半導体装置およびその製造方法

【課題】ダマシン法による配線パターン形成の際、低誘電率膜を層間絶縁膜に使った場合においてもビアホールや配線溝の側壁面における損傷や変形の発生を抑制し、同時に、下側配線パターンと上側配線パターンとのコンタクト抵抗を低減する半導体装置の提供。
【解決手段】活性素子を有する基板と、前記基板上において前記活性素子を覆う第１の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜中に埋設された第１の配線層４３Ｃｕと、前記第１の層間絶縁膜上に形成された第２の層間絶縁膜５２と、前記第２の層間絶縁膜中に埋設された第２の配線層と、を備え、前記第２の配線層は配線パターンと、前記配線パターンから延在し前記第１の配線層を構成する導体パターンの表面と直接に接触するビアプラグ５０Ｖとを有し、前記配線パターンの底面および側壁面、および前記ビアプラグの側壁面は拡散バリア膜４９Ａ，４９Ｂにより覆われることを特徴とする半導体装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に半導体装置に係り、特に多層配線構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の半導体集積回路装置においては、共通基板上に莫大な数の半導体素子が形成されており、これらを相互接続するために、多層配線構造が使われている。
【０００３】
多層配線構造では、配線層を構成する配線パターンを埋設した層間絶縁膜が積層される。
このような多層配線構造では、下層の配線層と上層の配線層とが、層間絶縁膜中に形成されたビアコンタクトにより接続される。
【０００４】
特に最近の超微細化・超高速半導体装置では、多層配線構造中における信号遅延（ＲＣ遅延）の問題を軽減するため、層間絶縁膜として低誘電率膜（いわゆるｌｏｗ−ｋ膜）が使われる。これと共に、配線パターンとして、低抵抗の銅（Ｃｕ）パターンが使われている。
【０００５】
このようにＣｕ配線パターンを低誘電率層間絶縁膜中に埋設した多層配線構造においては、Ｃｕ層のドライエッチングによるパターニングが困難であるため、層間絶縁膜中に予め配線溝あるいはビアホールを形成するいわゆるダマシン法あるいはデュアルダマシン法が使われる。ダマシン法あるいはデュアルダマシン法では、このようにして形成された配線溝あるいはビアホールをＣｕ層で充填し、その後、層間絶縁膜上の余剰なＣｕ層を化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去する。
【０００６】
その際、Ｃｕ配線パターンが層間絶縁膜に直接に接すると、Ｃｕ原子が層間絶縁膜中に拡散し、短絡などの問題を惹起するため、Ｃｕ配線パターンが形成される配線溝あるいはビアホールの側壁面および底面を、導電性拡散バリア、いわゆるバリアメタル膜により覆い、Ｃｕ層を、かかるバリアメタル膜上に堆積することが一般になされている。バリアメタル膜としては、一般的にタンタル（Ｔａ）やチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）などの高融点金属、あるいはこれら高融点金属の導電性窒化物が用いられる。
【０００７】
一方、最近の４５ｎｍ世代あるいはそれ以降の超微細化・超高速半導体装置では、微細化に伴い層間絶縁膜中に形成される配線溝あるいはビアホールの大きさが著しく縮小されてきている。
【０００８】
これに伴って、このような比抵抗の大きなバリアメタル膜を使って所望の配線抵抗の低減を実現しようとすると、これら微細な配線溝あるいはビアホールに形成されるバリアメタル膜の膜厚を可能な限り減少させる必要がある。
【０００９】
一方、バリアメタル膜は、配線溝あるいはビアホールの側壁面および底面を連続的に覆う必要がある。
【特許文献１】特開２００６−１５６４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に多層配線構造で層間絶縁膜に使われる低誘電率膜（いわゆるlow-K膜）では、低い比誘電率を反映して膜密度が小さく、このため例えば層間絶縁膜中に配線溝やビアホールを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により形成した場合、層間絶縁膜を構成する低誘電率膜が損傷を受け、配線溝やビアホールの側壁面が図１Ａ〜図１Ｆに概略的に示すように、凹形状に後退するなど、変形を受け、意図した直線的な断面を有する側壁面が得られない場合が生じる。
【００１１】
図１Ａを参照するに、下側層間絶縁膜１上には、ＳｉＮやＳｉＣよりなるバリア膜２が形成されており、前記バリア膜２上に上側層間絶縁膜３が形成されている。さらに前記上側層間絶縁膜３上には、例えばＳｉＮなどよりなるハードマスク層４が形成されており、前記ハードマスク層４は、その上のレジストパターンＲ１によりパターニングされ、レジスト開口部４Ａが形成されている。
【００１２】
次に図１Ｂに示すように前記上側層間絶縁膜３は前記ハードマスク層４をマスクに、ＲＩＥプロセスによりパターニングされ、前記上側層間絶縁膜３中に、前記レジスト開口部４Ａに対応して開口部３Ａが形成される。前記開口部３Ａは前記上側層間絶縁膜３中に形成される配線溝であったり、ビアホールであったりする。
【００１３】
前記開口部３Ａは、図１Ｂの断面図に示すように、直線的な側壁面で画成されるのが理想的である。しかし、前記上側層間絶縁膜３が、いわゆるｌｏｗ−Ｋ材料と呼ばれる低誘電率膜より構成される場合、ＲＩＥプロセスを実行すると前記開口部３Ａの側壁面が、特に前記上側層間絶縁膜３の高さ方向上中間部分においてアタックされて後退し、図１Ｃに示すように、前記開口部３Ａは、前記高さ方向で中間部分の径が増大し、側方にふくらんだ形状となってしまう場合がある。これは、ＲＩＥプロセスの際に反応性化学種が前記開口部３Ａの側壁面を直接にアタックする効果と、被エッチング面からスパッタされたイオンや原子、分子などがエネルギをもって前記側壁面をアタックする効果とが重畳して生じるもので、その結果、前記開口部３Ａの側壁面が物理的および化学的に損傷を受けるものと考えられる。
【００１４】
そこで、図１Ｃの構造上にＴａやＴａＮなどのバリアメタル膜５をスパッタ法により形成した場合、前記バリアメタル膜５は前記開口部３Ａの底面と側壁面を全面にわたり連続的に覆うことが期待されるところ、実際には前記開口部３Ａの底面と側壁面の下部しか覆わず、バリアメタル形成の際のスパッタリングの陰になる開口部３Ａの側壁面上部には、バリアメタル膜５が形成されない、あるいは部分的にしか形成されない状況が生じることがある。
【００１５】
そこで、このような構造上に銅（Ｃｕ）層６を電解メッキ法などにより、図１Ｅに示すように前記Ｃｕ層６が前記開口部３Ａを充填するように形成し、図１Ｆに示すように前記上側層間絶縁膜３上にＣｕ層６、およびその下のバリアメタル膜５およびハードマスク層４を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去し、前記開口部３Ａを充填するＣｕパターン６Ａを形成した場合、前記Ｃｕパターン６Ａはその上部において前記上側層間絶縁膜３と直接に接してしまい、熱処理など、熱が加わると、前記Ｃｕパターン６ＡからＣｕ原子が矢印で概略的に示すように前記上側層間絶縁膜３中に拡散してしまう恐れがある。
【００１６】
Ｃｕ原子が上側層間絶縁膜３中にこのように拡散すると、上側層間絶縁膜３において電流リークや短絡などの問題が発生する。
【００１７】
また、前記層間絶縁膜１，２として密度の低い、あるいは微細な空孔を含むｌｏｗ−Ｋ膜を使った場合、バリアメタル膜５を構成する金属元素がかかる空孔に拡散し、近接して形成されている配線パターン間において電流リークや短絡を発生させる恐れもある。
【００１８】
これに対し従来、特許文献１には、デュアルダマシン法で形成した、ＣｕビアプラグとＣｕ配線パターンよりなるＣｕ配線構造において、最初に前記Ｃｕ配線パターンをダミー層間絶縁膜となる有機膜中に形成しておき、前記有機膜をアッシング処理などにより除去した後、露出したＣｕ配線パターンを低誘電率層間絶縁膜で埋め込む構成が記載されている。
【００１９】
図２Ａ〜２Ｄは、前記特許文献１によるＣｕ配線構造の形成工程を示す。
【００２０】
図２Ａを参照するに、半導体基板１１上にはＳｉＯＣ膜よりなる絶縁膜１２が形成されており、前記絶縁膜１２中にはＣｕ配線パターン１２Ａがダマシン法により形成されている。
【００２１】
さらに絶縁膜１２上にはＳｉＣよりなるバリア膜１３と、下側層間絶縁膜１５と、ポリエーテルなどの有機膜よりなるダミー層間絶縁膜１６Ｄと、反射防止膜１７とが積層され、前記反射防止膜１７およびダミー層間絶縁膜１６Ｄ中には配線溝１６Ａが、また前記下側層間絶縁膜１５中にはビアホール１５Ａが形成されている。
【００２２】
図２Ａの構造では、さらに前記配線溝１６Ａおよびビアホール１５Ａの表面を覆ってバリア膜１８ＢＭが連続的に形成されており、前記反射防止膜１７上にはＣｕ層１８が、前記配線溝１６Ａおよびビアホール１５Ａを、前記バリア膜１８ＢＭを介して充填するように、電解メッキ法により形成されている。
【００２３】
