【事件の表示】
　特許第３０９６５５１号「半導体装置の製造方法」の請求項１、２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　特許第３０９６５５１号の請求項１及び２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３０９６５５１号の請求項１及び２に係る発明についての出願は、平成６年１月２４日に特願平６−５８４６号として特許出願がなされ、平成１２年８月４日にその発明について特許の設定登録がなされた後、その請求項１及び２に係る発明の特許について、特許異議申立人久保田香代により特許異議の申立てがなされたものである。
　
２．本件請求項１及び２に係る発明
　特許第３０９６５５１号の請求項１及び２に係る発明は、その特許請求の範囲の請求項１及び２に記載された次の事項により特定されるとおりのものである。
「【請求項１】第１チタン膜の上に第１窒化チタン膜が積層された第１バリヤメタルを形成し、その上に第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルを形成する第１の工程と、
前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工程と、
前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
前記コンタクトホール内および層間絶縁膜上に第３チタン膜を形成する第５の工程と、
前記第３チタン膜の上に第３窒化チタン膜を形成する第６の工程と、
前記第３窒化チタン膜の上に第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成する第７の工程と、
前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キャップメタルを形成する第８の工程と、
を順次行うことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項２】第１チタン膜の上に第１窒化チタン膜が積層された第１バリヤメタルを形成し、その上に第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルを形成する第１の工程と、
前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工程と、
前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
前記コンタクトホール内および層間絶縁膜上に第３チタン膜を形成する第５の工程と、
前記第３チタン膜の上に第３窒化チタン膜を形成する第６の工程と、
前記コンタクトホール内に金属プラグを埋め込む第７の工程と、
前記金属プラグおよび第３窒化チタン膜の上に第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成する第８の工程と、
前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キャップメタルを形成する第９の工程と、を順次行うことを特徴とした半導体装置の製造方法。」
　
３．申立ての理由の概要
　特許異議申立人久保田香代は、証拠として甲第１号証（特開平４−３１１０５８号公報）、甲第２号証（特開昭５３−６５０８８号公報）、甲第３号証（特開平４−５６２２６号公報）、甲第４号証（特開平５−１９０５５１号公報）、甲第５号証（特開平５−２１８０２３号公報）、甲第６号証（特開昭６３−２０５９５１号公報）、甲第７号証（特開平２−２３９６６５号公報）及び甲第８号証（特開平４−３３２１５２号公報）を提出し、本件請求項１に係る発明は、甲第１号証〜甲第５号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、また、本件請求項２に係る発明は、甲第１号証〜甲第８号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるので、本件請求項１及び２に係る発明は特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから、本件請求項１及び２に係る発明の特許は、特許法第１１３条第２号に該当すると認められるので、取り消されるべきものである旨主張している。
　
４．甲第１号証〜甲第８号証記載の発明
　甲第１号証には、「半導体集積回路装置の配線接続構造およびその製造方法」（発明の名称）に関し、「【０００６】図１５を参照して、シリコン半導体基板１の表面にＤＲＡＭセル２が形成される。このＤＲＡＭセル２は、素子分離用酸化膜３０１、トランスファ・ゲート電極３０２、不純物拡散層３０３、ワード線３０４、記憶ノード３０５、キャパシタ絶縁膜３０６、セルプレート３０７および絶縁膜３０９から構成されている。
【０００７】図１６を参照して、ＤＲＡＭセル２の形成されたシリコン半導体基板１の全面上に下地絶縁膜３が形成される。その後、写真製版技術やエッチング技術を用いて下地絶縁膜の所定の部分にコンタクト孔３０８が開孔される。このコンタクト孔３０８を通じて不純物拡散層３０３に電気的に接触するように、ビット線として、第１アルミニウム配線層４が形成される。
【０００８】最近、サブミクロン・オーダに各エレメントのサイズが微細化された半導体集積回路装置においては、第１アルミニウム配線層４として、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン・タングステン（ＴｉＷ）などのバリアメタル膜３１０と、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどのアルミニウム合金膜３１１とが組合わせられた構造の配線層が用いられる。このような構造のアルミニウム配線層は以下の理由により用いられる。
