(57)【要約】【課題】  半導体装置の配線構造において、配線間の絶縁耐性を向上させるとともに、配線層上に形成されるキャップ膜や層間絶縁膜等に段差が生じることを抑制して正確な微細加工を容易にすることを目的とする。【解決手段】    第１の上面と、第１の上面に形成された複数の溝部１０５とを有する第１の絶縁膜１０１〜１０４と、溝部１０５の内壁に形成され第２の上面を有するバリア膜１０６と、溝部１０５内であってバリア膜１０６に接している側面と第３の上面とを有する配線膜１０８とを備え、溝部１０５の底面から第１の上面までの高さ、及び当該底面から第３の上面までの高さは、当該底面から第２の上面までの高さよりも高いことを特徴とする、半導体装置の配線構造。【選択図】      図５
2005203476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の上面と、前記第１の上面に形成された複数の溝部とを有する第１の絶縁膜と、
前記溝部の内壁に形成され、第２の上面を有するバリア膜と、
前記溝部内であって、前記バリア膜に接している側面と、第３の上面とを有する配線膜とを備え、
前記溝部の底面から前記第１の上面までの高さ、及び前記底面から前記第３の上面までの高さは、前記底面から前記第２の上面までの高さよりも高いことを特徴とする、
半導体装置の配線構造。
【請求項２】
前記第１の上面と前記第３の上面とは、同一平面にあることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項３】
前記配線構造は、前記第２の上面と前記側面と前記第３の上面とを覆うキャップ膜をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に半導体装置の配線構造。
【請求項４】
前記溝部に形成される前記キャップ膜は、隣接する他の溝部に形成される他のキャップ膜とそれぞれ分離していることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項５】
前記キャップ膜は絶縁体であり、
前記配線構造は、前記キャップ膜の比誘電率よりも小さい比誘電率を持つ第３の絶縁膜であってかつ前記キャップ膜及び前記第１の絶縁膜を覆う第３の絶縁膜を、さらに備えることを特徴とする請求項４に半導体装置の配線構造。
【請求項６】
前記キャップ膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料の何れかであり、前記第３の絶縁膜は、フッ素ドープの酸化シリコンである、請求項５に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項７】
前記キャップ膜は、導電体であることを特徴とする、請求項４に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項８】
前記キャップ膜は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、或いは、これらのうちの少なくとも１種類以上を含む金属であることを特徴とする、請求項７に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項９】
前記第３の上面及び前記側面に無電解メッキ又は選択ＣＶＤによって形成されたキャップ膜をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項１０】
前記キャップ膜は、Ｗ、または、Ｃｏ、または、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＭｏＰ等のＣｏを主成分とする化合物、または、ＮｉＷＰ、ＮｉＭｏＰ等のＮｉを主成分とする化合物であることを特徴とする、請求項９に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項１１】
第１の上面と、前記第１の上面に形成された複数の溝部とを有する第１の絶縁膜と、
前記溝部の内壁に形成され、第２の上面を有する複数の第２の絶縁膜と、
前記溝部内であって、前記第２の絶縁膜に接している側面と、第３の上面とを有する配線膜とを備え、
前記溝部の底面から前記第１の上面までの高さ、及び前記底面から前記第３の上面までの高さは、前記底面から前記第２の上面までの高さよりも高いことを特徴とする半導体装置の配線構造。
【請求項１２】
前記第１の上面と前記第３の上面とは、同一平面にあることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項１３】
前記配線構造は、前記第２の上面と前記側面と前記第３の上面とを覆うキャップ膜をさらに備えていることを特徴とする、請求項１１に半導体装置の配線構造。
【請求項１４】
前記溝部に形成される前記キャップ膜は、隣接する他の溝部に形成される他のキャップ膜とそれぞれ分離していることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項１５】
前記キャップ膜は絶縁体であり、
前記配線構造は、前記キャップ膜の比誘電率よりも小さい比誘電率を持つ第３の絶縁膜であってかつ前記キャップ膜及び前記第１の絶縁膜を覆う第３の絶縁膜を、さらに備えることを特徴とする請求項１４に半導体装置の配線構造。
【請求項１６】
前記キャップ膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料の何れかであり、前記第３の絶縁膜は、フッ素ドープの酸化シリコンである、請求項１５に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項１７】
前記キャップ膜は、導電体であることを特徴とする、請求項１４に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項１８】
前記キャップ膜は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、或いは、これらのうちの少なくとも１種類以上を含む金属であることを特徴とする、請求項１７に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項１９】
