(57)【要約】【課題】  低背化と信頼性を両立した半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  第一絶縁層１０１に達する孔１１１を第一導電部材９２の上に形成する工程と、第二絶縁層１０２に達し、孔１１１に連通する溝１２１を形成する工程と、孔１１１に第一導電部材９２を露出させる開口１３０を形成する工程と、開口１３０、孔１１１および溝１２１に導電材料を埋め込むことで、第一導電部材９２に接続する第二導電部材１４０を形成する工程と、を有し、第二絶縁層１０２に対するエッチングレートが第三絶縁層１０３に対するエッチングレートよりも低いエッチング条件で、溝１２１を形成する。【選択図】  図２
2015153870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電部材の上に、第一絶縁層と第二絶縁層と第三絶縁層とを有し、前記第二絶縁層が前記第一絶縁層と前記第三絶縁層との間に位置して前記第一絶縁層および前記第三絶縁層と界面を成す絶縁膜を形成する工程と、
第一マスクを用いて前記第三絶縁層および前記第二絶縁層をエッチングすることで、前記第一絶縁層に達する孔を前記第一導電部材の上に形成する工程と、
前記第一マスクを除去した後に、第二マスクを用いて前記第三絶縁層をエッチングすることで、前記第二絶縁層に達し、前記孔に連通する溝を形成する工程と、
前記孔および前記溝を形成した後に、前記第一絶縁層をエッチングすることで、前記前記孔に前記第一導電部材を露出させる開口を形成する工程と、
前記開口、前記孔および前記溝に導電材料を埋め込むことで、前記第一導電部材に接続する第二導電部材を形成する工程と、を有し、
前記第二絶縁層に対するエッチングレートが前記第三絶縁層に対するエッチングレートよりも低いエッチング条件で、前記溝を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２】
前記溝を形成する工程で、前記第二絶縁層をエッチングする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第二絶縁層の厚みが、前記第一絶縁層の厚みよりも大きく、前記第三絶縁層の厚みよりも小さい、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記溝を形成する工程では、前記第二マスクは前記第一絶縁層に接するように前記孔の中に設けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第二絶縁層に対するエッチングレートが前記第一絶縁層に対するエッチングレートよりも低いエッチング条件で、前記開口を形成する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記開口を形成する工程で、前記第二絶縁層をエッチングする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第一導電部材は銅を含有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第二絶縁層の屈折率が、前記第一絶縁層の屈折率よりも低く、前記第三絶縁層の屈折率よりも高く、前記絶縁膜は光電変換部を有する半導体基板の前記光電変換部を覆う様に形成される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
光電変換部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた第一導電部材と、
前記第一導電部材の上に設けられた第二導電部材と、
前記光電変換部を覆う絶縁膜と、を備える半導体装置であって、
前記第二導電部材は、プラグ部と配線部とを有し、
前記絶縁膜は、前記プラグ部を囲む第一絶縁層と、前記プラグ部および前記配線部を囲む第二絶縁層と、前記配線部を囲む第三絶縁層と、を有し、
前記第二絶縁層は、前記第一絶縁層と前記第三絶縁層との間に位置して前記第一絶縁層および前記第三絶縁層と界面を成し、前記第二絶縁層の屈折率が、前記第一絶縁層の屈折率よりも低く、前記第三絶縁層の屈折率よりも高いことを特徴とする光電変換装置。
【請求項１０】
