半導体装置及びその製造方法
【課題】本実施形態は、配線形状の制御が容易になり、且つ、配線間を埋める絶縁膜表面の段差が回避できるような半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本実施形態の半導体装置の製造方法は、配線領域と非配線領域とを有する第１の絶縁膜において、配線領域に溝を形成し、第１の絶縁膜の上面と溝の底面及び側壁とを覆うように配線材料を堆積し、配線材料をエッチングすることにより、溝中に、溝と平行に、且つ、側壁と離して配置された複数の配線を形成し、第１の絶縁膜の上面と複数の配線の上面とを覆い、且つ、配線の間と側壁と側壁に隣り合うように配置された配線との間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する。
【解決手段】本実施形態の半導体装置の製造方法は、配線領域と非配線領域とを有する第１の絶縁膜において、配線領域に溝を形成し、第１の絶縁膜の上面と溝の底面及び側壁とを覆うように配線材料を堆積し、配線材料をエッチングすることにより、溝中に、溝と平行に、且つ、側壁と離して配置された複数の配線を形成し、第１の絶縁膜の上面と複数の配線の上面とを覆い、且つ、配線の間と側壁と側壁に隣り合うように配置された配線との間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メモリ製品、ロジック製品等の半導体装置の備える多層配線において、微細化や構造の多様化が進められている。多層配線の形成は、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて配線を形成し、その配線間を埋めるように絶縁膜を形成することにより行うことが検討されている。
【０００３】
このようなＲＩＥ法で配線を形成する場合、配線を形成しようとする基板等の全面に亘って配線材料を成膜し、さらに、配線となる部分以外の配線材料をＲＩＥ法により除去を行う。従って、基板等のうち配線を形成しない非配線領域では成膜した配線材料をすべてＲＩＥ法により除去することになるため、配線が形成される配線領域と非配線領域とで除去する配線材料のボリューム（体積）が異なることとなる。このことにより、非配線領域に配線材料の残渣が発生し、半導体装置において残渣によるショートが生じてしまう可能性がある。
【０００４】
また、配線領域と非配線領域との境界部分に形成される配線の形状を、所望の形状とすることが難しく、すなわち、境界部分に形成される配線の形状が、配線領域内の他の配線の形状と異なるものとなってしまう可能性がある。さらに配線領域内においても、ＲＩＥ法で除去する配線材料のボリュームの違いが原因となって、配線高さや配線形状の制御が難しくなるという可能性もある。
【０００５】
さらに、配線を形成し、次いで、その配線間を埋め込むように絶縁膜を形成することとなるが、配線が存在する配線領域と、配線が存在しない非配線領域との上に絶縁膜を形成するため、その絶縁膜の表面には段差が生じてしまう可能性がある。絶縁膜に段差があるとその後に行われるリソグラフィの精度を高めることが難しくなるため、絶縁膜を形成した後に、その表面を平坦化するＣＭＰ（Chemical mechanical polishing）等の工程が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、配線形状の制御が容易になり、且つ、配線間を埋める絶縁膜表面の段差が回避できるような半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜において、前記配線領域に溝を形成し、前記第１の絶縁膜の上面と前記溝の底面及び側壁とを覆うように配線材料を堆積し、前記配線材料をエッチングすることにより、前記溝中に、前記溝と平行に、且つ、前記溝の前記側壁と離して配置された複数の配線を形成し、前記第１の絶縁膜の上面と前記複数の配線の上面とを覆い、且つ、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する、ことを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その１）である。
【図２】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その２）である。
【図３】第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例１、２及び３の断面図である。
【図５】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例４及び５の断面図である。
【図６】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例５の製造工程を説明するための断面図（その１）である。
【図７】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例５の製造工程を説明するための断面図（その２）である。
【図８】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】第２の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図１０】第３の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図１１】第３の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その１）である。
【図１２】第３の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。ただし、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。なお、全図面にわたり共通する部分には、共通する符号を付す。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を図１及び図２を用いて説明する。以下、配線をＲＩＥ法で形成した後にその配線間を埋める絶縁膜を形成するような、メモリ製品、ロジック製品等の半導体装置の製造方法を例に説明する。本発明は、このような半導体装置に限定されるものではなく、他の種類の半導体装置の製造方法においても用いることができる。
【００１２】
まず、図１（ａ）で示すように、第１の絶縁膜２を用意する。第１の絶縁膜２は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、炭酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）等の各種絶縁膜から形成することができる。第１の絶縁膜２は、配線３を形成することとなる配線領域２１と、配線３を形成しない非配線領域２２とを有する。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、第１の絶縁膜２の上にリソグラフィとエッチングとを用いて配線領域２１に溝３１を形成する。この溝３１の深さは、例えば、後に形成する配線３の高さと同じとすることが好ましく、例えば数１０ｎｍである。また、溝３１の幅については、例えば、数１００ｎｍから数１０μｍとすることができる。ここで、高価であるリソグラフィのプロセスを使用して溝３１を形成することとなるが、溝３１の幅は広いため、配線領域２１に溝３１を形成するリソグラフィは、リソグラフィにて解像できる最小距離に比べて、かなり広い距離を持つ（例えば１桁以上）。従って、ここで使用するリソグラフィは安価なものである。
