(57)【要約】【課題】材質が窒化シリコン又は炭化シリコン以外の絶縁膜をキャパシタ誘電体膜として採用し得る、半導体装置を得る。【解決手段】絶縁膜１上には、配線２ａ〜２ｃの露出面を覆ってバリアメタル３ａ〜３ｃが形成されている。バリアメタル３ａ〜３ｃ上には金属膜４ａ〜４ｃが形成されている。金属膜４ａ〜４ｃの材質はアルミニウム銅合金等である。絶縁膜１上には、金属膜４ａ〜４ｃを覆って絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５の材質は、酸化シリコン等である。絶縁膜５上には金属膜６が形成されている。金属膜４ａは、キャパシタ下部電極として機能する。金属膜４ａと金属膜６とによって挟まれている部分の絶縁膜５は、キャパシタ誘電体膜として機能する。キャパシタ誘電体膜を挟んで金属膜４ａに対向している部分の金属膜６は、キャパシタ上部電極として機能する。【選択図】　　　　図１
2004014761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜と、
前記絶縁膜の主表面内に形成され、多層配線構造の配線として機能する金属膜と、
前記金属膜の露出面を覆って形成され、前記金属膜よりも酸化されにくい材質から成るキャパシタ下部電極と、
前記キャパシタ下部電極を覆って形成されたキャパシタ誘電体膜と、
前記キャパシタ誘電体膜を挟んで前記キャパシタ下部電極に対向するキャパシタ上部電極と
を備える、半導体装置。
【請求項２】
前記キャパシタ誘電体膜は、全面的に前記キャパシタ上部電極によって覆われている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記露出面上に形成された拡散防止膜をさらに備える、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属膜の材質は銅であり、
前記キャパシタ下部電極の材質は、アルミニウム銅合金、ルテニウム、白金、タンタル、チタン、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、及び窒化チタンシリサイドのうちのいずれかである、請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属膜の材質は銅であり、
前記キャパシタ誘電体膜の材質は、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化タンタル、酸化シリコン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、及び炭化シリコンのうちの少なくとも一つ以上である、請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置に関し、特に、銅（Ｃｕ）配線を有する多層配線構造上に形成されたキャパシタの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３２は、従来の第１の半導体装置の構造の一部を抜き出して示す断面図である。キャパシタ形成部において、絶縁膜１０１の上面内には配線１０２ａが形成されている。コンタクト形成部において、絶縁膜１０１の上面内には配線１０２ｂが形成されている。ボンディングパッド形成部において、絶縁膜１０１の上面内には配線１０２ｃが形成されている。配線１０２ａ〜１０２ｃは、いずれも多層配線構造の最上層配線であり、バリアメタル１０２ａ１〜１０２ｃ１と、Ｃｕから成る金属膜１０２ａ２〜１０２ｃ２とをそれぞれ有している。絶縁膜１０１の上面上には、窒化シリコン又は炭化シリコンから成る絶縁膜１０３が形成されている。絶縁膜１０３は、金属膜１０２ａ２〜１０２ｃ２が酸化されることや、金属膜１０２ａ２〜１０２ｃ２内に含まれているＣｕ原子が膜外へ拡散することを防止するための、保護絶縁膜として機能する。絶縁膜１０３上には、バリアメタル１０４ａｂ，１０４ｃが部分的に形成されている。バリアメタル１０４ａｂは金属膜１０２ｂ２の上面に接触しており、バリアメタル１０４ｃは金属膜１０２ｃ２の上面に接触している。バリアメタル１０４ａｂ上には金属膜１０５ａｂが形成されており、バリアメタル１０４ｃ上には、ボンディングパッドとして機能する金属膜１０５ｃが形成されている。また、絶縁膜１０３上には、金属膜１０５ａｂ，１０５ｃを覆って、絶縁膜１０６が形成されている。絶縁膜１０６内には、金属膜１０５ｃの上面を露出する開孔１０７が形成されている。
【０００３】
バリアメタル１０２ａ１及び金属膜１０２ａ２は、キャパシタ下部電極として機能する。バリアメタル１０４ａｂと金属膜１０２ａ２とによって挟まれている部分の絶縁膜１０３は、キャパシタ誘電体膜として機能する。キャパシタ誘電体膜上に位置している部分のバリアメタル１０４ａｂ及び金属膜１０５ａｂは、キャパシタ上部電極として機能する。キャパシタ上部電極は、コンタクト形成部において、配線１０２ｂに接続されている。