前記第二絶縁層の厚みが、前記第一絶縁層の厚みよりも大きく、前記第三絶縁層の厚みよりも小さい、請求項９に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルダマシン法を用いた半導体装置の製造方法および光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはビアファーストのデュアルダマシン法が開示されている。特許文献１では、配線層間膜（１０３）とビア層間膜（１０５）の各々の下にエッチングストッパー（１０４、１０７）を設けている。
【０００３】
特許文献２では、第３のプラグ（２１６）と第１の配線（２１７）とが、第２のプラグ（２１２）に接続するデュアルダマシン構造を構成することが記載されている。そして、第３のプラグ（２１６）が配される第２の開口（２１６ｈ）を先に第二の絶縁膜（２１４）に形成し、第１の配線（２１７）が配される第１の開口（２１７ｈ）を後から第三の絶縁膜（２１５）に形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４７５８８号公報
【特許文献２】特開２０１０−０８７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、配線構造に含まれる４種類の絶縁体を形成するために４回の成膜が必要となるため、配線構造の低背化において不利となる。低背化のために４種類の絶縁体を薄く形成しようとすると、各絶縁体を均一に成膜することが難しくなったり、エッチングストッパーとしての機能が十分に得られなかったりするため信頼性が低下する。
【０００６】
特許文献２のように、第２の開口を先に形成する場合、先に露出した第２のプラグが第１の開口の形成のためのエッチングに曝される。そうすると、第２のプラグが損傷したり、第２のプラグの抵抗が増大したり、第２のプラグに含まれる金属に起因する汚染が生じたりする。その結果、信頼性が低下する可能性がある。
【０００７】
本発明は、低背化と信頼性を両立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。また、本発明は、光電変換装置の感度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第１の手段は、第一導電部材の上に、第一絶縁層と第二絶縁層と第三絶縁層とを有し、前記第二絶縁層が前記第一絶縁層と前記第三絶縁層との間に位置して前記第一絶縁層および前記第三絶縁層と界面を成す絶縁膜を形成する工程と、第一マスクを用いて前記第三絶縁層および前記第二絶縁層をエッチングすることで、前記第一絶縁層に達する孔を前記第一導電部材の上に形成する工程と、前記第一マスクを除去した後に、第二マスクを用いて前記第三絶縁層をエッチングすることで、前記第二絶縁層に達し、前記孔に連通する溝を形成する工程と、前記孔および前記溝を形成した後に、前記第一絶縁層をエッチングすることで、前記前記孔に前記第一導電部材を露出させる開口を形成する工程と、前記開口、前記孔および前記溝に導電材料を埋め込むことで、前記第一導電部材に接続する第二導電部材を形成する工程と、を有し、前記第二絶縁層に対するエッチングレートが前記第三絶縁層に対するエッチングレートよりも低いエッチング条件で、前記溝を形成することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するための第２の手段は、光電変換部を有する半導体基板と、前記半導体基板の上に設けられた第一導電部材と、前記第一導電部材の上に設けられた第二導電部材と、前記光電変換部を覆う絶縁膜と、を備える半導体装置であって、前記第二導電部材は、プラグ部と配線部とを有し、前記絶縁膜は、前記プラグ部を囲む第一絶縁層と、前記プラグ部および前記配線部を囲む第二絶縁層と、前記配線部を囲む第三絶縁層と、を有し、前記第二絶縁層は、前記第一絶縁層と前記第三絶縁層との間に位置して前記第一絶縁層および前記第三絶縁層と界面を成し、前記第二絶縁層の屈折率が、前記第一絶縁層の屈折率よりも低く、前記第三絶縁層の屈折率よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低背化を実現できる半導体装置の製造方法を提供できる。
【００１１】
