半導体装置およびその製造方法
【課題】配線倒れを防止することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】一の実施形態による半導体装置の製造方法では、半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成する。さらに、前記方法では、各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成する。さらに、前記方法では、前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去する。
【解決手段】一の実施形態による半導体装置の製造方法では、半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成する。さらに、前記方法では、各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成する。さらに、前記方法では、前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リソグラフィの限界を超える微細配線を形成するために、側壁配線の検討が進められている。側壁配線は、例えば、絶縁膜で形成された芯材の両側壁に形成される。この場合、配線間容量を低減するために、側壁配線の形成後に芯材を除去し、配線間に低誘電率の絶縁膜またはエアギャップを形成することが考えられる。しかしながら、芯材を除去すると、側壁配線が倒れてしまう可能性が高い。よって、配線倒れを防止しつつ、配線間容量を低減できる手法が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配線倒れを防止することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の実施形態による半導体装置の製造方法では、半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成する。さらに、前記方法では、各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成する。さらに、前記方法では、前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(1/3)である。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(2/3)である。
【図６】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(3/3)である。
【図７】第１実施形態の変形例の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】第２実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【０００９】
図１の半導体装置は、半導体基板１と、第１の絶縁膜２と、側壁配線３と、第２の絶縁膜４と、エアギャップ５と、第３の絶縁膜６を備えている。
【００１０】
半導体基板１は、例えばシリコン基板である。図１には、半導体基板１の主面に平行で、互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、半導体基板１の主面に垂直なＺ方向が示されている。
【００１１】
第１の絶縁膜２は、半導体基板１上に形成されている。第１の絶縁膜２は、例えば層間絶縁膜である。第１の絶縁膜２は、半導体基板１上に直接形成されていてもよいし、半導体基板１上に他の層を介して形成されていてもよい。第１の絶縁膜２の例としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコンオキシカーバイド膜（ＳｉＯＣ）などが挙げられる。
【００１２】
側壁配線３は、第１の絶縁膜２上に形成されており、第１配線３ａと第２配線３ｂを含んでいる。図１では、第１配線３ａと第２配線３ｂが、Ｘ方向に沿って交互に配置されている。
【００１３】
第１配線３ａは、Ｚ方向にほぼ平行な第１側面Ｓ1と、第１側面Ｓ1の反対側に位置し、第１側面Ｓ1よりも傾斜した第２側面Ｓ2を有している。また、第２配線３ｂは、Ｚ方向にほぼ平行な第３側面Ｓ3と、第３側面Ｓ3の反対側に位置し、第３側面Ｓ3よりも傾斜した第４側面Ｓ4を有している。図１に示すように、各第１配線３ａの第１側面Ｓ1は、＋Ｘ方向に隣接する第２配線３ｂの第３側面Ｓ3と対向している。また、各第１配線３ａの第２側面Ｓ2は、−Ｘ方向に隣接する第２配線３ｂの第４側面Ｓ4と対向している。
【００１４】
側壁配線３の配線材料の例としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体や、これらの金属元素の１種類以上を含有する合金や金属化合物（例えばＴｉＮ）などが挙げられる。側壁配線３の別の例としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗなどを含有するシリサイド層や、ボロン、リン、ヒ素などの不純物がドープされたポリシリコン層などが挙げられる。
【００１５】
図１に示す符号Ｒaは、第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の第１領域を示し、符号Ｒbは、第２側面Ｓ2と第４側面Ｓ4との間の第２領域を示す。
【００１６】
第２の絶縁膜４は、第１領域Ｒaと第２領域Ｒbのうち、第１領域Ｒa内のみに形成されており、複数本の側壁配線３間に１本おきに形成されている。また、第２の絶縁膜４は、第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3に部分的に接するように第１領域Ｒa内の底部に設けられている。すなわち、第２の絶縁膜４は、第１領域Ｒa内の上部と底部のうち、底部のみに設けられている。第２の絶縁膜４の例としては、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコンオキシカーバイド膜などが挙げられる。
【００１７】
エアギャップ５は、第１領域Ｒa内と第２領域Ｒa内に形成されている。以下、第１領域Ｒa内のエアギャップ５を、第１エアギャップ５ａと呼び、第２領域Ｒa内のエアギャップ５を、第２エアギャップ５ｂと呼ぶ。
【００１８】
第３の絶縁膜６は、側壁配線３上に形成されており、第１、第２領域Ｒa、Ｒb内にそれぞれ第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂを有している。第３の絶縁膜６は、例えば層間絶縁膜である。第３の絶縁膜６は、側壁配線３上に直接形成されていてもよいし、側壁配線３上に他の層（例えば側壁保護膜）を介して形成されていてもよい。第３の絶縁膜６の材料としては、埋め込み性の悪い絶縁材料を使用する。
