(57)【要約】【課題】物性値の変動を抑制した金属素子を備えた半導体装置及びその製造工程の数を従来技術と比べて低減した半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本願発明の半導体装置１は、基板１０上に形成された第１の酸化種侵入防止用カバー１１と、第１の酸化種侵入防止用カバー１１を覆った第１の層間絶縁膜１２と、第１の層間絶縁膜１２上に形成されたＴａＮ抵抗体１３と、ＴａＮ抵抗体１３を覆った第２の層間絶縁膜１５と、ＴａＮ抵抗体１３の両端部に接続された一対の金属プラグ１６と、各金属プラグ１６に接続された一対の金属配線１９と、各金属配線１９とは別の、第２の層間絶縁膜１５上に形成された第２の酸化種侵入防止用カバー１８とを備え、ＴａＮ抵抗体１３は平面視で第１の酸化種侵入防止用カバー１１と重なっており、金属プラグ１６同士の間のＴａＮ抵抗体１３は平面視で第２の酸化種侵入防止用カバー１８と重なっている。【選択図】図１
2014216428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する第１の酸化種侵入防止用カバーと、
前記基板上に前記第１の酸化種侵入防止用カバーを覆うように形成された第１の層間絶縁膜と、
前記第１の層間絶縁膜上に形成された金属素子と、
前記第１の層間絶縁膜上に前記金属素子を覆うように形成された第２の層間絶縁膜と、
前記金属素子の導通方向の両端部に接続され、前記第２の層間絶縁膜を貫通するように形成された一対の金属プラグと、
前記第２の層間絶縁膜上に、前記金属プラグのそれぞれに接続するように形成された一対の金属配線と、
前記金属配線とは別の、前記第２の層間絶縁膜上に形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する第２の酸化種侵入防止用カバーと、を備え、
前記金属素子は、平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なっており、
前記金属プラグ同士の間の前記金属素子は、平面視で前記第２の酸化種侵入防止用カバーと重なっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属素子の全部は、平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の酸化種侵入防止用カバーと、前記金属配線と、前記第２の酸化種侵入防止用カバーとは、同一の金属で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜とに形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する酸化種侵入防止用プラグをさらに備え、
前記酸化種侵入防止用プラグは、前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜との膜厚方向に延び、平面視で前記金属素子の周囲を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属配線と前記第２の酸化種侵入防止用カバーとは別の、前記第２の層間絶縁膜上に形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する第３の酸化種侵入防止用カバーをさらに備え、
前記第３の酸化種侵入防止用カバーは、前記金属素子の導通方向を前記金属素子の長さ方向とした場合に、平面視で前記金属素子の幅方向の両側に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属素子は、窒化タンタルもしくはニッケルクロムもしくはシリコンクロムもしくは窒化チタンもしくはタングステンシリサイド抵抗体であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
平面視における前記第１の酸化種侵入防止用カバーの面積、及び前記第２の酸化種侵入防止用カバーの面積と前記第３の酸化種侵入防止用カバーの面積とを足し合わせた面積は、平面視における前記金属素子の面積よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
基板上に酸化種の通過を妨げる機能を有する第１の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程と、
前記基板上に前記第１の酸化種侵入防止用カバーを覆うように第１の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に金属素子を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜上に前記金属素子を覆うように第２の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記金属素子の導通方向の両端部に接続し、前記第２の層間絶縁膜の表面に露出する一対の金属プラグを形成する工程と、
前記第２の層間絶縁膜上に、前記金属プラグのそれぞれに接続する一対の金属配線を形成する工程と、
前記第２の層間絶縁膜上に酸化種の通過を妨げる機能を有する第２の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程と、を有し、
前記金属素子を形成する工程では、前記金属素子を平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なるように形成し、
前記第２の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程では、前記第２の酸化種侵入防止用カバーを平面視で前記金属プラグ同士の間の前記金属素子と重なるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属素子を形成する工程では、前記金属素子の全部を平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なるように形成す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。