また、本発明によれば、感度を向上した光電変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】半導体装置の一例を示す断面模式図。
【図２】半導体装置の製造方法の一例を示す断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１４】
図１は、半導体装置の一例としての光電変換装置１の断面模式図である。図１においてシリコンなどからなる半導体基板１０の内部にはフォトダイオードなどの光電変換部１１が設けられている。光電変換部１１で生成された信号電荷は、ポリシリコンなどからなるゲート電極２０１によって構成される転送ゲートを介して浮遊拡散部１２に転送さる。浮遊拡散部１２に接続された不図示の増幅トランジスタにより画素信号が得られる。このような半導体基板１０の構成は、ＣＭＯＳ型固体撮像装置に適用することができる。
【００１５】
半導体基板１０の上には、光電変換部１１を覆う保護膜２０２が設けられている。保護膜２０２は窒化シリコンなどからなり、光電変換部１１へ入射する光の反射を抑制するための反射防止膜としても機能し得る。
【００１６】
光電変換部１１やゲート電極２０１、浮遊拡散部１２を覆って、半導体基板１０上に絶縁膜２０３としての酸化シリコン膜が形成されている。この絶縁膜２０３を貫通して、ゲート電極２０１に接続するコンタクトプラグ２０４が設けられる。そのほか、絶縁膜２０３には、半導体基板１０上の不図示のＭＯＳトランジスタのゲートやソース、ドレインに接続されたコンタクトプラグも設けられる。
【００１７】
絶縁膜２０３の上には、絶縁膜２１０と、絶縁膜２１０内に形成された銅を含有する導電部材２１が設けられている。導電部材２１はシングルダマシン構造を有する。絶縁膜２１０は絶縁層２０５、２０６を含む多層膜である。
【００１８】
絶縁膜２１０および導電部材２１の上には、絶縁膜２２０と、絶縁膜２２０内に形成された銅を含有する導電部材２２が設けられている。導電部材２２はプラグ部２２１と配線部２２２を含むデュアルダマシン構造を有する。絶縁膜２２０は絶縁層２０７、２０８、２０９を含む多層膜である。プラグ部２２１は絶縁層２０７で囲まれている。このことは、プラグ部２２１の一部（下部）と絶縁層２０７が半導体基板１０の表面に平行な同一平面内に位置することを意味する。また、プラグ部２２１は絶縁層２０８で囲まれている。このことは、プラグ部２２１の別の一部（上部）と絶縁層２０８の一部（下部）が半導体基板１０の表面に平行な或る同一平面内に位置することを意味する。さらに、配線部２２２は絶縁層２０８で囲まれている。このことは、配線部２２２の一部（下部）と絶縁層２０８の別の一部（上部）が半導体基板１０の表面に平行な別の同一平面内に位置することを意味する。配線部２２２は絶縁層２０９で囲まれている。このことは、配線部２２２の別の一部（上部）と絶縁層２０９が半導体基板１０の表面に平行な同一平面内に位置することを意味する。
【００１９】
絶縁層２０８は絶縁層２０７と絶縁層２０９との間に位置しており、絶縁層２０７および絶縁層２０９と界面を成している。絶縁層２０８の屈折率が、絶縁層２０７の屈折率よりも低いことが好ましい。絶縁層２０８の屈折率が、絶縁層２０９の屈折率よりも高いことが好ましい。絶縁層２０８の厚みが、絶縁層２０７の厚みよりも大きいことが好ましい。絶縁層２０８の厚みが、絶縁層２０９の厚みよりも小さいことが好ましい。このように、厚みが小さい絶縁層ほど屈折率を大きくすることで、光を適切な光路で光電変換部１１へ導くことができる。
【００２０】
絶縁膜２２０および導電部材２２の上には、絶縁膜２３０内に形成された、銅を含有する導電部材２３が設けられている。導電部材２３はプラグ部２３１と配線部２３２を含むデュアルダマシン構造を有する。絶縁膜２３０は絶縁層２１１、２１２、２１３を含む多層膜である。プラグ部２３１は絶縁層２１１で囲まれている。プラグ部２３１および配線部２３２は絶縁層２１２で囲まれている。配線部２３２は絶縁層２１３で囲まれている。配線部２３２と同じ高さには、配線部２３２と同時に形成された配線部２２３が設けられている。配線部２２３も絶縁層２１２と絶縁層２１３で囲まれている。
【００２１】