【００１４】
次に、図１（ｃ）で示すように、配線材料６を、第１の絶縁膜２の表面全体を覆うように、溝３１の凹凸に沿って成膜する。成膜方法としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ(Physical Vapor Deposition）、めっき等が挙げられる。配線材料６の膜厚は例えば形成する配線３の高さと同じとすることができる。また、この配線材料６は、ＲＩＥ法で容易に加工できる金属材料から選択することができ、例えば、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくとも１つを含むシリサイド、及び、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくも１つをドープしたシリコンから選択することができる。
【００１５】
その後、図２（ａ）で示すように、マスク材料７を成膜する。さらに所望のパターンを有するレジスト８により、マスク材料７を加工して、マスクを形成する。
【００１６】
次に、図２（ｂ）で示すように、配線材料６を、先に形成したマスクを用いて、リソグラフィとエッチングとにより加工して、溝３１の中に、配線３を形成する。配線３の高さは、例えば数１０ｎｍであり、幅は、例えば数１０ｎｍである。配線３の形成の制御の容易性の観点から、溝３１の側壁と最も溝３１の側壁に近い配線３までの距離ａを常に一定にしておくと好ましい。この距離ａは、配線３の間の距離ｂに近いほどさらに好ましく、例えば距離ｂを距離ａの１０倍以下に設定すると良い。
【００１７】
エッチングで除去する配線材料６のボリュームが第１の絶縁膜２上で均一でない場合には、配線材料６のエッチング残渣ができてしまったり、配線３の形状が不均一になってしまったりすることがあるが、本実施形態においては、配線材料６を第１の絶縁膜２上のほぼ全面に亘って除去しているため、配線材料６のエッチング残渣の発生を回避し、配線３の形状の不均一性を改善することができる。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、第２の絶縁膜４を形成する。この第２の絶縁膜４は、第１の絶縁膜２と同様に、酸化シリコン、窒化シリコン、炭酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）等の各種絶縁膜から形成することができる。その厚みは、例えば、数１０ｎｍから１μｍのものとすることができる。溝３１を形成し、その溝３１の中に配線３を形成していることから、溝３１が形成されていない第１の絶縁膜２の上面（第１の絶縁膜２の凸部の上面）と配線３の上面とにより、第１の絶縁膜２の全面に亘って第２の絶縁膜４が形成される面の高さが同じとなる。従って、それらの上に第２の絶縁膜４を形成しても、第２の絶縁膜４の表面に段差が生じてしまうことを避けることができる。よって、第２の絶縁膜４の表面の平坦にするＣＭＰの工程を行わなくても良い。
【００１９】
このようにして、図３（ａ）に示すように、第１の実施形態にかかる半導体装置１が形成される。すなわち、本実施形態の半導体装置１は、第１の絶縁膜２の配線領域２１に形成された溝３１と、溝３１中に溝３１と平行であって溝３１の側壁と離して配置された複数の配線３と、第１の絶縁膜２と複数の配線３との上面を覆い、且つ、配線３の間と溝３１の側壁とその側壁に隣り合うように配置された配線３との間とを埋め込むように形成された、第２の絶縁膜４を有する。さらに、配線３の形成の制御の容易性の観点から、溝３１の側壁と最も溝３１の側壁に近い配線３までの距離ａが常に一定であると好ましい。この距離ａは、配線３の間の距離ｂに近いほどさらに好ましい。
【００２０】
また、図３（ｂ）に示すように、配線３の下に、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。このバリアメタル５を形成することにより、第１の絶縁膜２と配線３との間の密着性をより高めることができる。
【００２１】
また、第１の実施形態にかかる半導体装置１の変形例１を図４（ａ）に示す。第１の絶縁膜２に形成された溝３１に配線３を形成すると、溝３１の側壁と溝３１の底部の一部に接するような溝端部配線３２が形成される場合がある。例えば、この溝端部配線３２の形状としては、溝３１と接してはいない他の配線３と同じ形状である場合や、他の配線３とその断面形状が異なる場合がある。さらに、溝端部配線３２の断面形状が、左右非対称であったり、三角形に近い形状であったりする。この溝端部配線３２を他の配線３と同様に配線として用いても良く、また、ダミー配線として用いても良い。このような溝端部配線３２が形成された場合には、先に規定した距離ａは、溝端部配線３２と、２番目に溝３１の側壁に近い配線３との距離とする（図４（ａ）を参照）。そして、本実施形態と同様に、距離ａを常に一定にしておくと好ましい。また、この距離ａは、配線３の間の距離ｂに近いほどさらに好ましく、例えば距離ｂを距離ａの１０倍以下に設定すると良い。
【００２２】
さらに、第１の実施形態と同じく、第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例２を示す図４（ｂ）のように、配線３下の第１の絶縁膜２の上面部分と溝３１の側壁とを覆うように、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、第１の実施形態と同様に、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。このバリアメタル５を形成することにより、第１の絶縁膜２と配線３との間の密着性をより高めることができる。
【００２３】
ダマシン法で配線を形成する場合、基板上を均一にＣＭＰ処理する等のために非配線領域２２にダミーパターンを配置することが多い。しかし、本実施形態においては、配線材料６のＣＭＰ処理を行うことが不要であるために、非配線領域２２にダミーパターンを配置することが不要である。従って、第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例３を示す図４（ｃ）のように、数層に亘って貫くようなコンタクト１０を有する半導体装置１を形成しようとする場合には、第１の絶縁膜２の凸領域、言い換えると、非配線領域２２にコンタクト１０を形成することができる。つまり、非配線領域２２にはダミーパターンがないため、第１の実施形態及びその変形例においては、コンタクト１０を配置することが可能な領域が広く、コンタクト１０の設計に関して自由度が高いこととなる。