前記第３の上面及び前記側面に無電解メッキ又は選択ＣＶＤによって形成されたキャップ膜をさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項２０】
前記キャップ膜は、Ｗ、または、Ｃｏ、または、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＭｏＰ等のＣｏを主成分とする化合物、または、ＮｉＷＰ、ＮｉＭｏＰ等のＮｉを主成分とする化合物であることを特徴とする、請求項１９に記載の半導体装置の配線構造。
【請求項２１】
第１の絶縁膜上に複数の溝部を形成するステップと、
前記第１の絶縁膜上にバリア膜を形成するステップと、
前記溝部内のバリア膜上に配線膜を形成するステップと、
前記溝部以外の前記第１の絶縁膜が露出するように、前記配線膜及び前記バリア膜を除去するステップと、
前記溝部の底面から前記溝部以外の前記第１の絶縁膜までの高さ、及び前記底面から前記配線膜の上面までの高さが、前記底面から前記バリア膜の上面までの高さよりも高くなるように前記バリア膜の一部を除去するステップと、
を含むことを特徴とする半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２２】
前記溝部以外の前記第１の絶縁膜と前記配線膜の上面とは、同一平面にあることを特徴とする、請求項２１に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２３】
前記バリア膜の上面と前記配線膜の側面及び上面とをキャップ膜で覆うステップをさらに含む、請求項２１に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２４】
前記溝部に形成される前記キャップ膜を隣接する他の溝部に形成される他のキャップ膜とそれぞれ分離するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２５】
前記キャップ膜は絶縁体であり、
前記キャップ膜の比誘電率よりも小さい比誘電率を持つ第３の絶縁膜によって、前記キャップ膜及び前記第１の絶縁膜を覆うステップをさらに含む、請求項２４に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２６】
前記キャップ膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料の何れかであり、
前記第３の絶縁膜は、フッ素ドープの酸化シリコンである、請求項２５に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２７】
前記キャップ膜は、導電体であることを特徴とする、請求項２４に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２８】
前記キャップ膜は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、或いは、これらのうちの少なくとも１種類以上を含む金属であることを特徴とする、請求項２７に記載の記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項２９】
前記配線膜の上面及び側面に無電解メッキ又は選択ＣＶＤによってキャップ膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載の記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３０】
前記キャップ膜は、Ｗ、または、Ｃｏ、または、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＭｏＰ等のＣｏを主成分とする化合物、または、ＮｉＷＰ、ＮｉＭｏＰ等のＮｉを主成分とする化合物であることを特徴とする、請求項２９に記載の記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３１】
第１の絶縁膜上に溝部を形成するステップと、
前記溝部の内側のみに第２の絶縁膜を形成するステップと、
前記第２の絶縁膜の内壁に配線膜を形成するステップと、
前記溝部以外の前記第１の絶縁膜が露出するように、前記配線膜を除去するステップと、
前記溝部の底面から前記溝部以外の前記第１の絶縁膜までの高さ、及び前記底面から前記配線膜の上面までの高さが、前記底面から前記第２の絶縁膜の上面までの高さよりも高くなるように前記第２の絶縁膜の一部を除去するステップと、
を含むことを特徴とする半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３２】
前記溝部以外の前記第１の絶縁膜と前記配線膜の上面とは、同一平面にあることを特徴とする、請求項３１に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３３】
前記バリア膜の上面と前記配線膜の側面及び上面とをキャップ膜で覆うステップをさらに含む、請求項３１に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３４】
前記溝部に形成される前記キャップ膜を隣接する他の溝部に形成される他のキャップ膜とそれぞれ分離するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３５】
前記キャップ膜は絶縁体であり、
前記キャップ膜の比誘電率よりも小さい比誘電率を持つ第３の絶縁膜によって、前記キャップ膜及び前記第１の絶縁膜を覆うステップをさらに含む、請求項３４に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３６】
前記キャップ膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料の何れかであり、
前記第３の絶縁膜は、フッ素ドープの酸化シリコンである、請求項３５に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３７】
前記キャップ膜は、導電体であることを特徴とする、請求項３４に記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３８】