【０００４】
図３３は、従来の第２の半導体装置の構造の一部を抜き出して示す断面図である。キャパシタ形成部において、絶縁膜１０９の上面内には配線１１０ａが形成されている。コンタクト形成部において、絶縁膜１０９の上面内には配線１１０ｂが形成されている。配線１１０ａ，１１０ｂは、多層配線構造の同一配線層に属する配線であり、バリアメタル１１０ａ１，１１０ｂ１と、Ｃｕから成る金属膜１１０ａ２，１１０ｂ２とをそれぞれ有している。絶縁膜１０９の上面上には、窒化シリコン又は炭化シリコンから成る絶縁膜１１１が形成されている。
【０００５】
絶縁膜１１１上には、絶縁膜１１２が形成されている。キャパシタ形成部において、絶縁膜１１２の上面内にはキャパシタ上部電極１１３ａが形成されている。キャパシタ上部電極１１３ａは、バリアメタル１１３ａ１と、Ｃｕから成る金属膜１１３ａ２とを有している。バリアメタル１１０ａ１及び金属膜１１０ａ２は、キャパシタ下部電極として機能する。バリアメタル１１３ａ１と金属膜１１０ａ２とによって挟まれている部分の絶縁膜１１１は、キャパシタ誘電体膜として機能する。
【０００６】
絶縁膜１１２の上面上には、窒化シリコン又は炭化シリコンから成る絶縁膜１１４が形成されている。絶縁膜１１４上には、絶縁膜１１５が形成されている。絶縁膜１１５の上面内には、配線１１６ａｂが形成されている。配線１１６ａｂは、バリアメタル１１６ａｂ１と、Ｃｕから成る金属膜１１６ａｂ２とを有している。キャパシタ形成部において、バリアメタル１１６ａｂ１は金属膜１１３ａ２の上面に接触している。コンタクト形成部において、配線１１６ａｂは絶縁膜１１２内にも形成されており、バリアメタル１１６ａｂ１は金属膜１１０ｂ２の上面に接触している。これにより、キャパシタ上部電極１１３ａは、配線１１６ａｂを介して、コンタクト形成部において配線１１０ｂに接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の第１及び第２の半導体装置によると、Ｃｕから成る金属膜１０２ａ２，１１０ａ２が酸化されること等を防止するための保護絶縁膜として、金属膜１０２ａ２，１１０ａ２上には、絶縁膜１０３，１１１が形成されている。また、キャパシタ誘電体膜は、絶縁膜１０３，１１１の一部として規定されている。保護絶縁膜の材質としては、窒化シリコン又は炭化シリコンが採用されるのが一般的であり、現状では、他の材質の絶縁膜を保護絶縁膜として用いることは困難である。従って、従来の第１及び第２の半導体装置によると、キャパシタ誘電体膜の材質が窒化シリコン又は炭化シリコンに限定されてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、Ｃｕ配線を有する多層配線構造上に形成されたキャパシタを備える半導体装置において、材質が窒化シリコン又は炭化シリコン以外の絶縁膜をキャパシタ誘電体膜として採用し得る、半導体装置を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項１に記載の半導体装置は、絶縁膜と、絶縁膜の主表面内に形成され、多層配線構造の配線として機能する金属膜と、金属膜の露出面を覆って形成され、金属膜よりも酸化されにくい材質から成るキャパシタ下部電極と、キャパシタ下部電極を覆って形成されたキャパシタ誘電体膜と、キャパシタ誘電体膜を挟んでキャパシタ下部電極に対向するキャパシタ上部電極とを備えるものである。
【００１０】
また、この発明のうち請求項２に記載の半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置であって、キャパシタ誘電体膜は、全面的にキャパシタ上部電極によって覆われていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明のうち請求項３に記載の半導体装置は、請求項１又は２に記載の半導体装置であって、露出面上に形成された拡散防止膜をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明のうち請求項４に記載の半導体装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置であって、金属膜の材質は銅であり、キャパシタ下部電極の材質は、アルミニウム銅合金、ルテニウム、白金、タンタル、チタン、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、及び窒化チタンシリサイドのうちのいずれかであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明のうち請求項５に記載の半導体装