JPH09237831A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH09237831A JP8099529A JP9952996A JPH09237831A JP H09237831 A JPH09237831 A JP H09237831A JP 8099529 A JP8099529 A JP 8099529A JP 9952996 A JP9952996 A JP 9952996A JP H09237831 A JPH09237831 A JP H09237831A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線間の容量を低減し、ＬＳＩの性能の向上
を図る。 【解決手段】 絶縁層２５上には、ＭＯＳトランジスタ
のソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに接続される配
線Ｗ１が形成される。配線Ｗ１は、銅などの金属２８
ａ，２８ｂと、金属２８ａ，２８ｂの表面を覆うバリア
層２７ａ，２７ｂとから構成される。配線Ｗ１上には、
絶縁層２９，３０，３２が形成される。配線Ｗ１間は、
空洞３１になっている。空洞３１内には、酸素及び二酸
化炭素の混合ガス、又は空気が満たされている。絶縁層
３２上には、配線Ｗ２が形成される。配線Ｗ２間も、配
線Ｗ１間と同様に、空洞３８になっている。空洞３８内
には、酸素及び二酸化炭素の混合ガス、又は空気が満た
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線間の絶縁構造
に特徴を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの性能の向上は、基本的に、素子
の集積度を高めること、即ち素子の微細化を図ることに
より達成できる。しかし、素子の集積度が極端に高くな
ると配線間の容量が増大するため、ＬＳＩの性能（高速
動作など）を向上させることが容易ではなくなる。
【０００３】従って、マイクロプロセッサなどの超大規
模集積回路（ＵＬＳＩＣ）においては、その性能の向上
を達成するために集積回路の内部配線の寄生抵抗及び寄
生容量を減少させることが不可欠である。
【０００４】内部配線の寄生抵抗の減少は、抵抗率が低
い材料により内部配線を構成することにより達成でき
る。現在では、アルミニウム合金に比べて抵抗率が３０
％以上低い銅を、アルミニウム合金に変えて内部配線に
用いることが研究されている。内部配線の寄生容量に
は、二つの成分がある。
【０００５】一つめは、異なるレベルに存在する配線間
に生じる容量、即ち上下の配線間に生じる容量である。
この容量は、下側の配線上に形成される層間絶縁膜の厚
さを増すことにより減少させることが可能である。
【０００６】二つめは、同じレベルに存在する配線間に
生じる容量、即ち左右の配線間に生じる容量である。こ
の容量は、配線の間隔を広げること及び配線の厚さを減
らすことにより達成できる。
【０００７】しかし、配線の間隔を広げると素子の集積
度を低下させることになり、配線の厚さを減らすと配線
抵抗が増大することになるため、かえってＬＳＩの性能
の向上を図ることができない。
【０００８】そこで、現在では、内部配線の寄生容量を
減少させるために、配線間の絶縁層に誘電率εの低いも
のを使用することが研究されている。
【０００９】図２３３は、配線間に誘電率εの低い絶縁
層を満たした構造の半導体装置を示すものである。
【００１０】半導体基板１１上には絶縁層１２が形成さ
れている。配線１３は、絶縁層１２上に配置されてい
る。配線１３間及び配線１３上には、弗素を含むプラズ
マＴＥＯＳ層１４が形成されている。
【００１１】この弗素を含むプラズマＴＥＯＳ層１４
は、誘電率εが約３．３であり、弗素を含まないプラズ
マＴＥＯＳ層に比べて誘電率εを約１５％減少させてい
る。
【００１２】しかし、近年の素子の集積度の向上に伴
い、ＬＳＩの性能の向上は、配線間の誘電率εを３．３
以下にしなければ達成できない状態になっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
ＬＳＩの性能の向上を図るため、配線間の絶縁層の誘電
率を減少させることが必須である。しかし、絶縁層の誘
電率を３．３以下にすることは非常に困難であるため、
絶縁層の誘電率は、素子の集積度が進む中で、ＬＳＩの
性能の向上の支障となっている。
【００１４】一方、近年では、同じレベルに存在する配
線間を空洞にすることで、配線間の寄生容量を低減しよ
うとする試みがなされている。
【００１５】文献（特開平７−４５７０１号公報）は、
同じレベルに存在する配線間を空洞にする技術を開示し
ている。この技術の特徴は、予め配線間に満たしておい
た氷膜を蒸発させる点にある。
【００１６】しかし、この技術は、材料の相転移を利用
しているために以下の欠点がある。第一に、配線間の水
を凍結する際に体積膨脹が生じて配線に悪影響を与え
る。この欠点は、配線を形成した後に、相転移を利用し
て材料を埋め込むことに起因しており、氷膜に限られ
ず、文献が示す全ての材料について生じる。第二に、Ｃ
ＭＰ（化学的機械研磨）により氷膜を研磨する際に、摩
擦熱により氷膜の全てが溶けてしまう場合がある。第三
に、固体膜の蒸発前の全ての工程を低温（氷膜の場合、
摂氏零度以下）で行う必要があり、ウェハの取り扱いが
困難になる。
【００１７】また、この技術では、配線間の空洞には水
蒸気が満たされることになるため、この水蒸気が配線の
ショ−トや腐食の原因となり、配線の信頼性に悪影響を
与える。さらに、この技術では、異なるレベルに存在す
る配線間を空洞にする技術を開示していないため、配線
間の寄生容量の低減は必ずしも十分とはいえない。
【００１８】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、配線間に誘電率が低く、配線に悪
影響を与えないようなガスを満たすことにより、素子の
集積度の向上とＬＳＩの性能の向上を同時に達成するこ
とである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体
基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層
上に形成される複数の第１の配線と、前記複数の第１の
配線の間が完全に空洞になるように前記複数の第１の配
線上に形成される第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上
に形成される複数の第２の配線と、前記第２の絶縁層に
形成されたビアホ−ルに埋め込まれ、前記複数の第１の
配線と前記複数の第２の配線を接続する第２の導電層
と、前記複数の第２の配線の間が完全に空洞になるよう
に前記複数の第２の配線上に形成される第３の絶縁層と
を備える。
【００２０】前記複数の第１及び第２の配線の間の空洞
内には、少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満た
されているか、又は、空気が満たされている。
【００２１】前記第２の絶縁層の表面は、平坦である。
【００２２】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
固体層を形成し、前記固体層に複数の溝を形成し、前記
複数の溝内にのみ導電体を埋め込んで複数の配線を形成
し、前記固体層上及び前記複数の配線上に第２の絶縁層
を形成し、前記固体層を酸化することにより前記固体層
をガス層に変換する、という一連の工程を備える。
【００２３】前記固体層は、炭素層であり、前記炭素層
を灰化することにより、前記複数の配線の間を少なくと
も酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞にす
る。
【００２４】前記固体層は、前記導電体を形成する際の
温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可能であ
り、酸化により容易にガス層に変化する材料から構成さ
れるものである。
【００２５】前記複数の溝は、前記固体層上にマスク材
を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク材を加工し、
このマスク材をマスクにして異方性エッチングにより前
記固体層をエッチングし、前記マスク材を剥離する、と
いう一連の工程により形成される。
【００２６】前記マスク材が酸化物から構成される場合
に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成され
る。
【００２７】前記複数の溝は、前記固体層上にレジスト
を形成し、前記レジストをパタ−ニングし、このレジス
トをマスクにして異方性エッチングにより前記固体層を
エッチングし、前記レジストを剥離する、という一連の
工程により形成される。
【００２８】前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の
薬液により剥離される。
【００２９】前記第２の絶縁層が酸化物から構成される
場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリング法により
形成される。
【００３０】前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中での熱
処理又は酸素プラズマ処理により達成される。
【００３１】前記ガス層内には、空気を満たすようにし
てもよい。
【００３２】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板の表面領域に形成される半導体素子と、前
記半導体基板上に前記半導体素子を覆うように形成され
る第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成される複
数の第１の配線と、前記第１の絶縁層に形成されたコン
タクトホ−ルに埋め込まれ、前記半導体素子と前記複数
の第１の配線を接続する第１の導電層と、前記複数の第
１の配線の間が完全に空洞になるように前記複数の第１
の配線上に形成される第２の絶縁層とを備えている。
【００３３】本発明の半導体装置は、さらに、前記第２
の絶縁層上に形成される複数の第２の配線と、前記第２
の絶縁層に形成されたビアホ−ルに埋め込まれ、前記複
数の第１の配線と前記複数の第２の配線を接続する第２
の導電層と、前記複数の第２の配線の間が完全に空洞に
なるように前記複数の第２の配線上に形成される第３の
絶縁層とを備えている。
【００３４】前記複数の第１の配線の間の空洞内及び前
記複数の第２の配線の間の空洞内には、それぞれ少なく
とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされるか、又
は、空気が満たされる。
【００３５】前記第２の絶縁層及び前記第３の絶縁層の
表面は、平坦である。
【００３６】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の表面領域に半導体素子を形成し、前記半導体基板
上に前記半導体素子を覆う第１の絶縁層を形成し、前記
第１の絶縁層に前記半導体素子に達するコンタクトホ−
ルを形成し、前記コンタクトホ−ル内に第１の導電層を
埋め込み、前記第１の絶縁層上及び前記第１の導電層上
に第１の固体層を形成し、前記第１の固体層に複数の第
１の溝を形成し、前記複数の第１の溝内にのみ導電体を
埋め込んで複数の第１の配線を形成し、前記第１の固体
層上及び前記複数の第１の配線上に第２の絶縁層を形成
し、前記第１の固体層を酸化することにより前記第１の
固体層を第１のガス層に変換する、という一連の工程を
備えている。
【００３７】本発明の半導体装置の製造方法は、さら
に、前記第２の絶縁層上に第３の絶縁層を形成し、前記
第２及び第３の絶縁層に前記複数の第１の配線に達する
ビアホ−ルを形成し、前記ビアホ−ル内に第２の導電層
を埋め込み、前記第３の絶縁層上及び前記第２の導電層
上に第２の固体層を形成し、前記第２の固体層に複数の
第２の溝を形成し、前記複数の第２の溝内にのみ導電体
を埋め込んで複数の第２の配線を形成し、前記第２の固
体層上及び前記複数の第２の配線上に第４の絶縁層を形
成し、前記第２の固体層を酸化することにより前記第２
の固体層を第２のガス層に変換する、という一連の工程
を備えている。
【００３８】前記第１及び第２の固体層は、炭素層であ
り、前記炭素層を灰化することにより、前記複数の第１
及び第２の配線の間を少なくとも酸素と二酸化炭素の混
合ガスが満たされた空洞にする。
【００３９】前記第１及び第２の固体層は、前記第１及
び第２の溝内に導電体を形成する際の温度以下で固体で
あり、前記複数の第１又は第２の溝の加工が可能であ
り、酸化により容易にガス層に変化する材料から構成さ
れる。
【００４０】前記複数の第１の溝は、前記第１の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第１の固体層をエッチングする、という
工程により形成される。
【００４１】前記複数の第１の溝は、前記第１の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第１の固体層をエッチングし、前記マス
ク材を剥離する、という工程により形成される。
【００４２】前記複数の第２の溝は、前記第２の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第２の固体層をエッチングする、という
工程により形成される。
【００４３】前記複数の第２の溝は、前記第２の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第２の固体層をエッチングし、前記マス
ク材を剥離する、という工程により形成される。
【００４４】前記マスク材が酸化物から構成される場合
に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成され
る。前記第２の絶縁層が酸化物から構成される場合に、
前記第２の絶縁層は、スパッタリング法により形成され
る。
【００４５】前記第４の絶縁層が酸化物から構成される
場合に、前記第４の絶縁層は、スパッタリング法により
形成される。
【００４６】前記第１及び第２の固体層の酸化は、酸素
雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理により達成さ
れる。
【００４７】前記第１及び第２のガス層には、空気を満
たすようにしてもよい。
【００４８】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の第１の配線と、前記複数
の第１の配線の間が完全に空洞になるように前記複数の
第１の配線上に形成される第２の絶縁層と、前記第２の
絶縁層に形成されたコンタクトホ−ル内及び上に形成さ
れ、前記複数の第１の配線に接続される柱状の複数の導
電層と、前記複数の導電層の間が完全に空洞になるよう
に前記複数の導電層上に形成される第３の絶縁層と、前
記第３の絶縁層上に形成され、前記第３の絶縁層に形成
されたコンタクトホ−ルを介して前記複数の導電層に接
続される複数の第２の配線と、前記複数の第２の配線の
間が完全に空洞になるように前記複数の第２の配線上に
形成される第４の絶縁層とを備えている。
【００４９】前記複数の第１の配線の間の空洞内、前記
複数の導電層の間の空洞内及び前記複数の第２の配線の
間の空洞内には、それぞれ少なくとも酸素と二酸化炭素
の混合ガスが満たされるか、又は、空気が満たされる。
【００５０】前記第２、第３及び第４の絶縁層の表面
は、平坦である。
【００５１】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
第１の固体層を形成し、前記第１の固体層に複数の第１
の溝を形成し、前記複数の第１の溝内にのみ導電体を埋
め込んで複数の第１の配線を形成し、前記第１の固体層
上及び前記複数の第１の配線上に第２の絶縁層を形成
し、前記第１の固体層を酸化し、前記第１の固体層を第
１のガス層に変換し、前記第２の絶縁層上に第２の固体
層を形成し、前記第２の固体層及び前記第２の絶縁層に
前記複数の第１の配線に達する複数の第１のコンタクト
ホ−ルを形成し、前記複数の第１のコンタクトホ−ル内
にのみ導電体を埋め込んで柱状の複数の導電層を形成
し、前記第２の固体層上及び前記複数の導電層上に第３
の絶縁層を形成し、前記第３の絶縁層上に第３の固体層
を形成し、前記第３の固体層に複数の第２の溝を形成
し、前記第３の絶縁層に前記複数の導電層に達する複数
の第２のコンタクトホ−ルを形成し、前記複数の第２の
溝内及び前記複数の第２のコンタクトホ−ル内に導電体
を埋め込んで複数の第２の配線を形成し、前記第３の固
体層上及び前記複数の第２の配線上に第４の絶縁層を形
成し、前記第２及び第３の固体層を酸化し、前記第２及
び第３の固体層を第２及び第３のガス層に変換する、と
いう一連の工程を備えている。
【００５２】前記第１、第２及び第３の固体層は、炭素
層であり、前記炭素層を灰化することにより、前記複数
の第１及び第２の配線の間、及び前記複数の導電層の間
を、少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされ
た空洞にする。
【００５３】前記第１、第２及び第３の固体層は、前記
第１及び第２の溝内及び前記第１及び第２のコンタクト
ホ−ル内に導電体を形成する際の温度以下で固体であ
り、前記第１又は第２の溝の加工又は前記第１のコンタ
クトホ−ルの加工が可能であり、酸化により容易にガス
層に変化する材料から構成される。
【００５４】前記複数の第１の溝は、前記第１の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第１の固体層をエッチングする、という
工程により形成される。
【００５５】前記複数の第１の溝は、前記第１の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第１の固体層をエッチングし、前記マス
ク材を剥離する、という工程により形成される。
【００５６】前記複数の第１のコンタクトホ−ルは、前
記第２の固体層上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程に
より前記マスク材を加工し、このマスク材をマスクにし
て異方性エッチングにより前記第２の固体層をエッチン
グする、という工程により形成される。
【００５７】前記複数の第１のコンタクトホ−ルは、前
記第２の固体層上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程に
より前記マスク材を加工し、このマスク材をマスクにし
て異方性エッチングにより前記第２の固体層をエッチン
グし、前記マスク材を剥離する、という工程により形成
される。
【００５８】前記複数の第２の溝は、前記第３の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第３の固体層をエッチングする、という
工程により形成される。
【００５９】前記複数の第２の溝は、前記第３の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第３の固体層をエッチングし、前記マス
ク材を剥離する、という工程により形成される。
【００６０】前記マスク材が酸化物から構成される場合
に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成され
る。前記第２、第３及び第４の絶縁層が酸化物から構成
される場合に、前記第２、第３及び第４の絶縁層は、そ
れぞれスパッタリング法により形成される。
【００６１】前記第１、第２及び第３の固体層の酸化
は、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理によ
り達成される。
【００６２】前記第１、第２及び第３のガス層内には、
空気を満たすようにしてもよい。
【００６３】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の第１の配線と、前記複数
の第１の配線の間が完全に空洞になるように前記複数の
第１の配線上に形成される第２の絶縁層と、上部と下部
から構成され、上部がライン状に形成され、下部が前記
第２の絶縁層に形成されたコンタクトホ−ル内及び上に
柱状に形成され、前記複数の第１の配線に接続される複
数の第２の配線と、前記複数の第２の配線の下部の間が
完全に空洞になるように前記複数の第２の配線の上部と
下部の間に形成される第３の絶縁層と、前記複数の第２
の配線の上部の間が完全に空洞になるように前記複数の
第２の配線上に形成される第４の絶縁層とを備える。
【００６４】前記複数の第１の配線の間の空洞内及び前
記複数の第２の配線の間の空洞内には、それぞれ少なく
とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされるか、又
は、空気が満たされる。
【００６５】前記第２、第３及び第４の絶縁層の表面
は、平坦である。
【００６６】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
第１の固体層を形成し、前記第１の固体層に複数の第１
の溝を形成し、前記複数の第１の溝内にのみ導電体を埋
め込んで複数の第１の配線を形成し、前記第１の固体層
上及び前記複数の第１の配線上に第２の絶縁層を形成
し、前記第１の固体層を酸化し、前記第１の固体層をガ
ス層に変換し、前記第２の絶縁層上に第２の固体層を形
成し、前記第２の固体層上に第３の絶縁層を形成し、前
記第３の絶縁層上に第３の固体層を形成し、前記第３の
固体層に複数の第２の溝を形成し、前記第３の絶縁層、
前記第２の固体層及び前記第２の絶縁層に前記複数の第
１の配線に達する複数のコンタクトホ−ルを形成し、前
記複数の第２の溝内及び前記複数のコンタクトホ−ル内
に導電体を埋め込んで複数の第２の配線を形成し、前記
第３の固体層上及び前記複数の第２の配線上に第４の絶
縁層を形成し、前記第２及び第３の固体層を酸化し、前
記第２及び第３の固体層を第２及び第３のガス層に変換
する、という一連の工程を備える。
【００６７】前記第１、第２及び第３の固体層は、炭素
層であり、前記炭素層を灰化することにより、前記複数
の第１及び第２の配線の間を少なくとも酸素と二酸化炭
素の混合ガスが満たされた空洞にする。
【００６８】前記第１、第２及び第３の固体層は、前記
第１及び第２の溝内及び前記コンタクトホ−ル内に導電
体を形成する際の温度以下で固体であり、前記第１又は
第２の溝の加工又は前記コンタクトホ−ルの加工が可能
であり、酸化により容易にガス層に変化する材料から構
成される。
【００６９】前記複数の第１の溝は、前記第１の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第１の固体層をエッチングする、という
工程により形成される。
【００７０】前記複数の第１の溝は、前記第１の固体層
上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク
材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
ングにより前記第１の固体層をエッチングし、前記マス
ク材を剥離する、という一連の工程により形成される。
【００７１】前記マスク材が酸化物から構成される場合
に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成され
る。
【００７２】前記複数の第２の溝は、前記第３の固体層
上にレジストを形成し、前記レジストをパタ−ニング
し、このレジストをマスクにして異方性エッチングによ
り前記第３の固体層をエッチングし、前記レジストを剥
離する、という工程により形成される。
【００７３】前記複数のコンタクトホ−ルは、前記第３
の固体層上及び前記第３の絶縁層上にレジストを形成
し、前記レジストをパタ−ニングし、このレジストをマ
スクにして異方性エッチングにより前記第３の絶縁層、
前記第２の固体層をエッチングし、前記レジストを剥離
し、前記第２の絶縁層をエッチングする、という工程に
より形成される。
【００７４】前記第２、第３及び第４の絶縁層が酸化物
から構成される場合に、前記第２、第３及び第４の絶縁
層は、それぞれスパッタリング法により形成される。
【００７５】前記第１、第２及び第３の固体層の酸化
は、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理によ
り達成される。
【００７６】前記第１、第２及び第３のガス層内には、
空気を満たすようにしてもよい。
【００７７】本発明の半導体装置は、されに、前記複数
の配線の構成と同様の構成を有し、前記複数の配線を取
り囲むように前記第１の絶縁層上に形成されるガ−ドリ
ングを備える。
【００７８】本発明の半導体装置は、さらに、前記複数
の第１の配線の構成と同様の構成を有し、前記複数の第
１の配線を取り囲むように前記第１の絶縁層上に形成さ
れる部分、及び前記複数の第２の配線の構成と同様の構
成を有し、前記複数の第２の配線を取り囲むように前記
第２の絶縁層上に形成される部分からなるガ−ドリング
を備える。
【００７９】本発明の半導体装置は、さらに、前記複数
の第１の配線の構成と同様の構成を有し、前記複数の第
１の配線を取り囲むように前記第１の絶縁層上に形成さ
れる部分、及び前記複数の第２の配線の構成と同様の構
成を有し、前記複数の第２の配線を取り囲むように前記
第３の絶縁層上に形成される部分、及び前記複数の導電
層の構成と同様の構成を有し、前記複数の導電層を取り
囲むように前記複数の第１の配線と前記複数の第２の配
線の間に形成される部分を少なくとも備えるガ−ドリン
グを備える。
【００８０】本発明の半導体装置は、さらに、前記複数
の第１の配線の構成と同様の構成を有し、前記複数の第
１の配線を取り囲むように前記第１の絶縁層上に形成さ
れる部分、及び、前記複数の第２の配線の構成と同様の
構成を有し、前記複数の第２の配線を取り囲むように前
記第２の絶縁層上に形成される部分を少なくとも備える
ガ−ドリングを備える。
【００８１】本発明の半導体装置は、ウェハのチップ領
域又はウェハから切り出されたチップに形成され、前記
ガ−ドリングは、前記チップ領域の縁部又は前記チップ
の縁部に形成されている。
【００８２】前記複数の配線の底面及び側面は、導電性
を有し、薬品に腐食され難く、酸化され難い配線保護層
により覆われている。前記複数の配線の側面は、薬品に
腐食され難く、酸化され難い配線保護層により覆われて
いる。
【００８３】前記複数の第１及び第２の配線の底面及び
側面は、導電性を有し、薬品に腐食され難く、酸化され
難い配線保護層により覆われている。前記複数の第１及
び第２の配線の側面は、薬品に腐食され難く、酸化され
難い配線保護層により覆われている。
【００８４】前記複数の第１及び第２の配線の底面及び
側面は、導電性を有し、薬品に腐食され難く、酸化され
難い配線保護層により覆われている。前記複数の第１及
び第２の配線の側面は、薬品に腐食され難く、酸化され
難い配線保護層により覆われている。
【００８５】本発明の半導体装置は、前記複数の配線の
構成と同様の構成を有し、前記複数の配線の間に形成さ
れ、前記第２の絶縁層を支えるダミ−配線を備える。
【００８６】本発明の半導体装置は、前記複数の第１の
配線の構成と同様の構成を有し、前記複数の第１の配線
の間に形成され、前記第２の絶縁層を支えるダミ−配線
と、前記複数の第２の配線の構成と同様の構成を有し、
前記複数の第２の配線の間に形成され、前記第３の絶縁
層を支えるダミ−配線とを備える。
【００８７】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の配線と、前記複数の配線
の間が完全に空洞になるように前記複数の配線上に形成
される第２の絶縁層と、前記複数の配線と前記第２の絶
縁層の間に形成され、前記複数の配線と前記第２の絶縁
層を強固に結合する結合層とを備える。
【００８８】前記第２の絶縁層は、酸化シリコンから構
成され、前記結合層は、前記複数の配線を構成する材料
とシリコンが反応したものから構成される。
【００８９】前記第２の絶縁層は、酸化金属層から構成
され、前記結合層は、前記複数の配線を構成する材料と
前記酸化金属層を構成する金属が反応したものから構成
される。
【００９０】前記複数の配線の間の空洞内には、少なく
とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされるか、又は
空気が満たされる。
【００９１】前記第２の絶縁層の表面は、平坦である。
【００９２】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に絶縁層を形成し、前記絶縁層上に固体層を形成
し、前記固体層に複数の溝を形成し、前記複数の溝内に
のみ導電体を埋め込んで複数の配線を形成し、前記固体
層上及び前記複数の配線上にシリコン層を形成し、前記
固体層を酸化することにより前記固体層をガス層に変換
すると同時に、前記シリコン層を酸化シリコン層に変換
し、前記複数の配線と前記シリコン層の間に前記複数の
配線と前記シリコン層を強固に結合する結合層を形成す
る、という一連の工程を備える。
【００９３】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に絶縁層を形成し、前記絶縁層上に固体層を形成
し、前記固体層に複数の溝を形成し、前記複数の溝内に
のみ導電体を埋め込んで複数の配線を形成し、前記固体
層上及び前記複数の配線上に金属層を形成し、前記固体
層を酸化することにより前記固体層をガス層に変換する
と同時に、前記金属層を酸化金属層に変換し、前記複数
の配線と前記金属層の間に前記複数の配線と前記金属層
を強固に結合する結合層を形成する、という一連の工程
を備える。
【００９４】前記固体層は、炭素層であり、前記炭素層
を灰化することにより、前記複数の配線の間を少なくと
も酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞にす
る。
【００９５】前記固体層は、前記導電体を形成する際の
温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可能であ
り、酸化により容易にガス層に変化する材料から構成さ
れるものである。
【００９６】前記複数の溝は、前記固体層上にマスク材
を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク材を加工し、
このマスク材をマスクにして異方性エッチングにより前
記固体層をエッチングし、前記マスク材を剥離する、と
いう一連の工程を備える。
【００９７】前記マスク材が酸化物から構成される場合
に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成され
る。
【００９８】前記複数の溝は、前記固体層上にレジスト
を形成し、前記レジストをパタ−ニングし、このレジス
トをマスクにして異方性エッチングにより前記固体層を
エッチングし、前記レジストを剥離する、という工程に
より形成される。
【００９９】前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の
薬液により剥離される。
【０１００】前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中での熱
処理又は酸素プラズマ処理により達成される。
【０１０１】前記ガス層内には、空気を満たすようにし
てもよい。
【０１０２】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の配線と、前記複数の配線
の間が完全に空洞になるように、前記空洞上及び前記複
数の配線の側壁に形成される酸化金属層と、前記第１の
絶縁層と前記複数の配線の間に形成される金属層と、前
記複数の配線上及び前記酸化金属層上に形成される第２
の絶縁層とを備えている。
【０１０３】前記酸化金属層は、前記金属層の酸化物か
ら構成される。前記金属層は、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ベリリウム、マグネシウム、スカンジウム、チタ
ン、マンガン、コバルト、ニッケル、イットリウム、イ
ンジウム、バリウム、ランタン、セリウム、ルテニウ
ム、鉛、ビスマス、トリウム、クロムから選択される１
つの材料から構成される。
【０１０４】前記第１の絶縁層には、コンタルトホ−ル
が設けられ、前記コンタクトホ−ル内には導電層が埋め
込まれ、前記金属層は、前記導電層に接触している。
【０１０５】前記複数の配線の間の空洞内には、少なく
とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされるか、又は
空気が満たされる。
【０１０６】前記第２の絶縁層の表面は、平坦である。
【０１０７】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
固体層を形成し、前記固体層に複数の溝を形成し、前記
複数の溝の内面及び前記固体層上に金属層を形成し、前
記複数の溝内にのみ導電体を埋め込んで複数の配線を形
成し、前記固体層を酸化することにより前記固体層をガ
ス層に変換し、前記複数の配線の側壁及び前記ガス層上
に存在する前記金属層のみを酸化又は窒化し、第２の絶
縁層を形成し、前記複数の配線上及び前記第２の絶縁層
上に第３の絶縁層を形成する、という一連の工程を備え
ている。
【０１０８】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
固体層を形成し、前記固体層に複数の溝を形成し、前記
複数の溝の内面及び前記固体層上に金属層を形成し、前
記複数の溝内にのみ導電体を埋め込んで複数の配線を形
成し、前記固体層を酸化することにより前記固体層をガ
ス層に変換すると同時に、前記複数の配線の側壁及び前
記ガス層上に存在する前記金属層のみを酸化金属層に変
換し、前記複数の配線上及び前記酸化金属層上に第２の
絶縁層を形成する、という一連の工程を備えている。
【０１０９】前記固体層は、炭素層であり、前記炭素層
を灰化することにより、前記複数の配線の間を少なくと
も酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞にす
る。
【０１１０】前記固体層は、前記導電体を形成する際の
温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可能であ
り、酸化により容易にガス層に変化する材料から構成さ
れるものである。
【０１１１】前記複数の溝は、前記固体層上にマスク材
を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク材を加工し、
このマスク材をマスクにして異方性エッチングにより前
記固体層をエッチングし、前記マスク材を剥離する、と
いう工程により形成される。前記マスク材が酸化物から
構成される場合に、前記マスク材は、スパッタリング法
により形成される。
【０１１２】前記複数の溝は、前記固体層上にレジスト
を形成し、前記レジストをパタ−ニングし、このレジス
トをマスクにして異方性エッチングにより前記固体層を
エッチングし、前記レジストを剥離する、という工程に
より形成される。
【０１１３】前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の
薬液により剥離される。
【０１１４】前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中での熱
処理又は酸素プラズマ処理により達成される。前記金属
層は、酸素雰囲気中又は窒素雰囲気中での熱処理により
酸化又は窒化される。
【０１１５】前記ガス層内には、空気を満たすようにし
てもよい。
【０１１６】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の配線と、前記複数の配線
の側面及び底面を覆い、酸素を透過しない性質を有する
防護金属層と、前記複数の配線の上面を覆い、酸素を透
過しない性質を有する防護層と、前記複数の配線の間が
完全に空洞になるように前記空洞上及び前記防護層上に
形成される第２の絶縁層とを備えている。
【０１１７】前記防護金属層は、チタンと窒化チタンの
積層、及び窒化チタンシリコンのうちのいずれか１つか
ら構成される。前記防護層は、チタンと窒化チタンの積
層、窒化チタンシリコン、及び窒化シリコンのうちのい
ずれか１つから構成される。前記第１の絶縁層には、コ
ンタルトホ−ルが設けられ、前記コンタクトホ−ル内に
は導電層が埋め込まれ、前記金属層は、前記導電層に接
触している。
【０１１８】前記複数の配線の間の空洞内には、少なく
とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされるか、又は
空気が満たされる。
【０１１９】前記第２の絶縁層の表面は、平坦である。
【０１２０】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
固体層を形成し、前記固体層に複数の溝を形成し、前記
複数の溝の内面及び前記固体層上に酸素の透過を防止す
る機能を有する防護金属層を形成し、前記防護金属層上
に導電体を形成し、前記防護金属層及び前記導電体を研
磨又はエッチングし、前記複数の溝内にのみ前記防護金
属層及び前記導電体を残存させ、複数の配線を形成し、
前記複数の配線上にのみ酸素の透過を防止する機能を有
する防護層を形成し、前記固体層上及び前記防護層上に
第２の絶縁層を形成し、前記固体層を酸化することによ
り前記固体層をガス層に変換する、という一連の工程を
備える。
【０１２１】前記防護金属層及び前記導電体を研磨又は
エッチングは、前記防護金属層及び前記導電体の表面の
レベルが前記固体層の表面のレベルよりも低くなる程度
まで行う。
【０１２２】前記固体層は、炭素層であり、前記炭素層
を灰化することにより、前記複数の配線の間を少なくと
も酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞にす
る。
【０１２３】前記固体層は、前記導電体を形成する際の
温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可能であ
り、酸化により容易にガス層に変化する材料から構成さ
れるものである。
【０１２４】前記複数の溝は、前記固体層上にマスク材
を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク材を加工し、
このマスク材をマスクにして異方性エッチングにより前
記固体層をエッチングし、前記マスク材を剥離する、と
いう工程により形成される。前記マスク材が酸化物から
構成される場合に、前記マスク材は、スパッタリング法
により形成される。
【０１２５】前記複数の溝は、前記固体層上にレジスト
を形成し、前記レジストをパタ−ニングし、このレジス
トをマスクにして異方性エッチングにより前記固体層を
エッチングし、前記レジストを剥離する、という工程に
より形成される。
【０１２６】前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の
薬液により剥離される。
【０１２７】前記第２の絶縁層が酸化物から構成されて
いる場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリング法に
より形成される。
【０１２８】前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中での熱
処理又は酸素プラズマ処理により達成される。
【０１２９】前記ガス層内には、空気を満たすようにし
てもよい。
【０１３０】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の配線と、前記複数の配線
に接触しないで前記複数の配線の側面及び上面を覆い、
前記複数の配線の周囲を空洞とするような第２の絶縁層
と、前記複数の配線の間及び前記第２の絶縁層上に形成
される第３の絶縁層とを備える。
【０１３１】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の配線と、前記複数の配線
の側面に接触しないで前記複数の配線の側面を覆い、前
記複数の配線の側面に空洞を形成ような第２の絶縁層
と、前記複数の配線の間及び前記第２の絶縁層上に形成
される第３の絶縁層とを備える。
【０１３２】前記複数の配線の間の空洞内には、少なく
とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされるか、又は
空気が満たされる。
【０１３３】前記第３の絶縁層の表面は、平坦である。
【０１３４】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
導電体を形成し、前記導電体上に第１の固体層を形成
し、前記第１の固体層及び前記導電体をエッチングし、
複数の配線を形成し、前記複数の配線の側壁に第２の固
体層を形成し、前記第１及び第２の固体層上に第２の絶
縁層を形成し、前記第１及び第２の固体層を酸化するこ
とにより前記第１及び第２の固体層をガス層に変換し、
前記複数の配線を前記ガス層により取り囲む、という一
連の工程を備える。
【０１３５】前記第１及び第２の固体層は、炭素層であ
り、前記炭素層を灰化することにより、前記複数の配線
の周囲を少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満た
された空洞にする。
【０１３６】前記第１及び第２の固体層は、前記複数の
溝の加工が可能であり、酸化により容易にガス層に変化
する材料から構成される。
【０１３７】前記複数の配線は、前記第１の固体層上に
マスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マスク材を
加工し、このマスク材をマスクにして異方性エッチング
により前記第１の固体層及び前記導電体をエッチングす
る、という工程により形成される。
【０１３８】前記マスク材が酸化物から構成される場合
に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成され
る。
【０１３９】本発明の半導体装置の製造方法は、さら
に、前記エッチングの後に前記マスク材を剥離する工程
を備える。
【０１４０】前記複数の配線は、前記固体層上にレジス
トを形成し、前記レジストをパタ−ニングし、このレジ
ストをマスクにして異方性エッチングにより前記固体層
をエッチングし、前記レジストを剥離する、という工程
により形成される。
【０１４１】前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の
薬液により剥離される。
【０１４２】前記第２の絶縁層が酸化物から構成されて
いる場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリング法に
より形成される。
【０１４３】前記第１及び第２の固体層の酸化は、酸素
雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理により達成さ
れる。
【０１４４】前記ガス層内には、空気を満たすようにし
てもよい。
【０１４５】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に
導電体を形成し、前記導電体をエッチングし、複数の配
線を形成し、前記複数の配線の側壁に固体層を形成し、
前記固体層上に第２の絶縁層を形成し、前記固体層を酸
化することにより前記固体層をガス層に変換し、前記複
数の配線の側面を前記ガス層により覆う、という一連の
工程を備える。
【０１４６】前記固体層は、炭素層であり、前記炭素層
を灰化することにより、前記複数の配線の側面を少なく
とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞にす
る。前記固体層は、前記複数の溝の加工が可能であり、
酸化により容易にガス層に変化する材料から構成され
る。
【０１４７】前記第２の絶縁層が酸化物から構成されて
いる場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリング法に
より形成される。
【０１４８】前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中での熱
処理又は酸素プラズマ処理により達成される。
【０１４９】前記ガス層内には、空気を満たすようにし
てもよい。
【０１５０】本発明の固体層のエッチング方法は、酸化
によりガス層に変化するような固体層を形成し、前記固
体層上にマスク材を形成し、写真蝕刻工程により前記マ
スク材を加工し、このマスク材をマスクにして異方性エ
ッチングにより前記固体層をエッチングする、という一
連の工程を備える。
【０１５１】前記マスク材が酸化物から構成される場合
に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成され
る。
【０１５２】本発明の固体層のエッチング方法は、酸化
によりガス層に変化するような固体層を形成し、前記固
体層上にレジストを形成し、前記レジストをパタ−ニン
グし、このレジストをマスクにして異方性エッチングに
より前記固体層をエッチングし、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2
の薬液により前記レジストを剥離する、という一連の工
程を備える。
【０１５３】本発明の半導体装置は、半導体基板と、前
記半導体基板上に形成される第１の絶縁層と、前記第１
の絶縁層上に形成される複数の配線と、前記複数の配線
の間が少なくとも二酸化炭素のガスが満たされる空洞と
なるように前記複数の配線上に形成される第２の絶縁層
とを備える。
【０１５４】前記空洞内の二酸化炭素の濃度は、少なく
とも大気中の二酸化炭素の濃度よりも高い。
【０１５５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。
【０１５６】図１は、本発明の第１の実施の形態に関わ
る半導体装置を示している。
【０１５７】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）１
１上には、絶縁層（例えば、シリコン酸化層）１２が形
成されている。配線１３は、絶縁層１２上に配置されて
いる。配線１３は、銅、アルミニウム合金などの金属、
不純物を含むポリシリコンなどの半導体、タングステン
などの高融点金属から構成されている。
【０１５８】配線１３間を満たすことがない板状の絶縁
層（例えば、シリコン酸化層）１４は、配線１３を柱と
して、配線１３上に形成されている。つまり、配線１３
間は、空洞（キャビティ）１５になっている。空洞１５
内には、誘電率εが１．０程度のガス、即ち、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが主として満たされてい
る。
【０１５９】なお、空洞内の二酸化炭素ＣＯ2 のガスの
濃度は、少なくとも空気（大気）中の二酸化炭素のガス
の濃度よりも高くなっている。また、空洞１５を、製造
時に空気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴
を設けておくことにより、空洞１５内に空気を満たすよ
うにしてもよい。
【０１６０】上記構成の半導体装置によれば、配線１３
間には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガ
ス、又は空気が満たされている。この混合ガス又は空気
の誘電率εは、１．０程度である。これにより、配線１
３間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べ
て、極端に誘電率を低下させることができる。従って、
素子の集積度の向上とＬＳＩの性能の向上を同時に達成
することができる。
【０１６１】次に、図１の半導体装置の製造方法につい
て説明する。
【０１６２】まず、図２に示すように、半導体基板１１
上に絶縁層１２を形成する。スパッタリング法などによ
り絶縁層１２上に炭素（カ−ボン）層１６を形成する。
ここで、炭素層１６の厚さは、ＬＳＩの内部配線の厚さ
と等しい値（例えば、約０．７〜約０．２μｍ）に設定
される。
【０１６３】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、炭
素層１６上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリ
コン窒化層など）１７を形成する。ここで、マスク材１
７が酸化物により構成されている場合には、マスク材１
７は、スパッタリング法により形成するのがよい。ＣＶ
Ｄ法を用いる場合、反応ガスに含まれる酸素により炭素
層１６が消滅する場合があるからである。
【０１６４】次に、マスク材１７上にレジストを塗布
し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用いてこのレジストをパ
タ−ニングする。また、パタ−ニングされたレジストを
マスクにしてマスク材１７をパタ−ニングする。この
後、レジストを剥離し、マスク材１７をマスクにして、
異方性エッチングにより炭素層１６をエッチングし、炭
素層１６に溝を形成する。
【０１６５】なお、炭素層１６は、レジストをマスクに
してエッチングしてもよい。
【０１６６】レジストの剥離は、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2
の薬液により行われる。レジストは、酸素プラズマ処理
でも剥離できるが、酸素プラズマ処理を用いると、炭素
層１６も消滅してしまうからである。
【０１６７】次に、図３に示すように、ＣＶＤ法又はス
パッタリング法により、半導体基板１１上の全面に銅な
どから構成される導電層を形成する。化学機械的研磨
（ＣＭＰ）により、炭素層１６の間の溝内にのみ導電層
を残存させ、配線１３を形成する。
【０１６８】なお、ＣＭＰの代わりに、異方性エッチン
グ又は等方性エッチングを用いて配線１３を形成するよ
うにしてもよい。
【０１６９】この後、マスク材１７は、剥離される。
【０１７０】次に、図４に示すように、スパッタリング
法により、配線１３及び炭素層１６上に絶縁層（例え
ば、シリコン酸化層）１４を形成する。ここで、絶縁層
１４がシリコン酸化層のような酸化物の場合には、ＣＶ
Ｄ法を用いない方がよい。なぜなら、反応ガスの中に酸
素Ｏ2 が含まれているため、絶縁層１４の形成時に、炭
素層１６が除去されてしまう可能性があるからである。
【０１７１】次に、図５及び図６に示すように、炭素層
１６を灰化し、炭素層１６を、酸素Ｏ2 と二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 の混合ガスが主として満たされた空洞１５に変換す
る。なお、炭素層１６の灰化は、以下の二つの方法のい
ずれかを使用することにより達成される。
【０１７２】一つめは、酸素雰囲気中（酸素を含む雰囲
気のことをいう、例えば大気中でもよい）での熱処理
（温度４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この
方法では、炭素層１６が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反
応が緩やかに進むため、炭素層１６の体積の膨脹による
絶縁層１４の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【０１７３】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層１６が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層１６の体積の膨脹による
絶縁層１４の破裂が生じる可能性が高くなるという欠点
がある。しかし、この欠点は、絶縁層１４の質の改善や
酸素プラズマ処理の温度の低下などにより回避できる。
【０１７４】なお、空洞１５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を設けておくこと
により、空洞１５内に空気を満たすようにしてもよい。
【０１７５】上述の方法によれば、配線を形成するため
の溝を有する絶縁層に炭素層を用い、かつ、溝内に配線
を形成した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた
空洞に変換している。従って、容易に、図１の半導体装
置を提供することができる。図７は、本発明の第２の実
施の形態に関わる半導体装置を示している。
【０１７６】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０１７７】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０１７８】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０１７９】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０１８０】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０１８１】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０１８２】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０１８３】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０１８４】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【０１８５】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０１８６】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０１８７】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０１８８】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３６，３７が
形成されている。この絶縁層３６，３７は、配線Ｗ２に
支えられている。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３
８になっている。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０１８９】なお、絶縁層３６は、配線Ｗ２のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３７は、配線Ｗ２間
に空洞３８を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０１９０】なお、空洞３１，３８を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，３８内に空気を満たすように
してもよい。
【０１９１】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【０１９２】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間
をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、
極端に誘電率を低下させることができる。
【０１９３】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０１９４】次に、図７の半導体装置の製造方法につい
て説明する。
【０１９５】まず、図８に示すように、ＬＯＣＯＳ法に
より半導体基板２１上にフィ−ルド酸化層２２を形成す
る。また、フィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域
に、例えば、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域
２４ａ，２４ｂを有するＭＯＳトランジスタを形成す
る。
【０１９６】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０１９７】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０１９８】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０１９９】次に、図９に示すように、スパッタリング
法により、絶縁層２５上に炭素（カ−ボン）層３９を形
成する。ここで、炭素層３９の厚さは、ＬＳＩの内部配
線の厚さと等しい値（例えば、約０．７〜約０．２μ
ｍ）に設定される。
【０２００】次に、図１０に示すように、スパッタリン
グ法により、炭素層３９上にマスク材（例えば、シリコ
ン酸化層やシリコン窒化層など）２９を、約０．０５μ
ｍの厚さで形成する。
【０２０１】ここで、マスク材２９が酸化物から構成さ
れる場合には、マスク材２９は、炭素層３９の消滅を防
ぐため、ＣＶＤ法でなく、スパッタリング法で形成する
のがよい。
【０２０２】次に、図１１に示すように、マスク材２９
上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用い
てこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニン
グされたレジストをマスクにしてマスク材２９をパタ−
ニングする。この後、レジストを剥離する。マスク材２
９のパタ−ンは、配線のパタ−ンと同じになる。
【０２０３】次に、図１２に示すように、マスク材２９
をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層３９を
エッチングする。
【０２０４】なお、本実施例では、ＰＥＰにより、直
接、炭素層３９をエッチングすることなく、ＰＥＰで加
工したマスク材２９をマスクにして炭素層３９をエッチ
ングしている。
【０２０５】この理由は、以下のとおりである。ＰＥＰ
に用いるレジストは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）、又はＨ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により除去され
る。しかし、酸素プラズマ処理でレジストを除去する場
合は、せっかくパタ−ニングした炭素層３９が同時に除
去されてしまう。一方、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液に
よりレジストを除去する場合は、導電層（高融点金属の
場合のみ）２６ａ，２６ｂが同時に除去されてしまう。
【０２０６】そこで、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
にして炭素層３９をエッチングするのがよい。
【０２０７】次に、図１３に示すように、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チタン
の積層から構成されるバリア層２７を、配線溝ＸＸの内
面上及びマスク材２９上に形成する。
【０２０８】次に、図１４に示すように、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、バリア層２７上に、銅、アル
ミニウム合金などなどから構成される金属２８を形成す
る。なお、配線は、銅、アルミニウム合金などの金属に
限られず、例えば、不純物を含むポリシリコンなどの半
導体、タングステンなどの高融点金属であってもよい。
【０２０９】次に、図１５に示すように、化学機械的研
磨（ＣＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、バ
リア層２７ａ，２７ｂ及び金属２８ａ，２８ｂを残存さ
せ、配線Ｗ１を形成する。
【０２１０】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングを用いて配線Ｗ１を形成してもよ
い。
【０２１１】次に、図１６に示すように、スパッタリン
グ法により、マスク材２９上及び配線Ｗ１上に絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）３０を形成する。
【０２１２】ここで、絶縁層３０が酸化物の場合には、
絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成しない方がよい。な
