(57)【要約】      （修正有）【課題】ダマシン配線又はデュアルダマシン配線の接続部において、接続不良の発生を防止する多層配線、及び、該多層配線を利用した半導体装置を提供する。【解決手段】第1の絶縁層４０と、下層配線３７と、前記下層配線上の拡散防止膜３９と、前記拡散防止膜上の第2の絶縁層４４ｂと、上層配線４１とを備え、前記下層配線は前記第1の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、前記下層配線は前記拡散防止膜の形成に起因して形成される突起４２を有し、前記下層配線と前記上層配線は前記突起より大きい接続部により接続される。【選択図】図９
2005286058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の絶縁層と、
下層配線と、
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜の形成に起因して形成される突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線は前記突起より大きい接続部により接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体装置において、
前記接続部は、隣接する複数のコンタクトから構成されており、
前記コンタクトは、前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達し、前記接続部より小さく、均一な開口形状を有する貫通孔と、
前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
第１の絶縁層と、
下層配線と、
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜を形成する工程中に形成された突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなり、前記突起より大きい接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部は、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置となる前記コンタクトの配置を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
第１の絶縁層と、
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜を形成する工程中に形成された突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなり、前記突起より大きい接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部は、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが、前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置に形成されるように、
前記接続部を構成する、隣接した前記コンタクト間の距離を、下層配線の太さに応じて設定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載された半導体装置において、
前記下層配線を構成する導体は、バリヤメタル層と配線用金属とから構成されており、
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、少なくとも、ＳｉＮ、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣのうちの一つ以上から構成されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線構造有する半導体装置に関する。特に、多層ダマシン配線及び該配線間の接続部の構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線材料として広く用いられているアルミニウム（Al）よりも比抵抗が低く、かつ、高電流密度が可能な銅（Cu）を配線材料として用いた技術は、半導体装置等のデバイス設計ルールの縮小化及び高速化に伴い、必須の技術である。従って、高集積が必要となったデバイス製品、及び、高電流密度を必要とするデバイス製品に、銅（Cu）を配線材料として用いた配線（以下「Cu配線」という。）は、徐々に普及している。
【０００３】
ところで、Cu配線をパターニングするのに、フォトレジストマスクとエッチャントガスを用いて行うと、エッチャントガスと水分の影響によって腐食、いわゆるコロージョンが発生し、フォトレジストとエッチャントガスを用いるのは、Cu配線のパターニングには不向きである。
【０００４】
そこで、絶縁層にあらかじめ形成した溝に銅（Cu）を配線材料として埋め込み、その後、不要な銅（Cu）を化学的機械的研磨（以下CMP（Chemical Mechanical Polishing）という。)等により除去するダマシン法が用いられている。また、下層配線と上層配線を接続するためには、上層配線と下層配線の間の絶縁層中に形成した開口部にコンタクト用導電体として、配線材料としても使用されている、銅（Cu）を埋め込んだ構造を有するコンタクトが用いられている。
【０００５】
さらに、いわゆるデュアルダマシン法によれば、ダマシン法で形成された下層配線に対して、コンタクトと上層配線は同時に形成される。ここで、デュアルダマシン法とは、絶縁層中にコンタクト用開口部と上層配線層の溝を順次開口し、コンタクト用導電体と上層配線用配線金属を同一工程で埋め込み、その後のCMP等により、絶縁層中の開口部及び溝にコンタクト用導電体と上層配線用配線金属、すなわち、銅（Cu）のみを残す製造方法をいう。
【０００６】
しかしながら、上記のダマシン法及びデュアルダマシン法を利用した、銅（Cu）を配線材料として用いる技術においては、上層配線と下層配線の接続に用いられる上記コンタクトの形成不良、配線又はコンタクト形成中のストレス起因で、配線及びコンタクト開口部内に成長した空隙、すなわちボイドによる、上層配線と下層配線の接続不良、配線又はコンタクト形成工程中に、配線及びコンタクト開口部に発生した突起による、上層配線と下層配線の接続不良の問題がある。
【０００７】
上記の問題点に対して、従来は以下のような対処が行われていた。
【０００８】
従来例１は、配線中に凝集を生じさせない層間絶縁層に関するものであり、図19（ａ）〜図19（ｆ）に示す断面図により説明する。
【０００９】
まず、図19（ａ）に示すようにデバイス素子を有するシリコン基板101上にプラズマCVD法によりSiO2絶縁層102を形成する。次に、フォトレジスト103を塗布し、フォトリソグラフィー技術により、溝配線用パターンを形成する。
【００１０】
次に、図19（ｂ）に示すように、ドライエッチング技術により、SiO2絶縁層102をエッチングし、溝を形成した後、ドライアッシングとウエット剥離によりフォトレジスト103を除去する。
【００１１】
次に、図19（ｃ）に示すように、バリヤメタル104としてタンタル(Ta)層を50nm、銅（Cu）メッキのシード層としてスパッタリング法により、銅（Cu）膜を100nm、シリコン基板の全面に成膜する。次に、電界メッキ法により銅（Cu）よりなる配線材料105で溝を埋め込んでから、熱処理により銅（Cu）のアニール処理を行う。
【００１２】
それから、図19（ｄ）に示すようにCMP法により絶縁膜上の銅（Cu）とタンタル(Ta)を除去し、銅（Cu）配線106を形成する。
【００１３】
次に、図19（ｅ）に示すように、拡散防止膜としての役割をもつ、第１の絶縁膜107として、低温で窒化シリコン（SiN)を20nm成膜する。次に第２の絶縁膜108として、高温で窒化シリコン（SiN)を30nm成膜する。
【００１４】
それから、図19（ｆ）に示すように、プラズマCVD法によりSiO2膜を500nm成膜し、絶縁層109を形成する。
【００１５】
ここで、第１の絶縁層107と第２の絶縁層108、絶縁層109は、上層配線と下層配線間の上記の層間絶縁層を構成する。
【００１６】
（例えば、特許文献１）
従来例２は上層配線との接続のために用いられるビア孔の接触部におけるボイドの発生を防止するダマシン配線構造に関するものであり、図20に示す、平面図により説明する。
【００１７】
まず、図20は配線用溝115と、配線用溝115中の絶縁層残しパターン116と、ダマシン幅広配線117と、ビア孔118とダマシン幅広配線117中の金属粒界119を示すものである。  
【００１８】
そして、配線用溝115内は絶縁層残しパターン116を除き、配線用の金属で埋め込まれており、ダマシン幅広配線117を構成している。
【００１９】
また、ビア孔118は4個の絶縁層残しパターン116に囲まれており、ダマシン幅広配線117と上層配線との接続のために用いられる。
【００２０】
さらに、ダマシン幅広配線117は上記の金属粒界119からなる配線構造を有する。そして、絶縁層残しパターン116に囲まれたビア孔118の周辺では上記の金属粒界119は小さい形状であるが、その他の領域では、上記の金属粒界119は大きな形状である。
【００２１】
（たとえば、特許文献２）
従来例３は、ウエハ基板周辺部分における、上層配線と下層配線の接続に用いられる上記コンタクトの形成不良による不具合を回避するための配線構造に関するものであり、図          21（ａ）〜図21（ｃ）により説明する。
【００２２】
まず、図21（ａ）に示すように、下地120の上に第１のエッチングストッパ層121を形成し、その上に第１絶縁層122を形成する。次に、第１の絶縁層122の表面上に、配線パターン用の溝を形成するための開口パターンを有するフォトレジスト層123を形成する。
【００２３】
次に、フォトレジスト層123をエッチングマスクとし、反応性イオンエッチングにより、第１の絶縁層122をエッチングし、配線パターン用の溝を形成する。次に、O2系プラズマを用いたアッシングにより、フォトレジスト層123を除去する。その後、配線パターン用の溝内に露出した第１のエッチングストッパ層121を、CHF系エッチングガスを用いて、反応性イオンエッチングにより除去する。
【００２４】
次に、図21（ｂ）に示すように、配線パターン用の溝を形成した構造の上に、第１バリアメタル層124、第１主配線層125を形成する。その後、CMPを行ない、第１の絶縁層122表面上の第１主配線層125、第１バリアメタル層124を除去する。
【００２５】
次に、図21（ｃ）に示すように、半導体ウエハ表面に第２のエッチングストッパ層130を形成し、第１主配線層125を保護する。次に、第２エッチングストッパ層130の上に、第２絶縁層126を形成する。次に、第２絶縁層126に対してCMPを行ない、表面を平坦化する。その結果、ウエハ有効領域に比較し、ウエハ非有効領域では、第２の絶縁層126は薄くなる。次に、第２絶縁層126表面上に第３エッチングストッパ層127を形成する。次に第３エッチングストッパ層127の表面に第３絶縁層128を形成する。次に、第３絶縁層128の表面上に、コンタクト用の開口パターンを有する第２のフォトレジスト層129を形成する。ただし、ウエハ有効領域のみに開口パターンは形成され、ウエハ非有効領域において、開口パターンは形成しない。次に、反応性イオンエッチングを行ない、コンタクト用の開口を形成する。その結果、ウエハ有効領域には適正なコンタクト用開口が形成される。一方、ウエハ非有効領域にはコンタクト用開口が形成されることがなく、第２絶縁層126が薄いことによる、オーバーエッチングは起きない。
【００２６】
（たとえば、特許文献３）
従来例４は、下層配線とコンタクトの接触部におけるボイドの発生を分析した文献であり、図22（ａ）〜図22（ｂ）を用いて説明する。
【００２７】
まず、図22（ａ）は、下層配線135と、ビアと配線金属からなるコンタクト136と、上層配線137とから構成されるチェーンを示す。そして、下層配線135は細く、上層配線137は幅広配線であって、大きなエリアをもつ配線である。
【００２８】
また、図22（ｂ）は、図22（ａ）に示すＡ−Ｂ間の上記チェーンの斜視図であり、コンタクト136の配線金属が、下層配線135から上層配線137に向け、矢印138方向へストレスを受けていることを示している。 
【００２９】
そして、上記文献は、幅広配線である上層配線137からの、コンタクト136内の配線金属への引っ張り応力による前記ストレスが、下層配線135とコンタクト136の接触部におけるボイドの発生の原因であると推定している。
【００３０】
（たとえば、非特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−９１５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８０８４号公報
【特許文献３】特開２００３−１７５５９号公報
【非特許文献１】N.Okada，Y.Matsubara，H.Kimura，H.Aizawa and N.Nakamura:Proc.Int.Interconnect Technology Conf.，San Francisco，2002，P15.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明は、ダマシン配線又はデュアルダマシン配線の接続部において、接続不良の発生を防止する多層配線、及び、該多層配線を利用した半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
第１の絶縁層と、
下層配線と、
前記下層配線上の拡散防止膜と.