前記キャップ膜は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、或いは、これらのうちの少なくとも１種類以上を含む金属であることを特徴とする、請求項３７に記載の記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項３９】
前記配線膜の上面及び側面に無電解メッキ又は選択ＣＶＤによってキャップ膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項３１に記載の記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【請求項４０】
前記キャップ膜は、Ｗ、または、Ｃｏ、または、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＭｏＰ等のＣｏを主成分とする化合物、または、ＮｉＷＰ、ＮｉＭｏＰ等のＮｉを主成分とする化合物であることを特徴とする、請求項３９に記載の記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の配線構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダマシン法によるＣｕ配線の形成では、絶縁膜の表面に配線溝を形成し、配線溝にＣｕ拡散防止用のバリア膜、Ｃｕ配線膜を順に堆積した後、表面を化学的機械的研磨（ＣＭＰ:Chemical Mechanical Polishing）法により平坦化し、Ｃｕ配線膜及びバリア膜を配線溝内のみに残して、その上からキャップ膜を堆積する。キャップ膜に窒化シリコン等の絶縁材料を使用した場合には、絶縁材料であるキャップ膜とＣｕ配線膜との密着性が悪く、キャップ膜に接触するＣｕ配線膜の上面においてエレクトロマイグレーションが起こり易い。このため、Ｃｕ配線膜上面からＣｕイオンが拡散したり、Ｃｕヒロックが拡大し、隣接する配線間でリーク電流が流れやすい。
【０００３】
特許文献１では、隣接する配線間でのリーク電流の抑制を目的とした配線構造が提案されている。この配線構造は、絶縁膜の表面に複数の配線溝を形成し、配線溝にバリア膜及びＣｕ配線膜を埋め込んだ後、絶縁膜の表面をＣｕ配線膜及びバリア膜の上面よりも窪ませ、絶縁膜、バリア膜及びＣｕ配線膜上にキャップ膜を堆積して形成されている。この配線構造では、Ｃｕイオン及びＣｕヒロックのリーク源となるＣｕ配線膜の上面と、リークのパスとなるキャップ膜と絶縁膜との境界面とを上下方向に分離することによって、隣接する配線間でのリーク電流を抑制している。
【特許文献１】特開２００２−３２９７８０号公報（第１５頁、第２０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の配線構造では、配線溝外の絶縁膜を薄膜化させ、配線溝内のバリア膜及び配線膜を配線溝外の絶縁膜よりも突出させている。ここで、薄膜化された絶縁膜の領域が配線構造全体の領域のかなりの部分を占めるので、配線構造全体の領域に対して広い凹部が存在することになる。このように広い凹部が存在すると、上層に形成されるキャップ膜や層間絶縁膜等に段差が生じやすく、正確な微細加工が困難になる。特に、多層配線構造において層数が多くなると、上の層ほど微細加工が困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る半導体装置の配線構造は、第１の絶縁膜と、バリア膜と、配線膜とを備えている。第１の絶縁膜は、第１の上面と、第１の上面に形成された複数の溝部とを有する。バリア膜は、溝部の内壁に形成され、第２の上面を有する。配線膜は、溝部内であって、バリア膜に接している側面と、第３の上面とを有する。そして、溝部の底面から第１の上面までの高さ、及び当該底面から第３の上面までの高さは、当該底面から第２の上面までの高さよりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本実施形態に係る半導体装置の配線構造では、溝部の底面から第１の上面までの高さ、及び当該底面から第３の上面までの高さを、当該底面から第２の上面までの高さよりも高く形成することにより、バリア膜の上面が第１の絶縁膜及び配線膜の上面よりも窪む。この窪みを埋め込むようにキャップ膜を形成することにより、配線膜は、上面から窪み内の側面にかけてキャップ膜で連続的に覆われ、配線膜が、配線材料のリークパスである第１の絶縁膜・キャップ膜間の界面に接触することを防止できる。
【０００７】
また、配線材料のリークパスとしては、バリア膜・キャップ膜の界面と、第１の絶縁膜・キャップ膜間の界面とが存在するが、第２の上面（バリア膜）が第１の上面（第１の絶縁膜）よりも窪んで形成されているため、バリア膜・キャップ膜の界面と第１の絶縁膜・キャップ膜間の界面とは上下方向に分離されており、仮にバリア膜・キャップ膜の界面まで配線材料がリークしたとしても、リークが第１の絶縁膜・キャップ膜間の界面に到達することを抑制し、隣接する配線間での絶縁耐性を向上させ得る。
【０００８】
また、一般に第２の上面（バリア膜）の占める領域は、第１の上面（第１の絶縁膜）及び第３の上面（配線膜）よりもかなり狭いので、第２の上面を窪ませたとしても、上層に形成される膜に段差が生じることを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（１）第１実施形態
〔構造〕
図５は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の配線構造の断面図である。この配線構造は、絶縁膜１０１乃至１０４（第１の絶縁膜）と、バリア膜１０６と、配線膜１０８と、キャップ膜１１０とを備えている。絶縁膜１０１乃至１０４には、複数の溝部１０５が形成されている。バリア膜１０６は、溝部１０５の内壁に沿って形成されており、その上面は絶縁膜１０４及び配線膜１０８の上面よりも凹んでいる。配線膜１０８は、バリア膜１０６の内壁に沿って形成されており、その上面は絶縁膜１０４の上面と略同一の高さに形成されている。ここで、バリア膜１０６及び配線膜１０８が第１層の配線１０９を構成する。また、バリア膜１０６の上面が、配線膜１０８及び絶縁膜１０４の上面よりも窪んだ形状となることにより、バリア膜１０６の上面、配線膜１０８及び絶縁膜１０４の側面に囲まれる凹部１２０が形成されている。キャップ膜１１０は、配線膜１０８及び絶縁膜１０４上に形成されるとともに、凹部１２０を埋めてバリア膜１０６の上面、配線膜１０８の側面、絶縁膜１０４の側面にも形成されている。