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置であって、金属膜の材質は銅であり、キャパシタ誘電体膜の材質は、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化タンタル、酸化シリコン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、及び炭化シリコンのうちの少なくとも一つ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構造の一部を抜き出して示す断面図であり、図２は、本実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す上面図である。但し、図２では、絶縁膜７の記載を省略している。図１は、図２に示したラインＡ−Ａに沿った位置に関する断面構造に相当する。
【００１５】
図１を参照して、半導体装置は、Ｃｕ配線を有する多層配線構造を備えている。絶縁膜１は、多層配線構造の最上層の配線層に属する層間絶縁膜であり、例えば酸化シリコン等から成る。図１には示されていないが、絶縁膜１の下方には、最上層よりも下層の複数の配線層や、トランジスタ等の半導体素子が形成されている。キャパシタ形成部において、絶縁膜１の上面内には配線２ａが形成されている。コンタクト形成部において、絶縁膜１の上面内には配線２ｂが形成されている。ボンディングパッド形成部において、絶縁膜１の上面内には配線２ｃが形成されている。配線２ａ〜２ｃは、いずれも多層配線構造の最上層の配線層に属する配線であり、バリアメタル２ａ１〜２ｃ１と、金属膜２ａ２〜２ｃ２とをそれぞれ有している。バリアメタル２ａ１〜２ｃ１は、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化チタンシリサイド等から成る。金属膜２ａ２〜２ｃ２は、Ｃｕから成る。
【００１６】
絶縁膜１の上面上には、配線２ａ〜２ｃの露出面（上面）を完全に覆って、バリアメタル３ａ〜３ｃが形成されている。バリアメタル３ａ〜３ｃ上には、金属膜４ａ〜４ｃが形成されている。換言すると、金属膜４ａ〜４ｃは、バリアメタル３ａ〜３ｃを介して、配線２ａ〜２ｃの露出面を覆っている。バリアメタル３ａ〜３ｃの材質は、バリアメタル２ａ１〜２ｃ１の材質と同様である。金属膜４ａ〜４ｃの材質は、Ｃｕよりも酸化されにくい材質、例えば、アルミニウム銅合金（ＡｌＣｕ）、ルテニウム、白金、タンタル、チタン、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化チタンシリサイド等である。図２を参照して、金属膜４ａ〜４ｃは、配線２ａ〜２ｃよりも若干幅広で、配線２ａ〜２ｃと同一のパターンを有している。
【００１７】
図１を参照して、絶縁膜１の上面上には、金属膜４ａ〜４ｃを覆って、絶縁膜５が所定のパターンで形成されている。絶縁膜５の材質は、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化タンタル、酸化シリコン（プラズマＣＶＤ法によって形成されたシリコン酸化膜を含む）、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、炭化シリコン、あるいはこれらの複合膜である。絶縁膜５上には、金属膜６が所定のパターンで形成されている。金属膜６の材質は、酸化性が強くない材質、例えばＡｌＣｕ等である。但し、バリアメタルを金属膜６の下地層として形成することにより、ＡｌＣｕ等よりも酸化性が強い材質を採用することもできる。コンタクト形成部において、金属膜６は金属膜４ｂの上面に接触している。
【００１８】
絶縁膜５の上面上には、金属膜６を覆って、絶縁膜７が形成されている。絶縁膜７は表面保護膜として機能し、絶縁膜７の材質は、酸化シリコン、窒化シリコン、ポリイミド等である。ボンディングパッド形成部において、絶縁膜７，５内には、金属膜４ｃの上面を露出する開孔８が形成されている。
【００１９】
金属膜４ｃは、ボンディングパッドとして機能する。金属膜４ａは、キャパシタ下部電極として機能する。金属膜４ａと金属膜６とによって挟まれている部分の絶縁膜５は、キャパシタ誘電体膜として機能する。キャパシタ誘電体膜を挟んで金属膜４ａに対向している部分の金属膜６は、キャパシタ上部電極として機能する。キャパシタ上部電極は、コンタクト形成部において、金属膜４ｂに接続されている。
【００２０】
図３〜１１は、本実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図３を参照して、まず、周知のダマシン法によって、配線２ａ〜２ｃを所定のパターンで絶縁膜１の上面内に形成する。
【００２１】
