JPH1098039A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を安定
して形成することができる半導体装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】 層間絶縁膜３に接続孔４および配線溝５
を形成してデュアルダマシン構造を形成した後、全面に
ＴｉＮ／Ｔｉ膜６を成膜し、その上に埋め込み配線形成
用の配線材料として上層Ａｌ合金層７を配線溝５の幅の
３倍以上の膜厚に成膜し、配線溝５および接続孔４の部
分にブリッジ形状を形成する。次に、不活性ガスを用い
て高圧リフローを行い、配線溝５および接続孔４の内部
にＡｌ合金を充填する。この後、ＣＭＰ法などにより層
間絶縁膜３が露出するまで研磨を行い、配線溝５の内部
に埋め込み配線を形成する。また、配線溝と埋め込み配
線の末端のパッド形成用の孔との接続部分において配線
材料によるブリッジ形状を安定して形成するためには、
この接続部分またはその近傍にダミーパターンを形成
し、あるいは、パッド形成用の孔の底部に複数の接続孔
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、高圧リフロー法を用いた埋め込み
配線の形成に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの高集積化によりその内部配線の
微細化、多層化が進んでおり、これに伴い配線形成時の
平坦化技術の開発や微細配線の加工および信頼性確保が
重要な課題となっている。これらの問題点の解決手段の
ひとつとして、埋め込み配線技術が検討されている。こ
の埋め込み配線技術の中でも、特に、低コスト化が可能
な、いわゆるデュアルダマシン（Dual Damascene）法
（ダブルダマシン（DoubleDamascene）法とも呼ばれ
る）が注目されている。このデュアルダマシン法の一例
を図１４〜図２１に示す。

【０００３】このデュアルダマシン法においては、図１
４に示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が層
間絶縁膜（いずれも図示せず）で覆われた基板１０１上
に下層Ａｌ合金配線１０２を形成し、この下層Ａｌ合金
配線１０２を覆うように層間絶縁膜１０３を成膜した
後、この層間絶縁膜１０３上にリソグラフィ工程により
所定形状のレジストパターン１０４を形成する。次に、
図１５に示すように、このレジストパターン１０４をマ
スクとして層間絶縁膜１０３を反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）法などによりエッチングし、接続孔１０５を
形成する。この後、レジストパターン１０４を除去す
る。

【０００４】次に、図１６に示すように、層間絶縁膜１
０３上にリソグラフィ工程により所定形状のレジストパ
ターン１０６を形成する。次に、図１７に示すように、
このレジストパターン１０６をマスクとして層間絶縁膜
１０３をＲＩＥ法などによりエッチングし、配線溝１０
７を形成する。この後、図１８に示すように、レジスト
パターン１０６を除去する。これによって、接続孔１０
５および配線溝１０７が形成される。これらの接続孔１
０５および配線溝１０７からなる構造をデュアルダマシ
ン構造という。

【０００５】さて、層間絶縁膜１０３に形成された配線
溝１０７や接続孔１０５に配線材料を埋め込む方法とし
ては、従来よりリフロー法が用いられているが、その中
でも特に、通常のリフロー法と比べて埋め込み特性に優
れている高圧リフロー法が検討されている。

【０００６】この高圧リフロー法を用いて、デュアルダ
マシン構造の配線溝１０７および接続孔１０５の内部に
配線材料として例えばＡｌ合金を埋め込み、埋め込み配
線を形成する方法について説明する。

【０００７】すなわち、まず、図１９に示すように、上
述のようにして層間絶縁膜１０３に接続孔１０５および
配線溝１０７を形成した後、高真空中において全面に例
えばチタン（Ｔｉ）膜および窒化チタン（ＴｉＮ）膜を
順次成膜し、下地バリアメタルとしてのＴｉＮ／Ｔｉ膜
１０８を形成する。引き続いて、高真空中において全面
に上層Ａｌ合金層１０９を成膜する。このとき、この上
層Ａｌ合金層１０９が配線溝１０７および接続孔１０５
をふさぎ、その内部にボイド１１０が残されるようにす
る（以下、この状態をブリッジ形状と呼ぶ）。この上層
Ａｌ合金層１０９の膜厚は、通常、配線溝１０７の幅の
約２倍に選ばれる。