【００１０】
また、キャップ膜１１０上には、絶縁膜１１１乃至１１４が形成されている。キャップ膜１１０、絶縁膜１１１及び１１２には、孔１１５が形成されており、絶縁膜１１２乃至１１４には、孔１１５に連続する溝部１１６が形成されている。孔１１５及び溝部１１６にはバリア膜１１７及び配線膜１１８が形成されており、バリア膜１１７及び配線膜１１８が第２層の配線１１９を構成する。
【００１１】
〔製造方法〕
本実施形態に係る配線構造の製造方法を図１から図５を参照して説明する。
図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された基板（図示せず）の上に、例えば酸化シリコンからなる膜厚５００ｎｍの絶縁膜１０１、例えば窒化シリコンからなる膜厚５０ｎｍの絶縁膜１０２、例えばフッ素ドープの酸化シリコンからなる膜厚２５０ｎｍの絶縁膜１０３、例えば酸化シリコンからなる膜厚５０ｎｍの絶縁膜１０４を、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で堆積し、公知のリソグラフィー技術及びエッチング技術により、配線形成予定領域（配線パターンを形成する領域）に複数の溝部１０５を形成する。溝部１０５は、幅２００ｎｍ、深さ３５０ｎｍであり、隣接する溝部１０５の間隔は２００ｎｍである。
【００１２】
このとき、窒化シリコンからなる絶縁膜１０２は、溝部１０５のエッチングにおけるエッチングストップ層として機能する。エッチングストップ層としての絶縁膜１０２によって、ウエハ内でのエッチングばらつき、あるいは上層の絶縁膜１０３及び１０４の膜厚のばらつきの影響を受けることなく、溝部１０５の深さをウエハ内で均一に加工することが可能になる。
【００１３】
溝部１０５のエッチングは、例えば、マグネトロン型反応性イオンエッチング（ＲＩＥ: Reactive Ion Etching）装置を用いる。なお、絶縁膜１０１のエッチングは、マグネトロン型カソードカップルエッチング装置、二周波励起容量結合プラズマエッチング装置、ＩＣＰ（Inductive coupled plasma）型エッチング装置の内から適宜選択されたエッチング装置を好適に用いることができる。以降の工程で実行されるエッチングにおいてもこれらのエッチング装置を好適に用いることができる。
【００１４】
絶縁膜１０４及び１０３のエッチングには、オクタフルオロシクロブタンＣ４Ｆ８と一酸化炭素ＣＯと酸素Ｏ２とアルゴンＡｒとを使用した。絶縁膜１０４及び１０３のエッチングの条件の一例を挙げると、ガス流量Ｃ４Ｆ８／ＣＯ／Ｏ２／Ａｒ＝１４／５０／５／３０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー１．５ｋＷ、チャンバー圧力５０ｍＴｏｒｒとする。続いて行われる絶縁膜１０２のエッチングには、ＣＨＦ３とＣＯとを使用した。絶縁膜１０２のエッチングの条件の一例を挙げると、ＣＨＦ３／ＣＯ＝３０／１７０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー１．５ｋＷ、チャンバー圧力３０ｍＴｏｒｒとする。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、絶縁膜１０４の上面及び溝部１０５の内壁に配線材料の拡散防止層としてのバリア膜１０６を形成する。バリア膜１０６は、スパッタ法によって、窒化タンタル（ＴａＮ）を例えば膜厚５０ｎｍ堆積することによって形成する。窒化タンタル膜の形成は、例えば、ターゲットにＴａ、プロセスガスにＡｒ／Ｎ２混合ガスを用い、指向性を高めたスパッタリング法により、スパッタリング雰囲気の圧力を３ｍＴｏｒｒ、ＤＣパワーを６ｋＷ、成膜温度を１５０℃の条件で行う。このバリア膜１０６は、後述する配線膜１０８の溝部１０５内での密着性を確保する役割もある。このような役割を担う材料として、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタルシリコン（ＴａＳｉＮ）、窒化チタンシリコン（ＴｉＳｉＮ）、窒化ジルコニウムシリコン（ＺｒＳｉＮ）、窒化タングステンシリコン（ＷＳｉＮ）等を用いることもできる。
【００１６】
さらに、バリア膜１０６の表面にメッキ膜の種となる膜厚１５０ｎｍのＣｕシード膜１０７を形成する。Ｃｕシード膜１０７の堆積は、例えば、ターゲットにＣｕ、プロセスガスにＡｒを用い、指向性を高めたスパッタリング法により、スパッタリング雰囲気の圧力を２ｍＴｏｒｒ、ＤＣパワーを１２ｋＷ、成膜温度を３０℃の条件で行う。Ｃｕシード膜１０７の役割は、電界メッキを行う際に、ウエハ端に位置する電極からの電子をウエハ中心まで伝えること、及び、メッキ膜成長の核となることである。そのような役割を果たす材料として、Ｃｕ合金を用いることも可能である。
【００１７】
次に、図１（ｃ）に示すように、Ｃｕ電界メッキを行うことにより、Ｃｕ或いはＣｕ合金からなる配線膜１０８で溝部１０５を埋め込む。配線膜１０８は、溝部１０５を埋め尽くす膜厚以上だけ堆積する。電界メッキには、例えば、Ｃｕ成分を析出させる元になる硫酸銅（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）、電導性を高めるための硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、高電流密度部の光沢性や溶解性アノード（例えば、リン含有銅）の溶解を促進するための塩素Ｃｌ、埋込性を向上させる添加剤などを含むメッキ液を使用する。電界メッキは、例えば、上記メッキ液を用いて、液温２５℃、定電流の条件で行う。但し、電流密度は２段階に変化させ、初期ステップでは０．２Ａ／ｄｍ２、次のステップでは２Ａ／ｄｍ２とする。電流密度を変化させる理由は、高電流密度のみでは微細パターンである溝部１０５の入り口でメッキ膜が閉じてボイドが形成される虞がある一方、低電流密度のみでは、配線膜１０８の堆積速度が遅く、大きなパターンの埋込に時間を要するためである。
【００１８】