図４を参照して、次に、配線２ａ〜２ｃの上面を覆って、２０〜５０ｎｍ程度の膜厚でバリアメタル３を全面に形成する。バリアメタル３は、バリアメタル２ａ１〜２ｃ１と同様に、Ｃｕから成る金属膜２ａ２〜２ｃ２の拡散防止膜としての機能を有する。即ち、金属膜２ａ２〜２ｃ２内に含まれているＣｕ原子が膜外へ拡散することを防止する機能を有する。次に、１００〜３００ｎｍ程度の膜厚で金属膜４を全面に形成する。
【００２２】
図５を参照して、次に、写真製版法によって、配線２ａ〜２ｃよりも若干幅広の所定パターンを有するフォトレジスト９を、金属膜４の上面上に形成する。次に、フォトレジスト９をエッチングマスクに用いて、異方性ドライエッチング法によって、金属膜４及びバリアメタル３を除去する。これにより、除去されずに残ったバリアメタル３及び金属膜４として、バリアメタル３ａ〜３ｃ及び金属膜４ａ〜４ｃがそれぞれ形成される。
【００２３】
図６を参照して、次に、フォトレジスト９を除去した後、ＣＶＤ法によって、絶縁膜５を全面に形成する。絶縁膜５は、金属膜４ａ〜４ｃの各上面及び各側面を覆って、絶縁膜１の上面上に形成される。絶縁膜５の膜厚は、使用される材質の誘電率と、必要とされるキャパシタ容量とに依存するが、概ね３０〜１００ｎｍ程度である。
【００２４】
図７を参照して、次に、写真製版法によって、金属膜４ｂの上方が開口したパターンを有するフォトレジスト１０を、絶縁膜５の上面上に形成する。次に、フォトレジスト１０をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト１０から露出している部分の絶縁膜５をエッチングによって除去する。これにより、絶縁膜５内に開孔１１が形成されて、その部分で金属膜４ｂの上面が露出する。
【００２５】
図８を参照して、次に、フォトレジスト１０を除去した後、数１００ｎｍ程度の膜厚で金属膜６０を全面に形成する。金属膜６０は開孔１１内にも埋め込まれて、その結果、コンタクト形成部において金属膜６０は金属膜４ｂの上面に接触する。
【００２６】
図９を参照して、次に、写真製版法によって、所定の開口パターンを有するフォトレジスト１２を、金属膜６０の上面上に形成する。次に、フォトレジスト１２をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト１２から露出している部分の金属膜６０をエッチングによって除去する。その結果、除去されずに残った金属膜６０として、金属膜６が形成される。
【００２７】
図１０を参照して、次に、フォトレジスト１２を除去した後、金属膜６及び絶縁膜５を覆って、絶縁膜７を全面に形成する。
【００２８】
図１１を参照して、次に、写真製版法によって、金属膜４ｃの上方が開口したパターンを有するフォトレジスト１３を、絶縁膜７の上面上に形成する。次に、フォトレジスト１３をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト１３から露出している部分の絶縁膜７，５をエッチングによって除去する。これにより、絶縁膜７，５内に開孔８が形成されて、その部分で金属膜４ｃの上面が露出する。その後、フォトレジスト１３を除去することによって、図１に示した構造が得られる。
【００２９】
このように本実施の形態１に係る半導体装置及びその製造方法によれば、キャパシタ形成部において、Ｃｕから成る金属膜２ａ２上には、Ｃｕよりも酸化されにくい材質から成る金属膜４ａが、バリアメタル３ａを介して形成されている。そして、キャパシタ誘電体膜として機能する絶縁膜５は、金属膜２ａ２上に直接形成されているのではなく、金属膜４ａ上に形成されている。従って、絶縁膜５の材質を選択する際に制限を受けることがないため、窒化シリコン又は炭化シリコン以外の材質を絶縁膜５の材質として採用することが可能となる。特に、酸化性の強いチタン酸ストロンチウム等の高誘電体膜をも絶縁膜５に採用することができ、この場合は、キャパシタ上部電極やキャパシタ下部電極の面積を増大したり、キャパシタ誘電体膜の膜厚を薄くすることなく、キャパシタ容量を増加することができる。
【００３０】
しかも、バリアメタル３ａが形成されているため、絶縁膜５内に含まれている原子と、金属膜２ａ２内に含まれているＣｕ原子とが、金属膜４ａ内を通り抜けて相互に拡散することを防止することができる。
【００３１】
また、コンタクト形成部及びボンディングパッド形成部において、多層配線構造の最上層の配線２ｂ，２ｃ上には、バリアメタル３ｂ，３ｃを介して金属膜４ｂ，４ｃが形成されている。従って、実質的に配線２ｂ，２ｃの膜厚を厚くしたのと同等の効果が得られるため、配線２ｂ，２ｃの低抵抗化を図ることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構造の一部を抜き出して示す断面図である。図１に示した上記実施の形態１に係る半導体装置では、絶縁膜５には、金属膜６によって覆われていない部分が存在していた。本実施の形態２に係る半導体装置は、絶縁膜５及び金属膜６の代わりに、絶縁膜２０及び金属膜２１が形成されている。絶縁膜２０は、キャパシタ形成部において、金属膜４ａの上面及び側面を覆って絶縁膜１の上面上に形成されている。金属膜２１は、キャパシタ形成部において、絶縁膜２０の上面上に形成されている。これにより、絶縁膜２０の上面は、金属膜２１によって全面的に覆われている。絶縁膜２０はキャパシタ誘電体膜として機能し、金属膜２１はキャパシタ上部電極として機能する。