【００２４】
また、配線３の下にコンタクト１０を有するような半導体装置１を形成することができる。このような半導体装置１を本実施形態の変形例４として、図５（ａ）に示す。この変形例４においては、配線３の下のコンタクト１０はＲＩＥ法で形成されている。
【００２５】
変形例４と同様に、配線３の下にコンタクト１０を有する半導体装置１であって、このコンタクト１０がダマシン法で形成されたものである場合、図５（ｂ）に示される本実施形態の変形例５のようにすることができる。この変形例５においては、第１の絶縁膜２に溝を形成せず、その代わりに、第１の絶縁膜２の上に第３の絶縁膜１１を形成するものである。
【００２６】
この変形例５の製造方法を図６及び図７を用いて説明する。図６（ａ）に示されるように、ダマシン法によりコンタクト１０を形成した後、詳細には、コンタクト１０と第１の絶縁膜２との表面をＣＭＰ処理した後、第３の絶縁膜１１をコンタクト１０と第１の絶縁膜２との表面の上に成膜する。
【００２７】
次に、図６（ｂ）に示されるように、第３の絶縁膜１１のうち、配線領域２１にあたる部分を除去する。このようにして、第１の絶縁膜２と、その表面の一部を覆う第３の絶縁膜１１とが一体となって溝３１を形成する。
【００２８】
次に、図６（ｃ）で示すように、第１の実施形態と同様に、配線材料６を、第１の絶縁膜２と第３の絶縁膜１１との表面全体を覆うように、溝３１の凹凸に沿って成膜する。
【００２９】
その後、図７（ａ）から図７（ｃ）に示されるように、第１の実施形態と同様に、マスクを形成し、溝３１の中に配線３を形成し、さらに第２の絶縁膜４を形成する。この後の製造方法に関する詳細な説明は、第１の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、ＲＩＥ法で配線を形成する半導体装置において、あらかじめ第１の絶縁膜２に形成した溝３１に配線３を形成することにより、配線材料６の除去が全面に均一に施されることから、配線３の形状の制御が容易になり、さらに、溝３１が形成されていない第１の絶縁膜２の上面（第１の絶縁膜２の凸部の上面）と配線３の上面とにより、第２の絶縁膜４が形成される面の高さが均一となることから、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面に段差が生じてしまうことを避けることができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、配線３の間にエアーギャップ１２を形成した半導体装置１である。配線３の間にエアーギャップ１２を形成することにより、配線３の間に生じる容量の低減を図ることができる。
【００３２】
第２の実施形態にかかる半導体装置１の製造方法を、図８を用いて説明する。
【００３３】
図８（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁膜２の配線領域２１にあらかじめ溝３１を形成する。このとき、溝３１は、第２の絶縁膜４が埋め込まれることとなるスペース４１の幅が第１の絶縁膜２の全体に亘って同じ程度になるように形成する。詳細には、配線３の間と、溝３１の側壁と最も溝３１の側壁に近い配線３との間とが同じ幅になるように、形成する。
【００３４】
そして、図８（ｂ）に示すように、溝３１を埋め込むようにエアーギャップ１２を有する第２の絶縁膜４を形成する。
【００３５】
従って、例えば非配線領域２２や容量低減を必要としない配線領域について、リソグラフィ工程を追加したり、第２の絶縁膜４の成膜条件を最適化したりすることにより配線３間にエアーギャップ１２が形成できないように製造工程をコントロールすることを必要とすることなく、容量低減を狙いたい配線３間のみにエアーギャップ１２を形成することができる。また、第２の絶縁膜４が埋め込まれるスペース４１の幅が第１の絶縁膜２の全体に亘って均一であることから、スペース４１に埋め込まれる第２の絶縁膜４中に、エアーギャップ１２を全体に亘って均一に、詳細にはエアーギャップ１２の形状、大きさ、分布等を均一にして、形成することができる。そして、均一にエアーギャップ１２が形成されることから、大幅な容量低減が狙える大きなエアーギャップ１２を形成するように製造工程をコントロールすることが可能となり、エアーギャップ１２が塞がらないといった状況や、その後の半導体装置１の製造工程において、加熱によって配線３が熱膨張して、配線３がエアーギャップ１２側に倒れるといった状況を避け、半導体装置１の製造の歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
このようにして、図９（ａ）に示すように、第２の実施形態にかかる半導体装置１が形成される。すなわち、配線３の間と、溝３１の側壁とその側壁に最も近い位置に配置された配線３との間との第２の絶縁膜４に、エアーギャップ１２を形成した半導体装置１が形成される。この図９（ａ）からわかるように、本実施形態においては、第２の絶縁膜４が埋め込まれるスペース４１は、配線３間の距離と同じ幅を持つ。従って、配線３間のスペースのような狭いスペースと、それに比べて広いスペースとに、同時にエアーギャップ１２を有する第２の絶縁膜４を埋め込んだ場合に比べて、半導体装置１の強度を確保することができる。
【００３７】
また、図９（ｂ）に示すように、配線３の間に第２の絶縁膜４を全く埋め込まないように半導体装置１を形成しても良い。この半導体装置１においては、非配線領域２２に第１の絶縁膜２があるため、半導体装置１の強度を確保しつつ、配線３の間の大幅な容量低減を図ることができる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、ＲＩＥ法で配線を形成する半導体装置１において、あらかじめ第１の絶縁膜２に形成した溝３１に配線３を形成することにより、配線材料６の除去が全面に均一に施されることから、配線３の形状の制御が容易になり、さらに、溝３１が形成されていない第１の絶縁膜２の上面（第１の絶縁膜２の凸部の上面）と配線３の上面とにより、第２の絶縁膜４が形成される面の高さが均一となり、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面に段差が生じてしまうことを避けることができる。また、本実施形態によれば、エアーギャップ１２を全体に亘って均一に形成できることから、半導体装置１の製造の歩留まりを向上させつつ、配線３の間に生じる容量の低減を図ることができる。加えて、半導体装置１の強度を確保することができる。
【００３９】
なお、第１の実施形態と同様に、配線３の下などに、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、図１０（ａ）に示すように、非配線領域２２にダミーパターン１３を配置して、第１の絶縁膜２のほぼ全面に亘って配線３及びダミーパターン１３を配置しているため、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面を平坦にすることができる。なお、この第３の実施形態は、数層をまたぐコンタクト１０がない半導体装置１に適用することができる。