配線膜１０８を電界メッキした後、炉内にて例えば温度１００〜３５０℃、窒素Ｎ２及
び水素Ｈ２の混合雰囲気中で１〜３００分間の熱処理を行う。或いは、基板をホットプレ
ートに戴載して熱処理しても良い。この熱処理により、配線膜１０８の微細なＣｕ結晶粒
の成長を促すとともに、膜の硬度、結晶性、比抵抗等の安定化を図る。なお、以下の説明では、Ｃｕシード膜１０７も含めて配線膜１０８と称す。
【００１９】
次に、図２（ａ）に示すように、配線膜１０８、バリア膜１０６を化学的機械的研磨（ＣＭＰ:Chemical Mechanical Polishing）法により研磨し、配線膜１０８及びバリア膜１０６を平坦化する。より詳細には、絶縁膜１０４が露出するまで配線膜１０８、バリア膜１０６を除去して、配線膜１０８及びバリア膜１０６を溝部１０５内にのみ残す。この結果、配線膜１０８及びバリア膜１０６が溝部１０５ごとに分離され、各配線膜１０８及びバリア膜１０６が第１層の配線１０９を構成する。
【００２０】
このＣＭＰによる研磨は、例えば２段階の研磨を含んでいる。第１段階では、バリア膜１０３（ＴａＮ）をストッパーにして、絶縁膜１０４の表面にあるバリア膜１０６の表面が露出するまで配線膜１０８を研磨、除去する。第１段階では、研磨粒子としてシリカを含む溶液に銅錯体形成促進剤として過酸化水素Ｈ２Ｏ２を加えたものをスラリーとして使用する。また、研磨パッドには、不織布と独立発砲体の積層構造を用い、スラリー流量２００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨荷重２ｐｓｉ、キャリアヘッド回転数１２０ｒｐｍ、テーブル回転数１２０ｒｐｍとする。続いて第２段階では、絶縁膜１０１をストッパーにして、絶縁膜１０４の表面にあるバリア膜１０６を除去する。第２段階でも、研磨粒子としてシリカを含む溶液に過酸化水素Ｈ２Ｏ２を加えたものをスラリーとして使用する。また、研磨パッドには、不織布と独立発泡体の積層構造を用い、スラリー流量２００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨荷重２ｐｓｉ、キャリアヘッド回転数８０ｒｐｍ、テーブル回転数８０ｒｐｍとする。
【００２１】
なお、配線膜１０８及びバリア膜１０６の平坦化では、理想的には、配線膜１０８及びバリア膜１０６の上面が一致することが好ましいが、実際には、バリア膜１０３を除去する際（第２段階の研磨）に、配線膜１０８がバリア膜１０６よりも研磨されるディッシングが発生するため、配線膜１０８の上面の中央部がバリア膜１０６の上面に対して５ｎｍ〜１０ｎｍだけ窪むことがあるが、このような場合にも、後述するようにバリア膜１０６の上面を凹ませて配線膜１０８と溝部１０５との間に凹部１２０を形成してキャップ膜１１０で埋め込むことによって、Ｃｕイオンの拡散及びＣｕヒロックの拡大を抑制することが可能である。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、薬液によるウェットエッチング又はガスを用いたドライエッチング等によってバリア膜１０６の上面を配線膜１０８及び絶縁膜１０４の上面よりも窪ませる。これにより、配線膜１０８と溝部１０５との間には、配線膜１０８の側面、バリア膜１０６の上面及び溝部１０５の内壁によって構成される凹部１２０が形成される。窪ませる量（凹部１２０の深さ）は、凹部１２０へのキャップ膜１１０の埋め込みを容易に行える深さ、例えば２０〜３０ｎｍとする。ドライエッチングの条件の一例を挙げると、ガス流量Ｃｌ２／ＢＣｌ３＝７０／３０ｓｃｃｍ、圧力１５ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１２００Ｗ、バイアスパワー６０Ｗとする。
【００２３】
続いて、図２（ｃ）に示すように、キャップ膜１１０を堆積する。キャップ膜１１０は、配線膜１０８の上面及び絶縁膜１０４の上面に形成されるとともに、凹部１２０を埋め込んで、配線膜１０８の側面、バリア膜１０６の上面及び溝部１０５の内壁に形成される。キャップ膜１１０は、例えば膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜をＣＶＤ法で堆積することにより形成される。キャップ膜１１０は、配線膜１０８の上面から絶縁膜１０４の上面へのＣｕの拡散を抑制するとともに、上層の膜のパターニング時のエッチングストップ層として機能する。このような機能を有する材料として、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料の何れかを用いることもできる。
【００２４】
次に、図３に示すように、例えばフッ素ドープの酸化シリコンからなる膜厚３００ｎｍの絶縁膜１１１、例えば窒化シリコンからなる膜厚５０ｎｍの絶縁膜１１２、例えばフッ素ドープの酸化シリコンからなる膜厚２５０ｎｍの絶縁膜１１３、例えば酸化シリコンからなる膜厚５０ｎｍの絶縁膜１１４を、ＣＶＤ法によって順次堆積する。次に、図４に示すように、公知のリソグラフィ技術及びエッチング技術によって、孔１１５及び溝部１１６を形成する。さらに、図５に示すように、上記バリア膜１０６及び配線膜１０８の形成と同様にして、孔１１５及び溝部１１６にバリア膜１１７及び配線膜１１８を埋め込み、不要な部分を除去することにより、第２層の配線１１９を形成する。さらに配線層を形成する場合には、図２（ｂ）以降の工程を繰り返せば良い。
【００２５】
〔作用効果〕
本実施形態に係る半導体装置の配線構造では、バリア膜１０６の上面を絶縁膜１０４の上面及び配線膜１０８の上面よりも窪ませることによって、絶縁膜１０４と配線膜１０８との間に凹部１２０を形成している。この凹部１２０を埋め込むようにキャップ膜１１０を形成することにより、配線膜１０８は、上面から凹部内の側面にかけてキャップ膜１１０で連続的に覆われ、配線膜１０８が、配線材料Ｃｕのリークパスである絶縁膜１０４・キャップ膜１１０間の界面に接触することを防止できる。
【００２６】
また、配線材料Ｃｕのリークパスとしては、バリア膜１０６・キャップ膜１１０の界面と、絶縁膜１０４・キャップ膜１０６間の界面とが存在するが、バリア膜１０６上面が絶縁膜１０４上面よりも窪んで形成されているため、バリア膜１０６・キャップ膜１１０の界面と、絶縁膜１０４・キャップ膜１０６間の界面とは上下方向に分離されており、仮にバリア膜１０６・キャップ膜１１０の界面まで配線材料がリークしたとしても、リークが絶縁膜１０４・キャップ膜１０６間の界面に到達することが抑制され、隣接する配線１０９間での絶縁耐性を向上させ得る。