【００３３】
また、絶縁膜１の上面上には、金属膜２１，４ｂ，４ｃを覆って、絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２の上面上には金属膜２３が形成されており、金属膜２３は、絶縁膜２２内に形成された開孔を介して、金属膜２１，４ｂの各上面に接触している。即ち、キャパシタ上部電極として機能する金属膜２１は、金属膜２３を介して、コンタクト形成部において金属膜４ｂに接続されている。絶縁膜２２の上面上には、金属膜２３を覆って、絶縁膜２４が形成されている。ボンディングパッド形成部において、絶縁膜２２，２４内には、金属膜４ｃの上面を露出する開孔２５が形成されている。
【００３４】
金属膜２１の材質は金属膜６の材質と同様であり、金属膜２３の材質はアルミニウム等であり、絶縁膜２２，２４の材質は絶縁膜７の材質と同様である。本実施の形態２に係る半導体装置のその他の構造は、図１に示した上記実施の形態１に係る半導体装置の構造と同様である。
【００３５】
図１３〜２０は、本実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。まず、上記実施の形態１と同様の工程を経て、図５に示した構造を得る。図１３を参照して、次に、フォトレジスト９を除去した後、絶縁膜２０及び金属膜２１をこの順に全面に形成する。
【００３６】
図１４を参照して、次に、写真製版法によって、キャパシタ形成部における金属膜２１の上面上に、フォトレジスト２６を形成する。次に、フォトレジスト２６をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト２６から露出している部分の金属膜２１及び絶縁膜２０をエッチングによって除去する。
【００３７】
図１５を参照して、次に、フォトレジスト２６を除去した後、金属膜２１，４ｂ，４ｃを覆って、絶縁膜２２を全面に形成する。
【００３８】
図１６を参照して、次に、写真製版法によって、所定の開口パターンを有するフォトレジスト２７を、絶縁膜２２の上面上に形成する。次に、フォトレジスト２７をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト２７から露出している部分の絶縁膜２２をエッチングによって除去する。これにより、絶縁膜２２内に開孔２８ａ，２８ｂが形成されて、その部分で金属膜２１，４ｂの上面が露出する。
【００３９】
図１７を参照して、次に、フォトレジスト２７を除去した後、開孔２８ａ，２８ｂ内を完全に充填し得る膜厚で、金属膜２３０を全面に形成する。これにより、金属膜２３０は、金属膜２１，４ｂの各上面にそれぞれ接触する。
【００４０】
図１８を参照して、次に、写真製版法によって、所定の開口パターンを有するフォトレジスト２９を、金属膜２３０の上面上に形成する。次に、フォトレジスト２９をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト２９から露出している部分の金属膜２３０をエッチングによって除去する。これにより、除去されずに残った金属膜２３０として、金属膜２３が形成される。
【００４１】
図１９を参照して、次に、フォトレジスト２９を除去した後、金属膜２３を覆って、絶縁膜２４を全面に形成する。
【００４２】
図２０を参照して、次に、写真製版法によって、金属膜４ｃの上方が開口したパターンを有するフォトレジスト３０を、絶縁膜２４の上面上に形成する。次に、フォトレジスト３０をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト３０から露出している部分の絶縁膜２４，２２をエッチングによって除去する。これにより、絶縁膜２４，２２内に開孔２５が形成されて、その部分で金属膜４ｃの上面が露出する。その後、フォトレジスト３０を除去することによって、図１２に示した構造が得られる。
【００４３】
このように本実施の形態２に係る半導体装置及びその製造方法によれば、上記実施の形態１によって得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。即ち、図１２，１４〜２０に示すように、キャパシタ誘電体膜として機能する絶縁膜２０が、キャパシタ上部電極として機能する金属膜２１によって全面的に覆われて保護されているため、キャパシタ誘電体膜の劣化等に対して強い構造を得ることができる。
