ａｌを埋め込む高圧埋め込み技術も、深い接続孔を埋め
込む技術として知られている。特にＡｌ高圧埋め込み技
術は、１９９５ シンポジウム オン ＶＬＳＩ テク
ノロジ ダイジェスト オブ テクニカル ペーパーズ
（1995 Symposium on VLSI Technology Digest of Tech
nical Papers)pp.45−46に記載のように配線層と同材料
であるＡｌ合金により、異なるアスペクト比の接続孔を
同時に埋め込むことができるという利点を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記高圧埋め込み技術
では、埋め込みを実施する接続孔の側壁に予めＴｉＮ等
の下敷金属層を形成しておく必要があり、開孔した接続
孔内を直接Ａｌ合金で埋めることはできない。しかし、
ＴｉＮ等の下敷金属層を深い接続孔の奥まで形成するこ
とは、膜形成法にスパッタ法，ＣＶＤ法のいずれの方法
を用いた場合にも困難である。

【０００４】本発明の目的は、接続孔側壁への下敷金属
層の形成状態に影響されず高圧埋め込み技術により深い
接続孔を配線金属で埋め層間接続をとることを可能とす
る層間接続法、及びそのための接続孔の構造とその形成
法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、高圧埋め込
みを実施する半導体集積回路装置の層間絶縁膜を上層，
中層，下層の三層構造とし、かつこの三層中で中層を最
も厚くし、この層間絶縁膜に開孔する接続孔の孔径を中
層で最も大きくすることで達成することができる。ま
た、中層の接続孔径を大きくする以外に、中層領域の接
続孔側面に凹凸を設け、この側壁が接続孔を埋め込む配
線金属と接する接触面積を減らすことでも目的を達する
ことができる。さらに、層間絶縁膜を層数３以上の奇数
層よりなる積層構造とし、この積層構造の層間絶縁膜に
開孔された接続孔の偶数層目での孔径を上下に接する奇
数層目での孔径より大きくすることでも目的を達するこ
とができる。

【０００６】層間絶縁膜を上層と、上層より膜厚の小さ
い下層の二層構造とし、この層間絶縁膜上に形成する配
線層を配線金属層とそれより膜厚の小さい下敷金属層の
二層構造とし、接続孔上に形成される下敷金属層にオー
バーハングを形成し、その上に配線金属層を形成し、そ
の後、高圧埋め込みを実施することも、発明の目的を達
する別の方法である。

【０００７】また上記目的は、接続孔の開孔後、層間絶
縁膜上へ配線層を形成する前に、基板をこの配線層形成
時の雰囲気圧力以上の圧力を有するＨｅ，Ａｒ，Ｋｒも
しくはそれらの混合ガス中で、高圧埋め込み工程時以上
の温度に加熱することでも達することができる。

【０００８】本発明によれば、配線金属を接続孔中に埋
め込む際に、柱状の埋込金属と接続孔との接触面積を大
幅に減少させることが可能である。従来の高圧埋め込み
技術では、柱状の埋込金属は接続孔側壁と接し摩擦によ
る抵抗を受けながら接続孔の奥へ押し込まれていってい
たが、本発明では接続孔側壁との接触面積自体が少ない
ので摩擦による抵抗を小さくすることができ、従来のよ
うにＴｉＮ等の下敷金属層を設けて摩擦抵抗を減らすこ
とをしなくとも、高圧埋め込み技術により深い接続孔を
配線金属で埋め層間接続をとることが可能となる。

【０００９】また本発明によれば、接続孔側壁に吸着さ
れた気体分子が、開口面を配線金属で被われた接続孔閉
空間に放出され、この放出気体の圧力で高圧埋め込みが
妨げられるという問題を防ぐことができる。

【００１０】一般に、従来技術である接続孔側壁を下敷
金属層で被い表面吸着ガスの放出を抑えるという方法を
使用しない場合には、接続孔が上側から配線金属で埋め
られるに従い接続孔の側壁も配線金属で被われ、その表
面に吸着していた気体分子が接続孔閉空間に放出され、
この放出気体による圧力が無視できず、高アスペクト比
の接続孔への高圧埋め込みが妨げられる。これは接続孔
閉空間の容積に比べ表面積が大きい微細接続孔で特に顕
著な現象である。これに対し本発明では、配線金属と接
続孔側壁との接触面積が小さいため放出ガス量を減らす
ことができ、しかも埋め込み完了時点でも接続孔内に空
間が残るため放出ガスによる圧力で埋め込みが妨げられ
ることがない。

【００１１】この放出ガス量を減らす方法は、上述の接
続孔形状を変え配線金属と接続孔側壁との接触面積を小
さくする方法以外に、接続孔上に配線金属層を形成する
前に側壁に吸着したガスを取り除く工程を導入すること
が有効である。配線層形成前に、基板を不活性ガス中で
高温保持することにより、水，窒素，酸素等の吸着ガス
を不活性ガスに置換し、雰囲気中へ放出させることが可
能である。置換された不活性ガスは表面との結合力が弱
いため、この工程後真空排気することにより容易に除く
ことができる。この場合、接続孔を加工し形状を変える
ことなく埋め込み特性を改善し、下敷金属層なしでの高
圧埋め込みを可能とすることができる。この吸着ガス置
換操作の後さらに真空排気するという吸着ガス除去法の
効果は、高圧埋込技術に限定されるものではなく、ＣＶ
Ｄ法，スパッタ法による膜形成時の同時埋め込やリフロ
ー技術による埋め込みにも効果がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（実施例１）本発明による接続孔の構造、及びＡｌ合金
による埋め込み形状を図１に示す。基板１上にすでにパ
ターニングされた配線層５があり、その上に層間絶縁膜
９が形成されている。この層間絶縁膜９は上層８，中層
７，下層６よりなっている。層間絶縁膜９の膜厚は基板
内で均一ではないが、少なくとも接続孔１０の開孔領域
では中層７が最も厚くなっている。層間絶縁膜９には接
続孔１０が開孔され、中層７領域で孔径が不連続に大き
くなっている。この接続孔１０にＡｌ合金埋め込み部１
３が柱状に埋め込まれている。この層間絶縁膜９及び接
続孔１０上に、下敷金属層１１，Ａｌ合金配線層１２が
形成されている。

【００１３】以下、図２に従い図１の形状に埋め込む工
程を説明する。配線層５が形成された基板１上に層間絶
縁膜９を形成する（ａ）。配線層５は下部ＴｉＮ層２
（５０ｎｍ），Ａｌ合金層３（３００ｎｍ），上部Ｗ層
４（２００ｎｍ）よりなる。この上部Ｗ層４はその上の
層間絶縁膜に接続孔を開孔するエッチングの際にＡｌ合
金層３が露出することがないよう十分な厚さが必要であ
り、本実施例では厚さ２００ｎｍとした。