次に図２Ｂに示すように前記Ｃｕ層１８は、前記反射防止膜１７の表面が露出するまでＣＭＰ法により研磨・除去され、その結果、前記ビアホール１５Ａ中にはＣｕビアプラグ１８Ｖが、また前記配線溝１６Ａ中にはＣｕ配線パターン１８Ｗが形成される。
【００２４】
次に図２Ｃに示すように、前記ダミー層間絶縁膜１６Ｄは、その上の反射防止膜１７共々、アッシング処理などにより除去され、前記Ｃｕ配線パターン１８Ｗが下側層間絶縁膜１５上において露出する構造が得られる。
【００２５】
さらに図２Ｄに示すように前記図２Ｃの構造上にｌｏｗ−Ｋ膜よりなる上側層間絶縁膜１６を形成する。なお特許文献１には、前記バリア膜１８ＢＭは図示されていないが、銅の拡散を阻止するための銅バリアシード層の形成が記載されており、このようなバリア膜１８ＢＭが前記図２Ａの工程以前において形成されているのは明らかである。
【００２６】
かかる特許文献１の構成によれば、先に図１Ａ〜図１Ｆで説明した、前記配線溝１６Ａの形成の際のＲＩＥプロセスにより配線溝１６Ａの変形の問題が解消する。
【００２７】
一方、特許文献１の構成によれば、先に述べたバリア膜１８ＢＭを図２Ａの段階よりも前に、前記Ｃｕ層１８のうち、前記下側層間絶縁膜１５中においてビアホール１５Ａを充填しビアプラグ１８Ｖとなる部分をも覆うように形成せざるを得ず、その結果、最終的な図２Ｄの構造においては、下側Ｃｕ配線パターン１２Ａとビアプラグ１８Ｖとの間に必ずバリア膜１８ＢＭが介在することになる。
【００２８】
このことから、前記特許文献１では、前記バリア膜１８ＢＭとして、必ず拡散バリアとして機能するＴｉやＴａ、ＴｉＮやＴａＮなどの導電膜を使う必要があることが導かれる。しかし、これらの膜は導電膜であっても一般に抵抗率が大きく、Ｃｕビアプラグ１８ＶとＣｕ配線パターン１２Ａとの間のコンタクト抵抗を増加させてしまう。さらに、このような構成では、ビアプラグ１８ＶとＣｕ配線パターン１２Ａとの間でのＣｕ原子の移動はバリアメタル膜１８ＢＭにより遮断されるため、ビアプラグ１８ＶとＣｕ配線パターン１２Ａのいずれかにおいてエレクトロマイグレーションの発生によりＣｕ原子の枯渇が生じた場合、これを効果的に補充することができず、ボイド形成や断線などの問題が生じやすい問題を有している。すなわち、特許文献１の構成は、エレクトロマイグレーション耐性が劣る問題点を有している。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
一つの側面によれば半導体装置は、活性素子を有する基板と、前記基板上において前記活性素子を覆う第１の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜中に埋設された第１の配線層と、前記第１の層間絶縁膜上に形成された第２の層間絶縁膜と、前記第２の層間絶縁膜中に埋設された第２の配線層と、を備え、前記第２の配線層は配線パターンと、前記配線パターンから延在し前記第１の配線層を構成する導体パターンの表面と直接に接触するビアプラグとを有し、前記配線パターンの底面および側壁面、および前記ビアプラグの側壁面は拡散バリア膜により覆われることを特徴とする。
【００３０】
他の側面によれば半導体装置の製造方法は、第１の導体パターンが埋設された第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、前記ダミー膜中に、前記第１の導体パターンに対応した開口部を形成する工程と、前記ダミー膜上に拡散バリア膜を、前記拡散バリア膜が前記開口部の少なくとも側壁面を覆うように堆積する工程と、前記拡散バリア膜を、前記側壁面を覆う部分を残して除去する工程と、前記開口部において前記第１の導体パターンを露出する工程と、前記ダミー膜上に第２の導体パターンを構成する金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、前記第２の導体パターンを前記第１の導体パターンと直接に接触して形成する工程と、前記ダミー膜を除去する工程と、前記第２の導体パターンを前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程と、を含むことを特徴とする。
【００３１】
他の側面によれば半導体装置の製造方法は、第１の導体パターンが埋設された第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、前記ダミー膜中に前記第１の導体パターンを露出する開口部を形成する工程と、前記ダミー膜上に前記第２の導体パターンを構成する金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、前記第２の導体パターンを形成する工程と、前記ダミー膜を除去する工程と、前記第２の導体パターンの露出表面に拡散バリア膜を形成する工程と、前記第２の導体パターンを前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
上記構成では、前記第２の配線層を構成するビアプラグが前記第１の配線層を構成する導体パターンの表面と直接に接触するため、ビアプラグとＣｕ配線パターンとの間のコンタクト抵抗の増加の問題が解消する。さらに、ビアプラグと配線パターンとの間でのＣｕなどの金属原子の移動が遮断されことがなく、エレクトロマイグレーション耐性が向上する。またこのような構成においても、配線パターンの底面および側壁面、および前記ビアプラグの側壁面は拡散バリア膜により覆われ、配線パターンから金属元素がｌｏｗ−Ｋ材料よりなる層間絶縁膜に拡散することはなく、短絡やリークの問題は生じない。
【００３３】
また上記構成では、ダマシン法により前記第２の導体パターンを形成する際に、前記第２の導体パターンがダミー層中に形成された開口部に形成されるため、第２の導体パターンの断面形状が不良になることがない。このため前記第２の導体パターンの側壁面は前記拡散バリア膜により、途切れたりピンホールなどの欠陥を生じたりすることなく覆われ、前記第２の導体パターンから前記第２の層間絶縁膜への金属元素の拡散の問題が拡散バリア膜により、効果的に抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態による半導体装置の製造方法について、図３Ａ〜図３Ｎの断面図を参照しながら説明する。
【００３５】
図３Ａを参照するに、シリコン基板２１上にはシリコン酸化膜などの絶縁膜２２を介して図３Ｂに示す第１の層間絶縁膜２３が１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚に形成されており、前記第１の層間絶縁膜２３中には配線溝などの開口部２３Ａ中に、ＴａやＴｉなどの高融点金属、あるいはその導電性窒化物であるＴａＮやＴｉＮなどよりなる導電性拡散バリア膜２３ＢＭが、前記開口部２３Ａの側壁面および底面を覆うように１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚に形成されており、前記開口部２３ＡはＣｕ層よりなる第１の導体パターン２３Ｃｕで充填されている。なお図３Ｂは図３Ａの線Ａ−Ａ'に沿った断面図である。さらに前記第１の層間絶縁膜２３上には、前記第１の導体パターン２３Ｃｕを覆うように、例えばＳｉＣＮやＳｉＮなどよりなる絶縁性の拡散バリア膜２４が、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚に形成されている。
【００３６】
以下の説明では、シリコン基板２１の図示は省略する。
【００３７】
次に図３Ｃに示すように、前記絶縁性拡散バリア膜２４上に、後で形成される第２の層間絶縁膜のダミー膜２５ＤＭが、その上の研磨ストッパ膜２６と共に、前記ダミー膜２５ＤＭの膜厚と前記研磨ストッパ膜２６ＳＴの膜厚の合計が、前記第２の層間絶縁膜の膜厚に等しくなるように形成される。本実施形態では、前記ダミー膜２５ＤＭとして、アルミニウム膜あるいはアルミニウムを主成分とするＡｌ−Ｃｕ合金やＡｌ−Ｓｉ合金などのアルミニウム合金膜を、スパッタリングにより、例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚に形成する。また前記研磨ストッパ膜２６ＳＴとしては硬度の大きいＳｉＮ膜を使うのが好適であり、本実施形態ではＳｉＮ膜をスパッタリングにより、例えば１０ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚に形成する。前記研磨ストッパ膜２６ＳＴは、アルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜のＣＭＰ耐性が低いために設けられる。
【００３８】
なお前記ダミー膜２５ＤＭとしては、アルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜の他に、タングステンや窒化チタンなどの他の導電膜、あるいはシリコン酸化膜やＢＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜などの絶縁膜、ポリエーテル膜などの有機膜、さらにポリシリコンあるいは非晶質シリコン膜などの半導体膜を使うことも可能である。前記ダミー膜２５ＤＭが十分なＣＭＰ耐性を有する場合には、前記研磨ストッパ膜２６ＳＴは省略することができる。