【０００８】次に、高真空に排気された高圧リフロー炉
内で基板１０１の全体をＡｌ合金の融点付近まで加熱し
て上層Ａｌ合金層１０９を溶融ないし軟化させ、この状
態で高圧リフロー炉内に例えばアルゴン（Ａｒ）などの
不活性ガスを高圧で導入することにより上層Ａｌ合金層
１０９の上面を加圧し、ボイド１１０を減少させてい
く。このようにして、図２０に示すように、配線溝１０
７および接続孔１０５の内部にＡｌ合金を完全に充填す
る。

【０００９】この後、例えばＣＭＰ（Chemical Mechani
cal Polish）法などにより、層間絶縁膜１０３が露出す
るまで上層Ａｌ合金層１０９およびＴｉＮ／Ｔｉ膜１０
８を研磨し、配線溝１０７および接続孔１０５の部分以
外の部分の上層Ａｌ合金層１０９およびＴｉＮ／Ｔｉ膜
１０８を除去する。これによって、図２１に示すよう
に、配線溝１０７の部分に上層配線としての埋め込み配
線１１１が接続孔１０５を介して下層Ａｌ合金配線１０
２に接続されて形成される。

【００１０】以上のような高圧リフロー法を用いたデュ
アルダマシン構造による埋め込み配線の形成方法におい
ては、上層配線の形成と上層配線のグローバル平坦化と
接続孔への配線材料の充填とを同時に行うことができる
ため、多層配線を形成するためのコストの低減を図る上
で非常に有利である。さらに、上層配線に使用する配線
材料と接続孔に充填する材料とが同じ材質であることな
どにより、信頼性が高いという利点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の高圧リフロー法を用いた埋め込み配線の形成方法
には、次のような問題がある。

【００１２】すなわち、上述の高圧リフロー法による埋
め込み原理から明らかなように、配線溝１０７および接
続孔１０５の内部に配線材料を充填して埋め込みを行う
ためには、高圧リフロー炉内に高圧の不活性ガスを導入
する前に配線溝１０７および接続孔１０５の上部を配線
材料でふさぎ、内部にボイド１１０が残されたブリッジ
形状を形成しておく必要がある。ところが、実際には、
図２２に示すように、接続孔１０５の部分で配線材料が
つながらず、ブリッジ形状が形成されない場合があり、
このような場合には、高圧の不活性ガスで上層Ａｌ合金
層１０９の上面を加圧したとしても、配線溝１０７およ
び接続孔１０５の内部に配線材料を十分に充填すること
ができない。また、通常の配線構造において、高圧リフ
ロー法を接続孔の埋め込みのみに適用する場合に比べ、
上述の従来の埋め込み配線の形成方法においては、幅の
広い配線溝１０７の部分にブリッジ形状を形成しなけれ
ばならないため、この問題が顕著となる。

【００１３】以上のように、埋め込み配線の形成に高圧
リフロー法を適用する場合においては、埋め込みの安定
化のためには、ブリッジ形状を安定して形成する技術が
重要となってくる。

【００１４】したがって、この発明の目的は、ブリッジ
形状を安定して形成することができることにより、高圧
リフロー法を用いて埋め込み配線を安定して形成するこ
とができる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明は、高圧リフロー法を用いて
埋め込み配線を形成するようにした半導体装置の製造方
法において、埋め込み配線形成用の配線材料を配線幅の
３倍以上の膜厚に成膜するようにしたことを特徴とする
ものである。

【００１６】この発明の第１の発明においては、典型的
には、埋め込み配線形成用の配線材料を配線幅の３倍以
上４．５倍以下の膜厚に成膜する。

【００１７】この発明の第２の発明は、高圧リフロー法
を用いて埋め込み配線を形成するようにした半導体装置
の製造方法において、埋め込み配線形成用の配線溝と埋
め込み配線の末端のパッド形成用の孔との接続部分また
はその近傍にダミーパターンを形成するようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１８】この発明の第２の発明の一実施形態におい
ては、ダミーパターンは、パッド形成用の孔の深さとほ
ぼ同一の高さを有する。

【００１９】この発明の第３の発明は、高圧リフロー法
を用いて埋め込み配線を形成するようにした半導体装置
の製造方法において、埋め込み配線の末端のパッド形成
用の孔の底部に複数の接続孔を形成するようにしたこと
を特徴とするものである。