【００１４】層間絶縁膜９の膜厚は基板１の有する段差
と層間絶縁膜９上をどこまで平坦にするかの要請で決ま
り、本実施例では２μｍとした。その内訳は、ｐ−ＴＥ
ＯＳ（テトラエトキシシラン）をソースにしてプラズマ
−ＣＶＤで形成されたシリコン酸化膜よりなる下層６が
０.３μｍ ，ＰＳＧ（リンケイ酸ガラス）よりなる中層
７が１.４μｍ，ｐ−ＴＥＯＳよりなる上層８が０.３μ
ｍである。

【００１５】層間絶縁膜９は、上下層にモノシランをソ
ースにしてプラズマ−ＣＶＤで形成されたシリコン酸化
膜やシリコン窒化膜、中層にＢＰＳＧ（硼素含有リンケ
イ酸ガラス）を用いることも可能である。

【００１６】この層間絶縁膜９上にホトリソグラフィー
工程により接続孔のレジストパターン１４を形成する
（ｂ）。接続孔の孔径は０.４μｍ である。ドライエッ
チング法によりこのレジストパターン１４を層間絶縁膜
９に転写する（ｃ）。形成された接続孔１０は層間絶縁
膜９の上層８から下層６までほぼ垂直に開孔され、孔径
は０.４μｍ である。層間絶縁膜９上のホトレジストを
除去した後、基板ごとベーパーエッチングチャンバに挿
入しＨＦベーパーエッチングする。

【００１７】図１３にベーパーエッチング装置の構造を
示す。フッ酸（３８.４重量％ＨＦ)のはいった気化器８
４でＨＦ／Ｈ₂Ｏ 混合気体を発生させ、これを希釈して
エッチングチャンバ８８に導入し、チャンバ内圧力を調
整した状態で絶縁膜のＨＦベーパーエッチングを実施す
る。エッチング条件は全圧４.７×１０⁴Ｐａ，ＨＦ／Ｈ
₂Ｏ気化器５５℃，窒素流量０.６ｓｌｍ，Ｈ₂Ｏ気化器
３５℃，窒素流量２.４ｓｌｍ，エッチング時間３３秒
である。

【００１８】ベーパーエッチングにより三層よりなる層
間絶縁膜９のうち中層７が選択的にエッチングされ、接
続孔の孔径は中層７のみ０.５μｍ に広げることができ
る（ｄ）。エッチング条件により中層７のエッチング量
は制御可能であり、上層８及び下層６を殆どエッチング
することなく中層７を最大０.８μｍ まで広げることが
できる。

【００１９】中層７を広げるためのエッチング法はベー
パーエッチング法のほかに希釈フッ酸によるウェットエ
ッチング法を用いることも可能である。この場合には、
４９％フッ酸：水＝１：９９溶液で３０分エッチング
後、１０分間流水洗浄する。しかし、ベーパーエッチン
グ法で加工した場合に比べるとエッチングの選択性が悪
く、中層を０.５μｍに広げた際には、エッチング前に
０.４μｍであった上層及び下層の接続孔径も０.４２μ
ｍ に広がった。すなわち、ウェットエッチング法を用
いる場合には予め接続孔が広がる分まで計算してホトリ
ソグラフィー工程，ドライエッチング工程を実施する必
要がある。

【００２０】層間絶縁膜９上に下敷となるＴｉＮ／Ｔｉ
（５０ｎｍ／３０ｎｍ）積層膜１１およびＡｌ−０.５
ｗｔ％Ｃｕ−１ｗｔ％Ｓｉ合金配線層１２（０.８μ
ｍ）をＤＣスパッタ法で形成する（ｅ）。上層８の開孔
面積が狭く、孔が深いため、接続孔中にはＴｉＮ／Ｔｉ
積層膜１１，Ａｌ合金配線層１２のいずれも殆ど堆積し
ない。また、接続孔径に対し厚いＡｌ合金配線層１２を
形成しているためオーバーハングによりＡｌ合金配線層
１２表面では接続孔は塞がっている。

【００２１】このスパッタ成膜後、搬送室を通って高圧
埋め込み室に基板を移送し、４５０℃に加熱し圧縮Ａｒ
で５００気圧に加圧して接続孔１０中を高温，高圧によ
り配線層より押し出されるＡｌ−０.５ｗｔ％Ｃｕ−１
ｗｔ％Ｓｉ 合金の柱１３で埋め込む（ｆ）。この時点
では接続孔１０中に空間が残っており、これを図１のよ
うにＡｌ合金で完全に埋め込むためには７００気圧以上
の圧力が必要である。ただし層間接続のためには接続孔
内に空隙が残っていても問題はなく、長時間の通電によ
っても接続孔で断線することはない。埋め込み後の表面
形状は、Ａｌ合金配線層１２形成後、スパッタ室で５０
０℃に加熱しＡｌ合金をリフローさせた後、搬送室を通
って高圧埋め込み室に移送し高圧埋め込みした場合の方
が平坦で、より良好である。

【００２２】以上で埋め込み工程を終了し、配線層のホ
トリソグラフィー工程，エッチング工程を経て次層の埋
め込みもしくは通常の半導体集積回路素子の製造工程に
つなげていく。

【００２３】本実施例では配線金属がＡｌ合金の場合に
ついて述べたが、配線金属にＣｕもしくはＣｕを９５ｗ
ｔ％以上含む合金を使用した場合にも本発明は有効であ
る。ＣｕもしくはＣｕ合金の場合には埋め込み時の圧力
はＡｌ合金の場合と同じく５００気圧だが、温度を６０
０℃とＡｌ合金の場合より高くすることが必要である。

【００２４】ここで、本実施例での接続孔埋め込み形状
は、図４に示すように、接続孔の形状に依存する。上層
８及び下層６での孔径に対する中層７の孔径比が１.５
以上の場合にはＡｌ合金柱１３が接続孔の底から螺旋状
に埋め込む（ａ）のに対し、中層７の孔径が上層８及び
下層６の孔径に対し１.５ 未満の場合にはＡｌ合金柱１
３が直線状に伸び、底部を中心に埋め込むことができる
（ｂ）。

【００２５】さらに、本発明の効果が発揮されるために
は中層７中に接続孔の孔径が上層８での孔径より５％以
上大きな領域が層間絶縁膜全体の５０％、すなわち層間
絶縁膜全体に占める中層７領域の厚さが最低でも５０％
以上必要なことを意味している。