【請求項１０】
前記第１の酸化種侵入防止用カバーと、前記金属配線と、前記第２の酸化種侵入防止用カバーとを、同一の金属で形成することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜とに酸化種の通過を妨げる機能を有する酸化種侵入防止用プラグを形成する工程をさらに有し、
前記酸化種侵入防止用プラグを形成する工程では、前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜との膜厚方向に延びる前記酸化種侵入防止用プラグを、平面視で前記金属素子の周囲を囲むように形成することを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の層間絶縁膜上に、酸化種の通過を妨げる機能を有する第３の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程をさらに有し、
前記第３の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程では、前記金属素子の導通方向を前記金属素子の長さ方向とし、前記第３の酸化種侵入防止用カバーを平面視で前記金属素子の幅方向の両側に形成することを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記金属素子を形成する工程では、前記金属素子として窒化タンタルもしくはニッケルクロムもしくはシリコンクロムもしくは窒化チタンもしくはタングステンシリサイド抵抗体を形成することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程及び前記第２の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程及び前記第３の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程では、平面視における前記第１の酸化種侵入防止用カバーの面積、及び前記第２の酸化種侵入防止用カバーの面積と前記第３の酸化種侵入防止用カバーの面積とを足し合わせた面積を、平面視における前記金属素子の面積よりも大きくするように、前記第１の酸化種侵入防止用カバー及び前記第２の酸化種侵入防止用カバー及び前記第３の酸化種侵入防止用カバーを形成することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗値の周波数依存性と抵抗温度係数とが小さく、実装・使用時の熱に対しても安定な抵抗体として、窒化タンタル（ＴａＮ）からなる抵抗体（以下、「ＴａＮ抵抗体」ともいう。）が知られている。そして、このＴａＮ抵抗体を備えた半導体装置には、例えば特許文献１に記載されたものがある。また、この特許文献１には、上記半導体装置の製造方法も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０２０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のＴａＮ抵抗体は、ＴａＮ抵抗体の外部（例えば、層間絶縁膜としてＴａＮ抵抗体の周囲に存在する酸化ケイ素（ＳｉＯ）膜等）から酸化種がＴａＮ抵抗体内に侵入することで、その抵抗値が変動する場合がある。ここで、「酸化種」とは、酸化物や酸素分子や酸素ラジカル等を指す。
この酸化種の侵入に起因する抵抗値の変動を抑制するために、特許文献１に記載された半導体装置の製造方法（従来技術）では、ＴａＮ抵抗体全体を酸化種侵入防止物質で囲い、酸化種がＴａＮ抵抗体内に侵入するのを防止している。なお、特許文献１には、この酸化種侵入防止物質として、酸素を含まない窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化炭化ケイ素（ＳｉＣＮ）が例示されている。
【０００５】
上記半導体装置を製造するためには、通常のＴａＮ抵抗体を備えた半導体装置の製造工程に、ＴａＮ抵抗体を酸化種侵入防止物質で囲うための工程を新たに追加する必要がある。このように従来技術には、酸化種の侵入によって物性値（例えば抵抗値）が変動するのを抑制した金属素子を備えた半導体装置を製造する場合に製造工程の数が多くなるといった課題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、物性値の変動を抑制した金属素子を備えた半導体装置及びその製造工程の数を従来技術と比べて低減した半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、基板上に形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する第１の酸化種侵入防止用カバーと、前記基板上に前記第１の酸化種侵入防止用カバーを覆うように形成された第１の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜上に形成された金属素子と、前記第１の層間絶縁膜上に前記金属素子を覆うように形成された第２の層間絶縁膜と、前記金属素子の導通方向の両端部に接続され、前記第２の層間絶縁膜を貫通するように形成された一対の金属プラグと、前記第２の層間絶縁膜上に、前記金属プラグのそれぞれに接続するように形成された一対の金属配線と、前記金属配線とは別の、前記第２の層間絶縁膜上に形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する第２の酸化種侵入防止用カバーと、を備え、前記金属素子は、平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なっており、前記金属プラグ同士の間の前記金属素子は、平面視で前記第２の酸化種侵入防止用カバーと重なっていることを特徴とする半導体装置である。