【００１９】
（１）第２の絶縁膜４の利点
以上のように、本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１、第２領域Ｒa、Ｒbのうちの第１領域Ｒa内のみに形成されている。また、本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１領域Ｒa内の上部と底部のうちの底部のみに設けられている。このような構造には、次のような利点がある。
【００２０】
第１に、第１配線３ａの第１側面Ｓ1と第２配線３ｂの第３側面Ｓ3との間に第２の絶縁膜４が存在するため、これらの配線３ａ、３ｂが第１領域Ｒa側に倒れることを防止することができる。すなわち、第２の絶縁膜４は、配線３ａ、３ｂの倒れ防止膜として機能することができる。
【００２１】
第２に、第２の絶縁膜４が第１領域Ｒa内の底部のみに形成されるため、第１領域Ｒa内の第２の絶縁膜４上や第２領域Ｒb内に、低誘電率の絶縁膜やエアギャップを形成することができる。よって、本実施形態によれば、側壁配線３の配線間容量を低減することができる。
【００２２】
第３に、第２の絶縁膜４が第１領域Ｒa内の底部のみに形成されるため、第２の絶縁膜４の材料や膜厚を調整することで、側壁配線３の配線間容量を一定に制御することができる。以下、この利点について詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、第１配線３ａと第２配線３ｂは、異なる形状を有しており、具体的には、ほぼ鏡面対称な形状を有している。よって、第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の配線間容量と、第２側面Ｓ2と第４側面Ｓ4との間の配線間容量は、一般に配線間距離や配線間材料が同じであっても異なる値となってしまう。また、第２の絶縁膜４がない状態で、第１、第２領域Ｒa、Ｒb内にそれぞれ第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂを形成すると、第１エアギャップ５ａのサイズが第２エアギャップ５ｂのサイズよりも大きくなってしまい、これも配線間容量の差に影響してしまう。
【００２４】
一方、第１配線３ａの抵抗と、第２配線３ｂの抵抗は、これらの配線３ａ、３ｂがほぼ鏡面対称な形状を有することから、ほぼ同じ値となる。一般に配線抵抗と配線間容量は、配線領域内で一定であることが望ましい。
【００２５】
そこで、本実施形態では、第２の絶縁膜４の材料や膜厚の調整により、第１領域Ｒa内の絶縁膜の構成や、第１エアギャップ５ａのサイズを調整する。これにより、本実施形態では、配線形状、配線間距離、配線間材料などに合わせて配線間容量を調整し、配線領域内の配線間容量を一定に制御することができる。図１には、ほぼ同じサイズに調整された第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂが示されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、図２や図３に示す構造を適用してもよい。図２、図３は、第１実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００２７】
図２では、各側壁配線３が、第１または第２側面Ｓ1、Ｓ2と底面とに露出したバリアメタル層３1と、バリアメタル層３1上に形成された配線材料３2とを含んでいる。このような構造の側壁配線３は、後述する芯材の側面に、バリアメタル層３1と配線材料３2を順に形成することで形成可能である。
【００２８】
図３では、側壁配線３の側面Ｓ1〜Ｓ4が、側壁配線３を酸化などから保護するための側壁保護膜６で覆われている。側壁保護膜６は、例えばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜である。また、側壁保護膜６の膜厚は、例えば１０ｎｍ以下である。図３の側壁保護膜６は、後述する犠牲膜の除去後に、半導体基板１上の全面に側壁保護膜６となる絶縁膜を形成することで形成可能である。
【００２９】
（２）側壁配線３と第２の絶縁膜４の寸法
次に、再び図１を参照し、側壁配線３と第２の絶縁膜４の寸法について説明する。
【００３０】
図１に示すＷは、第２の絶縁膜４の幅を示す。また、符号Ｔa、Ｔbはそれぞれ、第１、第２配線３ａ、３ｂの幅（厚さ）を示す。本実施形態では、第１、第２配線３ａ、３ｂの厚さＴa、Ｔbを、例えば、第２の絶縁膜４の幅Ｗと同じ値に設定する。
【００３１】
また、符号Ｈは、側壁配線３の高さを示す。高さＨが高すぎると、側壁配線３が倒れるおそれがある。また、高さＨが低すぎると、側壁配線３の抵抗が高くなりすぎる可能性がある。そこで、本実施形態では、側壁配線３の高さＨを、例えば、側壁配線３の厚さＴa、Ｔbの２〜１０倍に設定する。
【００３２】
また、符号Ｔは、第２の絶縁膜４の膜厚を示す。膜厚Ｔが薄すぎると、側壁配線３が倒れるおそれがある。また、膜厚Ｔが厚すぎると、第１エアギャップ５ａのサイズが小さくなりすぎる可能性がある。そこで、本実施形態では、第２の絶縁膜４の膜厚Ｔを、例えば、側壁配線３の高さＨの０．２〜０．５倍に設定する。
【００３３】
なお、これらの寸法Ｗ、Ｔa、Ｔb、Ｈ、Ｔは、側壁配線３と第２の絶縁膜４の材料や形状などに応じて、上記の例とは異なる値に設定してもよい。
【００３４】
（３）半導体装置の製造方法
次に、図４〜図６を参照し、半導体装置の製造方法について説明する。図４〜図６は、第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００３５】
まず、図４(ａ)に示すように、半導体基板１上に、第１の絶縁膜２、第２の絶縁膜４、および犠牲膜１１を順に形成する。犠牲膜１１は、絶縁膜でもよいし、絶縁膜以外の膜でもよい。ただし、本実施形態では、犠牲膜１１の材料として、第２の絶縁膜４と異なる材料を使用する。犠牲膜１１の例としては、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコンオキシカーバイド膜、シリコン膜、有機膜などが挙げられる。
【００３６】
次に、図４(ｂ)に示すように、犠牲膜１１上にレジスト膜１２を形成した後、レジスト膜１２をパターニングする。符号Ｗ1、Ｗ2はそれぞれ、レジストパターンのライン幅とスペース幅を示す。本実施形態では、これらの幅Ｗ1、Ｗ2を、例えば、５０ｎｍ以下に設定する。なお、本実施形態では、レジスト膜１２の代わりに、上層のレジストパターンをマスクとして加工されたハードマスク層などの絶縁膜を使用してもよい。
【００３７】
次に、図４(ｃ)に示すように、レジスト膜１２をマスクとして、犠牲膜１１と第２の絶縁膜４をエッチングする。その結果、犠牲膜１１と第２の絶縁膜４から、複数の芯材２１が形成される。
【００３８】