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜の形成に起因して形成される突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線は前記突起より大きい接続部により接続されることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００３３】
第１の発明に係る半導体装置では、拡散防止膜形成に起因して発生する突起の大きさには上限があるため、上層配線と下層配線を接続する接続部の大きさを、突起の大きさより大きく設定することにより、下層配線上の突起に接続部が配置されても、接続部の残余部分で、下層配線と上層配線間の接続は確保される。従って、第１の発明に係る半導体装置を採用すれば、下層配線と上層配線の接続不良が大幅に減少する。また、配線接続における不良率が減少するため、半導体装置の歩留りが向上する。
【００３４】
なお、前記の接続部は、一体で形成されている必要はなく、複数のコンタクトから構成されていてもよく、上記と同様な効果を奏する。また、コンタクトの開口形状は均一であれば、半導体装置の製造工程中、露光工程にとって最適である。
【００３５】
上記の課題を解決するため、第２の発明は、
第１の絶縁層と、
下層配線と、
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜を形成する工程中に形成された突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなり、前記突起より大きい接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部は、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置となる前記コンタクトの配置を有することを特徴とする半導体装置を提供する。
【００３６】
第２の発明に係る半導体装置では、拡散防止膜形成に起因して発生する突起の大きさには上限があるため、上層配線と下層配線を接続する接続部を構成するコンタクトの配置を上記のようにすれば、下層配線上の突起に接続部を構成するコンタクトの一部が配置されても、接続部を構成するコンタクトの他の部分で、下層配線と上層配線間の接続は確保される。従って、第２の発明に係る半導体装置を採用すれば、下層配線と上層配線の接続不良が大幅に減少する。また、配線接続における不良率が減少するため、半導体装置の歩留りが向上する。
【００３７】
上記の課題を解決するため、第３の発明は、
第１の絶縁層と、
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜を形成する工程中に形成された突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなり、前記突起より大きい接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部は、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが、前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置に形成されるように、
前記接続部を構成する、隣接した前記コンタクト間の距離を、下層配線の太さに応じて設定したことを特徴とする半導体装置を提供する。
【００３８】
第３の発明に係る半導体装置では、拡散防止膜形成に起因して発生する突起の大きさは、下層配線の太さに依存するが、下層配線に応じて上限があり、上層配線と下層配線を接続する接続部を構成するコンタクトの隣接コンタクト間の距離を、下層配線の太さに応じて、突起の大きさより大きく設定すれば、下層配線上の突起に接続部を構成するコンタクトの一部が配置されても、接続部を構成するコンタクトの他の部分で、下層配線と上層配線間の接続は確保される。従って、第３の発明に係る半導体装置を採用すれば、下層配線と上層配線の接続不良が大幅に減少する。また、配線接続における不良率が減少するため、半導体装置の歩留りが向上する。
【００３９】
上記の課題を解決するため、第４の発明は、
前記第２の発明及び第３の発明に係る半導体装置において、
前記下層配線を構成する導体は、バリヤメタル層と配線用金属とから構成されており、
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、少なくとも、ＳｉＮ、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣのうちの一つ以上から構成されていることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００４０】
第４の発明に係る半導体装置によれば、下層配線上の突起が発生しやすい構成となっているが、下層配線上の突起の大きさには上限があり、上層配線と下層配線を接続する接続部を構成するコンタクトの配置を上記のようにすれば、下層配線上の突起に接続部を構成するコンタクトの一部が配置されても、接続部を構成するコンタクトの他の部分で、下層配線と上層配線間の接続は確保される。従って、第４の発明に係る半導体装置を採用すれば、下層配線と上層配線の接続不良が大幅に減少する。また、配線接続における不良率が減少するため、半導体装置の歩留りが向上する。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る多層配線によれば、上層配線と下層配線の接続を行うにあたり、下層配線上の拡散防止膜を作成する工程中に発生した突起に、接続部が位置したときに発生するコンタクト不良を防止する効果がある。
【００４２】
また、上記の多層配線構造を有する半導体装置では、上層配線と下層配線のコンタクト不良が著しく減少するため、当該半導体装置の歩留りが向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本実施例に係わる多層配線の平面的構成は、上層配線と、下層配線と、上層配線と下層配線間を接続する接続部と、下層配線上の突起から構成されている。そして、下層配線、及び、上層配線は、いわゆる、デュアルダマシン法、又は、ダマシン法によって形成されている。また、前記の突起は、デュアルダマシン法、又は、ダマシン法において、下層配線を構成する配線金属の拡散防止のための拡散防止膜を形成する工程中に発生する。さらに、下層配線と上層配線間を接続する接続部は、複数のコンタクトから構成されている。
【００４４】
ここで、上記のコンタクトは下層配線と上層配線間の層間絶縁膜中にある貫通孔に金属を埋め込んだ構造であって、上層配線と下層配線間の電気的な接続を行うものである。
【００４５】
そして、接続部は上記の突起よりも大きく設定されているため、上記の突起と接続部が重なった場合には、接続部から突起との重なり部分を差し引いた、残余部分が残る。従って、前記残余部分により、突起と接続部が重なっても、下層配線と上層配線の電気的な接続の確保が可能である。
【００４６】
ところで、接続部が複数のコンタクトより構成されているとしたのは、以下の理由による。まず、配線幅は細く、また、配線間隔が狭くなると、すなわち、いわゆる設計ルールが縮小すると、コンタクトの開口部も縮小する。そこで、フォトレジストによるパターニングを行う上で、大きな開口部を有するコンタクトと、小さな開口部を有するコンタクトとが混在するのは、不都合がある。一方、本実施例の場合、接続部は突起より大きい構成となる必要があるため、接続部は、通常のコンタクトに比較し、大きな領域を必要とする。従って、上記の接続部は複数のコンタクトにより構成されるのである。
【００４７】
次に、大きな開口部を有するコンタクトと小さな開口部を有するコンタクトとが混在するのが不都合なのは、以下の理由である。まず、小さな開口部にあわせて、レジストに対する露光量を調節する場合、大きな開口部では、常に豊富な露光量が確保されるため、レジストの感光が予想以上に進み、開口の大きさは、露光量に対して敏感となる傾向にある。    
【００４８】
一方、大きな開口部に合わせて露光量を調節すると、露光量が確保されない傾向にある小さな開口部では、開口の大きさは、露光量に対して鈍感な傾向にある。そうすると、小さな開口部及び大きな開口部の両方に対し、満足のいく露光量を与えることは困難である。従って、大きな開口部を有するコンタクトと小さな開口部を有するコンタクトとが混在するのは不都合である。
【００４９】
なお、後述するように下層配線上の突起の大きさの上限は、下層の配線幅に応じて、大きくなるため、接続部の大きさも下層配線幅に応じて大きくする必要があるが、上記の接続部が複数のコンタクトから構成されている場合、接続部の大きさは、コンタクトの数を増やすことにより、パターニングの問題を気にせずに、大きくすることができる効果がある。
【００５０】
そこで、本実施例に示す、前記の接続部を有する多層配線によれば、複数のコンタクトより構成される接続部の領域は、下層配線に発生する突起の大きさ以上に設定されているため、上層配線と下層配線の電気的接続は、接続部と突起が重なっても、前記突起以外の部分で十分確保が可能である。従って、下層配線と上層配線との接続不良を防止できる。
【実施例１】
【００５１】
(突起の発生状況、及び、突起より大きな接続部で接続される多層配線を有する半導体装置)
ダマシン法又はデュアルダマシン法によって、形成した、多層配線構造において、配線材料用の金属として銅（Cu）を使用する場合、下層配線上に、銅が絶縁層中を拡散することを防止する、拡散防止膜を形成する必要がある。
【００５２】
そして、通常、銅（Cu）から構成される下層配線上に拡散防止膜を形成する工程中に、下層配線は400℃程度の加熱処理がされ、前記加熱処理に伴い、銅（Cu）原子の移動がおき、下層配線の表面上に突起が形成される場合がある。
【００５３】
上記の場合であって、上層配線と下層配線を接続するためのコンタクトが、前記の突起と重なった場合、コンタクトの形成工程が終了した直後、すなわち、配線用の銅（Cu）を配線用の溝、及び、コンタクトの開口に埋め込み、CMPにより、余分な絶縁層上の銅（Cu）を除去した直後においては、上層配線と下層配線の接続がされている。
【００５４】
しかしながら、コンタクト形成工程後の、製造工程中の加熱処理により発生する金属配線中のストレスや、前記多層配線構造を有する半導体装置の使用中に、当該コンタクトを流れる電流のストレス等に起因して、突起部以外の場所に比較し、銅（Cu）原子の移動によって発生した突起部は不安定なため、当該コンタクトと重なった突起の全部又は一部において、銅（Cu）原子の再配置が起き、下層配線とコンタクトの接触部においてボイドが発生し易いことを発明者は発見した。また、従来例３に示すウエハ周辺部のコンタクト不良の場合、従来例4に示す下層配線及び上層配線間のストレスによるコンタクト不良の場合、及び、従来例２に示す幅広配線の構造に起因するコンタクト不良の場合に示すような、突起部以外の部分にコンタクトが形成された場合のコンタクト不良に比較し、下層配線の幅が広くなるに従って、コンタクト不良が増加することを発明者等は発見した。ここで、発明者等の発見したコンタクト不良のモードは、下層配線の幅が広い程、突起の大きさは大きくなり、かつ、突起の発生数が増加することに起因すると推定される。