【００２６】図５に層間絶縁膜に占める中層領域の厚さ
と埋め込みの歩留まりの関係を示す。接続孔径は上下層
で０.４μｍ中層で０.５μｍである。１０００個のビア
接続孔チェーンの導通から歩留まりを求めた。中層領域
の厚さが層間絶縁膜全体の４０％を越えると５０％以上
のビア孔チェーンが埋め込まれるようになり、中層領域
の厚さが層間絶縁膜全体の５０％以上では９０％以上の
ビア孔チェーン接続孔が埋め込まれ、プロセスへの適用
が可能となる。本発明では上下層が必須であるため、中
層領域の厚さに上限があり層間絶縁膜全体の９０％以下
とすることが実用上好ましい。上層８及び下層６での孔
径に対する中層７での孔径の比が1.5以上の場合も１.５
未満の場合も接続孔内には空隙が残っており、これを
完全に埋め込むためには７００気圧以上の圧力が必要で
ある。ただし、すでに述べたように層間接続のためには
接続孔内に空隙が残っていても問題はなく、長時間の通
電によっても接続孔で断線することはない。

【００２７】本実施例では４５０℃，５００気圧で押し
込んだが、４００℃以上５００℃以下の温度で３００気
圧以上６００気圧以下の圧力で押し込むことで良好な歩
留まりを得た。

【００２８】本実施例では配線層間の接続孔の埋め込み
について述べたが、図６（ａ）のようにＳｉ基板と配線
層の間の接続孔の埋め込みも同じ工程で実施することが
できる。ただし、Ｓｉ基板１とＡｌ合金柱１３とが接触
するとＳｉの吸い上げ現象が発生するため、間に拡散バ
リヤ層１５を設ける必要がある。従来のように接続孔開
孔後に孔内に拡散バリヤ層を形成することが困難なた
め、図６（ａ）に示すように層間絶縁膜９形成前に予め
開孔域より広くＷ膜よりなる拡散バリヤ層のパッド１５
を形成しておく。また、配線層間の接続の場合には図６
（ｂ）に示すように接続孔のベーパーエッチ後に上部Ｗ
層４の開口部１６をドライエッチ除去する工程を加える
ことにより、上下の配線層間を間に異種金属層を介する
ことなくＡｌ合金で繋ぐことができる。この場合には接
続孔周辺でのＡｌ合金配線の耐エレクトロマイグレーシ
ョン性を向上し信頼性を高めることができる。

【００２９】本発明では接続孔をエッチングして広げて
いるため、微細化には不利な印象を与える。しかし、図
１における上層８及び下層６の接続孔径は小さいままで
あり、上下の配線パターンとの関係は従来技術と変わら
ず、微細化には影響しない。また通常、深い接続孔が高
密度で発生することはなく、中層７で接続孔間が狭まっ
たとしても素子特性には殆ど影響しない。

【００３０】（実施例２）本発明による別の実施例を図
７に示す。基板２１上にすでにパターニングされた配線
層２５があり、その上に層間絶縁膜３０が形成されてい
る。この層間絶縁膜３０は２種以上の材料からなる（２
ｎ＋１）層の積層構造(ｎは１以上の整数)を有してい
る。本実施例では上から順に１，２，３，・・・・，２
ｎ層，最下層を（２ｎ＋１）層と命名する。層間絶縁膜
３０には接続孔３１が開孔され、この層間絶縁膜３０及
び接続孔３１上に、下敷金属層３２，Ａｌ合金配線層３
３が形成されている。接続孔３１にはＡｌ合金埋込み部
３４が柱状に埋め込まれている。層間絶縁膜３０に形成
された接続孔３１の孔径は層間絶縁膜の材料が変わる度
に変わり、最上層の１層２６から下の２層２７に移る際
に孔径が広がり、２層２７から３層２８に移る際に縮ま
り、このサイクルを繰返し２ｎ層から（２ｎ＋１）層２
９に移る際に孔径が広がって終っている。

【００３１】以下、図８に従い図７の形状に埋め込む工
程を説明する。配線層２５が形成された基板２１上に層
間絶縁膜３０を形成する。この層間絶縁膜３０の膜厚
は、本実施例では２μｍとした。その内訳は、ｐ−ＴＥ
ＯＳをソースにしてプラズマ−ＣＶＤで形成されたシリ
コン酸化膜よりなる奇数層目の合計膜厚０.８μｍ ，Ｐ
ＳＧ（リンケイ酸ガラス）よりなる偶数層目の合計膜厚
１.２μｍ 、であり、本実施例ではｎ＝５とし、１１及
び１層目の膜厚を０.２μｍ 、それ以外の奇数層目の膜
厚０.１μｍ ，偶数層目の膜厚０.２４μｍ とした
（ａ）。この層間絶縁膜３０上にホトリソグラフィー工
程により接続孔のレジストパターン３５を形成する
（ｂ）。接続孔の孔径は０.４μｍ である。ドライエッ
チング法によりこのレジストパターン３５を層間絶縁膜
３０に転写する（ｃ）。形成された接続孔３１は層間絶
縁膜３０の１層２６から（２ｎ＋１）層２９までほぼ垂
直に開孔され、孔径は０.４μｍ である。

【００３２】層間絶縁膜３０上のホトレジスト３５を除
去した後、基板ごとベーパーエッチングチャンバに挿入
し、全圧４.７×１０⁴Ｐａ，ＨＦ／Ｈ₂Ｏ 気化器５５
℃，窒素流量０.６ｓｌｍ ，Ｈ₂Ｏ気化器３５℃，窒素
流量２.４ｓｌｍ、の条件で３３秒間ＨＦベーパーエッ
チングする。ベーパーエッチングにより層間絶縁膜３０
のうち偶数層目が選択的にエッチングされ、接続孔の孔
径は偶数層目のみ０.５μmに広げることができる
（ｄ）。エッチング条件により偶数層目のエッチング量
は制御可能であり、少なくとも奇数層目のうち１層目及
び１１層目を殆どエッチングすることなく偶数層目を最
大０.８μｍまで広げることができる。