【０００９】（１）コンタクト部においてアルミニウムとシリコン基板（不純物拡散層）とが直接接触すると、局部的に異常反応（アロイスパイク）が起こる。これにより、その反応層が不純物拡散層の領域を突き破って、シリコン基板の下方に延びる。その結果、不純物拡散層の接合リークが発生する。これを防止するためにバリアメタル膜がシリコン基板（不純物拡散層）と直接接触するように形成される。
【００１０】（２）アルミニウム合金膜中のシリコンが固相エピタキシャル成長によりコンタクト部に析出する。これにより、接触不良が発生する。これを防止するために、バリアメタル膜がアルミニウム合金膜の下に形成される。
【００１１】（３）アルミニウム配線層の上層には層間絶縁膜や保護絶縁膜が形成される。これらの上層の絶縁膜の膜応力によりアルミニウム配線が断線する。このようなストレス・マイグレーション現象に対する耐性を高めるために、バリアメタル膜がアルミニウム合金膜の下に形成される。
【００１２】第１アルミニウム配線層４を構成する膜は、通常、スパッタ法で堆積された後、写真製版技術やエッチング技術を用いてパターニングされることにより形成される。
【００１３】なお、第１アルミニウム配線層をチタン膜と窒化チタン膜とアルミニウム含有膜との積層構造で構成したものは、特開昭６４−５９９３７号公報、特開昭６１−９０４４５号公報に開示されている。
【００１４】図１７を参照して、第１アルミニウム配線層４の全面上に層間絶縁膜５が形成される。この層間絶縁膜５は、たとえば化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成されたシリコン酸化膜３２１と、無機塗布絶縁膜３２２と、ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜３２３とが組合わせられた絶縁膜である。
【００１５】シリコン酸化膜３２１は、通常、シラン（ＳｉＨ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスあるいは亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）ガスとの混合ガスを用いて、３００〜４５０℃の形成温度で熱やプラズマを利用したＣＶＤ法によって形成される。また、最近では、ステップ・カバレッジが良好であるという特徴を持つ、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）等の有機シラン系の材料を用いてシリコン酸化膜が形成される。
【００１６】平坦化のために形成される無機塗布絶縁膜３２２は、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）4 ）等を主成分とするのが一般的である。このシラノール等を主成分とする材料を回転塗布した後、４００〜４５０℃の温度でベーク処理を施し、シリコン酸化膜化することにより、ＣＶＤ法で形成されたシリコン酸化膜３２１の表面が平坦化される。なお、この無機塗布絶縁膜３２２は、吸湿性が高いので、バイア・ホール部の側壁に露出すると、ガス放出などの悪影響を及ぼす。そのため、無機塗布絶縁膜３２２の表面がバイア・ホール部の側壁において露出しないように、フッ素系ガスやアルゴンガスによるドライエッチング技術を用いてエッチバック処理がこの無機塗布絶縁膜３２２に施される。
【００１７】無機塗布絶縁膜３２２の上には、シリコン酸化膜３２１の形成と同様の方法により、シリコン酸化膜３２３が形成される。
【００１８】図１８を参照して、第１アルミニウム配線層４の所定の表面領域を露出するように、接続孔６が写真製版技術とエッチング技術を用いて開孔される。この工程は以下のように行なわれる。
【００１９】写真製版技術を用いて接続孔６が形成される領域以外の領域がフォトレジスト３２４で覆われる。その後、層間絶縁膜５がたとえば、テーパ・エッチング法を用いて選択的に除去されることにより、接続孔６が開孔される。テーパ・エッチング法とは、フッ酸系溶液による湿式エッチングと、ＣＨＦ3 とＯ2 ガス等を主成分とした混合ガスを用いた反応性イオンエッチングとを組合わせたエッチング法をいう。
【００２０】なお、フォトレジスト３２４およびエッチング時に生ずる反応生成物等は、エッチング後に酸素（Ｏ2 ）プラズマや湿式化学処理法を用いて除去される。
【００２１】図１９を参照して、接続孔６の形成工程中に、第１アルミニウム配線層４の表面はＣＨＦ3 等のフッ素系ガスや酸素ガスのプラズマにさらされるため、接続孔６における第１アルミニウム配線層４の表面には１００オングストローム程度のアルミニウムの変質層（フッ化物や酸化物を含む層）２０１が形成されている。そのため、これらの薄いアルミニウムの変質層からなる絶縁膜を除去し、安定なコンタクト抵抗を得るために、第２アルミニウム配線層が形成される前に、アルゴンイオン（Ａｒ+ ）２０２を用いたスパッタ・エッチング処理が施される。