【００２０】この発明の第３の発明の一実施形態におい
ては、埋め込み配線形成用の配線溝の底部に形成される
接続孔とほぼ同一の深さに複数の接続孔を形成する。

【００２１】この発明の第３の発明の好適な一実施形態
においては、パッド形成用の孔の底部の全面に複数の接
続孔を形成する。

【００２２】この発明において、埋め込み配線形成用の
配線材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅
（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）またはそれらの合金
が用いられる。

【００２３】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明による半導体装置の製造方法においては、埋め込み
配線形成用の配線材料を配線幅の３倍以上の膜厚に成膜
するようにしていることにより、配線溝の部分に安定し
てブリッジ形状を形成することができる。このため、そ
の後に高圧リフローを行うことにより、配線溝の内部に
配線材料を確実に埋め込むことができる。

【００２４】上述のように構成されたこの発明の第２の
発明または第３の発明による半導体装置の製造方法にお
いては、埋め込み配線形成用の配線溝と埋め込み配線の
末端のパッド形成用の孔との接続部分またはその近傍に
ダミーパターンを形成し、あるいは、埋め込み配線の末
端のパッド形成用の孔の底部に複数の接続孔を形成する
ようにしていることにより、埋め込み配線形成用の配線
材料を成膜した場合、幅が大きく変化する、埋め込み配
線形成用の配線溝と埋め込み配線の末端のパッド形成用
の孔との接続部分においても、安定してブリッジ形状を
形成することができる。このため、その後に高圧リフロ
ーを行うことにより、埋め込み配線形成用の配線溝と埋
め込み配線の末端のパッド形成用の孔との接続部分に
も、配線材料を確実に埋め込むことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１〜図４はこの発明
の第１の実施形態による半導体装置の製造方法を示し、
特に、その上層配線としての埋め込み配線の形成方法を
示す。

【００２６】この第１の実施形態においては、まず、図
１に示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が層
間絶縁膜（いずれも図示せず）で覆われたＳｉ基板１上
に下層Ａｌ合金配線２を形成した後、この下層Ａｌ合金
配線２を覆うように例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜
のような層間絶縁膜３を成膜する。次に、この層間絶縁
膜３にデュアルダマシン構造を形成する。すなわち、層
間絶縁膜３上にリソグラフィ工程により所定形状のレジ
ストパターン（図示せず）を形成した後、このレジスト
パターン（図示せず）をマスクとして層間絶縁膜３を例
えばＲＩＥ法などによりエッチングし、接続孔４を形成
する。この後、このレジストパターンを除去する。次
に、層間絶縁膜３上にリソグラフィ工程により所定形状
のレジストパターン（図示せず）を形成した後、このレ
ジストパターンをマスクとして例えばＲＩＥ法などによ
り層間絶縁膜３をエッチングし、配線溝５を形成する。
この後、このレジストパターンを除去する。以上の工程
により、デュアルダマシン構造が形成される。ここで、
接続孔４の径は例えば０．３５μｍ、深さは例えば１．
０μｍである。また、配線溝５の幅は例えば０．４μ
ｍ、深さは例えば０．５μｍである。

【００２７】次に、図２に示すように、例えば、高真空
中において、マグネトロンスパッタリング法により、全
面に例えば膜厚が２０ｎｍのＴｉ膜および例えば膜厚が
５０ｎｍのＴｉＮ膜を順次成膜し、下地バリアメタルと
してのＴｉＮ／Ｔｉ膜６を形成する。このＴｉ膜の成膜
におけるスパッタ条件の一例を挙げると、雰囲気ガスと
してＡｒを用い、その流量を１００ｓｃｃｍ、圧力を
０．４Ｐａ、ＤＣパワーを５ｋＷ、基板加熱温度を１５
０℃とする。また、このＴｉＮ膜の成膜におけるスパッ
タ条件の一例を挙げると、雰囲気ガスとしてＡｒと窒素
（Ｎ₂ ）との混合ガスを用い、これらのＡｒガスおよび
Ｎ₂ ガスの流量をそれぞれ３０ｓｃｃｍおよび８０ｓｃ
ｃｍ、圧力を０．４Ｐａ、ＤＣパワーを５ｋＷ、基板加
熱温度を１５０℃とする。

