(57)【要約】【課題】層間絶縁膜に形成された配線溝またはビアホールの開口部に庇が残らない形状を実現し、埋め込み配線またはビアの形成時にバリヤメタル膜に薄い部分や段切れを生じさず、メタル配線材料の埋め込み性、埋め込み配線部やビア部のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーション耐性の向上を図る。【解決手段】半導体基板上でＣ  を含むＳｉ酸化膜を用いた第１の絶縁膜１４上に、第１の絶縁膜よりもＣ  濃度の低いまたはＣ  を含まない第２の絶縁膜１５が積層されてなる層間絶縁膜１３と、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面において第１の絶縁膜の開口寸法＜第２の絶縁膜の開口寸法の関係を有するように層間絶縁膜に開口された配線溝またはビアホール１７に埋め込まれたメタル配線材料からなるメタル配線またはビア１９とを具備する。【選択図】    図１
2004221118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上で炭素を含むシリコン酸化膜を用いた第１の絶縁膜上に、第１の絶縁膜よりも炭素の濃度の低いまたは炭素を含まない第２の絶縁膜が積層されてなる層間絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面において第１の絶縁膜の開口寸法が第２の絶縁膜の開口寸法よりも小さくなるように前記層間絶縁膜に開口されたビアホールに埋め込まれたメタル配線材料からなるビア
とを具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板上で炭素を含むシリコン酸化膜を用いた第１の絶縁膜上に、第１の絶縁膜よりも炭素の濃度の低いまたは炭素を含まない第２の絶縁膜が積層されてなる層間絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面において第１の絶縁膜の開口寸法が第２の絶縁膜の開口寸法よりも小さくなるように前記層間絶縁膜に開口された配線溝に埋め込まれたメタル配線材料からなるメタル配線
とを具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記第２の絶縁膜の開口縁部の垂直断面がテーパ形状になっていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面における第１の絶縁膜の開口縁部の垂直断面がテーパ形状になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜の開口部の側面の垂直断面が逆テーパ形状になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の絶縁膜の開口部の側面の垂直断面が樽型になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の絶縁膜の配線溝に埋め込まれたメタル配線のパターンが２つ以上並んでいる場合には、隣り合うメタル配線相互間の第１の絶縁膜の幅をＡとすると、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面における第１の絶縁膜の幅と第２の絶縁膜の幅との差が、Ａ／２以下であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記メタル配線は、前記配線溝にバリヤメタル膜を介して埋め込まれており、
前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面における第１の絶縁膜の幅と第２の絶縁膜の幅との差が、前記メタル配線を形成する時に堆積されるバリヤメタル膜の膜厚Ｄに対して２倍以上になるように設定されていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ビアは、前記ビアホールにバリヤメタル膜を介して埋め込まれており、
前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面における第１の絶縁膜の幅と第２の絶縁膜の幅との差が、前記メタル配線またはビアを形成する時に堆積されるバリヤメタル膜の膜厚Ｄに対して２倍以上になるように設定されていることを特徴とする請求項１、３乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