【００３９】
次に図示を省略したレジストパターンをマスクに前記ＳｉＮ膜２６ＳＴをパターニングし、前記第２の層間絶縁膜中に形成される第２の導体パターンに対応する開口部を形成し、さらに前記ＳｉＮ膜２６ＳＴをマスクに前記ダミー膜２５ＤＭを、例えば塩素ガスを含むＲＩＥ法によりドライエッチングし、前記ダミー膜２５ＤＭ中に、前記第２の層間絶縁膜中に形成される第２の導体パターンに対応した開口部２５ＤＭＡを、図３Ｄに示すように形成する。前記ダミー膜２５ＤＭとして、アルミニウム膜やアルミニウム合金膜、絶縁膜や有機膜、さらには半導体膜などを使うことにより、先に図１で説明した開口部側壁面がエッチングの際に後退する問題を回避することができる。
【００４０】
さらに図３Ｅに示すように前記図３Ｄの構造上に、Ｔａなどの高融点金属よりなる導電性拡散バリア膜２７を、１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さで、前記開口部２５ＤＭＡの側壁面および底面を、前記開口部２５ＤＭＡの断面形状に整合して連続して覆うように形成する。なお前記導電性拡散バリア膜２７としては、前記Ｔａ膜の他にＴｉ膜やＷ膜、さらにはその導電性窒化膜であるＴａＮ膜やＴｉＮ膜、ＷＮ膜などを使うことも同様に可能である。
【００４１】
さらに本実施形態では、図３Ｆに示すように前記図３Ｅに示した構造に対し、前記基板２１の面に略垂直に作用するＲＩＥ法によるドライエッチングあるいは逆スパッタリングを行い、前記ＳｉＮ膜２６ＳＴの表面を露出すると同時に、前記開口部２５ＤＭＡの底において前記導電性拡散バリア膜２７を除去し、前記絶縁性拡散バリア膜２４を露出させる。その結果、前記開口部２５ＤＭＡ中には、その側壁面を覆って導電性拡散バリア膜２７Ａが形成される。
【００４２】
次に前記図３Ｆの構造に対しＲＩＥ法によるドライエッチングを行い、図３Ｇに示すように前記開口部２５ＤＭＡの底部において露出されていたＳｉＣＮ膜よりなる絶縁性拡散バリア膜２４を除去し、前記第１の導体パターン２３Ｃｕの表面を露出する。
【００４３】
さらに図３Ｈに示すように前記図３Ｇの構造上に電解メッキ法によりＣｕ層２８が、前記第１の導体パターン２３Ｃｕの露出表面からスタートして前記開口部２５ＤＭＡを充填するように形成される。なお図３Ｈにおける電解メッキ法では先に図３Ｇの構造上にＣｕシード層を形成するが、このような工程は電解メッキ技術において周知であり、説明を省略する。
【００４４】
さらに図３Ｉに示すように、前記Ｃｕ層２８をＣＭＰ法により、研磨ストッパ膜である前記ＳｉＮ膜２６ＳＴが露出するまで研磨し、除去する。その結果、前記第１の導体パターン２３Ｃｕ上には前記開口部２５ＤＭＡに対応して、前記第１の配線パターン２３Ｃｕの表面に直接に接触する第２の導体パターン２８Ｃｕが、前記ダミー層２５ＤＭから前記導電性拡散バリア膜２７Ａにより隔てられて形成される。
【００４５】
次に図３Ｊに示すように前記ＳｉＮ膜２６ＳＴがウェットエッチング法あるいはＲＩＥ法により除去され、さらに図３Ｋに示すようにその下のダミー膜２５ＤＭが、ウェットエッチング法あるいはＲＩＥ法により、前記導電性拡散バリア膜２７Ａおよび絶縁性拡散バリア膜２４に対して選択的に除去される。その結果、図３Ｋにおいては、前記第２の導体パターン２８Ｃｕが前記第１の配線パターン２３Ｃｕから上方に、側壁面が前記導電性拡散バリア膜２７Ａにより覆われた状態で突出する構造が得られる。
【００４６】
前記ダミー層２５ＤＭのエッチングは、ウェットエッチング法で行う場合には、希塩酸や希硫酸をエッチャントとして実行することができる。また前記ダミー膜２５ＤＭのエッチングをＲＩＥ法により行う場合には、エッチングガスとして塩素を含むガスを使うことができる。
【００４７】
さらに図３Ｌに示すように前記図３Ｋの構造上にｌｏｗ−Ｋ膜よりなる第２の層間絶縁膜２９を、塗布法あるいはプラズマＣＶＤ法により、前記第２の導体パターン２８Ｃｕを埋め込むように形成する。前記第２の層間絶縁膜２９としては、水素化シロキサン系材料や、オルガノシロキサン系材料、例えばハネウェル社のＨＯＳＰ(登録商標)などのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ骨格を有するｌｏｗ−Ｋ材料、炭素骨格を有する例えばハネウェル社のＦＬＡＲＥ（登録商標）やダウケミカル社のＳｉＬＫ（登録商標）などの芳香族ポリエーテル材料、フロロカーボン系材料、さらにはこれらの多孔質材料を使うことができる。
【００４８】
さらに図３Ｍに示すように前記図３Ｌにおける第２の層間絶縁膜２９をＣＭＰ法により前記第２の導体パターン２８Ｃｕが露出するまで研磨することで平坦化し、図３Ｎに示すように前記層間絶縁膜２９上に前記第２の導体パターン２８Ｃｕの露出頂部を覆うように、ＳｉＣＮ膜よりなる絶縁性の拡散バリア膜３０を形成する。
【００４９】
これにより、前記第１の導体パターン２３Ｃｕ上に第２の導体パターン２８Ｃｕを、間に先の図２Ａ〜２Ｄの従来技術におけるような拡散バリア膜を介在させることなく、直接に形成した配線構造が得られる。このような構造においても、前記第２の導体パターン２８Ｃｕの側壁面は導電性拡散バリア膜２７Ａにより覆われているため、前記第２の導体パターン２８Ｃｕから構成金属元素が低誘電率で低密度の層間絶縁膜２９に拡散する問題は生じない。
【００５０】
本実施形態では、前記第２のＣｕ導体パターン２８Ｃｕを形成する際に使われる開口部２５ＤＭＡが、アルミニウム膜などのダミー膜２５ＤＭ中に形成されるため、例えば図３Ｄの工程において前記開口部２５ＤＭＡをＲＩＥ法によるドライエッチング法により形成しても、開口部２５ＤＭＡの側壁面が後退することはなく、その後でｌｏｗ−Ｋ膜よりなる層間絶縁膜２９を形成しても、先に図１Ａ〜図１Ｄで説明した導体パターン２８Ｃｕの変形、およびこれに伴う短絡やリークの問題が発生することはない。
【００５１】
なお本実施形態において前記導電性拡散バリア膜２７Ａに代えてＳｉＣＮ膜やＳｉＮ膜などの絶縁性拡散バリア膜を使ってもよいことは明らかである。
【００５２】
また本実施形態において、前記第１の導体パターン２３Ｃｕおよび第２の導体パターン２８Ｃｕとして、Ｃｕ層以外にも、アルミニウムまたはアルミニウム合金，タングステンなどの高融点金属やそれらの合金などを使うことができる。
【００５３】
［第２の実施形態］
次に第２の実施形態による半導体装置の製造方法について、図４Ａ〜図４Ｊの断面図を参照しながら説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５４】
図４Ａは前記第１の実施形態における図３Ｄに対応しており、先の実施形態における図３Ａ〜３Ｃの工程を順次実行し、さらに図示を省略したレジストパターンをマスクに前記ＳｉＮ膜２６ＳＴをパターニングし、前記第２の層間絶縁膜中に形成されるＣｕ配線パターンに対応する開口部を形成し、さらに前記ＳｉＮ膜２６ＳＴをマスクに前記ダミー膜２５ＤＭを、例えば塩素ガスを含むＲＩＥ法によりドライエッチングする。これにより、前記ダミー膜２５ＤＭ中に、前記第２の層間絶縁膜中に形成されるＣｕ配線パターンに対応した開口部２５ＤＭＡが形成される。
【００５５】
次に本実施形態では図４Ｂに示すように図４Ａの構造上にＣｕ層２８を直接に、電解メッキ法により、前記開口部２５ＤＭＡを充填するように、また前記第１の配線パターン２３Ｃｕを構成するＣｕ層と直接に接するように形成する。図４Ｂの状態では、前記開口部２５ＤＭＡの側壁面は拡散バリア膜が形成されておらず露出しており、このため前記Ｃｕ層２８は前記開口部２５ＤＭＡの側壁面で前記ダミ―層２５ＤＭを構成するアルミニウム層と直接に接している。
【００５６】
さらに図４Ｃにおいて前記Ｃｕ層２８をＣＭＰ法により、研磨ストッパ膜である前記ＳｉＮ膜２６ＳＴが露出するまで研磨し、除去する。その結果、前記第１の導体パターン２３Ｃｕ上には前記開口部２５ＤＭＡに対応して、前記第１の配線パターン２３Ｃｕの表面に直接に接触する第２の導体パターン２８Ｃｕが、前記ダミー層２５ＤＭに接して形成される。
【００５７】
次に図４Ｄに示すように前記ＳｉＮ膜２６ＳＴがウェットエッチング法あるいはＲＩＥ法により除去され、さらに図４Ｅに示すようにその下のダミー膜２５ＤＭが、ウェットエッチング法あるいはＲＩＥ法により、前記導電性拡散バリア膜２７Ａおよび絶縁性拡散バリア膜２４に対して選択的に除去される。その結果、図４Ｅにおいては、前記第２の導体パターン２８Ｃｕが前記第１の導体パターン２３Ｃｕから上方に突出する構造が得られる。
【００５８】
次に本実施形態では図４Ｆに示すように、前記図４Ｅの構造上にＴａ膜などの導電性拡散バリア膜２７をスパッタリングにより、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の膜厚で、前記導体パターン２８Ｃｕの形状に沿った形状で形成する。本実施形態では、前記導電性拡散バリア膜２７の堆積が凸構造に対して行われるため、スパッタリングを、基板を回転しながら実行することにより、前記第２の導体パターン２８Ｃｕが大きなアスペクト比（縦横比）を有している場合でも、優れたステップカバレッジを確保することができる。なお前記導電性拡散バリア膜２７としては、前記Ｔａ膜の他にＴｉ膜やＷ膜、さらにはその導電性窒化膜であるＴａＮ膜やＴｉＮ膜、ＷＮ膜などを使うことも同様に可能である。