次に、図５(ａ)に示すように、芯材２１の幅が半分になるように、芯材２１をウェットエッチングなどでスリミングする。犠牲膜１１をスリミングする際、犠牲膜１１がＳｉ膜の場合には、ウェットエッチング用の薬液として、例えばＨＦとＨＮＯ３の混合水溶液を使用する。また、犠牲膜１１がＳｉＮ膜の場合には、薬液として、例えばＨ３ＰＯ４水溶液を使用する。また、犠牲膜１１がＳｉＯ２膜やＳｉＯＣ膜の場合には、薬液として、例えばＨＦ水溶液、またはＨＦとＮＨ４Ｆの混合水溶液を使用する。以上は、第２の絶縁膜４のスリミングについても同様である。
【００３９】
次に、図５(ｂ)に示すように、半導体基板１上の全面に、側壁配線となる配線材料３を形成する。その結果、配線材料３が、芯材２１の側面や上面に形成される。なお、配線材料３を形成する際には、芯材２１の側面に配線材料３が形成されやすい方法や条件を適用することが望ましい。例えば、配線材料３をＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）で形成する場合には、芯材２１の側面に配線材料３が形成されるよう、バイアス電圧を調整することが望ましい。
【００４０】
次に、図５(ｃ)に示すように、配線材料３が芯材２１の側面だけに残るように、配線材料３をエッチングする。その結果、芯材２１の側面に側壁配線３が形成される。具体的には、各々の芯材２１の側面に、第１配線３ａと第２配線３ｂが形成される。なお、芯材２１に接する配線側面が、図１の第１、第３側面Ｓ1、Ｓ3となり、これらの反対側の配線側面が、図１の第２、第４側面Ｓ2、Ｓ4となる。
【００４１】
次に、図６(ａ)に示すように、芯材２１の一部である犠牲膜１１を、ウェットエッチングなどにより除去する。この際、第２の絶縁膜４は残存させる。ただし、第２の絶縁膜４は、全部残存させてもよいし、一部だけ残存させてもよい。なお、犠牲膜１１がＳｉ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＣ膜の場合には、ウェットエッチング用の薬液として、例えば、スリミング時と同じ薬液を使用する。また、犠牲膜１１が有機膜の場合には、犠牲膜１１を例えばアッシングで除去する。
【００４２】
なお、本実施形態では、図６(ａ)の工程後に、半導体基板１上の全面に、図３の側壁保護膜７を形成してもよい。
【００４３】
次に、図６(ｂ)に示すように、半導体基板１上の全面に、第３の絶縁膜６を形成する。その結果、側壁配線３が第３の絶縁膜６で覆われると共に、第１、第２領域Ｒa、Ｒb内にそれぞれ第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂが形成される。
【００４４】
以上のようにして、図１の半導体装置が製造される。
【００４５】
なお、第２の絶縁膜４の材料は、第１の絶縁膜４の材料と異なる材料でもよいし、第１の絶縁膜４の材料と同じ材料でもよい。前者の場合、図４(ｃ)の工程での第２の絶縁膜４のエッチング終了タイミングは、第１、第２の絶縁膜２、４のエッチング選択比を利用して制御する。一方、後者の場合には、図４(ｃ)の工程での第２の絶縁膜４のエッチング終了タイミングは、エッチング時間に基づいて制御する。
【００４６】
また、第３の絶縁膜６の材料は、第１、第２の絶縁膜２、４の材料と異なる材料でもよいし、第１、第２の絶縁膜２、４の材料と同じ材料でもよい。また、第１〜第３の絶縁膜２、４、６はいずれも、単一の絶縁材料からなる単層膜でもよいし、複数の絶縁材料が積層された積層膜でもよい。
【００４７】
（４）半導体装置の製造方法の変形例
次に、図７を参照し、半導体装置の製造方法の変形例について説明する。図７は、第１実施形態の変形例の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００４８】
本変形例では、図４(ａ)の工程において、半導体基板１上に第１、第２の絶縁膜２、４のみを形成し、その後、図４(ｂ)〜図５(ｃ)の工程を実行する。その結果、図７(ａ)に示すように、第２の絶縁膜４のみで形成された芯材２１の側面に、側壁配線３が形成される。
【００４９】
次に、図７(ｂ)に示すように、ウェットエッチングなどにより、第２の絶縁膜４を部分的に除去する。その結果、図６(ａ)と同様の配線構造が実現される。なお、第２の絶縁膜４のエッチング終了タイミングは、エッチング時間に基づいて制御する。
【００５０】
次に、図６(ｂ)の工程を実行する。このようにして、本変形例でも、図１の半導体装置を製造することができる。
【００５１】
（５）第１実施形態の効果
最後に、第１実施形態の効果について説明する。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、第２の絶縁膜４を、第１、第２領域Ｒa、Ｒbのうちの第１領域Ｒa内のみに配置する。また、本実施形態では、第２の絶縁膜４を、第１領域Ｒa内の上部と底部のうちの底部のみに配置する。
【００５３】
よって、本実施形態によれば、配線倒れを防止しつつ、配線間容量を低減することが可能となる。第２の絶縁膜４は、図６(ａ)の工程の際の配線倒れを防止するだけでなく、図６(ａ)以降の工程における配線倒れも防止することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００５５】
本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１、第２配線３ａ、３ｂの下部にまで突出している。その結果、第２の絶縁膜４の幅Ｗが、第２の絶縁膜４よりも上方での第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の距離Ｄよりも広く設定されている。
【００５６】
このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４のスリミング量を、犠牲膜１１のスリミング量よりも小さくすることで実現可能である。スリミング量は、薬液の濃度やスリミング時間を調整することで制御可能である。図５(ａ)の工程により、第２の絶縁膜４の幅は、犠牲膜１１の幅よりも広くなる。
【００５７】
本実施形態によれば、第２の絶縁膜４と側壁配線３との接触面積が増えるため、配線倒れをより効果的に防止することが可能となる。
【００５８】
なお、第２の絶縁膜４の幅Ｗが広すぎると、側壁配線３の抵抗が高くなりすぎる可能性がある。そこで、本実施形態では、Ｄを１、Ｔa＋Ｗ＋Ｔbを３とする場合において、Ｗの値を１〜２に設定する（よって、図８に示すＴa、Ｔbの値は０．５〜１となる）。ただし、これらの寸法Ｗ、Ｔa、Ｔbは、側壁配線３と第２の絶縁膜４の材料や形状などに応じて、この例とは異なる値に設定してもよい。
【００５９】
図９は、第２実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００６０】