半導体基板上で炭素を含むシリコン酸化膜を用いた第１の絶縁膜上に、第１の絶縁膜よりも炭素の濃度の低いまたは炭素を含まない第２の絶縁膜が積層されてなる層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記工程により前記第１の絶縁膜中の配線溝またはビアホールの側面に生じた炭素の濃度が低下したダメージ層を除去し、さらに、前記第２の絶縁膜の開口縁部を後退させる工程と、
前記配線溝の内部にメタル配線材料を埋め込み、メタル配線を形成する工程
とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に係り、特に炭素（以下、Ｃ  と記す）を含む層間絶縁膜を用いた多層配線におけるメタル配線やビア（Ｖｉａ）  の断面形状およびその形成方法に関するもので、例えば銅（以下、Ｃｕと記す）あるいはその合金を用いたメタル配線とかビアを有する半導体集積回路に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩ  の高速化のために、多層配線の層間絶縁膜（Ｉｎｔｅｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ；ＩＬＤ）として低誘電率膜が用いられるようになってきた。従来のＳｉＯ２膜の比誘電率は４．０  前後、弗素（以下、Ｆ  と記す）を添加したＳｉＯ２膜の比誘電率は３．４−３．９  程度であり、比誘電率がさらに低い３  以下の絶縁膜も使われるようになった。
【０００３】
しかし、一般に、誘電率の低い材料は機械的な強度が低い。また、低誘電率化のためにＣ  を膜中に含む場合が多い。その場合、添加されたＣ  やＣＨ３（メチル基）などは、レジストのアッシングやＲＩＥ  （反応性イオンエッチング）といったドライ加工プロセスによってダメージ（Ｃ  濃度が低下する）が起こる。
【０００４】
また、ＣＭＰ  などで受ける機械的なダメージやドライ加工プロセスで入るダメージを防止するために、Ｃ  濃度の異なる絶縁膜を積層して層間絶縁膜を構成することが行われる。この構造の層間絶縁膜は、膜の上方向からの機械的、化学的ダメージに対しては効果があるが、配線溝やビアホールを加工した際の側面は低誘電率膜が露出するので上記効果が得られない。
【０００５】
以下、上記構造の層間絶縁膜における問題点を説明する。
【０００６】
図１０（ａ）、（ｂ）は、従来の半導体装置の多層配線構造における一部を取り出してビアホール（あるいは配線溝）を形成する工程の一例を示している。
【０００７】
図１０（ａ）に示すように、半導体基板（図示せず）上の絶縁膜１０１  中に下層配線１０２  が埋め込まれており、この下層配線１０２  および絶縁膜１０１  の上に層間絶縁膜１０３  が堆積されている。この層間絶縁膜１０３  は、例えばメチルシロキサン、ＳｉＯＣＨ  、ＳｉＯＣのようにＣ  を含むシリコン酸化膜（以下、Ｓｉ酸化膜と記す）を用いた第１の絶縁膜１０４  の上に、キャップ（Ｃａｐ）  膜としてＣ  濃度の少ない（またはＣを含まない）第２の絶縁膜（例えばＳｉＯ２  、ＳｉＯＣＨ  でＣ  濃度が低いものなど）１０５が積層された一体構造のものである。
【０００８】
このような構造の層間絶縁膜１０３  にビアホール（あるいは配線溝）を形成すると、ＲＩＥ  やレジストのアッシング（剥離）などのプロセスによって前記ビアホールを加工した際の側面には、前記Ｃ  を添加したＳｉＯ２膜のＣ  濃度が低下したダメージ層１０６  が生じる。
【０００９】
このダメージ層１０６  は、ＳｉＯ２に近い性質を持つので、後で実施されるＨＦやＮＨＦ３などの薬液を用いたウェットエッチング工程において、図１０（ｂ）に示すように溶解し易く、また、後の熱工程により堆積収縮を起こす場合もある。結果として、ビアホールの開口寸法は第１の絶縁膜１０４  より第２の絶縁膜１０５  の方が小さくなり、第１の絶縁膜１０４  の開口部に第２の絶縁膜１０５  の開口縁部が庇状に残る。
【００１０】
図１１（ａ）、（ｂ）は、従来の半導体装置の多層配線構造における一部を取り出してビアホール（あるいは配線溝）を形成する工程の他の例を示している。
【００１１】
図１１（ａ）に示すように、前記した第１の絶縁膜１０４  の上にキャップ膜として前記したような第２の絶縁膜１０５  をプラズマ成膜した場合には、第１の絶縁膜１０４  の上面にもダメージ層１０６  が生じる。また、この層間絶縁膜にビアホール（あるいは配線溝）を形成すると、ＲＩＥ  やレジストのアッシングなどのプロセスによってビアホールの側面には前記したようなダメージ層１０６  が生じる。これらのダメージ層１０６  も、後で実施されるＨＦやＮＨＦ３などの薬液を用いたウェットエッチング工程において、図１１（ｂ）に示すように溶解し易い。結果として、前述と同様に、第１の絶縁膜１０４  の開口部に第２の絶縁膜１０５  の開口縁部が庇状に残る。