【００５９】
さらに図４Ｇに示すように前記図４Ｆに示した構造に対し、前記基板２１の面に略垂直に作用するＲＩＥ法によるドライエッチングあるいは逆スパッタリングを行い、前記第２の導体パターン２８Ｃｕの上面を露出すると同時に、前記絶縁性拡散バリア膜２４を露出させる。その結果、前記第２の導体パターン２８Ｃｕには、その側壁面を覆って導電性拡散バリア膜２７Ａが形成される。
【００６０】
さらに図４Ｈに示すように前記図４Ｇの構造上にｌｏｗ−Ｋ膜よりなる第２の層間絶縁膜２９を、塗布法あるいはプラズマＣＶＤ法により、前記第２の配線パターン２８Ｃｕを埋め込むように形成する。先の実施形態と同様に本実施形態においても、前記第２の層間絶縁膜２９として、水素化シロキサン系材料や、オルガノシロキサン系材料、例えばハネウェル社のＨＯＳＰ(登録商標)などのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ骨格を有するｌｏｗ−Ｋ材料、炭素骨格を有する例えばハネウェル社のＦＬＡＲＥ（登録商標）やダウケミカル社のＳｉＬＫ（登録商標）などの芳香族ポリエーテル材料、フロロカーボン系材料、さらにはこれらの多孔質材料を使うことができる。
【００６１】
さらに図４Ｉに示すように前記図４Ｈにおける第２の層間絶縁膜２９をＣＭＰ法により前記第２の配線パターン２８Ｃｕが露出するまで研磨することで平坦化し、図４Ｊに示すように前記層間絶縁膜２９上に前記第２の導体パターン２８Ｃｕの露出頂部を覆うように、ＳｉＣＮ膜よりなる絶縁性の拡散バリア膜３０を形成する。
【００６２】
これにより、前記第１の導体パターン２３Ｃｕ上に第２の導体パターン２８Ｃｕを、間に先の図２Ａ〜２Ｄの従来技術におけるような拡散バリア膜を介在させることなく、直接に形成した配線構造が得られる。このような構造においても、前記第２の導体パターン２８Ｃｕの側壁面は導電性拡散バリア膜２７Ａにより覆われているため、前記第２の導体パターン２８Ｃｕから構成金属元素が低誘電率で低密度の層間絶縁膜２９に拡散する問題は生じない。
【００６３】
本実施形態でも、前記第２のＣｕ導体パターン２８Ｃｕを形成する際に使われる開口部２５ＤＭＡが、アルミニウム膜などのダミー膜２５ＤＭ中に形成されるため、前記開口部２５ＤＭＡの側壁面が後退することはなく、その後でｌｏｗ−Ｋ膜よりなる層間絶縁膜２９を形成しても、先に図１Ａ〜図１Ｄで説明した導体パターン２８Ｃｕの変形、およびこれに伴う短絡やリークの問題が発生することはない。
【００６４】
なお本実施形態において前記導電性拡散バリア膜２７Ａに代えてＳｉＣＮ膜やＳｉＮ膜などの絶縁性拡散バリア膜を使ってもよいことは明らかである。
【００６５】
本実施形態においてもまた、前記第１の導体パターン２３Ｃｕおよび第２の導体パターン２８Ｃｕとして、Ｃｕ層以外にも、アルミニウムやアルミニウム合金、タングステンなどの高融点金属やその合金などを使うことができる。
【００６６】
［第３の実施形態］
次に第３の実施形態による半導体装置の製造方法について、図４Ａ〜図４Ｊの断面図を参照しながら説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
図５Ａは前記第２の実施形態における図４Ｅに対応しており、前記第２の導体パターン２８Ｃｕが前記第１の導体パターン２３Ｃｕから上方に突出している。
【００６８】
次に本実施形態では図５Ｂに示すように図５Ａの構造上にＳｉＣＮ膜あるいはＳｉＮ膜よりなる絶縁性拡散バリア膜２７ＢをスパッタリングあるいはプラズマＣＶＤ法により、前記絶縁性拡散バリア膜２７Ｂが前記絶縁性拡散バリア膜２４および前記第２の導体パターン２８Ｃｕを、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の膜厚で前記第２の導体パターン２８Ｃｕの形状に整合した形状で覆うように形成する。
【００６９】
さらに図５Ｃに示すように前記図５Ｂの構造上にｌｏｗ−Ｋ膜よりなる第２の層間絶縁膜２９を、塗布法あるいはプラズマＣＶＤ法により、前記第２の導体パターン２８Ｃｕを埋め込むように形成する。先の実施形態と同様に本実施形態においても、前記第２の層間絶縁膜２９として、水素化シロキサン系材料や、オルガノシロキサン系材料、例えばハネウェル社のＨＯＳＰ(登録商標)などのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ骨格を有するｌｏｗ−Ｋ材料、炭素骨格を有する例えばハネウェル社のＦＬＡＲＥ（登録商標）やダウケミカル社のＳｉＬＫ（登録商標）などの芳香族ポリエーテル材料、フロロカーボン系材料、さらにはこれらの多孔質材料を使うことができる。
【００７０】
さらに図５Ｄに示すように前記図５Ｃにおける第２の層間絶縁膜２９をＣＭＰ法により前記第２の導体パターン２８Ｃｕを覆う絶縁性拡散バリア膜２７Ｂが露出するまで研磨する。
【００７１】
これにより、前記第１の導体パターン２３Ｃｕ上に第２の導体パターン２８Ｃｕを、間に先の図２Ａ〜２Ｄの従来技術におけるような拡散バリア膜を介在させることなく、直接に形成した配線構造が得られる。このような構造においても、前記第２の導体パターン２８Ｃｕの側壁面は絶縁性拡散バリア膜２７Ｂにより覆われているため、前記第２の導体パターン２８Ｃｕから構成金属元素が低誘電率で低密度の層間絶縁膜２９に拡散する問題は生じない。
【００７２】
なお、図５ＤのＣＭＰ工程において前記絶縁性拡散バリア膜２７Ｂのうち、前記第２の導体パターン２８Ｃｕの頂部を覆う部分が、前記ＣＭＰ工程において損傷を受けている可能性がある場合には、図５Ｅに示すように、前記第２の層間絶縁膜２９上に前記絶縁性拡散防止膜３０をさらに形成してもよい。
【００７３】
本実施形態では、第２の導体パターン２８Ｃｕの側壁面が絶縁性の拡散防止膜２７Ｂにより覆われるため、低誘電率層間絶縁膜に導電性の拡散防止膜を組みあわせて使った場合に生じることがある、金属元素の拡散防止膜から層間絶縁膜への拡散を効果的に抑制することが可能となり、短絡やリークの問題を確実に解消することができる。
【００７４】
本実施形態でも、前記第２のＣｕ導体パターン２８Ｃｕを形成する際に使われる開口部が、アルミニウム膜などのダミー膜中に形成されるため、前記開口部の側壁面が後退することはなく、その後でｌｏｗ−Ｋ膜よりなる層間絶縁膜２９を形成しても、先に図１Ａ〜図１Ｄで説明した配線パターン２８Ｃｕの変形、およびこれに伴う短絡やリークの問題が発生することはない。
【００７５】
本実施形態においてもまた、前記第１の導体パターン２３Ｃｕおよび第２の導体パターン２８Ｃｕとして、Ｃｕ層以外にも、アルミニウムやアルミニウム合金、タングステンなどの高融点金属やそれらの合金などを使うことができる。
【００７６】
［第４の実施形態］
次にデュアルダマシンプロセスを含む本発明の第４の実施形態による半導体装置の製造工程を、図６Ａ〜図６Ｘを参照しながら説明する。
【００７７】
図６Ａを参照するに、シリコン基板４１上にはシリコン酸化膜などの絶縁膜４２を介して図６Ｂに示す第１の層間絶縁膜４３が１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚に形成されており、前記第１の層間絶縁膜４３中には開口部４３Ａが配線溝４３Ａとして形成されている。
【００７８】
前記配線溝４３Ａ中には、ＴａやＴｉなどの高融点金属、あるいはその導電性窒化物であるＴａＮやＴｉＮなどよりなる導電性拡散バリア膜４３ＢＭが、前記配線溝４３Ａの側壁面および底面を覆うように１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚に形成されており、前記配線溝４３ＡはＣｕ層よりなる第１の配線パターン４３Ｃｕで充填されている。なお図６Ｂは図６Ａの線Ｂ−Ｂ'に沿った断面図である。さらに前記第１の層間絶縁膜４３上には、前記第１の配線パターン４３Ｃｕを覆うように、例えばＳｉＣＮやＳｉＮなどよりなる絶縁性の拡散バリア膜４４が、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚に形成されている。
【００７９】
以下の説明では、シリコン基板４１の図示は省略する。
【００８０】
次に図６Ｃに示すように、前記絶縁性拡散バリア膜４４上に、後で形成される第２の層間絶縁膜のダミー膜２５ＤＭが、その上のエッチングストッパ膜４６と共に、前記ダミー膜４５ＤＭの膜厚と前記エッチングストッパ膜４６の膜厚の合計が、前記第２の層間絶縁膜の膜厚に等しくなるように形成される。本実施形態では、前記ダミー膜２５ＤＭとして、アルミニウム膜あるいはアルミニウムを主成分とするＡｌ−Ｃｕ合金やＡｌ−Ｓｉ合金などのアルミニウム合金膜を、スパッタリングにより、例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚に形成する。また前記エッチングストッパ膜２６としては前記ダミー膜４５ＤＭのエッチングの際に選択比のとれるＳｉＮ膜を使うのが好適であり、本実施形態ではＳｉＮ膜をスパッタリングにより、例えば１０ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚に形成する。