【００２８】引き続いて、例えば、高真空中において、
マグネトロンスパッタリング法により、ＴｉＮ／Ｔｉ膜
６上に例えばＣｕを０．５％含んだ上層Ａｌ合金層７を
成膜する。ここで、この上層Ａｌ合金層７の膜厚は配線
溝５の幅の３倍以上に選ぶ。具体的には、例えば、配線
溝５の幅が０．４μｍであるとすると、この上層Ａｌ合
金層７の膜厚はこの幅の３倍として１２００ｎｍとす
る。なお、後述のように、配線溝５および接続孔４の部
分以外の部分の上層Ａｌ合金層７は後の工程で除去され
るため、通常の配線構造の場合と異なりこの上層Ａｌ合
金層７の膜厚に制限はないが、成膜時間や次工程のＣＭ
Ｐに要する時間があまり長くならないようにする観点よ
り、この上層Ａｌ合金層７の膜厚は好適には配線溝５の
幅の４．５倍を超えないように選ぶ。この上層Ａｌ合金
層７の成膜におけるスパッタ条件の一例を挙げると、雰
囲気ガスとしてＡｒを用い、その流量を１００ｓｃｃｍ
とし、圧力を０．４Ｐａ、ＤＣパワーを１５ｋＷ、基板
加熱温度を４００℃とする。

【００２９】以上のようにして成膜された上層Ａｌ合金
層７は配線溝５および接続孔４の上部でつながり、内部
にボイド８が残されたブリッジ形状が形成される。ここ
で、上述のようにこの上層Ａｌ合金層７の成膜時には基
板加熱温度を４００℃としていることにより、Ａｌのマ
イグレーションが促進され、これがブリッジ形状の形成
に寄与する。

【００３０】次に、高真空に排気された高圧リフロー炉
内でＳｉ基板１の全体をＡｌ合金の融点付近まで加熱し
て上層Ａｌ合金層７を溶融ないし軟化させ、この状態で
高圧リフロー炉内に例えばＡｒなどの不活性ガスを高圧
で導入することにより上層Ａｌ合金層７の上面を加圧
し、ボイド８を減少させていく。このようにして、図３
に示すように、配線溝５および接続孔４の内部にＡｌ合
金を完全に充填する。この上層Ａｌ合金層７の高圧リフ
ロー条件の一例を挙げると、圧力は１０⁶ Ｐａ以上、基
板加熱温度は４５０℃、時間は１分とする。

【００３１】次に、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜
３が露出するまで上層Ａｌ合金層７およびＴｉＮ／Ｔｉ
膜６を研磨し、配線溝５および接続孔４の部分以外の部
分の上層Ａｌ合金層７およびＴｉＮ／Ｔｉ膜６を除去す
る。これによって、図４に示すように、配線溝５の部分
に、接続孔４を介して下層Ａｌ合金配線２に接続され
た、上層配線としての埋め込み配線９が形成される。こ
のＣＭＰ法による研磨の条件の一例を挙げると、研磨圧
力を１００ｇ／ｃｍ² 、定盤の回転数を３０ｒｐｍ、研
磨ヘッドの回転数を３０ｒｐｍとし、研磨パッドとして
はＳＵＢＡ ＩＶ、スラリーとしてはＮＨ₄ ＯＨベース
でフォームドシリカ含有のものを用い、流量を１００ｃ
ｃ／ｍｉｎとし、研磨温度を２５〜３０℃とする。

【００３２】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、層間絶縁膜３に接続孔４および配線溝５からなるデ
ュアルダマシン構造を形成した後、埋め込み配線形成用
の配線材料として上層Ａｌ合金層７を配線溝５の幅の３
倍以上の膜厚に成膜するようにしているので、この上層
Ａｌ合金層７は配線溝５および接続孔４の部分で確実に
つながり、ブリッジ形状が安定して形成される。このた
め、その後に高圧リフローを行うことにより、配線溝５
および接続孔４の内部にＡｌ合金を完全に充填すること
ができる。そして、この後に、上層Ａｌ合金層７および
ＴｉＮ／Ｔｉ膜６の不要部分を除去することにより、埋
め込み配線９を形成することができる。以上により、上
層配線としての埋め込み配線９を安定して形成すること
ができる。