【００４１】
本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、配線３の形成の制御の容易性の観点から、配線３と配線３に最も近い非配線領域２２に形成したダミーパターン１３との距離ａが、配線３間の距離ｂの１０倍を超えず、常に一定であることが好ましい（図１０（ａ）参照）。
【００４２】
また、本実施形態のダミーパターン１３は、第３の実施形態にかかる半導体装置１の変形例の断面図である図１０（ｂ）のように、一定周期ごとに区切っても良い。配線３の形成の制御の容易性の観点から、その場合のダミーパターン１３間の距離ｃは、配線３と配線３に最も近いダミーパターン１３との距離ａと同じであることが好ましい。
【００４３】
第３の実施形態にかかる半導体装置１の製造方法を図１１及び図１２を用いて説明する。
【００４４】
まず、図１１（ａ）で示すように、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁膜２を用意する。第１の絶縁膜２は、配線３を形成することとなる配線領域２１と、ダミーパターン１３を形成する非配線領域２２とを有する。
【００４５】
次に、図１１（ｂ）で示すように、配線材料６を、第１の絶縁膜２の表面全体を覆うように成膜する。成膜方法としては、第１の実施形態と同様に、例えばＣＶＤ、ＰＶＤ、めっき等が挙げられる。配線材料６の膜厚は例えば形成する配線３の高さと同じにすることができる。また、この配線材料６は、ＲＩＥ法で容易に加工できる金属材料から選択することができ、例えば、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくも１つを含むシリサイド、及び、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくも１つをドープしたシリコンから選択することができる。
【００４６】
その後、図１１（ｃ）で示すように、マスク材料７を成膜する。さらに所望のパターンを有するレジスト８により、マスク材料７を加工して、マスクを形成する。
【００４７】
次に、図１２（ａ）で示すように、配線材料６を、先に形成したマスクを用いて、リソグラフィとエッチングとにより加工して、第１の絶縁膜２の上に、配線３とダミーパターン１３とを形成する。先に説明したように、配線３と配線３に最も近い非配線領域２２に形成したダミーパターン１３との距離ａが、配線３間の距離ｂの１０倍を超えず、常に一定であることが好ましい。さらに、本実施形態においては、配線材料６をエッチングによりほとんど除去しない。言い換えると、エッチングにより除去する配線材料６のボリュームは、第１の絶縁膜２上の全面に亘ってほぼ一定である。従って、配線３の形状の制御が容易となる。
【００４８】
次に、図１２（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様に、第２の絶縁膜４を形成する。非配線領域２２にダミーパターン１３を配置して、第１の絶縁膜２のほぼ全面に亘って配線３及びダミーパターン１３を配置しているため、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面を平坦にすることができる。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、ＲＩＥ法で配線３を形成する半導体装置１において、配線領域２１に配線３を配置し、非配線領域２２にダミーパターン１３を配置することにより、第１の絶縁膜２のほぼ全面に亘って配線３及びダミーパターン１３を配置していることとなるため、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面を平坦にすることができる。また、配線材料６の除去が全面に均一に施されることから、配線３の形状の制御が容易になる。
【００５０】
なお、第１の実施形態と同様に、配線３の下などに、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。
【００５１】
なお、第１から第３の実施形態においては、半導体基板は、必ずしもシリコン基板でなくてもよく、他の基板でも良い。また、種々の基板上に半導体構造等が形成されたものでも良い。
【００５２】
さらに、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、これら以外の各種の形態を採ることができる。すなわち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 半導体装置
２ 第１の絶縁膜
３ 配線
４ 第２の絶縁膜
５ バリアメタル
６ 配線材料
７ マスク材料
８ レジスト
１０ コンタクト
１１ 第３の絶縁膜
１２ エアーギャップ
１３ ダミーパターン
２１ 配線領域
２２ 非配線領域
３１ 溝
３２ 溝端部配線
４１ スペース
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メモリ製品、ロジック製品等の半導体装置の備える多層配線において、微細化や構造の多様化が進められている。多層配線の形成は、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて配線を形成し、その配線間を埋めるように絶縁膜を形成することにより行うことが検討されている。
【０００３】
このようなＲＩＥ法で配線を形成する場合、配線を形成しようとする基板等の全面に亘って配線材料を成膜し、さらに、配線となる部分以外の配線材料をＲＩＥ法により除去を行う。従って、基板等のうち配線を形成しない非配線領域では成膜した配線材料をすべてＲＩＥ法により除去することになるため、配線が形成される配線領域と非配線領域とで除去する配線材料のボリューム（体積）が異なることとなる。このことにより、非配線領域に配線材料の残渣が発生し、半導体装置において残渣によるショートが生じてしまう可能性がある。
【０００４】
また、配線領域と非配線領域との境界部分に形成される配線の形状を、所望の形状とすることが難しく、すなわち、境界部分に形成される配線の形状が、配線領域内の他の配線の形状と異なるものとなってしまう可能性がある。さらに配線領域内においても、ＲＩＥ法で除去する配線材料のボリュームの違いが原因となって、配線高さや配線形状の制御が難しくなるという可能性もある。
【０００５】