【０００８】
また、上記の半導体装置において、前記金属素子の全部は、平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なっていることとしてもよい。
また、上記の半導体装置において、前記第１の酸化種侵入防止用カバーと、前記金属配線と、前記第２の酸化種侵入防止用カバーとは、同一の金属で形成されていることとしてもよい。
【０００９】
また、上記の半導体装置において、前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜とに形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する酸化種侵入防止用プラグをさらに備え、前記酸化種侵入防止用プラグは、前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜との膜厚方向に延び、平面視で前記金属素子の周囲を囲むように形成されていることとしてもよい。
また、上記の半導体装置において、前記金属配線と前記第２の酸化種侵入防止用カバーとは別の、前記第２の層間絶縁膜上に形成され、酸化種の通過を妨げる機能を有する第３の酸化種侵入防止用カバーをさらに備え、前記第３の酸化種侵入防止用カバーは、前記金属素子の導通方向を前記金属素子の長さ方向とした場合に、平面視で前記金属素子の幅方向の両側に形成されていることとしてもよい。
【００１０】
また、上記の半導体装置において、前記金属素子は、窒化タンタルもしくはニッケルクロムもしくはシリコンクロムもしくは窒化チタンもしくはタングステンシリサイド抵抗体であることとしてもよい。
また、上記の半導体装置において、平面視における前記第１の酸化種侵入防止用カバーの面積、及び前記第２の酸化種侵入防止用カバーの面積と前記第３の酸化種侵入防止用カバーの面積とを足し合わせた面積は、平面視における前記金属素子の面積よりも大きいこととしてもよい。
【００１１】
また、本発明の別の態様は、基板上に酸化種の通過を妨げる機能を有する第１の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程と、前記基板上に前記第１の酸化種侵入防止用カバーを覆うように第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜上に金属素子を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜上に前記金属素子を覆うように第２の層間絶縁膜を形成する工程と、前記金属素子の導通方向の両端部に接続し、前記第２の層間絶縁膜の表面に露出する一対の金属プラグを形成する工程と、前記第２の層間絶縁膜上に、前記金属プラグのそれぞれに接続する一対の金属配線を形成する工程と、前記第２の層間絶縁膜上に酸化種の通過を妨げる機能を有する第２の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程と、を有し、前記金属素子を形成する工程では、前記金属素子を平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なるように形成し、前記第２の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程では、前記第２の酸化種侵入防止用カバーを平面視で前記金属プラグ同士の間の前記金属素子と重なるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１２】
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記金属素子を形成する工程では、前記金属素子の全部を平面視で前記第１の酸化種侵入防止用カバーと重なるように形成することとしてもよい。
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記第１の酸化種侵入防止用カバーと、前記金属配線と、前記第２の酸化種侵入防止用カバーとを、同一の金属で形成することとしてもよい。
【００１３】
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜とに酸化種の通過を妨げる機能を有する酸化種侵入防止用プラグを形成する工程をさらに有し、前記酸化種侵入防止用プラグを形成する工程では、前記第１の層間絶縁膜と前記第２の層間絶縁膜との膜厚方向に延びる前記酸化種侵入防止用プラグを、平面視で前記金属素子の周囲を囲むように形成することとしてもよい。
【００１４】
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記第２の層間絶縁膜上に、酸化種の通過を妨げる機能を有する第３の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程をさらに有し、前記第３の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程では、前記金属素子の導通方向を前記金属素子の長さ方向とし、前記第３の酸化種侵入防止用カバーを平面視で前記金属素子の幅方向の両側に形成することとしてもよい。
【００１５】
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記金属素子を形成する工程では、前記金属素子として窒化タンタルもしくはニッケルクロムもしくはシリコンクロムもしくは窒化チタンもしくはタングステンシリサイド抵抗体を形成することとしてもよい。