ぜなら、絶縁層３０を形成する際の反応ガス中には、酸
素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁層３０の形成時
に、炭素層３９が除去されてしまう可能性があるからで
ある。
【０２１３】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０２１４】次に、図１７及び図１８に示すように、炭
素層３９を灰化し、炭素層３９を、主として酸素Ｏ2 と
二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３１に変
換する。炭素層３９の灰化は、以下の二つの方法のいず
れかを使用することにより達成される。
【０２１５】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
２９，３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【０２１６】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層２９，３０の破裂が生じる可能性が高くなるとい
う欠点がある。しかし、この欠点は、絶縁層２９，３０
の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下などにより
回避できる。
【０２１７】次に、図１９に示すように、ＣＶＤ法を用
いて、絶縁層３０上に低い誘電率を有する絶縁層（例え
ば、弗素を含むＴＥＯＳなど）３２を形成する。
【０２１８】次に、図２０に示すように、ＰＥＰ（写真
蝕刻工程）及びＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用
いて、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを絶縁層３０，３２
に設ける。
【０２１９】次に、図２１に示すように、選択成長法を
用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高融
点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０，３２のビアホ−ル内には、高融
点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わない。
【０２２０】次に、図２２に示すように、配線Ｗ１を形
成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２を
形成する。
【０２２１】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層３２上に炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、
炭素層の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に設定され
ている。スパッタリング法により、炭素層上にマスク材
（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）３６
を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０２２２】この後、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方
性エッチングを用いて、マスク材３６をパタ−ニングす
る。また、マスク材３６をマスクにして、異方性エッチ
ングにより炭素層をエッチングする。スパッタリング法
又はＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チタンの積
層から構成されるバリア層３４ａ，３４ｂを形成する。
【０２２３】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、バ
リア層３４ａ，３４ｂ上に、銅、アルミニウム合金など
などから構成される金属層３５ａ，３５ｂを形成する。
化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の間の溝内に
のみ、バリア層３４ａ，３４ｂ及び金属層３５ａ，３５
ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【０２２４】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ２を形成するように
してもよい。
【０２２５】スパッタリング法により、マスク材３６上
及び配線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
７を形成する。この後、炭素層を灰化し、炭素層を、主
として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たさ
れた空洞３８に変換する。
【０２２６】なお、空洞３１，３８を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，３８内に空気を満たすように
してもよい。
【０２２７】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。従って、容易に、
図７の半導体装置を提供することができる。
【０２２８】図２３は、本発明の第３の実施の形態に関
わる半導体装置を示している。
【０２２９】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０２３０】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０２３１】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０２３２】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０２３３】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０２３４】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０２３５】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０２３６】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０２３７】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【０２３８】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０２３９】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０２４０】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０２４１】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３７が形成さ
れている。この絶縁層３７は、配線Ｗ２に支えられてい
る。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３８になってい
る。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０２４２】絶縁層３７は、配線Ｗ２間に空洞３８を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３７は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０２４３】なお、空洞３１，３８を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，３８内に空気を満たすように
してもよい。
【０２４４】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【０２４５】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間
をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、
極端に誘電率を低下させることができる。
【０２４６】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０２４７】次に、図２３の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０２４８】まず、図２４に示すように、絶縁層２５上
に炭素層３９を形成するまでを、上述の第２の実施の形
態における製造方法と同様の方法により行う。
【０２４９】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０２５０】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０２５１】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０２５２】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０２５３】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層３９を形成する。ここで、炭素層３
９の厚さは、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例え
ば、約０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０２５４】スパッタリング法により、炭素層３９上に
マスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層な
ど）を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０２５５】マスク材上にレジストを塗布し、ＰＥＰ
（写真蝕刻工程）を用いてこのレジストをパタ−ニング
する。また、パタ−ニングされたレジストをマスクにし
てマスク材をパタ−ニングする。この後、レジストを剥
離し、マスク材をマスクにして、異方性エッチングによ
り炭素層３９をエッチングする。
【０２５６】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層３９を
エッチングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材を
マスクにして炭素層３９をエッチングする理由は、上述
の第２の実施の形態における製造方法で説明した理由と
同じである。
【０２５７】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクに炭
素層３９をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層３９をエッ
チングするのがよい。
【０２５８】この後、マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チタン
の積層から構成されるバリア層２７を、配線溝ＸＸの内
面上及び炭素層３９上に形成する。
【０２５９】次に、図２５に示すように、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、バリア層２７上に、銅、アル
ミニウム合金などなどから構成される金属２８を形成す
る。なお、配線は、銅、アルミニウム合金などの金属に
限られず、例えば、不純物を含むポリシリコンなどの半
導体、タングステンなどの高融点金属であってもよい。
【０２６０】次に、図２６に示すように、化学機械的研
磨（ＣＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、バ
リア層２７ａ，２７ｂ及び金属２８ａ，２８ｂを残存さ
せ、配線Ｗ１を形成する。
【０２６１】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ１を形成するように
してもよい。
【０２６２】次に、図２７に示すように、スパッタリン
グ法により、炭素層３９上及び配線Ｗ１上に絶縁層（例
えば、シリコン酸化層）３０を形成する。ここで、絶縁
層３０は、ＣＶＤ法により形成しない方がよい。なぜな
ら、絶縁層３０を形成する際の反応ガス中には、酸素Ｏ
2 ガスが含まれているため、絶縁層３０の形成時に、炭
素層３９が除去されてしまう可能性があるからである。
【０２６３】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０２６４】次に、図２８及び図２９に示すように、炭
素層３９を灰化し、炭素層３９を、主として酸素Ｏ2 と
二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３１に変
換する。炭素層３９の灰化は、以下の二つの方法のいず
れかを使用することにより達成される。
【０２６５】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時間が長
くなる欠点がある。
【０２６６】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層３０の破裂が生じる可能性が高くなるという欠点
がある。しかし、この欠点は、絶縁層３０の質の改善や
酸素プラズマ処理の温度の低下などにより回避できる。
【０２６７】次に、図３０に示すように、ＣＶＤ法を用
いて、絶縁層３０上に低い誘電率を有する絶縁層（例え
ば、弗素を含むＴＥＯＳなど）３２を形成する。
【０２６８】次に、図３１に示すように、ＰＥＰ（写真
蝕刻工程）及びＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用
いて、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを絶縁層３０，３２
に設ける。
【０２６９】次に、図３２に示すように、選択成長法を
用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高融
点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０，３２のビアホ−ル内には、高融
点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わない。
【０２７０】次に、図３３に示すように、配線Ｗ１を形
成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２を
形成する。
【０２７１】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層３２上に炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、
炭素層の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に設定され
ている。スパッタリング法により、炭素層上にマスク材
（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）を、
約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０２７２】この後、マスク材上にレジストを塗布し、
ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用いてこのレジストをパタ−
ニングする。また、パタ−ニングされたレジストをマス
クにしてマスク材をパタ−ニングする。この後、レジス
トを剥離し、マスク材をマスクにして、異方性エッチン
グにより炭素層をエッチングする。
【０２７３】また、マスク材を除去し、スパッタリング
法又はＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チタンの
積層から構成されるバリア層３４ａ，３４ｂを形成す
る。
【０２７４】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、バ
リア層３４ａ，３４ｂ上に、銅、アルミニウム合金など
などから構成される金属層３５ａ，３５ｂを形成する。
化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の間の溝内に
のみ、バリア層３４ａ，３４ｂ及び金属層３５ａ，３５
ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【０２７５】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ２を形成するように
してもよい。
【０２７６】スパッタリング法により、炭素層上及び配
線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を形
成する。この後、炭素層を灰化し、炭素層を、主として
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空
洞３８に変換する。
【０２７７】なお、空洞３１，３８を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，３８内に空気を満たすように
してもよい。
【０２７８】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。従って、容易に、
図２３の半導体装置を提供することができる。
【０２７９】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【０２８０】図３４は、本発明の第４の実施の形態に関
わる半導体装置を示している。
【０２８１】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０２８２】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０２８３】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０２８４】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０２８５】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０２８６】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０２８７】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０２８８】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０２８９】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンなどの高融
点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，３３ｂが形
成されている。
【０２９０】但し、導電層３３ａ，３３ｂは、高融点金
属以外の他の材料から構成しても構わない。
【０２９１】柱状の導電層３３ａ，３３ｂの上部には、
棚状の絶縁層３６，３７が形成されている。この絶縁層
３６，３７は、導電層３３ａ，３３ｂに支えられてい
る。柱状の導電層３３ａ，３３ｂの間は、空洞（キャビ
ティ）４０になっている。この空洞４０には、主として
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０２９２】なお、絶縁層３６は、導電層３３ａ，３３
ｂの位置や断面積を決めるもので、例えば、シリコン酸
化層やシリコン窒化層などから構成される。絶縁層３７
は、空洞４０を設ける際に重要となると共に、絶縁層３
７上にさらに配線を積み重ねる際の土台となる重要なも
のである。絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜など
から構成される。
【０２９３】なお、空洞３１，４０を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，４０内に空気を満たすように
してもよい。
【０２９４】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、導電層（上下配線
のコンタクトプラグ）３３ａ，３３ｂの間にも、酸素Ｏ
2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた
空洞４０が形成されている。
【０２９５】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、配線Ｗ１間及び導電層３３
ａ，３３ｂの間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす
場合に比べて、極端に誘電率を低下させることができ
る。
【０２９６】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０２９７】次に、図３４の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０２９８】まず、図３５に示すように、絶縁層２５上
に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第２の実施の形態
における製造方法と同様の方法により行う。
【０２９９】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０３００】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０３０１】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０３０２】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０３０３】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０３０４】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
２９を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０３０５】また、マスク材２９上にレジストを塗布
し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用いてこのレジストをパ
タ−ニングする。パタ−ニングされたレジストをマスク
にしてマスク材２９をパタ−ニングする。この後、レジ
ストを剥離し、マスク材２９をマスクにして、異方性エ
ッチングにより炭素層をエッチングする。
【０３０６】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０３０７】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
に炭素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチン
グするのがよい。
【０３０８】この後、スパッタリング法又はＣＶＤ法に
より、例えば、チタンと窒化チタンの積層から構成され
るバリア層２７ａ，２７ｂを形成する。スパッタリング
法又はＣＶＤ法により、バリア層２７ａ，２７ｂ上に、
銅、アルミニウム合金などから構成される金属層２８
ａ，２８ｂを形成する。
【０３０９】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステンなどの高融点金属であって
もよい。
【０３１０】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、バリア層２７ａ，２７ｂ及び金属２
８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。
【０３１１】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ１を形成するように
してもよい。
【０３１２】スパッタリング法により、マスク材２９上
及び配線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
０を形成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により
形成しない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する
際の反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているた
め、絶縁層３０の形成時に、炭素層３９が除去されてし
まう可能性があるからである。
【０３１３】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０３１４】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０３１５】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化
層など）３６を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０３１６】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方性エッチ
ングを用いて、マスク材３６をパタ−ニングする。この
マスク材３６をマスクにして、異方性エッチングにより
炭素層４１及び絶縁層３０をエッチングする。その結
果、炭素層４１及び絶縁層３０には、配線Ｗ１に達する
ビアホ−ルが形成される。
【０３１７】次に、図３６に示すように、選択成長法を
用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高融
点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０及び炭素層４１のビアホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０３１８】次に、図３７に示すように、スパッタリン
グ法により、マスク材３６上及び導電層３３ａ，３３ｂ
上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を形成す
る。ここで、絶縁層３７は、炭素層４１の消滅を防ぐた
め、ＣＶＤ法により形成しない方がよい。
【０３１９】また、絶縁層３７の厚さは、絶縁層３７が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３７の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３７の種類や質などにより、絶
縁層３７の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０３２０】次に、図３８及び図３９に示すように、炭
素層４１を灰化し、この炭素層４１を、主として酸素Ｏ
2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０
に変換する。炭素層４１の灰化は、以下の二つの方法の
いずれかを使用することにより達成される。
【０３２１】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層４１が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層４１の体積の膨脹による絶縁層
３６，３７の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【０３２２】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層４１が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層４１の体積の膨脹による
絶縁層３６，３７の破裂が生じる可能性が高くなるとい
う欠点がある。しかし、この欠点は、絶縁層３６，３７
の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下などにより
回避できる。
【０３２３】なお、空洞３１，４０を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，４０内に空気を満たすように
してもよい。
【０３２４】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１を形成
するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、かつ、溝
内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガスが満
たされた空洞に変換している。
【０３２５】また、導電層（上下配線のコンタクトプラ
グ）３３ａ，３３ｂを形成するためのビアホ−ルを有す
る絶縁層に炭素層を用い、かつ、ビアホ−ル内に導電層
３３ａ，３３ｂを形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。
【０３２６】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【０３２７】図４０は、本発明の第５の実施の形態に関
わる半導体装置を示している。
【０３２８】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０３２９】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０３３０】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０３３１】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０３３２】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０３３３】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０３３４】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０３３５】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０３３６】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンなどの高融
点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，３３ｂが形
成されている。
【０３３７】但し、導電層３３ａ，３３ｂは、高融点金
属以外の他の材料から構成しても構わない。
【０３３８】柱状の導電層３３ａ，３３ｂの上部には、
棚状の絶縁層３６，３７が形成されている。この絶縁層
３６，３７は、導電層３３ａ，３３ｂに支えられてい
る。柱状の導電層３３ａ，３３ｂの間は、空洞（キャビ
ティ）４０になっている。この空洞４０には、主として
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０３３９】絶縁層３６は、例えば、シリコン酸化層や
シリコン窒化層などから構成される。絶縁層３７は、空
洞４０を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に
さらに配線を積み重ねる際の土台となる重要なものであ
る。絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構
成される。
【０３４０】なお、空洞３１，４０を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，４０内に空気を満たすように
してもよい。
【０３４１】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、導電層（上下配線
のコンタクトプラグ）３３ａ，３３ｂの間にも、酸素Ｏ
2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた
空洞４０が形成されている。
【０３４２】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、配線Ｗ１間及び導電層３３
ａ，３３ｂの間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす
場合に比べて、極端に誘電率を低下させることができ
る。
【０３４３】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０３４４】次に、図４０の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０３４５】まず、図４１に示すように、絶縁層２５上
に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第３の実施の形態
における製造方法と同様の方法により行う。
【０３４６】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０３４７】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０３４８】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０３４９】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０３５０】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０３５１】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写真蝕
刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材をパ
タ−ニングする。このマスク材をマスクにして、異方性
エッチングにより炭素層をエッチングする。
【０３５２】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０３５３】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクに炭
素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2 ＳＯ
4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質であ
る場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチングす
るのがよい。
【０３５４】この後、マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チタン
の積層から構成されるバリア層２７ａ，２７ｂを形成す
る。スパッタリング法又はＣＶＤ法により、バリア層２
７ａ，２７ｂ上に、銅、アルミニウム合金などから構成
される金属２８ａ，２８ｂを形成する。
【０３５５】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステンなどの高融点金属であって
もよい。
【０３５６】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、バリア層２７ａ，２７ｂ及び金属２
８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。なお、
ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッチン
グにより配線Ｗ１を形成していもよい。
【０３５７】スパッタリング法により、炭素層上及び配
線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３０を形
成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成し
ない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する際の反
応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁
層３０の形成時に、炭素層３９が除去されてしまう可能
性があるからである。
【０３５８】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０３５９】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０３６０】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化
層など）３６を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０３６１】マスク材３６上にレジストを塗布し、ＰＥ
Ｐ（写真蝕刻工程）を用いてこのレジストをパタ−ニン
グする。また、パタ−ニングされたレジストをマスクに
してマスク材３６をパタ−ニングする。
【０３６２】この後、レジストを剥離し、マスク材３６
をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層４１及
び絶縁層３０をエッチングする。その結果、炭素層４１
及び絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するビアホ−ルが形
成される。この後、マスク材３６は、除去される。
【０３６３】次に、図４２に示すように、選択成長法を
用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高融
点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０，３２のビアホ−ル内には、高融
点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わない。
【０３６４】次に、図４３に示すように、スパッタリン
グ法により、炭素層４１上及び導電層３３ａ，３３ｂ上
に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を形成する。
ここで、絶縁層３７は、炭素層４１の消滅を防ぐため、
ＣＶＤ法により形成しない方がよい。
【０３６５】また、絶縁層３７の厚さは、絶縁層３７が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３７の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３７の種類や質などにより、絶
縁層３７の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０３６６】次に、図４４及び図４５に示すように、炭
素層４１を灰化し、この炭素層４１を、主として酸素Ｏ
2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０
に変換する。炭素層４１の灰化は、以下の二つの方法の
いずれかを使用することにより達成される。
【０３６７】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層４１が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層４１の体積の膨脹による絶縁層
３６，３７の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【０３６８】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層４１が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層４１の体積の膨脹による
絶縁層３６，３７の破裂が生じる可能性が高くなるとい
う欠点がある。しかし、この欠点は、絶縁層３６，３７
の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下などにより
回避できる。
【０３６９】なお、空洞３１，４０を、製造時に空気に
接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設けてお
くことにより、空洞３１，４０内に空気を満たすように
してもよい。
【０３７０】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１を形成
するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、かつ、溝
内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガスが満
たされた空洞に変換している。
【０３７１】また、導電層（上下配線のコンタクトプラ
グ）３３ａ，３３ｂを形成するためのビアホ−ルを有す
る絶縁層に炭素層を用い、かつ、ビアホ−ル内に導電層
３３ａ，３３ｂを形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。
【０３７２】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【０３７３】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【０３７４】図４６は、本発明の第６の実施の形態に関
わる半導体装置を示している。
【０３７５】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０３７６】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０３７７】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０３７８】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０３７９】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０３８０】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０３８１】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０３８２】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０３８３】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンなどの高融
点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，３３ｂが形
成されている。但し、導電層３３ａ，３３ｂは、高融点
金属以外の他の材料から構成しても構わない。
【０３８４】導電層３３ａ，３３ｂの上部には、絶縁層
４２，４３が形成されている。この絶縁層４２，４３
は、導電層３３ａ，３３ｂに支えられている。導電層３
３ａ，３３ｂの間は、空洞（キャビティ）４０になって
いる。この空洞４０には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０３８５】なお、絶縁層４２は、導電層３３ａ，３３
ｂの位置及び断面積を決めるもので、例えば、シリコン
酸化層やシリコン窒化層などから構成される。絶縁層４
３は、導電層３３ａ，３３ｂの間に空洞４０を設ける際
に重要となると共に、絶縁層４３上に配線Ｗ２を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層４３は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０３８６】配線Ｗ２は、絶縁層４３上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０３８７】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０３８８】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３６，３７が
形成されている。この絶縁層３６，３７は、配線Ｗ２に
支えられている。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３
８になっている。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０３８９】絶縁層３６は、配線Ｗ２のパタ−ンを決定
するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層
などから構成される。絶縁層３７は、配線Ｗ２間に空洞
３８を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層
を積み重ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層
３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０３９０】なお、空洞３１，３８，４０を、製造時に
空気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設
けておくことにより、空洞３１，３８，４０に空気を満
たすようにしてもよい。
【０３９１】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【０３９２】さらに、導電層３３ａ，３３ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた空洞４０が形
成されている。
【０３９３】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、同一層（左右）の配線間及
び異なる層（上下）の配線間をシリコン酸化層などの絶
縁層で満たす場合に比べて、極端に誘電率を低下させる
ことができる。
【０３９４】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０３９５】次に、図４６の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０３９６】まず、図４７に示すように、絶縁層２５上
に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第２の実施の形態
における製造方法と同様の方法により行う。
【０３９７】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０３９８】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０３９９】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０４００】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０４０１】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０４０２】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
２９を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０４０３】マスク材２９上にレジストを塗布し、ＰＥ
Ｐ（写真蝕刻工程）を用いてレジストをパタ−ニングす
る。また、パタ−ニングされたレジストをマスクにして
マスク材２９をパタ−ニングする。この後、レジストを
剥離し、マスク材２９をマスクにして、異方性エッチン
グにより炭素層をエッチングする。
【０４０４】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０４０５】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
に炭素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチン
グするのがよい。
【０４０６】この後、スパッタリング法又はＣＶＤ法に
より、例えば、チタンと窒化チタンの積層から構成され
るバリア層２７ａ，２７ｂを形成する。スパッタリング
法又はＣＶＤ法により、バリア層２７ａ，２７ｂ上に、
銅、アルミニウム合金などから構成される金属２８ａ，
２８ｂを形成する。
【０４０７】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステンなどの高融点金属であって
もよい。
【０４０８】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、バリア層２７ａ，２７ｂ及び金属２
８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。なお、
ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッチン
グにより配線Ｗ１を形成するようにしてもよい。
【０４０９】スパッタリング法により、マスク材２９上
及び配線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
０を形成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により
形成しない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する
際の反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているた
め、絶縁層３０の形成時に、炭素層３９が除去されてし
まう可能性があるからである。
【０４１０】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０４１１】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０４１２】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化
層など）４２を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０４１３】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方性エッチ
ングを用いて、マスク材４２をパタ−ニングする。この
マスク材４２をマスクにして、異方性エッチングにより
炭素層４１及び絶縁層３０をエッチングする。その結
果、炭素層４１及び絶縁層３０には、配線Ｗ１に達する
ビアホ−ルが形成される。
【０４１４】次に、図４８に示すように、選択成長法を
用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高融
点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０及び炭素層４１のビアホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０４１５】次に、図４９に示すように、スパッタリン
グ法により、マスク材４２及び導電層３３ａ，３３ｂ上
に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を形成する。
ここで、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成しない方が
よい。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の反応ガス中
には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁層４３の
形成時に、炭素層４１が除去されてしまう可能性がある
からである。
【０４１６】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０４１７】次に、図５０に示すように、配線Ｗ１を形
成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２を
形成する。
【０４１８】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層４３上に炭素（カ−ボン）層４４を形成する。ここ
で、炭素層４４の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に
設定されている。スパッタリング法により、炭素層４４
上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化
層など）３６を、約０．０５μｍの厚さで形成する。マ
スク材３６上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工
程）を用いてレジストをパタ−ニングする。また、パタ
−ニングされたレジストをマスクにしてマスク材３６を
パタ−ニングする。
【０４１９】この後、レジストを剥離し、マスク材３６
をマスクにして異方性エッチングにより炭素層４４をエ
ッチングする。
【０４２０】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、例
えば、チタンと窒化チタンの積層から構成されるバリア
層３４ａ，３４ｂを、絶縁層４３上及びマスク材３６上
に形成する。
【０４２１】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、バ
リア層３４ａ，３４ｂ上に、銅、アルミニウム合金など
などから構成される金属層３５ａ，３５ｂを形成する。
化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の間の溝内に
のみ、バリア層３４ａ，３４ｂ及び金属層３５ａ，３５
ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【０４２２】スパッタリング法により、マスク材３６上
及び配線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
７を形成する。
【０４２３】絶縁層３７の厚さは、絶縁層３７がシリコ
ン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲にある
のが、絶縁層３７の破裂なしに灰化を行うのに都合がよ
い。但し、絶縁層３７の種類や質などにより、絶縁層３
７の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０４２４】次に、図５１及び図５２に示すように、酸
素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理により、炭
素層４１，４４を同時に灰化し、炭素層４１を、主とし
て酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた
空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素Ｏ2 と
二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８に変
換する。
【０４２５】なお、空洞３１，３８，４０を、製造時に
空気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設
けておくことにより、空洞３１，３８，４０に空気を満
たすようにしてもよい。
【０４２６】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。
【０４２７】また、導電層（上下配線のコンタクトプラ
グ）３３ａ，３３ｂを形成するためのビアホ−ルを有す
る絶縁層に炭素層を用い、かつ、ビアホ−ル内に導電層
３３ａ，３３ｂを形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。
【０４２８】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【０４２９】図５３は、本発明の第７の実施の形態に関
わる半導体装置を示している。
【０４３０】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０４３１】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０４３２】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０４３３】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０４３４】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０４３５】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０４３６】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０４３７】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０４３８】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンなどの高融
点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，３３ｂが形
成されている。但し、導電層３３ａ，３３ｂは、高融点
金属以外の他の材料から構成しても構わない。
【０４３９】導電層３３ａ，３３ｂの上部には、絶縁層
４３が形成されている。この絶縁層４３は、導電層３３
ａ，３３ｂに支えられている。導電層３３ａ，３３ｂの
間は、空洞（キャビティ）４０になっている。この空洞
４０には、主として酸素Ｏ2と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガスが満たされている。
【０４４０】絶縁層４３は、導電層３３ａ，３３ｂの間
に空洞４０を設ける際に重要となると共に、絶縁層４３
上に配線Ｗ２を積み重ねる際の土台となる重要なもので
ある。絶縁層４３は、例えば、シリコン酸化膜などから
構成される。
【０４４１】配線Ｗ２は、絶縁層４３上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０４４２】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０４４３】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３７が形成さ
れている。この絶縁層３７は、配線Ｗ２に支えられてい
る。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３８になってい
る。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０４４４】絶縁層３７は、配線Ｗ２間に空洞３８を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３７は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０４４５】なお、空洞３１，３８，４０を、製造時に
空気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設
けておくことにより、空洞３１，３８，４０に空気を満
たすようにしてもよい。
【０４４６】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【０４４７】さらに、導電層３３ａ，３３ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた空洞４０が形