【００２７】
また、一般にバリア膜１０６上面の占める領域は、絶縁膜１０４上面及び配線膜１０８上面よりもかなり狭いので、バリア膜１０６上面を窪ませたとしても、上層に形成される膜に段差が生じることを抑制できる。これにより、多層配線構造を形成する場合にも、上層において精密な微細加工が可能になる。
（２）第２実施形態
〔構造〕
図７は、第２実施形態に係る半導体装置の配線構造の断面図である。本実施形態の配線構造が上記第１実施形態と異なる点は、キャップ膜の一部（第１層の配線間の部分）が除去されて、キャップ膜１１０ａが溝部１０５ごとに分離されている点である。
【００２８】
〔製造方法〕
本実施形態に係る配線構造の製造方法を図６及び図７を参照して説明する。
第１実施形態に示した図１（ａ）乃至図２（ｃ）の工程を経た後、公知のリソグラフィ技術及びエッチング技術により、図６に示すように、窒化シリコン膜であるキャップ膜１１０をパターニングし、キャップ膜１１０ａを形成する。このとき、パターニング後も配線膜１０８の上面及び側面がキャップ膜１１０に覆われている状態にする。ここでは、キャップ膜１１０ａの材料は、配線膜１０８の配線材料のイオン拡散又はヒロック拡大を防止する機能を有する材料としてＳｉＮを仕様するが、これ以外にもＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料を使用しても良い。また、本実施形態ではキャップ膜１１０をパターニングして隣接する配線間で分離するため、キャップ膜１１０の材料は、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等、或いは、これらのうちの少なくとも１種類以上を含む金属であっても良い。また、キャップ膜１１０の材料は、上記金属のうちの少なくとも１種類以上を含むシリコン化合物であっても良い。また、本実施形態ではキャップ膜１１０をパターニングして隣接する配線間で分離するため、キャップ膜１１０の材料は、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等、或いは、これらのうちの少なくとも１種類以上を含む金属であっても良い。また、キャップ膜１１０の材料は、上記金属のうち少なくとも１種類以上を含むシリコン化合物であっても良い。
【００２９】
キャップ膜１１０のパターニング後、第１実施形態に示した図３及び図４と同様にして、絶縁膜１１１乃至１１４、孔１１５、溝部１１６、バリア膜１１７及び配線膜１１８を形成する。
〔作用効果〕
本実施形態においても、バリア膜１０６の上面が配線膜１０８及び絶縁膜１０４の上面よりも窪んだ構造（凹部１２０）が形成され、凹部１２０にキャップ膜１１０が埋め込まれているので、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００３０】
さらに、本実施形態では、キャップ膜１１０ａをパターニングしたことにより付加的な効果を生じる。
キャップ膜が絶縁材料の場合、ＳｉＮの比誘電率は７．０、ＳｉＣ、ＳｉＣ等の比誘電率は４〜４．５、層間絶縁膜（絶縁膜１１１）の比誘電率３．５であり、キャップ膜の比誘電率は層間絶縁膜の比誘電率よりもかなり高いので、半導体装置全体におけるキャップ膜の占有面積が大きければ大きいほど、層間容量及び配線間容量は大きくなる。比誘電率の高いキャップ膜の一部（第１層の配線間の部分）を除去して占有面積を縮小し、その部分に比誘電率の低い層間絶縁膜を配置すれば、各層の配線間及び同一層内の配線間において配線間に挟まれる絶縁膜の比誘電率を実質的に低減し、層間容量及び配線間容量を低減することができる。
【００３１】
一方、キャップ膜が金属等の導電材料であれば、配線膜１０８との密着性が改善されることにより、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性が向上する。また、導電材料（キャップ膜）は、層間及び同一層内の配線間で容量成分の電極に対応するが、各溝部１０５ごとに分離し、配線膜１０８の上面及び側面とバリア膜１０５の上面を少なくとも覆うようにキャップ膜を可能な限り除去すれば、層間では電極面積が低減され、同一層内では電極間距離を増大させて、層間容量及び配線間容量を低減できる。
【００３２】
即ち、キャップ膜が絶縁材料であれば、パターニングすることにより、層間容量、配線間容量の低減を図ることが可能となる。一方、キャップ膜が金属等の導電材料であれば、層間容量、配線間容量の低減に加えて、配線膜１０８との密着性が改善されることにより、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性が向上する。
（３）第３実施形態
〔構造〕
図９は、第３実施形態に係る半導体装置の配線構造の断面図である。本実施形態の配線構造が上記第１実施形態と異なる点は、キャップ膜１１０ｂが無電解メッキ、あるいは選択ＣＶＤによって配線膜１０８の上面及び側面に選択的に形成されている点である。
【００３３】
〔製造方法〕
本実施形態に係る配線構造の製造方法を図８及び図９を参照して説明する。
第１実施形態に示した図１（ａ）乃至図２（ｂ）の工程を経た後、図８に示すように、ＣＶＤ法によって、膜厚２０ｎｍのタングステン（Ｗ）からなるキャップ膜１１０を配線膜１０８上に形成する。Ｗ形成前の前処理として、Ｈ２を含む雰囲気で熱処理を施し、配線膜１０８表面の酸化層を除去する。熱処理の条件は、例えば、基板温度３５０℃、Ｈ２流量１０００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量３００ｓｃｃｍ、圧力１Ｔｏｒｒ、処理時間６０〜３００秒とする。続いて、真空を破ることなく、Ｗチャンバーにウエハを搬送する。Ｗ形成の条件は、例えば、基板温度２００〜３００℃、ＷＦ６流量５ｓｃｃｍ、Ｈ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３００Ｔｏｒｒとする。なお、ここでは、タングステンＷ膜形成の前処理（熱処理）とタングステンＷ膜の形成とを別々のチャンバーで行っているが、これらの処理を同一チャンバー内で行っても良い。