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記第１の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程及び前記第２の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程及び前記第３の酸化種侵入防止用カバーを形成する工程では、平面視における前記第１の酸化種侵入防止用カバーの面積、及び前記第２の酸化種侵入防止用カバーの面積と前記第３の酸化種侵入防止用カバーの面積とを足し合わせた面積を、平面視における前記金属素子の面積よりも大きくするように、前記第１の酸化種侵入防止用カバー及び前記第２の酸化種侵入防止用カバー及び前記第３の酸化種侵入防止用カバーを形成することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属素子の下方には第１の酸化種侵入防止用カバーが形成されており、金属素子の上方には第２の酸化種侵入防止用カバーが形成されている。このため、各酸化種侵入防止用カバーを形成しなかった場合と比較して、金属素子の周囲を取り囲む層間絶縁膜の体積を減少させることができる。これにより、層間絶縁膜が酸化種を発生する物質（例えばＳｉＯ）で形成されている場合には、金属素子の外部から金属素子の内部へ酸化種が侵入するのを抑制することができる。
【００１７】
したがって、従来技術のように、物性値の変動を抑制した金属素子を備えた半導体装置を製造する際に、金属素子を酸化種侵入防止物質で囲う必要がない。よって、本発明であれば、上記半導体装置を製造する場合であっても、その半導体装置の製造工程の数を従来技術と比べて低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線での断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である（その１）。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である（その２）。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体装置の効果を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る半導体装置の変形例の構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線での断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、図１〜４を参照しつつ説明する。
（半導体装置）
図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線での断面図である。本実施形態では、金属素子の一態様であるＴａＮ抵抗体を備えた半導体装置の構造について説明する。
【００２０】
半導体装置１は、基板１０と、第１の酸化種侵入防止用カバー１１と、第１の層間絶縁膜１２と、ＴａＮ抵抗体１３と、キャップ絶縁膜１４と、第２の層間絶縁膜１５と、金属プラグ１６と、酸化種侵入防止用プラグ１７と、第２の酸化種侵入防止用カバー１８と、金属配線１９と、第３の酸化種侵入防止用カバー２０と、第３の層間絶縁膜２１と、を備えた半導体装置である。以下、この半導体装置１の構造の詳細について説明する。なお、図１（ａ）では、第１の層間絶縁膜１２、第２の層間絶縁膜１５及び第３の層間絶縁膜２１については記載を省略している。
【００２１】
（基板）
基板１０は、絶縁性を備えた基板である。基板１０は絶縁性を備えていればよく、その材質は特に限定されるものではない。例えば、基板１０としてＳｉＯ基板を用いることができる。より詳しくは、基板１０としてＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜が形成された基板を用いることができる。
【００２２】
（酸化種侵入防止用カバー）
半導体装置１は、第１の酸化種侵入防止用カバー１１と、第２の酸化種侵入防止用カバー１８と、第３の酸化種侵入防止用カバー２０とを備えている。各酸化種侵入防止用カバーは、酸化種の通過を妨げる機能（性能）をそれぞれ有している。
第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０は、ＴａＮ抵抗体１３の周囲を取り囲む層間絶縁膜１２、１５、２１の図面上下方向（図１のｚ軸方向）における体積を減少させるためのカバーである。さらに、第１の酸化種侵入防止用カバー１１は、基板１０に生じた酸化種がＴａＮ抵抗体１３に侵入するのを防止するためのカバーでもある。また、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０は、第３の層間絶縁膜２１内で生じた酸化種がＴａＮ抵抗体１３に侵入するのを防止するためのカバーでもある。
【００２３】
第１の酸化種侵入防止用カバー１１は、基板１０上に形成されている。この第１の酸化種侵入防止用カバー１１は、図１のｘ軸方向に延びており、その形状は例えば四角平板状である。
第２の酸化種侵入防止用カバー１８は、第２の層間絶縁膜１５上であって金属配線１９同士の間に形成されている。そして、この第２の酸化種侵入防止用カバー１８の全部は、平面視で金属プラグ１６同士の間のＴａＮ抵抗体１３と重なるようにして形成されている。第２の酸化種侵入防止用カバー１８は、図１のｘ軸方向に延びており、その形状は例えば四角平板状である。なお、第２の酸化種侵入防止用カバー１８の幅（図１のｙ軸方向の長さ）は、ＴａＮ抵抗体１３の幅（図１のｙ軸方向の長さ）と略同じである。
【００２４】
第３の酸化種侵入防止用カバー２０は、第２の層間絶縁膜１５上であって平面視でＴａＮ抵抗体１３の幅方向の両側（図１（ａ）では、ＴａＮ抵抗体１３の上下両側）に形成されている。また、第３の酸化種侵入防止用カバー２０は、図１のｘ軸方向に延びており、その形状は例えば四角平板状である。