【００１２】
図１０（ｂ）や図１１（ｂ）に示したように第１の絶縁膜１０４  の開口部に庇状に残った第２の絶縁膜１０５  の開口縁部は、後工程で配線またはビアを形成する時に堆積されるバリヤメタル膜に薄い部分や段切れを生じさせたり、メタル配線材料（Ｃｕあるいはその合金）の埋め込みが不十分になったりする原因となり、配線の信頼性上、好ましくない。また、バリヤメタル膜の薄い部分から熱処理時に埋め込みメタル配線の飛び出し現象が生じ、埋め込み配線部やビア部のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーション耐性などを低下させる。
【００１３】
そこで、エッチングプロセス、アッシングプロセス、洗浄プロセスなどを最適化して上記庇をできるだけ小さくするための努力が行われているが、程度の差はあっても、原理的に庇が発生してしまう。なお、上記したように庇が発生することは非特許文献１に開示されている。
【００１４】
【非特許文献１】
Ｋ．Ｈｉｇａｓｈｉ  ｅｔ．ａｌ，”Ａ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒａｂｌｅ  Ｃｏｐｐｅｒ／Ｌｏｗ−ｋ  ＳｉＯ／ＳｉＣＮ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ９０ｎｍ−ｎｏｄｅ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｅＤＲＡＭ”，２００２  ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＥＥＥ  ＩＩＴＣ  ｐｐ．１５−１７
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の半導体装置の多層配線構造においてＣ  を含むＳｉ酸化膜からなる第１の絶縁膜上にそれよりもＣ  濃度の少ない（またはＣ  を含まない）第２の絶縁膜を積層した層間絶縁膜に形成された配線溝またはビアホールに埋め込み配線またはビアを形成する時に堆積されるバリヤメタル膜に薄い部分や段切れを生じたり、メタル配線材料の埋め込みが不十分になるという問題があった。
【００１６】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、Ｃ  を含むＳｉ酸化膜からなる第１の絶縁膜上にそれよりもＣ  濃度の少ない（またはＣ  を含まない）第２の絶縁膜を積層した層間絶縁膜に形成された配線溝またはビアホールに埋め込み配線またはビアを形成する時に堆積されるバリヤメタル膜に薄い部分や段切れが生じることを防止し、メタル配線材料の埋め込み性の向上、埋め込み配線部やビア部のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーション耐性の向上を図り得る半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係る半導体装置は、半導体基板上で炭素を含むシリコン酸化膜を用いた第１の絶縁膜上に、第１の絶縁膜よりも炭素の濃度の低いまたは炭素を含まない第２の絶縁膜が積層されてなる層間絶縁膜と、前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面において第１の絶縁膜の開口寸法が第２の絶縁膜の開口寸法よりも小さくなるように前記層間絶縁膜に開口されたビアホールに埋め込まれたメタル配線材料からなるビアとを具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る半導体装置は、半導体基板上で炭素を含むシリコン酸化膜を用いた第１の絶縁膜上に、第１の絶縁膜よりも炭素の濃度の低いまたは炭素を含まない第２の絶縁膜が積層されてなる層間絶縁膜と、前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の界面において第１の絶縁膜の開口寸法が第２の絶縁膜の開口寸法よりも小さくなるように前記層間絶縁膜に開口された配線溝に埋め込まれたメタル配線材料からなるメタル配線とを具備することを特徴とする。