【００３３】層間絶縁膜３０上に下敷となるＴｉＮ／Ｔ
ｉ(５０ｎｍ／３０ｎｍ)積層膜３２，Ａｌ−０.５ｗｔ
％Ｃｕ−１ｗｔ％Ｓｉ合金配線層３３（０.８μｍ）を
ＤＣスパッタ法で形成する（ｅ）。１層目２６の開口面
積が狭く、孔が深いため、接続孔中にはＴｉＮ／Ｔｉ積
層膜３２，Ａｌ合金配線層３３のいずれも殆ど堆積せ
ず、孔内が中空のままＡｌ合金配線層３３にできるオー
バーハングにより接続孔は塞がれてしまう。スパッタ成
膜後、搬送室を通って高圧埋め込み室に基板を移送し、
４５０℃に加熱し圧縮Ａｒで５００気圧に加圧して接続
孔３１中を高温，高圧により配線層より押し出されるＡ
ｌ−０.５ｗｔ％Ｃｕ−１ｗｔ％Ｓｉ 合金の柱３４で埋
め込む（ｆ）。以上で埋め込み工程を終了し、配線層の
ホトリソグラフィー工程，エッチング工程を経て次層の
埋め込みもしくは通常の半導体集積回路素子の製造工程
につなげていく。

【００３４】接続孔の孔径を偶数層目のみ広げることに
より、Ａｌ合金柱３４と接続孔壁の接触面積を減らし接
触抵抗を減らす一方、狭孔部である偶数層目を通すこと
により下層配線層２５のコンタクト面にＡｌ合金柱３４
を導くことができる。本発明の効果が発揮されるために
は接続孔の孔径が１層２６での接続孔の孔径より５％以
上大きな領域が層間絶縁膜全体の５０％以上あることが
必要であり、通常は奇数層目の孔径は１層２６での孔径
にほぼ等しいことから、これは層間絶縁膜に占める偶数
層目領域の厚さの総和が最低でも５０％以上必要なこと
を意味している。

【００３５】Ａｌ合金柱３４の先端は下層配線層２５と
のコンタクト面に上からの圧力で押し付けられ、変形す
ることにより良好なコンタクトを形成することができ
る。本方法では接続孔全体をＡｌ合金で埋め込むことは
せず、偶数層目の絶縁層で区切られた多数の空孔部を残
している。

【００３６】（実施例３）本発明によるさらに別の実施
例を図９に示す。基板４１上にすでにパターニングされ
た配線層４５があり、その上に層間絶縁膜４９が形成さ
れている。この層間絶縁膜４９は上層４８，中層４７，
下層４６よりなり、中層４７が最も厚くなっている。層
間絶縁膜４９には接続孔５０が開孔され、中層４７領域
のみ接続孔側壁が平滑でなく、上層４８での孔径を基準
にして５％以上の凹凸を有している。ただし、縦断面図
である図１０に示すように中層４７での開孔断面の基板
への投影面は上層４８及び下層４６での開孔断面領域５
４の基板への投影面を含みながらそれより広く、中層４
７での接続孔の凹凸５５はこの外側に存在している。こ
の層間絶縁膜４９及び接続孔５０上に、下敷金属層５
１，Ａｌ合金配線層５２が形成されている。接続孔５０
にはＡｌ合金埋め込み部５３が柱状に埋め込まれてい
る。

【００３７】以下、図１１に従い図９の形状に埋め込む
工程を説明する。配線層４５が形成された基板４１上に
層間絶縁膜４９を形成する。この層間絶縁膜４９の膜厚
は基板４１の有する段差と層間絶縁膜４９上をどこまで
平坦にするかの要請で決まり、本実施例では２μｍとし
た。その内訳は、ｐ−ＴＥＯＳをソースにしてプラズマ
−ＣＶＤで形成されたシリコン酸化膜よりなる下層４６
(０.３μｍ），ｐ−ＴＥＯＳとＰＳＧ（リンケイ酸ガラ
ス)の混合物よりなる中層４７(１.４μｍ)，ｐ−ＴＥＯ
Ｓよりなる上層４８(０.３μｍ）である(ａ）。中層４
７では、ＰＨ₃（ホスフィン）とＳｉＨ₄(モノシラン）
をソースとしてＰＳＧを形成する際に、ＰＨ₃ 流量を繰
返し増減させ、膜中にリン濃度の高い領域と低い領域を
意図的につくりだしている。ＰＨ₃ 流量は少なくとも５
回の増減が必要であり本実施例ではＰＨ₃流量の増減を
１０回繰返した。

【００３８】この層間絶縁膜４９上にホトリソグラフィ
ー工程により接続孔のレジストパターン５６を形成する
（ｂ）。接続孔の孔径は０.４μｍ である。ドライエッ
チング法によりこのレジストパターン５６を層間絶縁膜
４９に転写する（ｃ）。形成された接続孔５０は層間絶
縁膜４９の上層４８から下層４６までほぼ垂直に開孔さ
れ、孔径は０.４μｍ である。

【００３９】層間絶縁膜４９上のホトレジストを除去し
た後、基板ごとベーパーエッチングチャンバに挿入し、
全圧４.７×１０⁴Ｐａ，ＨＦ／Ｈ₂Ｏ 気化器５５℃，窒
素流量０.６ｓｌｍ ，Ｈ₂Ｏ気化器３５℃，窒素流量２.
４ｓｌｍ、の条件で３３秒間ＨＦベーパーエッチングす
る。ベーパーエッチングにより三層よりなる層間絶縁膜
４９のうち中層４７が選択的にエッチングされ、接続孔
の孔径を中層４７のみ広げることができる（ｄ）。

【００４０】ここで、上記のベーパーエッチングでは、
リン濃度が高い程ＰＳＧのエッチングレートが大きいた
め、中層４７の接続孔径はリン濃度に応じて最大０.６
μｍ，最小０.４２μｍの範囲で変化した。その結果中
層４７の凹凸は０.１８μｍ，上下層の接続孔径０.４μ
ｍ の４５％になった。層間絶縁膜４９上に下敷となる
ＴｉＮ／Ｔｉ(５０ｎｍ／３０ｎｍ)積層膜５１,Ａｌ−
０.５ｗｔ％Ｃｕ−１wt％Ｓｉ合金配線層５２(０.８μ
ｍ）をＤＣスパッタ法で形成する（ｅ）。上層４８の開
口面積が狭く、孔が深いため、接続孔中にはＴｉＮ／Ｔ
ｉ積層膜５１，Ａｌ合金配線層５２のいずれも殆ど堆積
せず、接続孔はＡｌ合金配線層のオーバーハングで塞が
れてしまう。スパッタ成膜後、搬送室を通って高圧埋め
込み室に基板４１を移送し、４５０℃に加熱し圧縮Ａｒ
で５００気圧に加圧して接続孔５０中を高温，高圧によ
り配線層より押し出されるＡｌ−０.５ｗｔ％Ｃｕ−１
ｗｔ％Ｓｉ合金の柱５３で埋め込む（ｆ）。以上で埋め
込み工程を終了し、配線層のホトリソグラフィー工程，
エッチング工程を経て次層の埋め込みもしくは通常の半
導体集積回路素子の製造工程につなげていく。