第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０は、上述のように酸化種の通過を妨げる機能を有していればよく、その材質は特に限定されるものではない。より詳しくは、各酸化種侵入防止用カバーは、各酸化種侵入防止用カバー自身が酸化種と結合して酸化種を消滅させることで酸化種の通過を妨げる機能を発現してもよいし、酸化種の侵入自体をブロックすることで酸化種の通過を妨げる機能を発現してもよい。例えば、各酸化種侵入防止用カバーとして、アルミニウム（Ａｌ）で形成された金属カバーを用いることができる。
【００２５】
また、第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０の膜厚については、特に限定されるものではない。例えば、各酸化種侵入防止用カバーの膜厚は、それぞれ異なっていてもよいし、同じであってもよい。
なお、本実施形態では、第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０をダミー配線として説明しているが、各酸化種侵入防止用カバーは信号配線としても機能し得るものである。
【００２６】
（層間絶縁膜）
第１の酸化種侵入防止用カバー１１が形成された基板１０上には、第１の酸化種侵入防止用カバー１１を覆う第１の層間絶縁膜１２が形成されている。また、第１の層間絶縁膜１２上には、ＴａＮ抵抗体１３及びキャップ絶縁膜１４を覆う第２の層間絶縁膜１５が形成されている。また、第２の層間絶縁膜１５上には、第２の酸化種侵入防止用カバー１８、金属配線１９及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０を覆う第３の層間絶縁膜２１が形成されている。
【００２７】
第１の層間絶縁膜１２、第２の層間絶縁膜１５及び第３の層間絶縁膜２１は、半導体装置１内の導通部分同士を電気的に絶縁するための絶縁膜である。このため、各層間絶縁膜は絶縁性を備えていればよく、その材質は特に限定されるものではない。例えば、各層間絶縁膜をＳｉＯで形成してもよい。
【００２８】
（ＴａＮ抵抗体）
第１の層間絶縁膜１２上には、ＴａＮ抵抗体１３が形成されている。このＴａＮ抵抗体１３は、電流を流した場合に抵抗体として機能し得るものである。ＴａＮ抵抗体１３は、図１のｘ軸方向に延びており、その形状は例えば四角平板状である。
このＴａＮ抵抗体１３の全部は、平面視で第１の酸化種侵入防止用カバー１１と重なっている。換言すると、平面視におけるＴａＮ抵抗体１３の面積は、第１の酸化種侵入防止用カバー１１の面積よりも小さくなっている。また、平面視におけるＴａＮ抵抗体１３の面積は、平面視における第２の酸化種侵入防止用カバー１８の面積と第３の酸化種侵入防止用カバー２０の面積とを足し合わせた面積よりも小さくなっている。
【００２９】
（キャップ絶縁膜）
ＴａＮ抵抗体１３上には、キャップ絶縁膜１４が形成されている。このキャップ絶縁膜１４は例えばＳｉＮで形成されており、ＴａＮ抵抗体１３の保護膜としての機能を有するとともにＴａＮ抵抗体１３を形成する際のマスクとしての機能も有する。キャップ絶縁膜１４は、図１のｘ軸方向に延びており、その形状は例えば四角平板状である。
【００３０】
（金属プラグ）
ＴａＮ抵抗体１３の導通方向（図１のｘ軸方向）の両端部には、第２の層間絶縁膜１５及びキャップ絶縁膜１４をそれらの膜厚方向（図１のｚ軸方向）に貫通して接続された一対の金属プラグ１６が形成されている。この金属プラグ１６は、ＴａＮ抵抗体１３に電流を流すために用いられる金属プラグであって、例えば円柱形状をした金属プラグである。なお、金属プラグ１６は、導電性を備えた材質で形成されていればよく、その材質は特に限定されるものではない。例えば、金属プラグ１６として、タングステンで形成された金属プラグを用いることができる。
【００３１】
（酸化種侵入防止用プラグ）
第１の層間絶縁膜１２と第２の層間絶縁膜１５には、それらの膜厚方向（図１のｚ軸方向）に延びる複数の酸化種侵入防止用プラグ１７が等間隔で形成されている。より詳しくは、酸化種侵入防止用プラグ１７は、平面視でＴａＮ抵抗体１３の周囲を囲むようにして複数形成されている。
【００３２】
この酸化種侵入防止用プラグ１７は、第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０と同様に、酸化種の通過を妨げる機能を有している。この酸化種侵入防止用プラグ１７の形状は、例えば円柱形状である。
酸化種侵入防止用プラグ１７は、ＴａＮ抵抗体１３の周囲を取り囲む層間絶縁膜の図面左右方向（図１のｙ軸方向）における体積を減少させるためのプラグである。さらに、この酸化種侵入防止用プラグ１７は、図１のｙ軸方向からＴａＮ抵抗体１３に酸化種が侵入するのを防止するためのプラグでもある。
【００３３】
酸化種侵入防止用プラグ１７は、上述のように酸化種の通過を妨げる機能を有していればよく、その材質は特に限定されるものではない。より詳しくは、酸化種侵入防止用プラグ１７は、酸化種侵入防止用プラグ１７自身が酸化種と結合して酸化種を消滅させることで酸化種の通過を妨げる機能を発現してもよいし、酸化種の侵入自体をブロックすることで酸化種の通過を妨げる機能を発現してもよい。例えば、酸化種侵入防止用プラグ１７として、タングステンで形成された金属プラグを用いることができる。
なお、本実施形態では、酸化種侵入防止用プラグ１７をダミー配線として説明しているが、酸化種侵入防止用プラグ１７は信号配線としても機能し得るものである。
【００３４】
（金属配線）
第２の層間絶縁膜１５上には金属配線１９が形成されている。この金属配線１９は、金属プラグ１６に接続する一対の配線であって、ＴａＮ抵抗体１３に電流を流すために用いられる配線である。この金属配線１９は、図１のｘ軸方向に延びており、その形状は例えば四角平板状である。また、金属配線１９の幅（図１のｙ軸方向の長さ）は、ＴａＮ抵抗体１３の幅と略同じである。
【００３５】