【００３３】図５〜図７はこの発明の第２の実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す。ここで、図５Ａは配
線溝およびパッド形成用の孔の部分を示す平面図、図５
Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄはそれぞれ図５ＡのＢ−Ｂ線、
Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿っての断面図を示す。ま
た、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃはそれぞれ図５Ｂ、図
５Ｃおよび図５Ｄに対応する断面図、図７Ａ、図７Ｂお
よび図７Ｃはそれぞれ図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄに対
応する断面図を示す。

【００３４】この第２の実施形態においては、まず、図
５に示すように、あらかじめ下層Ａｌ合金配線（図示せ
ず）まで形成されたＳｉ基板１１上にこの下層Ａｌ合金
配線を覆うように例えばＳｉＯ₂ 膜のような層間絶縁膜
１２を成膜する。次に、リソグラフィ工程およびエッチ
ング工程により、層間絶縁膜１２に配線溝１３およびパ
ッド形成用の孔１４を形成するとともに、これらの接続
部分の近傍にダミーパターン１５を形成する。具体的に
は、例えば、まず、リソグラフィ工程により、層間絶縁
膜１２上に、配線溝１３およびパッド形成用の孔１４と
ダミーパターン１５とに対応する形状のレジストパター
ン（図示せず）を形成する。次に、このレジストパター
ンをマスクとして、例えばＲＩＥ法などにより、層間絶
縁膜１２を所定深さまでエッチングし、配線溝１３、パ
ッド形成用の孔１４およびダミーパターン１５を形成し
た後、このレジストパターンを除去する。次に、パッド
形成用の孔１４の外部とダミーパターン１５上と配線溝
１３の底部の接続孔を形成する部分以外の部分とを覆う
レジストパターン（図示せず）をリソグラフィー工程に
より形成した後、このレジストパターン（図示せず）を
マスクとして、例えばＲＩＥ法などにより、層間絶縁膜
１２を再度エッチングし、パッド形成用の孔１４を所定
の深さにするとともに、配線溝１３の底部に接続孔（図
示せず）を形成する。ここで、このパッド形成用の孔１
４の深さは、配線溝１３と接続孔との合計の深さと同一
である。この後、このレジストパターンを除去する。

【００３５】次に、第１の実施形態と同様にして、図６
に示すように、高真空中においてマグネトロンスパッタ
リング法により全面にＴｉ膜およびＴｉＮ膜を順次成膜
し、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１６を形成する。次に、例えば、高
真空中において、マグネトロンスパッタリング法によ
り、ＴｉＮ／Ｔｉ膜１６上に例えばＣｕを０．５％含ん
だ上層Ａｌ合金層１７を成膜する。ここで、第１の実施
形態と同様に、この上層Ａｌ合金層１７の膜厚は配線溝
１３の幅の３倍以上に選ぶ。具体的には、例えば、配線
溝１３の幅が０．４μｍであるとすると、この上層Ａｌ
合金層１７の膜厚はその幅の３倍以上として１２００ｎ
ｍ以上とする。

【００３６】このとき、この上層Ａｌ合金層１７は、第
１の実施形態と同様に、配線溝１３および接続孔の部分
でつながり、ブリッジ形状が安定して形成される。これ
に加えて、この第２の実施形態においては、配線溝１３
とパッド形成用の孔１４との接続部分の近傍に、配線溝
１３の周辺部の層間絶縁膜１２の上面と同一高さのダミ
ーパターン１５を形成しているので、この上層Ａｌ合金
層１７は、幅が急激に変化する、配線溝１３とパッド形
成用の孔１４との接続部分においても十分なカバレッジ
が得られることにより確実につながり、この部分にもブ
リッジ形状が安定して形成される。

【００３７】次に、第１の実施形態と同様にして高圧リ
フローを行うことにより、上層Ａｌ合金層１７をリフロ
ーさせて配線溝１３、接続孔およびパッド形成用の孔１
４をＡｌ合金で充填する。

【００３８】この後、第１の実施形態と同様にして、例
えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜１２が露出するまで上
層Ａｌ合金層１７およびＴｉＮ／Ｔｉ膜１６を研磨す
る。これによって、図７に示すように、配線溝１３の内
部に埋め込み配線１８を形成するとともに、この埋め込
み配線１８の末端のパッド１９を形成する。