図９では、図８と同様に、第２の絶縁膜４が、第１、第２配線３ａ、３ｂの下部にまで突出している。ただし、図９の第２の絶縁膜４の側面は、テーパー形状を有している。このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４の側面がテーパー形状となるように、第２の絶縁膜４をスリミングすることで実現可能である。本変形例でも、第２の絶縁膜４と側壁配線３との接触面積が増えるため、配線倒れをより効果的に防止することが可能となる。
【００６１】
以上のように、本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１、第２配線３ａ、３ｂの下部にまで突出している。よって、本実施形態によれば、第１実施形態に比べて、配線倒れを効果的に防止することが可能となる。
【００６２】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００６３】
本実施形態では、第１、第２配線３ａ、３ｂが、これらの配線３ａ、３ｂ間の溝の底部にまで突出している。その結果、第２の絶縁膜４の幅Ｗが、第２の絶縁膜４よりも上方での第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の距離Ｄよりも狭く設定されている。
【００６４】
このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４のスリミング量を、犠牲膜１１のスリミング量よりも大きくすることで実現可能である。図５(ａ)の工程により、第２の絶縁膜４の幅は、犠牲膜１１の幅よりも狭くなる。
【００６５】
本実施形態によれば、側壁配線３の断面積が増えるため、側壁配線３の抵抗を低減することが可能となる。
【００６６】
なお、第２の絶縁膜４の幅Ｗが狭すぎると、第１配線３ａと第２配線３ｂがショートする可能性がある。そこで、本実施形態では、Ｄを１、Ｔa＋Ｗ＋Ｔbを３とする場合において、Ｗの値を０．５〜１に設定する（よって、図１０に示すＴa、Ｔbの値は１〜１．２５となる）。ただし、これらの寸法Ｗ、Ｔa、Ｔbは、側壁配線３と第２の絶縁膜４の材料や形状などに応じて、この例とは異なる値に設定してもよい。
【００６７】
図１１は、第３実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００６８】
図１１では、図１０と同様に、第１、第２配線３ａ、３ｂが、これらの配線３ａ、３ｂ間の溝の底部にまで突出している。ただし、図１１の第２の絶縁膜４の側面は、テーパー形状を有している。このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４の側面がテーパー形状となるように、第２の絶縁膜４をスリミングすることで実現可能である。本変形例でも、側壁配線３の断面積が増えるため、側壁配線３の抵抗を低減することが可能となる。
【００６９】
以上のように、本実施形態では、第１、第２配線３ａ、３ｂが、これらの配線３ａ、３ｂ間の溝の底部にまで突出している。よって、本実施形態によれば、第１実施形態に比べて、側壁配線３の抵抗を低減することが可能となる。
【００７０】
以上、第１から第３実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１：半導体基板、２：第１の絶縁膜、
３：側壁配線、３ａ：第１配線、３ｂ：第２配線、４：第２の絶縁膜、
５：エアギャップ、５ａ：第１エアギャップ、５ｂ：第２エアギャップ、
６：第３の絶縁膜、７：側壁保護膜、
１１：犠牲膜、１２：レジスト膜、２１：芯材
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リソグラフィの限界を超える微細配線を形成するために、側壁配線の検討が進められている。側壁配線は、例えば、絶縁膜で形成された芯材の両側壁に形成される。この場合、配線間容量を低減するために、側壁配線の形成後に芯材を除去し、配線間に低誘電率の絶縁膜またはエアギャップを形成することが考えられる。しかしながら、芯材を除去すると、側壁配線が倒れてしまう可能性が高い。よって、配線倒れを防止しつつ、配線間容量を低減できる手法が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配線倒れを防止することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の実施形態による半導体装置の製造方法では、半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成する。さらに、前記方法では、各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成する。さらに、前記方法では、前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(1/3)である。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(2/3)である。
【図６】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(3/3)である。
【図７】第１実施形態の変形例の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】第２実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【０００９】
図１の半導体装置は、半導体基板１と、第１の絶縁膜２と、側壁配線３と、第２の絶縁膜４と、エアギャップ５と、第３の絶縁膜６を備えている。
【００１０】
半導体基板１は、例えばシリコン基板である。図１には、半導体基板１の主面に平行で、互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、半導体基板１の主面に垂直なＺ方向が示されている。
【００１１】
第１の絶縁膜２は、半導体基板１上に形成されている。第１の絶縁膜２は、例えば層間絶縁膜である。第１の絶縁膜２は、半導体基板１上に直接形成されていてもよいし、半導体基板１上に他の層を介して形成されていてもよい。第１の絶縁膜２の例としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコンオキシカーバイド膜（ＳｉＯＣ）などが挙げられる。
【００１２】
側壁配線３は、第１の絶縁膜２上に形成されており、第１配線３ａと第２配線３ｂを含んでいる。図１では、第１配線３ａと第２配線３ｂが、Ｘ方向に沿って交互に配置されている。
【００１３】