【００８１】
なお前記ダミー膜４５ＤＭとしては、アルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜の他に、タングステンや窒化チタンなどの他の導電膜、あるいはシリコン酸化膜やＢＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜などの絶縁膜、ポリエーテル膜などの有機膜、さらにポリシリコンあるいは非晶質シリコン膜などの半導体膜であってもよい。
【００８２】
さらに図６Ｄに示すように前記図６Ｃの構造上には後で形成される第３の層間絶縁膜のダミー層４７ＤＭと、好ましくはＳｉＮ膜よりなるエッチングストッパ膜４８が、前記ダミー膜４７ＤＭの膜厚と前記エッチングストッパ膜４８の膜厚の合計が前記第３の層間絶縁膜の膜厚となるように、順次形成される。
【００８３】
さらに図６Ｅに示すように前記エッチングストッパ膜４８上に、レジスト開口部Ｒ２Ａを有するレジストパターンＲ２が形成され、前記レジストパターンＲ２をマスクに前記エッチングストッパ膜２８をＲＩＥ法によりドライエッチングすることにより、図６Ｆに示すように前記エッチングストッパ膜４８中に前記レジスト開口部Ｒ２Ａに対応して開口部４８Ａが形成される。前記レジスト開口部Ｒ２Ａおよび開口部４８Ａは、後で形成されるビアプラグに対応している。
【００８４】
さらに前記エッチングストッパ膜４８をハードマスクに、その下のダミー層４７ＤＭを塩素を使ったＲＩＥ法によりドライエッチングすることにより、図６Ｇに示すように前記ダミー層４７ＤＭ中に前記開口部４８Ａに対応した開口部４７ＤＭＡが形成される。
【００８５】
さらに図６Ｈに示すように前記レジストパターンＲ２が除去され、さらに前記エッチングストッパ膜４８上に、前記開口部４７ＤＭＡを露出するレジスト開口部Ｒ３Ａを有するレジストパターンＲ３が形成される。前記レジスト開口部Ｒ３Ａは、後で形成される配線パターンに対応する。
【００８６】
さらに図６Ｉに示すように前記レジストパターンＲ３をマスクに前記エッチングストッパ膜４８がパターニングされ、前記レジスト開口部Ｒ３Ａに対応した開口部４８Ｂが形成されると同時に、前記開口部４７ＤＭＡの底においてもエッチングストッパ膜４６が開口部４６Ａにおいて除去され、ダミー層４５ＤＭが露出される。
【００８７】
さらに図６Ｊに示すように前記エッチングストッパ膜４８および前記開口部４５ＤＭＡが形成されたエッチングストッパ膜４６をハードマスクに前記ダミー層４７ＤＭおよび４５ＤＭが、塩素ガスを使ったＲＩＥ法によりドライエッチングされ、前記ダミー層４７ＤＭには前記開口部４８Ｂに対応して溝部４７ＤＭＡが、また前記ダミー膜４５ＤＭには前記開口部４６Ａに対応して開口部４５ＤＭＡが、それぞれ所望の配線パターンおよびビアホールに対応して形成される。
【００８８】
次に図６Ｋに示すように前記レジストパターンＲ３が除去され、さらに例えばスパッタリングによりＴａなどの高融点金属よりなる拡散バリア膜４９を、１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さで、前記配線溝４７ＤＭＡの側壁面および底面、さらに前記開口部４５ＤＭＡの側壁面および底面を、それぞれの断面形状に整合して連続して覆うように形成する。なお前記拡散バリア膜４９としては、前記Ｔａ膜の他にＴｉ膜やＷ膜、さらにはその導電性窒化膜であるＴａＮ膜やＴｉＮ膜、ＷＮ膜などを使うことも同様に可能である。
【００８９】
さらに図６Ｌに示すように前記図６Ｋの構造に対し、前記基板４１の面に略垂直に作用するＲＩＥ法によるドライエッチングあるいは逆スパッタリングを、前記ダミー膜４７ＤＮ上のエッチングストッパ膜４８が露出するまで行い、前記絶縁性拡散バリア膜４４およびエッチングストッパ膜４６を、それぞれ前記開口部４５ＤＭＡの底部および溝部４７ＤＭＡの底部において露出する。その結果、前記導電性拡散バリア膜４９は、前記開口部４５ＤＭＡおよび溝部４７ＤＭＡの側壁面にのみ、それぞれ拡散バリア膜４９Ａおよび４９Ｂとして残される。
【００９０】
さらに図６Ｍに示すように図６Ｌの構造に対し、前記エッチングストッパ膜４６および４８をハードマスクにＲＩＥ法によるドライエッチングを行い、前記開口部４５ＤＭＡの底において前記配線パターン４３Ｃｕを露出する。図６Ｍの工程において前記エッチングストッパ膜４６および４８が消失してしまわないように、前記図６Ｃおよび図６Ｄにおいて前記エッチングストッパ膜４６および４８は、前記絶縁性拡散バリア膜４４の膜厚の２倍以上の膜厚に形成するのが好ましい。
【００９１】
さらに図６Ｎに示すように前記図６Ｍの構造上にＣｕシード層５０Ｓを、前記溝部４７ＤＭＡの側壁面および底面、および前記開口部４５ＤＭＡの側壁面および露出されている配線パターン４３Ｃｕの表面を覆うように、例えばスパッタ法あるいはＣＶＤ法により形成し、電解メッキを行うことにより、図６Ｏに示すように前記開口部４５ＤＭＡおよび溝部４７ＤＭＡをＣｕ層５０により充填する。
【００９２】
さらにこのようにして形成されたＣｕ層５０に対し、前記エッチングストッパ膜４８が露出するまでＣＭＰ法により研磨を行い、図６Ｐに示す構造を得る。図６Ｐでは、このように前記エッチングストッパ膜４８が研磨ストッパとして作用している。図６ＰのＣＭＰ処理の結果、前記溝部にはＣｕ配線パターン５０Ｗが形成され、前記Ｃｕ配線パターン５０Ｗからは、前記開口部４５ＤＭＡをＣｕビアプラグ５０Ｖが延出する。前記Ｃｕビアプラグ５０Ｖは前記配線パターン４３Ｃｕと直接に接触することに注意すべきである。
【００９３】
さらに図６Ｑに示すように、前記Ｃｕ配線パターン５０Ｗの表面にＳｉＣＮ膜あるいはＳｉＮ膜などよりなる絶縁性拡散バリア膜が形成され、さらに図６Ｒに示すように、前記ダミー層４７ＤＭ上のエッチングストッパ膜４８が、前記絶縁性拡散バリア膜をマスクに、ＲＩＥ法によるドライエッチングにより除去される。この工程において前記絶縁性拡散バリア膜が消失しないように、前記絶縁性拡散バリア膜は前記図６Ｑの時点のエッチングストッパ膜４８の膜厚の２倍以上の膜厚に形成するのが好ましい。
【００９４】
さらに図６Ｓに示すように前記ダミー膜４７ＤＭが希塩酸や希硫酸をエッチャントとしたウェットエッチング法あるいは塩素ガスを使ったＲＩＥ法により、前記エッチングストッパ膜４６および絶縁性拡散バリア膜に対して選択的に除去され、さらに図６Ｔに示すように前記エッチングストッパ膜４６の露出部分が、前記絶縁性拡散バリア膜５１および導電性拡散バリア膜４９Ｂをマスクに、前記ダミー膜４５ＤＭに対して選択的に除去される。
【００９５】
さらに図６Ｕに示すようにダミー層４５ＤＭが前記絶縁性拡散バリア膜４４および４６、および導電性拡散バリア膜４９Ａおよび４９Ｂに対して選択的に除去され、ビアプラグ５０Ｖおよび配線パターン５０Ｗよりなる第２の配線層が、前記第１の配線パターン４３Ｃｕを含む第１の配線層の上に突出した構造が得られる。
【００９６】
さらに図６Ｖに示すように前記図６Ｕの構造上にｌｏｗ−Ｋ膜よりなる第２の層間絶縁膜５２を、塗布法あるいはプラズマＣＶＤ法により、前記第２の配線パターン５０Ｗおよびビアプラグ５０Ｖを埋め込むように形成する。前記第２の層間絶縁膜５２としては、水素化シロキサン系材料や、オルガノシロキサン系材料、例えばハネウェル社のＨＯＳＰ(登録商標)などのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ骨格を有するｌｏｗ−Ｋ材料、炭素骨格を有する例えばハネウェル社のＦＬＡＲＥ（登録商標）やダウケミカル社のＳｉＬＫ（登録商標）などの芳香族ポリエーテル材料、フロロカーボン系材料、さらにはこれらの多孔質材料を使うことができる。
【００９７】
さらに図６Ｗに示すように前記図６Ｖにおける第２の層間絶縁膜５２をＣＭＰ法により前記第２の配線パターン５０Ｗ上の絶縁性拡散バリア膜５１が露出するまで研磨することで平坦化する。
【００９８】
これにより、前記第１の配線パターン４３Ｃｕよりなる第１の配線層上に、前記ビアプラグ５０Ｖおよび配線パターン５０Ｗよりなる第２の配線層を、前記ビアプラグ５０Ｖと配線パターン４３Ｃｕとの間に先の図２Ａ〜２Ｄの従来技術におけるような拡散バリア膜を介在させることなく、直接に形成した配線構造が得られる。このような構造においても、前記配線パターン５０Ｗおよびビアプラグ５０Ｖの側壁面は導電性拡散バリア膜４９Ｂおよびに４９Ａによりそれぞれ覆われているため、前記配線パターン５０Ｗやビアプラグ５０ＶからＣｕなどの構成金属元素が低誘電率で低密度の層間絶縁膜５２に拡散する問題は生じない。
【００９９】
なお、図６Ｐに示す工程の後、Ｃｕ配線パターン５０Ｗの表面に直ちに図６Ｑに示す絶縁性拡散バリア膜５１を形成しない選択も可能であるが、この場合には、図６Ｘに示すように、前記第２の層間絶縁膜５２をＣＭＰ法により平坦化した後、露出したＣｕ配線パターン５０Ｗの表面に前記絶縁性拡散バリア膜５１を形成する必要がある。
【０１００】