【００３９】以上のように、この第２の実施形態によれ
ば、配線溝１３とパッド形成用の孔１４との接続部分の
近傍にダミーパターン１５を形成していることにより、
埋め込み配線形成用の配線材料として上層Ａｌ合金層１
７を成膜した場合、幅が急激に変化することによりブリ
ッジ形状を形成しにくい、配線溝１３とパッド形成用の
孔１４との接続部分においてもブリッジ形状を安定して
形成することができる。このため、その後に高圧リフロ
ーを行うことにより、配線溝１３とパッド形成用の孔１
４との接続部分にもＡｌ合金を完全に充填することがで
きる。そして、この後に上層Ａｌ合金層１７およびＴｉ
Ｎ／Ｔｉ膜１６の不要部分を除去することにより、埋め
込み配線１８およびその末端のパッド１９を形成するこ
とができる。以上により、上層配線としての埋め込み配
線１９およびその末端のパッド１９を安定して形成する
ことができる。

【００４０】図８〜図１０はこの発明の第３の実施形態
による半導体装置の製造方法を示す。ここで、図８Ａは
配線溝およびパッド形成用の孔の部分を示す平面図、図
８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄはそれぞれ図８ＡのＢ−Ｂ
線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿っての断面図を示す。
また、図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃはそれぞれ図８Ｂ、
図８Ｃおよび図８Ｄに対応する断面図、図１０Ａ、図１
０Ｂおよび図１０Ｃはそれぞれ図８Ｂ、図８Ｃおよび図
８Ｄに対応する断面図を示す。

【００４１】この第３の実施形態においては、まず、図
８に示すように、第２の実施形態と同様にして、あらか
じめ下層Ａｌ合金配線（図示せず）まで形成されたＳｉ
基板２１上にこの下層Ａｌ合金配線を覆うように例えば
ＳｉＯ₂ 膜のような層間絶縁膜２２を成膜する。次に、
リソグラフィ工程およびエッチング工程により、層間絶
縁膜２２に配線溝２３およびパッド形成用の孔２４を形
成するとともに、それらの接続部分に配線溝２３の幅と
パッド形成用の孔２４の幅との中間の幅（例えば、パッ
ド形成用の孔２４の幅の半分の幅）の孔２５を形成し、
この孔２５内にダミーパターン２６を形成する。

【００４２】次に、第２の実施形態と同様にして、図９
に示すように、全面にＴｉＮ／Ｔｉ膜２７を形成した
後、例えばＣｕを０．５％含んだ上層Ａｌ合金層２８を
成膜する。ここで、第１の実施形態と同様に、この上層
Ａｌ合金層２８の膜厚は配線溝２３の幅の３倍以上に選
ぶ。具体的には、例えば、配線溝２３の幅が０．４μｍ
であるとすると、この上層Ａｌ合金層２８の膜厚はその
幅の３倍以上として１２００ｎｍ以上とする。

【００４３】このとき、この上層Ａｌ合金層２８は、第
２の実施形態と同様に、配線溝２３およびその底部に形
成された接続孔（図示せず）の部分でつながり、ブリッ
ジ形状が安定して形成される。これに加えて、この第３
の実施形態においては、配線溝２３とパッド形成用の孔
２４との接続部分に孔２５を形成し、この孔２５内に配
線溝１３の周辺部の層間絶縁膜２２の上面と同一高さの
ダミーパターン２６を形成しているので、この上層Ａｌ
合金層２７は、幅が急激に変化する、配線溝２３とパッ
ド形成用の孔２４との接続部分においてもつながり、こ
の部分にもブリッジ形状が安定して形成される。

【００４４】この後、第１の実施形態と同様にして、高
圧リフローおよびＣＭＰ法による研磨を行い、図１０に
示すように、配線溝２３の内部に埋め込み配線２９を形
成するとともに、この埋め込み配線２９の末端のパッド
３０を形成する。

【００４５】以上のように、この第３の実施形態によれ
ば、配線溝２３とパッド形成用の孔２４との接続部分に
配線溝２３の幅とパッド形成用の孔２４の幅との中間の
幅の孔２５を形成し、この孔２５内にダミーパターン２
６を形成しているので、第２の実施形態と同様な利点を
得ることができる。