【００２２】図２０で示されるように、その後、真空中で連続して、第２アルミニウム配線層７がスパッタ法を用いて堆積される。この第２アルミニウム配線層７としては、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ等のアルミニウム合金膜が用いられる。なお、これらの膜は、第１アルミニウム配線層と同様に、写真製版技術やエッチング技術を用いてパターニングされることにより形成される。」（第２欄第４０行〜第５欄第４行）こと、「【００３５】スパッタ・エッチング処理時に再付着する粒子が原因で上記した不都合を軽減することができる方法として、図２５に示すように、第１アルミニウム配線層４の上に高融点金属膜（たとえばタングステンやチタンタングステン）、高融点金属・化合物膜（たとえば窒化チタン）、高融点金属・シリサイド膜（たとえばモリブデンシリサイドやタングステンシリサイド）、アモルファスシリコン膜などからなる表面層３１２を形成することが知られている。このような構造にすると、接続孔６の形成工程中に形成される変質層３１３の厚みを薄くできるので、スパッタ・エッチングの量を少なくすることができる。よって、スパッタ・エッチング処理時に再付着する粒子の量を減らすことができ、上記した不都合を軽減できる。しかし、粒子が付着することには変わりないので、上記した不都合を完全に解消できない。」（第６欄第３６〜５０行）こと、「【００４９】なお、図２に示す構造にいたるまでは、従来の技術において図１５〜図１８を参照して説明された形成工程と、アルミニウム合金膜３１１形成後、スパッタ法でタングステン膜３１２を形成する以外は、同様であるので、その説明を省略する。
【００５０】図２を参照して、接続孔６の形成工程中に、ＣＨＦ3 等のフッ素系ガスや酸素ガスのプラズマにさらされるため、接続孔６におけるタングステン膜３１２の表面には５０〜１００オングストローム程度のタングステンの変質層（フッ化物や酸化物を含む層）３１３が形成されている。この薄い変質層３１３を除去し、安定なバイア・ホール抵抗を得るために、まず、アルゴンイオン２０２によるスパッタ・エッチング処理が施される。
【００５１】図３を参照して、アスペクト比（Ｂ／Ａ）が１を超えるサブミクロン・レベルの接続孔６の場合には、アルゴンイオン２０２によるスパッタ・エッチング処理だけでは、前述のように、アルゴンイオンによりスパッタされたタングステンのフッ化物や酸化物の粒子の再付着が発生する。そのため、接続孔６におけるタングステン膜３１２の表面には、タングステンのフッ化物や酸化物の粒子３１４が残存する。
【００５２】図４に示すように、タングステンの変質層３１３の大部分がスパッタ・エッチング処理によって除去された後に、残存したわずかなタングステンの変質物の粒子３１４を分解するために、チタン膜１０１が真空中で連続して、スパッタ法を用いて５０〜１５０オングストローム程度の膜厚で全面に堆積される。
【００５３】次に、図５を参照して、チタン膜１０１の上に窒化チタン膜１０２が５００〜１０００オングストローム程度の膜厚で堆積される。この堆積方法としては、通常、Ｔｉターゲットを用いて、Ａｒ＋Ｎ2 ガスの雰囲気下でスパッタする反応性スパッタ法が用いられる。この窒化チタン膜１０２は、バイア・ホール部においてタングステン膜３１２と接するチタン膜１０１が上層のアルミニウム含有膜と先に反応してしまうのを抑制する役割を果たす。このため、上層のアルミニウム含有膜との反応性が小さく、かつバイア・ホール抵抗の増加をできるだけ抑えるために、２５０〜４００μΩ・ｃｍ程度の比抵抗の小さい窒化チタン膜が用いられる。
【００５４】なお、通常、シリコン基板とのコンタクト部においてバリアメタル膜として用いられる窒化チタン膜は、シリコンやアルミニウムに対するバリア性が必要であるので、４００〜２０００μΩ・ｃｍ程度の比抵抗の高い膜が用いられる。しかしながら、このような窒化チタン膜をバイア・ホール部で用いると、バイア・ホール抵抗が従来の構造に比べて数倍に高くなってしまうという問題がある。バイア・ホール部で用いられる窒化チタン膜１０２は、前述のように、チタン膜１０１と上層のアルミニウム含有膜との反応を抑制することを目的として形成される。そのため、この窒化チタン膜１０２はアルミニウムに対するバリア性をあまり必要としない。このことから、２５０〜４００μΩ・ｃｍ程度の比抵抗の小さい窒化チタン膜を用いることができる。その結果として、バイア・ホール抵抗の増加も５０％以下と実用上、問題のないレベルにすることができる。
【００５５】また、窒化チタン膜１０２の膜厚は、下層のチタン膜１０１が上層のアルミニウム含有膜と反応するのを抑制すること、およびバイア・ホール抵抗の増加を実用上問題のないレベルに抑えることを理由として、５００〜１０００オングストローム程度とされる。
【００５６】その後、図６を参照して、第２アルミニウム配線層１００の最上層として、たとえば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜のようなアルミニウム合金膜１０３が連続してスパッタ法で堆積される。次に、チタン膜１０１、窒化チタン膜１０２およびアルミニウム合金膜１０３からなる３層構造の第２アルミニウム配線層１００が、第１アルミニウム配線層４と同様にして、写真製版技術やエッチング技術を用いてパターニングされる。」（第９欄第２５行〜第１０欄第４３行）こと、「【００６６】また、上記の実施例では、第１アルミニウム配線層４の表面に、タングステン膜３１２を形成した場合について述べたが、表面に形成する膜が、チタン・タングステン（Ｔｉ−Ｗ）膜などの他の高融点金属膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜などの高融点金属・化合物膜、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ2 ）やタングステンシリサイド（ＷＳｉ2 ）膜などの高融点金属・シリサイド膜、アモルファスシリコン膜であっても同様の効果を奏する。」（第１２欄第２０〜２８行）こと、「【００７２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、下層のアルミニウム配線層の表面に形成された表面層と接続孔を介して接する上層のアルミニウム配線層の下敷膜として、チタン層とチタン化合物層とからなる積層構造膜を用いることにより、多層アルミニウム配線構造の接続孔の部分において安定なコンタクトを得ることができる。そのため、電気的なコンタクト抵抗が安定になるとともに、エレクトロ・マイグレーション耐量やストレス・マイグレーション耐量等の接続孔の部分での半導体集積回路装置の信頼性のレベルが向上する。」（第１３欄第３０〜４０行）ことが記載されている。