絶縁層２１２は絶縁層２１１と絶縁層２１３との間に位置しており、絶縁層２１１および絶縁層２１３と界面を成している。絶縁層２１２の屈折率が、絶縁層２１１の屈折率よりも低いことが好ましい。絶縁層２１２の屈折率が、絶縁層２１３の屈折率よりも高いことが好ましい。絶縁層２１２の厚みが、絶縁層２１１の厚みよりも大きいことが好ましい。絶縁層２１２の厚みが、絶縁層２１３の厚みよりも小さいことが好ましい。絶縁膜２３０と導電部材２３との関係には、絶縁膜２２０と導電部材２２との関係と同様に説明できる。
【００２２】
絶縁膜２３０および導電部材２３の上には拡散防止層２１４、絶縁層２１５を介してパッシベーション膜２１６が設けられている。パッシベーション膜２１６の上にはカラーフィルタ２１７、平坦化膜２１８が順次設けられており、その上には、マイクロレンズ２１９が設けられている。絶縁膜２２０や絶縁膜２３０以外の、平坦化膜やパッシベーション膜などの各種膜は、多層膜であってもよいし、単層膜であってもよい。
【００２３】
半導体装置を光電変換装置として用いる場合、マイクロレンズ２１９で集光された光３００は、光電変換部１１に入るまでに多数の絶縁層を通過する。例えば絶縁層２０７、２０８、２０９に着目する。絶縁膜２２０の各絶縁層２０７、２０８、２０９の屈折率について、絶縁層２０９＜絶縁層２０８＜絶縁層２０７の関係を満たしている場合、なだらかに屈折率が変化する構造になっている。これは絶縁層２０８がない構造より、光を反射しにくい層構成となる。同様のことが絶縁膜２３０の各絶縁層２１１，２１２，２１３にもいえる。従って、各絶縁膜２２０、２３０において、絶縁層２０８、絶縁層２１２が無い場合と比較して、光利用効率が向上するため、感度を向上する効果が得られる。
【００２４】
次に、図２（ａ）〜図２（ｊ）を用いて、半導体装置の製造方法における導電部材の形成の工程を説明する。以下で説明する導電部材の形成工程は、上述した導電部材２２とその周りの絶縁膜２２０の組み合わせ、および、導電部材２３とその周りの絶縁膜２３０の組み合わせの、いずれの形成にも適用することができる。以下、便宜的に、図２（ｊ）に示す導電部材９２を図１の導電部材２１として、図２（ｊ）に示す絶縁膜１００を図１の絶縁膜２２０として、図２（ｊ）に示す導電部材１４０を図１の導電部材２２として、その形成に至るまでの工程を説明する。
【００２５】
まず、図２（ａ）に示すように、公知の方法により、半導体基板（不図示）上に銅やアルミニウム、タングステン、タンタル、チタンなどの導電材料を含有する第一導電部材９２を形成する。本実施形態は、第一導電部材９２が銅を含有する部材である場合に好適である。銅を含有する第一導電部材９２は、絶縁層９１にダマシン法で埋め込まれているのが典型的である。第一導電部材９２に対応する図１の導電部材２１はシングルダマシン法で埋め込まれているが、デュアルダマシン法であってもよい。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、第一導電部材９２の上に、第一絶縁層１０１と第二絶縁層１０２と第三絶縁層１０３とを有する絶縁膜１００を形成する。絶縁膜１００においては、第二絶縁層１０２が第一絶縁層１０１と第三絶縁層１０３との間に位置して第一絶縁層１０１および第三絶縁層１０３と界面を成す。さらに、絶縁膜１００の上に第一保護層１０４を形成する。第一絶縁層１０１、第二絶縁層１０２、第三絶縁層１０３、第一保護層１０４は、ＣＶＤ法などによって絶縁体を順次成膜すればよい。半導体基板が図１に示すように光電変換部を有する場合、絶縁膜１００は光電変換部を覆う様に半導体基板の上に形成される。
【００２７】
第二絶縁層１０２の厚みが、第一絶縁層１０１の厚みよりも大きく、第三絶縁層１０３の厚みよりも小さいことが好ましい。また、第二絶縁層１０２の屈折率が、第一絶縁層１０１の屈折率よりも低く、第三絶縁層１０３の屈折率よりも高いことが好ましい。第一絶縁層１０１は、例えば、ＰＥＣＶＤ法により形成される炭化シリコン（ＳｉＣやＳｉＣＯ）であり、その厚みは２５〜７５ｎｍ程度、屈折率は１．７５〜１．９０程度である。第二絶縁層１０２は、例えば、ＰＥＣＶＤ法により形成される窒化シリコン（ＳｉＮやＳｉＯＮ）であり、その厚みは５０〜１００ｎｍ程度、屈折率は１．５０〜１．７５程度である。第三絶縁層１０３は、例えば、ＰＥＣＶＤ法により形成される酸化シリコン（ＳｉＯやケイ酸塩ガラス）であり、その厚みは１００〜２００ｎｍ程度、屈折率は１．４０〜１．５０程度である。第一保護層１０４は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）であり、その厚みは１０〜５０ｎｍ程度である。