【００１９】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上で炭素を含むシリコン酸化膜を用いた第１の絶縁膜上に、第１の絶縁膜よりも炭素の濃度の低いまたは炭素を含まない第２の絶縁膜が積層されてなる層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に配線溝を形成する工程と、前記工程により前記第１の絶縁膜中の配線溝またはビアホールの側面に生じた炭素の濃度が低下したダメージ層を除去し、さらに、前記第２の絶縁膜の開口縁部を後退させる工程と、前記配線溝の内部にメタル配線材料を埋め込み、メタル配線またはビアを形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図１（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の多層配線構造の一部を取り出してビアホール（あるいは配線溝）を形成する工程の断面構造を示している。
【００２２】
まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板（図示せず）上の第１の層間絶縁膜１１中にメタル配線（下層配線）１２を埋め込み、この下層配線１２および第１の層間絶縁膜１１の上に第２の層間絶縁膜１３を堆積する。この第２の層間絶縁膜１３は、Ｃ  を含むＳｉ酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いた第１の絶縁膜１４の上に、キャップ膜としてＣ  濃度の少ない（またはＣ  を含まない）第２の絶縁膜１５が積層された一体構造のものである。上記第１の絶縁膜１４は、例えばメチルシロキサン、ＳｉＯＣＨ  、ＳｉＯＣのいずれかであり、第２の絶縁膜１５は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＣＨ  であってＣ  濃度が低いものなどである。
【００２３】
次に、リソグラフィ工程によってレジストパターン（図示せず）を形成し、これをマスクとするＲＩＥ  工程によって上記構造の層間絶縁膜１３にビアホール１７を形成し、前記レジストパターンをアッシングにより剥離する。この際、ＲＩＥ  やレジストアッシングなどのプロセスによって、前記ビアホール１７の側面の表面には、前記第１の絶縁膜（Ｃ  を添加したＳｉＯ２膜）のＣ  濃度が低下したダメージ層１６が生じる。
【００２４】
次に、ＦＨ、ＮＨＦ３などを含む薬液を用いたウェットエッチング処理を行い、第１の絶縁膜１４のビアホール側面の表面層および第２の絶縁膜１５の表面層を溶解する。この時、ウェットエッチング処理を所定の時間以上行うと、図１（ｂ）〜（ｃ）に示す過程を経て、第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面において第１の絶縁膜１４の開口径よりも第２の絶縁膜１５の開口径が大きな形状が得られる。
【００２５】
ここで、上記第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における開口径の関係を、第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜とするためのプロセスの一例を説明する。
【００２６】
通常、第１の絶縁膜１４中のビアホール１７の側面に生じたダメージ層１６は、Ｃ  濃度が低くなっており、かつ、酸化によってダメージを受けた不完全な膜であるので、前記ウェットエッチング時にＨＦ、ＮＨＦ３などの酸に溶ける。この時のエッチングレートは第２の絶縁膜１５よりも速いので、図１（ｂ）に示す状態になる。
【００２７】
このようにウェットエッチング処理でダメージ層１６が除去された状態でビアホール側面に表面が露出する本来の第１の絶縁膜１４は、Ｃ  添加膜であるので、前記ＦＨ、ＮＨＦ３などによるエッチングレートが極めて遅い。一方、Ｃ  濃度が比較的低い第２の絶縁膜１５は、前記ＦＨ、ＮＨＦ３などによるエッチングレートが前記ダメージ層１６と第１の絶縁膜１４の中間程度である。
【００２８】
したがって、前記ダメージ層１６が溶解した後は、本来の第１の絶縁膜１４はエッチングが進まないが、第２の絶縁膜１５は第１の絶縁膜１４よりもエッチングが進む。このエッチング時間を適切に選ぶことにより、図１（ｃ）に示すように、第２の絶縁膜１５は開口寸法の大きな形状が得られ、第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における開口径を、第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜にすることができる。
【００２９】
これにより、第１の絶縁膜１４の開口部に第２の絶縁膜１５の開口縁部が庇状に残ることが防止され、後工程でビアホール１７内にバリヤメタル膜１８を介してメタル配線材料（Ｃｕあるいはその合金）を埋め込んでビア１９を形成する際に、ビアホール内面でバリヤメタル膜１８の段切れが生じたり、メタル配線材料（Ｃｕあるいはその合金）の埋め込みが不十分になることを防止でき、配線の信頼性が向上することになる。
【００３０】
図２は、図１（ｂ）、（ｃ）に示したウェットエッチング処理における例えばＨＦ溶液に対するダメージ層１６、第２の絶縁膜１５、第１の絶縁膜１４の各エッチング速度の測定データを示す特性図である。ここで、上記ＨＦ溶液は、Ｈ２ＯとＨＦとが例えば１００：１  であり、第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における第２の絶縁膜１５の後退量Ｂを上記データに基づいて決定することができる。
【００３１】
＜第１の実施形態の変形例＞
第１の実施形態で前述したように第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における開口径の関係が第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜であるビアホール（あるいは配線溝）の断面形状の複数の変形例を以下に示す。
【００３２】
図３は、第１の実施形態の変形例１に係る多層配線構造の一部を取り出して断面構造を示している。
【００３３】
図３中に示すビアホール（あるいは配線溝）１７１  は、図１（ｃ）と比べて、第２の絶縁膜１５の開口径が第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面から離れるほど大きくなるように、第２の絶縁膜１５の開口縁断面がテーパ状に加工されている点が異なり、その他は同じであるので図１（ｃ）中と同一符号を付している。
【００３４】
第２の絶縁膜１５はその加工条件によって様々な形状で加工されるが、図３に示す構造は、第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における開口径の関係が第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜となっているので、第１の実施形態で前述したような効果が得られる。
【００３５】
図４は、第１の実施形態の変形例２に係る多層配線構造の一部を取り出して断面構造を示している。
【００３６】
図４中に示すビアホール（あるいは配線溝）１７２  は、図３と比べて、第１の絶縁膜１４の開口径が第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面に接近するほど大きくなるように、第１の絶縁膜１４の開口縁断面がＲＩＥ  などでテーパ状に加工されている（第１の絶縁膜１４の開口縁の肩部が落とされた形状になっている）点が異なり、その他は同じであるので図３中と同一符号を付している。
【００３７】
図４に示す構造は、第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における開口径の関係が第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜となっているので、第１の実施形態で前述したような効果が得られる。
【００３８】
図５は、第１の実施形態の変形例３に係る多層配線構造の一部を取り出して断面構造を示している。
【００３９】
図５中に示すビアホール（あるいは配線溝）１７３  は、図３と比べて、第１の絶縁膜１４中のビアホールの開口径が第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面に接近するほど小さくなるように、第１の絶縁膜１４のビアホール側面の断面が逆テーパ状に加工されている点が異なり、その他は同じであるので図３中と同一符号を付している。
【００４０】
図５に示す構造は、第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における開口径の関係が第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜となっているので、第１の実施形態で前述したような効果が得られる。但し、第１の絶縁膜１４のビアホール側面の断面が逆テーパ状に加工されていると、メタル配線材料（Ｃｕなど）の埋め込み性は他の例に比べて悪くなる。