本実施形態においても、前記Ｃｕ配線パターン５０ＷおよびＣｕビアプラグ５０Ｖは、アルミニウムなどよりなるダミー層４７ＤＭ中の溝部４７ＤＭＡあるいはダミー層４５ＤＭ中の開口部４５ＤＭＡ中に形成されるものであり、前記溝部４７ＤＭＡあるいは開口部４５ＤＭＡは、ＲＩＥ法によるドライエッチングにより形成される際に側壁面が後退することがなく、先に図１Ａ〜図１Ｄで説明した問題を解消することができる。
【０１０１】
図７は、本実施形態により製造された半導体装置６０の例を示す断面図である。
【０１０２】
図７を参照するに、シリコン基板６１上には素子分離領域６１Ｉにより素子領域６１Ａが画成されており、前記素子領域６１Ａ中には前記シリコン基板６１上にゲート絶縁膜６２を介してゲート電極６３が形成されている。また前記素子領域６１Ａでは前記シリコン基板６１中、前記ゲート電極６３の第１および第２の側に、それぞれＬＤＤ領域６１ａおよび６１ｂが形成されている。また前記ゲート電極６３の前記第１および第２の側には、符号は付してないが側壁絶縁膜が形成されており、前記ゲート電極直下のチャネル領域に対し、前記側壁絶縁膜の前記第１の側で外側の部分にはソース拡散領域６１ｃが、また第２の側で外側の部分にはドレイン拡散領域６１ｄが形成されている。
【０１０３】
前記シリコン基板６１上には前記ゲート電極６３を覆ってシリコン酸化膜などの絶縁膜６４が形成されており、前記シリコン酸化膜６１中には前記ソース拡散領域６１ｃにコンタクトして、Ｗ（タングステン）などよりなるコンタクトプラグ６４Ａが、また前記ドレイン拡散領域６１ｄにコンタクトして、同様なコンタクトプラグ６４Ｂが形成されている。
【０１０４】
前記絶縁膜６４上には、前記第１の層間絶縁膜２３あるいは４３に対応する、低誘電率膜よりなる層間絶縁膜６５が形成されており、前記層間絶縁膜６５中には、ＴａやＴｉ，Ｗなどの高融点金属、あるいはその導電性窒化物よりなるバリアメタル膜６５ａ，６５ｂを介して、Ｃｕ配線パターン６５Ａ，６５Ｂがそれぞれ埋設されている。図示の例では、前記Ｃｕ配線パターン６５Ａが前記コンタクトプラグ６４Ａに接続され、前記Ｃｕ配線パターン６５Ｂｇａ前記コンタクトプラグ６４Ｂに接続される。
【０１０５】
さらに前記第１の層間絶縁膜６５上には、前記絶縁性拡散バリア膜２４あるいは４４に対応する絶縁性拡散バリア膜６６が形成されており、前記絶縁性拡散バリア膜６６上には、前記第２の層間絶縁膜２９あるいは５２に対応する、低誘電率膜よりなる層間絶縁膜６７が形成されている。
【０１０６】
前記層間絶縁膜６７中には、その上側部分に配線溝６７ｗが、また下側部分にビアホール６７ｖが形成されており、前記配線溝６７ｗはＣｕ配線パターン６７Ｗにより充填されており、ビアホール６７ｖは前記Ｃｕ配線パターン６７Ｗから延在するＣｕビアプラグ６７Ｖにより充填されている。その際、前記配線溝６７ｗの底面は、前記絶縁性拡散バリア膜４６に対応する絶縁性拡散バリア膜６７Ｃにより覆われており、また側壁面は、前記導電性拡散バリア膜２７Ａあるいは４９Ｂに対応する導電性拡散バリア膜６７Ｂにより覆われている。さらに前記ビアホールの側壁面は、前記導電性拡散バリア膜４９Ａに対応する導電性拡散バリア膜６７Ａにより覆われている。さらに前記第４の実施形態の場合と同様に、前記ビアプラグ６７Ｖはその下の前記Ｃｕ配線パターン６５Ｂと、間に拡散バリア膜を介することなく、直接に接触する。
【０１０７】
さらに前記第２の層間絶縁膜６７は前記絶縁性拡散バリア膜５１に対応する絶縁性拡散バリア膜６８により覆われており、前記絶縁性拡散バリア膜６８上には、前記層間絶縁膜６５，６７と同様な、低誘電率膜よりなる層間絶縁膜６９が形成されている。
【０１０８】
前記層間絶縁膜６９中には、その上側部分に配線溝６９ｗが、また下側部分にビアホール６９ｖが形成されており、前記配線溝６９ｗはＣｕ配線パターン６９Ｗにより充填されており、ビアホール６９ｖは前記Ｃｕ配線パターン６９Ｗから延在するＣｕビアプラグ６９Ｖにより充填されている。その際、前記配線溝６９ｗの底面は、前記絶縁性拡散バリア膜６７Ｃと同様な絶縁性拡散バリア膜６９Ｃにより覆われており、また側壁面は、前記導電性拡散バリア膜４９Ｂと同様な導電性拡散バリア膜６９Ｂにより覆われている。さらに前記ビアホールの側壁面は、前記導電性拡散バリア膜６７Ａと同様な導電性拡散バリア膜６９Ａにより覆われている。さらに前記ビアプラグ６９Ｖはその下の前記Ｃｕ配線パターン６７Ｗと、間に拡散バリア膜を介することなく、直接に接触する。
【０１０９】
さらに前記層間絶縁膜６９は前記絶縁性拡散バリア膜６８と問うような絶縁性拡散バリア膜７０により覆われている。
【０１１０】
図７の半導体装置６０では、Ｃｕビアプラグ６７Ｖあるいは６９Ｖが、その下のＣｕ配線パターン６７Ｗあるいは６５Ｂに、間に抵抗率の大きい拡散バリア膜を介することなく直接にコンタクトしており、コンタクト抵抗を低減することができる。またＣｕ配線パターン６７Ｗおよび６９Ｗでは側壁面および底面が、またＣｕビアプラグ６７Ｖおよび６９Ｖでは底面が、導電性あるいは絶縁性の拡散バリア膜６７Ａ，６７Ｎ，６９Ａあるいは６９Ｂで覆われているため、密度の低い低誘電率膜を層間絶縁膜に使っても、Ｃｕ原子が層間絶縁膜中に拡散することはない。
【０１１１】
図７の実施形態において、前記拡散バリア膜６７Ａ，６７Ｂ，６９Ａ，６９Ｂは、絶縁性の拡散バリア膜により形成してもよいことは明らかである。ＳｉＣＮやＳｉＮなどの絶縁性の拡散バリア膜を使うことにより、高融点金属膜あるいはその導電性窒化膜などを使った場合に比べ、拡散バリア膜から層間絶縁膜への元素の拡散をさらに低減することが可能となる。
【０１１２】
［第５の実施形態］
次にデュアルダマシンプロセスを含む本発明の第５の実施形態による半導体装置の製造工程を、図８Ａ〜図８Ｉを参照しながら説明する。図中、先の第４の実施形態で説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１１３】
図８Ａは、前記第４の実施形態における図６Ｊの断面図に対応し、前記ダミー層４７ＤＭ中に所望の配線パターンに対応した溝部４７ＤＭＡが、また前記ダミー層４５ＤＭ中に、所望のビアホールに対応した開口部４５ＤＭＡが、前記開口部４５ＤＭＡが第１の配線パターン４３Ｃｕの上面を覆う絶縁性拡散バリア膜４４を露出している。
【０１１４】
次に図８Ｂに示すように前記エッチングストッパ膜４８および４６をハードマスクに、前記開口部４５ＤＭＡの底において露出されている絶縁性拡散バリア膜４４を、ＲＩＥ法によるドライエッチングにより除去し、前記第１の配線パターン４３Ｃｕを露出する。本実施形態においても、前記図８Ｂの工程において前記エッチングストッパ膜４６および４８が消失してしまわないように、前記エッチングストッパ膜４６および４８は、前記絶縁性拡散バリア膜４４の膜厚の２倍以上の膜厚に形成しておくのが好ましい。
【０１１５】
次に図８Ｃに示すように前記図８Ｂの構造上に、電解メッキ処理のためのＣｕシード層５０Ｓが直接に、前記溝部４７ＤＭＡの側壁面および底面、および前記開口部４５ＤＭＡの側壁面および底面、すなわち露出されているＣｕ配線層４３Ｃｕの表面を覆って、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法により、前記溝部４７ＤＭＡおよび開口部４５ＤＭＡの断面形状に整合した形状で形成される。
【０１１６】
さらに図８Ｄに示すように、前記図８Ｃの構造上に前記Ｃｕシード層５０Ｓをメッキ電極として使い、電解メッキ法によりＣｕ層５０を、前記溝部４７ＤＭＡおよび開口部４５ＤＭＡを充填するように形成する。
【０１１７】
さらに図８Ｅに示すように、図８ＤにおけるＣｕ層５０を、ＣＭＰ法により前記エッチングストッパ膜４８が露出するまで研磨し、前記溝部４７ＤＭＡ中にＣｕ配線パターン５０Ｗを、また前記開口部４５ＤＭＡ中に、前記Ｃｕ配線パターン５９Ｗから延出するＣｕビアプラグ５０Ｖを形成する。このようにして形成されたＣｕビアプラグ５０Ｖは、前記Ｃｕ配線パターン４３Ｃｕの表面に直接に、バリアメタル膜を介することなくコンタクトする。
【０１１８】
さらに図８Ｆに示すように前記エッチングストッパ膜４６，４８、およびダミー層４５ＤＭ，４７ＤＭは、先の図６Ｒ〜図６Ｔのプロセスと同様なプロセスを行うことにより除去され、図８Ｆに示すように、前記Ｃｕビアプラグ５０Ｖと、その上のＣｕ配線パターン５０Ｗとよりなる配線構造が、前記Ｃｕ配線パターン４３Ｃｕ上に突出する構造が得られる。
【０１１９】
さらに図８Ｇに示すように、前記図８ＦのＣｕビアプラグ５０Ｖおよび配線パターン５０Ｗの露出表面が、例えばＳｉＮ膜やＳｉＣＮ膜を、前記第１のＣｕ配線パターン４３Ｃｕを覆う前記絶縁性拡散バリア膜４４上に、ＣＶＤ法により堆積することにより、ＳｉＮあるいはＳｉＣＮよりなる絶縁性拡散バリア膜５１により覆われる。
【０１２０】
さらに図８Ｈに示すように前記図８Ｇの構造上にｌｏｗ−Ｋ膜よりなる第２の層間絶縁膜５２を、塗布法あるいはプラズマＣＶＤ法により、前記第２の配線パターン５０Ｗおよびビアプラグ５０Ｖを埋め込むように形成する。先の実施形態の場合と同様に、前記第２の層間絶縁膜５２としては、水素化シロキサン系材料や、オルガノシロキサン系材料、例えばハネウェル社のＨＯＳＰ(登録商標)などのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ骨格を有するｌｏｗ−Ｋ材料、炭素骨格を有する例えばハネウェル社のＦＬＡＲＥ（登録商標）やダウケミカル社のＳｉＬＫ（登録商標）などの芳香族ポリエーテル材料、フロロカーボン系材料、さらにはこれらの多孔質材料を使うことができる。