金属配線１９は導電性を備えていればよく、その材質等は特に限定されるものではない。例えば、金属配線１９としてＡｌ配線を用いることができる。また、この金属配線１９を、第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第３の酸化種侵入防止用カバー２０と同種の金属で形成してもよい。
【００３６】
（半導体装置の製造方法）
図２〜図３は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローを示す図である。なお、以下で説明する図２（ａ）、（ｃ）、（ｅ）及び図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図（つまり、図１（ｂ））に相当する断面図である。また、図２（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）及び図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図（つまり、図１（ｃ））に相当する断面図である。また、図２〜図３では、図１と同じ部分については同じ符号を付している。
【００３７】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置１の製造方法の各工程について説明する。
まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１０上に第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成する（Ｓ１）。第１の酸化種侵入防止用カバー１１を例えばＡｌで形成する場合には、基板１０上にＡｌ層（図示せず）を形成した後にそのＡｌ層をパターニングすることで形成する。このパターニングには、例えばフォトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いることができる。
【００３８】
次に、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成した基板１０上に第１の層間絶縁膜１２を形成する（Ｓ２）。例えば、第１の層間絶縁膜１２としてＳｉＯ膜を形成する場合には、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることができる。なお、図２（ｃ）、（ｄ）は、第１の層間絶縁膜１２の形成後に、その表面を平坦化した状態を示している。
【００３９】
次に、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、第１の層間絶縁膜１２上にＴａＮ抵抗体１３及びキャップ絶縁膜１４を積層させて形成する（Ｓ３）。ＴａＮ抵抗体１３及びキャップ絶縁膜１４は、例えば第１の層間絶縁膜１２上にＴａＮ膜（図示せず）を形成した後、ＳｉＮ膜（図示せず）を形成する。ＴａＮ膜の形成には、例えばＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＣＶＤ法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることができる。また、ＳｉＮ膜の形成には、例えばＣＶＤ法を用いることができる。
【００４０】
そして、この積層したＴａＮ膜及びＳｉＮ膜をハードマスクを用いてドライエッチングすることでＴａＮ抵抗体１３及びキャップ絶縁膜１４を同時に形成する。なお、上記ドライエッチングでは、例えばハロゲン系ガスを用いることができる。
次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴａＮ抵抗体１３及びキャップ絶縁膜１４を形成した第１の層間絶縁膜１２上に第２の層間絶縁膜１５を形成する（Ｓ４）。第２の層間絶縁膜１５としてＳｉＯ膜を形成する場合には、例えばＣＶＤ法を用いることができる。なお、図３（ａ）、（ｂ）は、第２の層間絶縁膜１５の形成後に、その表面を平坦化した状態を示している。
【００４１】
次に、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１のビアホール２２と第２のビアホール２３とを１回のエッチング工程で形成する（Ｓ５）。第１のビアホール２２は、第２の層間絶縁膜１５とキャップ絶縁膜１４とをそれらの膜厚方向（図３のｚ軸方向）に貫通してＴａＮ抵抗体１３に到達するビアホールである。この第１のビアホール２２は、金属プラグ１６を形成するためのビアホールである。また、第２のビアホール２３は、第２の層間絶縁膜１５と第１の層間絶縁膜１２とをそれらの膜厚方向（図３のｚ軸方向）に貫通し第１の酸化種侵入防止用カバー１１に到達するビアホールである。この第２のビアホール２３は、酸化種侵入防止用プラグ１７を形成するためのビアホールである。以下、この第１のビアホール２２と第２のビアホール２３とを１回のエッチングで形成する工程について簡単に説明する。なお、ここでは第１の層間絶縁膜１２及び第２の層間絶縁膜１５がＳｉＯで形成され、キャップ絶縁膜１４がＳｉＮで形成されている場合について説明する。
【００４２】
ＳｉＯで形成された第１の層間絶縁膜１２及び第２の層間絶縁膜１５のエッチングレートは、一般にＳｉＮで形成されたキャップ絶縁膜１４のエッチングレートよりも大きい。このため、キャップ絶縁膜１４の膜厚を予め調整しておくことで１回のエッチング工程で第１のビアホール２２と第２のビアホール２３とを同じタイミングで形成することができる。換言すると、第１のビアホール２２がＴａＮ抵抗体１３に到達する時間と、第２のビアホール２３が第１の酸化種侵入防止用カバー１１に到達する時間とが一致するように、キャップ絶縁膜１４の膜厚を予め調整しておく。なお、このエッチングでは、例えばフロン系ガスを主としたエッチングガスを用いることができる。
【００４３】