【００３４】
ここでは、キャップ膜１１０ｂの材料としてＷを例に挙げたが、金属元素を含む導電材料であり、配線膜１０８の表面を選択的に被覆できる材料であれば良い。例えば、Ｃｏ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＭｏＰなどのＣｏを主成分とする金属材料、又はＮｉＷＰ、ＮｉＭｏＰなどのＮｉを主成分とする金属材料を使用しても良い。
キャップ膜１１０ｂの堆積後、第１実施形態に示した図３及び図４と同様にして、絶縁膜１１１乃至１１４、孔１１５、溝部１１６、バリア膜１１７及び配線膜１１８を形成する。
【００３５】
〔作用効果〕
本実施形態においても、バリア膜１０６の上面が配線膜１０８及び絶縁膜１０４の上面よりも窪んだ構造（凹部１２０）が形成され、凹部１２０にキャップ膜１１０が埋め込まれているので、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
また、キャップ膜１１０ｂが溝部１０５ごとに分離して形成されるので、第２実施形態と同様に層間容量、配線間容量の低減及びＥＭ耐性の向上が図られる。特に、キャップ膜１１０ｂで覆う必要がある配線膜１０８の上面及び側面を小さな占有面積で覆うことができるので、層間容量及び配線間容量の低減の効果が大きい。
【００３６】
さらに、本実施形態では、キャップ膜１１０ｂを無電解メッキ、あるいは選択ＣＶＤによって配線膜１０８上に選択的に形成するため、第２実施形態におけるキャップ膜１１０の一部（第１層の配線間の部分）を除去するリソグラフィ及びエッチング工程が省略できるため、第２実施形態に比較してスループットが向上する効果がある。
（４）第４実施形態
〔構造〕
図１２は、第４実施形態に係る半導体装置の配線構造の断面図である。本実施形態の配線構造が上記第１実施形態と異なる点は、溝部１０５ａ内において、バリア膜１０６の代わりに溝部１０５ａの内側面に絶縁膜１０６ａが形成されており、溝部１０５ａ内において絶縁膜１０６ａの内壁に配線膜１０８ａが形成されている点である。また、本実施形態では、溝部１０５ａは、絶縁膜１０６ａの膜厚分だけ幅広に形成されており、本実施形態の絶縁膜１０６ａの内側の幅が、第１実施形態の溝部１０５の幅と略同一の幅に保たれるように形成されている。即ち、本実施形態に係る配線膜１０８ａの幅は、第１実施形態に係るバリア膜１０６及び配線膜１０８を合わせた幅に略等しい。
【００３７】
〔製造方法〕
本実施形態に係る配線構造の製造方法を図１０乃至図１２を参照して説明する。
第１実施形態に示した図１（ａ）と同様に、溝部１０５ａを形成する。ここでは、溝部１０５ａのパターニング工程において、溝部１０５ａの内側面に形成する絶縁膜１０６ａの膜厚分だけ溝部１０５ａが溝部１０５（第１実施形態）よりも幅広に形成されるように、マスクサイズを第１実施形態の場合よりも大きくする。これにより、溝部１０５ａの内周壁に絶縁膜１０６ａが形成された後も、絶縁膜１０６ａの内側の幅が溝部１０５（第１実施形態）と略同一の幅になる。
【００３８】
次に、絶縁膜１０４の上面及び溝部１０５ａ上に、例えば窒化シリコンからなる膜厚５０ｎｍの絶縁膜１０６ａを形成した後、異方性のドライエッチングにより絶縁膜１０４の上面及び溝部１０５ａの底面にある絶縁膜１０６ａを除去して、溝部１０５ａの内側面に絶縁膜１０６ａを残す。絶縁膜１０６ａは、Ｃｕ或いはＣｕ合金などの配線材料の拡散を防止機能を有する材料であり、例えば、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料の何れかを使用することができる。
【００３９】
次に、第１実施形態と同様に、例えば膜厚１５０ｎｍのＣｕシード膜１０７を形成し（図１０（ｂ））、Ｃｕ電解メッキによって配線膜１０８ａを形成する（図１０（ｃ））。また、図１１（ａ）に示すように、配線膜１０８ａをＣＭＰによって除去することによって、溝部１０５ａごとに配線膜１０８ａが形成される。ＣＭＰによる配線膜１０８ａの研磨工程は、第１実施形態における配線膜１０８の第１段階の研磨と同様に行えば良い。
【００４０】
次に、図１１（ｂ）に示すように、薬液によるウェットエッチング又はガスを用いたドライエッチング等により絶縁膜１０６ａの一部を除去して、絶縁膜１０６ａの上面を配線膜１０８ａ及び絶縁膜１０４の上面よりも窪ませて、凹部１２０を形成する。続いて、図１１（ｃ）に示すように、第１実施形態と同様に、キャップ膜１１０を形成し、凹部１２０をキャップ膜１１０で埋め込む。
【００４１】
さらに、図１２に示すように、第１実施形態と同様にして、絶縁膜１１１乃至１１４、孔１１５ａ、溝部１１６ａを形成し、図１０（ａ）乃至図１１（ａ）と同様にして絶縁膜１１７ａ及び配線膜１１８ａを形成する。但し、ここでは、溝部１１６ａは、第１実施形態の溝部１１６よりも幅広に形成する。
〔作用効果〕
本実施形態においても、絶縁膜１０６ａの上面が配線膜１０８ａ及び絶縁膜１０４の上面よりも窪んだ構造（凹部１２０）が形成され、凹部１２０にキャップ膜１１０が埋め込まれているので、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４２】
さらに、本実施形態では、溝部１０５（第１実施形態）よりも絶縁膜１０６ａの膜厚の分だけ溝部１０５ａを幅広に形成し、溝部１０５ａの内側面に拡散防止膜としての絶縁膜１０６ａを形成するので、絶縁膜１０６ａの内側の幅は溝部１０５（第１実施形態）と略同一に形成されるとともに、絶縁膜１０６ａによって配線材料の拡散が防止される。従って、絶縁膜１０６ａの内側にバリア膜なしに直接配線膜１０８ａを形成することが可能であり、かつ、配線膜１０８ａの幅は溝部１０５（第１実施形態）の幅、即ち、第１実施形態の配線膜１０８及びバリア膜１０６を合わせた幅に形成することができる。この結果、配線膜１０８ａの材料よりも高抵抗であるバリア膜１０６を省略して、第１実施形態の溝部１０５の幅を全て配線膜１０８ａで埋めることができ、配線の実効的な抵抗値を低減することができる。
【００４３】
（５）第５実施形態
〔構成〕
図１４は、第５実施形態に係る半導体装置の配線構造の断面図である。本実施形態の配線構造が上記第４実施形態と異なる点は、キャップ膜の一部（第１層の配線間の部分）が除去されて、キャップ膜１１０ａが溝部１０５ａごとに分離されている点である。