【００５５】
一方、従来例１においては、下層配線中に銅（Cu）原子の凝集が起きると、下層配線表面のモホロジーが劣化するとして、下層配線に対して、銅（Cu）原子の凝集を防止するような拡散防止膜の構造を採用した。しかし、発明者等の発見したコンタクト不良モードの解決は重要であり、従来例１の対処とは異なる観点からも、上記のコンタクト不良モードの解決を図ることが求められている。
【００５６】
そのため、まず、本発明者等は、銅（Cu）を配線材料とする多層配線において、下層配線中の銅（Cu）原子の移動による突起の発生について、突起の大きさとの関係が、下層配線の太さに応じてどのように推移するかを調査した。その結果、上記の突起の大きさに上限があること及び下層配線の太さが太い程、前記大きさの上限は大きくなることを発見した。また、上記突起の発生数は下層配線の太さに応じて増加することを発見した。さらに、上層配線、下層配線、及び、コンタクトから構成されているチェーンの不良率と下層配線の太さとの相関を調査し、下層配線が太いほうが、コンタクトの大きさを一定とすると、前記不良率が高いことを発見した。加えて、配線及びコンタクトから構成されているチェーンが形成されている半導体チップを、製造工程の区切り毎に、観察した。その結果、突起の発生は、下層配線の平面上において、単発的であること、すなわち、群状に発生しないという結果を得た。また、後述する製造工程の一つである拡散防止膜を形成する工程中に、銅（Cu）原子の移動による突起が発生するとの結果を得た。
【００５７】
ここで、コンタクトとは、上記の多層配線がデュアルダマシン法、或いは、ダマシン法により形成されるため、発明を実施するための最良の形態で説明したコンタクトと同様なものである。なお、層間絶縁膜に貫通孔を形成、貫通孔を配線材料で埋め戻した後、上層配線用の絶縁膜を形成し、配線用溝を形成し、配線を埋め込む場合をダマシン法という。また、層間絶縁膜に貫通孔と配線用溝を作成した後、貫通孔と配線用溝に同時に配線材料を埋め戻す場合をデュアルダマシン法という。
【００５８】
図１、及び、図２は、本発明者等が調査に用いた上層配線、下層配線、及び、コンタクトから構成されているチェーン（以下、「コンタクトチェーン」という）を示す。ここで、図１は平面的な構成を示し、図２は断面構成を示すものである。
【００５９】
まず、図１は、半導体チップ上に作成されている、コンタクトチェーンの一部について示したものである。そして、コンタクトチェーンは、正方形に×印をつけたパターンで示すコンタクト１と、実線のパターンで示す上層配線２と、点線のパターンで示す下層配線３とで構成されている。すなわち、上層配線２と下層配線３は交互に配置され、矩形の下層配線３の右端部は、配置されているコンタクト１により矩形の上層配線２の左端部に接続されており、矩形の上層配線２の右端部は、配置されているコンタクトにより矩形の下層配線３の左端部に接続されており、以上が複数、繰り返されていることにより、上層配線２と、下層配線３と、コンタクト１はチェーンを構成している。
【００６０】
そして、図２の断面図は、図１の平面図に示すＥ−Ｆ間の断面構造をしており、以下のような製造工程により、形成される。
【００６１】
まず、いわゆるダマシン法により、下層配線７を形成するため、半導体基板５（半導体基板に限らず、注目している下層配線のさらに下にある、下層配線及び下層配線を覆う絶縁層を含む）上に、0.45μmの厚さを有する、酸化シリコン（SiO2)からなる下層絶縁層６を形成する。次に、上記の下層絶縁層６中に深さ0.45μmの配線層用溝を形成し、配線用の金属を埋め込んで、下層配線７を形成する。ここで、配線用の金属の埋め込みは、スパッタ法により厚さ約30nmの窒化タンタル(TaN)バリアメタル層８をスパッタリングで成膜した後、シード層として銅(Cu)を成膜し、電解メッキにより溝内を銅（Cu）で埋め込み、下層絶縁層６上に形成された不要なバリアメタル層及び銅（Cu）をCMPにより除去することにより形成する。
【００６２】
次に、いわゆるデュアルダマシン法により、上層配線12及びコンタクト９を形成するため、まず、下層配線７上に第１の拡散防止膜10と、酸化シリコン（SiO2)からなる第１の絶縁膜11を成膜し、上記の第１の拡散防止膜10と、上記の第１の絶縁膜11からなる層間絶縁層を形成する。次に、層間絶縁層を貫通してコンタクト９用の開口部を形成し、その後、上層配線12用の溝を形成する。ここで、コンタクト９用の開口部は、上層配線12用の溝を形成後において、高さ0.7μmを有し、上層配線12用の溝は深さ0.45μmを有する。
【００６３】
ここで、上記の第1の拡散防止膜10は、その後の熱処理工程や製品完成後に配線に電流が通過することにより発生する熱のため、配線用金属の絶縁膜への拡散を防止することを主な機能とするものである。そして、上記の第1の拡散防止膜10のその他の機能としては、層間絶縁層を貫通してコンタクト９用の開口部を形成するときのエッチングストッパ機能、フォトレジストを除去する目的で酸素（O2）アッシング処理を行う際に、配線金属への酸素透過を遮断する機能を有することが望ましい。従って、例えば、アンモニア（NH3）系ガスと、シラン（SiH4）系ガス等の混合ガスを用いて、CVD法で形成される窒化シリコン（SiN)膜であることが望ましい。
【００６４】
次に、上層配線12用の溝及びコンタクト９の開口部に配線用の金属を埋め込んで、上層配線12及びコンタクト９を形成する。ここで、配線用金属の埋め込みは、下層配線７形成時と同様に行う。次に、第２の拡散防止膜13を上層配線12用の金属の為に形成し、さらに、その上の上層配線形成の為、第２の絶縁膜14を成膜する。
【００６５】
次に、図３（ａ）は、10μm幅の下層配線に関する平面図である。また、図３（ｂ）は、2μm幅の下層配線に関する平面図である。さらに、図３（ｃ）は、0.8μm幅の下層配線に関する平面図である。
【００６６】
上記10μm幅の下層配線に関する図３（ａ）によれば、下層配線15は幅10μmの矩形パターンを縦方向40μmピッチ、横方向15μmピッチで繰り返し配置したものである。また、コンタクトは、上層配線を構成する一つの矩形あたり2個、両端に形成されている。なお、コンタクトの開口部の形状は、例えば0.2μm角であるが、下層配線15に比較し、相対的に小さいので図示できない。ここで、上層配線である数千の矩形パターンと、下層配線15である数千の矩形パターンと、数千個のコンタクトから、コンタクトチェーンが形成されており、平面的には、下層配線15を構成する矩形パターンと上層配線を構成する矩形パターンは重なっているが、半ピッチずれて配置されている。従って、上層配線を構成する矩形パターンと下層配線15を構成する矩形パターンは一つのコンタクトを共有することになる。
【００６７】
上記2μm幅の下層配線に関する図３（ｂ）によれば、下層配線16は幅2μmの矩形パターンを縦方向5.3μmピッチ、横方向2.5μmピッチで繰り返し配置して構成されている。また、コンタクト18の開口部の形状は、例えば0.2μm角である。ここで、上層配線を構成する矩形パターンは前記の下層配線を構成する矩形パターンの大きさ及びピッチに合わせて形状をしていること以外は、2μm幅の下層配線に関するコンタクトチェーンも10μm幅の下層配線に関するコンタクトチェーンと同様な構造となっている。
【００６８】
上記0.8μm幅の下層配線に関する図３（ｃ）によれば、下層配線17は幅0.8μmの矩形パターンを縦方向3.3μmピッチ、横方向1μmピッチで繰り返し配置して構成されている。また、コンタクト19の開口部の形状は、例えば0.2μm角である。ここで、上層配線を構成する矩形パターンは前記の下層配線を構成する矩形パターンの大きさ及びピッチに合わせた形状をしていること以外は、0.8μm幅の下層配線に関するコンタクトチェーンも10μm幅の下層配線に関するコンタクトチェーンと同様な構造となっている。
【００６９】
次に、図４（ａ）は、上記のコンタクトチェーンを構成する、下層配線上の突起のカウント数と突起の大きさの関係を示す。また、図４（ｂ）は、上記の突起の大きさと配線幅の関係を示す。ここで、上記の突起の大きさ及び個数は一般的な欠陥検査装置（例えば、KLA-tencor 社製の欠陥検査装置）にて検出した。
【００７０】
ところで、上記の突起とは、ダマシン法或いはデュアルダマシン法により形成された、下層配線を構成する金属原子が、特定箇所にて一様な平坦な場所に対して、下層配線の表面から盛り上がった場所をいう。
【００７１】
なお、金属原子が特定箇所に盛り上がって突起となるのは、例えば、下層配線用の溝を形成する絶縁層を構成する絶縁材料と下層配線を構成する金属材料間のストレスに起因して、拡散防止膜成長の時点において、下層配線の表面の金属原子が特定の箇所に移動し、凝集することによると推定される。熱が掛かることによるストレス緩和の過程、或いは、熱発生に起因する材料の再配置等により表面の状態が変わるということが容易に推定されるからである。
【００７２】
ここで、下層配線用の溝を形成する絶縁層を構成する絶縁材料と下層配線を構成する金属材料間のストレスは、下層配線上の拡散防止膜形成に起因して、発生すると推定される。
【００７３】
なぜなら、まず、上記の絶縁材料と金属材料には、熱膨張率の差があるため、拡散防止膜を形成するためにかかる熱で下層配線用の溝の体積と溝に埋め込まれた金属材料の体積とに差ができる。従って、狭い空間に押し込まれた金属材料にはストレスがかかることになるからである。
【００７４】
また、「拡散防止膜形成に起因」といった場合、拡散防止膜を成膜するという、加熱をともなう工程のみならず、成膜前後の処理等（例えば、成膜前において、配線金属の表面酸化物を還元する目的で行う、アンモニア（NH3）ガスによるプラズマ処理工程）を含む、工程のうち少なくとも一つの工程に起因することをいう。
【００７５】
なぜなら、まず、表面酸化物を還元する際における酸素の離脱に伴い、表面において自由となる金属原子がある確率で存在する。その状態において、ある特定箇所に金属原子が移動し、凝集するということも考えられるためである。
【００７６】
ところで、「拡散防止膜形成に起因」するとしたのは、拡散防止膜が下層配線上に、形成された後は、金属材料は、すべての面を閉鎖され、なんらかの圧力を受け、容易にストレス緩和を求めて、移動を行うことができないためである。そのため、拡散防止膜形成に係る前処理及び拡散防止膜形成初期の段階後においては、突起の形成は抑制されると推定されるからである。
【００７７】