成されている。
【０４４８】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、同一層（左右）の配線間及
び異なる層（上下）の配線間をシリコン酸化層などの絶
縁層で満たす場合に比べて、極端に誘電率を低下させる
ことができる。
【０４４９】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０４５０】次に、図５３の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０４５１】まず、図５４に示すように、絶縁層２５上
に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第３の実施の形態
における製造方法と同様の方法により行う。
【０４５２】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０４５３】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０４５４】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０４５５】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０４５６】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０４５７】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
２９を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材
２９をパタ−ニングする。このマスク材２９をマスクに
して、異方性エッチングにより炭素層をエッチングす
る。
【０４５８】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０４５９】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
に炭素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチン
グするのがよい。
【０４６０】この後、マスク材２９を除去し、スパッタ
リング法又はＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チ
タンの積層から構成されるバリア層２７ａ，２７ｂを形
成する。スパッタリング法又はＣＶＤ法により、バリア
層２７ａ，２７ｂ上に、銅、アルミニウム合金などから
構成される金属２８ａ，２８ｂを形成する。
【０４６１】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステンなどの高融点金属であって
もよい。
【０４６２】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、バリア層２７ａ，２７ｂ及び金属２
８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。なお、
ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッチン
グにより配線Ｗ１を形成するようにしてもよい。
【０４６３】スパッタリング法により、炭素層上及び配
線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３０を形
成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成し
ない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する際の反
応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁
層３０の形成時に、炭素層３９が除去されてしまう可能
性があるからである。
【０４６４】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０４６５】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０４６６】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化
層など）４２を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０４６７】マスク材４２上にレジストを塗布し、ＰＥ
Ｐ（写真蝕刻工程）を用いてレジストをパタ−ニングす
る。また、パタ−ニングされたレジストをマスクにして
マスク材４２をパタ−ニングする。この後、レジストを
剥離し、マスク材４２をマスクにして、異方性エッチン
グにより炭素層４１及び絶縁層３０をエッチングする。
その結果、炭素層４１及び絶縁層３０には、配線Ｗ１に
達するビアホ−ルが形成される。
【０４６８】次に、図５５に示すように、選択成長法を
用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高融
点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０及び炭素層４１のビアホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０４６９】次に、図５６に示すように、スパッタリン
グ法により、炭素層４１及び導電層３３ａ，３３ｂ上に
絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を形成する。こ
こで、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成しない方がよ
い。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の反応ガス中に
は、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁層４３の形
成時に、炭素層４１が除去されてしまう可能性があるか
らである。
【０４７０】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０４７１】次に、図５７に示すように、配線Ｗ１を形
成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２を
形成する。
【０４７２】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層４３上に炭素（カ−ボン）層４４を形成する。ここ
で、炭素層４４の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に
設定されている。スパッタリング法により、炭素層４４
上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化
層など）を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０４７３】この後、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方
性エッチングを用いて、マスク材をパタ−ニングする。
マスク材をマスクにして、異方性エッチングにより炭素
層４４及び絶縁層４３をエッチングする。
【０４７４】マスク材を除去し、スパッタリング法又は
ＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チタンの積層か
ら構成されるバリア層３４ａ，３４ｂを、配線溝ＹＹの
内面上及び炭素層４４上に形成する。
【０４７５】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、バ
リア層３４ａ，３４ｂ上に、銅、アルミニウム合金など
などから構成される金属層３５ａ，３５ｂを形成する。
化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の間の溝内に
のみ、バリア層３４ａ，３４ｂ及び金属層３５ａ，３５
ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【０４７６】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ２を形成するように
してもよい。
【０４７７】スパッタリング法により、炭素層４４上及
び配線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７
を形成する。
【０４７８】絶縁層３７の厚さは、絶縁層３７がシリコ
ン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲にある
のが、絶縁層３７の破裂なしに灰化を行うのに都合がよ
い。但し、絶縁層３７の種類や質などにより、絶縁層３
７の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０４７９】次に、図５８及び図５９に示すように、酸
素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理により、炭
素層４１，４４を同時に灰化し、炭素層４１を、主とし
て酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた
空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素Ｏ2 と
二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８に変
換する。
【０４８０】なお、空洞３１，３８，４０を、製造時に
空気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設
けておくことにより、空洞３１，３８，４０に空気を満
たすようにしてもよい。
【０４８１】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。
【０４８２】また、導電層（上下配線のコンタクトプラ
グ）３３ａ，３３ｂを形成するためのビアホ−ルを有す
る絶縁層に炭素層を用い、かつ、ビアホ−ル内に導電層
３３ａ，３３ｂを形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。
【０４８３】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【０４８４】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【０４８５】図６０は、本発明の第８の実施の形態に関
わる半導体装置を示している。
【０４８６】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０４８７】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０４８８】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０４８９】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０４９０】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０４９１】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０４９２】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０４９３】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０４９４】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの底面及び側面を覆うバリア層３４ａ，３４ｂとから
構成される配線Ｗ２が形成されている。
【０４９５】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０４９６】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【０４９７】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０４９８】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【０４９９】なお、空洞３１，３８，４０を製造時に空
気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設け
ておくことにより、空洞３１，３８，４０内に空気を満
たすようにしてもよい。
【０５００】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【０５０１】さらに、導電層３３ａ，３３ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた空洞４０が形
成されている。
【０５０２】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、同一層（左右）の配線間及
び異なる層（上下）の配線間をシリコン酸化層などの絶
縁層で満たす場合に比べて、極端に誘電率を低下させる
ことができる。
【０５０３】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０５０４】次に、図６０の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０５０５】まず、図６１に示すように、絶縁層２５上
に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第２の実施の形態
における製造方法と同様の方法により行う。
【０５０６】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０５０７】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０５０８】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０５０９】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０５１０】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０５１１】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
２９を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０５１２】マスク材２９上にレジストを塗布し、ＰＥ
Ｐ（写真蝕刻工程）を用いてレジストをパタ−ニングす
る。また、パタ−ニングされたレジストをマスクにして
マスク材２９をパタ−ニングする。この後、レジストを
剥離し、マスク材２９をマスクにして異方性エッチング
により炭素層をエッチングする。
【０５１３】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０５１４】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
に炭素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチン
グするのがよい。
【０５１５】この後、スパッタリング法又はＣＶＤ法に
より、例えば、チタンと窒化チタンの積層から構成され
るバリア層２７ａ，２７ｂを形成する。スパッタリング
法又はＣＶＤ法により、バリア層２７ａ，２７ｂ上に、
銅、アルミニウム合金などから構成される金属層２８
ａ，２８ｂを形成する。
【０５１６】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステンなどの高融点金属であって
もよい。
【０５１７】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、バリア層２７ａ，２７ｂ及び金属２
８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。なお、
ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッチン
グにより配線Ｗ１を形成してもよい。
【０５１８】スパッタリング法により、マスク材２９上
及び配線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
０を形成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により
形成しない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する
際の反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているた
め、絶縁層３０の形成時に、炭素層が除去されてしまう
可能性があるからである。
【０５１９】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０５２０】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０５２１】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を約０．０
５μｍの厚さで形成する。
【０５２２】なお、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成
しない方がよい。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の
反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶
縁層４３の形成時に、炭素層４１が除去されてしまう可
能性があるからである。
【０５２３】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０５２４】続けて、スパッタリング法により、絶縁層
４３上に炭素層４４を形成する。
【０５２５】この後、炭素層４４をパタ−ニングして、
配線を形成するための溝を炭素層４４に設ける。炭素層
４４のパタ−ニングには、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）とＲ
ＩＥを用いる方法と、ＰＥＰとＲＩＥで加工したマスク
材をマスクにパタ−ニングする方法の２つがある。
【０５２６】本実施例では、ＰＥＰとＲＩＥを用いる方
法について述べる。即ち、炭素層４４上にレジスト４５
を形成する。レジスト４５をパタ−ニングした後、この
レジスト４５をマスクに異方性エッチングにより炭素層
４４をエッチングし、炭素層４４に溝を形成する。
【０５２７】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４５を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４４の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４５の剥離に用いない。
【０５２８】次に、図６２に示すように、炭素層４４上
に再びレジスト４６を形成する。レジスト４６をパタ−
ニングした後、このレジスト４６をマスクにして、異方
性エッチングにより、溝の底部に露出した絶縁層４３及
び炭素層４１をエッチングする。
【０５２９】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４６を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４６の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４６の剥離に用いない。
【０５３０】次に、図６３に示すように、異方性エッチ
ングを用いて、溝の底部に露出した絶縁層３０をエッチ
ングし、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを形成する。
【０５３１】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、例
えば、チタンと窒化チタンの積層から構成されるバリア
層３４を、炭素層４４上、炭素層４４の間の溝内及び炭
素層４１のビアホ−ル内に形成する。また、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、バリア層３４上に、銅、ア
ルミニウム合金などなどから構成される金属層３５を形
成する。
【０５３２】次に、図６４に示すように、化学機械的研
磨（ＣＭＰ）又はエッチングにより、炭素層４４の間の
溝内及び炭素層４１のビアホ−ル内に、それぞれバリア
層３４ａ，３４ｂ及び金属層３５ａ，３５ｂを残存させ
る。
【０５３３】また、スパッタリング法により、炭素層４
４上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を、約
０．０５μｍの厚さで形成する。
【０５３４】なお、絶縁層３７，４３の厚さは、絶縁層
３７，４３がシリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．
１μｍの範囲にあるのが、絶縁層３７，４３の破裂なし
に灰化を行うのに都合がよい。但し、絶縁層３７，４３
の種類や質などにより、絶縁層３７，４３の最適な厚さ
は、それぞれ異なる。
【０５３５】次に、図６５及び図６６に示すように、酸
素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理により、炭
素層４１，４４を同時を灰化し、炭素層４１を、主とし
て酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた
空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素Ｏ2 と
二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８に変
換する。
【０５３６】なお、空洞３１，３８，４０を製造時に空
気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設け
ておくことにより、空洞３１，３８，４０内に空気を満
たすようにしてもよい。
【０５３７】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝又はビアホ−ルを有する絶縁層に炭
素層を用い、かつ、溝内及びビアホ−ル内に配線を形成
した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた空洞に
変換している。
【０５３８】また、配線Ｗ２は、コンタクトプラグを用
いることなく、配線Ｗ１に直接接続されるているため、
上述の第２〜７の実施の形態における製造方法に比べて
大幅に工程数を減らすことができる。
【０５３９】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【０５４０】図６７は、本発明の第９の実施の形態に関
わる半導体装置を示している。
【０５４１】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０５４２】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０５４３】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０５４４】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０５４５】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０５４６】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０５４７】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０５４８】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０５４９】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの底面及び側面を覆うバリア層３４ａ，３４ｂとから
構成される配線Ｗ２が形成されている。
【０５５０】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０５５１】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【０５５２】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０５５３】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【０５５４】なお、空洞３１，３８，４０を製造時に空
気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設け
ておくことにより、空洞３１，３８，４０内に空気を満
たすようにしてもよい。
【０５５５】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ 2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【０５５６】さらに、導電層３５ａ，３５ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた空洞４０，４
３が形成されている。
【０５５７】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、同一層（左右）の配線間及
び異なる層（上下）の配線間をシリコン酸化層などの絶
縁層で満たす場合に比べて、極端に誘電率を低下させる
ことができる。
【０５５８】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０５５９】次に、図６７の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０５６０】まず、図６８に示すように、絶縁層２５上
に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第３の実施の形態
における製造方法と同様の方法により行う。
【０５６１】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０５６２】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０５６３】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０５６４】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０５６５】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０５６６】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写真蝕
刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材をパ
タ−ニングする。このマスク材をマスクにして、異方性
エッチングにより炭素層をエッチングする。
【０５６７】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０５６８】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクに炭
素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2 ＳＯ
4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質であ
る場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチングす
るのがよい。
【０５６９】この後、マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、チタンと窒化チタン
の積層から構成されるバリア層２７ａ，２７ｂを形成す
る。スパッタリング法又はＣＶＤ法により、バリア層２
７上に、銅、アルミニウム合金などから構成される金属
層２８ａ，２８ｂを形成する。
【０５７０】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステンなどの高融点金属であって
もよい。
【０５７１】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、バリア層２７ａ，２７ｂ及び金属層
２８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。な
お、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッ
チングにより配線Ｗ１を形成するようにしてもよい。
【０５７２】スパッタリング法により、炭素層上及び配
線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３０を形
成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成し
ない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する際の反
応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁
層３０の形成時に、炭素層が除去されてしまう可能性が
あるからである。
【０５７３】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０５７４】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０５７５】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を約０．０
５μｍの厚さで形成する。
【０５７６】なお、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成
しない方がよい。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の
反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶
縁層４３の形成時に、炭素層４１が除去されてしまう可
能性があるからである。
【０５７７】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０５７８】続けて、スパッタリング法により、絶縁層
４３上に炭素層４４を形成する。
【０５７９】この後、炭素層４４をパタ−ニングして、
配線を形成するための溝を炭素層４４に設ける。炭素層
４４のパタ−ニングには、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）とＲ
ＩＥを用いる方法と、ＰＥＰとＲＩＥで加工したマスク
材をマスクにパタ−ニングする方法の２つがある。
【０５８０】本実施例では、ＰＥＰとＲＩＥを用いる方
法について述べる。即ち、炭素層４４上にレジスト４５
を形成する。レジスト４５をパタ−ニングした後、この
レジスト４５をマスクに異方性エッチングにより炭素層
４４をエッチングし、炭素層４４に溝を形成する。
【０５８１】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４５を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４４の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４５の剥離に用いない。
【０５８２】次に、図６９に示すように、炭素層４４上
に再びレジスト４６を形成する。レジスト４６をパタ−
ニングした後、このレジスト４６をマスクにして異方性
エッチングにより溝の底部に露出した絶縁層４３及び炭
素層４１をエッチングする。この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2
Ｏ2 の薬液を用いて、レジスト４６を除去する。なお、
酸素プラズマ処理は炭素層４６の消滅を招くため、この
酸素プラズマ処理はレジスト４６の剥離に用いない。
【０５８３】次に、図７０に示すように、異方性エッチ
ングを用いて、溝の底部に露出した絶縁層３０をエッチ
ングし、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを形成する。
【０５８４】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、例
えば、チタンと窒化チタンの積層から構成されるバリア
層３４を、炭素層４４上、炭素層４４の間の溝内及び炭
素層４１のビアホ−ル内に形成する。また、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、バリア層３４上に、銅、ア
ルミニウム合金などなどから構成される金属層３５を形
成する。
【０５８５】次に、図７１に示すように、化学機械的研
磨（ＣＭＰ）又はエッチングにより、炭素層４４の間の
溝内及び炭素層４１のビアホ−ル内に、それぞれバリア
層３４ａ，３４ｂ及び金属層３５ａ，３５ｂを残存させ
る。
【０５８６】また、スパッタリング法により、炭素層４
４上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を、約
０．０５μｍの厚さで形成する。
【０５８７】なお、絶縁層３７，４３の厚さは、絶縁層
３７，４３がシリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．
１μｍの範囲にあるのが、絶縁層３７，４３の破裂なし
に灰化を行うのに都合がよい。但し、絶縁層３７，４３
の種類や質などにより、絶縁層３７，４３の最適な厚さ
は、それぞれ異なる。
【０５８８】次に、図７２及び図７３に示すように、酸
素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理により、炭
素層４１，４４を同時を灰化し、炭素層４１を、主とし
て酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた
空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素Ｏ2 と
二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８に変
換する。
【０５８９】なお、空洞３１，３８，４０を製造時に空
気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設け
ておくことにより、空洞３１，３８，４０内に空気を満
たすようにしてもよい。
【０５９０】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝又はビアホ−ルを有する絶縁層に炭
素層を用い、かつ、溝内及びビアホ−ル内に配線を形成
した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた空洞に
変換している。
【０５９１】また、配線Ｗ２は、コンタクトプラグを用
いることなく、配線Ｗ１に直接接続されるているため、
上述の第２〜７の実施の形態における製造方法に比べて
大幅に工程数を減らすことができる。
【０５９２】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【０５９３】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【０５９４】図７４乃至図７６は、本発明の第１０の実
施の形態に関わる半導体装置を示している。
【０５９５】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０５９６】図７６を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０５９７】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０５９８】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０５９９】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０６００】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０６０１】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０６０２】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０６０３】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０６０４】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０６０５】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【０６０６】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０６０７】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属層３５ａ，３５ｂと、
この金属層３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０６０８】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０６０９】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３６，３７が
形成されている。この絶縁層３６，３７は、配線Ｗ２に
支えられている。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３
８になっている。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０６１０】なお、絶縁層３６は、配線Ｗ２のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３７は、配線Ｗ２間
に空洞３８を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０６１１】また、各チップ４８の縁部には、そのチッ
プの縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されて
いる。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバ
リア層２７ｃ及び金属層２８ｃと、空洞３８に形成され
るバリア層３４ｃ及び金属層３５ｃと、絶縁層３０，３
２中に形成される導電層３３ｃとから構成される。
【０６１２】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属層２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞３８
に形成されるバリア層３４ｃ及び金属層３５ｃは、配線
Ｗ２と同じ構成を有し、絶縁層３０，３２中に形成され
る導電層３３ｃは、導電層（コンタクトプラグ）３３
ａ，３３ｂと同じ構成を有している。
【０６１３】なお、図７７に示すように、絶縁層３０，
３２中の導電層３３ｃは、なくてもよい。
【０６１４】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０６１５】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【０６１６】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０６１７】さらに、チップ４８の縁部には、リング状
のガ−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハか
ら個々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏが
チップの縁から空洞３１，３８を介して配線Ｗ１，Ｗ２
に達するという事態が回避できる。
【０６１８】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１，Ｗ２を、水分Ｈ2 Ｏに対して
保護することができる。
【０６１９】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第２の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０６２０】図７８及び図７９は、本発明の第１１の実
施の形態に関わる半導体装置を示している。
【０６２１】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０６２２】図７８を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０６２３】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０６２４】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０６２５】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０６２６】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０６２７】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂと、こ
の金属２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０６２８】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステン、タンタルなどの高融
点金属から構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２
７ｂは、例えば、チタンと窒化チタンの積層などから構
成することができる。
【０６２９】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０６３０】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０６３１】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【０６３２】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０６３３】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
バリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０６３４】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステン、タンタルなどの高融
点金属から構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３
４ｂは、例えば、チタンと窒化チタンの積層などから構
成することができる。
【０６３５】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３７が形成さ
れている。この絶縁層３７は、配線Ｗ２に支えられてい
る。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３８になってい
る。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０６３６】絶縁層３７は、配線Ｗ２間に空洞３８を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３７は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０６３７】また、各チップの縁部には、そのチップの
縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されてい
る。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバリ
ア層２７ｃ及び金属２８ｃと、空洞３８に形成されるバ
リア層３４ｃ及び金属３５ｃと、絶縁層３０，３２中に
形成される導電層３３ｃとから構成される。
【０６３８】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属層２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞３８
に形成されるバリア層３４ｃ及び金属層３５ｃは、配線
Ｗ２と同じ構成を有し、絶縁層３０，３２中に形成され
る導電層３３ｃは、導電層（コンタクトプラグ）３３
ａ，３３ｂと同じ構成を有している。
【０６３９】なお、図７９に示すように、絶縁層３０，
３２中の導電層３３ｃは、なくてもよい。
【０６４０】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０６４１】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【０６４２】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０６４３】さらに、チップ４８の縁部には、リング状
のガ−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハか
ら個々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏが
チップの縁から空洞３１，３８を介して配線Ｗ１，Ｗ２
に達するという事態が回避できる。
【０６４４】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１，Ｗ２を、水分Ｈ2 Ｏに対して
保護することができる。
【０６４５】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第３の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０６４６】図８０は、本発明の第１２の実施の形態に
関わる半導体装置を示している。
【０６４７】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０６４８】図８０を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０６４９】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０６５０】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０６５１】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０６５２】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０６５３】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０６５４】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０６５５】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０６５６】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０６５７】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンなどの高融
点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，３３ｂが形
成されている。
【０６５８】但し、導電層３３ａ，３３ｂは、高融点金
属以外の他の材料から構成しても構わない。
【０６５９】柱状の導電層３３ａ，３３ｂの上部には、
棚状の絶縁層３６，３７が形成されている。この絶縁層
３６，３７は、導電層３３ａ，３３ｂに支えられてい
る。柱状の導電層３３ａ，３３ｂの間は、空洞（キャビ
ティ）４０になっている。この空洞４０には、主として
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０６６０】なお、絶縁層３６は、導電層３３ａ，３３
ｂの位置や断面積を決めるもので、例えば、シリコン酸
化層やシリコン窒化層などから構成される。絶縁層３７
は、空洞４０を設ける際に重要となると共に、絶縁層３
７上にさらに配線を積み重ねる際の土台となる重要なも
のである。絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜など
から構成される。
【０６６１】また、各チップ４８の縁部には、そのチッ
プの縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されて
いる。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバ
リア層２７ｃ及び金属層２８ｃと、空洞４０に形成され
る導電層３３ｃとから構成されている。
【０６６２】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属層２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞４０
に形成される導電層３３ｃは、導電層（コンタクトプラ
グ）３３ａ，３３ｂと同じ構成を有している。
【０６６３】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、導電層（上下配線のコンタ
クトプラグ）３３ａ，３３ｂの間にも、酸素Ｏ2 と二酸
化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成さ
れている。
【０６６４】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び導電層３３ａ，３３
ｂの間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比
べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【０６６５】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０６６６】さらに、チップの縁部には、リング状のガ
−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハから個
々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏがチッ
プの縁から空洞３１，４０を介して配線Ｗ１及び導電層
３３ａ，３３ｂに達するという事態が回避できる。
【０６６７】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１及び導電層３３ａ，３３ｂを、
水分Ｈ2 Ｏに対して保護することができる。
【０６６８】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第４の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０６６９】図８１は、本発明の第１３の実施の形態に
関わる半導体装置を示している。
【０６７０】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０６７１】図８１を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０６７２】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０６７３】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０６７４】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０６７５】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０６７６】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０６７７】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０６７８】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０６７９】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０６８０】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンなどの高融
点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，３３ｂが形
成されている。
【０６８１】但し、導電層３３ａ，３３ｂは、高融点金
属以外の他の材料から構成しても構わない。
【０６８２】柱状の導電層３３ａ，３３ｂの上部には、
棚状の絶縁層３６，３７が形成されている。この絶縁層
３６，３７は、導電層３３ａ，３３ｂに支えられてい
る。柱状の導電層３３ａ，３３ｂの間は、空洞（キャビ
ティ）４０になっている。この空洞４０には、主として
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０６８３】なお、絶縁層３６は、シリコン酸化層やシ
リコン窒化層などから構成される。絶縁層３７は、空洞
４０を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７上にさ
らに配線を積み重ねる際の土台となる重要なものであ
る。絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構
成される。
【０６８４】また、各チップ４８縁部には、そのチップ
の縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されてい
る。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバリ
ア層２７ｃ及び金属層２８ｃと、空洞４０に形成される
導電層３３ｃとから構成されている。
【０６８５】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属層２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞４０
に形成される導電層３３ｃは、導電層（コンタクトプラ
グ）３３ａ，３３ｂと同じ構成を有している。
【０６８６】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、導電層（上下配線のコンタ
クトプラグ）３３ａ，３３ｂの間にも、酸素Ｏ2 と二酸
化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成さ
れている。
【０６８７】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び導電層３３ａ，３３
ｂの間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比
べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【０６８８】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０６８９】さらに、チップの縁部には、リング状のガ
−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハから個
々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏがチッ
プの縁から空洞３１，４０を介して配線Ｗ１及び導電層
３３ａ，３３ｂに達するという事態が回避できる。
【０６９０】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１及び導電層３３ａ，３３ｂを、
水分Ｈ2 Ｏに対して保護することができる。
【０６９１】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第５の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０６９２】図８２は、本発明の第１４の実施の形態に
関わる半導体装置を示している。
【０６９３】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０６９４】図８２を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０６９５】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０６９６】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０６９７】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０６９８】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０６９９】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０７００】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステン、タンタルなどの高融
点金属から構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２
７ｂは、例えば、チタンと窒化チタンの積層などから構
成することができる。
【０７０１】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０７０２】なお、絶縁層２９の上部は、配線Ｗ１のパ
タ−ンを決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシ
リコン窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線
Ｗ１間に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁
層３０上に層を積み重ねる際の土台となる重要なもので
ある。絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから
構成される。
【０７０３】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンなどの高融
点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，３３ｂが形
成されている。但し、導電層３３ａ，３３ｂは、高融点
金属以外の他の材料から構成しても構わない。
【０７０４】導電層３３ａ，３３ｂ上には、絶縁層４
２，４３が形成されている。この絶縁層４２，４３は、