さらに、配線を形成し、次いで、その配線間を埋め込むように絶縁膜を形成することとなるが、配線が存在する配線領域と、配線が存在しない非配線領域との上に絶縁膜を形成するため、その絶縁膜の表面には段差が生じてしまう可能性がある。絶縁膜に段差があるとその後に行われるリソグラフィの精度を高めることが難しくなるため、絶縁膜を形成した後に、その表面を平坦化するＣＭＰ（Chemical mechanical polishing）等の工程が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、配線形状の制御が容易になり、且つ、配線間を埋める絶縁膜表面の段差が回避できるような半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜において、前記配線領域に溝を形成し、前記第１の絶縁膜の上面と前記溝の底面及び側壁とを覆うように配線材料を堆積し、前記配線材料をエッチングすることにより、前記溝中に、前記溝と平行に、且つ、前記溝の前記側壁と離して配置された複数の配線を形成し、前記第１の絶縁膜の上面と前記複数の配線の上面とを覆い、且つ、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する、ことを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その１）である。
【図２】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その２）である。
【図３】第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例１、２及び３の断面図である。
【図５】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例４及び５の断面図である。
【図６】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例５の製造工程を説明するための断面図（その１）である。
【図７】第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例５の製造工程を説明するための断面図（その２）である。
【図８】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】第２の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図１０】第３の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図１１】第３の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その１）である。
【図１２】第３の実施形態にかかる半導体装置の製造工程を説明するための断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。ただし、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。なお、全図面にわたり共通する部分には、共通する符号を付す。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を図１及び図２を用いて説明する。以下、配線をＲＩＥ法で形成した後にその配線間を埋める絶縁膜を形成するような、メモリ製品、ロジック製品等の半導体装置の製造方法を例に説明する。本発明は、このような半導体装置に限定されるものではなく、他の種類の半導体装置の製造方法においても用いることができる。
【００１２】
まず、図１（ａ）で示すように、第１の絶縁膜２を用意する。第１の絶縁膜２は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、炭酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）等の各種絶縁膜から形成することができる。第１の絶縁膜２は、配線３を形成することとなる配線領域２１と、配線３を形成しない非配線領域２２とを有する。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、第１の絶縁膜２の上にリソグラフィとエッチングとを用いて配線領域２１に溝３１を形成する。この溝３１の深さは、例えば、後に形成する配線３の高さと同じとすることが好ましく、例えば数１０ｎｍである。また、溝３１の幅については、例えば、数１００ｎｍから数１０μｍとすることができる。ここで、高価であるリソグラフィのプロセスを使用して溝３１を形成することとなるが、溝３１の幅は広いため、配線領域２１に溝３１を形成するリソグラフィは、リソグラフィにて解像できる最小距離に比べて、かなり広い距離を持つ（例えば１桁以上）。従って、ここで使用するリソグラフィは安価なものである。
【００１４】
次に、図１（ｃ）で示すように、配線材料６を、第１の絶縁膜２の表面全体を覆うように、溝３１の凹凸に沿って成膜する。成膜方法としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ(Physical Vapor Deposition）、めっき等が挙げられる。配線材料６の膜厚は例えば形成する配線３の高さと同じとすることができる。また、この配線材料６は、ＲＩＥ法で容易に加工できる金属材料から選択することができ、例えば、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくとも１つを含むシリサイド、及び、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくも１つをドープしたシリコンから選択することができる。
【００１５】
その後、図２（ａ）で示すように、マスク材料７を成膜する。さらに所望のパターンを有するレジスト８により、マスク材料７を加工して、マスクを形成する。
【００１６】
次に、図２（ｂ）で示すように、配線材料６を、先に形成したマスクを用いて、リソグラフィとエッチングとにより加工して、溝３１の中に、配線３を形成する。配線３の高さは、例えば数１０ｎｍであり、幅は、例えば数１０ｎｍである。配線３の形成の制御の容易性の観点から、溝３１の側壁と最も溝３１の側壁に近い配線３までの距離ａを常に一定にしておくと好ましい。この距離ａは、配線３の間の距離ｂに近いほどさらに好ましく、例えば距離ｂを距離ａの１０倍以下に設定すると良い。
【００１７】
エッチングで除去する配線材料６のボリュームが第１の絶縁膜２上で均一でない場合には、配線材料６のエッチング残渣ができてしまったり、配線３の形状が不均一になってしまったりすることがあるが、本実施形態においては、配線材料６を第１の絶縁膜２上のほぼ全面に亘って除去しているため、配線材料６のエッチング残渣の発生を回避し、配線３の形状の不均一性を改善することができる。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、第２の絶縁膜４を形成する。この第２の絶縁膜４は、第１の絶縁膜２と同様に、酸化シリコン、窒化シリコン、炭酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）等の各種絶縁膜から形成することができる。その厚みは、例えば、数１０ｎｍから１μｍのものとすることができる。溝３１を形成し、その溝３１の中に配線３を形成していることから、溝３１が形成されていない第１の絶縁膜２の上面（第１の絶縁膜２の凸部の上面）と配線３の上面とにより、第１の絶縁膜２の全面に亘って第２の絶縁膜４が形成される面の高さが同じとなる。従って、それらの上に第２の絶縁膜４を形成しても、第２の絶縁膜４の表面に段差が生じてしまうことを避けることができる。よって、第２の絶縁膜４の表面の平坦にするＣＭＰの工程を行わなくても良い。