まず、図４（ａ）は、上層配線の幅、及び、コンタクト径を固定し、下層配線の幅を0.8μm、2μm、10μmとした、図３（ａ）〜図３（ｃ）のコンタクトチェーンにおいて、一枚の半導体基板に関し、上記のコンタクトチェーン上に存在する、下層配線上の銅（Cu）突起の個数と銅（Cu）突起の大きさの関係を、測定結果から示したものである。また、測定は拡散防止膜を形成した後において行った。ここで、縦軸は、銅（Cu）突起の個数を対数表示で示したものであり、横軸は、銅（Cu）突起の大きさを示したものである。また、黒丸は、矩形パターンの幅が0.8μmに対するものであり、黒四角は矩形パターンの幅が2μmに対するものである。さらに、黒三角は矩形パターンの幅が10μmに対するものである。
【００７８】
そして、突起の大きさが大きくなるとカウント数は、縦軸が対数であることを考慮すると、指数的に減少することから、大きな突起の発生確率が指数的に低くなることがわかる。例えば、配線幅10μmに注目してみると、突起の大きさが0.26μm程度の突起の発生は１個であることから、突起の大きさが0.26μmを超える突起の発生は１個以下となり、これ以上の突起はほぼ発生しない。
【００７９】
なお、配線幅は太くなる程、銅（Cu）突起の大きさは大きくなる傾向にある。従って、突起の大きさの上限値は、配線幅に依存する。
【００８０】
図４（ｂ）に、図４（ａ）から得られた、下層配線の幅に対する、突起の大きさの上限値との関係を示した。ここで、縦軸は銅（Cu）突起の大きさを示したものであり、横軸は下層配線幅を対数軸で示したものである。
【００８１】
すなわち、図４（ｂ）のグラフは、銅（Cu）突起の大きさには上限があり、その上限値は、配線幅に依存することを示す。例えば、矩形パターンの幅が10μmの場合に、銅（Cu）突起の大きさは0.26μm程度が上限である。また、矩形パターンの幅が0.8μmの場合に、銅（Cu）突起の大きさは0.17μm程度が上限である。これにより、下層配線幅から発生する銅(Cu)突起の大きさの上限値を予測することが可能である。
【００８２】
図５は、上層配線を構成する矩形パターンの幅、及び、コンタクト径を固定し、下層配線を構成する矩形パターンの幅を0.8μm、2μm、10μmとした場合において、１平方cmあたりの下層配線上の銅（Cu）突起の発生個数、すなわち、銅（Cu）突起の発生密度と配線を構成する矩形パターンの幅との関係を示したものである。ここで、縦軸は銅（Cu）突起の発生密度を表し、横軸は、配線幅を表している。また、黒四角はサンプル１の場合を示し、白四角はサンプル２の場合を示す。そして、配線を構成する矩形パターンの幅が太くなる程、銅（Cu）突起の発生密度は増加することを示している。
【００８３】
次に図６のグラフは、下層配線を構成する矩形パターンの幅が、0.8μmである場合、及び、10μmである場合において、コンタクトチェーンの不良率を示す。ここで、縦軸は不良率を、横軸は、配線の種類を示す項目である。そして、矩形パターンの幅が10μmmの場合には、不良率は70%を超えるものとなり、矩形パターンの幅が0.8μmmの場合に比較し、大幅に上昇している。ここで、コンタクト径は0.2μmと固定である。
【００８４】
図３（ａ）〜図３（ｃ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、及び、図６から、下層配線の幅が太い程、銅（Cu）突起の発生密度が増加すること、及び、銅（Cu）突起の大きさが大きくなることと、コンタクトチェーンの不良率の増加に相関があることがわかる。
【００８５】
次に、図７は、不良コンタクトチェーンにおいて、不良箇所を特定し、不良箇所の断面を、実際に観察した結果の概略図を示す。図７の概略図は、半導体基板20と、下層配線用の溝が形成される絶縁層21と、下層配線22と、第１の拡散防止膜24と、第１の絶縁層25と、上層配線26と、コンタクト28と、第２の拡散防止膜29aと、第２の絶縁層29bと、銅（Cu）突起27と、コンタクト28と下層配線22の接触部にあるボイド23とを示している。そして、ボイド23は銅（Cu）突起27とコンタクト28が重なった場所に発生し、ボイド23の大きさが、コンタクト28の開口部より大きいため、下層配線22と上層配線26は接続不良となったことを示す。また、銅（Cu）突起27は、群状に発生するのではなく、孤立して発生することを示す。
【００８６】
従って、上記図７に示すように、銅（Cu）突起27とコンタクト28が重なった結果、ボイド23が発生し、コンタクトチェーンの不良となるため、コンタクト径が固定なのであるから、銅（Cu）突起27の大きさの増加、及び、銅（Cu）突起27の数の増加が、コンタクトチェーンの不良率の増加につながったことが推定される。
【００８７】
なお、図３（ａ）〜図３（ｃ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、図６、及び、図７を用いて説明した内容は、配線用の金属として銅（Cu）以外の金属、例えば、ジルコニウム(Zr)等を用いても、また、銅（Cu）とジルコニウム(Zr)との混合金属、或いは、合金であっても同様に発生するものと考えられる。
【００８８】
また、上記では、バリアメタル層に材料として窒化タンタル(TaN)を用いたが、タンタル(Ta)でも、上記の内容は、同様に発生するものと考えられる。
【００８９】
さらに、下層配線用の溝を形成する絶縁層、及び、層間絶縁膜は、SiO2層から構成されていたが、SiO2層、有機ポリマーからなる半導体絶縁樹脂SiLK（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製）等の有機SOG（Spin on glass）層、窒化シリコン（SiN)層、酸化フッ化シリコン(SiOF)層、酸化炭化シリコン(SiOC)層、炭化シリコン(SiC)層、無機SOG(Spin on glass)層のうちの一つ又はそれらの組み合わせからなる絶縁層であっても上記の内容は同様に発生するものと考えられる。
【００９０】
なぜなら、銅（Cu）等の金属配線材料と、下層配線用の溝を形成する絶縁膜との間の拡散防止膜形成中の熱ストレスは材料により差は有りつつも、同様に発生すると考えられ、拡散防止膜形成工程の一つである還元処理等は同様に行われるため、下層配線の表面に銅（Cu）等の金属突起が発生すると推認されるからである。
【００９１】
ここで、有機SOGとは、塗布型低誘電率層間絶縁膜材料であって、有機ポリマーを主成分とするものをいい、無機SOGとは、塗布型層間絶縁膜材料であって、無機シリケートを主成分とするものをいう。
【００９２】
次に、図８に、本実施例に係わる多層配線の平面構成図を示す。実線で示したパターンは上層配線30を、点線で示したパターンは下層配線33を示す。また、斜線で示した領域は、下層配線33上の銅（Cu）突起32を、白四角に×印をつけたものは、接続部を構成する一つのコンタクト31を示す。すなわち、幅が広い、下層配線33に対し、比較的細い上層配線30が、突起より大きな接続部を構成する一つのコンタクト31により接続している場合を示す。
【００９３】
ここで、接続部とは、多層配線において、下層配線33と上層配線30とが平面的に重なる場所に存在し、下層配線33と上層配線30とを電気的に接続する多層配線の部分をいい、一つ以上のコンタクトから構成されているものをいう。
【００９４】
次に、図９に、図８における、Ａ−Ｂ断面の概略図を示す。図９の概略図は、半導体基板35と、下層配線用の溝が形成される絶縁層36と、下層配線37と、第１の拡散防止膜39と、第１の絶縁層40と、上層配線41と、コンタクト43と、第2の拡散防止膜44aと、第２の絶縁層44bと、銅（Cu）突起42と、コンタクト43と下層配線37の接触部にあるボイド38とを示している。そして、ボイド38が銅（Cu）突起42と接続部を構成する一つのコンタクト43が重なった場所に発生している。しかし、ボイド38の大きさ、すなわち銅（Cu）突起42の大きさが、接続部を構成するコンタクト43の開口部より小さい。従って、接続部を構成するコンタクト43は、なおボイド38以外の残余部分(突起と重ならないコンタクト部)を有し、下層配線37と上層配線41の接続が、前記の残余部分により、維持される。なお、製造工程は図２に示した断面構造と同様のものである。
【００９５】
従って、実施例１の多層配線を有する半導体装置によれば、発明者等の調査に基づき、接続部を構成する一つのコンタクト43の開口部の径が、銅（Cu）突起42の大きさより十分大きく設定されているため、上層配線41と下層配線37の電気的接続は前記の突起以外の残余部分で十分可能である。従って、銅（Cu）突起42の発生密度があがっても、上層配線41と下層配線37の電気的接続が前記の突起以外の残余部分で確保されているため、配線接続の不良率は下がり、半導体装置の歩留りは向上することが推定される。
【実施例２】
【００９６】
(突起より大きな接続部を有し、下層配線をダマシン法で形成し、上層配線をデュアルダマシン法で形成し、配線用の溝を形成する絶縁膜に有機ポリマーからなる半導体絶縁樹脂、及び、その他の材料を使用した多層配線を有する半導体装置)
実施例２は、いわゆる、ダマシン法で下層配線を形成し、いわゆるデュアルダマシン法により、上層配線を形成する点、接続部は突起より大きなコンタクトで構成されている点で、図８に示す実施例１の平面的な構成と同様な構成を有する多層配線である。しかし、断面的な構成において、上層配線用の溝を形成する絶縁膜及び下層配線用の溝を形成する絶縁膜に、有機ポリマーからなる半導体絶縁樹脂SiLK（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製）を使用する点で、実施例１と異なる多層配線の構造を示すものである。
【００９７】
実施例２について、図10（ａ）〜図10（f）を用いて説明する。ここで、図10（ａ）〜図10（f）は実施例１の図９に相当する断面構造について、製造工程順に図示したものである。
【００９８】
まず、図10（ａ）に示すように、半導体基板45（半導体基板に限らず、注目している下層配線のさらに下にある、下層配線及び下層配線を覆う絶縁層を含む）上に、有機ポリマーからなる半導体絶縁樹脂SiLK（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製）を回転塗布方式の成膜装置にて、成膜後、加熱処理を行ない、出来上がりで、約0.15μmの厚さになるように、第1のSiLK層46を形成する。次に、プラズマCVD装置にて、約0.1μmの厚さになるように、第1のSiO2層47を形成する。
【００９９】
次に、図 10（ｂ）に示すように、下層配線48用の溝作成するため、レジスト塗布後、パターニングで溝パターンを形成し、イオン反応性エッチングにより、第１のSiLK層46、及び、第１のSiO層47からなる下層絶縁層を基板までエッチングする。次に、銅（Cu）等の下層配線48用の金属材料を溝に埋め込み、下層配線48を形成する。ここで、配線用の金属の埋め込みは、スパッタ法により厚さ約30nmの第１のタンタル(Ta)バリアメタル層49をスパッタリングで成膜した後、シード層として銅(Cu)を成膜し、銅を電極として、電解メッキにより溝内を銅（Cu）で埋め込み、前記下層絶縁層上に形成された不要な第１のタンタル(Ta)バリアメタル層49及び銅（Cu）等の金属材料をCMPにより除去することにより形成する。