導電層３３ａ，３３ｂに支えられている。導電層３３
ａ，３３ｂの間は、空洞（キャビティ）４０になってい
る。この空洞４０には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０７０５】なお、絶縁層４２は、導電層３３ａ，３３
ｂの位置及び断面積を決めるもので、例えば、シリコン
酸化層やシリコン窒化層などから構成される。絶縁層４
３は、導電層３３ａ，３３ｂの間に空洞４０を設ける際
に重要となると共に、絶縁層４３上に配線Ｗ２を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層４３は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０７０６】配線Ｗ２は、絶縁層４３上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属層３５ａ，３５ｂと、
この金属層３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０７０７】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０７０８】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３６，３７が
形成されている。この絶縁層３６，３７は、配線Ｗ２に
支えられている。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３
８になっている。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０７０９】なお、絶縁層３６は、配線Ｗ２のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３７は、配線Ｗ２間
に空洞３８を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０７１０】また、各チップの縁部には、そのチップの
縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されてい
る。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバリ
ア層２７ｃ及び金属２８ｃと、空洞３８に形成されるバ
リア層３４ｃ及び金属３５ｃと、空洞４０に形成される
導電層３３ｃとから構成されている。
【０７１１】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞３８に
形成されるバリア層３４ｃ及び金属３５ｃは、配線Ｗ２
と同じ構成を有し、空洞４０に形成される導電層３３ｃ
は、導電層（コンタクトプラグ）３３ａ，３３ｂと同じ
構成を有している。
【０７１２】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０７１３】さらに、導電層３３ａ，３３ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成されて
いる。この混合ガスの誘電率εは、１．０程度である。
これにより、同一層（左右）の配線間及び異なる層（上
下）の配線間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【０７１４】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０７１５】さらに、チップの縁部には、リング状のガ
−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハから個
々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏがチッ
プの縁から空洞３１，３８，４０を介して配線Ｗ１，Ｗ
２及び導電層３３ａ，３３ｂに達するという事態が回避
できる。
【０７１６】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１，Ｗ２及び導電層３３ａ，３３
ｂを、水分Ｈ2 Ｏに対して保護することができる。
【０７１７】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第６の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０７１８】図８３は、本発明の第１５の実施の形態に
関わる半導体装置を示している。
【０７１９】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０７２０】図８３を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０７２１】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０７２２】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０７２３】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０７２４】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０７２５】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０７２６】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０７２７】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０７２８】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０７２９】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、タングステンやタンタル
などの高融点金属から構成される柱状の導電層３３ａ，
３３ｂが形成されている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０７３０】導電層３３ａ，３３ｂの上部には、絶縁層
４３が形成されている。この絶縁層４３は、導電層３３
ａ，３３ｂに支えられている。導電層３３ａ，３３ｂの
間は、空洞（キャビティ）４０になっている。この空洞
４０には、主として酸素Ｏ2と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガスが満たされている。
【０７３１】絶縁層４３は、導電層３３ａ，３３ｂの間
に空洞４０を設ける際に重要となると共に、絶縁層４３
上に配線Ｗ２を積み重ねる際の土台となる重要なもので
ある。絶縁層４３は、例えば、シリコン酸化膜などから
構成される。
【０７３２】配線Ｗ２は、絶縁層４３上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属層３５ａ，３５ｂと、
この金属層３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層３４ａ，３４ｂとから構成されている。
【０７３３】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０７３４】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３７が形成さ
れている。この絶縁層３７は、配線Ｗ２に支えられてい
る。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３８になってい
る。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０７３５】絶縁層３７は、配線Ｗ２間に空洞３８を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３７は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０７３６】また、各チップの縁部には、そのチップの
縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されてい
る。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバリ
ア層２７ｃ及び金属層２８ｃと、空洞３８に形成される
バリア層３４ｃ及び金属層３５ｃと、空洞４０に形成さ
れる導電層３３ｃとから構成されている。
【０７３７】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属層２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞３８
に形成されるバリア層３４ｃ及び金属層３５ｃは、配線
Ｗ２と同じ構成を有し、空洞４０に形成される導電層３
３ｃは、導電層（コンタクトプラグ）３３ａ，３３ｂと
同じ構成を有している。
【０７３８】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０７３９】さらに、導電層３３ａ，３３ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成されて
いる。この混合ガスの誘電率εは、１．０程度である。
これにより、同一層（左右）の配線間及び異なる層（上
下）の配線間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【０７４０】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０７４１】さらに、チップの縁部には、リング状のガ
−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハから個
々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏがチッ
プの縁から空洞３１，３８，４０を介して配線Ｗ１，Ｗ
２及び導電層３３ａ，３３ｂに達するという事態が回避
できる。
【０７４２】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１，Ｗ２及び導電層３３ａ，３３
ｂを、水分Ｈ2 Ｏに対して保護することができる。
【０７４３】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第７の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０７４４】図８４は、本発明の第１６の実施の形態に
関わる半導体装置を示している。
【０７４５】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０７４６】図８４を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０７４７】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０７４８】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０７４９】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０７５０】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０７５１】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０７５２】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０７５３】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０７５４】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０７５５】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの底面及び側面を覆うバリア層３４ａ，３４ｂとから
構成される配線Ｗ２が形成されている。
【０７５６】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０７５７】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【０７５８】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０７５９】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【０７６０】また、各チップの縁部には、そのチップの
縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されてい
る。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバリ
ア層２７ｃ及び金属２８ｃと、空洞３８，４０に形成さ
れるバリア層３４ｃ及び金属３５ｃとから構成されてい
る。
【０７６１】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞３８，
４０に形成されるバリア層３４ｃ及び金属３５ｃは、配
線Ｗ２と同じ構成を有している。
【０７６２】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０７６３】さらに、導電層３５ａ，３５ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成されて
いる。この混合ガスの誘電率εは、１．０程度である。
これにより、同一層（左右）の配線間及び異なる層（上
下）の配線間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【０７６４】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０７６５】さらに、チップの縁部には、リング状のガ
−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハから個
々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏがチッ
プの縁から空洞３１，３８，４０を介して配線Ｗ１，Ｗ
２に達するという事態が回避できる。
【０７６６】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１，Ｗ２を、水分Ｈ2 Ｏに対して
保護することができる。
【０７６７】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第８の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０７６８】図８５は、本発明の第１７の実施の形態に
関わる半導体装置を示している。
【０７６９】この半導体装置は、図７４に示すように、
ウェハ４７に形成される複数のチップ４８の各々に形成
される。
【０７７０】図８５を参照して、この実施の形態に関わ
る半導体装置について説明する。
【０７７１】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０７７２】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０７７３】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０７７４】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０７７５】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状のバリア層２７ａ，２７ｂとから構成されている。
【０７７６】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０７７７】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０７７８】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０７７９】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの底面及び側面を覆うバリア層３４ａ，３４ｂとから
構成される配線Ｗ２が形成されている。
【０７８０】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【０７８１】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【０７８２】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０７８３】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【０７８４】また、各チップの縁部には、そのチップの
縁に沿ってリング状のガ−ドリングＧが形成されてい
る。このガ−ドリングＧは、空洞３１に形成されるバリ
ア層２７ｃ及び金属２８ｃと、空洞３８，４０に形成さ
れるバリア層３４ｃ及び金属３５ｃとから構成されてい
る。
【０７８５】空洞３１に形成されるバリア層２７ｃ及び
金属２８ｃは、配線Ｗ１と同じ構成を有し、空洞３８，
４０に形成されるバリア層３４ｃ及び金属３５ｃは、配
線Ｗ２と同じ構成を有している。
【０７８６】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０７８７】さらに、導電層３５ａ，３５ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成されて
いる。この混合ガスの誘電率εは、１．０程度である。
これにより、同一層（左右）の配線間及び異なる層（上
下）の配線間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【０７８８】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０７８９】さらに、チップの縁部には、リング状のガ
−ドリングＧが形成されている。従って、ウェハから個
々のチップを切り出した後において、水分Ｈ2 Ｏがチッ
プの縁から空洞３１，３８，４０を介して配線Ｗ１，Ｗ
２に達するという事態が回避できる。
【０７９０】即ち、ガ−ドリングＧを設けることによ
り、チップ内の配線Ｗ１，Ｗ２を、水分Ｈ2 Ｏに対して
保護することができる。
【０７９１】また、この実施の形態における半導体装置
は、上述の第９の実施の形態における製造方法を用いる
ことにより、容易に形成することができる。
【０７９２】図８６は、本発明の第１８の実施の形態に
関わる半導体装置を示している。
【０７９３】半導体基板（例えば、シリコンウェハ）２
１上には、フィ−ルド酸化層（例えば、シリコン酸化
層）２２が形成されている。フィ−ルド酸化層２２に囲
まれた素子領域には、ＭＯＳトランジスタが形成されて
いる。このＭＯＳトランジスタは、ゲ−ト電極２３及び
ソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有している。
【０７９４】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０７９５】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０７９６】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０７９７】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状の配線保護層５０ａ，５０ｂとから構成されている。
【０７９８】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【０７９９】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、窒化チタニウム、チタニウムとタングステンの合
金、白金などの遷移金属又はその合金、モリブデンなど
から構成することができる。即ち、配線保護層５０ａ，
５０ｂは、導電性を有し、薬品に腐食され難く、酸化さ
れ難いものであれば何でもよい。
【０８００】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０８０１】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０８０２】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【０８０３】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０８０４】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝状の
配線保護層５１ａ，５１ｂとから構成されている。
【０８０５】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【０８０６】また、配線保護層５１ａ，５１ｂは、例え
ば、窒化チタニウム、チタニウムとタングステンの合
金、白金などの遷移金属又はその合金、モリブデンなど
から構成することができる。即ち、配線保護層５１ａ，
５１ｂは、導電性を有し、薬品に腐食され難く、酸化さ
れ難いものであれば何でもよい。
【０８０７】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３６，３７が
形成されている。この絶縁層３６，３７は、配線Ｗ２に
支えられている。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３
８になっている。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０８０８】なお、絶縁層３６は、配線Ｗ２のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３７は、配線Ｗ２間
に空洞３８を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０８０９】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０８１０】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【０８１１】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０８１２】また、少なくとも配線Ｗ１，Ｗ２の側面
は、配線保護層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆わ
れているため、チップの縁から空洞３１，３８を介して
進入してきた水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金属に直
接到達することがない。
【０８１３】従って、個々の配線Ｗ１，Ｗ２を水分Ｈ2
Ｏから保護することができる。
【０８１４】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【０８１５】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【０８１６】また、配線Ｗ１，Ｗ２は、配線保護膜５０
ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているため、配線
Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【０８１７】次に、図８６の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。
【０８１８】まず、図８７に示すように、ＬＯＣＯＳ法
により半導体基板２１上にフィ−ルド酸化層２２を形成
する。また、フィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域
に、例えば、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域
２４ａ，２４ｂを有するＭＯＳトランジスタを形成す
る。
【０８１９】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０８２０】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０８２１】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０８２２】次に、図８８に示すように、スパッタリン
グ法により、絶縁層２５上に炭素（カ−ボン）層３９を
形成する。ここで、炭素層３９の厚さは、ＬＳＩの内部
配線の厚さと等しい値（例えば、約０．７〜約０．２μ
ｍ）に設定される。
【０８２３】次に、図８９に示すように、スパッタリン
グ法により、炭素層３９上にマスク材（例えば、シリコ
ン酸化層やシリコン窒化層など）２９を、約０．０５μ
ｍの厚さで形成する。ここで、マスク材２９は、炭素層
３９の消滅を防ぐため、ＣＶＤ法でなく、スパッタリン
グ法で形成する。
【０８２４】次に、図９０に示すように、マスク材２９
上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用い
てこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニン
グされたレジストをマスクにしてマスク材２９をパタ−
ニングする。この後、レジストを剥離する。マスク材２
９のパタ−ンは、配線のパタ−ンと同じになる。
【０８２５】次に、図９１に示すように、マスク材２９
をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層３９を
エッチングする。
【０８２６】なお、本実施例では、ＰＥＰにより、直
接、炭素層３９をエッチングすることなく、ＰＥＰで加
工したマスク材２９をマスクにして炭素層３９をエッチ
ングしている。
【０８２７】この理由は、以下のとおりである。ＰＥＰ
に用いるレジストは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）、又はＨ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により除去され
る。しかし、酸素プラズマ処理でレジストを除去する場
合は、せっかくパタ−ニングした炭素層３９が同時に除
去されてしまう。一方、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液に
よりレジストを除去する場合は、導電層（高融点金属の
場合のみ）２６ａ，２６ｂが同時に除去されてしまう。
【０８２８】そこで、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
にして炭素層３９をエッチングするのがよい。
【０８２９】次に、図９２に示すように、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、モリブデンから構成
される配線保護層５０を、絶縁層２５上及びマスク材２
９上に形成する。
【０８３０】次に、図９３に示すように、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、配線保護層５０上に、銅、ア
ルミニウム合金などなどから構成される金属２８を形成
する。なお、配線は、銅、アルミニウム合金などの金属
に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコンなどの
半導体、タングステンなどの高融点金属であってもよ
い。
【０８３１】次に、図９４に示すように、化学機械的研
磨（ＣＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、配
線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属２８ａ，２８ｂを残存
させ、配線Ｗ１を形成する。
【０８３２】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングを用いることにより配線Ｗ１を形
成するようにしてもよい。
【０８３３】次に、図９５に示すように、スパッタリン
グ法により、マスク材２９上及び配線Ｗ１上に絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）３０を形成する。ここで、
絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成しない方がよい。な
ぜなら、絶縁層３０を形成する際の反応ガス中には、酸
素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁層３０の形成時
に、炭素層３９が除去されてしまう可能性があるからで
ある。
【０８３４】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０８３５】次に、図９６及び図９７に示すように、炭
素層３９を灰化し、炭素層３９を、主として酸素Ｏ2 と
二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３１に変
換する。炭素層３９の灰化は、以下の二つの方法のいず
れかを使用することにより達成される。
【０８３６】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
２９，３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【０８３７】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層２９，３０の破裂が生じる可能性が高くなるとい
う欠点がある。しかし、この欠点は、絶縁層２９，３０
の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下などにより
回避できる。
【０８３８】次に、図９８に示すように、ＣＶＤ法を用
いて、絶縁層３０上に低い誘電率を有する絶縁層（例え
ば、弗素を含むＴＥＯＳなど）３２を形成する。
【０８３９】次に、図９９に示すように、ＰＥＰ（写真
蝕刻工程）及びＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用
いて、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを絶縁層３０，３２
に設ける。
【０８４０】次に、図１００に示すように、選択成長法
を用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０，３２のビアホ−ル内には、高融
点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わない。
【０８４１】次に、図１０１に示すように、配線Ｗ１を
形成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２
を形成する。
【０８４２】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層３２上に炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、
炭素層の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に設定され
ている。スパッタリング法により、炭素層上にマスク材
（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）３６
を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０８４３】この後、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方
性エッチングを用いて、マスク材３６をパタ−ニングす
る。マスク材３６をマスクにして、異方性エッチングに
より炭素層をエッチングする。スパッタリング法又はＣ
ＶＤ法により、例えば、モリブデンから構成される配線
保護層５１ａ，５１ｂを、絶縁層３２上及びマスク材３
６上に形成する。
【０８４４】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、配
線保護層５１ａ，５１ｂ上に、銅、アルミニウム合金な
どなどから構成される金属３５ａ，３５ｂを形成する。
化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の間の溝内に
のみ、配線保護層５１ａ，５１ｂ及び金属層３５ａ，３
５ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【０８４５】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより、配線Ｗ２を形成するよう
にしてもよい。
【０８４６】スパッタリング法により、マスク材３６上
及び配線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
７を形成する。この後、炭素層を灰化し、炭素層を、主
として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たさ
れた空洞３８に変換する。
【０８４７】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。従って、容易に、
図８６の半導体装置を提供することができる。
【０８４８】図１０２は、本発明の第１９の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【０８４９】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０８５０】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０８５１】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０８５２】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状の配線保護層５０ａ，５０ｂとから構成されている。
【０８５３】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【０８５４】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、例えば、窒化チタニウム、チタニウムとタングステ
ンの合金、白金などの遷移金属又はその合金、モリブデ
ンなどから構成することができる。即ち、配線保護層５
０ａ，５０ｂは、導電性を有し、薬品に腐食され難く、
酸化され難いものであれば何でもよい。
【０８５５】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０８５６】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０８５７】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【０８５８】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０８５９】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属層３５ａ，３５ｂと、
この金属層３５ａ，３５ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状の配線保護層５１ａ，５１ｂとから構成されている。
【０８６０】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステン、タンタルなどの高融
点金属から構成してもよい。
【０８６１】また、例えば、窒化チタニウム、チタニウ
ムとタングステンの合金、白金などの遷移金属又はその
合金、モリブデンなどから構成することができる。即
ち、配線保護層５１ａ，５１ｂは、導電性を有し、薬品
に腐食され難く、酸化され難いものであれば何でもよ
い。
【０８６２】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３７が形成さ
れている。この絶縁層３７は、配線Ｗ２に支えられてい
る。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３８になってい
る。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０８６３】絶縁層３７は、配線Ｗ２間に空洞３８を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３７は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０８６４】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０８６５】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【０８６６】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０８６７】また、少なくとも配線Ｗ１，Ｗ２の側面
は、配線保護層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆わ
れているため、チップの縁から空洞３１，３８を介して
進入してきた水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金属に直
接到達することがない。
【０８６８】従って、個々の配線Ｗ１，Ｗ２を水分Ｈ2
Ｏから保護することができる。
【０８６９】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【０８７０】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【０８７１】また、配線Ｗ１，Ｗ２は、配線保護膜５０
ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているため、配線
Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【０８７２】次に、図１０２の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【０８７３】まず、図１０３に示すように、絶縁層２５
上に炭素層３９を形成するまでを、上述の第１８の実施
の形態における製造方法と同様の方法により行う。
【０８７４】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０８７５】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０８７６】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０８７７】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０８７８】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層３９を形成する。ここで、炭素層３
９の厚さは、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例え
ば、約０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０８７９】スパッタリング法により、炭素層３９上に
マスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層な
ど）を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材
をパタ−ニングする。このマスク材をマスクにして、異
方性エッチングにより炭素層３９をエッチングする。な
お、ＰＥＰにより、直接、炭素層３９をエッチングする
ことなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクにして炭
素層３９をエッチングする理由は、上述の第２の実施の
形態における製造方法で説明した理由と同じである。
【０８８０】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクに炭
素層３９をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層３９をエッ
チングするのがよい。
【０８８１】この後、マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、モリブデンから構成
される配線保護層５０を、絶縁層２５上及び炭素層３９
上に形成する。
【０８８２】次に、図１０４に示すように、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、配線保護層５０上に、銅、
アルミニウム合金などなどから構成される金属層２８を
形成する。なお、配線は、銅、アルミニウム合金などの
金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコンな
どの半導体、タングステンなどの高融点金属であっても
よい。
【０８８３】次に、図１０５に示すように、化学機械的
研磨（ＣＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、
配線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属２８ａ，２８ｂを残
存させ、配線Ｗ１を形成する。
【０８８４】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングを用いて配線Ｗ１を形成するよう
にしてもよい。
【０８８５】次に、図１０６に示すように、スパッタリ
ング法により、炭素層３９上及び配線Ｗ１上に絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）３０を形成する。ここで、
絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成しない方がよい。な
ぜなら、絶縁層３０を形成する際の反応ガス中には、酸
素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁層３０の形成時
に、炭素層３９が除去されてしまう可能性があるからで
ある。
【０８８６】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０８８７】次に、図１０７及び図１０８に示すよう
に、炭素層３９を灰化し、炭素層３９を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
１に変換する。炭素層３９の灰化は、以下の二つの方法
のいずれかを使用することにより達成される。
【０８８８】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時間が長
くなる欠点がある。
【０８８９】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層３０の破裂が生じる可能性が高くなるという欠点
がある。しかし、この欠点は、絶縁層３０の質の改善や
酸素プラズマ処理の温度の低下などにより回避できる。
【０８９０】次に、図１０９に示すように、ＣＶＤ法を
用いて、絶縁層３０上に低い誘電率を有する絶縁層（例
えば、弗素を含むＴＥＯＳなど）３２を形成する。
【０８９１】次に、図１１０に示すように、ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及びＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を
用いて、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを絶縁層３０，３
２に設ける。
【０８９２】次に、図１１１に示すように、選択成長法
を用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０，３２のビアホ−ル内には、高融
点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わない。
【０８９３】次に、図１１２に示すように、配線Ｗ１を
形成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２
を形成する。
【０８９４】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層３２上に炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、
炭素層の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に設定され
ている。スパッタリング法により、炭素層上にマスク材
（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）を、
約０．０５μｍの厚さで形成する。
【０８９５】この後、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方
性エッチングを用いて、マスク材をパタ−ニングする。
マスク材をマスクにして、異方性エッチングにより炭素
層をエッチングする。マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、モリブデンから構成
される配線保護層５１ａ，５１ｂを、絶縁層３２上及び
炭素層上に形成する。
【０８９６】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、配
線保護層５１ａ，５１ｂ上に、銅、アルミニウム合金な
どなどから構成される金属層３５ａ，３５ｂを形成す
る。化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の間の溝
内にのみ、配線保護層５１ａ，５１ｂ及び金属層３５
ａ，３５ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【０８９７】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングを用いることにより配線Ｗ２を形
成するようにしてもよい。
【０８９８】スパッタリング法により、炭素層上及び配
線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を形
成する。この後、炭素層を灰化し、炭素層を、主として
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空
洞３８に変換する。
【０８９９】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。従って、容易に、
図１０２の半導体装置を提供することができる。
【０９００】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【０９０１】図１１３は、本発明の第２０の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【０９０２】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０９０３】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０９０４】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０９０５】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状の配線保護層５０ａ，５０ｂとから構成されている。
【０９０６】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【０９０７】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、窒化チタニウム、チタニウムとタングステンの合
金、白金などの遷移金属又はその合金、モリブデンなど
から構成することができる。即ち、配線保護層５０ａ，
５０ｂは、導電性を有し、薬品に腐食され難く、酸化さ
れ難いものであれば何でもよい。
【０９０８】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０９０９】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【０９１０】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの底面及び側面を覆う配線保護層５１ａ，５１ｂとか
ら構成される配線Ｗ２が形成されている。
【０９１１】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【０９１２】また、配線保護層５１ａ，５１ｂは、例え
ば、窒化チタニウム、チタニウムとタングステンの合
金、白金などの遷移金属又はその合金、モリブデンなど
から構成することができる。即ち、配線保護層５１ａ，
５１ｂは、導電性を有し、薬品に腐食され難く、酸化さ
れ難いものであれば何でもよい。
【０９１３】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【０９１４】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０９１５】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【０９１６】なお、空洞３１，３８，４０を製造時に空
気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設け
ておくことにより、空洞３１，３８，４０内に空気を満
たすようにしてもよい。
【０９１７】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【０９１８】さらに、導電層３５ａ，３５ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた空洞４０が形
成されている。
【０９１９】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、同一層（左右）の配線間及
び異なる層（上下）の配線間をシリコン酸化層などの絶
縁層で満たす場合に比べて、極端に誘電率を低下させる
ことができる。
【０９２０】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０９２１】また、少なくとも配線Ｗ１，Ｗ２の側面
は、配線保護層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆わ
れているため、チップの縁から空洞３１，３８，４０を
介して進入してきた水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金
属に直接到達することがない。従って、個々の配線Ｗ
１，Ｗ２を水分Ｈ2 Ｏから保護することができる。
【０９２２】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【０９２３】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【０９２４】また、配線Ｗ１，Ｗ２は、配線保護膜５０
ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているため、配線
Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【０９２５】次に、図１１３の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【０９２６】まず、図１１４に示すように、絶縁層２５
上に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第１８の実施の
形態における製造方法と同様の方法により行う。
【０９２７】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０９２８】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０９２９】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０９３０】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０９３１】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０９３２】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
２９を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材
２９をパタ−ニングする。このマスク材２９をマスクに
して、異方性エッチングにより炭素層をエッチングす
る。
【０９３３】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０９３４】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
に炭素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチン
グするのがよい。
【０９３５】この後、スパッタリング法又はＣＶＤ法に
より、例えば、モリブデンから構成される配線保護層５
０ａ，５０ｂを、マスク材２９上及び炭素層に形成され
た溝内に形成する。スパッタリング法又はＣＶＤ法によ
り、配線保護層５０ａ，５０ｂ上に、銅、アルミニウム
合金などから構成される金属層２８ａ，２８ｂを形成す
る。
【０９３６】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステン、タンタルなどの高融点金
属であってもよい。
【０９３７】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、配線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属
層２８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。な
お、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッ
チングにより配線Ｗ１を形成するようにしてもよい。
【０９３８】スパッタリング法により、マスク材２９上
及び配線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
０を形成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により
形成しない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する
際の反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているた
め、絶縁層３０の形成時に、炭素層が除去されてしまう
可能性があるからである。
【０９３９】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０９４０】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０９４１】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を約０．０
５μｍの厚さで形成する。
【０９４２】なお、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成
しない方がよい。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の
反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶
縁層４３の形成時に、炭素層４１が除去されてしまう可
能性があるからである。
【０９４３】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０９４４】続けて、スパッタリング法により、絶縁層
４３上に炭素層４４を形成する。
【０９４５】この後、炭素層４４をパタ−ニングして、
配線を形成するための溝を炭素層４４に設ける。炭素層
４４のパタ−ニングには、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）とＲ
ＩＥを用いる方法と、ＰＥＰとＲＩＥで加工したマスク
材をマスクにパタ−ニングする方法の２つがある。
【０９４６】本実施例では、ＰＥＰとＲＩＥを用いる方
法について述べる。即ち、炭素層４４上にレジスト４５
を形成する。レジスト４５をパタ−ニングした後、この
レジスト４５をマスクに異方性エッチングにより炭素層
４４をエッチングし、炭素層４４に溝を形成する。
【０９４７】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４５を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４４の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４５の剥離に用いない。
【０９４８】次に、図１１５に示すように、炭素層４４
上に再びレジスト４６を形成する。レジスト４６をパタ
−ニングした後、このレジスト４６をマスクにして異方
性エッチングにより溝の底部に露出した絶縁層４３及び
炭素層４１をエッチングする。
【０９４９】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４６を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４６の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４６の剥離に用いない。
【０９５０】次に、図１１６に示すように、異方性エッ
チングにより、溝の底部に露出した絶縁層３０を除去
し、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを形成する。
【０９５１】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、例
えば、モリブデンから構成される配線保護層５１を、炭
素層４４上、炭素層４４の間の溝内及び炭素層４１のビ
アホ−ル内に形成する。また、スパッタリング法又はＣ
ＶＤ法により、配線保護層５１上に、銅、アルミニウム
合金などなどから構成される金属層３５を形成する。次
に、図１１７に示すように、化学機械的研磨（ＣＭＰ）
により、炭素層４４の間の溝内及び炭素層４１のビアホ
−ル内に、それぞれ配線保護層５１ａ，５１ｂ及び金属
３５ａ，３５ｂを残存させる。
【０９５２】また、スパッタリング法により、炭素層４
４上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を、約
０．０５μｍの厚さで形成する。
【０９５３】なお、絶縁層３７，４３の厚さは、絶縁層
３７，４３がシリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．
１μｍの範囲にあるのが、絶縁層３７，４３の破裂なし
に灰化を行うのに都合がよい。但し、絶縁層３７，４３
の種類や質などにより、絶縁層３７，４３の最適な厚さ