第１配線３ａは、Ｚ方向にほぼ平行な第１側面Ｓ1と、第１側面Ｓ1の反対側に位置し、第１側面Ｓ1よりも傾斜した第２側面Ｓ2を有している。また、第２配線３ｂは、Ｚ方向にほぼ平行な第３側面Ｓ3と、第３側面Ｓ3の反対側に位置し、第３側面Ｓ3よりも傾斜した第４側面Ｓ4を有している。図１に示すように、各第１配線３ａの第１側面Ｓ1は、＋Ｘ方向に隣接する第２配線３ｂの第３側面Ｓ3と対向している。また、各第１配線３ａの第２側面Ｓ2は、−Ｘ方向に隣接する第２配線３ｂの第４側面Ｓ4と対向している。
【００１４】
側壁配線３の配線材料の例としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体や、これらの金属元素の１種類以上を含有する合金や金属化合物（例えばＴｉＮ）などが挙げられる。側壁配線３の別の例としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗなどを含有するシリサイド層や、ボロン、リン、ヒ素などの不純物がドープされたポリシリコン層などが挙げられる。
【００１５】
図１に示す符号Ｒaは、第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の第１領域を示し、符号Ｒbは、第２側面Ｓ2と第４側面Ｓ4との間の第２領域を示す。
【００１６】
第２の絶縁膜４は、第１領域Ｒaと第２領域Ｒbのうち、第１領域Ｒa内のみに形成されており、複数本の側壁配線３間に１本おきに形成されている。また、第２の絶縁膜４は、第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3に部分的に接するように第１領域Ｒa内の底部に設けられている。すなわち、第２の絶縁膜４は、第１領域Ｒa内の上部と底部のうち、底部のみに設けられている。第２の絶縁膜４の例としては、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコンオキシカーバイド膜などが挙げられる。
【００１７】
エアギャップ５は、第１領域Ｒa内と第２領域Ｒa内に形成されている。以下、第１領域Ｒa内のエアギャップ５を、第１エアギャップ５ａと呼び、第２領域Ｒa内のエアギャップ５を、第２エアギャップ５ｂと呼ぶ。
【００１８】
第３の絶縁膜６は、側壁配線３上に形成されており、第１、第２領域Ｒa、Ｒb内にそれぞれ第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂを有している。第３の絶縁膜６は、例えば層間絶縁膜である。第３の絶縁膜６は、側壁配線３上に直接形成されていてもよいし、側壁配線３上に他の層（例えば側壁保護膜）を介して形成されていてもよい。第３の絶縁膜６の材料としては、埋め込み性の悪い絶縁材料を使用する。
【００１９】
（１）第２の絶縁膜４の利点
以上のように、本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１、第２領域Ｒa、Ｒbのうちの第１領域Ｒa内のみに形成されている。また、本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１領域Ｒa内の上部と底部のうちの底部のみに設けられている。このような構造には、次のような利点がある。
【００２０】
第１に、第１配線３ａの第１側面Ｓ1と第２配線３ｂの第３側面Ｓ3との間に第２の絶縁膜４が存在するため、これらの配線３ａ、３ｂが第１領域Ｒa側に倒れることを防止することができる。すなわち、第２の絶縁膜４は、配線３ａ、３ｂの倒れ防止膜として機能することができる。
【００２１】
第２に、第２の絶縁膜４が第１領域Ｒa内の底部のみに形成されるため、第１領域Ｒa内の第２の絶縁膜４上や第２領域Ｒb内に、低誘電率の絶縁膜やエアギャップを形成することができる。よって、本実施形態によれば、側壁配線３の配線間容量を低減することができる。
【００２２】
第３に、第２の絶縁膜４が第１領域Ｒa内の底部のみに形成されるため、第２の絶縁膜４の材料や膜厚を調整することで、側壁配線３の配線間容量を一定に制御することができる。以下、この利点について詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、第１配線３ａと第２配線３ｂは、異なる形状を有しており、具体的には、ほぼ鏡面対称な形状を有している。よって、第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の配線間容量と、第２側面Ｓ2と第４側面Ｓ4との間の配線間容量は、一般に配線間距離や配線間材料が同じであっても異なる値となってしまう。また、第２の絶縁膜４がない状態で、第１、第２領域Ｒa、Ｒb内にそれぞれ第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂを形成すると、第１エアギャップ５ａのサイズが第２エアギャップ５ｂのサイズよりも大きくなってしまい、これも配線間容量の差に影響してしまう。
【００２４】
一方、第１配線３ａの抵抗と、第２配線３ｂの抵抗は、これらの配線３ａ、３ｂがほぼ鏡面対称な形状を有することから、ほぼ同じ値となる。一般に配線抵抗と配線間容量は、配線領域内で一定であることが望ましい。
【００２５】
そこで、本実施形態では、第２の絶縁膜４の材料や膜厚の調整により、第１領域Ｒa内の絶縁膜の構成や、第１エアギャップ５ａのサイズを調整する。これにより、本実施形態では、配線形状、配線間距離、配線間材料などに合わせて配線間容量を調整し、配線領域内の配線間容量を一定に制御することができる。図１には、ほぼ同じサイズに調整された第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂが示されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、図２や図３に示す構造を適用してもよい。図２、図３は、第１実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００２７】
図２では、各側壁配線３が、第１または第２側面Ｓ1、Ｓ2と底面とに露出したバリアメタル層３1と、バリアメタル層３1上に形成された配線材料３2とを含んでいる。このような構造の側壁配線３は、後述する芯材の側面に、バリアメタル層３1と配線材料３2を順に形成することで形成可能である。
【００２８】
図３では、側壁配線３の側面Ｓ1〜Ｓ4が、側壁配線３を酸化などから保護するための側壁保護膜６で覆われている。側壁保護膜６は、例えばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜である。また、側壁保護膜６の膜厚は、例えば１０ｎｍ以下である。図３の側壁保護膜６は、後述する犠牲膜の除去後に、半導体基板１上の全面に側壁保護膜６となる絶縁膜を形成することで形成可能である。
【００２９】
（２）側壁配線３と第２の絶縁膜４の寸法
次に、再び図１を参照し、側壁配線３と第２の絶縁膜４の寸法について説明する。
【００３０】