【０１００】
ここで、配線用の金属として主に銅（Cu）を用いたが、ジルコニウム(Zr)等を用いることもでき、また、銅（Cu）とジルコニウム(Zr)との混合金属、或いは、合金であってもよい。
【０１０１】
さらに、上記では、バリアメタル層に材料としてタンタル(Ta)を用いたが、窒化タンタル(TaN)でもよく、また、下層配線用の溝を形成する絶縁層は、第１のSiLK層46と第１のSiO層47とから構成されていたが、上記の絶縁層を含めた、SiO2層、SiN層、SiOF層、SiOC層、SiC層、有機SOG層、無機SOG層のうちの一つ又はその組み合わせからなる絶縁層とすることも可能である。
【０１０２】
次に、図10（ｃ）に示すように、下層配線48と上層配線54との層間絶縁膜を形成するため、まず、配線金属の表面酸化物を還元する目的で行う、アンモニア（NH3）ガスによるプラズマ処理を行ない、減圧CVD装置にて、300℃から450℃までの成膜温度にて、第1の拡散防止膜50として、SiN層を0.05μm成膜する。次に、プラズマCVD装置にて、第１の層間SiO2層51を0.4μm成膜する。従って、層間絶縁膜は、第1の拡散防止膜50と第１の層間SiO2層51とで構成されるため、層間絶縁層の厚さは0.45μmになる。
【０１０３】
次に、上層配線54用の溝を形成する絶縁層を形成するため、有機ポリマーからなる半導体絶縁樹脂SiLKを回転塗布方式の成膜装置にて、成膜後、加熱処理を行ない、出来上がりで、約0.15μmの厚さになるように、第2のSiLK層52を形成する。次に、プラズマＣＶＤ装置にて、約0.1μmの厚さになるように、第2のSiO層53aを形成する。次にエッチングマスク用のTiN層53bを成膜する。
【０１０４】
次に、図10（ｄ）に示すように、上層配線54と下層配線48とを接続するコンタクト55を形成するため、レジスト塗布後、上層配線54用の溝パターンをパターンニングで形成し、イオン反応性エッチングで、TiN層53bを第2のSiO層53aが露出するまでエッチングし、レジストを剥離し、除去する。
【０１０５】
次に、コンタクト55用の開口パターンをパターニングで形成し、第2のSiO層53a、第2のSiLK層52をエッチングする。その後、レジストを剥離する。
【０１０６】
次に、TiN層53bをマスクに行う第2のSiO層53aのエッチングと、第2のSiLK層52をマククに行う第１の層間SiO2層51のエッチングとを同時に行う。
【０１０７】
次に、第2のSiLK層52エッチングして除去する。さらに、下層配線48と接続する為、第1の拡散防止膜50をエッチングで除去する。
【０１０８】
その結果、上記の層間絶縁膜及び上層配線54用の溝と、コンタクト55用の絶縁膜を貫通する貫通孔は同時に形成される。
【０１０９】
次に、図10（ｅ）に示すように、上層配線54用の金属材料を溝及びコンタクト55用の貫通孔に埋め込み、上層配線54及びコンタクト55を形成する。ここで、配線用の金属の埋め込みは、スパッタ法により厚さ約30nmの第２のタンタル(Ta)バリアメタル層56をスパッタリングで成膜した後、シード層として銅(Cu)を成膜し、銅(Cu)を電極として、電解メッキにより溝内を銅（Cu）等の配線金属で埋め込み、上層配線54用の溝を形成する絶縁層上に形成された、TiN層53b、不要な第２のタンタル(Ta)バリアメタル層56及び銅（Cu）等の配線金属をCMPにより除去することにより形成する。
【０１１０】
ここで、配線用の金属、及び、バリアメタル層は下層配線と同様な選択ができ、層間絶縁膜及び上層配線用の溝を形成する絶縁層は、SiO2、SiN、SiOF、SiOC、SiC、有機SOG、無機SOGうちの一つ又はその組み合わせからなる絶縁層とすることが可能な点も同様である。
【０１１１】
次に、図10（ｆ）に示すように、上層配線54とさらに上層の配線との層間絶縁膜を形成するため、第２の拡散防止膜57としてSiN膜及び第２の層間SiO2膜58を成膜する。以下、同様な順序にて所望の段数の多層配線を得るまで、繰り返す。
【０１１２】
実施例２に示す、多層配線を有する半導体装置においても、実施例１と同様に、コンタクトの開口部の大きさを、実施例１で示した調査の結果に基づき、下層配線に発生する銅(Cu)原子の移動により発生した突起の大きさ以上に設定する。従って、銅（Cu）突起の発生密度があがっても、上層配線と下層配線の電気的接続が前記の突起以外の部分で確保されているため、配線接続の不良率は下がり、半導体装置の歩留りは向上することが推定される。
【実施例３】
【０１１３】
(突起より大きな接続部を有し、下層配線をダマシン法で形成し、上層配線をダマシン法で形成した多層配線を有する半導体装置)
実施例３は、いわゆる、ダマシン法で下層配線を形成し、さらに、いわゆるダマシン法により、上層配線を形成する点で、実施例２とは異なる多層配線であり、詳細について、以下に、図11（ａ）〜図11（f）を用いて説明する。
【０１１４】
まず、図11（ａ）に示すように、下層配線60、下層配線用の溝を形成する絶縁層、下層配線上の第1の拡散防止膜62、及び、第1の層間SiO2膜61については、第1の拡散防止膜62と第1の層間SiO2膜61が上層配線68と下層配線60との層間絶縁膜を構成する点、形成方法、形成工程、及び、構造等は実施例2とまったく同様なものである。そして、下層配線60、バリアメタル層、下層配線60用の溝を形成する絶縁層及び層間絶縁膜等に関しては、実施例2と同様な選択ができることはいうまでもない。
【０１１５】
次に、図11（ｂ）に示すように、上層配線68と下層配線60とを接続するコンタクト65を形成するため、レジスト63塗布後、パターンニングで開口パターンを形成し、反応性イオンエッチングで、上層配線68と下層配線60との層間絶縁膜を貫通するコンタクト65用の貫通孔を形成する。
【０１１６】
次に、図11（ｃ）に示すように、コンタクト65用の金属材料をコンタクト65用の貫通孔に埋め込み、コンタクト65を形成する。ここで、コンタクト65用の金属材料の埋め込みは、スパッタ法により厚さ約30nmの第１のタンタル(Ta)バリアメタル層64をスパッタリングで成膜した後、シード層として銅(Cu)層を成膜し、銅(Cu)を電極として、電解メッキによりコンタクト65用の貫通孔内に銅（Cu）等の金属材料で埋め込み、上層配線68と下層配線60との層間絶縁層上に形成された不要な第１のタンタル(Ta)バリアメタル層及び銅（Cu）等の配線金属をCMPにより除去することにより形成する。なお、バリアメタル層の材料について、実施例2と同様な選択ができることはいうまでもない。そして、コンタクト65用の金属材料が拡散するのを防止するため、第２の拡散防止膜66として、SiN層を0.1μm成膜する。
【０１１７】
次に、図11（ｄ）に示すように、上層配線68用の溝を形成する絶縁層は実施例2と同様な工程により形成され、構造も同様である。なお、上層配線68用の溝を形成する絶縁層に関して、実施例2と同様な選択ができることはいうまでもない。
【０１１８】
次に、上層配線68用の溝を形成するため、レジスト塗布後、パターニングで溝パターンを形成し、イオン反応性エッチングにより、SiLK層及びSiO層からなる絶縁層を第２の拡散防止膜66の表面まで、エッチングする。その後、上層配線68用の溝中の第２の拡散防止膜66を、イオン反応性エッチングにより除去する。
【０１１９】
次に、図11（ｅ）に示すように、上層配線68用の金属材料を溝に埋め込み、上層配線68を形成する。ここで、配線用の金属の埋め込みは、スパッタ法により厚さ約30nmの第２のTaバリアメタル層67をスパッタリングで成膜した後、シード層として銅(Cu)を成膜し、銅(Cu)を電極として、電解メッキにより溝内を銅（Cu）等の配線金属で埋め込み、上層配線68用の溝を形成する絶縁層上に形成された不要な第２のバリアメタル層67及び銅（Cu）等の配線金属をCMPにより除去することにより形成する。
【０１２０】
ここで、第２のバリアメタル層67について、下層配線と同様な選択ができるのはいうまでもない。
【０１２１】
次に、図11（ｆ）に示すように、上層配線68とさらに上層の配線との層間絶縁膜を形成するため、拡散防止膜としてのSiN膜及びSiO膜を成膜する。以下、同様な順序にて所望の段数の多層配線を得るまで、繰り返す。なお、図11（ｆ）に示す層間絶縁膜の材料についても実施例２と同様な選択ができることはいうまでもない。
【０１２２】
なお、実施例３の多層配線の平面的な構成図は、実施例１の多層配線の平面的な構成図と同一である。
【０１２３】
実施例３に示す、多層配線を有する半導体装置においても、実施例１と同様に、コンタクトの開口部の大きさは、実施例１で示した調査の結果に基づき、下層配線に発生する銅(Cu)原子の移動により発生した突起の大きさ以上に設定され、銅（Cu）突起の発生密度があがっても、配線接続不良率は下がり、半導体装置の歩留りは向上することが推定される。
【実施例４】
【０１２４】
(突起より大きな接続部が、複数のコンタクトより形成されている多層配線を有する半導体装置)
実施例４は、いわゆる、ダマシン法、或いは、デュアルダマシン法で下層配線を形成し、さらに、いわゆるダマシン法、或いは、デュアルダマシン法により、上層配線を形成する点で、実施例１又は実施例２又は実施例３と同様である。しかし、下層配線と上層配線を接続する接続部が複数のコンタクトより形成されている点で異なる。
【０１２５】
実施例４を図12（ａ）、図12（ｂ）により説明する。ここで、図12（ａ）は、比較的細い下層配線に対し上層配線が接続する場合を示し、図12（ｂ）は、比較的太い下層配線に対して上層配線が接続する場合を示す。なお、実線で示したパターンは上層配線70を、点線で示したパターンは下層配線71を示す。また、斜線で示した領域は、下層配線上の銅（Cu）突起73を、白四角に×印をつけたパターンは、コンタクト72を示す。さらに、複数のコンタクト72により構成された白丸のパターンは、上層配線70と下層配線71とを接続する接続部74を示す。
【０１２６】
まず、図12（ａ）は、本実施例に係わる多層配線の平面構成図を示す。そして、比較的細い下層配線71に、上層配線70が接続する場合について図示する。また、下層配線71は比較的細い配線であるため、実施例１で示した調査から、下層配線71が太い場合に比較し、銅（Cu）突起73の大きさは、小さい。従って、接続部74の大きさも比較的小さく、接続部74を構成するコンタクト72の数は４個である。そして、４個のコンタクト72は四角形の頂点に配置され、銅（Cu）突起73と接続部74が重なっても、４個のコンタクトのうち少なくとも一つは銅（Cu）突起73から離間する位置となっている。
【０１２７】