　甲第２号証には、「本発明の半導体装置は以下の方法により製造される。第１層配線路を形成する導電材料膜上に第１の金属を付着させて第１層配線路形成後、低温（例えば４５０℃）、窒素雰囲気中で熱処理し、第１の金属表面を耐酸性機械的強度に優れ、かつ導伝性の物質に変換し、その上に絶縁膜を介して第２層配線を行って完成される。」（第２頁左上欄第１８行〜同頁右上欄第４行）こと、「第１図ａ〜ｄは本発明の一実施例を示す製造工程図である。所定のＰＮ接合を有するシリコン基板１の表面にシリコン酸化膜２を設け、フォトレジスト法によりシリコン酸化膜２を選択的に除去してシリコン酸化膜２に開孔を設ける。
　次にシリコン基板１及びシリコン酸化膜２の上に気相成長法によりリンガラス膜３を被着させ、リンガラス膜３の上にフォトレジスト法により第１層配線部を除く部分にフォトレジストパターン４を設ける［第１図（ａ）］。該フォトレジストパターン４をマスクとしてリンガラス膜３を蝕刻する。次に前記フォトレジストパターン４を含むシリコン基板表面に導電膜として、アルミニウム膜５と第１の金属としてチタン膜６を順次被着させ、その後前記フォトレジストパターン４をその剥離剤にて剥離すると第１層配線が形成できる［第１図（ｂ）］。このとき各薄膜の膜厚はリンガラス膜３0.3μ，アルミニウム膜５0.6μ，チタン膜６0.2μとするのが好適であろう。
　次にこの配線済み基板を４００〜５００℃で３０分程度窒素雰囲気中で低温処理してチタン膜６の表面をチタンと窒素との混合物（Ｔｉ−Ｎ）７に変換する。」（第２頁左下欄第１行〜同頁右下欄第２行）こと、「本発明の大きな効果は熱的・化学的・電気的に安定な信頼性に優れた高密度多層配線を有する半導体装置を提することにある。」（第３頁左上欄第１６〜１８行）ことが記載されている。
　甲第３号証には、「ＴｉＮ膜はアルミ合金膜の表面反射率を下げるために、Ｔｉ膜はＴｉＮ膜からアルミ合金膜へのＮの拡散を防止するために用いる。」（第２頁右下欄第８〜１１行）こと、「まず、第１図（ａ）に示すように素子の形成が終了したシリコン基板１上に、電気的に絶縁を保つため、厚さ８００ｎｍの絶縁膜２をＣＶＤ法により形成する。その後絶縁膜２上に、厚さ０．８μｍの１％のＳｉと０．５％のＣｕを含んだアルミ合金膜３をスパッタリング法により形成する。その後、厚さ１０ｎｍのＴｉ膜６をスパッタリング法によりアルミ合金膜３上に形成し、続いて、厚さ３０ｎｍのＴｉＮ膜７を反応性スパッタリング法によりＴｉ膜６上に形成する。」（第２頁右下欄第１４行〜第３頁左上欄第３行）ことが記載されている。
　甲第４号証には、「【００１１】
【作用】この発明の構成によれば、第１の配線層を構成するＡｌ又はＡｌ合金層と反射防止膜を構成するＴｉＮ層との間にＴｉ層を形成したので、ＴｉＮ層を反応性スパッタ法等により形成する際にはＴｉ層の表面がわずかに窒化されるものの、Ａｌ又はＡｌ合金層の表面が窒化されることはない。従って、Ａｌ又はＡｌ合金層とＴｉ層との間及びＴｉ層とＴｉＮ層との間にはいずれも良好な低抵抗接触が形成され、第１及び第２の配線層の間の層間接続部の抵抗を大幅に低減することができる。」（第３欄第５〜１４行）こと、「【００１３】シリコン等の半導体基板１０の表面を覆うシリコンオキサイド等の絶縁膜１２の上には、第１配線層１４が形成される。第１配線層１４は、一例としてバリアメタル層としてのＴｉＮ層１４ａと、Ａｌ又はＡｌ合金層１４ｂと、Ｔｉ層１４ｄと、反射防止膜としてのＴｉＮ層１４ｃとを順次にスパッタ法等により被着した後、これらの被着層の積層を所望の配線パターンに従ってパターニングすることによって形成される。」（第３欄第１９〜２６行）こと、「【００２３】上記実施例においては、第２配線層１８を第１配線層１４のＴｉＮ層１４ｃに接触させたが、接続孔１６Ａを形成する際のエッチングによりＴｉＮ層１４ｃを接続孔１６Ａの底部のみ除去し、第２配線層１８を第１配線層１４のＴｉ層１４ｄに接触させるようにしてもよい。
【００２４】また、表面平坦化のために層間絶縁膜１６の上又は下あるいは中間にＳＯＧ等の塗布絶縁層を設けてもよい。この場合、第２配線層１８の形成前に塗布絶縁層から水分を除去すべく熱処理を行なっても、Ａｌ又はＡｌ合金層１４ｂの表面がＴｉ層１４ｄ乃至ＴｉＮ層１４ｃで覆われているので、図４で示したようなＡｌヒロック１４Ａは発生しない。この後、第２配線層１８を形成すると、低抵抗の層間接続部が得られる。」（第５欄第９〜２２行）こと、「【００２５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第１の配線層を構成するＡｌ又はＡｌ合金層の上にＴｉ層を介してＴｉＮからなる反射防止膜を形成したので、第１及び第２配線層間の接続部の抵抗を大幅に低減可能となり、さらにはＡｌヒロックの成長も阻止可能となる効果が得られるものである。」（第６欄第１〜７行）ことが記載されている。
　甲第５号証には、「【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体装置のパターン形成方法は、次のようにする。半導体基板上に設けられた配線層上にチタン膜を形成する。このチタン膜上に窒化チタン膜を形成する。この窒化チタン膜上にフォトレジスト膜を形成する。フォトリソグラフィ法でフォトレジスト膜を配線形状にパターニングする工程と、この配線形状にパターニングしたフォトレジスト膜をマスクにして窒化チタン膜，チタン膜および配線層をエッチングする。」（第２欄第３３〜４２行）こと、「【００１１】また、チタン膜上に窒化チタン膜を形成した場合には、窒化チタン膜はチタン膜より反射率が低いため、反射防止膜としてはチタン膜よりも有効である。また、チタン膜上にシリコン窒化膜を形成した場合には、下地の反射防止条件によって、シリコン窒化膜の膜厚および屈折率を選択することにより、チタン膜よりも反射率を小さくすることができる。すなわち、反射率を極力小さくするためには、入射光の１／４波長を屈折率で除算したものの整数倍の膜厚を有するシリコン窒化膜を堆積すれば良い。」（第３欄第２４〜３３行）こと、「【００１４】図１に示すように、半導体基板１上には、ＬＯＣＯＳ酸化膜２および層間絶縁膜３が形成されている。この層間絶縁膜３上に、図２に示すように、配線層となるアルミニウム合金膜４，チタン膜５（Ｔｉ膜５）および窒化チタン膜６（ＴｉＮ膜６）を例えばスパッタ法で順次堆積させる。