【００４１】
なお、図４に示した第１の実施形態の変形例２と同様に、第１の絶縁膜１４の開口縁断面をＲＩＥ  などでテーパ状に加工しておくと、メタル配線材料の埋め込みが容易になる。
【００４２】
図６は、第１の実施形態の変形例４に係る多層配線構造の一部を取り出して断面構造を示している。
【００４３】
図６中に示すビアホール（あるいは配線溝）１７４  は、図３と比べて、第１の絶縁膜１４のビアホール側面の断面が例えばビア樽のような樽型（ボウイング形状）に加工され、第１の絶縁膜１４の開口縁の肩部が落とされた形状になっている点が異なり、その他は同じであるので図３中と同一符号を付している。
【００４４】
図６に示す構造は、第１の絶縁膜１４と第２の絶縁膜１５の界面における開口径の関係が第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜となっているので、第１の実施形態で前述したような効果が得られる。この場合、図４に示した第１の実施形態の変形例２と同様に、第１の絶縁膜１４の開口縁断面をＲＩＥ  などでテーパ状に加工しておくと、メタル配線材料の埋め込みが容易になる。
【００４５】
なお、上記した第１の実施形態の各変形例は限定されるものではない。また、第１の実施形態では、説明の簡単化のためにビアホールの断面形状を示しているが、デュアルダマシン（ＤＤ）プロセスにより配線溝の底面の一部にビアホールが連なる構造を形成する場合でも本発明を適用可能であることは言うまでもない。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の多層配線構造における配線溝およびビアホールが形成された一部を取り出して断面構造を示している。
【００４７】
図７に示す構造は、第１の実施形態と同様に、半導体基板上の第１の絶縁膜７１中に下層配線７２が埋め込まれており、この下層配線７２および第１の絶縁膜７１の上に第１の絶縁膜７４と第２の絶縁膜７５が積層された層間絶縁膜７３が形成されている。この場合、デュアルダマシン（ＤＤ）プロセスにより、第１の絶縁膜７４の内部に達する深さの配線溝７６と、第１の絶縁膜１４中の配線溝７６の底面の一部から前記下層配線１２に達するビアホール７７がＲＩＥ  により形成されている。このＲＩＥ  により第１の絶縁膜１４中の配線溝７６の内面とビアホール側面に生じたダメージ層（図示せず）は、後工程でＦＨ、ＮＨＦ３などを含む薬液を用いたウェットエッチング処理により溶解される。このウェットエッチング処理を所定の時間以上行うことにより、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁膜７４と第２の絶縁膜７５の界面における開口径の関係が第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜となる。これにより、第１の絶縁膜７４の開口部に第２の絶縁膜７５の開口縁部が庇状に残ることが防止されるので、この後で前記ビアホール７７および配線溝７６の内部にバリヤメタル膜（図示せず）を介してメタル配線材料が埋め込まれて、ビア（図示せず）およびメタル配線（図示せず）が形成される。
【００４８】
図７に示す構造は、第１の絶縁膜７４と第２の絶縁膜７５の界面における開口径の関係が第１の絶縁膜＜第２の絶縁膜となっているので、第１の実施形態で前述したような効果が得られる。
【００４９】
図８は、図７に示した構造が繰り返す場合の第２の絶縁膜の後退量Ｂの条件を説明するために示す断面図である。
【００５０】
上層のメタル配線２０のパターンが２つ以上並んでいる場合、第１の絶縁膜７４と第２の絶縁膜７５の界面における第２の絶縁膜７５の後退量Ｂは、隣り合う上層配線相互間のスペース（第１の絶縁膜７４の幅）をＡとすると、Ｂ＜０．２５Ａが妥当である。換言すれば、第１の絶縁膜７４と第２の絶縁膜７５の界面における第１の絶縁膜７４の幅Ａと第２の絶縁膜７５の幅との差はＡ／２以下であることが妥当である。
【００５１】
上記第２の絶縁膜７５の後退量Ｂを、プロセスの揺らぎによって第２の絶縁膜７５が後退した場合の後退量と明らかに識別するためには、メタル配線を形成する時に溝内面に堆積されるバリヤメタル膜７８の膜厚Ｄに対する後退量Ｂが同等程度以上（Ｂ≧Ｄ）になるように設定すればよい。換言すれば、第１の絶縁膜７４と第２の絶縁膜７５の界面における第１の絶縁膜７４の幅Ａと第２の絶縁膜７５の幅との差はバリヤメタル膜の膜厚Ｄに対して２倍以上になるように設定すればよい。