【００１９】
このようにして、図３（ａ）に示すように、第１の実施形態にかかる半導体装置１が形成される。すなわち、本実施形態の半導体装置１は、第１の絶縁膜２の配線領域２１に形成された溝３１と、溝３１中に溝３１と平行であって溝３１の側壁と離して配置された複数の配線３と、第１の絶縁膜２と複数の配線３との上面を覆い、且つ、配線３の間と溝３１の側壁とその側壁に隣り合うように配置された配線３との間とを埋め込むように形成された、第２の絶縁膜４を有する。さらに、配線３の形成の制御の容易性の観点から、溝３１の側壁と最も溝３１の側壁に近い配線３までの距離ａが常に一定であると好ましい。この距離ａは、配線３の間の距離ｂに近いほどさらに好ましい。
【００２０】
また、図３（ｂ）に示すように、配線３の下に、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。このバリアメタル５を形成することにより、第１の絶縁膜２と配線３との間の密着性をより高めることができる。
【００２１】
また、第１の実施形態にかかる半導体装置１の変形例１を図４（ａ）に示す。第１の絶縁膜２に形成された溝３１に配線３を形成すると、溝３１の側壁と溝３１の底部の一部に接するような溝端部配線３２が形成される場合がある。例えば、この溝端部配線３２の形状としては、溝３１と接してはいない他の配線３と同じ形状である場合や、他の配線３とその断面形状が異なる場合がある。さらに、溝端部配線３２の断面形状が、左右非対称であったり、三角形に近い形状であったりする。この溝端部配線３２を他の配線３と同様に配線として用いても良く、また、ダミー配線として用いても良い。このような溝端部配線３２が形成された場合には、先に規定した距離ａは、溝端部配線３２と、２番目に溝３１の側壁に近い配線３との距離とする（図４（ａ）を参照）。そして、本実施形態と同様に、距離ａを常に一定にしておくと好ましい。また、この距離ａは、配線３の間の距離ｂに近いほどさらに好ましく、例えば距離ｂを距離ａの１０倍以下に設定すると良い。
【００２２】
さらに、第１の実施形態と同じく、第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例２を示す図４（ｂ）のように、配線３下の第１の絶縁膜２の上面部分と溝３１の側壁とを覆うように、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、第１の実施形態と同様に、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。このバリアメタル５を形成することにより、第１の絶縁膜２と配線３との間の密着性をより高めることができる。
【００２３】
ダマシン法で配線を形成する場合、基板上を均一にＣＭＰ処理する等のために非配線領域２２にダミーパターンを配置することが多い。しかし、本実施形態においては、配線材料６のＣＭＰ処理を行うことが不要であるために、非配線領域２２にダミーパターンを配置することが不要である。従って、第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例３を示す図４（ｃ）のように、数層に亘って貫くようなコンタクト１０を有する半導体装置１を形成しようとする場合には、第１の絶縁膜２の凸領域、言い換えると、非配線領域２２にコンタクト１０を形成することができる。つまり、非配線領域２２にはダミーパターンがないため、第１の実施形態及びその変形例においては、コンタクト１０を配置することが可能な領域が広く、コンタクト１０の設計に関して自由度が高いこととなる。
【００２４】
また、配線３の下にコンタクト１０を有するような半導体装置１を形成することができる。このような半導体装置１を本実施形態の変形例４として、図５（ａ）に示す。この変形例４においては、配線３の下のコンタクト１０はＲＩＥ法で形成されている。
【００２５】
変形例４と同様に、配線３の下にコンタクト１０を有する半導体装置１であって、このコンタクト１０がダマシン法で形成されたものである場合、図５（ｂ）に示される本実施形態の変形例５のようにすることができる。この変形例５においては、第１の絶縁膜２に溝を形成せず、その代わりに、第１の絶縁膜２の上に第３の絶縁膜１１を形成するものである。
【００２６】
この変形例５の製造方法を図６及び図７を用いて説明する。図６（ａ）に示されるように、ダマシン法によりコンタクト１０を形成した後、詳細には、コンタクト１０と第１の絶縁膜２との表面をＣＭＰ処理した後、第３の絶縁膜１１をコンタクト１０と第１の絶縁膜２との表面の上に成膜する。
【００２７】
次に、図６（ｂ）に示されるように、第３の絶縁膜１１のうち、配線領域２１にあたる部分を除去する。このようにして、第１の絶縁膜２と、その表面の一部を覆う第３の絶縁膜１１とが一体となって溝３１を形成する。
【００２８】
次に、図６（ｃ）で示すように、第１の実施形態と同様に、配線材料６を、第１の絶縁膜２と第３の絶縁膜１１との表面全体を覆うように、溝３１の凹凸に沿って成膜する。
【００２９】
その後、図７（ａ）から図７（ｃ）に示されるように、第１の実施形態と同様に、マスクを形成し、溝３１の中に配線３を形成し、さらに第２の絶縁膜４を形成する。この後の製造方法に関する詳細な説明は、第１の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、ＲＩＥ法で配線を形成する半導体装置において、あらかじめ第１の絶縁膜２に形成した溝３１に配線３を形成することにより、配線材料６の除去が全面に均一に施されることから、配線３の形状の制御が容易になり、さらに、溝３１が形成されていない第１の絶縁膜２の上面（第１の絶縁膜２の凸部の上面）と配線３の上面とにより、第２の絶縁膜４が形成される面の高さが均一となることから、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面に段差が生じてしまうことを避けることができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、配線３の間にエアーギャップ１２を形成した半導体装置１である。配線３の間にエアーギャップ１２を形成することにより、配線３の間に生じる容量の低減を図ることができる。
【００３２】
第２の実施形態にかかる半導体装置１の製造方法を、図８を用いて説明する。
【００３３】
図８（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁膜２の配線領域２１にあらかじめ溝３１を形成する。このとき、溝３１は、第２の絶縁膜４が埋め込まれることとなるスペース４１の幅が第１の絶縁膜２の全体に亘って同じ程度になるように形成する。詳細には、配線３の間と、溝３１の側壁と最も溝３１の側壁に近い配線３との間とが同じ幅になるように、形成する。
【００３４】