は、それぞれ異なる。
【０９５４】次に、図１１８及び図１１９に示すよう
に、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理によ
り、炭素層４１，４４を同時を灰化し、炭素層４１を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
８に変換する。
【０９５５】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝又はビアホ−ルを有する絶縁層に炭
素層を用い、かつ、溝内及びビアホ−ル内に配線を形成
した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた空洞に
変換している。
【０９５６】また、配線Ｗ２は、コンタクトプラグを用
いることなく、配線Ｗ１に直接接続されるているため、
上述の第２〜７の実施の形態における製造方法に比べて
大幅に工程数を減らすことができる。
【０９５７】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【０９５８】図１２０は、本発明の第２１の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【０９５９】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【０９６０】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【０９６１】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【０９６２】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの底面及び側面を覆うＵ字溝
状の配線保護層５０ａ，５０ｂとから構成されている。
【０９６３】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【０９６４】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、例えば、窒化チタニウム、チタニウムとタングステ
ンの合金、白金などの遷移金属又はその合金、モリブデ
ンなどから構成することができる。即ち、配線保護層５
０ａ，５０ｂは、導電性を有し、薬品に腐食され難く、
酸化され難いものであれば何でもよい。
【０９６５】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【０９６６】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【０９６７】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの底面及び側面を覆う配線保護層５１ａ，５１ｂとか
ら構成される配線Ｗ２が形成されている。
【０９６８】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステン、タンタルなどの高融
点金属から構成してもよい。
【０９６９】また、配線保護層５１ａ，５１ｂは、例え
ば、例えば、窒化チタニウム、チタニウムとタングステ
ンの合金、白金などの遷移金属又はその合金、モリブデ
ンなどから構成することができる。即ち、配線保護層５
１ａ，５１ｂは、導電性を有し、薬品に腐食され難く、
酸化され難いものであれば何でもよい。
【０９７０】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【０９７１】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【０９７２】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【０９７３】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【０９７４】さらに、導電層３５ａ，３５ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成されて
いる。この混合ガスの誘電率εは、１．０程度である。
これにより、同一層（左右）の配線間及び異なる層（上
下）の配線間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【０９７５】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【０９７６】また、少なくとも配線Ｗ１，Ｗ２の側面
は、配線保護層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆わ
れているため、チップの縁から空洞３１，３８，４０を
介して進入してきた水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金
属に直接到達することがない。従って、個々の配線Ｗ
１，Ｗ２を水分Ｈ2 Ｏから保護することができる。
【０９７７】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【０９７８】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【０９７９】また、配線Ｗ１，Ｗ２は、配線保護膜５０
ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているため、配線
Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【０９８０】次に、図１２０の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【０９８１】まず、図１２１に示すように、絶縁層２５
上に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第１９の実施の
形態における製造方法と同様の方法により行う。
【０９８２】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【０９８３】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【０９８４】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【０９８５】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【０９８６】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【０９８７】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写真蝕
刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材をパ
タ−ニングする。このマスク材をマスクにして、異方性
エッチングにより炭素層をエッチングする。
【０９８８】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【０９８９】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクに炭
素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2 ＳＯ
4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質であ
る場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチングす
るのがよい。
【０９９０】この後、マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、モリブデンから構成
される配線保護層５０ａ，５０ｂを、絶縁層２５上及び
炭素層上に形成する。スパッタリング法又はＣＶＤ法に
より、配線保護層５０ａ，５０ｂ上に、銅、アルミニウ
ム合金などから構成される金属層２８ａ，２８ｂを形成
する。
【０９９１】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステン、タンタルなどの高融点金
属であってもよい。
【０９９２】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、配線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属
層２８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。な
お、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッ
チングにより配線Ｗ１を形成するようにしてもよい。
【０９９３】スパッタリング法により、マスク材２９上
及び配線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
０を形成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により
形成しない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する
際の反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているた
め、絶縁層３０の形成時に、炭素層が除去されてしまう
可能性があるからである。
【０９９４】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０９９５】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ 2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【０９９６】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を約０．０
５μｍの厚さで形成する。
【０９９７】なお、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成
しない方がよい。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の
反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶
縁層４３の形成時に、炭素層４１が除去されてしまう可
能性があるからである。
【０９９８】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【０９９９】続けて、スパッタリング法により、絶縁層
４３上に炭素層４４を形成する。
【１０００】この後、炭素層４４をパタ−ニングして、
配線を形成するための溝を炭素層４４に設ける。炭素層
４４のパタ−ニングには、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）とＲ
ＩＥを用いる方法と、ＰＥＰとＲＩＥで加工したマスク
材をマスクにパタ−ニングする方法の２つがある。
【１００１】本実施例では、ＰＥＰとＲＩＥを用いる方
法について述べる。即ち、炭素層４４上にレジスト４５
を形成する。レジスト４５をパタ−ニングした後、この
レジスト４５をマスクに異方性エッチングにより炭素層
４４をエッチングし、炭素層４４に溝を形成する。
【１００２】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４５を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４４の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４５の剥離に用いない。
【１００３】次に、図１２２に示すように、炭素層４４
上に再びレジスト４６を形成する。レジスト４６をパタ
−ニングした後、このレジスト４６をマスクにして異方
性エッチングにより溝の底部に露出した絶縁層４３及び
炭素層４１をエッチングする。
【１００４】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４６を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４６の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４６の剥離に用いない。
【１００５】次に、図１２３に示すように、異方性エッ
チングにより、溝の底部に露出した絶縁層３０を除去
し、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを形成する。
【１００６】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、例
えば、モリブデンから構成される配線保護層５１を、炭
素層４４上、炭素層４４の間の溝内及び炭素層４１のビ
アホ−ル内に形成する。また、スパッタリング法又はＣ
ＶＤ法により、配線保護層５１上に、銅、アルミニウム
合金などなどから構成される金属層３５を形成する。次
に、図１２４に示すように、化学機械的研磨（ＣＭＰ）
により、炭素層４４の間の溝内及び炭素層４１のビアホ
−ル内に、それぞれ配線保護層５１ａ，５１ｂ及び金属
層３５ａ，３５ｂを残存させる。また、スパッタリング
法により、炭素層４４上に絶縁層（例えば、シリコン酸
化層）３７を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【１００７】なお、絶縁層３７，４３の厚さは、絶縁層
３７，４３がシリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．
１μｍの範囲にあるのが、絶縁層３７，４３の破裂なし
に灰化を行うのに都合がよい。但し、絶縁層３７，４３
の種類や質などにより、絶縁層３７，４３の最適な厚さ
は、それぞれ異なる。
【１００８】次に、図１２５及び図１２６に示すよう
に、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理によ
り、炭素層４１，４４を同時を灰化し、炭素層４１を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
８に変換する。
【１００９】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝又はビアホ−ルを有する絶縁層に炭
素層を用い、かつ、溝内及びビアホ−ル内に配線を形成
した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた空洞に
変換している。
【１０１０】また、配線Ｗ２は、コンタクトプラグを用
いることなく、配線Ｗ１に直接接続されるているため、
上述の第２〜７の実施の形態における製造方法に比べて
大幅に工程数を減らすことができる。
【１０１１】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【１０１２】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【１０１３】図１２７は、本発明の第２２の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【１０１４】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【１０１５】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【１０１６】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１０１７】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの側面を覆う配線保護層５０
ａ，５０ｂとから構成されている。
【１０１８】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【１０１９】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５０ａ，５０ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１０２０】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１０２１】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【１０２２】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【１０２３】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１０２４】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの側面を覆う配線保護層５１ａ，
５１ｂとから構成されている。なお、配線Ｗ２は、銅、
アルミニウム合金などの金属に限られず、例えば、不純
物を含むポリシリコンなどの半導体、タングステンなど
の高融点金属から構成してもよい。
【１０２５】また、配線保護層５１ａ，５１ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５１ａ，５１ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１０２６】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３６，３７が
形成されている。この絶縁層３６，３７は、配線Ｗ２に
支えられている。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３
８になっている。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１０２７】なお、絶縁層３６は、配線Ｗ２のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３７は、配線Ｗ２間
に空洞３８を設ける際に重要となると共に、絶縁層３７
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【１０２８】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【１０２９】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【１０３０】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１０３１】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、チップの縁から空洞３１，３８を介して進入してき
た水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金属に直接到達する
ことがない。
【１０３２】従って、個々の配線Ｗ１，Ｗ２を水分Ｈ2
Ｏから保護することができる。
【１０３３】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【１０３４】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【１０３５】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
膜５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、配線Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【１０３６】次に、図１２７の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１０３７】まず、図１２８に示すように、ＬＯＣＯＳ
法により半導体基板２１上にフィ−ルド酸化層２２を形
成する。また、フィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領
域に、例えば、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領
域２４ａ，２４ｂを有するＭＯＳトランジスタを形成す
る。
【１０３８】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【１０３９】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【１０４０】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【１０４１】次に、図１２９に示すように、スパッタリ
ング法により、絶縁層２５上に炭素（カ−ボン）層３９
を形成する。ここで、炭素層３９の厚さは、ＬＳＩの内
部配線の厚さと等しい値（例えば、約０．７〜約０．２
μｍ）に設定される。
【１０４２】次に、図１３０に示すように、スパッタリ
ング法により、炭素層３９上にマスク材（例えば、シリ
コン酸化層やシリコン窒化層など）２９を、約０．０５
μｍの厚さで形成する。ここで、マスク材２９は、炭素
層３９の消滅を防ぐため、ＣＶＤ法でなく、スパッタリ
ング法で形成する。
【１０４３】次に、図１３１に示すように、ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材
２９をパタ−ニングする。このマスク材２９のパタ−ン
は、配線のパタ−ンと同じになる。
【１０４４】次に、図１３２に示すように、マスク材２
９をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層３９
をエッチングする。
【１０４５】なお、本実施例では、ＰＥＰにより、直
接、炭素層３９をエッチングすることなく、ＰＥＰで加
工したマスク材２９をマスクにして炭素層３９をエッチ
ングしている。
【１０４６】この理由は、以下のとおりである。ＰＥＰ
に用いるレジストは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）、又はＨ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により除去され
る。しかし、酸素プラズマ処理でレジストを除去する場
合は、せっかくパタ−ニングした炭素層３９が同時に除
去されてしまう。一方、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液に
よりレジストを除去する場合は、導電層（高融点金属の
場合のみ）２６ａ，２６ｂが同時に除去されてしまう。
【１０４７】そこで、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
にして炭素層３９をエッチングするのがよい。
【１０４８】次に、図１３３に示すように、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコンから
構成される配線保護層５０ａ，５０ｂを、絶縁層２５
上、マスク材２９上、及び炭素層３９に形成された溝の
側壁に形成する。また、この配線保護層５０ａ，５０ｂ
をエッチングし、配線保護層５０ａ，５０ｂを炭素層３
９に形成された溝の側壁のみに残存させる。
【１０４９】次に、図１３４に示すように、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、配線保護層５０上に、銅、
アルミニウム合金などなどから構成される金属層２８を
形成する。なお、配線は、銅、アルミニウム合金などの
金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコンな
どの半導体、タングステンなどの高融点金属であっても
よい。
【１０５０】次に、図１３５に示すように、化学機械的
研磨（ＣＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、
配線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属２８ａ，２８ｂを残
存させ、配線Ｗ１を形成する。
【１０５１】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ１を形成するように
してもよい。
【１０５２】次に、図１３６に示すように、スパッタリ
ング法により、マスク材２９上及び配線Ｗ１上に絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）３０を形成する。ここで、
絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成しない方がよい。な
ぜなら、絶縁層３０を形成する際の反応ガス中には、酸
素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁層３０の形成時
に、炭素層３９が除去されてしまう可能性があるからで
ある。
【１０５３】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【１０５４】次に、図１３７及び図１３８に示すよう
に、炭素層３９を灰化し、炭素層３９を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
１に変換する。炭素層３９の灰化は、以下の二つの方法
のいずれかを使用することにより達成される。
【１０５５】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
２９，３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【１０５６】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層２９，３０の破裂が生じる可能性が高くなるとい
う欠点がある。しかし、この欠点は、絶縁層２９，３０
の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下などにより
回避できる。
【１０５７】次に、図１３９に示すように、ＣＶＤ法を
用いて、絶縁層３０上に低い誘電率を有する絶縁層（例
えば、弗素を含むＴＥＯＳなど）３２を形成する。
【１０５８】次に、図１４０に示すように、ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及びＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を
用いて、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを絶縁層３０，３
２に設ける。
【１０５９】次に、図１４１に示すように、選択成長法
を用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層３３ａ，３３ｂを埋め込
む。なお、絶縁層３０，３２のビアホ−ル内には、高融
点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わない。
【１０６０】次に、図１４２に示すように、配線Ｗ１を
形成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２
を形成する。
【１０６１】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層３２上に炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、
炭素層の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に設定され
ている。スパッタリング法により、炭素層上にマスク材
（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）３６
を、約０．０５μｍの厚さで形成する。
【１０６２】この後、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方
性エッチングを用いて、マスク材３６をパタ−ニングす
る。マスク材３６をマスクにして、異方性エッチングに
より炭素層をエッチングする。
【１０６３】スパッタリング法又はＣＶＤ法、及びＲＩ
Ｅを用いて、例えば、酸化シリコンから構成される配線
保護層５１ａ，５１ｂを炭素層の側壁に形成する。
【１０６４】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、炭
素層上及び炭素層に設けられた溝内に、銅、アルミニウ
ム合金などなどから構成される金属３５ａ，３５ｂを形
成する。化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の間
の溝内にのみ、配線保護層５１ａ，５１ｂ及び金属３５
ａ，３５ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【１０６５】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ２を形成するように
してもよい。
【１０６６】スパッタリング法により、マスク材３６上
及び配線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
７を形成する。この後、炭素層を灰化し、炭素層を、主
として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たさ
れた空洞３８に変換する。
【１０６７】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。従って、容易に、
図１２７の半導体装置を提供することができる。
【１０６８】図１４３は、本発明の第２３の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【１０６９】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【１０７０】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【１０７１】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１０７２】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの側面を覆う配線保護層５０
ａ，５０ｂとから構成されている。
【１０７３】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【１０７４】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５０ａ，５０ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１０７５】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１０７６】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【１０７７】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。絶縁層３２には、配線Ｗ１に達するコンタク
トホ−ルが形成されている。
【１０７８】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂが埋め込まれている。但し、導電層３３ａ，３３ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１０７９】配線Ｗ２は、絶縁層３２上に配置され、導
電層３３ａ，３３ｂに接続されている。配線Ｗ２は、
銅、アルミニウム合金などの金属３５ａ，３５ｂと、こ
の金属３５ａ，３５ｂの側面を覆う配線保護層５１ａ，
５１ｂとから構成されている。なお、配線Ｗ２は、銅、
アルミニウム合金などの金属に限られず、例えば、不純
物を含むポリシリコンなどの半導体、タングステン、タ
ンタルなどの高融点金属から構成してもよい。
【１０８０】また、配線保護層５１ａ，５１ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５１ａ，５１ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１０８１】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３７が形成さ
れている。この絶縁層３７は、配線Ｗ２に支えられてい
る。配線Ｗ２間は、空洞（キャビティ）３８になってい
る。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１０８２】絶縁層３７は、配線Ｗ２間に空洞３８を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３７は、
例えば、シリコン酸化層などから構成される。
【１０８３】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【１０８４】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【１０８５】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１０８６】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、チップの縁から空洞３１，３８を介して進入してき
た水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金属に直接到達する
ことがない。
【１０８７】従って、個々の配線Ｗ１，Ｗ２を水分Ｈ2
Ｏから保護することができる。
【１０８８】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【１０８９】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【１０９０】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
膜５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、配線Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【１０９１】次に、図１４３の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１０９２】まず、図１４４に示すように、絶縁層２５
上に炭素層３９を形成するまでを、上述の第１８の実施
の形態における製造方法と同様の方法により行う。
【１０９３】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【１０９４】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【１０９５】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【１０９６】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【１０９７】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層３９を形成する。ここで、炭素層３
９の厚さは、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例え
ば、約０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【１０９８】スパッタリング法により、炭素層３９上に
マスク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層な
ど）を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材
をパタ−ニングする。このマスク材をマスクにして、異
方性エッチングにより炭素層３９をエッチングする。な
お、ＰＥＰにより、直接、炭素層３９をエッチングする
ことなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクにして炭
素層３９をエッチングする理由は、上述の第２の実施の
形態における製造方法で説明した理由と同じである。
【１０９９】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクに炭
素層３９をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層３９をエッ
チングするのがよい。
【１１００】この後、マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコンから構
成される配線保護層５０を、絶縁層２５上及び炭素層３
９上に形成する。
【１１０１】次に、図１４５に示すように、ＲＩＥによ
り配線保護層をエッチングし、配線保護層５０ａ，５０
ｂを炭素層３９の溝の側壁のみに残存させる。スパッタ
リング法又はＣＶＤ法により、炭素層３９上及び炭素層
３９に形成された溝内に、銅、アルミニウム合金などな
どから構成される金属層２８を形成する。
【１１０２】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステン、タンタルなどの高融点金
属であってもよい。
【１１０３】次に、図１４６に示すように、化学機械的
研磨（ＣＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、
配線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属層２８ａ，２８ｂを
残存させ、配線Ｗ１を形成する。
【１１０４】なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング
又は等方性エッチングにより配線Ｗ１を形成するように
してもよい。
【１１０５】次に、図１４７に示すように、スパッタリ
ング法により、炭素層３９上及び配線Ｗ１上に絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）３０を形成する。ここで、
絶縁層３０は、ＣＶＤ法により形成しない方がよい。な
ぜなら、絶縁層３０を形成する際の反応ガス中には、酸
素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶縁層３０の形成時
に、炭素層３９が除去されてしまう可能性があるからで
ある。
【１１０６】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【１１０７】次に、図１４８及び図１４９に示すよう
に、炭素層３９を灰化し、炭素層３９を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
１に変換する。炭素層３９の灰化は、以下の二つの方法
のいずれかを使用することにより達成される。
【１１０８】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時間が長
くなる欠点がある。
【１１０９】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層３０の破裂が生じる可能性が高くなるという欠点
がある。しかし、この欠点は、絶縁層３０の質の改善や
酸素プラズマ処理の温度の低下などにより回避できる。
【１１１０】次に、図１５０に示すように、ＣＶＤ法を
用いて、絶縁層３０上に低い誘電率を有する絶縁層（例
えば、弗素を含むＴＥＯＳなど）３２を形成する。
【１１１１】次に、図１５１に示すように、ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及びＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を
用いて、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを絶縁層３０，３
２に設ける。
【１１１２】次に、図１５２に示すように、選択成長法
を用いて、ビアホ−ル内のみに、タングステンやタンタ
ルなどの高融点金属から構成される導電層３３ａ，３３
ｂを埋め込む。
【１１１３】なお、絶縁層３０，３２のビアホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【１１１４】次に、図１５３に示すように、配線Ｗ１を
形成する際に使用した工程と同様の工程により配線Ｗ２
を形成する。
【１１１５】即ち、まず、スパッタリング法により、絶
縁層３２上に炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、
炭素層の厚さは、配線Ｗ２の厚さと等しい値に設定され
ている。スパッタリング法により、炭素層上にマスク材
（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）を、
約０．０５μｍの厚さで形成する。
【１１１６】この後、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）及び異方
性エッチングを用いて、マスク材をパタ−ニングする。
マスク材をマスクにして、異方性エッチングにより炭素
層をエッチングする。マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法、及びＲＩＥを用いて、例えば、酸化
シリコンから構成される配線保護層５１ａ，５１ｂを、
炭素層の溝の側壁に形成する。
【１１１７】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、炭
素層上及び炭素層に形成された溝内に、銅、アルミニウ
ム合金などなどから構成される金属３５ａ，３５ｂを形
成する。化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層の溝
内にのみ、配線保護層５１ａ，５１ｂ及び金属３５ａ，
３５ｂを残存させ、配線Ｗ２を形成する。
【１１１８】スパッタリング法により、炭素層上及び配
線Ｗ２上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３７を形
成する。この後、炭素層を灰化し、炭素層を、主として
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空
洞３８に変換する。
【１１１９】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用い、か
つ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化してガ
スが満たされた空洞に変換している。従って、容易に、
図１４３の半導体装置を提供することができる。
【１１２０】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【１１２１】図１５４は、本発明の第２４の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【１１２２】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【１１２３】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【１１２４】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１１２５】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの側面を覆う配線保護層５０
ａ，５０ｂとから構成されている。
【１１２６】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【１１２７】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５０ａ，５０ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１１２８】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１に
支えられている。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３
１になっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１１２９】なお、絶縁層２９は、配線Ｗ１のパタ−ン
を決定するもので、例えば、シリコン酸化層やシリコン
窒化層などから構成される。絶縁層３０は、配線Ｗ１間
に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁層３０
上に層を積み重ねる際の土台となる重要なものである。
絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから構成さ
れる。
【１１３０】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの側面を覆う配線保護層５１ａ，５１ｂとから構成さ
れる配線Ｗ２が形成されている。
【１１３１】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステン、タンタルなどの高融
点金属から構成してもよい。
【１１３２】また、配線保護層５１ａ，５１ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５１ａ，５１ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１１３３】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【１１３４】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【１１３５】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【１１３６】なお、空洞３１，３８，４０を製造時に空
気に接触させることにより、又はパッケ−ジに穴を設け
ておくことにより、空洞３１，３８，４０内に空気を満
たすようにしてもよい。
【１１３７】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、
酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満た
された空洞３８が形成されている。
【１１３８】さらに、導電層３５ａ，３５ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされた空洞４０が形
成されている。
【１１３９】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、同一層（左右）の配線間及
び異なる層（上下）の配線間をシリコン酸化層などの絶
縁層で満たす場合に比べて、極端に誘電率を低下させる
ことができる。
【１１４０】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１１４１】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、チップの縁から空洞３１，３８，４０を介して進入
してきた水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金属に直接到
達することがない。
【１１４２】従って、個々の配線Ｗ１，Ｗ２を水分Ｈ2
Ｏから保護することができる。
【１１４３】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【１１４４】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【１１４５】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
膜５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、配線Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【１１４６】次に、図１５４の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１１４７】まず、図１５５に示すように、絶縁層２５
上に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第２２の実施の
形態における製造方法と同様の方法により行う。
【１１４８】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【１１４９】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【１１５０】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【１１５１】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【１１５２】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【１１５３】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
２９を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写
真蝕刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材
２９をパタ−ニングする。このマスク材２９をマスクに
して、異方性エッチングにより炭素層をエッチングす
る。
【１１５４】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【１１５５】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
に炭素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2
ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質
である場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチン
グするのがよい。
【１１５６】この後、スパッタリング法又はＣＶＤ法に
より、例えば、酸化シリコンから構成される配線保護層
を、炭素層上及び炭素層に形成された溝内に形成する。
ＲＩＥにより配線保護層をエッチングし、配線保護層５
０ａ，５０ｂを炭素層に形成された溝の側壁のみに残存
させる。スパッタリング法又はＣＶＤ法により、配線保
護層５０上に、銅、アルミニウム合金などから構成され
る金属層２８ａ，２８ｂを形成する。
【１１５７】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステン、タンタルなどの高融点金
属であってもよい。
【１１５８】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、配線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属
２８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。な
お、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッ
チングにより配線Ｗ１を形成するようにしてもよい。
【１１５９】スパッタリング法により、マスク材２９上
及び配線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
０を形成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により
形成しない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する
際の反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているた
め、絶縁層３０の形成時に、炭素層が除去されてしまう
可能性があるからである。
【１１６０】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【１１６１】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【１１６２】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を約０．０
５μｍの厚さで形成する。
【１１６３】なお、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成
しない方がよい。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の
反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶
縁層４３の形成時に、炭素層４１が除去されてしまう可
能性があるからである。
【１１６４】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【１１６５】続けて、スパッタリング法により、絶縁層
４３上に炭素層４４を形成する。
【１１６６】この後、炭素層４４をパタ−ニングして、
配線を形成するための溝を炭素層４４に設ける。炭素層
４４のパタ−ニングには、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）とＲ
ＩＥを用いる方法と、ＰＥＰとＲＩＥで加工したマスク
材をマスクにパタ−ニングする方法の２つがある。
【１１６７】本実施例では、ＰＥＰとＲＩＥを用いる方
法について述べる。即ち、炭素層４４上にレジスト４５
を形成する。レジスト４５をパタ−ニングした後、この
レジスト４５をマスクに異方性エッチングにより炭素層
４４をエッチングし、炭素層４４に溝を形成する。
【１１６８】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４５を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４４の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４５の剥離に用いない。
【１１６９】次に、図１５６に示すように、炭素層４４
上に再びレジスト４６を形成する。レジスト４６をパタ
−ニングした後、このレジスト４６をマスクにして異方
性エッチングにより溝の底部に露出した絶縁層４３及び
炭素層４１をエッチングする。
【１１７０】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４６を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４６の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４６の剥離に用いない。
【１１７１】次に、図１５７に示すように、異方性エッ
チングにより、溝の底部に露出した絶縁層３０を除去
し、配線Ｗ１に達するビアホ−ルを形成する。
【１１７２】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、例
えば、酸化シリコンから構成される配線保護層５１ａ，
５１ｂを、炭素層４４の溝の側壁及び炭素層４１のビア
ホ−ルの側壁に形成する。また、スパッタリング法又は
ＣＶＤ法により、炭素層４４上、炭素層４４の溝内及び
炭素層４１のビアホ−ル内に、銅、アルミニウム合金な
どなどから構成される金属層３５を形成する。
【１１７３】次に、図１５８に示すように、化学機械的
研磨（ＣＭＰ）により、炭素層４４の間の溝内及び炭素
層４１のビアホ−ル内に、それぞれ配線保護層５１ａ，
５１ｂ及び金属３５ａ，３５ｂを残存させる。また、ス
パッタリング法により、炭素層４４上に絶縁層（例え
ば、シリコン酸化層）３７を、約０．０５μｍの厚さで
形成する。
【１１７４】なお、絶縁層３７，４３の厚さは、絶縁層
３７，４３がシリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．
１μｍの範囲にあるのが、絶縁層３７，４３の破裂なし
に灰化を行うのに都合がよい。但し、絶縁層３７，４３
の種類や質などにより、絶縁層３７，４３の最適な厚さ
は、それぞれ異なる。
【１１７５】次に、図１５９及び図１６０に示すよう
に、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理によ
り、炭素層４１，４４を同時を灰化し、炭素層４１を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
８に変換する。
【１１７６】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝又はビアホ−ルを有する絶縁層に炭
素層を用い、かつ、溝内及びビアホ−ル内に配線を形成
した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた空洞に
変換している。
【１１７７】また、配線Ｗ２は、コンタクトプラグを用
いることなく、配線Ｗ１に直接接続されるているため、
製造工程数を減らすことができる。
【１１７８】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【１１７９】図１６１は、本発明の第２５の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【１１８０】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【１１８１】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【１１８２】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１１８３】配線Ｗ１は、絶縁層２５上に配置され、導
電層２６ａ，２６ｂに接続されている。配線Ｗ１は、
銅、アルミニウム合金などの金属層２８ａ，２８ｂと、
この金属層２８ａ，２８ｂの側面を覆う配線保護層５０
ａ，５０ｂとから構成されている。
【１１８４】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステン、タンタルなどの高融
点金属から構成してもよい。
【１１８５】また、配線保護層５０ａ，５０ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５０ａ，５０ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１１８６】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１に支えられてい
る。配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１１８７】絶縁層３０は、配線Ｗ１間に空洞３１を設
ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み重
ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０は、
例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【１１８８】絶縁層３０には、配線Ｗ１に達するコンタ
クトホ−ルが形成されている。このコンタクトホ−ル内
及びコンタクトホ−ル上には、銅、アルミニウム合金な
どの金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５