上記の実施例の接続部74が、複数のコンタクト72により構成されているのは、上層配線70或いは下層配線71の配線幅は小さく、また、配線間隔が狭いため、すなわち、設計ルールが縮小しているため、小さな開口部を有するコンタクト72が必要になった場合を想定しているからである。そして、「発明を実施するための最良の形態」の説明にあるように、フォトレジストによるパターニングを行う上で、大きな開口部を有するコンタクトと、小さな開口部を有するコンタクトとが混在するのは、設計ルールが微細化すると、不都合があるからである。
【０１２８】
上記の接続部の構成によれば、実施例１で説明した調査から、配線幅に応じて、銅（Cu）突起73の大きさの上限は大きくなるが、コンタクト72の開口部の大きさは一定であっても、複数のコンタクト72により構成されている接続部74の大きさは、前記銅（Cu）突起73の大きさの上限より大きな領域とすることができ、上層配線70と下層配線71の電気的接続が前記の突起以外の残余部分で十分確保が可能である。
【０１２９】
次に、図12（ｂ）は、下層配線71が比較的太い場合を図示し、下層配線71が太い場合に、接続部74の大きさ及び接続部74を構成するコンタクト72の数が５個と多くなる点を示す。実施例1において、説明したように、銅（Cu）突起の大きさが配線に応じて大きくなるため、接続部の大きさも大きくする必要があるからである。そして、５個のコンタクト72の内、４個は四角形の頂点に配置され、１個のコンタクトは四角形の中央に配置されている。従って、銅（Cu）突起73と接続部74が重なっても、５個のコンタクトのうち少なくとも一つは銅（Cu）突起73から離間する位置となっている。
【０１３０】
ところで、図12（ａ）及び図12（ｂ）における平面図では、コンタクト72の配置は四角形の頂点にコンタクト72を配置するものであったが、コンタクト72の数と銅（Cu）突起73の大きさに応じていろいろな配置をとることができる。例えば、コンタクト数が５個の場合は、正五角形の頂点に配置することでも、銅（Cu）突起73と接続部74が重なった場合に、少なくとも一つのコンタクト72が銅（Cu）突起73から離間する位置となっているという要件を満たすことができる。
【０１３１】
実施例４に示す、前記の接続部により配線接続される多層配線を有する半導体装置においては、実施例１と同様に、複数のコンタクト72より構成される接続部74の領域を、実施例１で示した調査の結果に基づき、下層配線71に発生する銅(Cu)原子の移動により発生した突起73の大きさ以上に設定しているため、銅（Cu）突起の発生密度があがっても、配線接続の不良率は下がり、半導体装置の歩留りは向上することが推定される。
【０１３２】
ところで、図12（ａ）及び図12（ｂ）においては、銅（Cu）突起73にかからない残余部分のコンタクト72の数が、3個であることを示しているが、3個にこだわる必要はない。 
【０１３３】
なぜなら、電気的な接続関係のみを求めるのであれば、1個でもよいからである。ただし、例えば、エレクトロマイグレーション等に起因する配線接続部の断線などによる、「所定時間使用した後の」接続不良までをも考慮するのであれば、不良原因(例えば、上層配線70から下層配線71への接続部を通じて流れる電流と、コンタクト1個あたりの、配線が断線するまでの時間を考慮した許容電流)を勘案して、残余するコンタクト72の数を決定する必要がある。
【０１３４】
従って、一般的には、所定時間使用した後の接続の確保を考慮して、銅（Cu）突起73と接続部74が重なった場合の、銅（Cu）突起73からの残余部分のコンタクト72の数、隣接コンタクト72間の距離、及び、コンタクト72の配置を決定する。
【０１３５】
ここで、エレクトロマイグレーションとは、金属配線を構成する金属原子が、電流が流れることによる電子との衝突により移動することをいう。また、エレクトロマイグレーション等としたのは、ストレスマイグレーションやその他の原因までをも含む意味である。
【実施例５】
【０１３６】
(突起より大きな接続部が、複数のコンタクトより形成されており、コンタクトの配置が直線状である多層配線を有する半導体装置)
実施例５は、いわゆる、ダマシン法、或いは、デュアルダマシン法で下層配線を形成し、さらに、いわゆるダマシン法、或いは、デュアルダマシン法により、上層配線を形成する点で、実施例４と同様である。従って、断面構造は、実施例４と同様なものとなる。また、接続部を構成するコンタクトの数も複数である点は同様であるが、コンタクトの配置が直線状である点で相違する。
【０１３７】
実施例５を図13（ａ）〜図13（ｂ）により説明する。ここで、図13（ａ）は、比較的細い下層配線に対し上層配線が接続する場合を示し、図13（ｂ）は、比較的太い下層配線に対して上層配線が接続する場合を示す。なお、実線で示したパターンは上層配線70を、点線で示したパターンは下層配線71を示す。斜線で示した領域は、下層配線上の銅（Cu）突起73を、白四角に×印をつけたパターンは、コンタクト72を示す。さらに、複数のコンタクト72により構成された白長方形のパターンは、上層配線70と下層配線71とを接続する接続部74を示す。
【０１３８】
まず、図13（ａ）は、本実施例に係わる多層配線の平面構成図を示す。ここで、下層配線71は比較的細い配線であるため、実施例１で示した調査から、下層配線71が太い場合に比較し、銅（Cu）突起の大きさは、小さい。従って、接続部74の大きさも比較的小さく、接続部74を構成するコンタクトの数は４個である。
【０１３９】
また、コンタクト72の開口は下層配線上の銅（Cu）突起73の大きさより小さい。しかし、接続部分は、直線的に連続に配置された、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のコンタクト72から構成されており、１番目のコンタクト72の中央点からＮ番目のコンタクト72の中央点までの距離（以下、Ｎコンタクト間の距離）は、下層配線上の銅（Cu）突起の大きさより大きい。そして、接続部が、銅（Cu）突起と重なる位置に配置されたとしても、少なくとも一つのコンタクトは前記銅（Cu）突起からはずれるようにＮコンタクト間の距離を、実施例１の調査結果から設定している。
【０１４０】
なお、上記のＮ個のコンタクトを結ぶ直線の方向と上層配線又は下層配線が接続部に達するまでの方向は一致する必要はない。例えば、下層配線が幅広である場合に、細い上層配線が下層配線と重なった直後から直角に曲がって接続部を確保、すなわち、上層配線と下層配線の重なり部分は、上層配線の進入方向に対して垂直方向へ伸びていてもよい。
【０１４１】
次に、図13（ｂ）は、本実施例に係わる多層配線の平面構成図を示す。ここで、下層配線71が幅広であるため、接続部74は直線的に連続に配置された7個のコンタクト72からなり、下層配線71に沿って配置され、少なくとも一つのコンタクトが前記銅（Cu）突起からはずれるように、Ｎコンタクト間の距離を設定することを示す。
【０１４２】
７個のコンタクト72を必要とするのは、実施例１で説明したように、下層配線が広い場合は、銅（Cu）突起の大きさが大きくなるため、Ｎコンタクト間の距離を大きくとる必要があるからである。
【０１４３】
ここで、図13（ｂ）中に示す多層配線は、下層配線71が太い点、7個のコンタクト72により接続部73が構成されている点を除き、図13（ａ）の多層配線の構成と同じである。
【０１４４】
実施例５に示す、前記の接続部74で配線接続をする多層配線を有する半導体装置においては、接続部74をＮ個の複数のコンタクト72を直線状に並べて構成することにより、実施例１で示した調査の結果から得られた下層配線に発生する銅(Cu)原子の移動により発生した突起73の大きさ以上に、接続部74の大きさを設定され、銅（Cu）突起の発生密度があがっても、配線接続の不良率は下がり、半導体装置の歩留りは向上することが推定される。また、接続部74を構成するコンタクトを直線状に並べることにより、接続部74の形状は細長いものとなるため、少ないコンタクト72の数で、ほぼ粒状の銅（Cu）突起73と接続部74が重なった場合に、接続部74側の残余部分を確保することができる。 
【０１４５】
さらに、図14（ａ）、図14（ｂ）は実施例５の第１の変形例を示す。ここで、図14（ａ）は、比較的細い下層配線に対し上層配線が接続する場合を示す。また、図14（ｂ）は、比較的太い下層配線に対して上層配線が接続する場合を示す。
【０１４６】
ここで、実線で示したパターンは上層配線70を、点線で示したパターンは下層配線71を示す。また、斜線で示した領域は、下層配線71上の銅（Cu）突起73を、白四角に×印をつけたパターンは、コンタクト72を示す。さらに、２個のコンタクト72により構成された白長方形のパターンは、上層配線70と下層配線71とを接続する接続部74を示す。
【０１４７】
図14（ａ）は本実施例に係わる多層配線の平面構成図を示す。そして、下層配線71、上層配線70、接続部74から構成される多層配線において、接続部74は２個のコンタクト72から構成されており、２個のコンタクト間の距離は、実施例１の調査結果に基づき、どちらか一方のコンタクト72が銅（Cu）突起73と重なった場合に、他方のコンタクト72は銅（Cu）突起73と重ならないように、設定されている。
【０１４８】
ここで、下層配線71の幅は比較的細いため、実施例１で説明した調査の結果から銅（Cu）突起73の大きさは比較的小さいため、２個のコンタクト間の距離は比較的近い。
【０１４９】
次に、図14（ｂ）には、多層配線を構成する下層配線71が比較的太い場合を示す。そして、下層配線71が幅広な場合は、接続部74を構成する２個のコンタクト72間の距離を広く設定することを示す。
【０１５０】
なぜなら、実施例１で説明したように、下層配線が広い場合は、銅（Cu）突起の大きさが大きくなるからである。
【０１５１】
実施例５の第１の変形例に示す、前記の接続部74を有する多層配線においては、接続部74を２個のコンタクト72を直線状に並べ、コンタクト72間の距離を設定することにより、実施例１で示した調査の結果から得られた下層配線に発生する銅(Cu)原子の移動により発生した突起73の大きさ以上に、接続部74の大きさが設定され、銅（Cu）突起の発生密度があがっても、不良率は下がることが推定される。また、接続部74を構成するコンタクトを直線状に並べることにより、接続部74の形状は細長いものとなるため、コンタクト72数が2個であっても、ほぼ粒状の銅（Cu）突起74と接続部74が重なった場合に、接続部74側の残余部分を確保することができる。
【０１５２】
加えて、図15（ａ）、図15（ｂ）、及び、図15（ｃ）は、実施例５の第２の変形例を示す。そして、実施例５の第１の変形例と比較し、上層配線のパターン形状を、接続部を構成するコンタクト間の距離をとるため、種々の形態とした場合を示しており、図15（ａ）は、上層配線が、下層配線上に進入した後、斜め方向に折れ曲がって、コンタクト間の距離を確保する場合を示し、図15（ｂ）は、上層配線が、下層配線上に進入した後、直角に曲がって、コンタクト間の距離を確保する場合を示し、図15（ｃ）は、上層配線と下層配線双方が細く、上層配線が、下層配線にそって折れ曲がってコンタクト間の距離を確保する場合を示す。