【００４１】ここで、本実施例により接続孔を埋め込む
際の難易は接続孔の形状に依存する。中層４７の孔径が
上層４８の孔径より大きいためＡｌ合金柱５３と接続孔
側壁との接触面積が減り埋め込みやすくなっているが、
この効果を十分なものにするためにはさらに、側壁の凹
凸がある程度大きくなければならない。小さな凹凸の場
合にはＡｌ合金柱５３の表面に凹凸をつくるだけで吸収
され、側壁の広い面積がＡｌ合金柱５３と接触すること
になり、十分な効果を得ることができない。側壁の凹凸
は最低でも接続孔の孔径の５％以上の大きさが必要であ
る。本発明では凹凸の大きさに上限は生まれないが、実
用上はレイアウト上の制約から接続孔径に等しい（すな
わち１００％）大きさを凹凸の上限と考えることができ
る。また、中層４７の厚さが不足するとＡｌ合金柱５３
と接続孔側壁との接触面積を減らす効果が十分でなく、
満足な埋め込みを達成することができない。必要な中層
４７の厚さは側壁の凹凸形状にも依存するが、最低でも
層間絶縁膜４９の５０％以上を中層４７とする必要があ
る。

【００４２】（実施例４）本発明によるさらに別の実施
例を図１２に示す。基板６１上にすでにパターニングさ
れた配線層６５があり、その上に層間絶縁膜６８が形成
されている。この層間絶縁膜６８は上層６７と下層６６
よりなり、上層６７の方が厚くなっている。層間絶縁膜
６８には接続孔６９が開孔され、上層６７の方が接続孔
の孔径が大きくなっている。この層間絶縁膜６８及び接
続孔６９上に、下敷金属層７０，Ａｌ合金配線層７１が
形成されている。接続孔６９にはＡｌ合金埋め込み部７
２が柱状に埋め込まれている。

【００４３】以下、図１３に従い図１２の形状に埋め込
む工程を説明する。配線層６５が形成された基板６１上
に層間絶縁膜６８を形成する。この層間絶縁膜６８の膜
厚は基板６１の有する段差と層間絶縁膜６８上をどこま
で平坦にするかの要請で決まり、本実施例では２μｍと
した。その内訳は、ｐ−ＴＥＯＳをソースにしてプラズ
マ−ＣＶＤで形成されたシリコン酸化膜よりなる下層６
６(０.３μｍ），PSG（リンケイ酸ガラス）よりなる上
層６７(１.７μｍ）である。さらに層間絶縁膜６８上に
下敷層となるＷ膜７０をスパッタ法で２００ｎｍ形成す
る（ａ）。この上にホトリソグラフィー工程により接続
孔のレジストパターン７３を形成する（ｂ）。接続孔の
孔径は０.４μｍ である。ドライエッチング法によりこ
のレジストパターン７３を層間絶縁膜６８及び下敷金属
層７０に転写する（ｃ）。形成された接続孔６９は下敷
金属層７０から層間絶縁膜の下層６６までほぼ垂直に開
孔され、孔径は０.４μｍ である。

【００４４】下敷金属層７０上のホトレジストを除去し
た後、基板ごとベーパーエッチングチャンバに挿入し、
全圧４.７×１０⁴Ｐａ，ＨＦ／Ｈ₂Ｏ気化器 ５５℃，窒
素流量０.６ｓｌｍ，Ｈ₂Ｏ気化器３５℃，窒素流量２.
４ｓｌｍ 、の条件で３３秒間ＨＦベーパーエッチング
する。ベーパーエッチングにより層間絶縁膜６８の上層
６７のみが選択的にエッチングされ、接続孔の孔径を層
間絶縁膜上層６７のみ０.５μｍ に広げることができる
（ｄ）。エッチング条件により上層６７のエッチング量
は制御可能であり、下敷金属層７０及び層間絶縁膜下層
６６を殆どエッチングすることなく上層６７を最大０.
８μｍ まで広げることができる。

【００４５】下敷金属層７０上に、Ａｌ−０.５ｗｔ％
Ｃｕ−１ｗｔ％Ｓｉ 合金配線層７１(０.８μｍ）をＤ
Ｃスパッタ法で形成する（ｅ）。下敷金属層７０は殆ど
ベーパーエッチングされないためオーバーハング７４が
生まれＡｌ合金配線層７１に対する接続孔径は０.４μ
ｍ になっている。Ａｌ合金配線層７１にも大きなオー
バーハングが発生し、接続孔は完全に閉じられてしま
う。すなわち、本実施例におけるＷ下敷金属層７０は実
施例１における絶縁膜の上層８の機能を兼用しており、
接続孔がＡｌ合金配線層７１のオーバーハングで閉じら
れやすくすると同時に、高圧埋め込み時に形成されるＡ
ｌ合金の柱７２を接続孔側壁とできるだけ接触させない
ように細くする機能を有する。Ｗ下敷金属層７０のオー
バーハング７４により接続孔の孔径は５％以上縮んでい
れば十分な効果が得られる。ただし下層６６が厚すぎる
場合には埋め込みが不十分になるため、少なくとも下層
６６より上層６７の方が厚い必要がある。

【００４６】スパッタ成膜後、搬送室を通って高圧埋め
込み室に基板を移送し、４５０℃に加熱し圧縮Ａｒで５
００気圧に加圧して接続孔６９中を高温，高圧により配
線層より押し出されるＡｌ−０.５ｗｔ％Ｃｕ−１ｗｔ
％Ｓｉ 合金の柱７２で埋め込む（ｆ）。以上で埋め込
み工程を終了し、配線層のホトリソグラフィー工程，エ
ッチング工程を経て次層の埋め込みもしくは通常の半導
体集積回路素子の製造工程につなげていく。

【００４７】この時点では接続孔６９中に空間が残って
いるが、配線の導通及び信頼性に問題を生じることはな
い。また、必要な場合には、埋込み時の圧力を７００気
圧以上にすることによりこの空間を図１２のようにＡｌ
合金で完全に埋込むこともできる。

【００４８】（実施例５）本発明によるさらに別の実施
例を図１５に、従来技術である図１４と比較して示す。
本発明と従来技術は、接続孔１０８形成までは同一の工
程をたどっており、すでにパターニングされた配線層１
０５ののっている基板１０１上に、さらに層間絶縁膜１
０６が形成され、この層間絶縁膜１０６に接続孔１０８
が開孔されている（図１４（ａ），図１５（ａ))。本実
施例では下層配線層１０５はＴｉＮ／Ｔｉ積層膜１０２
の５０ｎｍ／３０ｎｍ，Ａｌ合金配線層１０３の４００
ｎｍ，ＴｉＮ膜１０４の３０ｎｍよりなる３層積層構造
であり、層間絶縁膜１０６はｐ−ＴＥＯＳをソースにし
てプラズマ−ＣＶＤで形成されたシリコン酸化膜よりな
り、膜厚は１.５μｍ である。この層間絶縁膜１０６上
にホトリソグラフィー工程により孔径０.４μｍ の接続
孔レジストパターンを形成し、ドライエッチング技術に
より接続孔１０８をほぼ垂直に開孔した。