そして、図８（ｂ）に示すように、溝３１を埋め込むようにエアーギャップ１２を有する第２の絶縁膜４を形成する。
【００３５】
従って、例えば非配線領域２２や容量低減を必要としない配線領域について、リソグラフィ工程を追加したり、第２の絶縁膜４の成膜条件を最適化したりすることにより配線３間にエアーギャップ１２が形成できないように製造工程をコントロールすることを必要とすることなく、容量低減を狙いたい配線３間のみにエアーギャップ１２を形成することができる。また、第２の絶縁膜４が埋め込まれるスペース４１の幅が第１の絶縁膜２の全体に亘って均一であることから、スペース４１に埋め込まれる第２の絶縁膜４中に、エアーギャップ１２を全体に亘って均一に、詳細にはエアーギャップ１２の形状、大きさ、分布等を均一にして、形成することができる。そして、均一にエアーギャップ１２が形成されることから、大幅な容量低減が狙える大きなエアーギャップ１２を形成するように製造工程をコントロールすることが可能となり、エアーギャップ１２が塞がらないといった状況や、その後の半導体装置１の製造工程において、加熱によって配線３が熱膨張して、配線３がエアーギャップ１２側に倒れるといった状況を避け、半導体装置１の製造の歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
このようにして、図９（ａ）に示すように、第２の実施形態にかかる半導体装置１が形成される。すなわち、配線３の間と、溝３１の側壁とその側壁に最も近い位置に配置された配線３との間との第２の絶縁膜４に、エアーギャップ１２を形成した半導体装置１が形成される。この図９（ａ）からわかるように、本実施形態においては、第２の絶縁膜４が埋め込まれるスペース４１は、配線３間の距離と同じ幅を持つ。従って、配線３間のスペースのような狭いスペースと、それに比べて広いスペースとに、同時にエアーギャップ１２を有する第２の絶縁膜４を埋め込んだ場合に比べて、半導体装置１の強度を確保することができる。
【００３７】
また、図９（ｂ）に示すように、配線３の間に第２の絶縁膜４を全く埋め込まないように半導体装置１を形成しても良い。この半導体装置１においては、非配線領域２２に第１の絶縁膜２があるため、半導体装置１の強度を確保しつつ、配線３の間の大幅な容量低減を図ることができる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、ＲＩＥ法で配線を形成する半導体装置１において、あらかじめ第１の絶縁膜２に形成した溝３１に配線３を形成することにより、配線材料６の除去が全面に均一に施されることから、配線３の形状の制御が容易になり、さらに、溝３１が形成されていない第１の絶縁膜２の上面（第１の絶縁膜２の凸部の上面）と配線３の上面とにより、第２の絶縁膜４が形成される面の高さが均一となり、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面に段差が生じてしまうことを避けることができる。また、本実施形態によれば、エアーギャップ１２を全体に亘って均一に形成できることから、半導体装置１の製造の歩留まりを向上させつつ、配線３の間に生じる容量の低減を図ることができる。加えて、半導体装置１の強度を確保することができる。
【００３９】
なお、第１の実施形態と同様に、配線３の下などに、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、図１０（ａ）に示すように、非配線領域２２にダミーパターン１３を配置して、第１の絶縁膜２のほぼ全面に亘って配線３及びダミーパターン１３を配置しているため、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面を平坦にすることができる。なお、この第３の実施形態は、数層をまたぐコンタクト１０がない半導体装置１に適用することができる。
【００４１】
本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、配線３の形成の制御の容易性の観点から、配線３と配線３に最も近い非配線領域２２に形成したダミーパターン１３との距離ａが、配線３間の距離ｂの１０倍を超えず、常に一定であることが好ましい（図１０（ａ）参照）。
【００４２】
また、本実施形態のダミーパターン１３は、第３の実施形態にかかる半導体装置１の変形例の断面図である図１０（ｂ）のように、一定周期ごとに区切っても良い。配線３の形成の制御の容易性の観点から、その場合のダミーパターン１３間の距離ｃは、配線３と配線３に最も近いダミーパターン１３との距離ａと同じであることが好ましい。
【００４３】
第３の実施形態にかかる半導体装置１の製造方法を図１１及び図１２を用いて説明する。
【００４４】
まず、図１１（ａ）で示すように、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁膜２を用意する。第１の絶縁膜２は、配線３を形成することとなる配線領域２１と、ダミーパターン１３を形成する非配線領域２２とを有する。
【００４５】
次に、図１１（ｂ）で示すように、配線材料６を、第１の絶縁膜２の表面全体を覆うように成膜する。成膜方法としては、第１の実施形態と同様に、例えばＣＶＤ、ＰＶＤ、めっき等が挙げられる。配線材料６の膜厚は例えば形成する配線３の高さと同じにすることができる。また、この配線材料６は、ＲＩＥ法で容易に加工できる金属材料から選択することができ、例えば、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくも１つを含むシリサイド、及び、Ｗ、Ｔｉ、Ｎi、Ｃｏの少なくも１つをドープしたシリコンから選択することができる。
【００４６】
その後、図１１（ｃ）で示すように、マスク材料７を成膜する。さらに所望のパターンを有するレジスト８により、マスク材料７を加工して、マスクを形成する。
【００４７】
次に、図１２（ａ）で示すように、配線材料６を、先に形成したマスクを用いて、リソグラフィとエッチングとにより加工して、第１の絶縁膜２の上に、配線３とダミーパターン１３とを形成する。先に説明したように、配線３と配線３に最も近い非配線領域２２に形成したダミーパターン１３との距離ａが、配線３間の距離ｂの１０倍を超えず、常に一定であることが好ましい。さらに、本実施形態においては、配線材料６をエッチングによりほとんど除去しない。言い換えると、エッチングにより除去する配線材料６のボリュームは、第１の絶縁膜２上の全面に亘ってほぼ一定である。従って、配線３の形状の制御が容易となる。
【００４８】
次に、図１２（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様に、第２の絶縁膜４を形成する。非配線領域２２にダミーパターン１３を配置して、第１の絶縁膜２のほぼ全面に亘って配線３及びダミーパターン１３を配置しているため、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面を平坦にすることができる。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、ＲＩＥ法で配線３を形成する半導体装置１において、配線領域２１に配線３を配置し、非配線領域２２にダミーパターン１３を配置することにより、第１の絶縁膜２のほぼ全面に亘って配線３及びダミーパターン１３を配置していることとなるため、その上に形成される第２の絶縁膜４の表面を平坦にすることができる。また、配線材料６の除去が全面に均一に施されることから、配線３の形状の制御が容易になる。