次に、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、第１のビアホール２２及び第２のビアホール２３に導電材料を充填して金属プラグ１６及び酸化種侵入防止用プラグ１７を形成する（Ｓ６）。より詳しくは、第１のビアホール２２及び第２のビアホール２３にタングステンをＣＶＤ法を用いて充填して金属プラグ１６及び酸化種侵入防止用プラグ１７を形成する。その後、ＣＭＰもしくはエッチバックを実施して表面を平坦化する。
【００４４】
次に、第２の層間絶縁膜１５上に第２の酸化種侵入防止用カバー１８と金属配線１９と第３の酸化種侵入防止用カバー２０とを形成する（Ｓ７）。より詳しくは、第２の酸化種侵入防止用カバー１８と金属配線１９と第３の酸化種侵入防止用カバー２０とを同種の金属を用いて同時に形成する。例えば、金属プラグ１６及び酸化種侵入防止用プラグ１７が形成された第２の層間絶縁膜１５の全面にＡｌ層（図示せず）を形成する。その後、第２の層間絶縁膜１５上のＡｌ層をパターニングすることで、第２の酸化種侵入防止用カバー１８と金属配線１９と第３の酸化種侵入防止用カバー２０とを同時に形成する。このパターニングでは、例えば第２の層間絶縁膜１５上にＡｌ層を形成した場合には、フォトリソグラフィー法とドライエッチング法を用いることができる。
【００４５】
最後に、第２の層間絶縁膜１５上に、第２の酸化種侵入防止用カバー１８と金属配線１９と第３の酸化種侵入防止用カバー２０を覆うように第３の層間絶縁膜２１を形成する。
以上の工程を経ることで、図１に示した半導体装置１を製造することができる。
【００４６】
（評価結果）
以下、第２の酸化種侵入防止用カバー１８及び第１の酸化種侵入防止用カバー１１の抵抗値変動抑制効果について、実験データを参照しつつ説明する。
図５（ａ）は、第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成しなかった場合（つまり従来技術の場合）と、第２の酸化種侵入防止用カバー１８をいわゆるラインアンドスペースで形成した場合と、第２の酸化種侵入防止用カバー１８をいわゆるベタで形成した場合とにおけるＴａＮ抵抗体１３のシート抵抗値の値を示す実験データである。縦軸はＴａＮ抵抗１３のシート抵抗値（Ω／□）である。また、横軸は上記３つの場合に対応し、「なし」は第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成しなかった場合、「Ｌ＆Ｓ」はラインアンドスペースで形成した場合、「ベタ」はベタで形成した場合に相当する。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成しなかった場合には、Ｌ＆Ｓまたはベタで第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成した場合と比較して抵抗値が上がる傾向にあった。
図５（ｂ）は、第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成しなかった場合と、第２の酸化種侵入防止用カバー１８をＬ＆Ｓで形成した場合と、第２の酸化種侵入防止用カバー１８をベタで形成した場合とにおけるＴａＮ抵抗体１３の抵抗値の面内ばらつきの程度を示す実験データである。縦軸はＴａＮ抵抗体１３の抵抗値の面内ばらつきの程度（％）である。また、横軸は、図５（ａ）の横軸と同じである。なお、この「面内ばらつき」は、ｍａｘ−ｍｉｎ法で求めたものである。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、Ｌ＆Ｓまたはベタで第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成した場合には、第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成しなかった場合と比較して、抵抗値の面内ばらつきの程度が小さくなる傾向にあった。これは、第２の酸化種侵入防止用カバー１８によってＴａＮ抵抗体１３への酸化種の侵入（主としてＴａＮ抵抗体１３の上方側からの酸化種の侵入）が防止されたことを意味する。
【００４９】
図５（ｃ）は、第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成しなかった場合と、第１の酸化種侵入防止用カバー１１をＬ＆Ｓで形成した場合と、第１の酸化種侵入防止用カバー１１をベタで形成した場合とにおけるＴａＮ抵抗体１３のシート抵抗値の値を示す実験データである。なお、縦軸、横軸は、図５（ａ）の縦軸、横軸と同じである。
図５（ｃ）に示すように、第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成しなかった場合には、Ｌ＆Ｓまたはベタで第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成した場合と比較して抵抗値が上がる傾向にあった。
【００５０】
図５（ｄ）は、第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成しなかった場合と、第１の酸化種侵入防止用カバー１１をＬ＆Ｓで形成した場合と、第１の酸化種侵入防止用カバー１１をベタで形成した場合とにおけるＴａＮ抵抗体１３の抵抗値の面内ばらつきの程度を示す実験データである。なお、縦軸、横軸は、図５（ｂ）の縦軸、横軸と同じである。
図５（ｄ）に示すように、Ｌ＆Ｓまたはベタで第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成した場合には、第１の酸化種侵入防止用カバー１１を形成しなかった場合と比較して、抵抗値の面内ばらつきの程度が小さくなった。これは、第１の酸化種侵入防止用カバー１１によってＴａＮ抵抗体１３への酸化種の侵入（主としてＴａＮ抵抗体１３の下方側からの酸化種の侵入）が防止されたことを意味する。
【００５１】