ｂの側面を覆う配線保護層５１ａ，５１ｂとから構成さ
れる配線Ｗ２が形成されている。
【１１８９】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。
【１１９０】また、配線保護層５１ａ，５１ｂは、例え
ば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁体、窒化チ
タニウム、チタニウムとタングステンの合金、白金など
の遷移金属又はその合金、又はモリブデンなどから構成
することができる。即ち、配線保護層５１ａ，５１ｂ
は、薬品に腐食され難く、酸化され難いものであれば何
でもよい。
【１１９１】配線Ｗ２の上部と下部の間には、絶縁層
（例えば、シリコン酸化層）４３が形成されている。こ
の絶縁層４３は、配線Ｗ２に支えられている。配線Ｗ２
の下部は、柱状であり、また、配線Ｗ２の上部は、線状
であり、絶縁層４３上に配置されている。
【１１９２】配線Ｗ２上には、絶縁層（例えば、シリコ
ン酸化層）３７が形成されている。配線Ｗ２の下部の間
（上下の配線Ｗ１と配線Ｗ２の間）は、空洞（キャビテ
ィ）４０になっている。この空洞４０には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【１１９３】配線Ｗ２の上部の間（左右の配線Ｗ２の
間）は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空
洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混
合ガスが満たされている。
【１１９４】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【１１９５】さらに、導電層３５ａ，３５ｂの間、即
ち、配線Ｗ１と配線Ｗ２の間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞４０が形成されて
いる。この混合ガスの誘電率εは、１．０程度である。
これにより、同一層（左右）の配線間及び異なる層（上
下）の配線間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
【１１９６】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１１９７】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
層５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、チップの縁から空洞３１，３８，４０を介して進入
してきた水分Ｈ2 Ｏは、配線Ｗ１，Ｗ２の金属に直接到
達することがない。
【１１９８】従って、個々の配線Ｗ１，Ｗ２を水分Ｈ2
Ｏから保護することができる。
【１１９９】また、この実施の形態における半導体装置
（チップ）が搭載されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部
と内部を接続する穴を設けておけば、空洞３１，３８
は、空気で満たされると共に、この空気が循環すること
により、チップ内で生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率
よく排出される。
【１２００】従って、熱による不良が発生し難い半導体
装置を提供することができる。
【１２０１】また、配線Ｗ１，Ｗ２の側面は、配線保護
膜５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂに覆われているた
め、配線Ｗ１，Ｗ２にヒロックが発生し難くなる。
【１２０２】次に、図１６１の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１２０３】まず、図１６２に示すように、絶縁層２５
上に配線Ｗ１を形成するまでを、上述の第２３の実施の
形態における製造方法と同様の方法により行う。
【１２０４】即ち、ＬＯＣＯＳ法により半導体基板２１
上にフィ−ルド酸化層２２を形成する。また、フィ−ル
ド酸化層２２に囲まれた素子領域に、例えば、ゲ−ト電
極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂを有す
るＭＯＳトランジスタを形成する。
【１２０５】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【１２０６】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【１２０７】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【１２０８】スパッタリング法により、絶縁層２５上に
炭素（カ−ボン）層を形成する。ここで、炭素層の厚さ
は、ＬＳＩの内部配線の厚さと等しい値（例えば、約
０．７〜約０．２μｍ）に設定される。
【１２０９】スパッタリング法により、炭素層上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
を、約０．０５μｍの厚さで形成する。ＰＥＰ（写真蝕
刻工程）及び異方性エッチングを用いて、マスク材をパ
タ−ニングする。このマスク材をマスクにして、異方性
エッチングにより炭素層をエッチングする。
【１２１０】なお、ＰＥＰにより、直接、炭素層をエッ
チングすることなく、ＰＥＰで加工したマスク材をマス
クにして炭素層をエッチングする理由は、上述の第２の
実施の形態における製造方法で説明した理由と同じであ
る。
【１２１１】従って、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材をマスクに炭
素層をエッチングし、導電層２６ａ，２６ｂがＨ2 ＳＯ
4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により腐蝕されないような材質であ
る場合には、レジストをマスクに炭素層をエッチングす
るのがよい。
【１２１２】この後、マスク材を除去し、スパッタリン
グ法又はＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコンから構
成される配線保護層５０ａ，５０ｂを、炭素層に形成さ
れた溝の側壁に形成する。スパッタリング法又はＣＶＤ
法により、炭素層上及び炭素層に形成された溝内に、
銅、アルミニウム合金などから構成される金属層２８
ａ，２８ｂを形成する。
【１２１３】なお、配線は、銅、アルミニウム合金など
の金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリコン
などの半導体、タングステン、タンタルなどの高融点金
属であってもよい。
【１２１４】化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、炭素層
の間の溝内にのみ、配線保護層５０ａ，５０ｂ及び金属
２８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。な
お、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エッ
チングにより配線Ｗ１を形成するようにしてもよい。
【１２１５】スパッタリング法により、マスク材２９上
及び配線Ｗ１上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）３
０を形成する。ここで、絶縁層３０は、ＣＶＤ法により
形成しない方がよい。なぜなら、絶縁層３０を形成する
際の反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているた
め、絶縁層３０の形成時に、炭素層が除去されてしまう
可能性があるからである。
【１２１６】また、絶縁層３０の厚さは、絶縁層３０が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層３０の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層３０の種類や質などにより、絶
縁層３０の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【１２１７】この後、炭素層を灰化し、この炭素層を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１に変換する。
【１２１８】上述の工程により配線Ｗ１を形成した後、
スパッタリング法により、絶縁層３０上に炭素層４１を
形成する。また、スパッタリング法により、炭素層４１
上に絶縁層（例えば、シリコン酸化層）４３を約０．０
５μｍの厚さで形成する。
【１２１９】なお、絶縁層４３は、ＣＶＤ法により形成
しない方がよい。なぜなら、絶縁層４３を形成する際の
反応ガス中には、酸素Ｏ2 ガスが含まれているため、絶
縁層４３の形成時に、炭素層４１が除去されてしまう可
能性があるからである。
【１２２０】また、絶縁層４３の厚さは、絶縁層４３が
シリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．１μｍの範囲
にあるのが、絶縁層４３の破裂なしに灰化を行うのに都
合がよい。但し、絶縁層４３の種類や質などにより、絶
縁層４３の最適な厚さは、それぞれ異なる。
【１２２１】続けて、スパッタリング法により、絶縁層
４３上に炭素層４４を形成する。
【１２２２】この後、炭素層４４をパタ−ニングして、
配線を形成するための溝を炭素層４４に設ける。炭素層
４４パタ−ニングには、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）とＲＩ
Ｅを用いる方法と、ＰＥＰとＲＩＥで加工したマスク材
をマスクにパタ−ニングする方法の２つがある。
【１２２３】本実施例では、ＰＥＰとＲＩＥを用いる方
法について述べる。即ち、炭素層４４上にレジスト４５
を形成する。レジスト４５をパタ−ニングした後、この
レジスト４５をマスクに異方性エッチングにより炭素層
４４をエッチングし、炭素層４４に溝を形成する。
【１２２４】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４５を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４４の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４５の剥離に用いない。
【１２２５】次に、図１６３に示すように、炭素層４４
上に再びレジスト４６を形成する。レジスト４６をパタ
−ニングした後、このレジスト４６をマスクにして異方
性エッチングにより溝の底部に露出した絶縁層４３及び
炭素層４１をエッチングする。
【１２２６】この後、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液を用
いて、レジスト４６を除去する。なお、酸素プラズマ処
理は炭素層４６の消滅を招くため、この酸素プラズマ処
理はレジスト４６の剥離に用いない。
【１２２７】次に、図１６４に示すように、異方性エッ
チングにより、溝の底部に露出した絶縁層３０をエッチ
ングし、溝の底部の一部に配線Ｗ１に達するビアホ−ル
を形成する。
【１２２８】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、例
えば、酸化シリコンから構成される配線保護層５１ａ，
５１ｂを、炭素層４４の溝の側壁及び炭素層４１のビア
ホ−ルの側壁に形成する。また、スパッタリング法又は
ＣＶＤ法により、炭素層４４上、炭素層４４の溝内及び
炭素層４１のビアホ−ル内に、銅、アルミニウム合金な
どなどから構成される金属層３５を形成する。
【１２２９】次に、図１６５に示すように、化学機械的
研磨（ＣＭＰ）により、炭素層４４の間の溝内及び炭素
層４１のビアホ−ル内に、それぞれ配線保護層５１ａ，
５１ｂ及び金属層３５ａ，３５ｂを残存させる。また、
スパッタリング法により、炭素層４４上に絶縁層（例え
ば、シリコン酸化層）３７を、約０．０５μｍの厚さで
形成する。
【１２３０】なお、絶縁層３７，４３の厚さは、絶縁層
３７，４３がシリコン酸化層の場合は、０．０１〜０．
１μｍの範囲にあるのが、絶縁層３７，４３の破裂なし
に灰化を行うのに都合がよい。但し、絶縁層３７，４３
の種類や質などにより、絶縁層３７，４３の最適な厚さ
は、それぞれ異なる。
【１２３１】次に、図１６６及び図１６７に示すよう
に、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理によ
り、炭素層４１，４４を同時を灰化し、炭素層４１を、
主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞４０に変換し、炭素層４４を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
８に変換する。
【１２３２】上述の製造方法によれば、配線Ｗ１，Ｗ２
を形成するための溝又はビアホ−ルを有する絶縁層に炭
素層を用い、かつ、溝内及びビアホ−ル内に配線を形成
した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた空洞に
変換している。
【１２３３】また、配線Ｗ２は、コンタクトプラグを用
いることなく、配線Ｗ１に直接接続されるているため、
製造工程数を減らすことができる。
【１２３４】これにより、多層配線構造の半導体装置に
おいて、同一層（左右）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭
素ＣＯ2 の混合ガス又は空気を満たし、かつ、異なる層
（上下）の配線間に酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気を満たすことができる。
【１２３５】また、マスク材は、炭素層をパタ−ニング
した後、炭素層の灰化前に、除去されている。従って、
炭素層の灰化を迅速かつ正確に行うことができる。
【１２３６】図１６８は、本発明の第２６の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、絶縁層２５が形成さ
れている。絶縁層２５上には、配線Ｗ１が形成されてい
る。配線Ｗ１は、例えば、銅、アルミニウム合金などの
金属２８ａ，２８ｂと、この金属２８ａ，２８ｂの底面
及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層２７ａ，２７ｂとか
ら構成されている。
【１２３７】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【１２３８】互いに隣接する配線Ｗ１の間隔は、Ｈであ
る。この間隔Ｈが非常に広い場合、配線Ｗ１の間には、
ダミ−配線Ｄ１が形成される。
【１２３９】ダミ−配線Ｄ１は、例えば、銅、アルミニ
ウム合金などの金属層２８ｄ，２８ｄと、この金属層２
８ｄ，２８ｄの底面及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層
２７ｄ，２７ｄとから構成されている。
【１２４０】なお、ダミ−配線Ｄ１は、銅、アルミニウ
ム合金などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポ
リシリコンなどの半導体、タングステンなどの高融点金
属から構成してもよい。また、バリア層２７ｄ，２７ｄ
は、例えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成す
ることができる。
【１２４１】配線Ｗ１の上部には、絶縁層２９，３０が
形成されている。この絶縁層２９，３０は、配線Ｗ１及
びダミ−配線Ｄ１に支えられている。配線Ｗ１及びダミ
−配線Ｄ１の間は、空洞（キャビティ）３１になってい
る。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１２４２】なお、ダミ−配線Ｄ１は、絶縁層２９，３
０が空洞３１内に崩れ落ちないようにするためのもので
あり、通常の配線としての機能を有していない。
【１２４３】また、絶縁層２９は、配線Ｗ１及びダミ−
配線Ｄ１のパタ−ンを決定するもので、例えば、シリコ
ン酸化層やシリコン窒化層などから構成される。絶縁層
３０は、配線Ｗ１及びダミ−配線Ｄ１の間に空洞３１を
設ける際に重要となると共に、絶縁層３０上に層を積み
重ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３０
は、例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【１２４４】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。
【１２４５】絶縁層３２上には、配線Ｗ２が形成されて
いる。配線Ｗ２は、例えば、銅、アルミニウム合金など
の金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５ｂ
の底面及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層３４ａ，３４
ｂとから構成されている。
【１２４６】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【１２４７】互いに隣接する配線Ｗ２の間隔は、Ｈであ
る。この間隔Ｈが非常に広い場合、配線Ｗ２の間には、
ダミ−配線Ｄ２が形成される。
【１２４８】ダミ−配線Ｄ２は、例えば、銅、アルミニ
ウム合金などの金属層３５ｄ，３５ｄと、この金属層３
５ｄ，３５ｄの底面及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層
３４ｄ，３４ｄとから構成されている。
【１２４９】なお、ダミ−配線Ｄ２は、銅、アルミニウ
ム合金などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポ
リシリコンなどの半導体、タングステンなどの高融点金
属から構成してもよい。また、バリア層３４ｄ，３４ｄ
は、例えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成す
ることができる。
【１２５０】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３６，３７が
形成されている。この絶縁層３６，３７は、配線Ｗ２及
びダミ−配線Ｄ２に支えられている。配線Ｗ２及びダミ
−配線Ｄ２の間は、空洞（キャビティ）３８になってい
る。この空洞３８には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１２５１】なお、ダミ−配線Ｄ２は、絶縁層３６，３
７が空洞３８内に崩れ落ちないようにするためのもので
あり、通常の配線としての機能を有していない。
【１２５２】また、絶縁層３６は、配線Ｗ２及びダミ−
配線Ｄ２のパタ−ンを決定するもので、例えば、シリコ
ン酸化層やシリコン窒化層などから構成される。絶縁層
３７は、配線Ｗ２及びダミ−配線Ｄ２の間に空洞３８を
設ける際に重要となると共に、絶縁層３７上に層を積み
重ねる際の土台となる重要なものである。絶縁層３７
は、例えば、シリコン酸化膜などから構成される。
【１２５３】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【１２５４】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【１２５５】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１２５６】また、互いに隣接する配線Ｗ１の間隔Ｈが
非常に広い場合に、配線Ｗ１の間には、ダミ−配線Ｄ１
を形成している。同様に、互いに隣接する配線Ｗ２の間
隔Ｈが非常に広い場合に、配線Ｗ２の間には、ダミ−配
線Ｄ２を形成している。
【１２５７】従って、配線Ｗ１，Ｗ２上の絶縁膜が空洞
３１，３８内に崩れ落ちるという事態が生じることもな
い。
【１２５８】図１６９は、本発明の第２７の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、絶縁層２５が形成さ
れている。絶縁層２５上には、配線Ｗ１が形成されてい
る。配線Ｗ１は、例えば、銅、アルミニウム合金などの
金属層２８ａ，２８ｂと、この金属層２８ａ，２８ｂの
底面及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層２７ａ，２７ｂ
とから構成されている。
【１２５９】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【１２６０】互いに隣接する配線Ｗ１の間隔は、Ｈであ
る。この間隔Ｈが非常に広い場合、配線Ｗ１の間には、
ダミ−配線Ｄ１が形成される。
【１２６１】ダミ−配線Ｄ１は、例えば、銅、アルミニ
ウム合金などの金属層２８ｄ，２８ｄと、この金属層２
８ｄ，２８ｄの底面及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層
２７ｄ，２７ｄとから構成されている。
【１２６２】なお、ダミ−配線Ｄ１は、銅、アルミニウ
ム合金などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポ
リシリコンなどの半導体、タングステンなどの高融点金
属から構成してもよい。また、バリア層２７ｄ，２７ｄ
は、例えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成す
ることができる。
【１２６３】配線Ｗ１の上部には、絶縁層３０が形成さ
れている。この絶縁層３０は、配線Ｗ１及びダミ−配線
Ｄ１に支えられている。配線Ｗ１及びダミ−配線Ｄ１の
間は、空洞（キャビティ）３１になっている。この空洞
３１には、主として酸素Ｏ2と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガスが満たされている。
【１２６４】なお、ダミ−配線Ｄ１は、絶縁層３０が空
洞３１内に崩れ落ちないようにするためのものであり、
通常の配線としての機能を有していない。
【１２６５】絶縁層３０は、配線Ｗ１及びダミ−配線Ｄ
１の間に空洞３１を設ける際に重要となると共に、絶縁
層３０上に層を積み重ねる際の土台となる重要なもので
ある。絶縁層３０は、例えば、シリコン酸化膜などから
構成される。
【１２６６】絶縁層３０上には、絶縁層３２が形成され
ている。絶縁層３２は、例えば、シリコン酸化層から構
成される。
【１２６７】絶縁層３２上には、配線Ｗ２が形成されて
いる。配線Ｗ２は、例えば、銅、アルミニウム合金など
の金属層３５ａ，３５ｂと、この金属層３５ａ，３５ｂ
の底面及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層３４ａ，３４
ｂとから構成されている。
【１２６８】なお、配線Ｗ２は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層３４ａ，３４ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【１２６９】互いに隣接する配線Ｗ２の間隔は、Ｈであ
る。この間隔Ｈが非常に広い場合、配線Ｗ２の間には、
ダミ−配線Ｄ２が形成される。
【１２７０】ダミ−配線Ｄ２は、例えば、銅、アルミニ
ウム合金などの金属３５ｄ，３５ｄと、この金属３５
ｄ，３５ｄの底面及び側面を覆うＵ字溝状のバリア層３
４ｄ，３４ｄとから構成されている。
【１２７１】なお、ダミ−配線Ｄ２は、銅、アルミニウ
ム合金などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポ
リシリコンなどの半導体、タングステンなどの高融点金
属から構成してもよい。また、バリア層３４ｄ，３４ｄ
は、例えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成す
ることができる。
【１２７２】配線Ｗ２の上部には、絶縁層３７が形成さ
れている。この絶縁層３７は、配線Ｗ２及びダミ−配線
Ｄ２に支えられている。配線Ｗ２及びダミ−配線Ｄ２の
間は、空洞（キャビティ）３８になっている。この空洞
３８には、主として酸素Ｏ2と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガスが満たされている。
【１２７３】なお、ダミ−配線Ｄ２は、絶縁層３７が空
洞３８内に崩れ落ちないようにするためのものであり、
通常の配線としての機能を有していない。
【１２７４】絶縁層３７は、配線Ｗ２及びダミ−配線Ｄ
２の間に空洞３８を設ける際に重要となると共に、絶縁
層３７上に層を積み重ねる際の土台となる重要なもので
ある。絶縁層３７は、例えば、シリコン酸化膜などから
構成される。
【１２７５】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満た
された空洞３１が形成され、配線Ｗ２間には、酸素Ｏ2
と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３８が
形成されている。
【１２７６】この混合ガスの誘電率εは、１．０程度で
ある。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間をシリコ
ン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、極端に誘
電率を低下させることができる。
【１２７７】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１２７８】また、互いに隣接する配線Ｗ１の間隔Ｈが
非常に広い場合に、配線Ｗ１の間には、ダミ−配線Ｄ１
を形成している。同様に、互いに隣接する配線Ｗ２の間
隔Ｈが非常に広い場合に、配線Ｗ２の間には、ダミ−配
線Ｄ２を形成している。
【１２７９】従って、配線Ｗ１，Ｗ２上の絶縁膜が空洞
３１，３８内に崩れ落ちるという事態が生じることもな
い。
【１２８０】図１７０は、本発明の第２８の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）１１上には、絶縁層（例えば、シ
リコン酸化層）１２が形成されている。配線１３は、絶
縁層１２上に配置されている。配線１３は、銅、アルミ
ニウム合金などの金属、不純物を含むポリシリコンなど
の半導体、タングステンなどの高融点金属から構成され
ている。
【１２８１】配線１３間を満たすことがない板状の絶縁
層１４は、配線１３を柱として、配線１３上に形成され
ている。つまり、配線１３間は、空洞（キャビティ）１
５になっている。空洞１５内には、誘電率εが１．０程
度のガス、即ち、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガ
スが主として満たされている。
【１２８２】絶縁層１４は、例えば、酸化シリコン、酸
化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化クロムなどから
構成される。
【１２８３】なお、空洞１５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を設けておくこと
により、空洞１５内に空気を満たすようにしてもよい。
【１２８４】さらに、配線１３と絶縁層１４の間には、
結合層６１が形成されている。この結合層６１は、配線
１３と絶縁層１４を互いに強固に結合する役割を果たし
ている。
【１２８５】結合層６１は、配線１３を構成する金属
と、シリコン、ジルコニウム、ハフニウム、クロムなど
の材料とから構成される。
【１２８６】上記構成の半導体装置によれば、配線１３
間には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガ
ス、又は空気が満たされている。この混合ガス又は空気
の誘電率εは、１．０程度である。これにより、配線１
３間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べ
て、極端に誘電率を低下させることができる。従って、
素子の集積度の向上とＬＳＩの性能の向上を同時に達成
することができる。
【１２８７】また、配線１３と絶縁層１４の間には結合
層６１が形成されているため、配線１３と絶縁層１４
は、この結合層６１により互いに強固に結合される。従
って、配線間が空洞であっても、強度的に十分な半導体
装置を提供できる。
【１２８８】次に、図１７０の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１２８９】まず、図１７１に示すように、半導体基板
１１上に絶縁層１２を形成する。スパッタリング法など
により絶縁層１２上に炭素（カ−ボン）層１６を形成す
る。ここで、炭素層１６の厚さは、ＬＳＩの内部配線の
厚さと等しい値（例えば、約０．７〜約０．２μｍ）に
設定される。
【１２９０】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、炭
素層１６上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリ
コン窒化層など）１７を形成する。ここで、マスク材１
７が酸化物により構成されている場合には、マスク材１
７は、スパッタリング法により形成するのがよい。ＣＶ
Ｄ法を用いる場合、反応ガスに含まれる酸素により炭素
層１６が消滅する場合があるからである。
【１２９１】次に、図１７２に示すように、マスク材１
７上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用
いてこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニ
ングされたレジストをマスクにしてマスク材１７をパタ
−ニングする。この後、レジストを剥離し、マスク材１
７をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層１６
をエッチングし、炭素層１６に溝を形成する。
【１２９２】なお、炭素層１６は、レジストをマスクに
してエッチングしてもよい。
【１２９３】レジストの剥離は、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2
の薬液により行われる。レジストは、酸素プラズマ処理
でも剥離できるが、酸素プラズマ処理を用いると、炭素
層１６も消滅してしまうからである。
【１２９４】次に、図１７３に示すように、ＣＶＤ法又
はスパッタリング法により、半導体基板１１上の全面に
銅などから構成される導電層を形成する。化学機械的研
磨（ＣＭＰ）により、炭素層１６の間の溝内にのみ導電
層を残存させ、配線１３を形成する。
【１２９５】なお、ＣＭＰの代わりに、異方性エッチン
グ又は等方性エッチングを用いて配線１３を形成するよ
うにしてもよい。
【１２９６】この後、マスク材１７は、剥離される。
【１２９７】次に、図１７４に示すように、スパッタリ
ング法により、配線１３及び炭素層１６上に、シリコン
層（アモルファスシリコン、多結晶シリコンなど）６０
を形成する。
【１２９８】次に、図１７５及び図１７６に示すよう
に、炭素層１６を灰化し、炭素層１６を、酸素Ｏ2 と二
酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが主として満たされた空洞１
５に変換する。なお、炭素層１６の灰化は、以下の二つ
の方法のいずれかを使用することにより達成される。
【１２９９】一つめは、酸素雰囲気中（酸素を含む雰囲
気のことをいう、例えば大気中でもよい）での熱処理
（温度４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この
方法では、炭素層１６が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反
応が緩やかに進むため、炭素層１６の体積の膨脹による
絶縁層１４の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【１３００】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層１６が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層１６の体積の膨脹による
絶縁層１４の破裂が生じる可能性が高くなるという欠点
がある。しかし、この欠点は、絶縁層１４の質の改善や
酸素プラズマ処理の温度の低下などにより回避できる。
【１３０１】炭素層１６の灰化の際、シリコン層６０
は、絶縁層（シリコン酸化層）１４に変化する。即ち、
炭素層１６の灰化に使用する酸素がシリコン層６０と反
応して絶縁層１４が形成される。
【１３０２】また、同時に、配線１３と絶縁層１４の間
には、結合層６１が形成される。この結合層６１は、炭
素層１６の灰化時に、配線１３を構成する材料（銅、ア
ルミニウムなど）とシリコンが反応することにより形成
される。
【１３０３】なお、灰化処理前に配線１３上に設ける層
は、シリコン層に限られない。即ち、炭素層１６の灰化
時に、絶縁層に変わると共に、配線を構成する材料と反
応して結合層を形成する材料であればよい。
【１３０４】そのような材料としては、例えば、ハフニ
ウム、ジルコニウム、クロムなどが考えられる。
【１３０５】上述の方法によれば、配線を形成するため
の溝を有する絶縁層に炭素層を用い、かつ、溝内に配線
を形成した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた
空洞に変換している。従って、容易に、図１７０の半導
体装置を提供することができる。また、炭素層の灰化時
に、シリコン層が絶縁層に変化すると共に、シリコン層
と配線との間に結合層が形成され、シリコン層と配線が
強固に結合される。従って、配線間が空洞である半導体
装置の機械的強度を改善することができる。
【１３０６】図１７７は、本発明の第２９の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）１１上には、絶縁層（例えば、シ
リコン酸化層）１２が形成されている。配線１３は、絶
縁層１２上に配置されている。配線１３は、銅、アルミ
ニウム合金などの金属、不純物を含むポリシリコンなど
の半導体、タングステンなどの高融点金属から構成され
ている。
【１３０７】絶縁層１２と配線１３の間には、金属層６
２が形成されている。金属層６２は、ジルコニウム、ハ
フニウム、ベリリウム、マグネシウム、スカンジウム、
チタン、マンガン、コバルト、ニッケル、イットリウ
ム、インジウム、バリウム、ランタン、セリウム、ルテ
ニウム、鉛、ビスマス、トリウム、クロムなどの材料か
ら構成される。
【１３０８】配線１３間は、空洞（キャビティ）１５に
なっている。空洞１５内には、誘電率εが１．０程度の
ガス、即ち、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが
主として満たされている。
【１３０９】配線１３の側壁及び配線間の空洞１５上に
は、酸化金属層６３が形成されている。酸化金属層６３
は、金属層６２を構成する材料の酸化物から構成され
る。なお、配線１３の側壁及び配線間の空洞１５上に
は、酸化金属層でなく、窒化金属層を設けてもよい。こ
の場合、窒化金属層は、金属層６２を構成する材料の窒
化物から構成される。
【１３１０】配線１３上及び酸化金属層６３上には、絶
縁層６４が形成されている。絶縁層６４は、例えば、酸
化シリコン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化
クロムなどから構成される。
【１３１１】なお、空洞１５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を設けておくこと
により、空洞１５内に空気を満たすようにしてもよい。
【１３１２】上記構成の半導体装置によれば、配線１３
間には、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガ
ス、又は空気が満たされている。この混合ガス又は空気
の誘電率εは、１．０程度である。これにより、配線１
３間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べ
て、極端に誘電率を低下させることができる。従って、
素子の集積度の向上とＬＳＩの性能の向上を同時に達成
することができる。
【１３１３】また、配線１３の側壁及び配線間の空洞１
５上には、酸化金属層６３が形成されている。この酸化
金属層６３は、機械的強度に優れているため、配線間が
空洞１５であっても、強度的に十分な半導体装置を提供
できる。
【１３１４】次に、図１７７の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１３１５】まず、図１７８に示すように、半導体基板
１１上に絶縁層１２を形成する。スパッタリング法など
により絶縁層１２上に炭素（カ−ボン）層１６を形成す
る。ここで、炭素層１６の厚さは、ＬＳＩの内部配線の
厚さと等しい値（例えば、約０．７〜約０．２μｍ）に
設定される。
【１３１６】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、炭
素層１６上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシリ
コン窒化層など）１７を形成する。ここで、マスク材１
７が酸化物により構成されている場合には、マスク材１
７は、スパッタリング法により形成するのがよい。ＣＶ
Ｄ法を用いる場合、反応ガスに含まれる酸素により炭素
層１６が消滅する場合があるからである。
【１３１７】次に、マスク材１７上にレジストを塗布
し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用いてこのレジストをパ
タ−ニングする。また、パタ−ニングされたレジストを
マスクにしてマスク材１７をパタ−ニングする。この
後、レジストを剥離し、マスク材１７をマスクにして、
異方性エッチングにより炭素層１６をエッチングし、炭
素層１６に溝を形成する。
【１３１８】なお、炭素層１６は、レジストをマスクに
してエッチングしてもよい。
【１３１９】レジストの剥離は、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2
の薬液により行われる。レジストは、酸素プラズマ処理
でも剥離できるが、酸素プラズマ処理を用いると、炭素
層１６も消滅してしまうからである。
【１３２０】この後、マスク材１７は、剥離される。
【１３２１】次に、図１７９に示すように、ＣＶＤ法又
はスパッタリング法により、半導体基板１１上の全面、
即ち炭素層１６の溝の内面及び上面に、金属層６２を形
成する。この金属層６２は、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ベリリウム、マグネシウム、スカンジウム、チタ
ン、マンガン、コバルト、ニッケル、イットリウム、イ
ンジウム、バリウム、ランタン、セリウム、ルテニウ
ム、鉛、ビスマス、トリウム、クロムなどの材料から構
成される。
【１３２２】続けて、ＣＶＤ法又はスパッタリング法に
より、金属層６２上に銅、アルミニウムなどから構成さ
れる導電層を形成する。化学機械的研磨（ＣＭＰ）によ
り、炭素層１６の間の溝内にのみ導電層を残存させ、配
線１３を形成する。
【１３２３】なお、ＣＭＰの代わりに、異方性エッチン
グ又は等方性エッチングを用いて配線１３を形成するよ
うにしてもよい。
【１３２４】次に、図１８０及び図１８１に示すよう
に、炭素層１６を灰化し、炭素層１６を、酸素Ｏ2 と二
酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが主として満たされた空洞１
５に変換する。なお、炭素層１６の灰化は、以下の二つ
の方法のいずれかを使用することにより達成される。
【１３２５】一つめは、酸素雰囲気中（酸素を含む雰囲
気のことをいう、例えば大気中でもよい）での熱処理
（温度４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この
方法では、炭素層１６が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反
応が緩やかに進むため、炭素層１６の体積の膨脹による
絶縁層１４の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【１３２６】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層１６が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層１６の体積の膨脹による
絶縁層１４の破裂が生じる可能性が高くなるという欠点
がある。しかし、この欠点は、絶縁層１４の質の改善や
酸素プラズマ処理の温度の低下などにより回避できる。
【１３２７】次に、図１８２に示すように、酸素雰囲気
中において、選択酸化処理（温度約４５０℃、時間３０
分程度）を行い、金属層６２の一部、即ち配線１３の側
壁及び配線間の空洞１５上に存在する金属層６２を酸化
する。その結果、配線１３の側壁及び配線間の空洞１５
上の金属層６２は、酸化金属層６３に変化する。
【１３２８】なお、選択酸化処理の温度、時間などは、
配線１３直下に存在する金属層６２が酸化されないこと
を条件にして決定される。また、雰囲気は、Ｈ2 ，Ｈ2
Ｏ雰囲気などであってもよい。
【１３２９】また、本実施の形態では、選択酸化処理を
行っているが、これに変えて窒素雰囲気中での窒化処理
を行ってもよい。この場合、配線１３の側壁及び配線間
の空洞１５上の金属層６２は、窒化金属層に変化する。
【１３３０】また、本実施の形態では、炭素層１６の灰
化と金属層６２の酸化を別工程で行っているが、同一の
工程で行うようにしてもよい。例えば、金属層６２がハ
フニウムから構成される場合には、灰化処理を、酸素雰
囲気中で、温度約４００℃、時間１ｈ程度行えば、炭素
層１６の灰化と同時に、配線１３の側壁及び配線間の空
洞１５上の金属層６２のみが酸化される。
【１３３１】次に、図１８３に示すように、ＣＶＤ法又
はスパッタリング法により、配線１３上及び酸化金属層
６３上に、低い誘電率を有する絶縁層６４を形成する。
この絶縁層６４は、弗素が添加された酸化シリコンなど
を用いることができる。
【１３３２】上述の方法によれば、配線を形成するため
の溝を有する絶縁層に炭素層を用い、かつ、溝内に配線
を形成した後にこの炭素層を灰化してガスが満たされた
空洞に変換している。従って、容易に、図１７７の半導
体装置を提供することができる。また、選択酸化処理に
より、配線１３の側壁及び配線間の空洞１５上の金属層
６２を酸化金属層６３に変換している。この酸化金属層
６３は、機械的強度が優れているため、配線間が空洞１
５であっても、この空洞１５が潰れるということがな
い。
【１３３３】図１８４は、本発明の第３０の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【１３３４】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【１３３５】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【１３３６】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１３３７】配線Ｗ１は、絶縁層２５上及び導電層２６
ａ，２６ｂ上に配置されている。また、配線Ｗ１と、絶
縁層２５及び導電層２６ａ，２６ｂとの間には、金属層
６２が形成されている。
【１３３８】金属層６２は、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ベリリウム、マグネシウム、スカンジウム、チタ
ン、マンガン、コバルト、ニッケル、イットリウム、イ
ンジウム、バリウム、ランタン、セリウム、ルテニウ
ム、鉛、ビスマス、トリウム、クロムなどの材料から構
成される。
【１３３９】従って、配線Ｗ１は、導電層２６ａ，２６
ｂに電気的に接続されている。配線Ｗ１は、銅、アルミ
ニウム合金などの金属２８ａ，２８ｂから構成される。
【１３４０】なお、配線Ｗ１は、銅、アルミニウム合金
などの金属に限られず、例えば、不純物を含むポリシリ
コンなどの半導体、タングステンなどの高融点金属から
構成してもよい。また、バリア層２７ａ，２７ｂは、例
えば、チタンと窒化チタンの積層などから構成すること
ができる。
【１３４１】配線Ｗ１間は、空洞（キャビティ）３１に
なっている。この空洞３１には、主として酸素Ｏ2 と二
酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされている。
【１３４２】配線Ｗ１の側壁及び配線間の空洞３１上に
は、酸化金属層６３が形成されている。この酸化金属層
６３は、金属層６２を構成する材料を酸化したものから
構成される。
【１３４３】なお、配線Ｗ１の側壁及び配線間の空洞３
１上には、酸化金属層６３に変えて、窒化金属層を設け
るようにしてもよい。この場合、窒化金属層は、金属層
６２を構成する材料を窒化することにより形成される。
【１３４４】配線Ｗ１上及び酸化金属層６３上には、低
い誘電率を有する絶縁層６４が形成されている。絶縁層
６４は、例えば、弗素を含む酸化シリコンなどから構成
することができる。
【１３４５】上記構成の半導体装置によれば、配線Ｗ１
間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又は空
気が満たされた空洞３１が形成されている。
【１３４６】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間
をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、
極端に誘電率を低下させることができる。
【１３４７】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１３４８】次に、図１８４の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１３４９】まず、図１８５に示すように、ＬＯＣＯＳ
法により半導体基板２１上にフィ−ルド酸化層２２を形
成する。また、フィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領
域に、例えば、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領
域２４ａ，２４ｂを有するＭＯＳトランジスタを形成す
る。
【１３５０】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【１３５１】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【１３５２】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【１３５３】次に、図１８６に示すように、スパッタリ
ング法により、絶縁層２５上に炭素（カ−ボン）層３９
を形成する。ここで、炭素層３９の厚さは、ＬＳＩの内
部配線の厚さと等しい値（例えば、約０．７〜約０．２
μｍ）に設定される。
【１３５４】次に、図１８７に示すように、スパッタリ
ング法により、炭素層３９上にマスク材（例えば、シリ
コン酸化層やシリコン窒化層など）２９を、約０．０５
μｍの厚さで形成する。
【１３５５】ここで、マスク材２９が酸化物から構成さ
れる場合には、マスク材２９は、炭素層３９の消滅を防
ぐため、ＣＶＤ法でなく、スパッタリング法で形成する
のがよい。
【１３５６】次に、図１８８に示すように、マスク材２
９上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用
いてこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニ
ングされたレジストをマスクにしてマスク材２９をパタ
−ニングする。この後、レジストを剥離する。マスク材
２９のパタ−ンは、配線のパタ−ンと同じになる。
【１３５７】次に、図１８９に示すように、マスク材２
９をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層３９
をエッチングする。
【１３５８】なお、本実施例では、ＰＥＰにより、直
接、炭素層３９をエッチングすることなく、ＰＥＰで加
工したマスク材２９をマスクにして炭素層３９をエッチ
ングしている。
【１３５９】この理由は、以下のとおりである。ＰＥＰ
に用いるレジストは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）、又はＨ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により除去され
る。しかし、酸素プラズマ処理でレジストを除去する場
合は、せっかくパタ−ニングした炭素層３９が同時に除
去されてしまう。一方、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液に
よりレジストを除去する場合は、導電層（高融点金属の
場合のみ）２６ａ，２６ｂが同時に除去されてしまう。
【１３６０】そこで、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
にして炭素層３９をエッチングするのがよい。
【１３６１】この後、マスク材２９は、除去される。
【１３６２】次に、図１９０に示すように、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、炭素層３９に形成された溝
ＸＸの内面及び炭素層３９の上面に、金属層６２を形成
する。金属層６２は、ジルコニウム、ハフニウム、ベリ
リウム、マグネシウム、スカンジウム、チタン、マンガ
ン、コバルト、ニッケル、イットリウム、インジウム、
バリウム、ランタン、セリウム、ルテニウム、鉛、ビス
マス、トリウム、クロムなどの材料から構成される。
【１３６３】次に、図１９１に示すように、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、金属層６２上に、銅、アル
ミニウム合金などなどから構成される金属２８を形成す
る。なお、配線は、銅、アルミニウム合金などの金属に
限られず、例えば、不純物を含むポリシリコンなどの半
導体、タングステンなどの高融点金属であってもよい。
【１３６４】次に、図１９２に示すように、化学機械的
研磨（ＣＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、
金属２８ａ，２８ｂを残存させ、配線Ｗ１を形成する。
なお、ＣＭＰに代えて、異方性エッチング又は等方性エ
ッチングを用いて配線Ｗ１を形成してもよい。
【１３６５】次に、図１９３及び図１９４に示すよう
に、炭素層３９を灰化し、炭素層３９を、主として酸素
Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされた空洞３
１に変換する。炭素層３９の灰化は、以下の二つの方法
のいずれかを使用することにより達成される。
【１３６６】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
２９，３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【１３６７】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層２９，３０の破裂が生じる可能性が高くなるとい
う欠点がある。しかし、この欠点は、絶縁層２９，３０
の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下などにより
回避できる。
【１３６８】次に、図１９５に示すように、酸素雰囲気
中において、選択酸化処理（温度約４５０℃、時間３０
分程度）を行い、金属層６２の一部、即ち配線１３の側
壁及び配線間の空洞１５上に存在する金属層６２を酸化
する。その結果、配線２８ａ，２８ｂの側壁及び配線間
の空洞３１上の金属層６２は、酸化金属層６３に変化す
る。
【１３６９】なお、選択酸化処理の温度、時間などは、
配線２８ａ，２８ｂ直下に存在する金属層６２が酸化さ
れないことを条件にして決定される。また、雰囲気は、
Ｈ2，Ｈ2 Ｏ雰囲気などであってもよい。
【１３７０】また、本実施の形態では、選択酸化処理を
行っているが、これに変えて窒素雰囲気中での窒化処理
を行ってもよい。この場合、配線２８ａ，２８ｂの側壁
及び配線間の空洞３１上の金属層６２は、窒化金属層に
変化する。
【１３７１】また、本実施の形態では、炭素層３９の灰
化と金属層６２の酸化を別工程で行っているが、同一の
工程で行うようにしてもよい。例えば、金属層６２がハ
フニウムから構成される場合には、灰化処理を、酸素雰
囲気中で、温度約４００℃、時間１ｈ程度行えば、炭素
層３９の灰化と同時に、配線２８ａ，２８ｂの側壁及び
配線間の空洞３１上の金属層６２のみが酸化される。
【１３７２】次に、図１９６に示すように、ＣＶＤ法又
はスパッタリング法により、配線２８ａ，２８ｂ上及び
酸化金属層６３上に、低い誘電率を有する絶縁層６４を
形成する。この絶縁層６４は、弗素が添加された酸化シ
リコンなどを用いることができる。
【１３７３】上述の製造方法によれば、配線２８ａ，２
８ｂを形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用
い、かつ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化
してガスが満たされた空洞に変換している。従って、容
易に、図１８４の半導体装置を提供することができる。
また、選択酸化処理により、配線２８ａ，２８ｂの側壁
及び配線間の空洞３１上の金属層６２を酸化金属層６３
に変換している。この酸化金属層６３は、機械的強度が
優れているため、配線間が空洞３１であっても、この空
洞３１が潰れるということがない。
【１３７４】以上、説明してきた各実施の形態におい
て、炭素層の灰化は、酸素雰囲気中において行われる。
【１３７５】図１９７及び図１９８は、配線に銅などの
酸化され易い金属を用いた場合における炭素層の灰化工
程を示すものである。
【１３７６】配線１３に銅などを用いる場合には、配線
１３と炭素層１６の反応を防止するため、配線１３の側
面及び底面には、防護金属層６５が形成される。この防
護金属層６５は、例えば、チタンと窒化チタンの積層
や、窒化チタンシリコンなどから構成することができ
る。
【１３７７】ところが、配線１３上には、炭素層１６を
灰化するために、酸化シリコン層などの酸素（Ｏ2 ）を
透過するような絶縁層１４が形成される。
【１３７８】従って、炭素層１６の灰化時には、必然的
に配線１３の上面も酸化され、酸化金属層６６が形成さ
れる。この酸化金属層６６は、配線１３の抵抗値を増大
させたり、配線１３の信頼性を低下させる。
【１３７９】以下の実施の形態では、炭素層の灰化時
に、配線１３が酸化されることがないような半導体装置
及びその製造方法を提供する。
【１３８０】図１９９は、本発明の第３１の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）２１上には、フィ−ルド酸化層
（例えば、シリコン酸化層）２２が形成されている。フ
ィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領域には、ＭＯＳト
ランジスタが形成されている。このＭＯＳトランジスタ
は、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領域２４ａ，
２４ｂを有している。
【１３８１】絶縁層２５は、ＭＯＳトランジスタを覆っ
ている。絶縁層２５は、例えば、硼素燐ケイ酸ガラス
（ＢＰＳＧ）や燐ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）などから構成
することができる。
【１３８２】絶縁層２５の表面は、平坦である。絶縁層
２５の表面は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に
することができる。絶縁層２５には、ソ−ス・ドレイン
領域２４ａ，２４ｂに達するコンタクトホ−ルが形成さ
れている。
【１３８３】このコンタクトホ−ル内には、タングステ
ンなどの高融点金属から構成される導電層２６ａ，２６
ｂが埋め込まれている。但し、導電層２６ａ，２６ｂ
は、高融点金属以外の他の材料から構成しても構わな
い。
【１３８４】配線２８ａ，２８ｂは、絶縁層２５上及び
導電層２６ａ，２６ｂ上に配置されている。また、配線
２８ａ，２８ｂの側面及び底面は、防護金属層６５によ
り覆われている。防護金属層６５は、酸素を透過させな
いような層、例えばチタンと窒化チタンの積層や、窒化
チタンシリコンなどから構成することができる。
【１３８５】また、配線２８ａ，２８ｂの上面は、酸素
を透過させないような防護層６７、例えばチタンと窒化
チタンの積層や、窒化チタンシリコンなどの金属層、又
は窒化シリコンなどの絶縁層から構成することができ
る。
【１３８６】即ち、配線２８ａ，２８ｂの少なくとも下
面を覆う防護層は、導電層２６ａ，２６ｂと電気的に接
続をとるため、金属層から構成される必要があるが、配
線２８ａ，２８ｂの上面を覆う防護層は、金属層でも絶
縁層でもよい。
【１３８７】なお、配線２８ａ，２８ｂは、銅などの酸
化され易い金属から構成される。
【１３８８】配線２８ａ，２８ｂ間は、空洞（キャビテ
ィ）３１になっている。この空洞３１には、主として酸
素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが満たされてい
る。
【１３８９】配線２８ａ，２８ｂ上には、絶縁層６８が
形成されている。絶縁層６８は、酸化シリコンなどから
構成される。
【１３９０】上記構成の半導体装置によれば、配線２８
ａ，２８ｂ間には、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合
ガス又は空気が満たされた空洞３１が形成されている。
【１３９１】この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．
０程度である。これにより、配線Ｗ１間及び配線Ｗ２間
をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べて、
極端に誘電率を低下させることができる。
【１３９２】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１３９３】また、少なくとも炭素層の灰化時には、配
線２８ａ，２８ｂは、酸素を透過しないような防護層に
より完全に覆われている。
【１３９４】従って、配線２８ａ，２８ｂの抵抗値の増
大や信頼性の低下を防止することができる。
【１３９５】次に、図１９９の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１３９６】まず、図２００に示すように、ＬＯＣＯＳ
法により半導体基板２１上にフィ−ルド酸化層２２を形
成する。また、フィ−ルド酸化層２２に囲まれた素子領
域に、例えば、ゲ−ト電極２３及びソ−ス・ドレイン領
域２４ａ，２４ｂを有するＭＯＳトランジスタを形成す
る。
【１３９７】半導体基板２１上の全面に、ＭＯＳトラン
ンジスタを完全に覆う絶縁層（ＢＰＳＧやＰＳＧなど）
２５を形成する。この後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を
行い、絶縁層２５の表面を平坦にする。
【１３９８】ＰＥＰ（写真蝕刻工程）により、絶縁層２
５にソ−ス・ドレイン領域２４ａ，２４ｂに達するコン
タクトホ−ルを形成する。選択成長法により、絶縁層２
５のコンタクトホ−ル内のみに、タングステンなどの高
融点金属から構成される導電層２６ａ，２６ｂを埋め込
む。
【１３９９】なお、絶縁層２５のコンタクトホ−ル内に
は、高融点金属以外の他の材料を埋め込んでも構わな
い。
【１４００】次に、図２０１に示すように、スパッタリ
ング法により、絶縁層２５上に炭素（カ−ボン）層３９
を形成する。ここで、炭素層３９の厚さは、ＬＳＩの内
部配線の厚さと等しい値（例えば、約０．７〜約０．２
μｍ）に設定される。
【１４０１】次に、図２０２に示すように、スパッタリ
ング法により、炭素層３９上にマスク材（例えば、シリ
コン酸化層やシリコン窒化層など）２９を、約０．０５