図１に示すＷは、第２の絶縁膜４の幅を示す。また、符号Ｔa、Ｔbはそれぞれ、第１、第２配線３ａ、３ｂの幅（厚さ）を示す。本実施形態では、第１、第２配線３ａ、３ｂの厚さＴa、Ｔbを、例えば、第２の絶縁膜４の幅Ｗと同じ値に設定する。
【００３１】
また、符号Ｈは、側壁配線３の高さを示す。高さＨが高すぎると、側壁配線３が倒れるおそれがある。また、高さＨが低すぎると、側壁配線３の抵抗が高くなりすぎる可能性がある。そこで、本実施形態では、側壁配線３の高さＨを、例えば、側壁配線３の厚さＴa、Ｔbの２〜１０倍に設定する。
【００３２】
また、符号Ｔは、第２の絶縁膜４の膜厚を示す。膜厚Ｔが薄すぎると、側壁配線３が倒れるおそれがある。また、膜厚Ｔが厚すぎると、第１エアギャップ５ａのサイズが小さくなりすぎる可能性がある。そこで、本実施形態では、第２の絶縁膜４の膜厚Ｔを、例えば、側壁配線３の高さＨの０．２〜０．５倍に設定する。
【００３３】
なお、これらの寸法Ｗ、Ｔa、Ｔb、Ｈ、Ｔは、側壁配線３と第２の絶縁膜４の材料や形状などに応じて、上記の例とは異なる値に設定してもよい。
【００３４】
（３）半導体装置の製造方法
次に、図４〜図６を参照し、半導体装置の製造方法について説明する。図４〜図６は、第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００３５】
まず、図４(ａ)に示すように、半導体基板１上に、第１の絶縁膜２、第２の絶縁膜４、および犠牲膜１１を順に形成する。犠牲膜１１は、絶縁膜でもよいし、絶縁膜以外の膜でもよい。ただし、本実施形態では、犠牲膜１１の材料として、第２の絶縁膜４と異なる材料を使用する。犠牲膜１１の例としては、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコンオキシカーバイド膜、シリコン膜、有機膜などが挙げられる。
【００３６】
次に、図４(ｂ)に示すように、犠牲膜１１上にレジスト膜１２を形成した後、レジスト膜１２をパターニングする。符号Ｗ1、Ｗ2はそれぞれ、レジストパターンのライン幅とスペース幅を示す。本実施形態では、これらの幅Ｗ1、Ｗ2を、例えば、５０ｎｍ以下に設定する。なお、本実施形態では、レジスト膜１２の代わりに、上層のレジストパターンをマスクとして加工されたハードマスク層などの絶縁膜を使用してもよい。
【００３７】
次に、図４(ｃ)に示すように、レジスト膜１２をマスクとして、犠牲膜１１と第２の絶縁膜４をエッチングする。その結果、犠牲膜１１と第２の絶縁膜４から、複数の芯材２１が形成される。
【００３８】
次に、図５(ａ)に示すように、芯材２１の幅が半分になるように、芯材２１をウェットエッチングなどでスリミングする。犠牲膜１１をスリミングする際、犠牲膜１１がＳｉ膜の場合には、ウェットエッチング用の薬液として、例えばＨＦとＨＮＯ３の混合水溶液を使用する。また、犠牲膜１１がＳｉＮ膜の場合には、薬液として、例えばＨ３ＰＯ４水溶液を使用する。また、犠牲膜１１がＳｉＯ２膜やＳｉＯＣ膜の場合には、薬液として、例えばＨＦ水溶液、またはＨＦとＮＨ４Ｆの混合水溶液を使用する。以上は、第２の絶縁膜４のスリミングについても同様である。
【００３９】
次に、図５(ｂ)に示すように、半導体基板１上の全面に、側壁配線となる配線材料３を形成する。その結果、配線材料３が、芯材２１の側面や上面に形成される。なお、配線材料３を形成する際には、芯材２１の側面に配線材料３が形成されやすい方法や条件を適用することが望ましい。例えば、配線材料３をＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）で形成する場合には、芯材２１の側面に配線材料３が形成されるよう、バイアス電圧を調整することが望ましい。
【００４０】
次に、図５(ｃ)に示すように、配線材料３が芯材２１の側面だけに残るように、配線材料３をエッチングする。その結果、芯材２１の側面に側壁配線３が形成される。具体的には、各々の芯材２１の側面に、第１配線３ａと第２配線３ｂが形成される。なお、芯材２１に接する配線側面が、図１の第１、第３側面Ｓ1、Ｓ3となり、これらの反対側の配線側面が、図１の第２、第４側面Ｓ2、Ｓ4となる。
【００４１】
次に、図６(ａ)に示すように、芯材２１の一部である犠牲膜１１を、ウェットエッチングなどにより除去する。この際、第２の絶縁膜４は残存させる。ただし、第２の絶縁膜４は、全部残存させてもよいし、一部だけ残存させてもよい。なお、犠牲膜１１がＳｉ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＣ膜の場合には、ウェットエッチング用の薬液として、例えば、スリミング時と同じ薬液を使用する。また、犠牲膜１１が有機膜の場合には、犠牲膜１１を例えばアッシングで除去する。
【００４２】
なお、本実施形態では、図６(ａ)の工程後に、半導体基板１上の全面に、図３の側壁保護膜７を形成してもよい。
【００４３】
次に、図６(ｂ)に示すように、半導体基板１上の全面に、第３の絶縁膜６を形成する。その結果、側壁配線３が第３の絶縁膜６で覆われると共に、第１、第２領域Ｒa、Ｒb内にそれぞれ第１、第２エアギャップ５ａ、５ｂが形成される。
【００４４】
以上のようにして、図１の半導体装置が製造される。
【００４５】
なお、第２の絶縁膜４の材料は、第１の絶縁膜４の材料と異なる材料でもよいし、第１の絶縁膜４の材料と同じ材料でもよい。前者の場合、図４(ｃ)の工程での第２の絶縁膜４のエッチング終了タイミングは、第１、第２の絶縁膜２、４のエッチング選択比を利用して制御する。一方、後者の場合には、図４(ｃ)の工程での第２の絶縁膜４のエッチング終了タイミングは、エッチング時間に基づいて制御する。
【００４６】
また、第３の絶縁膜６の材料は、第１、第２の絶縁膜２、４の材料と異なる材料でもよいし、第１、第２の絶縁膜２、４の材料と同じ材料でもよい。また、第１〜第３の絶縁膜２、４、６はいずれも、単一の絶縁材料からなる単層膜でもよいし、複数の絶縁材料が積層された積層膜でもよい。
【００４７】
（４）半導体装置の製造方法の変形例
次に、図７を参照し、半導体装置の製造方法の変形例について説明する。図７は、第１実施形態の変形例の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００４８】
本変形例では、図４(ａ)の工程において、半導体基板１上に第１、第２の絶縁膜２、４のみを形成し、その後、図４(ｂ)〜図５(ｃ)の工程を実行する。その結果、図７(ａ)に示すように、第２の絶縁膜４のみで形成された芯材２１の側面に、側壁配線３が形成される。
【００４９】
次に、図７(ｂ)に示すように、ウェットエッチングなどにより、第２の絶縁膜４を部分的に除去する。その結果、図６(ａ)と同様の配線構造が実現される。なお、第２の絶縁膜４のエッチング終了タイミングは、エッチング時間に基づいて制御する。
【００５０】
次に、図６(ｂ)の工程を実行する。このようにして、本変形例でも、図１の半導体装置を製造することができる。