【００４９】従来技術（図１４）ではこの基板をそのま
まスパッタ室に搬入し、ＴｉＮ／Ｔｉ（５０ｎｍ／３０
ｎｍ）積層下敷金属層１０９，Ａｌ合金(０.８μｍ）配
線金属層１１０を形成していた（ｂ）。しかしこの方法
では、接続孔１０８側壁に水，酸素，窒素を主成分とす
る吸着気体分子層１０７が残り、これが高圧埋込時に悪
影響を及ぼしていた。すなわち、埋込時の高温雰囲気と
埋込金属による表面積の減少により接続孔側壁から接続
孔閉空間にガスが放出され、これが外側から配線金属層
を押す圧力に抗してこれを押し返し埋め込みを妨げてい
た（ｃ）。

【００５０】それに対し本実施例（図１５）では、基板
をスパッタ室に搬入する前に吸着ガス置換室に搬入し、
スパッタ雰囲気以上の圧力の不活性ガス雰囲気下にお
く。この際同時にこの吸着ガス置換室を埋込時の温度以
上に加熱する。本実施例では、不活性ガスにＡｒを用い
圧力１００Torr，温度４５０℃で１分間放置した。吸着
ガス置換処理後基板は搬送室を通り真空雰囲気下でスパ
ッタ室に導入される。搬送室及びスパッタ室で真空排気
される間に接続孔側壁に吸着していたＡｒ原子は放出さ
れる。従って本実施例では吸着気体分子層は存在しない
（ａ）。この上に下敷金属層１０９，配線金属層１１０
を形成し（ｂ）、再度高圧埋込室に導入し接続孔を配線
金属１１２で埋め込む（ｃ）。温度４５０℃，Ａｒ圧力
５００気圧の埋め込み条件で９５％以上の歩留まりで埋
め込むことができた。

【００５１】吸着ガス置換処理では、処理室の圧力を十
分高くすることが重要であり、配線層形成時の圧力の少
なくとも１００倍の圧力が必要である。また、この圧力
が高い程効果が大きい。特に７６０Torr（すなわち大気
圧）以上の圧力を加えた場合に効果が大きく、高圧埋込
室で３５０気圧以上７００気圧以下の圧力下で４５０℃
以上５００℃以下の温度に３０秒以上５分以下放置した
場合には、減圧下で吸着ガス置換処理した場合に５０％
までしか改善しなかったアスペクト比５の接続孔（孔径
０.４μｍ，深さ２.０μｍ）の埋め込み歩留まりも９５
％以上に改善することができ、特に顕著な効果が認めら
れた。

【００５２】この大気圧以上の圧力下での吸着ガス置換
処理は、高圧埋込以外の半導体プロセスでも脱ガス処理
として有効である。その一例として、従来脱ガスが多く
困難であったスピンオングラス（ＳＯＧ）が側壁に露出
した接続孔の埋め込みの実施例を以下に説明する。膜の
中央部にＳＯＧ膜を使用した積層層間絶縁膜（膜厚１.
０μｍ，ＳＯＧ膜厚５０ｎｍ）に孔径０.５μｍの接続
孔を開孔し、その上にＴｉＮ／Ｔｉ下敷金属層（５０ｎ
ｍ／３０ｎｍ），Ａｌ合金配線層（０.４μｍ)をスパッ
タ法で形成し、真空中５００℃でリフロー技術により接
続孔の埋め込みを検討した。高圧吸着ガス置換処理を実
施しない試料では接続孔をＡｌ合金で埋め込むことがで
きなかったのに対し、接続孔形成後、３５０気圧，４５
０℃で３０秒間高圧吸着ガス置換処理を実施し、そのま
ま真空搬送してＴｉＮ／Ｔｉ下敷金属層，Ａｌ合金配線
金属層を連続形成した場合には９５％以上の歩留まりで
接続孔を埋め込むことができた。スパッタ−Ｗ下敷金属
層（５０ｎｍ），ブランケットＣＶＤ−Ｗ配線層（２０
０ｎｍ）の積層配線で同じ構造の接続孔の埋め込みを検
討した場合にも、上記と同条件で高圧吸着ガス置換処理
した場合の方が高圧吸着ガス置換処理しなかった場合に
比べ１５％歩留まりが向上した。

【００５３】（実施例６）図１６から図２６は本発明第
６の実施例であり、半導体記憶装置を形成するための製
造工程を示す。

【００５４】ｐ型Ｓｉ基板１２１上（図１６）に、公知
のＬＯＣＯＳ（Local Oxidation ofSilicon）法を用い
て素子分離領域用ＳｉＯ₂１２２を形成した後、基板表
面に厚さ５ｎｍのゲート酸化膜１２３を形成した（図１
７）。

【００５５】ゲート電極用に、リンを１×１０²⁰cm^-3ド
ープした厚さ７０ｎｍのｎ型多結晶Ｓｉ膜１２４を形成
し、さらに厚さ１００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜１２５を形成し
た（図１８）。次に、公知のリソグラフィ技術とドライ
エッチング技術を用いてＳｉＯ₂ 膜１２５，ｎ型多結晶
Ｓｉ膜１２４を加工し、ゲート電極１２４を形成した。
その後、ゲート電極をマスクとしてヒ素のイオン打込み
を加速エネルギー＝２５ＫｅＶ，ドーズ量＝２×１０¹⁵
cm^-2の条件で行い、７５０℃，３０分の窒素アニールを
施してｎ型不純物領域１２７を形成した（図１９）。

【００５６】次いで厚さ５０ｎｍのサイドウォールスペ
ーサ用のＳｉＯ₂ 膜１２６を形成し、引き続き２００ｎ
ｍのＳｉ₃Ｎ₄膜１２８を形成し全面のエッチバックを行
った（図２０）。

【００５７】ｎ型不純物層上の所定の部分のＳｉ₃Ｎ₄に
公知のリソグラフィ技術とドライエッチング技術を用い
てコンタクト孔を開孔した後、リンを１×１０²⁰cm^-3ド
ープした厚さ２００ｎｍのｎ型多結晶Ｓｉ膜を形成し、
全面にエッチバックを施してコンタクト孔内にｎ型多結
晶Ｓｉ１２９を埋め込んだ（図２１）。