【００４６】図１１〜図１３はこの発明の第３の実施形
態による半導体装置の製造方法を示す。ここで、図１１
Ａは配線溝およびパッド形成用の孔の部分を示す平面
図、図１１Ｂ、図１１Ｃおよび図１１Ｄはそれぞれ図１
１ＡのＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿っての断
面図を示す。また、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃ
はそれぞれ図１１Ｂ、図１１Ｃおよび図１１Ｄに対応す
る断面図、図１３Ａ、図１３Ｂおよび図１３Ｃはそれぞ
れ図１１Ｂ、図１１Ｃおよび図１１Ｄに対応する断面図
を示す。

【００４７】この第４の実施形態においては、まず、図
１１に示すように、第２の実施形態と同様にして、あら
かじめ素子が形成され、表面が層間絶縁膜（いずれも図
示せず）で覆われたＳｉ基板３１上に下層Ａｌ合金配線
３２を形成した後、この下層Ａｌ合金配線３２を覆うよ
うに例えばＳｉＯ₂ 膜のような層間絶縁膜３３を成膜す
る。次に、リソグラフィ工程およびエッチング工程によ
り、層間絶縁膜３３に配線溝３４およびパッド形成用の
孔３５を形成する。次に、リソグラフィ工程およびエッ
チング工程により、配線溝３４の底部に接続孔（図示せ
ず）を形成するとともに、パッド形成用の孔３５の底部
の全面に複数の接続孔３６をマトリックス状に形成す
る。ここで、この接続孔３６は、一般的には、できるだ
け小さく、しかも数多く形成するのが望ましい。

【００４８】次に、第２の実施形態と同様にして、図１
２に示すように、全面にＴｉＮ／Ｔｉ膜３７を形成した
後、例えばＣｕを０．５％含んだ上層Ａｌ合金層３８を
成膜する。ここで、第１の実施形態と同様に、この上層
Ａｌ合金層３８の膜厚は配線溝３４の幅の３倍以上に選
ぶ。具体的には、例えば、配線溝３４の幅が０．４μｍ
であるとすると、この上層Ａｌ合金層３８の膜厚はその
幅の３倍以上として１２００ｎｍ以上とする。

【００４９】このとき、この上層Ａｌ合金層３８は、第
２の実施形態と同様に、配線溝３４およびその底部に形
成された接続孔（図示せず）の部分でつながり、ブリッ
ジ形状が安定して形成される。これに加えて、この第４
の実施形態においては、パッド形成用の孔３５の底部の
全面に複数の接続孔３６を形成しているので、この上層
Ａｌ合金層３８は、幅が急激に変化する、配線溝３４と
パッド形成用の孔３５との接続部分においてもつなが
り、この部分にもブリッジ形状が安定して形成される。

【００５０】この後、第１の実施形態と同様にして、高
圧リフローおよびＣＭＰ法による研磨を行い、図１３に
示すように、配線溝３４の内部に埋め込み配線３９を形
成するとともに、この埋め込み配線３９の末端のパッド
４０を形成する。

【００５１】以上のように、この第４の実施形態によれ
ば、パッド形成用の孔３４の底部の全面に接続孔３６を
形成しているので、第２の実施形態と同様な利点を得る
ことができる。また、この第４の実施形態によれば、次
のような利点を得ることもできる。すなわち、デュアル
ダマシン構造を有する半導体装置においては、パッド形
成用の孔は通常、その全体が配線溝と接続孔との合計の
深さになっているのに対し、この第４の実施形態におけ
るパッド形成用の孔３５は、配線溝３４と同一の深さの
孔の底部に複数の接続孔３６が形成されたものであり、
その体積は通常のパッド形成用の孔に比べて小さい。こ
のため、このパッド形成用の孔３５に埋め込む配線材料
の体積は通常のパッド形成用の孔に比べて小さくて済む
ことから、高圧リフローを行った後の上層Ａｌ合金層３
８の表面の平坦性をより向上させることができ、その後
のＣＭＰ法による表面平坦化を支障なく行うことができ
る。

【００５２】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。

【００５３】例えば、上述の第１の実施形態におけるＴ
ｉＮ／Ｔｉ膜６および上層Ａｌ合金層７の成膜条件、高
圧リフロー条件およびＣＭＰ法による研磨条件はあくま
でも例に過ぎず、必要に応じてこれらとは異なる条件で
成膜、高圧リフローおよび研磨を行ってもよい。