【００５１】
（５）第１実施形態の効果
最後に、第１実施形態の効果について説明する。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、第２の絶縁膜４を、第１、第２領域Ｒa、Ｒbのうちの第１領域Ｒa内のみに配置する。また、本実施形態では、第２の絶縁膜４を、第１領域Ｒa内の上部と底部のうちの底部のみに配置する。
【００５３】
よって、本実施形態によれば、配線倒れを防止しつつ、配線間容量を低減することが可能となる。第２の絶縁膜４は、図６(ａ)の工程の際の配線倒れを防止するだけでなく、図６(ａ)以降の工程における配線倒れも防止することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００５５】
本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１、第２配線３ａ、３ｂの下部にまで突出している。その結果、第２の絶縁膜４の幅Ｗが、第２の絶縁膜４よりも上方での第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の距離Ｄよりも広く設定されている。
【００５６】
このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４のスリミング量を、犠牲膜１１のスリミング量よりも小さくすることで実現可能である。スリミング量は、薬液の濃度やスリミング時間を調整することで制御可能である。図５(ａ)の工程により、第２の絶縁膜４の幅は、犠牲膜１１の幅よりも広くなる。
【００５７】
本実施形態によれば、第２の絶縁膜４と側壁配線３との接触面積が増えるため、配線倒れをより効果的に防止することが可能となる。
【００５８】
なお、第２の絶縁膜４の幅Ｗが広すぎると、側壁配線３の抵抗が高くなりすぎる可能性がある。そこで、本実施形態では、Ｄを１、Ｔa＋Ｗ＋Ｔbを３とする場合において、Ｗの値を１〜２に設定する（よって、図８に示すＴa、Ｔbの値は０．５〜１となる）。ただし、これらの寸法Ｗ、Ｔa、Ｔbは、側壁配線３と第２の絶縁膜４の材料や形状などに応じて、この例とは異なる値に設定してもよい。
【００５９】
図９は、第２実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００６０】
図９では、図８と同様に、第２の絶縁膜４が、第１、第２配線３ａ、３ｂの下部にまで突出している。ただし、図９の第２の絶縁膜４の側面は、テーパー形状を有している。このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４の側面がテーパー形状となるように、第２の絶縁膜４をスリミングすることで実現可能である。本変形例でも、第２の絶縁膜４と側壁配線３との接触面積が増えるため、配線倒れをより効果的に防止することが可能となる。
【００６１】
以上のように、本実施形態では、第２の絶縁膜４が、第１、第２配線３ａ、３ｂの下部にまで突出している。よって、本実施形態によれば、第１実施形態に比べて、配線倒れを効果的に防止することが可能となる。
【００６２】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００６３】
本実施形態では、第１、第２配線３ａ、３ｂが、これらの配線３ａ、３ｂ間の溝の底部にまで突出している。その結果、第２の絶縁膜４の幅Ｗが、第２の絶縁膜４よりも上方での第１側面Ｓ1と第３側面Ｓ3との間の距離Ｄよりも狭く設定されている。
【００６４】
このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４のスリミング量を、犠牲膜１１のスリミング量よりも大きくすることで実現可能である。図５(ａ)の工程により、第２の絶縁膜４の幅は、犠牲膜１１の幅よりも狭くなる。
【００６５】
本実施形態によれば、側壁配線３の断面積が増えるため、側壁配線３の抵抗を低減することが可能となる。
【００６６】
なお、第２の絶縁膜４の幅Ｗが狭すぎると、第１配線３ａと第２配線３ｂがショートする可能性がある。そこで、本実施形態では、Ｄを１、Ｔa＋Ｗ＋Ｔbを３とする場合において、Ｗの値を０．５〜１に設定する（よって、図１０に示すＴa、Ｔbの値は１〜１．２５となる）。ただし、これらの寸法Ｗ、Ｔa、Ｔbは、側壁配線３と第２の絶縁膜４の材料や形状などに応じて、この例とは異なる値に設定してもよい。
【００６７】
図１１は、第３実施形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【００６８】
図１１では、図１０と同様に、第１、第２配線３ａ、３ｂが、これらの配線３ａ、３ｂ間の溝の底部にまで突出している。ただし、図１１の第２の絶縁膜４の側面は、テーパー形状を有している。このような構造は、図５(ａ)の工程において、第２の絶縁膜４の側面がテーパー形状となるように、第２の絶縁膜４をスリミングすることで実現可能である。本変形例でも、側壁配線３の断面積が増えるため、側壁配線３の抵抗を低減することが可能となる。
【００６９】
以上のように、本実施形態では、第１、第２配線３ａ、３ｂが、これらの配線３ａ、３ｂ間の溝の底部にまで突出している。よって、本実施形態によれば、第１実施形態に比べて、側壁配線３の抵抗を低減することが可能となる。
【００７０】
以上、第１から第３実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１：半導体基板、２：第１の絶縁膜、
３：側壁配線、３ａ：第１配線、３ｂ：第２配線、４：第２の絶縁膜、
５：エアギャップ、５ａ：第１エアギャップ、５ｂ：第２エアギャップ、
６：第３の絶縁膜、７：側壁保護膜、
１１：犠牲膜、１２：レジスト膜、２１：芯材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、
前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成し、
各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成し、
前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去し、
前記犠牲膜の除去後に、前記第１側面と前記第３側面との間と、前記第２側面と前記第４配線との間にエアギャップが形成されるように、前記第１および第２配線上に第３の絶縁膜を形成し、
前記芯材は、前記第２の絶縁膜の幅が前記犠牲膜の幅よりも広くまたは狭くなるように形成される、
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、
前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成し、