【００４４】
実施の形態３．
図２１は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構造の一部を抜き出して示す断面図である。キャパシタ形成部において、絶縁膜１の上面上には、バリアメタル３５、金属膜３６、絶縁膜３７、及び金属膜３８がこの順に積層された積層構造５０が、配線２ａの上面を完全に覆って形成されている。金属膜３６はキャパシタ下部電極として機能し、絶縁膜３７はキャパシタ誘電体膜として機能し、金属膜３８はキャパシタ上部電極として機能する。
【００４５】
また、絶縁膜１の上面上には、積層構造５０を覆って、絶縁膜３９が形成されている。絶縁膜３９の上面上には、バリアメタル４０ａｂ，４０ｃを介して金属膜４１ａｂ，４１ｃが形成されており、バリアメタル４０ａｂ，４０ｃは、絶縁膜３９内に形成された開孔を介して、金属膜３８，２ｂ２，２ｃ２の各上面に接触している。これにより、キャパシタ上部電極として機能する金属膜３８は、バリアメタル４０ａｂ及び金属膜４１ａｂを介して、コンタクト形成部において金属膜２ｂ２に接続されている。絶縁膜３９の上面上には、金属膜４１ａｂ，４１ｃを覆って、絶縁膜４２が形成されている。ボンディングパッド形成部において、絶縁膜４２内には、金属膜４１ｃの上面を露出する開孔４３が形成されている。
【００４６】
バリアメタル３５，４０ａｂ，４０ｃの材質はバリアメタル２ａ１〜２ｃ１の材質と同様であり、金属膜３６の材質は金属膜４ａ〜４ｃの材質と同様であり、絶縁膜３７の材質は絶縁膜５の材質と同様であり、金属膜３８の材質は金属膜６の材質と同様であり、金属膜４１ａｂ，４１ｃの材質はアルミニウム等であり、絶縁膜４２の材質は絶縁膜７の材質と同様であり、絶縁膜３９の材質は窒化シリコン又は炭化シリコンである。本実施の形態３に係る半導体装置のその他の構造は、図１に示した上記実施の形態１に係る半導体装置の構造と同様である。
【００４７】
図２２〜２９は、本実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。まず、上記実施の形態１と同様の工程を経て、図３に示した構造を得る。図２２を参照して、次に、バリアメタル３５、金属膜３６、絶縁膜３７、及び金属膜３８をこの順に全面に形成する。
【００４８】
図２３を参照して、次に、写真製版法によって、キャパシタ形成部における金属膜３８の上面上に、フォトレジスト４４を形成する。次に、フォトレジスト４４をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト４４から露出している部分の金属膜３８、絶縁膜３７、金属膜３６、及びバリアメタル３５をエッチングによって除去する。これにより、積層構造５０が形成される。
【００４９】
図２４を参照して、次に、フォトレジスト４４を除去した後、積層構造５０を覆って、絶縁膜３９を全面に形成する。
【００５０】
図２５を参照して、次に、写真製版法によって、所定の開口パターンを有するフォトレジスト４５を、絶縁膜３９の上面上に形成する。次に、フォトレジスト４５をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト４５から露出している部分の絶縁膜３９をエッチングによって除去する。これにより、絶縁膜３９内に開孔４６ａ〜４６ｃが形成されて、その部分で金属膜３８，２ｂ２，２ｃ２の各上面が露出する。
【００５１】
図２６を参照して、次に、フォトレジスト４５を除去した後、開孔４６ａ〜４６ｃ内を完全に充填し得る膜厚で、バリアメタル４０及び金属膜４１をこの順に全面に形成する。これにより、バリアメタル４０は、金属膜３８，２ｂ２，２ｃ２の各上面にそれぞれ接触する。
【００５２】
図２７を参照して、次に、写真製版法によって、所定の開口パターンを有するフォトレジスト４７を、金属膜４１の上面上に形成する。次に、フォトレジスト４７をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト４７から露出している部分の金属膜４１及びバリアメタル４０をエッチングによって除去する。これにより、除去されずに残った金属膜４１及びバリアメタル４０として、金属膜４１ａｂ，４１ｃ及びバリアメタル４０ａｂ，４０ｃが形成される。
【００５３】
図２８を参照して、次に、フォトレジスト４７を除去した後、金属膜４１ａｂ，４１ｃを覆って、絶縁膜４２を全面に形成する。
【００５４】
図２９を参照して、次に、写真製版法によって、金属膜４１ｃの上方が開口したパターンを有するフォトレジスト４８を、絶縁膜４２の上面上に形成する。次に、フォトレジスト４８をエッチングマスクに用いて、フォトレジスト４８から露出している部分の絶縁膜４２をエッチングによって除去する。これにより、絶縁膜４２内に開孔４３が形成されて、その部分で金属膜４１ｃの上面が露出する。その後、フォトレジスト４８を除去することによって、図２１に示した構造が得られる。