μｍの厚さで形成する。
【１４０２】ここで、マスク材２９が酸化物から構成さ
れる場合には、マスク材２９は、炭素層３９の消滅を防
ぐため、ＣＶＤ法でなく、スパッタリング法で形成する
のがよい。
【１４０３】次に、図２０３に示すように、マスク材２
９上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用
いてこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニ
ングされたレジストをマスクにしてマスク材２９をパタ
−ニングする。この後、レジストを剥離する。マスク材
２９のパタ−ンは、配線のパタ−ンと同じになる。
【１４０４】次に、図２０４に示すように、マスク材２
９をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層３９
をエッチングする。
【１４０５】なお、本実施例では、ＰＥＰにより、直
接、炭素層３９をエッチングすることなく、ＰＥＰで加
工したマスク材２９をマスクにして炭素層３９をエッチ
ングしている。
【１４０６】この理由は、以下のとおりである。ＰＥＰ
に用いるレジストは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）、又はＨ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液により除去され
る。しかし、酸素プラズマ処理でレジストを除去する場
合は、せっかくパタ−ニングした炭素層３９が同時に除
去されてしまう。一方、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ2 の薬液に
よりレジストを除去する場合は、導電層（高融点金属の
場合のみ）２６ａ，２６ｂが同時に除去されてしまう。
【１４０７】そこで、導電層２６ａ，２６ｂが高融点金
属の場合には、ＰＥＰで加工したマスク材２９をマスク
にして炭素層３９をエッチングするのがよい。
【１４０８】この後、マスク材２９は、除去される。
【１４０９】次に、図２０５に示すように、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、炭素層３９に形成された溝
ＸＸの内面及び炭素層３９の上面に、防護金属層６５を
形成する。防護金属層６５は、チタンと窒化チタンの積
層や、窒化チタンシリコンなどの材料から構成される。
【１４１０】次に、図２０６に示すように、スパッタリ
ング法又はＣＶＤ法により、防護金属層６５上に、銅な
どの酸化され易い材料から構成される金属２８を形成す
る。次に、図２０７に示すように、化学機械的研磨（Ｃ
ＭＰ）により、炭素層３９の間の溝内にのみ、金属を残
存させ、配線２８ａ，２８ｂを形成する。なお、ＣＭＰ
に代えて、異方性エッチング又は等方性エッチングを用
いて配線Ｗ１を形成してもよい。
【１４１１】この時、配線２８ａ，２８ｂの上面は、炭
素層３９の上面よりも僅かに低いレベルに配置されるよ
うにする。
【１４１２】次に、図２０８に示すように、配線２８
ａ，２８ｂ上及び炭素層３９上に、３００〜６００℃の
範囲において酸素の透過を防止し得る防護層６７を形成
する。防護層６７は、チタンと窒化チタンの積層や、窒
化チタンシリコンなどの金属層、又は窒化シリコンなど
の絶縁層から構成することができる。
【１４１３】なお、３００〜６００℃の温度範囲におい
て酸素の透過を防止し得るとしたのは、炭素層の灰化
が、かかる温度範囲で行われるからである。
【１４１４】次に、図２０９に示すように、ＣＭＰを行
い、配線２８ａ，２８ｂ上にのみ、防護層６７を残存さ
せる。ここで、炭素層３９の上面と防護層６７の上面
は、同一面に配置されることになる。
【１４１５】次に、図２１０及び図２１１に示すよう
に、ＣＶＤ法又はスパッタリング法により、炭素層３９
上及び防護層６７上に、厚さ約０．０５μｍの絶縁層６
８を形成する。ここで、絶縁層６８が酸化物から構成さ
れる場合には、絶縁層６８は、炭素層３９の消滅を防ぐ
ため、ＣＶＤ法でなく、スパッタリング法で形成するの
がよい。
【１４１６】この後、炭素層３９を灰化し、炭素層３９
を、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが
満たされた空洞３１に変換する。炭素層３９の灰化は、
以下の二つの方法のいずれかを使用することにより達成
される。
【１４１７】一つめは、酸素雰囲気中での熱処理（温度
４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この方法で
は、炭素層３９が二酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が緩
やかに進むため、炭素層３９の体積の膨脹による絶縁層
２９，３０の破裂を防止できる利点がある反面、処理時
間が長くなる欠点がある。
【１４１８】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層３９が二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 に変換する反応が速やかに進むため、処理時間が短
くなる利点がある反面、炭素層３９の体積の膨脹による
絶縁層２９，３０の破裂が生じる可能性が高くなるとい
う欠点がある。しかし、この欠点は、絶縁層２９，３０
の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下などにより
回避できる。
【１４１９】上述の製造方法によれば、配線２８ａ，２
８ｂを形成するための溝を有する絶縁層に炭素層を用
い、かつ、溝内に配線を形成した後にこの炭素層を灰化
してガスが満たされた空洞に変換している。従って、容
易に、図１９９の半導体装置を提供することができる。
また、少なくとも灰化処理時には、配線２８ａ，２８ｂ
は、酸素を透過しない防護層により完全に覆われてい
る。従って、炭素層３９の灰化時に配線２８ａ，２８ｂ
が酸化されることがなく、配線２８ａ，２８ｂの抵抗値
の増大や信頼性の低下を防止することができる。
【１４２０】図２１２は、本発明の第３２の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）７１上には、絶縁層（例えば、シ
リコン酸化層）７２が形成されている。配線７３は、絶
縁層７２上に配置されている。配線７３は、銅、アルミ
ニウム合金などの金属、不純物を含むポリシリコンなど
の半導体、タングステンなどの高融点金属から構成され
ている。
【１４２１】絶縁層７４は、配線７３を完全に覆ってい
る。但し、絶縁層７４は、配線７３に接触していない。
従って、配線７３と絶縁層７４の間には、空洞（キャビ
ティ）７５が設けられている。空洞７５内には、誘電率
εが１．０程度のガス、即ち、酸素Ｏ2 と二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 の混合ガスが主として満たされている。
【１４２２】絶縁層７４は、例えば、酸化シリコン、酸
化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化クロムなどから
構成される。絶縁層７４上には、低い誘電率を有する絶
縁層７６、例えば弗素を含む酸化シリコン層が形成され
ている。
【１４２３】なお、７７は、配線７３をパタ−ニングす
る際に用いたマスク材である。ところで、空洞７５を、
製造時に空気に接触させることにより、又はパッケ−ジ
に穴を設けておくことにより、空洞７５内に空気を満た
すようにしてもよい。
【１４２４】上記構成の半導体装置によれば、配線７３
は、絶縁層７４に覆われている。しかも、配線７３と絶
縁層７４の間は、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2
の混合ガス又は空気が満たされる空洞７５となってい
る。この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．０程度で
ある。
【１４２５】つまり、少なくとも電荷が集中し易い配線
７３の角部には、空洞７５が形成されているため、配線
７３間をシリコン酸化層などの絶縁層で完全に満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性能の向上を同
時に達成することができる。
【１４２６】次に、図２１２の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１４２７】まず、図２１３に示すように、半導体基板
７１上に絶縁層７２を形成する。スパッタリング法など
により絶縁層７２上に金属層７３ａを形成する。ここ
で、金属層７３ａの厚さは、０．７〜０．２μｍに設定
される。金属層７３ａは、アルミニウム、銅、チタン、
窒化チタンなどから構成することができる。
【１４２８】また、スパッタリング法などにより、金属
層７３ａ上に炭素層８０ａを形成する。さらに、スパッ
タリング法又はＣＶＤ法により、炭素層８０ａ上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
７７を形成する。ここで、マスク材７７が酸化物により
構成されている場合には、マスク材７７は、スパッタリ
ング法により形成するのがよい。ＣＶＤ法を用いる場
合、反応ガスに含まれる酸素により炭素層８０ａが消滅
する場合があるからである。
【１４２９】次に、図２１４に示すように、マスク材７
７上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用
いてこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニ
ングされたレジストをマスクにしてマスク材７７をパタ
−ニングする。この後、レジストを剥離し、マスク材７
７をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層及び
金属層をエッチングし、配線７３を形成する。
【１４３０】なお、レジストの剥離は、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ
2 Ｏ2 の薬液により行われる。レジストは、酸素プラズ
マ処理でも剥離できるが、酸素プラズマ処理を用いる
と、炭素層１６も消滅してしまうからである。
【１４３１】次に、図２１５に示すように、スパッタリ
ング法などにより、配線７３の側壁及び配線７３上に炭
素層８０ｂを形成する。異方性エッチングにより、炭素
層８０ｂをエッチングし、この炭素層８０ｂを配線７３
の側壁部のみに残存させる。まず、図２１６及び図２１
７に示すように、スパッタリング法又はＣＶＤ法によ
り、半導体基板７１上の全面、即ち絶縁層７２上、炭素
層８０ｂ上、及びマスク材７７上に、厚さ約０．０５μ
ｍの絶縁層（例えば、酸化シリコンなど）７４を形成す
る。
【１４３２】ここで、絶縁層７４が酸化物により構成さ
れている場合には、絶縁層７４は、スパッタリング法に
より形成するのがよい。ＣＶＤ法を用いる場合、反応ガ
スに含まれる酸素により炭素層８０ａ，８０ｂが消滅す
る場合があるからである。
【１４３３】この後、炭素層８０ａ，８０ｂを灰化し、
炭素層８０ａ，８０ｂを、酸素Ｏ2と二酸化炭素ＣＯ2
の混合ガスが主として満たされた空洞７５に変換する。
なお、炭素層８０ａ，８０ｂの灰化は、以下の二つの方
法のいずれかを使用することにより達成される。
【１４３４】一つめは、酸素雰囲気中（酸素を含む雰囲
気のことをいう、例えば大気中でもよい）での熱処理
（温度４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この
方法では、炭素層８０ａ，８０ｂが二酸化炭素ＣＯ2 に
変換する反応が緩やかに進むため、炭素層８０ａ，８０
ｂの体積の膨脹による絶縁層７４の破裂を防止できる利
点がある反面、処理時間が長くなる欠点がある。
【１４３５】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層８０ａ，８０ｂが二
酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が速やかに進むため、処
理時間が短くなる利点がある反面、炭素層８０ａ，８０
ｂの体積の膨脹による絶縁層７４の破裂が生じる可能性
が高くなるという欠点がある。しかし、この欠点は、絶
縁層７４の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下な
どにより回避できる。
【１４３６】なお、空洞７５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を開けておくこと
により、空洞７５内に空気を満たすようにしてもよい。
【１４３７】次に、図２１８に示すように、絶縁層７４
上に低い誘電率を有する絶縁層７６、例えば弗素を含む
酸化シリコン層を形成する。なお、絶縁層７６の表面
は、ＣＭＰ法などにより平坦化される。
【１４３８】上述の方法によれば、配線７３の側面及び
上面に形成された炭素層８０ａ，８０ｂを灰化すること
により、少なくとも配線７３の周辺が空洞となるように
している。従って、容易に、図２１２の半導体装置を提
供することができる。また、本実施の形態では、電荷が
蓄積され易い配線７３のエッジ部分に空洞を設けている
ため、配線間の寄生容量の低減に効果的である。
【１４３９】図２１９は、本発明の第３３の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）７１上には、絶縁層（例えば、シ
リコン酸化層）７２が形成されている。配線７３は、絶
縁層７２上に配置されている。配線７３は、銅、アルミ
ニウム合金などの金属、不純物を含むポリシリコンなど
の半導体、タングステンなどの高融点金属から構成され
ている。
【１４４０】絶縁層７４は、配線７３を完全に覆ってい
る。但し、絶縁層７４は、配線７３に接触していない。
従って、配線７３と絶縁層７４の間には、空洞（キャビ
ティ）７５が設けられている。空洞７５内には、誘電率
εが１．０程度のガス、即ち、酸素Ｏ2 と二酸化炭素Ｃ
Ｏ2 の混合ガスが主として満たされている。
【１４４１】絶縁層７４は、例えば、酸化シリコン、酸
化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化クロムなどから
構成される。絶縁層７４上には、低い誘電率を有する絶
縁層７６、例えば弗素を含む酸化シリコン層が形成され
ている。
【１４４２】なお、空洞７５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を設けておくこと
により、空洞７５内に空気を満たすようにしてもよい。
【１４４３】上記構成の半導体装置によれば、配線７３
は、絶縁層７４に覆われている。しかも、配線７３と絶
縁層７４の間は、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2
の混合ガス又は空気が満たされる空洞７５となってい
る。この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．０程度で
ある。
【１４４４】つまり、少なくとも電荷が集中し易い配線
７３の角部には、空洞７５が形成されているため、配線
７３間をシリコン酸化層などの絶縁層で完全に満たす場
合に比べて、極端に誘電率を低下させることができる。
従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性能の向上を同
時に達成することができる。
【１４４５】次に、図２１９の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１４４６】まず、図２２０に示すように、半導体基板
７１上に絶縁層７２を形成する。スパッタリング法など
により絶縁層７２上に金属層７３ａを形成する。ここ
で、金属層７３ａの厚さは、０．７〜０．２μｍに設定
される。金属層７３ａは、アルミニウム、銅、チタン、
窒化チタンなどから構成することができる。
【１４４７】また、スパッタリング法などにより、金属
層７３ａ上に炭素層８０ａを形成する。さらに、スパッ
タリング法又はＣＶＤ法により、炭素層８０ａ上にマス
ク材（例えば、シリコン酸化層やシリコン窒化層など）
７７を形成する。ここで、マスク材７７が酸化物により
構成されている場合には、マスク材７７は、スパッタリ
ング法により形成するのがよい。ＣＶＤ法を用いる場
合、反応ガスに含まれる酸素により炭素層８０ａが消滅
する場合があるからである。
【１４４８】次に、図２２１に示すように、マスク材７
７上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用
いてこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニ
ングされたレジストをマスクにしてマスク材７７をパタ
−ニングする。この後、レジストを剥離し、マスク材７
７をマスクにして、異方性エッチングにより炭素層及び
金属層をエッチングし、配線７３を形成する。この後、
マスク材７７が残存している場合には、このマスク材７
７を剥離する。
【１４４９】なお、レジストの剥離は、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ
2 Ｏ2 の薬液により行われる。レジストは、酸素プラズ
マ処理でも剥離できるが、酸素プラズマ処理を用いる
と、炭素層１６も消滅してしまうからである。
【１４５０】次に、図２２２に示すように、スパッタリ
ング法などにより、配線７３の側壁及び配線７３上に炭
素層８０ｂを形成する。異方性エッチングにより、炭素
層８０ｂをエッチングし、この炭素層８０ｂを配線７３
の側壁部のみに残存させる。まず、図２２３及び図２２
４に示すように、スパッタリング法又はＣＶＤ法によ
り、半導体基板７１上の全面、即ち絶縁層７２上及び炭
素層８０ａ，８０ｂ上に厚さ約０．０５μｍの絶縁層
（例えば、酸化シリコンなど）７４を形成する。ここ
で、絶縁層７４が酸化物により構成されている場合に
は、絶縁層７４は、スパッタリング法により形成するの
がよい。ＣＶＤ法を用いる場合、反応ガスに含まれる酸
素により炭素層８０ａ，８０ｂが消滅する場合があるか
らである。
【１４５１】この後、炭素層８０ａ，８０ｂを灰化し、
炭素層８０ａ，８０ｂを、酸素Ｏ2と二酸化炭素ＣＯ2
の混合ガスが主として満たされた空洞７５に変換する。
なお、炭素層８０ａ，８０ｂの灰化は、以下の二つの方
法のいずれかを使用することにより達成される。
【１４５２】一つめは、酸素雰囲気中（酸素を含む雰囲
気のことをいう、例えば大気中でもよい）での熱処理
（温度４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この
方法では、炭素層８０ａ，８０ｂが二酸化炭素ＣＯ2 に
変換する反応が緩やかに進むため、炭素層８０ａ，８０
ｂの体積の膨脹による絶縁層７４の破裂を防止できる利
点がある反面、処理時間が長くなる欠点がある。
【１４５３】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層８０ａ，８０ｂが二
酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が速やかに進むため、処
理時間が短くなる利点がある反面、炭素層８０ａ，８０
ｂの体積の膨脹による絶縁層７４の破裂が生じる可能性
が高くなるという欠点がある。しかし、この欠点は、絶
縁層７４の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下な
どにより回避できる。
【１４５４】なお、空洞７５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を開けておくこと
により、空洞７５内に空気を満たすようにしてもよい。
【１４５５】次に、図２２５に示すように、絶縁層７４
上に低い誘電率を有する絶縁層７６、例えば弗素を含む
酸化シリコン層を形成する。なお、絶縁層７６の表面
は、ＣＭＰ法などにより平坦化される。
【１４５６】上述の方法によれば、配線７３の側面及び
上面に形成された炭素層８０ａ，８０ｂを灰化すること
により、少なくとも配線７３の周辺が空洞となるように
している。従って、容易に、図２１２の半導体装置を提
供することができる。また、本実施の形態では、電荷が
蓄積され易い配線７３のエッジ部分に空洞を設けている
ため、配線間の寄生容量の低減に効果的である。
【１４５７】図２２６は、本発明の第３４の実施の形態
に関わる半導体装置を示している。半導体基板（例え
ば、シリコンウェハ）７１上には、絶縁層（例えば、シ
リコン酸化層）７２が形成されている。配線７３は、絶
縁層７２上に配置されている。配線７３は、銅、アルミ
ニウム合金などの金属、不純物を含むポリシリコンなど
の半導体、タングステンなどの高融点金属から構成され
ている。
【１４５８】絶縁層７４は、配線７３を完全に覆ってい
る。但し、絶縁層７４は、配線７３の上面に接触し、側
面には接触していない。従って、配線７３の側面と絶縁
層７４の間には、空洞（キャビティ）７５が設けられて
いる。空洞７５内には、誘電率εが１．０程度のガス、
即ち、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが主とし
て満たされている。
【１４５９】絶縁層７４は、例えば、酸化シリコン、酸
化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化クロムなどから
構成される。絶縁層７４上には、低い誘電率を有する絶
縁層７６、例えば弗素を含む酸化シリコン層が形成され
ている。
【１４６０】なお、空洞７５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を設けておくこと
により、空洞７５内に空気を満たすようにしてもよい。
【１４６１】上記構成の半導体装置によれば、配線７３
は、絶縁層７４に覆われている。しかも、配線７３の側
面と絶縁層７４の間は、主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素
ＣＯ2 の混合ガス又は空気が満たされる空洞７５となっ
ている。この混合ガス又は空気の誘電率εは、１．０程
度である。従って、配線７３間をシリコン酸化層などの
絶縁層で完全に満たす場合に比べて誘電率を低下させる
ことができ、素子の集積度の向上とＬＳＩの性能の向上
を同時に達成することができる。
【１４６２】次に、図２２６の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【１４６３】まず、図２２７に示すように、半導体基板
７１上に絶縁層７２を形成する。スパッタリング法など
により絶縁層７２上に金属層７３ａを形成する。ここ
で、金属層７３ａの厚さは、０．７〜０．２μｍに設定
される。金属層７３ａは、アルミニウム、銅、チタン、
窒化チタンなどから構成することができる。
【１４６４】スパッタリング法又はＣＶＤ法により、金
属層７３ａ上にマスク材（例えば、シリコン酸化層やシ
リコン窒化層など）７７を形成する。
【１４６５】次に、図２２８に示すように、マスク材７
７上にレジストを塗布し、ＰＥＰ（写真蝕刻工程）を用
いてこのレジストをパタ−ニングする。また、パタ−ニ
ングされたレジストをマスクにしてマスク材７７をパタ
−ニングする。この後、レジストを剥離し、マスク材７
７をマスクにして、異方性エッチングにより金属層をエ
ッチングし、配線７３を形成する。この後、マスク材７
７が残存している場合には、このマスク材７７を剥離す
る。
【１４６６】なお、本実施の形態では、マスク材を用い
ずに、レジストをマスクにして、直接、金属層７３ａを
エッチングするようにしてもよい。
【１４６７】次に、図２２９に示すように、スパッタリ
ング法などにより、配線７３の側壁及び配線７３上に炭
素層８０ｂを形成する。異方性エッチングにより、炭素
層８０ｂをエッチングし、この炭素層８０ｂを配線７３
の側壁部のみに残存させる。まず、図２３０及び図２３
１に示すように、スパッタリング法又はＣＶＤ法によ
り、半導体基板７１上の全面、即ち絶縁層７２上、炭素
層８０ｂ上、及び配線７３上に、厚さ約０．０５μｍの
絶縁層（例えば、酸化シリコンなど）７４を形成する。
【１４６８】ここで、絶縁層７４が酸化物により構成さ
れている場合には、絶縁層７４は、スパッタリング法に
より形成するのがよい。ＣＶＤ法を用いる場合、反応ガ
スに含まれる酸素により炭素層８０ｂが消滅する場合が
あるからである。
【１４６９】この後、炭素層８０ｂを灰化し、炭素層８
０ｂを、酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガスが主と
して満たされた空洞７５に変換する。なお、炭素層８０
ｂの灰化は、以下の二つの方法のいずれかを使用するこ
とにより達成される。
【１４７０】一つめは、酸素雰囲気中（酸素を含む雰囲
気のことをいう、例えば大気中でもよい）での熱処理
（温度４００〜４５０℃、時間２ｈ程度）である。この
方法では、炭素層８０ａ，８０ｂが二酸化炭素ＣＯ2 に
変換する反応が緩やかに進むため、炭素層８０ａ，８０
ｂの体積の膨脹による絶縁層７４の破裂を防止できる利
点がある反面、処理時間が長くなる欠点がある。
【１４７１】二つめは、酸素プラズマ処理（アッシャ
−）である。この方法では、炭素層８０ａ，８０ｂが二
酸化炭素ＣＯ2 に変換する反応が速やかに進むため、処
理時間が短くなる利点がある反面、炭素層８０ａ，８０
ｂの体積の膨脹による絶縁層７４の破裂が生じる可能性
が高くなるという欠点がある。しかし、この欠点は、絶
縁層７４の質の改善や酸素プラズマ処理の温度の低下な
どにより回避できる。
【１４７２】なお、空洞７５を、製造時に空気に接触さ
せることにより、又はパッケ−ジに穴を開けておくこと
により、空洞７５内に空気を満たすようにしてもよい。
【１４７３】次に、図２３２に示すように、絶縁層７４
上に低い誘電率を有する絶縁層７６、例えば弗素を含む
酸化シリコン層を形成する。なお、絶縁層７６の表面
は、ＣＭＰ法などにより平坦化される。
【１４７４】上述の方法によれば、配線７３の側面及び
上面に形成された炭素層８０ｂを灰化することにより、
少なくとも配線７３の側壁部が空洞となるようにしてい
る。従って、容易に、図２２６の半導体装置を提供する
ことができる。
【１４７５】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
装置及びその製造方法によれば、次のような効果を奏す
る。
【１４７６】左右の配線間又は上下の配線間には、それ
ぞれ主として酸素Ｏ2 と二酸化炭素ＣＯ2 の混合ガス又
は空気が満たされた空洞が形成されている。この混合ガ
ス又は空気の誘電率εは、１．０程度である。これによ
り、同一層（左右）の配線間及び異なる層（上下）の配
線間をシリコン酸化層などの絶縁層で満たす場合に比べ
て、極端に誘電率を低下させることができる。
【１４７７】従って、素子の集積度の向上とＬＳＩの性
能の向上を同時に達成することができる。
【１４７８】また、チップの縁部にリング状のガ−ドリ
ングを形成しておけば、ウェハから個々のチップを切り
出した後において、水分Ｈ2 Ｏがチップの縁から空洞を
介して配線に達するという事態が回避できる。即ち、ガ
−ドリングを設けることにより、チップ内の配線を水分
Ｈ2 Ｏに対して保護することができる。
【１４７９】また、少なくとも配線の側面を配線保護層
で覆えば、チップの縁から空洞を介して進入してきた水
分Ｈ2 Ｏは、配線の金属に直接到達することがない。従
って、個々の配線を水分Ｈ2 Ｏから保護することができ
る。
【１４８０】上述のような半導体装置（チップ）が搭載
されるパッケ−ジに、パッケ−ジ外部と内部を接続する
穴を設けておけば、空洞内の空気が循環し、チップ内で
生じる熱は、パッケ−ジ外部へ効率よく排出される。従
って、熱による不良が発生し難い半導体装置を提供する
ことができる。
【１４８１】また、配線を配線保護層で覆うことにより
ヒロックを防止できる。
【１４８２】また、配線間の空洞は、酸素雰囲気中での
アニ−ル又は酸素プラズマ処理を用いて炭素層を灰化す
ることにより簡単に形成できる。
【１４８３】半導体装置の機械的強度を増すためには、
炭素層上及び配線上に、シリコンなどの配線と反応する
材料を設ければよい。また、空洞上に酸化金属層を設け
ることによっても、半導体装置の機械的強度を増すこと
ができる。
【１４８４】また、炭素層の灰化時に、配線の酸化を防
止するためには、配線を、酸素を透過しない防護層によ
り取り囲めばよい。
【１４８５】配線の周囲を空洞で取り囲んでしまえば、
同一のレベルにおける配線間の寄生容量の低減に効果的
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に関わる半導体装置
を示す断面図。
【図２】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面図。
【図３】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面図。
【図４】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面図。
【図５】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面図。
【図６】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に関わる半導体装置
を示す斜視図。
【図８】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す斜
視図。
【図９】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す斜
視図。
【図１０】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１１】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１２】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１３】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１４】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１５】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１６】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１７】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１８】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図１９】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図２０】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図２１】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図２２】図７の半導体装置の製造方法の一工程を示す
斜視図。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に関わる半導体装
置を示す斜視図。
【図２４】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図２５】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図２６】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図２７】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図２８】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図２９】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３０】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３１】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３２】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３３】図２３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３４】本発明の第４の実施の形態に関わる半導体装
置を示す斜視図。
【図３５】図３４の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３６】図３４の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３７】図３４の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３８】図３４の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図３９】図３４の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４０】本発明の第５の実施の形態に関わる半導体装
置を示す斜視図。
【図４１】図４０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４２】図４０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４３】図４０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４４】図４０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４５】図４０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４６】本発明の第６の実施の形態に関わる半導体装
置を示す斜視図。
【図４７】図４６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４８】図４６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図４９】図４６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５０】図４６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５１】図４６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５２】図４６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５３】本発明の第７の実施の形態に関わる半導体装
置を示す斜視図。
【図５４】図５３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５５】図５３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５６】図５３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５７】図５３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５８】図５３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図５９】図５３の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６０】本発明の第８の実施の形態に関わる半導体装
置を示す斜視図。
【図６１】図６０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６２】図６０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６３】図６０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６４】図６０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６５】図６０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６６】図６０の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６７】本発明の第９の実施の形態に関わる半導体装
置を示す斜視図。
【図６８】図６７の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図６９】図６７の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図７０】図６７の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図７１】図６７の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図７２】図６７の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図７３】図６７の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図７４】本発明の第１０〜第１７の実施の形態に関わ
るウェハを示す図。
【図７５】本発明の第１０〜第１７の実施の形態に関わ
るウェハの一部を示す図。
【図７６】本発明の第１０の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図７７】本発明の第１０の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図７８】本発明の第１１の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図７９】本発明の第１１の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８０】本発明の第１２の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８１】本発明の第１３の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８２】本発明の第１４の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８３】本発明の第１５の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８４】本発明の第１６の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８５】本発明の第１７の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８６】本発明の第１８の実施の形態に関わる半導体
装置を示す斜視図。
【図８７】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図８８】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図８９】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９０】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９１】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９２】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９３】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９４】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９５】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９６】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９７】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９８】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図９９】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を示
す斜視図。
【図１００】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を
示す斜視図。
【図１０１】図８６の半導体装置の製造方法の一工程を
示す斜視図。
【図１０２】本発明の第１９の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１０３】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１０４】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１０５】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１０６】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１０７】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１０８】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１０９】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１０】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１１】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１２】図１０２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１３】本発明の第２０の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１１４】図１１３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１５】図１１３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１６】図１１３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１７】図１１３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１８】図１１３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１１９】図１１３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２０】本発明の第２１の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１２１】図１２０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２２】図１２０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２３】図１２０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２４】図１２０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２５】図１２０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２６】図１２０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２７】本発明の第２２の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１２８】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１２９】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３０】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３１】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３２】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３３】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３４】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３５】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３６】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３７】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３８】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１３９】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４０】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４１】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４２】図１２７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４３】本発明の第２３の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１４４】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４５】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４６】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４７】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４８】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１４９】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５０】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５１】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５２】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５３】図１４３の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５４】本発明の第２４の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１５５】図１５４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５６】図１５４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５７】図１５４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５８】図１５４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１５９】図１５４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６０】図１５４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６１】本発明の第２５の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１６２】図１６１の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６３】図１６１の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６４】図１６１の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６５】図１６１の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６６】図１６１の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６７】図１６１の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１６８】本発明の第２６の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１６９】本発明の第２７の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１７０】本発明の第２８の実施の形態に関わる半導
体装置を示す断面図。
【図１７１】図１７０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１７２】図１７０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１７３】図１７０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１７４】図１７０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１７５】図１７０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１７６】図１７０の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１７７】本発明の第２９の実施の形態に関わる半導
体装置を示す断面図。
【図１７８】図１７７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１７９】図１７７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１８０】図１７７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１８１】図１７７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１８２】図１７７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１８３】図１７７の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図１８４】本発明の第３０の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図１８５】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１８６】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１８７】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１８８】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１８９】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９０】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９１】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９２】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９３】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９４】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９５】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９６】図１８４の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図１９７】炭素層の灰化処理の一工程を示す断面図。
【図１９８】炭素層の灰化処理の一工程を示す断面図。
【図１９９】本発明の第３１の実施の形態に関わる半導
体装置を示す斜視図。
【図２００】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０１】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０２】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０３】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０４】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０５】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０６】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０７】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０８】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２０９】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２１０】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２１１】図１９９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す斜視図。
【図２１２】本発明の第３２の実施の形態に関わる半導
体装置を示す断面図。
【図２１３】図２１２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２１４】図２１２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２１５】図２１２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２１６】図２１２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２１７】図２１２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２１８】図２１２の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２１９】本発明の第３３の実施の形態に関わる半導
体装置を示す断面図。
【図２２０】図２１９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２１】図２１９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２２】図２１９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２３】図２１９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２４】図２１９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２５】図２１９の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２６】本発明の第３４の実施の形態に関わる半導
体装置を示す断面図。
【図２２７】図２２６の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２８】図２２６の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２２９】図２２６の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２３０】図２２６の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２３１】図２２６の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２３２】図２２６の半導体装置の製造方法の一工程
を示す断面図。
【図２３３】従来の半導体装置を示す斜視図。
【符号の説明】
１１，７１ ：半導体基板、 １２，１４，７２，７４，７６ ：絶縁層、 １３，７３，Ｗ１，Ｗ２ ：配線、 １５，７５ ：空洞、 １６，３９，４１，４４，８０ａ，８０ｂ ：炭素層、 １７，７７ ：マスク材、 ２１ ：半導体基板、 ２２ ：フィ−ルド酸化
層、 ２３ ：ゲ−ト電極、 ２４ａ，２４ｂ ：ソ−ス・ドレイン
領域、 ２５，３２ ：絶縁層、 ２６ａ〜２６ｃ，３３ａ〜３３ｃ ：導電層、 ２７ａ〜２７ｄ，３４ａ〜３４ｄ ：バリア層、 ２８ａ〜２８ｄ，３５ａ〜３５ｄ ：金属、 ２９，３０，３６，３７，４２，４３ ：絶縁層、 ３１，３８，４０ ：空洞、 ３２ ：絶縁層、 ４５，４６ ：レジスト、 ４７ ：ウェハ、 ４８ ：チップ、 ４９ ：ダイシングライン ５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ ：配線保護層、 ６０ ：シリコン層、 ６１ ：合金層、 ６２ ：金属層、 ６３ ：酸化金属層、 ６４，６８ ：絶縁層、 ６５ ：防護金属層、 ６６ ：酸化層、 ６７ ：防護層、 Ｇ ：ガ−ドリング、 Ｄ１ ：ダミ−配線。

Claims (156)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板と、前記半導体基板上に形成
    される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成され
    る複数の第１の配線と、前記複数の第１の配線の間が完
    全に空洞になるように前記複数の第１の配線上に形成さ
    れる第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に形成される
    複数の第２の配線と、前記第２の絶縁層に形成されたビ
    アホ−ルに埋め込まれ、前記複数の第１の配線と前記複
    数の第２の配線を接続する第２の導電層と、前記複数の
    第２の配線の間が完全に空洞になるように前記複数の第
    ２の配線上に形成される第３の絶縁層とを具備すること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の第１及び第２の配線の間の空
    洞内には、少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満
    たされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体
    装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の第１及び第２の配線の間の空