以上の実験データが示すように、第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成することで、従来技術（第１の酸化種侵入防止用カバー１１、第２の酸化種侵入防止用カバー１８を形成しなかった場合）と比較して、ＴａＮ抵抗体１３の抵抗値の変動を抑制することができた。
【００５２】
（効果）
（１）本実施形態に係る半導体装置１では、ＴａＮ抵抗体１３の下方に第１の酸化種侵入防止用カバー１１を備えており、ＴａＮ抵抗体１３の上方に第２の酸化種侵入防止用カバー１８を備えている。そして、ＴａＮ抵抗体１３は、平面視で第１の酸化種侵入防止用カバー１１と重なっており、金属プラグ１６同士の間のＴａＮ抵抗体１３は、平面視で第２の酸化種侵入防止用カバー１８と重なっている。より好ましくは、ＴａＮ抵抗体１３の全部は、平面視で第１の酸化種侵入防止用カバー１１と重なっている。
【００５３】
このため、ＴａＮ抵抗体１３の周囲を取り囲む層間絶縁膜の体積（特にＴａＮ抵抗体１３の上方及び下方における層間絶縁膜の体積）を減少させることができる。これにより、例えばＳｉＯで層間絶縁膜が形成されている場合には、ＴａＮ抵抗体１３の外部からＴａＮ抵抗体１３の内部へ酸化種が侵入するのを抑制することができる。また、第１の酸化種侵入防止用カバー１１及び第２の酸化種侵入防止用カバー１８は、酸化種の通過を妨げる機能を有しているため、基板１０内及び第３の層間絶縁膜２１内で生じた酸化種がＴａＮ抵抗体１３に侵入するのを防止することができる。
【００５４】
したがって、従来技術のように、抵抗値の変動を抑制したＴａＮ抵抗体１３を備えた半導体装置を製造する際に、ＴａＮ抵抗体１３を酸化種侵入防止物質で囲う必要がない。よって、本実施形態に係る半導体装置１であれば、抵抗値の変動を抑制したＴａＮ抵抗体１３を備えた半導体装置を製造する場合であっても、その半導体装置の製造工程の数を従来技術と比べて低減することができる。その結果、従来技術と比べて半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００５５】
（２）本実施形態に係る半導体装置１では、平面視でＴａＮ抵抗体１３の周囲を囲む酸化種侵入防止用プラグ１７を備えている。
このため、ＴａＮ抵抗体１３の周囲を取り囲む層間絶縁膜の体積（特にＴａＮ抵抗体１３の側方における層間絶縁膜の体積）を減少させることができる。また、酸化種侵入防止用プラグ１７は、酸化種の通過を妨げる機能を有しているため、ＴａＮ抵抗体１３の側方で生じた酸化種がＴａＮ抵抗体１３に侵入するのを防止することができる。これにより、ＴａＮ抵抗体１３の外部からＴａＮ抵抗体１３の内部へ酸化種が侵入するのをさらに抑制することができる。
（３）本実施形態に係る半導体装置１では、第３の酸化種侵入防止用カバー２０を備えている。
このため、ＴａＮ抵抗体１３の周囲を取り囲む層間絶縁膜の体積（特にＴａＮ抵抗体１３の上方における層間絶縁膜の体積）をさらに減少させることができる。また、第３の層間絶縁膜２１内で生じた酸化種がＴａＮ抵抗体１３に侵入するのをさらに防止することができる。
【００５６】
（４）本実施形態に係る半導体装置１では、平面視における第１の酸化種侵入防止用カバー１１の面積、及び第２の酸化種侵入防止用カバー１８の面積と第３の酸化種侵入防止用カバー２０の面積とを足し合わせた面積は、平面視におけるＴａＮ抵抗体１３の面積よりも大きくなっている。
このため、ＴａＮ抵抗体１３の周囲を取り囲む層間絶縁膜の体積をさらに減少させることができる。よって、酸化種がＴａＮ抵抗体１３に侵入するのをさらに防止することができる。
【００５７】
（変形例）
上述の実施形態では、金属素子の一態様として、ＴａＮ抵抗体１３を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る金属素子を、上記ＴａＮ抵抗体１３に代えて、例えばニッケルクロムもしくはシリコンクロムもしくは窒化チタンもしくはタングステンシリサイドで形成された抵抗体としてもよい。これらの材料であれば、ＴａＮの場合と同様に、ＰＶＤ法を用いて形成することができる。
【００５８】
また、上述の実施形態では、複数の酸化種侵入防止用プラグ１７を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の酸化種侵入防止用プラグ１７に代えて、図６に示すように、酸化種の侵入を防止する酸化種侵入防止用壁状部材２７を形成した半導体装置２であってもよい。なお、図６は、本発明の実施形態に係る半導体装置２の構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線での断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線での断面図である。半導体装置２に備わる酸化種侵入防止用壁状部材２７は、酸化種の通過を妨げる機能を有した壁状の部材である。この酸化種侵入防止用壁状部材２７を用いた場合であっても、複数の酸化種侵入防止用プラグ１７を形成した場合と同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００５９】
１    半導体装置
２    半導体装置
１０    基板
１１    第１の酸化種侵入防止用カバー
１２    第１の層間絶縁膜
１３    ＴａＮ抵抗体
１４    キャップ絶縁膜
１５    第２の層間絶縁膜
１６    金属プラグ
１７    酸化種侵入防止用プラグ
１８    第２の酸化種侵入防止用カバー
１９    金属配線
２０    第３の酸化種侵入防止用カバー
２１    第３の層間絶縁膜
２２    第１のビアホール
２３    第２のビアホール
２７    酸化種侵入防止用壁状部材
【図１】
2014216428.tif 000003
【図２】
2014216428.tif 000004
【図３】
2014216428.tif 000005
【図４】
2014216428.tif 000006
【図５】
2014216428.tif 000007
【図６】
2014216428.tif 000008