【０１５３】
図15（ａ）から図15（ｃ）までに示す、いずれの場合でも、２個のコンタクト間の距離を実施例１の調査結果に基づき、どちらか一方のコンタクトが銅（Cu）突起と重なった場合に、他方のコンタクトは突起と重ならないように、設定されている。
【０１５４】
従って、図15（ａ）から図15（ｃ）までに示す、実施例５の第２の変形例である、多層配線においては、銅（Cu）突起の発生密度があがっても、不良率は下がることが推定される。また、コンタクト72の数が２個であっても、ほぼ粒状の銅（Cu）突起73と接続部74が重なった場合に、容易に接続部74の残余部分を確保できる。さらに、下層配線71及び上層配線70の接続部74の形態を自由に設定できる。
【実施例６】
【０１５５】
(実施例１から実施例５までで示した多層配線のうち少なくとも一つを、半導体装置の電源線に利用した半導体装置)
実施例６に示す多層配線構造は、いわゆる、ダマシン法、或いは、デュアルダマシン法で上層配線、及び、下層配線を形成する点で、実施例１から実施例５までに示した多層配線のうち一つと同様である。従って、断面構造も、実施例１から実施例５までに示した多層配線のうち一つと同様なものである。
【０１５６】
そして、本実施例６は、実施例１から実施例５までに示した多層配線のうち一つを半導体装置の電源配線を構成するために、利用した実施例である。  
【０１５７】
図16を用いて実施例６を説明する。
【０１５８】
まず、図16は、半導体チップ80における電源配線の基幹部分の構成を示す、平面的な概略図である。半導体チップ80の周辺部分に、パッド81が多数配置され、そのうちのいくつかは電源パッド84である。そして、電源パッド84には、グランド線用の電源配線82又は回路駆動電圧用の電源配線83が接続されている。電源配線の基幹部分は、大電流を流す必要があるため、他の配線と比較し、幅広な配線である必要がある。また、電源配線の基幹部分は上層配線を形成し、半導体基板に形成されたトランジスタからなる半導体回路には、下層配線を使用して、電源を共有する。
【０１５９】
図17は、個別の半導体回路と、幅広な配線であって、上層配線である、基幹電源配線85と、当該基幹電源配線85から個別の半導体回路へ電源を供給するため、下層配線からなる、比較的細い幅を有する電源供給線88と、接続部90と、下層配線上の銅（Cu）突起92を示す。
【０１６０】
そして、個別の半導体回路の例として、３個のインバーターからなる、信号伝達回路を示してあり、各インバーターはＰチャネルMOSトランジスタと、ＮチャネルMOSトランジスタとから構成されている。さらに、各MOSトランジスタは、トランジスタフィールド87とトランジタゲート86と、下層配線からなる信号出力線89と、トランジスタフィールド87と下層配線を接続するフィールドコンタクト93と、トランジスタゲート86と下層配線を接続するゲートコンタクト94とから構成されている。ここで、インバーターとは、入力信号を反転増幅して出力信号とする回路をいう。
【０１６１】
また、接続部90は、各トランジスタの電源供給線88と、基幹電源配線85の交差部にあり、複数のコンタクト91から形成されている。そして、接続部90を構成するコンタクト91の一部が銅（Cu）突起に重なった場合でも、他のコンタクト91の少なくとも一つは突起に重ならないような配置となるように、実施例１の調査結果から、設定されている。 
【０１６２】
すなわち、実施例１から実施例５のうちの一つの多層配線構造を、電源配線を構成する、上層配線と下層配線とを接続するため、適用している。
【０１６３】
実施例６の半導体装置によれば、実施例１から実施例５までの実施例のうちの一つの多層配線構造を、電源配線の構成に適用しているため、電源配線を構成する下層配線に銅（Cu）突起が発生しても、上層配線と下層配線の接続が不良となる確率が非常に低くなる効果がある。従って、歩留りよく、半導体装置を製造可能である。
【実施例７】
【０１６４】
(実施例１から実施例５までの多層配線の実施例のうち少なくとも一つを、半導体装置のクロック信号配線に利用した半導体装置)
実施例７に示す多層配線構造は、いわゆる、ダマシン法、或いは、デュアルダマシン法で上層配線及び下層配線を形成する点で、実施例１から実施例５までの実施例の一つと同様である。従って、断面構造も、実施例１から実施例５までの実施例の一つと同様なものとなる。
【０１６５】
そして、本実施例７では、実施例１から実施例５までに示した、多層配線のうち一つを、半導体装置のクロック信号配線を構成するために、利用した実施例である。
【０１６６】
図18を用いて実施例６を説明する。
【０１６７】
まず、図18は、半導体チップ98と、クロック信号配線96と、クロック信号発生回路97と、パッド95とを示す、平面的な概略図である。
【０１６８】
そして、半導体チップ98上のトランジスタ等により構成されるクロック発生回路97が発生したクロック信号は、半導体チップ98内の回路間のデータ入出力のタイミングを調整するため、及び、半導体チップ98外部とのデータ入出力のタイミングを調整するために、半導体チップ上のほとんどの回路で使用されている。
【０１６９】
また、クロック信号配線96は、上層配線と、下層配線とから、状況に応じて構成され、上層配線と下層配線の接続には、実施例１から実施例５までの多層配線の内の一つが使用されている。
【０１７０】
なぜなら、クロック信号配線96は、配線レイアウトの関係上、1層の配線で構成することは非常に困難だからである。
【０１７１】
実施例７の半導体装置によれば、実施例１から実施例５までの実施例のうちの一つの多層配線を、クロック信号配線96の構成に適用しているため、クロック信号配線96を構成する下層配線に銅（Cu）突起が発生しても、上層配線と下層配線の接続が不良となる確率が非常に低くなる効果がある。
【０１７２】
従って、歩留りよく、半導体装置を製造可能である。
【０１７３】
以下、本明細書に記載した発明の特徴を付記する。
(付記1)
第1の絶縁層と、
下層配線と、
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜の形成に起因して形成される突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線は前記突起より大きい接続部により接続されることを特徴とする半導体装置。
(付記２)
付記１に記載された半導体装置において、
前記接続部は、隣接する複数のコンタクトから構成されており、
前記コンタクトは、前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達し、前記接続部より小さく、均一な開口形状を有する貫通孔と、
前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されていることを特徴とする半導体装置。
（付記３）
付記１に記載された半導体装置において、
前記接続部が前記突起上に配置されたときは、
前記突起からの、前記接続部の残余部分により、前記下層配線と前記上層配線との所定時間使用した後の接続が確保されることを特徴とする半導体装置。
(付記４)
第1の絶縁層と、
下層配線と、
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線に前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜の形成に起因して形成される突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線は接続部により接続され、
前記接続部が前記突起上に配置されたときは、
前記接続部は前記突起からの残余部分を有し、
前記接続部の前記残余部分により前記下層配線と前記上層配線との接続が確保される
ことを特徴とする半導体装置。
（付記５）
第１の絶縁層と、
下層配線と
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜を形成する工程中に形成された突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなり、前記突起より大きい接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部は、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置となる前記コンタクトの配置を有することを特徴とする半導体装置。
（付記６）
付記５の半導体装置において、
前記接続部を構成する、隣接した複数の前記コンタクトの配置は直線状の配置であることを特徴とする半導体装置。
（付記７）
付記５の半導体装置において、
前記突起から離間する位置となった前記コンタクトにより、前記下層配線と前記上層配線との所定時間使用した後の接続が確保されることを特徴とする半導体装置。
（付記８）
第１の絶縁層と、
下層配線と
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜を形成する工程中に形成された突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなり、前記突起より大きい接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部を構成する、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置となるように、前記コンタクト間の距離を設定したことを特徴とする半導体装置。
（付記９）
第１の絶縁層と、
下層配線と
前記下層配線上の拡散防止膜と、
前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、
上層配線とを備え、
前記下層配線は前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されており、
前記下層配線は前記拡散防止膜を形成する工程中に形成された突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなり、前記突起より大きい接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部を構成する、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置に形成されるように、
前記接続部を構成する、隣接した前記コンタクト間の距離を、下層配線の太さに応じて設定したことを特徴とする半導体装置。
（付記10）
付記８の半導体装置において、
前記突起から離間する位置となった前記コンタクトにより、前記下層配線と前記上層配線との所定時間使用した後の接続が確保されることを特徴とする半導体装置。
（付記11）
付記１、４、５、８、及び、９に記載した半導体装置において、