【００５８】次に、厚さ３０ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄膜１３１を
被着し、さらに厚さ２００ｎｍのＳｉＯ₂ １３２を被着
した後、電荷蓄積電極領域１３３のＳｉＯ₂ １３２とＳ
ｉ₃Ｎ₄１３１をエッチングし、厚さ５０ｎｍの非晶質Ｓ
ｉ１３４と厚さ２００ｎｍのＳｉＯ₂ １３５を被着し、
表面のＳｉＯ₂ １３５と非晶質Ｓｉ１３４をエッチバッ
クする（図２２）。

【００５９】ＳｉＯ₂ １３５とＳｉＯ₂ １３２をＨＦ水
溶液で除去し、アンモニア水と過酸化水素水の混合水溶
液によって前洗浄を行った後、非晶質Ｓｉ１３５をＷＦ
₆ と反応させてＷに置換しＷ電極１５０を形成した。反
応条件は、基板温度３５０℃，ＷＦ₆，Ｎ₂およびＡｒの
流量がそれぞれ２５，１４００，１０７５sccm，全圧力
０.７５であった。その後、ペンタ(エトキシ)タンタル
(分子式Ｔａ(OH₅C₂)₅)とＯ₂ を原料とするＣＶＤ法で厚
さ１０ｎｍのＴａ₂Ｏ₅膜１３６を形成した。さらに、Ｃ
ＶＤ法で厚さ５０ｎｍのＴｉＮ膜１３７を形成した。こ
こでＴｉＮ膜１３７の形成条件は、ＴｉＣｌ₄流量＝５s
ccm，ＮＨ₃流量＝７０sccm，基板温度＝５００℃，成膜
圧力＝４０Ｐａ，成膜時間＝５ｍｉｎであった。次い
で、ビット線コンタクト領域の開孔部１３８をドライエ
ッチングによって形成する（図２３）。

【００６０】ここで必要に応じて、Ｗ電極１５０を形成
した後に、１００％ＮＨ₃ 雰囲気中で７００℃、３分間
の短時間アニールを行い、Ｗ膜表面に厚さ数ｎｍから数
＋nmのＷ窒化物を形成することもできる。この場合、Ｗ
窒化物が不純物等のバリヤとして働き、この上に形成し
たＴａ₂Ｏ₅膜キャパシタのリーク電流を低減する効果が
ある。窒化雰囲気はＮＨ₃の他にＮ₂やＡｒ等の不活性ガ
スを含んでも同様のＷ窒化物が形成できる。

【００６１】次いで、厚さ５００ｎｍのボロンとリンを
含むＳｉＯ₂ （ＢＰＳＧ）膜１３９を形成し７５０℃で
１０分間アニールして流動化させ平坦にした後、ビット
線コンタクト孔を開孔し、スパッタ法と化学気相成長法
を用いて厚さ１００ｎｍのＷ膜を被着してデータ線１４
０を形成した（図２４）。

【００６２】次いで、厚さ１００ｎｍのｐ−ＴＥＯＳよ
りなる下層、厚さ５００ｎｍのBPSG膜よりなる中層、お
よび厚さ１００ｎｍのｐ−ＴＥＯＳよりなる上層の３層
からなる層間絶縁膜１４１を形成した。

【００６３】次いで、ドライエッチングにより直径０.
３μｍ の層間接続孔を開孔した。その後、基板ごとベ
ーパーエッチングチャンバに挿入しＨＦベーパーエッチ
ングした。エッチング条件は全圧４.７×１０⁴Ｐａ，Ｈ
Ｆ／Ｈ₂Ｏ 気化器５５℃，窒素流量０.６ｓｌｍ，Ｈ₂Ｏ
気化器３５℃，窒素流量２.４ｓｌｍ ，エッチング時間
２７秒である。ベーパーエッチングにより三層よりなる
層間絶縁膜１４１のうち中層が選択的にエッチングさ
れ、接続孔の孔径は中層のみ０.３５μｍ に広がった
（図２５）。

【００６４】次いで、層間絶縁膜１４１上に下敷となる
ＴｉＮ／Ｔｉ(５０ｎｍ／３０ｎｍ)積層膜１４２，Ａｌ
−０.５ｗｔ％Ｃｕ−１ｗｔ％Ｓｉ合金配線層１４３の
０.８μｍをＤＣスパッタ法で形成する。層間絶縁膜１
４１の上層で開孔面積が狭く、しかも接続孔が深いた
め、接続孔中にはＴｉＮ／Ｔｉ積層膜１４２，Ａｌ合金
配線層１４３のいずれも殆ど堆積しない。また、接続孔
径に対し厚いＡｌ合金配線層１４３を形成しているため
オーバーハングによりＡｌ合金配線層１４３表面では接
続孔は塞がっている。スパッタ成膜後、搬送室を通って
高圧埋め込み室に基板を移送し、４５０℃に加熱し圧縮
Ａｒで５００気圧に加圧して接続孔中を高温，高圧によ
り配線層より押し出されるＡｌ−０.５ｗｔ％Ｃｕ−１
ｗｔ％Ｓｉ 合金の柱１４４で埋め込む。その後、ドラ
イエッチングによりＡｌ合金配線層143及びＴｉＮ／Ｔ
ｉ（５０ｎｍ／３０ｎｍ）積層膜１４２を配線形状に加
工した。こうして半導体記憶装置を形成することができ
る（図２６）。

【００６５】接続孔の接続に本発明を適用することによ
り、従来困難であった厚い層間絶縁膜の使用が可能にな
り、また埋め込み工程を簡略化しながら、層間接続の信
頼性を向上することができた。その結果、低コストで高
信頼性の半導体記憶装置の製造が可能となった。

【００６６】

【発明の効果】本発明により、従来のように摩擦抵抗を
減らしたり、吸着ガスの放出を抑えたりする目的でＴｉ
Ｎ等の下敷金属層を設けることをしなくとも、深い接続
孔を高圧埋め込み技術により配線金属で埋め層間接続を
とることが可能となる。そのため深い接続孔内にＴｉＮ
等の下敷金属層を形成するＣＶＤ技術等を使用すること
なく高圧埋め込み技術を実施可能となり、多層配線を有
する半導体集積回路装置の製造を容易にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構造を示す断面図。