【００１５】次に、図３に示すように、窒化チタン膜６上にフォトレジスト膜７を形成する。そして、図４に示すように、フォトマスク８を用いて、露光光９でフォトレジスト膜７を露光する。この際、チタン膜５上に窒化チタン膜６を形成してあるため、アルミニウム合金膜４上にチタン膜５のみを形成した場合と比較して、露光光９に対する反射率を下げることができる。
【００１６】我々の実験では、例えば、波長３６５〔ｎｍ〕の露光光９に対する反射率は、アルミニウム合金膜４の単層（Al−1〔％〕Si−0.5〔％〕Cu膜をＢＰＳＧ膜上に７００〔ｎｍ〕堆積した場合）の場合では約９４〔％〕であり、アルミニウム合金膜４上にチタン膜５を２５〔ｎｍ〕堆積した場合では５５〔％〕であるのに対し、アルミニウム合金膜４上に膜厚２５〔ｎｍ〕のチタン膜５を形成し、さらにこのチタン膜５上に窒化チタン膜６を４０〔ｎｍ〕堆積した場合には１８〔％〕であった。この１８〔％〕という反射率は、アルミニウム合金膜４上に直接窒化チタン膜６を４０〔ｎｍ〕堆積した場合の反射率に等しい。反射率から言えばチタン膜５はなくてもよいが、窒化チタン膜６をアルミニウム合金膜４上に直接スパッタすると、窒化チタン膜６中の窒素が、アルミニウム合金膜４中に入り込むことにより、配線層の信頼性を低下させる可能性があるため、チタン膜５は必要である。
【００１７】このようにチタン膜５上に窒化チタン膜６を形成することで、露光光９の反射率を従来のようにチタン膜５のみを形成したときよりもさらに下げることができる。したがって、ＬＯＣＯＳ酸化膜２の段差に起因した反射光が、フォトレジスト膜７の露光してはならない部分まで露光してしまうことがなくなる。これにより、フォトレジスト膜７の配線パターンの細りおよび断線を抑制することができる。」（第３欄第４４行〜第４欄第３１行）ことが記載されている。
　甲第６号証には、「垂直な壁の円筒状のコンタクト上のスパッタリングされたアルミニウムのステップカバレッジは、あいにく非常に悪く、かつしたがって配線は全体として非常に信頼性がない。
　この問題を克服するために、導電材料のプラグが、コンタクトを充填するために用いられてもよい。これがなされ得る方法の１つは、ＣＶＤによってコンタクト領域にタングステンを選択的に成長させることである。」（第７頁左上欄第９〜１７行）こと、「コンタクトホール１６（すなわちバイア）は、パターン化されかつドープされた領域およびポリシリコンゲートまで下方にエッチングされる。導電材料、典型的にアルミニウムは、コンタクトホール内を含む至るところに析出される。次に、アルミニウム膜は、適切なコンタクトが個々の金属トレースによって接続されるような態様でパターン化される。
　この発明は、第１の層間誘電体１４が析出されている工程上の点で実現され、かつ垂直な壁のコンタクトホール１６は、パターン化されかつ基板１２およびそこに形成されるいずれかのポリシリコン層（図示せず）まで下方にエッチングされている。
　この発明に従って、チタンの薄い層１８は、コンタクトホール１６に形成され、次の層が、下にあるドープされた領域および／またはポリシリコンに良好に粘着しかつ良好に電気的に接触することを保証する。次に、バリヤ材料からなる幾分厚い層２０は、粘着および接触層１８上を覆って形成される。最後に、導電材料２２は、コンタクトホールを充填するために等角に析出される。
　チタンの層１８は、約１００ないし８００Åのオーダの厚さである。約１００Å以下の厚さは、コンタクトホールの底部での十分なカバレッジを保証せず、一方約８００Å以上の厚さは、チタンシリサイドが形成されるため接合から受入れ不可能な量のシリコンを消費することがあり、その結果接合漏れ電流が増加する。層１８は、典型的な場合であるが、アルゴン環境でチタンターゲットからのスパッタリングによって都合良く析出される。
　バリヤ層２０は、導電性材料を含み、その導電性材料は、一般にシリコンをドープする際に使用される典型的なドーパント種（硼素およびリン）に対する拡散バリヤである。バリヤ層２０はまた、シリコン拡散に対するバリヤである。
　適当なバリヤ材料の例は、或る高融点金属ならびにその窒化物、硼化物、炭化物および酸化物、特定的には・・・、窒化チタン、・・・を含む。ＴｉＮは、ドーパント種ならびにシリコン拡散に対する証明された拡散バリヤであるので、この発明の実施において最も好ましい材料である。
　バリヤ層２０は、好ましくは約２５０ないし２０００Åの厚さに形成され、かつ反応性スパッタリング、ＣＶＤまたは反応性アニールによって都合良く形成される。ＴｉＮのスパッタ析出は、アルゴン／窒素環境においてＴｉをスパッタリングすることによって達成される。ＴｉＮはまた、窒素環境においてチタンの析出に続いて反応性アニールによって形成され得る。約２５０Å以下の厚さのピンホールのないバリヤを形成するのは困難であり、かつ約２，０００Å以上の厚さを使用しても、ほとんどそれ以上の保護とならない。
　Ｔｉ／ＴｉＮを析出するＣＶＤ技術は、現在現われつつありかつこの発明の応用を非常に深くかつ狭いバイアに拡げる方法を提供するであろう。・・・バリヤ層２０の析出後、ＷＳｉｘまたはシリコンの任意の層２１は、ＣＶＤタングステンにとって典型的な態様でＣＶＤによって析出されてもよい。そのような層２１の部分は、第１Ｃ図（点線）に描かれている。層２１はＴｉＮ上での析出のために必要ではないことが注目される。