【００２８】
さらに、絶縁膜１００の上（第一保護層１０４の上）に第一マスク１１０を形成する。第一マスク１１０は、感光性樹脂膜（フォトレジスト膜）をフォトリソグラフィによって露光・現像を行ってパターニングすることで形成する。第一マスク１１０のパターンは形成する導電部材のプラグ部のレイアウトに応じて決定すればよい。第一マスク１１０は、第一導電部材９２の上に開口部が位置するようなパターンを有する。第一保護層１０４は、後の工程で絶縁膜１００の最上層（本例では第三絶縁層１０３）に対する保護層として機能する他、第一マスク１１０の形成のための露光時の光の反射を抑制するための反射防止層として機能しうる。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、第一マスク１１０を用いて第一保護層１０４、第三絶縁層１０３および第二絶縁層１０２をエッチングする。これにより、第一絶縁層１０１に達する孔１１１を第一保護層１０４、第三絶縁層１０３および第二絶縁層１０２に形成する。これにより孔１１１に第一絶縁層１０１の上面が露出する。孔１１１は第一導電部材９２の上に位置する。第二絶縁層１０２のエッチングでは、第一絶縁層１０１に対するエッチングレートが第二絶縁層１０２に対するエッチングレートよりも低いエッチング条件を採用する。このようにすることで、第一絶縁層１０１はエッチングストッパーとして機能する。第二絶縁層１０２のエッチング中は一定のエッチング条件を持続することが安定に孔１１１を形成する上で好ましいが、第二絶縁層１０２のエッチング途中でエッチング条件を変えてもよい。第一保護層１０４、第三絶縁層１０３および第二絶縁層１０２のエッチング方法としては、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などのドライエッチングが好適である。この実現のためのエッチング条件とは、例えばプラズマエッチングにおいては、第一絶縁層１０１と第二絶縁層１０２の材料の違いに応じたプロセスガスの種類、その流量や圧力、およびプラズマ電力などである。上で例示した各絶縁層、各保護層に対するプロセスガスにはＣｘＦｙやＣｘＨｙＦｚ、Ａｒ、Ｏ２などの混合ガスを用いることができる。その後、第一マスク１１０を除去する。
【００３０】
次に図２（ｄ）に示すように、孔１１１中および絶縁膜１００の上（第一保護層１０４の上）に第二保護層１０５を形成する。第二保護層１０５は塗布法により形成した樹脂層を用いることができる。その後、第二保護層１０５の上に第三保護層１０６を成膜する。第三保護層１０６は、例えば、ＰＥＣＶＤ法により形成される酸化シリコン（ＴＥＯＳ−ＳｉＯ）であり、その厚みは５０〜２００ｎｍ程度である。第二保護層１０５の厚みは第一保護層１０４の厚みや第三保護層１０６の厚みよりも大きくすることが好ましい。第一保護層１０４、第二保護層１０５、第三保護層１０６は、其々、後のエッチング処理から絶縁膜１００の各絶縁層１０１、１０２、１０３を保護するための層である。
【００３１】
さらに、絶縁膜１００の上（第三保護層１０６の上）に第二マスク１２０を形成する。第二マスク１２０は、感光性樹脂膜（フォトレジスト膜）をフォトリソグラフィによって露光・現像を行ってパターニングすることで形成する。第二マスク１２０のパターンは形成する導電部材の配線部のレイアウトに応じて決定すればよい。第二マスク１２０は、孔１１１の上に開口部が位置するようなパターンを有する。第三保護層１０６は、後の工程で第二保護層１０５に対する保護層として機能する他、第二マスク１２０の形成のための露光時の光の反射を抑制するための反射防止層として機能しうる。また、第三保護層１０６は、第二マスク１２０のパターンを第二保護層１０５に転写するためのハードマスクとしても機能しうる。
【００３２】
次に図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、第二マスク１２０を用いて第三保護層１０６、第二保護層１０５、第一保護層１０４および第三絶縁層１０３をエッチングすることで、第二絶縁層１０２に達する溝１２１を形成する。溝１２１の底面には孔１１１が溝１２１に連通して位置する。