【図２】図１の構造を形成する工程を示す説明図。

【図３】ベーパーエッチング装置の構造を示す説明図。

【図４】接続孔の孔径による埋め込み形状の違いを示す
説明図。

【図５】層間絶縁膜に占める中層の割合と接続孔の埋め
込み歩留まりの関係を示す説明図。

【図６】接続面の異なる場合の実施例の説明図。

【図７】本発明の第二実施例の構造を示す断面図。

【図８】図５の構造を形成する工程を示す説明図。

【図９】本発明の第三実施例の構造を示す断面図。

【図１０】図９の接続孔の形状を示す説明図。

【図１１】図９の構造を形成する工程を示す説明図。

【図１２】本発明の第四実施例の構造を示す断面図。

【図１３】図１２の構造を形成する工程を示す説明図。

【図１４】従来技術による埋め込み形状を示す説明図。

【図１５】本発明による埋め込み形状を示す説明図。

【図１６】本発明による半導体回路装置の製造工程の一
部を示す説明図。

【図１７】図１６に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図１８】図１７に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図１９】図１８に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図２０】図１９に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図２１】図２０に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図２２】図２１に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図２３】図２２に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図２４】図２３に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図２５】図２４に続く製造工程の一部を示す説明図。

【図２６】図２５に続く製造工程の一部を示す説明図。

【符号の説明】

１…基板、２…下層配線下敷層、３…下層配線Ａｌ合金
層、４…下層配線上敷層、５…下層配線層、６…層間絶
縁膜、７…層間絶縁膜、８…層間絶縁膜、９…層間絶縁
膜、１０…接続孔、１１…下敷金属層、１２…Ａｌ合金
配線層、１３…柱状Ａｌ合金埋め込み部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 伸好 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と配線層もしくは配線層と配線層の間
   に設けられた接続孔を、層間絶縁膜上に形成され前記接
   続孔を覆う配線層を加熱しながら加圧することにより、
   前記配線層を形成する配線金属で埋め込む層間接続法に
   おいて、前記層間絶縁膜が上層，中層，下層の三層構造
   を有し、前記中層が層間絶縁膜全体の５０％以上９０％
   以下の厚さを有しかつ接続孔の孔径が中層で最も大きく
   なることを特徴とする配線の層間接続法。
2. 【請求項２】半導体集積回路装置の基板と配線層もしく
   は配線層と配線層の間に設けられた接続孔を、層間絶縁
   膜上に形成され接続孔を覆う配線層を加熱しながら加圧
   することにより、配線層を形成する配線金属で埋め込む
   層間接続法において、前記層間絶縁膜が層数３以上の奇
   数層よりなる積層構造を有し、前記積層構造の層間絶縁
   膜に開孔された接続孔の偶数層目での孔径が上下に接す
   る奇数層目での孔径より大きいことを特徴とする半導体
   集積回路装置配線の層間接続法。
3. 【請求項３】半導体集積回路装置の基板と配線層もしく
   は配線層と配線層の間に設けられた接続孔を、層間絶縁
   膜上に形成され接続孔を覆う配線層を加熱しながら加圧
   することにより、配線層を形成する配線金属で埋め込む
   層間接続法において、前記層間絶縁膜が上層，中層，下
   層の三層構造を有し、中層が全体の５０％以上９０％以
   下の厚さを有し、中層領域の接続孔横断面の基板への投
   影面が上層及び下層の接続孔横断面の基板への投影面を
   含み、前記中層領域の接続孔側面表面が接続孔の孔径に
   対し５％以上の凹凸を有することを特徴とする半導体集
   積回路装置配線の層間接続法。
4. 【請求項４】半導体集積回路装置の基板と配線層もしく
   は配線層と配線層の間に設けられた接続孔を、層間絶縁
   膜上に形成され接続孔を覆う配線層を加熱しながら加圧
   することにより、配線層を形成する配線金属で埋め込む
   層間接続法において、前記層間絶縁膜が上層と、上層よ
   り膜厚の小さい下層の二層構造を有し、この層間絶縁膜
   上に形成する配線層が配線金属層とそれより膜厚の小さ
   い下敷金属層よりなり、接続孔上に形成される下敷金属
   層のオーバーハングにより接続孔径を５％以上縮め、さ
   らにその上に配線金属層が形成された後加熱しながら加
   圧されることを特徴とする半導体集積回路装置配線の層
   間接続法。
5. 【請求項５】半導体集積回路装置の基板と配線層もしく
   は配線層と配線層の間に設けられた接続孔を、層間絶縁
   膜上に形成され接続孔を覆う前記配線層を加熱しながら
   加圧することにより、前記配線層を形成する配線金属で
   埋め込む層間接続法において、接続孔の開孔後、層間絶
   縁膜上へ配線層を形成する前に、基板をこの配線層形成
   時の雰囲気圧力以上の圧力を有するＨｅ，Ａｒ，Ｋｒも
   しくはそれらの混合ガス中で、前記埋め込み工程時以
   上，配線金属融点以下の温度に加熱した後、大気開放す
   ることなく配線金属層の形成工程に移ることを特徴とす
   る半導体集積回路装置配線の層間接続法。
6. 【請求項６】半導体集積回路装置の基板と配線層もしく
   は配線層と配線層の間に設けられた接続孔を、層間絶縁
   膜上に形成され接続孔を覆う前記配線層を加熱しながら
   加圧することにより、前記配線層を形成する配線金属で
   埋め込む層間接続法において、接続孔の開孔後、層間絶
   縁膜上へ配線層を形成する前に、基板を大気圧以上の圧
   力を有するＨｅ，Ａｒ，Ｋｒもしくはそれらの混合ガス
   中で、前記埋め込み工程時以上，配線金属融点以下の温
   度に加熱した後、大気開放することなく配線金属層の形
   成工程に移ることを特徴とする半導体集積回路装置配線
   の層間接続法。
7. 【請求項７】半導体集積回路装置の基板と配線層もしく
   は配線層と配線層の間に設けられた接続孔を、配線金属
   で埋め込む層間接続法において、接続孔側壁の少なくと
   も一部が埋め込み金属との間に空隙を有することを特徴
   とする半導体集積回路装置配線の層間接続法。
8. 【請求項８】基板と配線層もしくは配線層と配線層を層
   間絶縁膜で隔て、前記層間絶縁膜に接続孔を開孔し上下
   層間を接続する半導体集積回路装置で、前記層間絶縁膜
   の少なくとも一層で請求項１に記載の層間接続法により
   層間接続がとられている半導体集積回路装置。
9. 【請求項９】請求項１において、ドライエッチング法に
   より前記接続孔を所定の寸法に開孔した後、フッ化水素
   ベーパーエッチング法もしくはウェットエッチング法に
   より、中層を選択的にエッチングし、接続孔の孔径を中
   層で最も大きくする半導体集積回路装置配線の層間接続
   法。