　層２２は、等角析出可能な導電材料を含む。そのような材料の好ましい例は、ＣＶＤまたはバイアススパッタリングされたタングステン・・・を含む。その結果生じる構造は、第１Ａ図に描かれている。
　次に、この導電層２２は、コンタクトホール１６のまわりの、フィールド領域と呼ばれるパターン化されていない領域からエッチバックされ、そのためフィールド領域上にはいかなる材料も残されないが、コンタクトが充填され、第１Ｂ図に示されるようなプラグ２４を形成する。エッチング化学は、スパッタリングされたバリヤ層２０がエッチバック法で除去されないように、たとえばバックドライエッチングでフッ素化学を用いて選択され得る。
　次に、Ａｌ合金の層２６は、典型的に１％のシリコンおよび／または或る電子移動を妨げるコンポーネント、たとえば銅またはチタンを含んでいるが、第１Ｃ図に描かれるように、約２，０００ないし１０，０００Åの厚さにウェーハ上にスパッタ析出される。次に、この層２６は、第１Ｄ図に示されるように、粘着および接触層１８ならびにバリヤ層２０がパターン化されたＡｌライン２６の下にのみ残されかつ残りの領域から除去されるようにパターン化されかつエッチングされる。」（第９頁左上欄第２０行〜第１０頁右上欄第１７行）ことが記載されている。
　甲第７号証には、「まず例えばＳｉからなる半導体基板（以下、単に基板ともいう）１上に堆積された例えば厚さが１．８μｍのシリコン酸化膜からなる絶縁膜３に、基板１の表面に形成された不純物拡散領域２に対応したコンタクト孔４を設ける（第１図（ａ）参照）。なお、コンタクト孔上部には例えば６０００Åの凹状の丸み３ａがつけられている（第１図（ａ）参照）。その後、コンタクト孔４の底部および内壁部に例えばＴｉ層５およびＴｉＮ層６からなるバリア膜を形成する（第１図（ｂ）参照）。そして基板１を所定の温度（例えば約５００〜５５０℃の温度範囲）に保持しながら、コンタクト孔４が埋込まれるようにマグネトロン−スパッタリング法を用いてＡｌ−Ｓｉ膜７を堆積する（第１図（ｃ）参照）。これにより、ターゲットから飛来するスパッタリング粒子の基板表面におけるマイグレーション効果が促進され、コンタクト孔４が埋込まれる。なお、基板を５５０℃以上に加熱すると、Ａｌ−Ｓｉ膜７が一旦溶融してしまい、再度凝固する際に表面張力によってコンタクト孔４の内部で球状塊になってしまう。また、５００℃以下の温度ではＡｌ−Ｓｉ膜７の基板表面におけるマイグレーション効果は小さく、高アスペクト比のコンタクト孔４の埋込は不可能となる。
　上述のＡｌ−Ｓｉ膜が形成される際にＴｉ層５およびＴｉＮ層からなるバリア膜は次の２つの役割をはたす。
（１）Ａｌ−Ｓｉ膜７と半導体基板１および絶縁膜３のＳｉとの反応を抑え、接合破壊を防ぐ。
（２）ＴｉＮ層６が赤外線を吸収することにより、基板１の加熱を効率良く行うことができる。
　なおターゲット材料としては、Ａｌに１％のＳｉを添加した合金が最適である。純ＡｌまたはＳｉ含有量の高いＡｌ−Ｓｉ合金は上記の温度マージンが狭く実用化には適さない。
　また、基板とターゲット間距離を長くしてコンタクト孔に入射するスパッタリング粒子の垂直成分を増やしたほうが、より高アスペクト比のコンタクト孔４に対してもコンタクト底部にボイドが形成されないように埋込みが可能となる。
　こうしたＡｌ−Ｓｉ膜７は、結晶粒径が大きく約１０μｍ程度にまで成長する。この為、エレクトロマイグレーションには強いがストレスマイグレーションに対して弱くなる可能性がある。更に、Ａｌ−Ｓｉ膜７の結晶粒界には高抵抗のＳｉが析出するため配線抵抗も増大し、こうしたＡｌ−Ｓｉ膜を配線に使用するのは困難である。そこでコンタクト部以外のＡｌ−Ｓｉ膜を除去する必要がある。
　Ａｌ−Ｓｉ膜７を形成した後、リン酸を用いてＡｌ−Ｓｉ膜７をエッチオフし、コンタクト孔４の内部にのみＡｌ−Ｓｉ膜７ａを残す（第１図（ｄ）参照）。その後、Ａｌ−Ｓｉ膜７ａおよびＴｉＮ膜６の表面をＡｒイオンを用いてエッチングし自然酸化膜を除去した後、真空中で配線用のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜８を約８０００Åの厚さで堆積する（第１図（ｅ）参照）。こうして、高アスペクト比のコンタクト孔４上においても断切れのない、信頼性の高い配線が形成される。」（第３頁左上欄第１５行〜同頁右下欄第１４行）こと、「［発明の効果］
　本発明によれば高アスペクト比を有するコンタクト孔においても良好なステップカバレージを保つとともに断線の無い信頼性の高い半導体装置を得ることができる。」（第４頁左上欄第１９行〜同頁右上欄第２行）ことが記載されている。
　甲第８号証には、「【０１０２】このような構造の実施例は図３１に示される。たとえば、第１層のアルミニウム配線層４として、図２８、図２９に示すようなバリアメタル膜３１０とアルミニウム合金膜３１１と、表面膜６１とからなる３層構造膜を用いる。さらに、下地との密着性を高めるために、窒化チタン膜、チタン膜と窒化チタン膜との積層構造膜などを、タングステン埋め込み前の下敷き膜６４として堆積する。その後、ブランケット・タングステン法を用いてタングステン膜を全面上に堆積する。このタングステン膜をエッチバックすることにより、接続孔６のみにタングステン膜６５が形成される。さらに、その上に第２層のアルミニウム配線層７として、窒化チタン膜、チタン膜と窒化チタン膜との積層構造膜等の下敷き膜６０とアルミニウム合金膜１０とが堆積される。」（第１８欄第４３行〜第１９欄第６行）ことが記載されている。
　
５．対比・判断
ア）本件請求項１に係る発明について