【００５５】
このように本実施の形態３に係る半導体装置の製造方法によれば、上記実施の形態１によって得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。即ち、本実施の形態３に係る半導体装置の製造方法によれば、図２２に示した工程で、金属膜３６、絶縁膜３７、及び金属膜３８をこの順に全面に形成した後、図２３に示した工程で、同一のフォトレジスト４４を用いてこれらの膜を順にエッチングすることによって、キャパシタ下部電極として機能する金属膜３６、キャパシタ誘電体膜として機能する絶縁膜３７、及びキャパシタ上部電極として機能する金属膜３８が一括して形成される。従って、キャパシタ下部電極、キャパシタ誘電体膜、及びキャパシタ上部電極を形成するにあたって、それぞれ個別のパターニング工程が不要となるため、上記実施の形態１に係る半導体装置の製造方法と比較すると、製造工程数を削減することができる。
【００５６】
図３０は、本発明の実施の形態１の変形例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。金属膜４ｃの上面上には、金属膜６と同一の材質から成る金属膜５０が形成されている。金属膜５０は、図９に示したフォトレジスト１２のパターンを変更することによって、金属膜６を形成する工程で併せて形成することができる。このように、金属膜６０をパターニングしてキャパシタ上部電極を形成する際に、キャパシタ形成部及びコンタクト形成部以外の部分の任意の箇所に金属膜６０を残して、金属膜６とは別の金属膜５０を形成してもよい。
【００５７】
図３１は、本発明の実施の形態２の変形例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。金属膜４ｃの上面上には、金属膜２３と同一の材質から成る金属膜５１が形成されている。金属膜５１は、図１８に示したフォトレジスト２９の開口パターンを変更することによって、金属膜２３を形成する工程で併せて形成することができる。このように、金属膜２３０をパターニングして金属膜２３を形成する際に、キャパシタ形成部及びコンタクト形成部以外の部分の任意の箇所に金属膜２３０を残して、金属膜２３とは別の金属膜５１を形成してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
この発明のうち請求項１に係るものによれば、金属膜の材質による制限を受けることなく、任意の材質の絶縁膜をキャパシタ誘電体膜として採用することが可能となる。
【００５９】
また、この発明のうち請求項２に係るものによれば、キャパシタ誘電体膜の劣化等に対して強い構造を得ることができる。
【００６０】
また、この発明のうち請求項３に係るものによれば、キャパシタ誘電体膜内に含まれている原子と、金属膜内に含まれている原子とが、キャパシタ下部電極内を通り抜けて相互に拡散することを防止することができる。
【００６１】
また、この発明のうち請求項４に係るものによれば、銅配線を用いた多層配線構造上に形成されたキャパシタを備える半導体装置において、高性能のキャパシタを得ることができる。
【００６２】
また、この発明のうち請求項５に係るものによれば、銅配線を用いた多層配線構造上に形成されたキャパシタを備える半導体装置において、高性能のキャパシタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２８】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態１の変形例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３１】本発明の実施の形態２の変形例に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３２】従来の第１の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図３３】従来の第２の半導体装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１，５，７，２２，２４，３７，３９，４２　絶縁膜、２ａ１〜２ｃ１，３，３ａ〜３ｃ，２０，３５，４０，４０ａｂ，４０ｃ　バリアメタル、２ａ２〜２ｃ２，４，４ａ〜４ｃ，６，２１，２３，３６，３８，４１，４１ａｂ，４１ｃ，６０，２３０　金属膜、５０　積層構造。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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