【００５０】
なお、第１の実施形態と同様に、配線３の下などに、例えば数ｎｍの厚みを有するバリアメタル５を形成しても良い。このバリアメタル５は、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ａｌなどの金属単体を含む材料により形成することができる。
【００５１】
なお、第１から第３の実施形態においては、半導体基板は、必ずしもシリコン基板でなくてもよく、他の基板でも良い。また、種々の基板上に半導体構造等が形成されたものでも良い。
【００５２】
さらに、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、これら以外の各種の形態を採ることができる。すなわち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 半導体装置
２ 第１の絶縁膜
３ 配線
４ 第２の絶縁膜
５ バリアメタル
６ 配線材料
７ マスク材料
８ レジスト
１０ コンタクト
１１ 第３の絶縁膜
１２ エアーギャップ
１３ ダミーパターン
２１ 配線領域
２２ 非配線領域
３１ 溝
３２ 溝端部配線
４１ スペース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜において、前記配線領域に溝を形成し、
前記第１の絶縁膜の上面と前記溝の底面及び側壁とを覆うように配線材料を堆積し、
前記配線材料をエッチングすることにより、前記溝中に、前記溝と平行に、且つ、前記溝の前記側壁と離して配置された複数の配線を形成し、
前記第１の絶縁膜の上面と前記複数の配線の上面とを覆い、且つ、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する、
ことを備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とにエアーギャップが形成されるように、前記第２の絶縁膜を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板上に、配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜の上面を覆うように配線材料を堆積し、
前記配線材料をエッチングすることにより、前記配線領域に複数の配線と、前記非配線領域にダミーパターンとを形成し、
前記第１の絶縁膜と前記複数の配線と前記ダミーパターンとの上面を覆い、且つ、前記配線の間と前記配線と隣り合うように配置された前記ダミーパターンとの間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する、
ことを備える半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板上に形成され、配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の前記配線領域に形成された溝と、
前記溝中に、前記溝と平行であって、前記溝の側壁と離して配置された複数の配線と、
前記第１の絶縁膜の上面と前記複数の配線の上面とを覆い、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とを埋め込むように形成された、第２の絶縁膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁膜は、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とに、エアーギャップを備える、ことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項１】
配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜において、前記配線領域に溝を形成し、
前記第１の絶縁膜の上面と前記溝の底面及び側壁とを覆うように配線材料を堆積し、
前記配線材料をエッチングすることにより、前記溝中に、前記溝と平行に、且つ、前記溝の前記側壁と離して配置された複数の配線を形成し、
前記第１の絶縁膜の上面と前記複数の配線の上面とを覆い、且つ、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する、
ことを備える半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とにエアーギャップが形成されるように、前記第２の絶縁膜を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板上に、配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜の上面を覆うように配線材料を堆積し、
前記配線材料をエッチングすることにより、前記配線領域に複数の配線と、前記非配線領域にダミーパターンとを形成し、
前記第１の絶縁膜と前記複数の配線と前記ダミーパターンとの上面を覆い、且つ、前記配線の間と前記配線と隣り合うように配置された前記ダミーパターンとの間とを埋め込むように、第２の絶縁膜を形成する、
ことを備える半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板上に形成され、配線領域と非配線領域とを備える第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の前記配線領域に形成された溝と、
前記溝中に、前記溝と平行であって、前記溝の側壁と離して配置された複数の配線と、
前記第１の絶縁膜の上面と前記複数の配線の上面とを覆い、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とを埋め込むように形成された、第２の絶縁膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁膜は、前記配線の間と前記側壁と前記側壁に隣り合うように配置された前記配線との間とに、エアーギャップを備える、ことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１５６２５６（Ｐ２０１２−１５６２５６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２９８（Ｐ２０１１−１３２９８）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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