【０１２１】
さらに図８Ｉに示すように前記図８Ｈにおける前記第２の層間絶縁膜５２をＣＭＰ法により前記第２の配線パターン５０Ｗ上の絶縁性拡散バリア膜５１が露出するまで研磨することで平坦化する。
【０１２２】
これにより、前記第１の配線パターン４３Ｃｕよりなる第１の配線層上に、前記ビアプラグ５０Ｖおよび配線パターン５０Ｗよりなる第２の配線層を、前記ビアプラグ５０Ｖと配線パターン４３Ｃｕとの間に先の図２Ａ〜２Ｄの従来技術におけるような拡散バリア膜を介在させることなく、直接に形成した配線構造が得られる。このような構造においても、前記配線パターン５０Ｗおよびビアプラグ５０Ｖの側壁面は導電性拡散バリア膜４９Ｂおよびに４９Ａによりそれぞれ覆われているため、前記配線パターン５０Ｗやビアプラグ５０ＶからＣｕなどの構成金属元素が低誘電率で低密度の層間絶縁膜５２に拡散する問題は生じない。
【０１２３】
本実施形態においても、前記Ｃｕ配線パターン５０ＷおよびＣｕビアプラグ５０Ｖは、アルミニウムなどよりなるダミー層４７ＤＭ中の溝部４７ＤＭＡあるいはダミー層４５ＤＭ中の開口部４５ＤＭＡ中に形成されるものであり、前記溝部４７ＤＭＡあるいは開口部４５ＤＭＡは、ＲＩＥ法によるドライエッチングにより形成される際に側壁面が後退することがなく、先に図１Ａ〜図１Ｄで説明した問題を解消することができる。
【０１２４】
図９は、本実施形態により製造された半導体装置８０の例を示す断面図である。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１２５】
図９を参照するに、半導体装置８０は前記半導体装置６０と類似した構成を有しているが、前記Ｃｕ配線パターン６７Ｗの側壁面および底面、および前記Ｃｕビアプラグ６７Ｖの側壁面が、ＳｉＣＮ膜やＳｉＮ膜などの絶縁性拡散バリア膜８１で覆われており、また前記Ｃｕ配線パターン６９Ｗの側壁面および底面、および前記Ｃｕビアプラグ６９Ｖの側壁面が、ＳｉＣＮ膜やＳｉＮ膜などの絶縁性拡散バリア膜８２で覆われている点で相違している。さらに前記絶縁性拡散バリア膜８１は前記絶縁性拡散バリア膜６６の表面を覆い、前記絶縁性拡散バリア膜８２は前記絶縁性拡散バリア膜６８の表面を覆う。
【０１２６】
図９の半導体装置８０では、Ｃｕビアプラグ６７Ｖあるいは６９Ｖが、その下のＣｕ配線パターン６７Ｗあるいは６５Ｂに、間に抵抗率の大きい拡散バリア膜を介することなく直接にコンタクトしており、コンタクト抵抗を低減することができる。またＣｕ配線パターン６７Ｗおよび６９Ｗでは側壁面および底面が、またＣｕビアプラグ６７Ｖおよび６９Ｖでは底面が、絶縁性の拡散バリア膜８１あるいは８２で覆われているため、密度の低い低誘電率膜を層間絶縁膜に使っても、Ｃｕ原子や、その他の金属元素が層間絶縁膜中に拡散することはない。
【０１２７】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
（付記１）
活性素子を有する基板と、
前記基板上において前記活性素子を覆う第１の層間絶縁膜と、
前記第１の層間絶縁膜中に埋設された第１の配線層と、
前記第１の層間絶縁膜上に形成された第２の層間絶縁膜と、
前記第２の層間絶縁膜中に埋設された第２の配線層と、
を備え、
前記第２の配線層は配線パターンと、前記配線パターンから延在し前記第１の配線層を構成する導体パターンの表面と直接に接触するビアプラグとを有し、
前記配線パターンの底面および側壁面、および前記ビアプラグの側壁面は拡散バリア膜により覆われることを特徴とする半導体装置。
（付記２）
前記配線パターンの底面は絶縁性の拡散バリア膜により覆われ、前記配線パターンの側壁面および前記ビアプラグの側壁面は導電性の拡散バリア膜により覆われることを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記３）
前記配線パターンの底面および側壁面、および前記ビアプラグの側壁面は絶縁性の拡散バリア膜により覆われることを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記４）
第１の導体パターンが埋設された第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、
前記ダミー膜中に、前記第１の導体パターンに対応した開口部を形成する工程と、
前記ダミー膜上に拡散バリア膜を、前記拡散バリア膜が前記開口部の少なくとも側壁面を覆うように堆積する工程と、
前記拡散バリア膜を、前記側壁面を覆う部分を残して除去する工程と、
前記開口部において前記第１の導体パターンを露出する工程と、
前記ダミー膜上に第２の導体パターンを構成する金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、
前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、前記第２の導体パターンを前記第１の導体パターンと直接に接触して形成する工程と、
前記ダミー膜を除去する工程と、
前記第２の導体パターンを前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記５）
第１の導体パターンが埋設された第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、
前記ダミー膜中に前記第１の導体パターンを露出する開口部を形成する工程と、
前記ダミー膜上に前記第２の導体パターンを構成する金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、
前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、前記第２の導体パターンを形成する工程と、
前記ダミー膜を除去する工程と、
前記第２の導体パターンの露出表面に拡散バリア膜を形成する工程と、
前記第２の導体パターンを前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記６）
前記拡散バリア膜の形成工程の後、前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程の前に、前記拡散バリア膜を前記第２の配線パターンの上面から除去する工程を含むことを特徴とする付記５記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）
前記ダミー膜は、金属膜または絶縁体膜または半導体膜よりなることを特徴とする付記４または５記載の半導体装置の製造方法。
（付記８）
第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、
前記ダミー膜中に開口部を形成する工程と、
前記ダミー膜上に拡散バリア膜を、前記拡散バリア膜が前記開口部の少なくとも側壁面を覆うように堆積する工程と、
前記ダミー膜上に拡散バリア膜を、前記拡散バリア膜が前記開口部の少なくとも側壁面を覆うように堆積する工程と、
前記拡散バリア膜を、前記側壁面を覆う部分を残して除去する工程と、
前記ダミー膜上に金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、
前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、前記第２の絶縁膜中に導体パターンを形成する工程と、
前記ダミー膜を除去する工程と、
前記導体パターンを前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記９）
第１の絶縁膜上に、第２の絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、
前記ダミー膜中に開口部を形成する工程と、
前記ダミー膜上に金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、
前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、導体パターンを形成する工程と、
前記ダミー膜を除去する工程と、
前記導体パターンの露出表面に拡散バリア膜を形成する工程と、
前記導体パターンを前記第２の絶縁膜で埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１０）
さらに前記拡散バリア膜を前記導体パターンの上面から除去する工程を含むことを特徴とする付記９記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１Ａ】課題を説明する図（その１）である。
【図１Ｂ】課題を説明する図（その２）である。
【図１Ｃ】課題を説明する図（その３）である。