【００５２】
同様に、前述した第１の実施形態およびその変形例においても、ビア１９を形成する時に堆積されるバリヤメタル膜１８の膜厚Ｄに対して第２の絶縁膜１５の後退量Ｂが同等程度以上になるように設定することにより、プロセスの揺らぎにより第２の絶縁膜１５が後退した場合の後退量と明らかに識別することが可能になる。
【００５３】
＜第２の実施形態の変形例＞
図９は、第２の実施形態の変形例１に係る多層配線構造の一部を取り出して断面構造を示している。
【００５４】
図７に示した第２の実施形態では、第１の絶縁膜７４に配線溝７６とビアホール７７が形成されているが、第１の絶縁膜７４を多層構造で形成してもよく、その一例を以下に説明する。
【００５５】
図９に示す構造は、図７に示した構造と比べて、第１の絶縁膜７４は、三層構造を有し、最下層の絶縁膜７４１  にビアホール７７が形成され、中間層の絶縁膜７４２  および最上層の絶縁膜７４３  に配線溝７６が形成されている点が異なり、その他は同じであるので図７中と同一符号を付している。この場合、第１の絶縁膜７４中の最上層の絶縁膜７４３  にＳｉＯＣ系の膜が用いられ、その上にＣ  濃度が低い第２の絶縁膜７５が堆積され、ＳｉＯＣ系の絶縁膜７４３  と第２の絶縁膜７５の界面における開口径の関係がＳｉＯＣ系の膜＜第２の絶縁膜となっている。なお、第１の絶縁膜７４中の中間層の絶縁膜７４２  および最下層の絶縁膜７４１  は、第２の絶縁膜７５から離れているので、その膜質は特に限定されるものではない。
【００５６】
なお、第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態の変形例におけるビアホールと同様に、配線溝の断面形状を種々変形することが可能である。
【００５７】
また、前記各実施形態においては、第１の絶縁膜１４，７４  として、Ｃ  を含むＳｉ酸化膜を用いたが、Ｃ  を含み、かつ、Ｓｉを含まない有機膜（例えばＣＦ膜、ＣＮ（Ｈ）  膜）などを用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
上述したように本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、層間絶縁膜に形成された配線溝またはビアホールの開口部に庇が残らない形状が得られ、配線溝またはビアホールに埋め込み配線またはビアを形成する時に堆積されるバリヤメタル膜に薄い部分や段切れを生じさせないようにし、配線材料メタルの埋め込み性の向上、埋め込み配線部やビア部のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーション耐性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の多層配線の一部を取り出してビアホール（あるいは配線溝）を形成する工程を示す断面図。
【図２】図１中に示したウェットエッチング処理においてＨＦ溶液に対するダメージ層と第１の絶縁膜と第２の絶縁膜のエッチング速度の測定データを示す特性図。
【図３】図１（ｃ）に示した構造の変形例１を示す断面図。
【図４】図１（ｃ）に示した構造の変形例２を示す断面図。
【図５】図１（ｃ）に示した構造の変形例３を示す断面図。
【図６】図１（ｃ）に示した構造の変形例４を示す断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の多層配線構造における配線溝およびビアホールが形成された一部を取り出して示す断面図。
【図８】図７に示した構造が繰り返す場合の第２の絶縁膜の後退量Ｂの条件を説明するために示す断面図。
【図９】図７に示した構造の変形例１を示す断面図。
【図１０】従来の半導体装置の多層配線構造における一部を取り出してビアホール（あるいは配線溝）を形成する工程の一例を示す断面図。
【図１１】従来の半導体装置の多層配線構造における一部を取り出してビアホール（あるいは配線溝）を形成する工程の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１１…第１の層間絶縁膜、１２…メタル配線（下層配線）、１３…第２の層間絶縁膜、１４…第１の絶縁膜、１５…第２の絶縁膜、１６…ダメージ層、１７…ビアホール、１８…バリヤメタル膜、１９…ビア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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