前記下層配線を構成する導体は、バリヤメタル層と配線用金属から構成されている
ことを特徴とする半導体装置。
（付記12）
付記１、４、５、８、及び、９に記載した半導体装置において、
前記下層配線を構成する導体は、バリヤメタル層と配線用金属から構成されており、
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、少なくとも、ＳｉＮ、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣのうちの一つ以上から構成されていることを特徴とする半導体装置。
（付記13）
付記11、12の半導体装置において、
前記配線用金属は、銅、ジルコニウム(Zr)のうち、少なくとも一つ以上の金属から構成されており、前記バリヤメタル層はタンタル又はタンタルナイトライドのうち、少なくとも一つ以上の材料から構成されていることを特徴とする半導体装置。
(付記14)
付記１から付記11、13に記載した半導体装置において、
前記第１の絶縁層及び前記２の絶縁層は、少なくとも、ＳｉＮ、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣのうち、一つ以上の材料から構成されていることを特徴とする半導体装置。
（付記15）
第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層中の溝に埋め込まれた導体から構成されている下層配線と、前記下層配線上の拡散防止膜と、前記拡散防止膜上の第２の絶縁層と、上層配線とを備える半導体装置において、
前記下層配線は前記拡散防止膜の形成に起因して形成される突起を有し、
前記下層配線と前記上層配線とは、隣接した複数のコンタクトからなる接続部により接続され、
前記コンタクトは前記第２の絶縁層中と前記拡散防止膜中の前記下層配線に達する貫通孔と、前記貫通孔に埋め込まれた導体とから構成されており、
前記接続部は、複数の前記コンタクト内の一つの前記コンタクトが、前記突起上に形成されたときは、他の前記コンタクトの少なくとも一つは前記突起から離間する位置となる前記コンタクトの配置を有することを特徴とする半導体装置。
（付記16)
付記15に記載された半導体装置において、
前記上層配線と下層配線は、電源配線を構成していることを特徴とする半導体装置。
（付記17）
付記15に記載された半導体装置において、
前記半導体装置はさらに、クロック発生回路を備え、
前記下層配線と前記上層配線は、クロック信号線を構成していることを特徴とする半導体装置。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されているチェーンを説明する図である。
【図２】は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されているチェーンを説明するＥ−Ｆ間断面図である。
【図３】（ａ）は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている0.8μmチェーンサンプルを示す平面図である。図３（ｂ）は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている2μmチェーンサンプルを示す平面図である。図３（ｃ）は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている10μmチェーンサンプルを示す平面図である。
【図４】（ａ）は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている、種々のチェーンサンプル上の突起のカウント数vs突起の大きさを示すグラフである。図４（ｂ）Ｂは、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている、種々のチェーンサンプル上突起の大きさvs配線幅を示すグラフである。
【図５】は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている、種々のチェーンサンプル上の突起の半導体基板1枚あたりの数を示すグラフである。
【図６】は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている、種々のチェーンサンプル上の不良率を示すグラフである。
【図７】は、実施例１に係る配線及びコンタクトから構成されている、種々のチェーンサンプルのコンタクト不良を説明する断面図である。
【図８】は、実施例１を説明する平面図である。
【図９】は、実施例１を説明する断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、実施例２を工程毎に説明する図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、実施例３を工程毎に説明する図である。
【図１２】（ａ）は、細い配線について、実施例４を説明する図である。図12（ｂ）は、太い配線について、実施例４を説明する図である。
【図１３】（ａ）は、細い配線について、実施例５を説明する図である。図13（ｂ）は、太い配線について、実施例５を説明する図である。
【図１４】（ａ）は、細い配線について、実施例６を説明する図である。図14（ｂ）は、太い配線について、実施例６を説明する図である。
【図１５】（ａ）は、実施例６の変形例１を説明する図である。図15（ｂ）は、実施例６の変形例２を説明する図である。図15（ｃ）は、実施例６の変形例３を説明する図である。
【図１６】は、実施例７の半導体装置を説明する図である。
【図１７】は、実施例７に係る電源配線間の接続を説明する図である。
【図１８】は、実施例８の半導体装置を説明する図である。
【図１９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、第１の従来例を説明する断面図である。
【図２０】は、第２の従来例を説明する平面図である。
【図２１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第３の従来例を説明する、              ウエハ有効領域及びウエハ非有効領域（周辺部）の断面図である。
【図２２】（ａ）は、第４の従来例のビアチェーンパターンを説明する平面図である。図22（ｂ）は、第４の従来例のビアチェーンパターンのＡ−Ｂ間の断面図である。
【符号の説明】
【０１７５】
１  コンタクト
２  上層配線
３  下層配線
５  半導体基板
６  下層絶縁層
７  下層配線
８  バリアメタル層
９  コンタクト
10  第１の拡散防止膜
11  第１の絶縁膜
12  上層配線
13  第２の拡散防止膜
14  第２の絶縁膜
15、16、17  下層配線
18、19  コンタクト
20  半導体基板
21  絶縁層
22  下層配線
23  ボイド
24  第１の拡散防止膜
25  第１の絶縁層
26  上層配線
27  銅（Cu）突起
28  コンタクト
29a   第２の拡散防止膜
29b   第２の絶縁層
30   上層配線
31   コンタクト
32   銅（Cu）突起
33   下層配線
35   半導体基板
36   絶縁層
37   下層配線
38   ボイド
39   第１の拡散防止膜
40   第１の絶縁層
41   上層配線
42   銅（Cu）突起
43   コンタクト
44a  第２の拡散防止膜
44b  第２の絶縁層
45  半導体基板
46  第１のSiLK層
47  第１のSiO2層
48  下層配線
49  第１のタンタル(Ta)バリアメタル層
50  第１の拡散防止膜
51  第１の層間SiO2層
52  第２の拡散防止膜
53ａ  第２のSiO2層
53ｂ  TiN膜
54  上層配線
55  コンタクト
56  第２のタンタル(Ta)バリアメタル層
57  第２の拡散防止膜
58  第２の層間SiO2層
60  下層配線
61  第１の層間SiO2層
62  第１の拡散防止膜
63  レジスト
64  第１のタンタル(Ta)バリアメタル層
65  コンタクト
66  第２の拡散防止膜
67  第２のタンタル(Ta)バリアメタル層
68  上層配線
70  上層配線
71  下層配線
72  コンタクト
73  銅（Cu）突起
74  接続部
80  半導体チップ
81  パッド
82  グランド線用の電源配線
83  回路駆動電圧用の電源配線
84  電源パッド
85  基幹電源配線
86  トランジスタゲート
87  トランジスタフィールド
88  電源供給線
89  信号出力線
90  接続部
91  コンタクト
92  銅（Cu）突起
93  フィールドコンタクト
94  ゲートコンタクト
95  パッド
96  クロック信号配線
97  クロック信号発生回路
98  半導体チップ
101 シリコン基板
102  SiO2絶縁層
103  フォトレジスト
104  バリヤメタル
105  配線材料
106  銅(Cu)配線
107  第1の絶縁膜
108  第2の絶縁膜
109  絶縁層
115  配線用溝
116  絶縁層残しパターン
117  ダマシン幅広配線
118  ビア孔
119  金属粒界
120  下地
121  第１のエッチングストッパ層
122  第１の絶縁層
123  フォトレジスト層
124  第１バリヤメタル層
125  第１主配線層
126  第２絶縁層
127  第３エッチングストッパ層
128  第３絶縁層
129  第２のフォトレジスト層
130  第２エッチングストッパ層
135  下層配線
136  コンタクト
137  上層配線
138  矢印
【図１】
2005286058.tif 000003
【図２】
2005286058.tif 000004
【図３】
2005286058.tif 000005
【図４】
2005286058.tif 000006
【図５】
2005286058.tif 000007
【図６】
2005286058.tif 000008
【図７】
2005286058.tif 000009
【図８】
2005286058.tif 000010
【図９】
2005286058.tif 000011
【図１０】
2005286058.tif 000012
【図１１】
2005286058.tif 000013
【図１２】
2005286058.tif 000014
【図１３】
2005286058.tif 000015
【図１４】
2005286058.tif 000016
【図１５】
2005286058.tif 000017
【図１６】
2005286058.tif 000018
【図１７】
2005286058.tif 000019
【図１８】
2005286058.tif 000020
【図１９】
2005286058.tif 000021
【図２０】
2005286058.tif 000022
【図２１】
2005286058.tif 000023
【図２２】
2005286058.tif 000024