【図１Ｄ】課題を説明する図（その４）である。
【図１Ｅ】課題を説明する図（その５）である。
【図１Ｆ】課題を説明する図（その６）である。
【図２Ａ】従来技術を説明する図（その１）である。
【図２Ｂ】従来技術を説明する図（その２）である。
【図２Ｃ】従来技術を説明する図（その３）である。
【図２Ｄ】従来技術を説明する図（その４）である。
【図３Ａ】第１の実施形態を説明する図（その１）である。
【図３Ｂ】第１の実施形態を説明する図（その２）である。
【図３Ｃ】第１の実施形態を説明する図（その３）である。
【図３Ｄ】第１の実施形態を説明する図（その４）である。
【図３Ｅ】第１の実施形態を説明する図（その５）である。
【図３Ｆ】第１の実施形態を説明する図（その６）である。
【図３Ｇ】第１の実施形態を説明する図（その７）である。
【図３Ｈ】第１の実施形態を説明する図（その８）である。
【図３Ｉ】第１の実施形態を説明する図（その９）である。
【図３Ｊ】第１の実施形態を説明する図（その１０）である。
【図３Ｋ】第１の実施形態を説明する図（その１１）である。
【図３Ｌ】第１の実施形態を説明する図（その１２）である。
【図３Ｍ】第１の実施形態を説明する図（その１３）である。
【図３Ｎ】第１の実施形態を説明する図（その１４）である。
【図４Ａ】第２の実施形態を説明する図（その１）である。
【図４Ｂ】第２の実施形態を説明する図（その２）である。
【図４Ｃ】第２の実施形態を説明する図（その３）である。
【図４Ｄ】第２の実施形態を説明する図（その４）である。
【図４Ｅ】第２の実施形態を説明する図（その５）である。
【図４Ｆ】第２の実施形態を説明する図（その６）である。
【図４Ｇ】第２の実施形態を説明する図（その７）である。
【図４Ｈ】第２の実施形態を説明する図（その８）である。
【図４Ｉ】第２の実施形態を説明する図（その９）である。
【図４Ｊ】第２の実施形態を説明する図（その１０）である。
【図５Ａ】第３の実施形態を説明する図（その１）である。
【図５Ｂ】第３の実施形態を説明する図（その２）である。
【図５Ｃ】第３の実施形態を説明する図（その３）である。
【図５Ｄ】第３の実施形態を説明する図（その４）である。
【図５Ｅ】第３の実施形態を説明する図（その５）である。
【図６Ａ】第４の実施形態を説明する図（その１）である。
【図６Ｂ】第４の実施形態を説明する図（その２）である。
【図６Ｃ】第４の実施形態を説明する図（その３）である。
【図６Ｄ】第４の実施形態を説明する図（その４）である。
【図６Ｅ】第４の実施形態を説明する図（その５）である。
【図６Ｆ】第４の実施形態を説明する図（その６）である。
【図６Ｇ】第４の実施形態を説明する図（その７）である。
【図６Ｈ】第４の実施形態を説明する図（その８）である。
【図６Ｉ】第４の実施形態を説明する図（その９）である。
【図６Ｊ】第４の実施形態を説明する図（その１０）である。
【図６Ｋ】第４の実施形態を説明する図（その１１）である。
【図６Ｌ】第４の実施形態を説明する図（その１２）である。
【図６Ｍ】第４の実施形態を説明する図（その１３）である。
【図６Ｎ】第４の実施形態を説明する図（その１４）である。
【図６Ｏ】第４の実施形態を説明する図（その１５）である。
【図６Ｐ】第４の実施形態を説明する図（その１６）である。
【図６Ｑ】第４の実施形態を説明する図（その１７）である。
【図６Ｒ】第４の実施形態を説明する図（その１８）である。
【図６Ｓ】第４の実施形態を説明する図（その１９）である。
【図６Ｔ】第４の実施形態を説明する図（その２０）である。
【図６Ｕ】第４の実施形態を説明する図（その２１）である。
【図６Ｖ】第４の実施形態を説明する図（その２２）である。
【図６Ｗ】第４の実施形態を説明する図（その２３）である。
【図６Ｘ】第４の実施形態を説明する図（その２４）である。
【図７】第４の実施形態による半導体装置を示す図である。
【図８Ａ】第５の実施形態を説明する図（その１）である。
【図８Ｂ】第５の実施形態を説明する図（その２）である。
【図８Ｃ】第５の実施形態を説明する図（その３）である。
【図８Ｄ】第５の実施形態を説明する図（その４）である。
【図８Ｅ】第５の実施形態を説明する図（その５）である。
【図８Ｆ】第５の実施形態を説明する図（その６）である。
【図８Ｇ】第５の実施形態を説明する図（その７）である。
【図８Ｈ】第５の実施形態を説明する図（その８）である。
【図８Ｉ】第５の実施形態を説明する図（その９）である。
【図９】第５の実施形態による半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
２１，４１，６１基板
２２，４２，６４絶縁膜
２３，４３，６５第１の層間絶縁膜
２３ＢＭ，４３ＢＭバリアメタル膜
２３Ｃｕ，４３Ｃｕ，６５Ａ，６５Ｂ第１の配線パターン
２４，２７Ｂ，３０，４４，５１，６６，６８，６７Ｃ，６９Ｃ，７０，８１，８２絶縁性拡散バリア膜
２５ＤＭ，４５ＤＭ，４７ＤＭダミー層
２５ＤＭＡ，４５ＤＭＡ，４８Ａ，４８Ｂ開口部
４７ＤＭＡ溝部
２６ＳＴ研磨ストッパ膜
２７，２７Ａ，４９，４９Ａ，４９Ｂ，６５ａ，６５ｂ，６７Ａ，６７Ｎ，６９Ａ，６９Ｂ導電性拡散バリア膜
２８，５０Ｃｕ層
２８Ｃｕ第２の配線パターン
２９，５２，６７第２の層間絶縁膜
４６，４８エッチングストッパ膜
５０ＳＣｕシード層
５０Ｖ，６７Ｖ，６９ＶＣｕビアプラグ
５０Ｗ，６７Ｗ，６９ＷＣｕ配線パターン
６１Ａ素子領域
６１ａ，６１ｂＬＤＤ領域
６１ｃソース拡散領域
６１ｄドレイン拡散領域
６１Ｉ素子分離領域
６２ゲート絶縁膜
６３ゲート電極
６４Ａ，６４Ｂコンタクトプラグ
６９第３の層間絶縁膜

【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性素子を有する基板と、
前記基板上において前記活性素子を覆う第１の層間絶縁膜と、
前記第１の層間絶縁膜中に埋設された第１の配線層と、
前記第１の層間絶縁膜上に形成された第２の層間絶縁膜と、
前記第２の層間絶縁膜中に埋設された第２の配線層と、
を備え、
前記第２の配線層は配線パターンと、前記配線パターンから延在し前記第１の配線層を構成する導体パターンの表面と直接に接触するビアプラグとを有し、
前記配線パターンの底面および側壁面、および前記ビアプラグの側壁面は拡散バリア膜により覆われることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記配線パターンの底面は絶縁性の拡散バリア膜により覆われ、前記配線パターンの側壁面および前記ビアプラグの側壁面は導電性の拡散バリア膜により覆われることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記配線パターンの底面および側壁面、および前記ビアプラグの側壁面は絶縁性の拡散バリア膜により覆われることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
第１の導体パターンが埋設された第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、
前記ダミー膜中に、前記第１の導体パターンに対応した開口部を形成する工程と、
前記ダミー膜上に拡散バリア膜を、前記拡散バリア膜が前記開口部の少なくとも側壁面を覆うように堆積する工程と、
前記拡散バリア膜を、前記側壁面を覆う部分を残して除去する工程と、
前記開口部において前記第１の導体パターンを露出する工程と、
前記ダミー膜上に第２の導体パターンを構成する金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、
前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、前記第２の導体パターンを前記第１の導体パターンと直接に接触して形成する工程と、
前記ダミー膜を除去する工程と、
前記第２の導体パターンを前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１の導体パターンが埋設された第１の層間絶縁膜上に、第２の層間絶縁膜のダミー膜を形成する工程と、
前記ダミー膜中に前記第１の導体パターンを露出する開口部を形成する工程と、
前記ダミー膜上に前記第２の導体パターンを構成する金属膜を、前記開口部を充填するように堆積する工程と、
前記金属膜のうち前記ダミー膜上に形成された部分を除去し、前記第２の導体パターンを形成する工程と、
前記ダミー膜を除去する工程と、
前記第２の導体パターンの露出表面に拡散バリア膜を形成する工程と、
前記第２の導体パターンを前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記拡散バリア膜の形成工程の後、前記第２の層間絶縁膜で埋め込む工程の前に、前記拡散バリア膜を前記第２の導体パターンの上面から除去する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ダミー膜は、金属膜または絶縁体膜または半導体膜よりなることを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。

【図１Ａ】