　本件請求項１に係る発明と甲第１号証記載の発明とを対比すると、甲第１号証の段落【００１３】に記載の「第１アルミニウム配線層をチタン膜と窒化チタン膜とアルミニウム含有膜との積層構造で構成したもの」の内の、チタン膜、窒化チタン膜、アルミニウム含有膜は、それぞれ本件請求項１に係る発明の第１チタン膜、第１窒化チタン膜、第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜に相当し、甲第１号証に記載の表面層３１２は本件請求項１に係る発明の第１キャップメタルに相当し、甲第１号証に記載の接続孔６は本件請求項１に係る発明のコンタクトホールに相当し、甲第１号証に記載のチタン膜１０１、窒化チタン膜１０２、アルミニウム合金膜１０３は、それぞれ本件請求項１に係る発明の第３チタン膜、第３窒化チタン膜、第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜に相当しているが、本件請求項１に係る発明は「第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルを形成する第１の工程と、
前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工程と、
前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
を順次行う」のに対して、甲第１号証記載の発明は「第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に窒化チタン膜などの高融点金属・化合物膜、タングステン膜などの高融点金属膜、モリブデンシリサイドなどの高融点金属・シリサイド膜、又はアモルファスシリコン膜からなる第１キャップメタルを形成する第１の工程と、
前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工程と、
前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
を順次行う」点（以下、「相違点１」という。）、及び本件請求項１に係る発明の「前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キャップメタルを形成する第８の工程」の点が甲第１号証記載の発明には記載されていない点（以下、「相違点２」という。）で相違している。
　上記相違点１について、甲第２号証〜甲第５号証の記載を検討すると、甲第３号証及び甲第５号証に記載の発明は、「アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上にチタン膜の上に窒化チタン膜が積層されたキャップメタルを形成する工程」は有するものの、本件請求項１に係る発明のような多層配線構造の製造方法に関するものではなく、上記相違点１の第１〜第４の工程を順次行う構成は記載されていない。また、甲第２号証及び甲第４号証に記載の発明は、上記相違点１の構成の内、コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程を有しておらず、上記相違点１の第１〜第４の工程を順次行うものではない。
　そして、甲第１号証の記載に甲第２号証〜甲第５号証の記載を組み合わせても、上記相違点１の第１〜第４の工程を順次行うものとはならず、換言すると、上記相違点１に係るコンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程を行う際に、コンタクトホールの底部に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルが露出しているものにはならないから、上記相違点１の点は、依然として相違している。
　また、上記相違点２について、甲第２号証〜甲第５号証の記載を検討すると、甲第２号証〜甲第５号証に記載の発明には、上記相違点２に関する事項が、全く記載されていない。
　本件請求項１に係る発明は、上記相違点１及び２の構成により、第２窒化チタン膜を形成する際に、既に下に形成されている第２チタン膜がバッファ層として働くので、反応性ガスである窒素雰囲気中に第２チタン膜の下層のアルミニウムの表面がさらされることを防ぐことができ、第２窒化チタン膜を形成する前には必ず第２チタン膜を形成するので、第１層配線と第２層配線とのコンタクト抵抗が大きく低減され、また、第２配線層の上に、チタン膜及び窒化チタン膜からなる積層構造のキャップメタルを設けることにより、反射防止膜としての機能を維持しつつ、Ｔｉ膜の膜厚に応じた優れたエレクトロマイグレーション耐性を得ることができるという、明細書記載の顕著な効果を奏するものである。
　したがって、本件請求項１に係る発明は、上記甲第１号証〜甲第５号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとはいえない。
イ）本件請求項２に係る発明について
　本件請求項２に係る発明と甲第１号証記載の発明とを対比すると、甲第１号証の段落【００１３】に記載の「第１アルミニウム配線層をチタン膜と窒化チタン膜とアルミニウム含有膜との積層構造で構成したもの」の内の、チタン膜、窒化チタン膜、アルミニウム含有膜は、それぞれ本件請求項２に係る発明の第１チタン膜、第１窒化チタン膜、第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜に相当し、甲第１号証に記載の表面層３１２は本件請求項２に係る発明の第１キャップメタルに相当し、甲第１号証に記載の接続孔６は本件請求項１に係る発明のコンタクトホールに相当し、甲第１号証に記載のチタン膜１０１、窒化チタン膜１０２、アルミニウム合金膜１０３は、それぞれ本件請求項２に係る発明の第３チタン膜、第３窒化チタン膜、第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜に相当しているが、本件請求項２に係る発明は「第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルを形成する第１の工程と、