【００３３】
なお、図２（ｅ）は図２（ｆ）の状態へ至る途中の状態を表している。各保護層、絶縁層のエッチング条件を、エッチングの対象とする層の材料に応じて異ならせることができる。そして、第二絶縁層１０２に対するエッチングレートが第三絶縁層１０３に対するエッチングレートよりも低いエッチング条件で、第三絶縁層１０３をエッチングすることで溝１２１を形成する。第三絶縁層１０３のエッチング中は一定のエッチング条件を持続することが安定に溝１２１を形成する上で好ましいが、第三絶縁層１０３のエッチング途中でエッチング条件を変えてもよい。なお、溝１２１の形成において、図２（ｆ）では第二絶縁層１０２がエッチングされる例を示したが、溝１２１に第二絶縁層１０２の上面が露出すれば、第二絶縁層１０２はエッチングされなくてもよい。
【００３４】
第三保護層１０６、第二保護層１０５、第一保護層１０４および第三絶縁層１０３のエッチング方法としては、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などのドライエッチングが好適である。この実現のためのエッチング条件とは、例えばプラズマエッチングにおいては、第二絶縁層１０２と第三絶縁層１０３の材料の違いに応じたプロセスガスの種類、その流量や圧力、およびプラズマ電力などである。上で例示した各絶縁層、各保護層に対するプロセスガスにはＣｘＦｙやＣｘＨｙＦｚ、Ａｒ、Ｎ２、Ｏ２などの混合ガスを用いることができる。
【００３５】
図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、溝１２１の形成のためのエッチングの途中、溝１２１の底には孔１１１と溝１２１の境界部１１２が存在する。境界部１１２は、第三絶縁層１０３や第二絶縁層１０２の上面と側面が接続する角部であることから、エッチングが進行しやすい。そのため、境界部１１２において孔１１１の径が極端に広がってしまう可能性がある。このような孔１１１の径の広がりは、配線の形成不良の原因となりうる。上述したようなエッチング条件で第三絶縁層１０３をエッチングすることで孔１１１の広がりを抑制することができる。
【００３６】
溝１２１の形成のためのマスクについて詳細に説明する。図２（ｅ）は溝１２１を形成する途中の段階を示している。溝１２１の形成のために第二保護層１０５をエッチングしている間に、第二マスク１２０はエッチングされて消失しうる。そのため、第三絶縁層１０３への溝１２１の形成においては、エッチングされた第三保護層１０６が実質的な第二マスクとして機能することになる。
【００３７】
さらに、第二保護層１０５、第一保護層１０４または第三絶縁層１０３のエッチングをしている間に、第三保護層１０６もエッチングされて消失しうる。そのため、第三絶縁層１０３への溝１２１の形成においては、エッチングされた第二保護層１０５が実質的な第二マスクとして機能することになる。図２（ｅ）は、第三絶縁層１０３のエッチングをしている間に第三保護層１０６が消失する直前の状態を示している。第三保護層１０６が消失するタイミングは、第三絶縁層１０３のエッチングをしている間でなく、第二保護層１０５か第一保護層１０４をエッチングしている間の場合もある。
【００３８】
次に、図２（ｇ）、（ｈ）に示すように、第二保護層１０５を除去する。これにより、孔１１１に第一絶縁層１０１を露出させる。また、第一保護層１０４も露出させる。そして、第一保護層１０４と第二絶縁層１０２をマスクとして、第一絶縁層１０１をエッチングすることで、第一導電部材９２を孔１１１に露出させる開口１３０を形成する。この時、第二絶縁層１０２に対するエッチングレートが第一絶縁層１０１に対するエッチングレートよりも低いエッチング条件で、第一絶縁層１０１をエッチングすることで開口１３０を形成する。これにより、第二絶縁層１０２のエッチングを抑制し、境界部１１２における孔１１１の径の広がりを抑制することができる。
【００３９】