各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成し、
前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去する、
半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記犠牲膜の除去後に、前記第１側面と前記第３側面との間と、前記第２側面と前記第４配線との間にエアギャップが形成されるように、前記第１および第２配線上に第３の絶縁膜を形成する、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記芯材は、前記第２の絶縁膜の幅が前記犠牲膜の幅よりも広くまたは狭くなるように形成される、請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成されており、第１側面と、前記第１側面よりも傾斜した第２側面とを有する複数の第１配線と、
前記第１の絶縁膜上に前記第１配線と交互に形成されており、前記第１側面と対向する第３側面と、前記第２側面と対向し、前記第３側面よりも傾斜した第４側面と、を有する複数の第２配線と、
前記第１側面と前記第３側面との間の第１領域と、前記第２側面と前記第４側面との間の第２領域のうち、前記第１領域内のみに形成され、かつ、前記第１側面と前記第３側面に部分的に接するように前記第１領域内の底部に設けられた第２の絶縁膜と、
を備える半導体装置。
【請求項６】
さらに、前記第１および第２領域内にエアギャップを有するように、前記第１および第２配線上に形成された第３の絶縁膜を備える、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の絶縁膜の幅は、前記第２の絶縁膜よりも上方での前記第１側面と前記第３側面との間の距離よりも広いまたは狭い、請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板上に、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜を順に形成し、
前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成し、
各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成し、
前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜を部分的に除去する、
半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、
前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成し、
各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成し、
前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去し、
前記犠牲膜の除去後に、前記第１側面と前記第３側面との間と、前記第２側面と前記第４配線との間にエアギャップが形成されるように、前記第１および第２配線上に第３の絶縁膜を形成し、
前記芯材は、前記第２の絶縁膜の幅が前記犠牲膜の幅よりも広くまたは狭くなるように形成される、
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、および犠牲膜を順に形成し、
前記犠牲膜と前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成し、
各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成し、
前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜が残存するように前記犠牲膜を除去する、
半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記犠牲膜の除去後に、前記第１側面と前記第３側面との間と、前記第２側面と前記第４配線との間にエアギャップが形成されるように、前記第１および第２配線上に第３の絶縁膜を形成する、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記芯材は、前記第２の絶縁膜の幅が前記犠牲膜の幅よりも広くまたは狭くなるように形成される、請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成されており、第１側面と、前記第１側面よりも傾斜した第２側面とを有する複数の第１配線と、
前記第１の絶縁膜上に前記第１配線と交互に形成されており、前記第１側面と対向する第３側面と、前記第２側面と対向し、前記第３側面よりも傾斜した第４側面と、を有する複数の第２配線と、
前記第１側面と前記第３側面との間の第１領域と、前記第２側面と前記第４側面との間の第２領域のうち、前記第１領域内のみに形成され、かつ、前記第１側面と前記第３側面に部分的に接するように前記第１領域内の底部に設けられた第２の絶縁膜と、
を備える半導体装置。
【請求項６】
さらに、前記第１および第２領域内にエアギャップを有するように、前記第１および第２配線上に形成された第３の絶縁膜を備える、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の絶縁膜の幅は、前記第２の絶縁膜よりも上方での前記第１側面と前記第３側面との間の距離よりも広いまたは狭い、請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板上に、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜を順に形成し、
前記第２の絶縁膜から複数の芯材を形成し、
各々の前記芯材の側面に、前記芯材に接する第１側面と、前記第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する第１配線と、前記芯材に接する第３側面と、前記第３側面の反対側に位置する第４側面とを有する第２配線を形成し、
前記第１および第２配線の形成後に、前記第２の絶縁膜を部分的に除去する、
半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０５８９１（Ｐ２０１３−１０５８９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８７５０（Ｐ２０１１−２４８７５０）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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