前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工程と、
前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
を順次行う」のに対して、甲第１号証記載の発明は「第１アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に窒化チタン膜などの高融点金属・化合物膜、タングステン膜などの高融点金属膜、モリブデンシリサイドなどの高融点金属・シリサイド膜、又はアモルファスシリコン膜からなる第１キャップメタルを形成する第１の工程と、
前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工程と、
前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
を順次行う」点（以下、「相違点３」という。）、及び本件請求項２に係る発明の「前記コンタクトホール内に金属プラグを埋め込む第７の工程と、
前記金属プラグおよび第３窒化チタン膜の上に第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成する第８の工程と、
前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キャップメタルを形成する第９の工程とを、
を順次行う」点が甲第１号証記載の発明には記載されていない点（以下、「相違点４」という。）で相違している。
　上記相違点３について、甲第２号証〜甲第８号証の記載を検討すると、甲第３号証及び甲第５号証に記載の発明は、「アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上にチタン膜の上に窒化チタン膜が積層されたキャップメタルを形成する工程」は有するものの、本件請求項２に係る発明のような多層配線構造の製造方法に関するものではなく、上記相違点３の第１〜第４の工程を順次行う構成は記載されていない。また、甲第６号証及び甲第７号証に記載の発明は、本件請求項２に係る発明のような多層配線構造の製造方法に関するものではなく、上記相違点３の第１〜第４の工程を順次行う構成は全く記載されていない。さらに、甲第２号証、甲第４号証及び甲第８号証に記載の発明は、上記相違点３の構成の内、コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程を有しておらず、上記相違点３の第１〜第４の工程を順次行うものではない。
　そして、甲第１号証の記載に甲第２号証〜甲第８号証の記載を組み合わせても、上記相違点３の第１〜第４の工程を順次行うものとはならず、換言すると、上記相違点３に係るコンタクトホール内をスパッタエッチングする第４の工程を行う際に、コンタクトホールの底部に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルが露出しているものにはならないから、上記相違点３の点は、依然として相違している。
　また、上記相違点４について、甲第２号証〜甲第８号証の記載を検討すると、甲第２号証〜甲第５号証に記載の発明には、上記相違点４の第７〜第９の工程を順次行う構成が、全く記載されていない。また、甲第６号証及び甲第７号証に記載の発明は、本件請求項２に係る発明のような多層配線構造の製造方法に関するものではなく、コンタクトホール内に金属プラグを埋め込む工程と、前記金属プラグおよび窒化チタン膜の上にアルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成する工程は有するものの、上記相違点４の前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キャップメタルを形成する第９の工程は記載されていない。さらに、甲第８号証に記載の発明は、上記相違点４の内、前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キャップメタルを形成する第９の工程を有していない。してみると、甲第１号証の記載に甲第２号証〜甲第８号証の記載を組み合わせても、上記相違点４の内、前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キャップメタルを形成する第９の工程の点は、依然として相違している。
　本件請求項２に係る発明は、上記相違点３の構成及び相違点４の内の第９の工程の構成により、第２窒化チタン膜を形成する際に、既に下に形成されている第２チタン膜がバッファ層として働くので、反応性ガスである窒素雰囲気中に第２チタン膜の下層のアルミニウムの表面がさらされることを防ぐことができ、第２窒化チタン膜を形成する前には必ず第２チタン膜を形成するので、第１層配線と第２層配線とのコンタクト抵抗が大きく低減され、また、第２配線層の上に、チタン膜及び窒化チタン膜からなる積層構造のキャップメタルを設けることにより、反射防止膜としての機能を維持しつつ、Ｔｉ膜の膜厚に応じた優れたエレクトロマイグレーション耐性を得ることができるという、明細書記載の顕著な効果を奏するものである。
　したがって、本件請求項２に係る発明は、上記甲第１号証〜甲第８号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとはいえない。
　
６．むすび
　したがって、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年８月２９日（２００１．８．２９）