第二保護層１０５の除去にはアッシングを用いることができる。第一絶縁層１０１のエッチング方法としては、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などのドライエッチングが好適である。この実現のためのエッチング条件とは、例えばプラズマエッチングにおいては、第一絶縁層１０１と第二絶縁層１０２の材料の違いに応じたプロセスガスの種類、その流量や圧力、およびプラズマ電力などである。上で例示した各絶縁層、各保護層に対するプロセスガスにはＣｘＦｙやＣｘＨｙＦｚ、Ａｒ、Ｏ２などの混合ガスを用いることができる。
【００４０】
なお、第一絶縁層１０１のエッチングの序盤では、第三絶縁層１０３の上面は第一保護層１０４で覆われているが、第一保護層１０４は第一絶縁層１０１のエッチングに伴ってエッチングされ、最終的に第一保護層１０４は消失しうる。
【００４１】
以上説明したように、孔１１１および溝１２１を形成する一連の工程において、開口１３０を形成するまで、第一導電部材９２が露出せずに第一絶縁層１０１で覆われている。そのため、孔１１１や溝１２１の形成時に第一導電部材９２が損傷することが抑制される。また、第一導電部材９２の金属の酸化による抵抗の増大を抑制することができる。さらに、第一導電部材９２に含まれる金属による汚染を抑制することもできる。特に第一導電部材９２に含有される金属が、アルミニウムやタングステン等に比べて酸化、拡散などの現象が生じやすい銅である場合に効果的である。
【００４２】
その後、図２（ｉ）に示すように、開口１３０、孔１１１および溝１２１に導電材料を埋め込む。例えば、孔１１１および溝１２１の表面に沿って、Ｔａ、ＴａＮ等のバリアメタル膜１４３を形成する。次いで、バリアメタル膜１４３の上に、孔１１１および溝１２１を埋める銅膜１４４をメッキ法などにより形成する。
【００４３】
そして、図２（ｊ）に示すように、溝１２１からはみ出た、銅膜１４４、バリアメタル膜１４３の余剰部分をＣＭＰ法などにより除去することで第二導電部材１４０を形成する。第二導電部材１４０は開口１３０内と孔１１１内に位置するプラグ部１４１と、溝１２１に位置する配線部１４２とが一体となった構造（デュアルダマシン構造）を有する。
【００４４】
その後、第二導電部材１４０に含有される銅の拡散を防止する拡散防止層（不図示）を第二導電部材１４０および絶縁膜１００を覆って形成する。これまで述べた第二導電部材１４０の形成工程を、例えば図１において説明した導電部材２２の形成に適用する場合、ここでいう拡散防止層を絶縁層２１１として用いることができる。そして、これまで述べた第二導電部材１４０の形成工程を、図１において説明した導電部材２３の形成に適用する場合、導電部材２２の拡散防止層としての絶縁層２１１を、上述した第一絶縁層１０１として用いることができる。
【００４５】
一般的な絶縁層の成膜方法において、１つの絶縁層を均一な厚みを有するように形成するのにはある程度の厚みが必要である。そのため、複数の絶縁層からなる絶縁膜の層数が増えることは、絶縁膜の厚みの増加を招くことを意味する。しかし、以上説明したように、本実施形態によれば、第二導電部材１４０の周りに最終的な構造物として残される絶縁体は、第一絶縁層１０１と第二絶縁層１０２と第三絶縁層１０３の３層でよい。そのため、信頼性に関わる、均一性や平坦性を確保するのに十分な厚みの絶縁層を形成したとしても、絶縁膜１００を薄くすることができ、配線構造の低背化が可能となる。したがって、低背化された配線構造を用いた光電変換装置においては感度を向上することができる。また、絶縁膜１００を４層以上にした場合に比べて、絶縁層の界面の数を減らすことができるため、絶縁層の界面で光の反射による光の損失を低減し、感度を向上することができる。
【００４６】
以上、説明した実施形態は、本発明の思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。半導体装置として光電電変換装置を例に挙げたが、半導体装置は演算装置や記憶装置、表示装置などであってもよい。配線構造の低背化を可能とする上記実施形態により、集積化や小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００  絶縁膜
１０１  第一絶縁層
１０２  第二絶縁層
１０３  第三絶縁層
９１  第一導電部材
１４０  第二導電部材
【図１】
2015153870.tif 000003
【図２】
2015153870.tif 000004