【００５４】また、上述の第１の実施形態においては、
デュアルダマシン構造を有する層間絶縁膜３に埋め込み
配線９を形成する場合について説明したが、この発明
は、デュアルダマシン構造を用いない通常の溝配線とし
ての埋め込み配線の形成に適用することも可能である。

【００５５】さらに、上述の第２、第３および第４の実
施形態においては、埋め込み配線の末端にパッドが形成
される場合について説明したが、この発明は、このパッ
ドが埋め込み配線の末端に形成される単なるパッドであ
る場合以外に、例えばこのパッドがキャパシタの電極で
あるような場合にも適用することが可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、埋め込み配線形成用の配線材料を配線溝の幅の３倍
以上の膜厚に形成するようにしていることにより、配線
溝の部分に配線材料によるブリッジ形状を安定して形成
することができ、これによって高圧リフロー法を用いて
埋め込み配線を安定して形成することができる。

【００５７】また、この発明によれば、配線溝とパッド
形成用の孔との接続部分の近傍にダミーパターンを形成
し、あるいは、埋め込み配線の末端のパッド形成用の孔
の底部に複数の接続孔を形成するようにしていることに
より、配線溝とパッド形成用の孔との接続部分において
も配線材料によるブリッジ形状を安定して形成すること
ができ、これによって高圧リフロー法を用いて埋め込み
配線を安定して形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。

【図２】この発明の第１の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。

【図３】この発明の第１の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。

【図４】この発明の第１の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。

【図５】この発明の第２の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための平面図および断面図である。

【図６】この発明の第２の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。

【図７】この発明の第２の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。

【図８】この発明の第３の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための平面図および断面図である。

【図９】この発明の第３の実施形態による半導体装置の
製造方法を説明するための断面図である。

【図１０】この発明の第３の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための断面図である。

【図１１】この発明の第４の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための平面図および断面図であ
る。

【図１２】この発明の第４の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための断面図である。

【図１３】この発明の第４の実施形態による半導体装置
の製造方法を説明するための断面図である。

【図１４】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図１５】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図１６】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図１７】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図１８】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図１９】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図２０】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図２１】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図２２】従来のデュアルダマシン構造を有する半導体
装置の製造方法の問題点を説明するための断面図であ
る。

【符号の説明】

２、３２・・・下層Ａｌ合金配線、３、１２、２２、３
３・・・層間絶縁膜、４、３６・・・接続孔、５、１
３、２３、３４・・・配線溝、６、１６、２７、３７・
・・ＴｉＮ／Ｔｉ膜、９、１８、２９、３９・・・埋め
込み配線、１５、２６・・・ダミーパターン、１４、２
４、３５・・・パッド形成用の孔

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を
   形成するようにした半導体装置の製造方法において、 上記埋め込み配線形成用の配線材料を配線幅の３倍以上
   の膜厚に成膜するようにしたことを特徴とする半導体装
   置の製造方法。
2. 【請求項２】 上記配線材料を上記配線幅の３倍以上
   ４．５倍以下の膜厚に成膜するようにしたことを特徴と
   する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 上記配線材料はアルミニウム、銅、銀、
   金またはそれらの合金であることを特徴とする請求項１
   記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を
   形成するようにした半導体装置の製造方法において、 上記埋め込み配線形成用の配線溝と上記埋め込み配線の
   末端のパッド形成用の孔との接続部分またはその近傍に
   ダミーパターンを形成するようにしたことを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 上記ダミーパターンは上記パッド形成用
   の孔の深さとほぼ同一の高さを有することを特徴とする
   請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 上記配線材料はアルミニウム、銅、銀、
   金またはそれらの合金であることを特徴とする請求項４
   記載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 高圧リフロー法を用いて埋め込み配線を
   形成するようにした半導体装置の製造方法において、 上記埋め込み配線の末端のパッド形成用の孔の底部に複
   数の接続孔を形成するようにしたことを特徴とする半導
   体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 上記埋め込み配線形成用の配線溝の底部
   に形成される接続孔とほぼ同一の深さに上記複数の接続
   孔を形成するようにしたことを特徴とする請求項７記載
   の半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 上記パッド形成用の孔の底部の全面に上
   記複数の接続孔を形成するようにしたことを特徴とする
   請求項７記載の半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 上記配線材料はアルミニウム、銅、
    銀、金またはそれらの合金であることを特徴とする請求
    項７記載の半導体装置の製造方法。