    洞内には、空気が満たされていることを特徴とする請求
    項１に記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の絶縁層の表面は、平坦である
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成する
    工程と、前記第１の絶縁層上に固体層を形成する工程
    と、前記固体層に複数の溝を形成する工程と、前記複数
    の溝内にのみ導電体を埋め込んで複数の配線を形成する
    工程と、前記固体層上及び前記複数の配線上に第２の絶
    縁層を形成する工程と、前記固体層を酸化することによ
    り前記固体層をガス層に変換する工程とを具備すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記固体層は、炭素層であり、前記炭素
    層を灰化することにより、前記複数の配線の間を少なく
    とも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞にす
    ることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造
    方法。
  7. 【請求項７】 前記固体層は、前記導電体を形成する際
    の温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可能で
    あり、酸化により容易にガス層に変化する材料から構成
    されることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の
    製造方法。
  8. 【請求項８】 前記複数の溝は、 前記固体層上にマスク材を形成する工程と、写真蝕刻工
    程により前記マスク材を加工する工程と、このマスク材
    をマスクにして異方性エッチングにより前記固体層をエ
    ッチングする工程と、前記マスク材を剥離する工程とを
    具備することにより形成されることを特徴とする請求項
    ５に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記マスク材が酸化物から構成される場
    合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成さ
    れることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製
    造方法。
  10. 【請求項１０】 前記複数の溝は、 前記固体層上にレジストを形成する工程と、前記レジス
    トをパタ−ニングする工程と、このレジストをマスクに
    して異方性エッチングにより前記固体層をエッチングす
    る工程と、前記レジストを剥離する工程とを具備するこ
    とにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の
    半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ
    2 の薬液により剥離されることを特徴とする請求項１０
    に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記第２の絶縁層が酸化物から構成さ
    れる場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリング法に
    より形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導
    体装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中で
    の熱処理又は酸素プラズマ処理により達成されることを
    特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記ガス層内に空気を満たす工程を具
    備することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の
    製造方法。
  15. 【請求項１５】 半導体基板と、前記半導体基板の表面
    領域に形成される半導体素子と、前記半導体基板上に前
    記半導体素子を覆うように形成される第１の絶縁層と、
    前記第１の絶縁層上に形成される複数の第１の配線と、
    前記第１の絶縁層に形成されたコンタクトホ−ルに埋め
    込まれ、前記半導体素子と前記複数の第１の配線を接続
    する第１の導電層と、前記複数の第１の配線の間が完全
    に空洞になるように前記複数の第１の配線上に形成され
    る第２の絶縁層とを具備することを特徴とする半導体装
    置。
  16. 【請求項１６】 前記第２の絶縁層上に形成される複数
    の第２の配線と、前記第２の絶縁層に形成されたビアホ
    −ルに埋め込まれ、前記複数の第１の配線と前記複数の
    第２の配線を接続する第２の導電層と、前記複数の第２
    の配線の間が完全に空洞になるように前記複数の第２の
    配線上に形成される第３の絶縁層とを具備することを特
    徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
  17. 【請求項１７】 前記複数の第１の配線の間の空洞内及
    び前記複数の第２の配線の間の空洞内には、それぞれ少
    なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置。
  18. 【請求項１８】 前記複数の第１の配線の間の空洞内及
    び前記複数の第２の配線の間の空洞内には、それぞれ空
    気が満たされていることを特徴とする請求項１６に記載
    の半導体装置。
  19. 【請求項１９】 前記第２の絶縁層及び前記第３の絶縁
    層の表面は、平坦であることを特徴とする請求項１６に
    記載の半導体装置。
  20. 【請求項２０】 半導体基板の表面領域に半導体素子を
    形成する工程と、前記半導体基板上に前記半導体素子を
    覆う第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層
    に前記半導体素子に達するコンタクトホ−ルを形成する
    工程と、前記コンタクトホ−ル内に第１の導電層を埋め
    込む工程と、前記第１の絶縁層上及び前記第１の導電層
    上に第１の固体層を形成する工程と、前記第１の固体層
    に複数の第１の溝を形成する工程と、前記複数の第１の
    溝内にのみ導電体を埋め込んで複数の第１の配線を形成
    する工程と、前記第１の固体層上及び前記複数の第１の
    配線上に第２の絶縁層を形成する工程と、前記第１の固
    体層を酸化することにより前記第１の固体層を第１のガ
    ス層に変換する工程とを具備することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記第２の絶縁層上に第３の絶縁層を
    形成する工程と、前記第２及び第３の絶縁層に前記複数
    の第１の配線に達するビアホ−ルを形成する工程と、前
    記ビアホ−ル内に第２の導電層を埋め込む工程と、前記
    第３の絶縁層上及び前記第２の導電層上に第２の固体層
    を形成する工程と、前記第２の固体層に複数の第２の溝
    を形成する工程と、前記複数の第２の溝内にのみ導電体
    を埋め込んで複数の第２の配線を形成する工程と、前記
    第２の固体層上及び前記複数の第２の配線上に第４の絶
    縁層を形成する工程と、前記第２の固体層を酸化するこ
    とにより前記第２の固体層を第２のガス層に変換する工
    程とを具備することを特徴とする請求項２０に記載の半
    導体装置の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記第１及び第２の固体層は、炭素層
    であり、前記炭素層を灰化することにより、前記複数の
    第１及び第２の配線の間を少なくとも酸素と二酸化炭素
    の混合ガスが満たされた空洞にすることを特徴とする請
    求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記第１及び第２の固体層は、前記第
    １及び第２の溝内に導電体を形成する際の温度以下で固
    体であり、前記複数の第１又は第２の溝の加工が可能で
    あり、酸化により容易にガス層に変化する材料から構成
    されることを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置
    の製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記複数の第１の溝は、 前記第１の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第１
    の固体層をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項２０に記載の半導体
    装置の製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記複数の第１の溝は、 前記第１の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第１
    の固体層をエッチングする工程と、前記マスク材を剥離
    する工程とを具備することにより形成されることを特徴
    とする請求項２０に記載の半導体装置の製造方法。
  26. 【請求項２６】 前記複数の第２の溝は、 前記第２の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第２
    の固体層をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項２１に記載の半導体
    装置の製造方法。
  27. 【請求項２７】 前記複数の第２の溝は、 前記第２の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第２
    の固体層をエッチングする工程と、前記マスク材を剥離
    する工程とを具備することにより形成されることを特徴
    とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
  28. 【請求項２８】 前記マスク材が酸化物から構成される
    場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成
    されることを特徴とする請求項２４乃至２７のいずれか
    １項に記載の半導体装置の製造方法。
  29. 【請求項２９】 前記第２の絶縁層が酸化物から構成さ
    れる場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリング法に
    より形成されることを特徴とする請求項２０に記載の半
    導体装置の製造方法。
  30. 【請求項３０】 前記第４の絶縁層が酸化物から構成さ
    れる場合に、前記第４の絶縁層は、スパッタリング法に
    より形成されることを特徴とする請求項２１に記載の半
    導体装置の製造方法。
  31. 【請求項３１】 前記第１及び第２の固体層の酸化は、
    酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理により達
    成されることを特徴とする請求項２１に記載の半導体装
    置の製造方法。
  32. 【請求項３２】 前記第１及び第２のガス層に空気を満
    たす工程を具備することを特徴とする請求項２１に記載
    の半導体装置の製造方法。
  33. 【請求項３３】 半導体基板と、前記半導体基板上に形
    成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成さ
    れる複数の第１の配線と、前記複数の第１の配線の間が
    完全に空洞になるように前記複数の第１の配線上に形成
    される第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層に形成された
    コンタクトホ−ル内及び上に形成され、前記複数の第１
    の配線に接続される柱状の複数の導電層と、前記複数の
    導電層の間が完全に空洞になるように前記複数の導電層
    上に形成される第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層上に
    形成され、前記第３の絶縁層に形成されたコンタクトホ
    −ルを介して前記複数の導電層に接続される複数の第２
    の配線と、前記複数の第２の配線の間が完全に空洞にな
    るように前記複数の第２の配線上に形成される第４の絶
    縁層とを具備することを特徴とする半導体装置。
  34. 【請求項３４】 前記複数の第１の配線の間の空洞内、
    前記複数の導電層の間の空洞内及び前記複数の第２の配
    線の間の空洞内には、それぞれ少なくとも酸素と二酸化
    炭素の混合ガスが満たされていることを特徴とする請求
    項３３に記載の半導体装置。
  35. 【請求項３５】 前記複数の第１の配線の間の空洞内、
    前記複数の導電層の間の空洞内及び前記複数の第２の配
    線の間の空洞内には、それぞれ空気が満たされているこ
    とを特徴とする請求項３３に記載の半導体装置。
  36. 【請求項３６】 前記第２、第３及び第４の絶縁層の表
    面は、平坦であることを特徴とする請求項３３に記載の
    半導体装置。
  37. 【請求項３７】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成す
    る工程と、前記第１の絶縁層上に第１の固体層を形成す
    る工程と、前記第１の固体層に複数の第１の溝を形成す
    る工程と、前記複数の第１の溝内にのみ導電体を埋め込
    んで複数の第１の配線を形成する工程と、前記第１の固
    体層上及び前記複数の第１の配線上に第２の絶縁層を形
    成する工程と、前記第１の固体層を酸化し、前記第１の
    固体層を第１のガス層に変換する工程と、前記第２の絶
    縁層上に第２の固体層を形成する工程と、前記第２の固
    体層及び前記第２の絶縁層に前記複数の第１の配線に達
    する複数の第１のコンタクトホ−ルを形成する工程と、
    前記複数の第１のコンタクトホ−ル内にのみ導電体を埋
    め込んで柱状の複数の導電層を形成する工程と、前記第
    ２の固体層上及び前記複数の導電層上に第３の絶縁層を
    形成する工程と、前記第３の絶縁層上に第３の固体層を
    形成する工程と、前記第３の固体層に複数の第２の溝を
    形成する工程と、前記第３の絶縁層に前記複数の導電層
    に達する複数の第２のコンタクトホ−ルを形成する工程
    と、前記複数の第２の溝内及び前記複数の第２のコンタ
    クトホ−ル内に導電体を埋め込んで複数の第２の配線を
    形成する工程と、前記第３の固体層上及び前記複数の第
    ２の配線上に第４の絶縁層を形成する工程と、前記第２
    及び第３の固体層を酸化し、前記第２及び第３の固体層
    を第２及び第３のガス層に変換する工程とを具備するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  38. 【請求項３８】 前記第１、第２及び第３の固体層は、
    炭素層であり、前記炭素層を灰化することにより、前記
    複数の第１及び第２の配線の間、及び前記複数の導電層
    の間を、少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満た
    された空洞にすることを特徴とする請求項３７に記載の
    半導体装置の製造方法。
  39. 【請求項３９】 前記第１、第２及び第３の固体層は、
    前記第１及び第２の溝内及び前記第１及び第２のコンタ
    クトホ−ル内に導電体を形成する際の温度以下で固体で
    あり、前記第１又は第２の溝の加工又は前記第１のコン
    タクトホ−ルの加工が可能であり、酸化により容易にガ
    ス層に変化する材料から構成されることを特徴とする請
    求項３７に記載の半導体装置の製造方法。
  40. 【請求項４０】 前記複数の第１の溝は、 前記第１の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第１
    の固体層をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項３７に記載の半導体
    装置の製造方法。
  41. 【請求項４１】 前記複数の第１の溝は、 前記第１の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第１
    の固体層をエッチングする工程と、前記マスク材を剥離
    する工程とを具備することにより形成されることを特徴
    とする請求項３７に記載の半導体装置の製造方法。
  42. 【請求項４２】 前記複数の第１のコンタクトホ−ル
    は、 前記第２の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第２
    の固体層をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項３７に記載の半導体
    装置の製造方法。
  43. 【請求項４３】 前記複数の第１のコンタクトホ−ル
    は、 前記第２の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第２
    の固体層をエッチングする工程と、前記マスク材を剥離
    する工程とを具備することにより形成されることを特徴
    とする請求項３７に記載の半導体装置の製造方法。
  44. 【請求項４４】 前記複数の第２の溝は、 前記第３の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第３
    の固体層をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項３７に記載の半導体
    装置の製造方法。
  45. 【請求項４５】 前記複数の第２の溝は、 前記第３の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第３
    の固体層をエッチングする工程と、前記マスク材を剥離
    する工程とを具備することにより形成されることを特徴
    とする請求項３７に記載の半導体装置の製造方法。
  46. 【請求項４６】 前記マスク材が酸化物から構成される
    場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成
    されることを特徴とする請求項４０乃至４５のいずれか
    １項に記載の半導体装置の製造方法。
  47. 【請求項４７】 前記第２、第３及び第４の絶縁層が酸
    化物から構成される場合に、前記第２、第３及び第４の
    絶縁層は、それぞれスパッタリング法により形成される
    ことを特徴とする請求項３７に記載の半導体装置の製造
    方法。
  48. 【請求項４８】 前記第１、第２及び第３の固体層の酸
    化は、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理に
    より達成されることを特徴とする請求項３７に記載の半
    導体装置の製造方法。
  49. 【請求項４９】 前記第１、第２及び第３のガス層内に
    空気を満たす工程を具備することを特徴とする請求項３
    ７に記載の半導体装置の製造方法。
  50. 【請求項５０】 半導体基板と、前記半導体基板上に形
    成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成さ
    れる複数の第１の配線と、前記複数の第１の配線の間が
    完全に空洞になるように前記複数の第１の配線上に形成
    される第２の絶縁層と、上部と下部から構成され、上部
    がライン状に形成され、下部が前記第２の絶縁層に形成
    されたコンタクトホ−ル内及び上に柱状に形成され、前
    記複数の第１の配線に接続される複数の第２の配線と、
    前記複数の第２の配線の下部の間が完全に空洞になるよ
    うに前記複数の第２の配線の上部と下部の間に形成され
    る第３の絶縁層と、前記複数の第２の配線の上部の間が
    完全に空洞になるように前記複数の第２の配線上に形成
    される第４の絶縁層とを具備することを特徴とする半導
    体装置。
  51. 【請求項５１】 前記複数の第１の配線の間の空洞内及
    び前記複数の第２の配線の間の空洞内には、それぞれ少
    なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされている
    ことを特徴とする請求項５０に記載の半導体装置。
  52. 【請求項５２】 前記複数の第１の配線の間の空洞内及
    び前記複数の第２の配線の間の空洞内には、それぞれ空
    気が満たされていることを特徴とする請求項５０に記載
    の半導体装置。
  53. 【請求項５３】 前記第２、第３及び第４の絶縁層の表
    面は、平坦であることを特徴とする請求項５０に記載の
    半導体装置。
  54. 【請求項５４】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成す
    る工程と、前記第１の絶縁層上に第１の固体層を形成す
    る工程と、前記第１の固体層に複数の第１の溝を形成す
    る工程と、前記複数の第１の溝内にのみ導電体を埋め込
    んで複数の第１の配線を形成する工程と、前記第１の固
    体層上及び前記複数の第１の配線上に第２の絶縁層を形
    成する工程と、前記第１の固体層を酸化し、前記第１の
    固体層をガス層に変換する工程と、前記第２の絶縁層上
    に第２の固体層を形成する工程と、前記第２の固体層上
    に第３の絶縁層を形成する工程と、前記第３の絶縁層上
    に第３の固体層を形成する工程と、前記第３の固体層に
    複数の第２の溝を形成する工程と、前記第３の絶縁層、
    前記第２の固体層及び前記第２の絶縁層に前記複数の第
    １の配線に達する複数のコンタクトホ−ルを形成する工
    程と、前記複数の第２の溝内及び前記複数のコンタクト
    ホ−ル内に導電体を埋め込んで複数の第２の配線を形成
    する工程と、前記第３の固体層上及び前記複数の第２の
    配線上に第４の絶縁層を形成する工程と、前記第２及び
    第３の固体層を酸化し、前記第２及び第３の固体層を第
    ２及び第３のガス層に変換する工程とを具備することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  55. 【請求項５５】 前記第１、第２及び第３の固体層は、
    炭素層であり、前記炭素層を灰化することにより、前記
    複数の第１及び第２の配線の間を少なくとも酸素と二酸
    化炭素の混合ガスが満たされた空洞にすることを特徴と
    する請求項５４に記載の半導体装置の製造方法。
  56. 【請求項５６】 前記第１、第２及び第３の固体層は、
    前記第１及び第２の溝内及び前記コンタクトホ−ル内に
    導電体を形成する際の温度以下で固体であり、前記第１
    又は第２の溝の加工又は前記コンタクトホ−ルの加工が
    可能であり、酸化により容易にガス層に変化する材料か
    ら構成されることを特徴とする請求項５４に記載の半導
    体装置の製造方法。
  57. 【請求項５７】 前記複数の第１の溝は、 前記第１の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第１
    の固体層をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項５４に記載の半導体
    装置の製造方法。
  58. 【請求項５８】 前記複数の第１の溝は、 前記第１の固体層上にマスク材を形成する工程と、写真
    蝕刻工程により前記マスク材を加工する工程と、このマ
    スク材をマスクにして異方性エッチングにより前記第１
    の固体層をエッチングする工程と、前記マスク材を剥離
    する工程とを具備することにより形成されることを特徴
    とする請求項５４に記載の半導体装置の製造方法。
  59. 【請求項５９】 前記マスク材が酸化物から構成される
    場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成
    されることを特徴とする請求項５７又は５８に記載の半
    導体装置の製造方法。
  60. 【請求項６０】 前記複数の第２の溝は、 前記第３の固体層上にレジストを形成する工程と、前記
    レジストをパタ−ニングする工程と、このレジストをマ
    スクにして異方性エッチングにより前記第３の固体層を
    エッチングする工程と、前記レジストを剥離する工程と
    を具備することにより形成されることを特徴とする請求
    項５４に記載の半導体装置の製造方法。
  61. 【請求項６１】 前記複数のコンタクトホ−ルは、 前記第３の固体層上及び前記第３の絶縁層上にレジスト
    を形成する工程と、前記レジストをパタ−ニングする工
    程と、このレジストをマスクにして異方性エッチングに
    より前記第３の絶縁層、前記第２の固体層をエッチング
    する工程と、前記レジストを剥離する工程と、前記第２
    の絶縁層をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項５４に記載の半導体
    装置の製造方法。
  62. 【請求項６２】 前記第２、第３及び第４の絶縁層が酸
    化物から構成される場合に、前記第２、第３及び第４の
    絶縁層は、それぞれスパッタリング法により形成される
    ことを特徴とする請求項５４に記載の半導体装置の製造
    方法。
  63. 【請求項６３】 前記第１、第２及び第３の固体層の酸
    化は、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理に
    より達成されることを特徴とする請求項５４に記載の半
    導体装置の製造方法。
  64. 【請求項６４】 前記第１、第２及び第３のガス層内に
    空気を満たす工程を具備することを特徴とする請求項５
    ４に記載の半導体装置の製造方法。
  65. 【請求項６５】 請求項１に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の配線の構成と同様の構成を有し、前記複数の
    配線を取り囲むように前記第１の絶縁層上に形成される
    ガ−ドリングを具備することを特徴とする半導体装置。
  66. 【請求項６６】 請求項１６に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１の配線の構成と同様の構成を有し、前記
    複数の第１の配線を取り囲むように前記第１の絶縁層上
    に形成される部分、及び前記複数の第２の配線の構成と
    同様の構成を有し、前記複数の第２の配線を取り囲むよ
    うに前記第２の絶縁層上に形成される部分を少なくとも
    備えるガ−ドリングを具備することを特徴とする半導体
    装置。
  67. 【請求項６７】 請求項３３に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１の配線の構成と同様の構成を有し、前記
    複数の第１の配線を取り囲むように前記第１の絶縁層上
    に形成される部分、 前記複数の第２の配線の構成と同様の構成を有し、前記
    複数の第２の配線を取り囲むように前記第３の絶縁層上
    に形成される部分、及び前記複数の導電層の構成と同様
    の構成を有し、前記複数の導電層を取り囲むように前記
    複数の第１の配線と前記複数の第２の配線の間に形成さ
    れる部分を少なくとも備えるガ−ドリングを具備するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  68. 【請求項６８】 請求項５０に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１の配線の構成と同様の構成を有し、前記
    複数の第１の配線を取り囲むように前記第１の絶縁層上
    に形成される部分、及び前記複数の第２の配線の構成と
    同様の構成を有し、前記複数の第２の配線を取り囲むよ
    うに前記第２の絶縁層上に形成される部分を少なくとも
    備えるガ−ドリングを具備することを特徴とする半導体
    装置。
  69. 【請求項６９】 前記半導体装置は、ウェハのチップ領
    域又はウェハから切り出されたチップに形成され、前記
    ガ−ドリングは、前記チップ領域の縁部又は前記チップ
    の縁部に形成されていることを特徴とする請求項６５乃
    至６８のいずれか１項に記載の半導体装置。
  70. 【請求項７０】 請求項１に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の配線の底面及び側面は、導電性を有し、薬品
    に腐食され難く、酸化され難い配線保護層により覆われ
    ていることを特徴とする半導体装置。
  71. 【請求項７１】 請求項１に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の配線の側面は、薬品に腐食され難く、酸化さ
    れ難い配線保護層により覆われていることを特徴とする
    半導体装置。
  72. 【請求項７２】 請求項１６に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１及び第２の配線の底面及び側面は、導電
    性を有し、薬品に腐食され難く、酸化され難い配線保護
    層により覆われていることを特徴とする半導体装置。
  73. 【請求項７３】 請求項１６に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１及び第２の配線の側面は、薬品に腐食さ
    れ難く、酸化され難い配線保護層により覆われているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  74. 【請求項７４】 請求項５０に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１及び第２の配線の底面及び側面は、導電
    性を有し、薬品に腐食され難く、酸化され難い配線保護
    層により覆われていることを特徴とする半導体装置。
  75. 【請求項７５】 請求項５０に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１及び第２の配線の側面は、薬品に腐食さ
    れ難く、酸化され難い配線保護層により覆われているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  76. 【請求項７６】 請求項１に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の配線の構成と同様の構成を有し、前記複数の
    配線の間に形成され、前記第２の絶縁層を支えるダミ−
    配線を具備することを特徴とする半導体装置。
  77. 【請求項７７】 請求項１６に記載の半導体装置におい
    て、 前記複数の第１の配線の構成と同様の構成を有し、前記
    複数の第１の配線の間に形成され、前記第２の絶縁層を
    支えるダミ−配線と、 前記複数の第２の配線の構成と同様の構成を有し、前記
    複数の第２の配線の間に形成され、前記第３の絶縁層を
    支えるダミ−配線とを具備することを特徴とする半導体
    装置。
  78. 【請求項７８】 半導体基板と、前記半導体基板上に形
    成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成さ
    れる複数の配線と、前記複数の配線の間が完全に空洞に
    なるように前記複数の配線上に形成される第２の絶縁層
    と、前記複数の配線と前記第２の絶縁層の間に形成さ
    れ、前記複数の配線と前記第２の絶縁層を強固に結合す
    る結合層とを具備することを特徴とする半導体装置。
  79. 【請求項７９】 前記第２の絶縁層は、酸化シリコンか
    ら構成され、前記結合層は、前記複数の配線を構成する
    材料とシリコンが反応したものから構成されることを特
    徴とする請求項７８に記載の半導体装置。
  80. 【請求項８０】 前記第２の絶縁層は、酸化金属層から
    構成され、前記結合層は、前記複数の配線を構成する材
    料と前記酸化金属層を構成する金属が反応したものから
    構成されることを特徴とする請求項７８に記載の半導体
    装置。
  81. 【請求項８１】 前記複数の配線の間の空洞内には、少
    なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされている
    ことを特徴とする請求項７８に記載の半導体装置。
  82. 【請求項８２】 前記複数の配線の間の空洞内には、空
    気が満たされていることを特徴とする請求項７８に記載
    の半導体装置。
  83. 【請求項８３】 前記第２の絶縁層の表面は、平坦であ
    ることを特徴とする請求項７８に記載の半導体装置。
  84. 【請求項８４】 半導体基板上に絶縁層を形成する工程
    と、前記絶縁層上に固体層を形成する工程と、前記固体
    層に複数の溝を形成する工程と、前記複数の溝内にのみ
    導電体を埋め込んで複数の配線を形成する工程と、前記
    固体層上及び前記複数の配線上にシリコン層を形成する
    工程と、前記固体層を酸化することにより前記固体層を
    ガス層に変換すると同時に、前記シリコン層を酸化シリ
    コン層に変換し、前記複数の配線と前記シリコン層の間
    に前記複数の配線と前記シリコン層を強固に結合する結
    合層を形成する工程とを具備することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  85. 【請求項８５】 半導体基板上に絶縁層を形成する工程
    と、前記絶縁層上に固体層を形成する工程と、前記固体
    層に複数の溝を形成する工程と、前記複数の溝内にのみ
    導電体を埋め込んで複数の配線を形成する工程と、前記
    固体層上及び前記複数の配線上に金属層を形成する工程
    と、前記固体層を酸化することにより前記固体層をガス
    層に変換すると同時に、前記金属層を酸化金属層に変換
    し、前記複数の配線と前記金属層の間に前記複数の配線
    と前記金属層を強固に結合する結合層を形成する工程と
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  86. 【請求項８６】 前記固体層は、炭素層であり、前記炭
    素層を灰化することにより、前記複数の配線の間を少な
    くとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞に
    することを特徴とする請求項８４又は８５に記載の半導
    体装置の製造方法。
  87. 【請求項８７】 前記固体層は、前記導電体を形成する
    際の温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可能
    であり、酸化により容易にガス層に変化する材料から構
    成されることを特徴とする請求項８４又は８５に記載の
    半導体装置の製造方法。
  88. 【請求項８８】 前記複数の溝は、前記固体層上にマス
    ク材を形成する工程と、写真蝕刻工程により前記マスク
    材を加工する工程と、このマスク材をマスクにして異方
    性エッチングにより前記固体層をエッチングする工程
    と、前記マスク材を剥離する工程とを具備することによ
    り形成されることを特徴とする請求項８４又は８５に記
    載の半導体装置の製造方法。
  89. 【請求項８９】 前記マスク材が酸化物から構成される
    場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形成
    されることを特徴とする請求項８８に記載の半導体装置
    の製造方法。
  90. 【請求項９０】 前記複数の溝は、前記固体層上にレジ
    ストを形成する工程と、前記レジストをパタ−ニングす
    る工程と、このレジストをマスクにして異方性エッチン
    グにより前記固体層をエッチングする工程と、前記レジ
    ストを剥離する工程とを具備することにより形成される
    ことを特徴とする請求項８４又は８５に記載の半導体装
    置の製造方法。
  91. 【請求項９１】 前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2 Ｏ
    2 の薬液により剥離されることを特徴とする請求項９０
    に記載の半導体装置の製造方法。
  92. 【請求項９２】 前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中で
    の熱処理又は酸素プラズマ処理により達成されることを
    特徴とする請求項８４又は８５に記載の半導体装置の製
    造方法。
  93. 【請求項９３】 前記ガス層内に空気を満たす工程を具
    備することを特徴とする請求項８４又は８５に記載の半
    導体装置の製造方法。
  94. 【請求項９４】 半導体基板と、前記半導体基板上に形
    成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成さ
    れる複数の配線と、前記複数の配線の間が完全に空洞に
    なるように、前記空洞上及び前記複数の配線の側壁に形
    成される酸化又は窒化金属層と、前記第１の絶縁層と前
    記複数の配線の間に形成される金属層と、前記複数の配
    線上及び前記酸化又は窒化金属層上に形成される第２の
    絶縁層とを具備することを特徴とする半導体装置。
  95. 【請求項９５】 前記酸化又は窒化金属層は、前記金属
    層の酸化物又は窒化物ら構成されることを特徴とする請
    求項９４に記載の半導体装置。
  96. 【請求項９６】 前記金属層は、ジルコニウム、ハフニ
    ウム、ベリリウム、マグネシウム、スカンジウム、チタ
    ン、マンガン、コバルト、ニッケル、イットリウム、イ
    ンジウム、バリウム、ランタン、セリウム、ルテニウ
    ム、鉛、ビスマス、トリウム、クロムから選択される１
    つの材料から構成されることを特徴とする請求項９５に
    記載の半導体装置。
  97. 【請求項９７】 前記第１の絶縁層には、コンタルトホ
    −ルが設けられ、前記コンタクトホ−ル内には導電層が
    埋め込まれ、前記金属層は、前記導電層に接触している
    ことを特徴とする請求項９４に記載の半導体装置。
  98. 【請求項９８】 前記複数の配線の間の空洞内には、少
    なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされている
    ことを特徴とする請求項９４に記載の半導体装置。
  99. 【請求項９９】 前記複数の配線の間の空洞内には、空
    気が満たされていることを特徴とする請求項９４に記載
    の半導体装置。
  100. 【請求項１００】 前記第２の絶縁層の表面は、平坦で
    あることを特徴とする請求項９４に記載の半導体装置。
  101. 【請求項１０１】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成
    する工程と、前記第１の絶縁層上に固体層を形成する工
    程と、前記固体層に複数の溝を形成する工程と、前記複
    数の溝の内面及び前記固体層上に金属層を形成する工程
    と、前記複数の溝内にのみ導電体を埋め込んで複数の配
    線を形成する工程と、前記固体層を酸化することにより
    前記固体層をガス層に変換する工程と、前記複数の配線
    の側壁及び前記ガス層上に存在する前記金属層のみを酸
    化又は窒化し、第２の絶縁層を形成する工程と、前記複
    数の配線上及び前記第２の絶縁層上に第３の絶縁層を形
    成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  102. 【請求項１０２】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成
    する工程と、前記第１の絶縁層上に固体層を形成する工
    程と、前記固体層に複数の溝を形成する工程と、前記複
    数の溝の内面及び前記固体層上に金属層を形成する工程
    と、前記複数の溝内にのみ導電体を埋め込んで複数の配
    線を形成する工程と、前記固体層を酸化することにより
    前記固体層をガス層に変換すると同時に、前記複数の配
    線の側壁及び前記ガス層上に存在する前記金属層のみを
    酸化金属層に変換する工程と、前記複数の配線上及び前
    記酸化金属層上に第２の絶縁層を形成する工程とを具備
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  103. 【請求項１０３】 前記固体層は、炭素層であり、前記
    炭素層を灰化することにより、前記複数の配線の間を少
    なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞
    にすることを特徴とする請求項１０１又は１０２に記載
    の半導体装置の製造方法。
  104. 【請求項１０４】 前記固体層は、前記導電体を形成す
    る際の温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可
    能であり、酸化により容易にガス層に変化する材料から
    構成されることを特徴とする請求項１０１又は１０２に
    記載の半導体装置の製造方法。
  105. 【請求項１０５】 前記複数の溝は、前記固体層上にマ
    スク材を形成する工程と、写真蝕刻工程により前記マス
    ク材を加工する工程と、このマスク材をマスクにして異
    方性エッチングにより前記固体層をエッチングする工程
    と、前記マスク材を剥離する工程とを具備することによ
    り形成されることを特徴とする請求項１０１又は１０２
    に記載の半導体装置の製造方法。
  106. 【請求項１０６】 前記マスク材が酸化物から構成され
    る場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形
    成されることを特徴とする請求項１０５に記載の半導体
    装置の製造方法。
  107. 【請求項１０７】 前記複数の溝は、前記固体層上にレ
    ジストを形成する工程と、前記レジストをパタ−ニング
    する工程と、このレジストをマスクにして異方性エッチ
    ングにより前記固体層をエッチングする工程と、前記レ
    ジストを剥離する工程とを具備することにより形成され
    ることを特徴とする請求項１０１又は１０２に記載の半
    導体装置の製造方法。
  108. 【請求項１０８】 前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2
    Ｏ2 の薬液により剥離されることを特徴とする請求項１
    ０７に記載の半導体装置の製造方法。
  109. 【請求項１０９】 前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中
    での熱処理又は酸素プラズマ処理により達成されること
    を特徴とする請求項１０１又は１０２に記載の半導体装
    置の製造方法。
  110. 【請求項１１０】 前記ガス層内に空気を満たす工程を
    具備することを特徴とする請求項１０１又は１０２に記
    載の半導体装置の製造方法。
  111. 【請求項１１１】 前記金属層は、酸素雰囲気中又は窒
    素雰囲気中での熱処理により酸化又は窒化されることを
    特徴とする請求項１０１に記載の半導体装置の製造方
    法。
  112. 【請求項１１２】 半導体基板と、前記半導体基板上に
    形成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成
    される複数の配線と、前記複数の配線の側面及び底面を
    覆い、酸素を透過しない性質を有する防護金属層と、前
    記複数の配線の上面を覆い、酸素を透過しない性質を有
    する防護層と、前記複数の配線の間が完全に空洞になる
    ように前記空洞上及び前記防護層上に形成される第２の
    絶縁層とを具備することを特徴とする半導体装置。
  113. 【請求項１１３】 前記防護金属層は、チタンと窒化チ
    タンの積層、及び窒化チタンシリコンのうちのいずれか
    １つから構成されることを特徴とする請求項１１２に記
    載の半導体装置。
  114. 【請求項１１４】 前記防護層は、チタンと窒化チタン
    の積層、窒化チタンシリコン、及び窒化シリコンのうち
    のいずれか１つから構成されることを特徴とする請求項
    １１２に記載の半導体装置。
  115. 【請求項１１５】 前記第１の絶縁層には、コンタルト
    ホ−ルが設けられ、前記コンタクトホ−ル内には導電層
    が埋め込まれ、前記金属層は、前記導電層に接触してい
    ることを特徴とする請求項１１２に記載の半導体装置。
  116. 【請求項１１６】 前記複数の配線の間の空洞内には、
    少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされてい
    ることを特徴とする請求項１１２に記載の半導体装置。
  117. 【請求項１１７】 前記複数の配線の間の空洞内には、
    空気が満たされていることを特徴とする請求項１１２に
    記載の半導体装置。
  118. 【請求項１１８】 前記第２の絶縁層の表面は、平坦で
    あることを特徴とする請求項１１２に記載の半導体装
    置。
  119. 【請求項１１９】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成
    する工程と、前記第１の絶縁層上に固体層を形成する工
    程と、前記固体層に複数の溝を形成する工程と、前記複
    数の溝の内面及び前記固体層上に酸素の透過を防止する
    機能を有する防護金属層を形成する工程と、前記防護金
    属層上に導電体を形成する工程と、前記防護金属層及び
    前記導電体を研磨又はエッチングし、前記複数の溝内に
    のみ前記防護金属層及び前記導電体を残存させ、複数の
    配線を形成する工程と、前記複数の配線上にのみ酸素の
    透過を防止する機能を有する防護層を形成する工程と、
    前記固体層上及び前記防護層上に第２の絶縁層を形成す
    る工程と、前記固体層を酸化することにより前記固体層
    をガス層に変換する工程とを具備することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  120. 【請求項１２０】 前記防護金属層及び前記導電体を研
    磨又はエッチングは、前記防護金属層及び前記導電体の
    表面のレベルが前記固体層の表面のレベルよりも低くな
    る程度まで行うことを特徴とする請求項１１９に記載の
    半導体装置の製造方法。
  121. 【請求項１２１】 前記固体層は、炭素層であり、前記
    炭素層を灰化することにより、前記複数の配線の間を少
    なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空洞
    にすることを特徴とする請求項１１９に記載の半導体装
    置の製造方法。
  122. 【請求項１２２】 前記固体層は、前記導電体を形成す
    る際の温度以下で固体であり、前記複数の溝の加工が可
    能であり、酸化により容易にガス層に変化する材料から
    構成されることを特徴とする請求項１１９に記載の半導
    体装置の製造方法。
  123. 【請求項１２３】 前記複数の溝は、前記固体層上にマ
    スク材を形成する工程と、写真蝕刻工程により前記マス
    ク材を加工する工程と、このマスク材をマスクにして異
    方性エッチングにより前記固体層をエッチングする工程
    と、前記マスク材を剥離する工程とを具備することによ
    り形成されることを特徴とする請求項１１９に記載の半
    導体装置の製造方法。
  124. 【請求項１２４】 前記マスク材が酸化物から構成され
    る場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形
    成されることを特徴とする請求項１２３に記載の半導体
    装置の製造方法。
  125. 【請求項１２５】 前記複数の溝は、前記固体層上にレ
    ジストを形成する工程と、前記レジストをパタ−ニング
    する工程と、このレジストをマスクにして異方性エッチ
    ングにより前記固体層をエッチングする工程と、前記レ
    ジストを剥離する工程とを具備することにより形成され
    ることを特徴とする請求項１１９に記載の半導体装置の
    製造方法。
  126. 【請求項１２６】 前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2
    Ｏ2 の薬液により剥離されることを特徴とする請求項１
    ２５に記載の半導体装置の製造方法。
  127. 【請求項１２７】 前記第２の絶縁層が酸化物から構成
    されている場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリン
    グ法により形成されることを特徴とする請求項１１９に
    記載の半導体装置の製造方法。
  128. 【請求項１２８】 前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中
    での熱処理又は酸素プラズマ処理により達成されること
    を特徴とする請求項１１９に記載の半導体装置の製造方
    法。
  129. 【請求項１２９】 前記ガス層内に空気を満たす工程を
    具備することを特徴とする請求項１１９に記載の半導体
    装置の製造方法。
  130. 【請求項１３０】 半導体基板と、前記半導体基板上に
    形成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成
    される複数の配線と、前記複数の配線に接触しないで前
    記複数の配線の側面及び上面を覆い、前記複数の配線の
    周囲を空洞とするような第２の絶縁層と、前記複数の配
    線の間及び前記第２の絶縁層上に形成される第３の絶縁
    層とを具備することを特徴とする半導体装置。
  131. 【請求項１３１】 半導体基板と、前記半導体基板上に
    形成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成
    される複数の配線と、前記複数の配線の側面に接触しな
    いで前記複数の配線の側面を覆い、前記複数の配線の側
    面に空洞を形成ような第２の絶縁層と、前記複数の配線
    の間及び前記第２の絶縁層上に形成される第３の絶縁層
    とを具備することを特徴とする半導体装置。
  132. 【請求項１３２】 前記複数の配線の間の空洞内には、
    少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされてい
    ることを特徴とする請求項１３０又は１３１に記載の半
    導体装置。
  133. 【請求項１３３】 前記複数の配線の間の空洞内には、
    空気が満たされていることを特徴とする請求項１３０又
    は１３１に記載の半導体装置。
  134. 【請求項１３４】 前記第３の絶縁層の表面は、平坦で
    あることを特徴とする請求項１３１又は１３２に記載の
    半導体装置。
  135. 【請求項１３５】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成
    する工程と、前記第１の絶縁層上に導電体を形成する工
    程と、前記導電体上に第１の固体層を形成する工程と、
    前記第１の固体層及び前記導電体をエッチングし、複数
    の配線を形成する工程と、前記複数の配線の側壁に第２
    の固体層を形成する工程と、前記第１及び第２の固体層
    上に第２の絶縁層を形成する工程と、前記第１及び第２
    の固体層を酸化することにより前記第１及び第２の固体
    層をガス層に変換し、前記複数の配線を前記ガス層によ
    り取り囲む工程とを具備することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  136. 【請求項１３６】 前記第１及び第２の固体層は、炭素
    層であり、前記炭素層を灰化することにより、前記複数
    の配線の周囲を少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガス
    が満たされた空洞にすることを特徴とする請求項１３５
    に記載の半導体装置の製造方法。
  137. 【請求項１３７】 前記第１及び第２の固体層は、前記
    複数の溝の加工が可能であり、酸化により容易にガス層
    に変化する材料から構成されることを特徴とする請求項
    １３５に記載の半導体装置の製造方法。
  138. 【請求項１３８】 前記複数の配線は、前記第１の固体
    層上にマスク材を形成する工程と、写真蝕刻工程により
    前記マスク材を加工する工程と、このマスク材をマスク
    にして異方性エッチングにより前記第１の固体層及び前
    記導電体をエッチングする工程とを具備することにより
    形成されることを特徴とする請求項１３５に記載の半導
    体装置の製造方法。
  139. 【請求項１３９】 前記マスク材が酸化物から構成され
    る場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形
    成されることを特徴とする請求項１３８に記載の半導体
    装置の製造方法。
  140. 【請求項１４０】 前記エッチングの後に前記マスク材
    を剥離する工程を具備することを特徴とする請求項１３
    ８に記載の半導体装置の製造方法。
  141. 【請求項１４１】 前記複数の配線は、前記固体層上に
    レジストを形成する工程と、前記レジストをパタ−ニン
    グする工程と、このレジストをマスクにして異方性エッ
    チングにより前記固体層をエッチングする工程と、前記
    レジストを剥離する工程とを具備することにより形成さ
    れることを特徴とする請求項１３５に記載の半導体装置
    の製造方法。
  142. 【請求項１４２】 前記レジストは、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ2
    Ｏ2 の薬液により剥離されることを特徴とする請求項１
    ４１に記載の半導体装置の製造方法。
  143. 【請求項１４３】 前記第２の絶縁層が酸化物から構成
    されている場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリン
    グ法により形成されることを特徴とする請求項１３５に
    記載の半導体装置の製造方法。
  144. 【請求項１４４】 前記第１及び第２の固体層の酸化
    は、酸素雰囲気中での熱処理又は酸素プラズマ処理によ
    り達成されることを特徴とする請求項１３５に記載の半
    導体装置の製造方法。
  145. 【請求項１４５】 前記ガス層内に空気を満たす工程を
    具備することを特徴とする請求項１３５に記載の半導体
    装置の製造方法。
  146. 【請求項１４６】 半導体基板上に第１の絶縁層を形成
    する工程と、前記第１の絶縁層上に導電体を形成する工
    程と、前記導電体をエッチングし、複数の配線を形成す
    る工程と、前記複数の配線の側壁に固体層を形成する工
    程と、前記固体層上に第２の絶縁層を形成する工程と、
    前記固体層を酸化することにより前記固体層をガス層に
    変換し、前記複数の配線の側面を前記ガス層により覆う
    工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  147. 【請求項１４７】 前記固体層は、炭素層であり、前記
    炭素層を灰化することにより、前記複数の配線の側面を
    少なくとも酸素と二酸化炭素の混合ガスが満たされた空
    洞にすることを特徴とする請求項１４６に記載の半導体
    装置の製造方法。
  148. 【請求項１４８】 前記固体層は、前記複数の溝の加工
    が可能であり、酸化により容易にガス層に変化する材料
    から構成されることを特徴とする請求項１４６に記載の
    半導体装置の製造方法。
  149. 【請求項１４９】 前記第２の絶縁層が酸化物から構成
    されている場合に、前記第２の絶縁層は、スパッタリン
    グ法により形成されることを特徴とする請求項１４６に
    記載の半導体装置の製造方法。
  150. 【請求項１５０】 前記固体層の酸化は、酸素雰囲気中
    での熱処理又は酸素プラズマ処理により達成されること
    を特徴とする請求項１４６に記載の半導体装置の製造方
    法。
  151. 【請求項１５１】 前記ガス層内に空気を満たす工程を
    具備することを特徴とする請求項１４６に記載の半導体
    装置の製造方法。
  152. 【請求項１５２】 酸化によりガス層に変化するような
    固体層を形成する工程と、前記固体層上にマスク材を形
    成する工程と、写真蝕刻工程により前記マスク材を加工
    する工程と、このマスク材をマスクにして異方性エッチ
    ングにより前記固体層をエッチングする工程とを具備す
    ることを特徴とする固体層のエッチング方法。
  153. 【請求項１５３】 前記マスク材が酸化物から構成され
    る場合に、前記マスク材は、スパッタリング法により形
    成されることを特徴とする請求項１５２に記載の固体層
    のエッチング方法。
  154. 【請求項１５４】 酸化によりガス層に変化するような
    固体層を形成する工程と、前記固体層上にレジストを形
    成する工程と、前記レジストをパタ−ニングする工程
    と、このレジストをマスクにして異方性エッチングによ
    り前記固体層をエッチングする工程と、Ｈ2 ＳＯ4 とＨ
    2 Ｏ2 の薬液により前記レジストを剥離する工程とを具
    備することを特徴とする固体層のエッチング方法。
  155. 【請求項１５５】 半導体基板と、前記半導体基板上に
    形成される第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成
    される複数の配線と、前記複数の配線の間が少なくとも
    二酸化炭素のガスが満たされる空洞となるように前記複
    数の配線上に形成される第２の絶縁層とを具備すること
    を特徴とする半導体装置。
  156. 【請求項１５６】 前記空洞内の二酸化炭素の濃度は、
    少なくとも大気中の二酸化炭素の濃度よりも高いことを
    特徴とする請求項１５５に記載の半導体装置。
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