【００４４】
〔製造方法〕
本実施形態に係る配線構造の製造方法を図１３及び図１４を参照して説明する。
第４実施形態に示した図１１（ｃ）の工程までを経た後、公知のリソグラフィ技術及びエッチング技術により、図１３に示すように、窒化シリコン膜であるキャップ膜１１０ａがパターニングされる。このとき、パターニング後も配線膜１０８ａの上面及び側面がキャップ膜１１０ａに覆われている状態にする。キャップ膜１１０ａの材料は、配線膜１０８ａの配線材料のイオン拡散又はヒロック拡大を防止する機能を有する材料として、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣを主成分とする材料を使用する。また、本実施形態ではキャップ膜１１０ａをパターニングして隣接する配線間で分離するため、キャップ膜１１０ａの材料は、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等、或いは、これらのうちの少なくとも１種類以上を含む金属であっても良い。また、キャップ膜１１０ａの材料は、上記金属のうちの少なくとも１種類以上を含むシリコン化合物であっても良い。
【００４５】
さらに、図１４に示すように、第１実施形態と同様にして、絶縁膜１１１乃至１１４、孔１１５ａ、溝部１１６ａを形成し、図１０（ａ）乃至図１１（ａ）と同様にして絶縁膜１１７ａ及び配線膜１１８ａを形成する。但し、ここでは、溝部１１６ａは、第１実施形態の溝部１１６よりも幅広に形成する。
〔作用効果〕
本実施形態においても、上記第４実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４６】
さらに、本実施形態では、キャップ膜１１０ａをパターニングしたことにより付加的な効果を生じる。
さらに、本実施形態では、キャップ膜をパターニングしたことにより付加的な効果を生じる。
キャップ膜が絶縁材料の場合、ＳｉＮの比誘電率は７．０、ＳｉＣ、ＳｉＣ等の比誘電率は４〜４．５、層間絶縁膜（絶縁膜１１１）の比誘電率３．５であり、キャップ膜の比誘電率は層間絶縁膜の比誘電率よりもかなり高いので、半導体装置全体におけるキャップ膜の占有面積が大きければ大きいほど、層間容量及び配線間容量は大きくなる。比誘電率の高いキャップ膜の一部（第１層配線間の部分）を除去して占有面積を縮小し、その部分に比誘電率の低い層間絶縁膜を配置すれば、各層の配線間及び同一層内の配線間において配線間に挟まれる絶縁膜の比誘電率を実質的に低減し、層間容量及び配線間容量を低減することができる。
【００４７】
一方、キャップ膜が金属等の導電材料であれば、配線膜１０８との密着性が改善されることにより、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性が向上する。また、導電材料（キャップ膜）は、層間及び同一層内の配線間で容量成分の電極に対応するが、各溝部１０５ごとに分離し、配線膜１０８の上面及び側面とバリア膜１０５の上面を少なくとも覆うようにキャップ膜を可能な限り除去すれば、層間では電極面積が低減され、同一層内では電極間距離を増大させて、層間容量及び配線間容量を低減できる。
【００４８】
即ち、キャップ膜が絶縁材料であれば、パターニングすることにより、層間容量、配線間容量の低減を図ることが可能となる。一方、キャップ膜が金属等の導電材料であれば、層間容量、配線間容量の低減に加えて、配線膜１０８との密着性が改善されることにより、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）耐性が向上する。
（６）第６実施形態
〔構造〕
図１６は、第６実施形態に係る半導体装置の配線構造の断面図である。本実施形態の配線構造が上記第４実施形態と異なる点は、キャップ膜１１０ｂが無電解メッキ、あるいは選択ＣＶＤによって配線膜１０８ａの上面及び側面に選択的に形成されている点である。
【００４９】
〔製造方法〕
本実施形態に係る配線構造の製造方法を図１５及び図１６を参照して説明する。
第４実施形態に示した図１１（ｂ）の工程まで終了した後、図１５に示すように、ＣＶＤ法によって、膜厚２０ｎｍのタングステン（Ｗ）からなるキャップ膜１１０ｂを配線膜１０８ａ上に形成する。Ｗ形成前の前処理として、Ｈ２を含む雰囲気で熱処理を施し、配線膜１０８ａ表面の酸化層を除去する。熱処理の条件は、例えば、基板温度３５０℃、Ｈ２流量１０００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量３００ｓｃｃｍ、圧力１Ｔｏｒｒ、処理時間６０〜３００秒とする。続いて、真空を破ることなく、Ｗチャンバーにウエハを搬送する。Ｗ形成の条件は、例えば、基板温度２００〜３００℃、ＷＦ６流量５ｓｃｃｍ、Ｈ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３００Ｔｏｒｒとする。なお、ここでは、タングステンＷ膜形成の前処理（熱処理）とタングステンＷ膜の形成とを別々のチャンバーで行っているが、これらの処理を同一チャンバー内で行っても良い。
【００５０】
なお、キャップ膜１１０ｂの材料としてＷを例に挙げたが、金属元素を含む導電材料であり、配線膜１０８ａの表面を選択的に被覆できる材料であれば良い。例えば、Ｃｏ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＭｏＰなどのＣｏを主成分とする金属材料、又はＮｉＷＰ、ＮｉＭｏＰなどのＮｉを主成分とする金属材料を使用しても良い。
さらに、図１６に示すように、第１実施形態と同様にして、絶縁膜１１１乃至１１４、孔１１５ａ、溝部１１６ａを形成し、図１０（ａ）乃至図１１（ａ）と同様にして絶縁膜１１７ａ及び配線膜１１８ａを形成する。但し、ここでは、溝部１１６ａは、第１実施形態の溝部１１６よりも幅広に形成する。
【００５１】
〔作用効果〕
本実施形態においても、上記第４実施形態と同様の作用効果を奏する。
また、キャップ膜１１０ｂが溝部１０５ａごとに形成され、第５実施形態と同様に層間容量、配線間容量の低減及びＥＭ耐性の向上が図られる。特に、キャップ膜１１０ｂで覆う必要がある配線膜１０８の上面及び側面を小さな占有面積で覆うことができるので、層間容量及び配線間容量の低減の効果が大きい。
【００５２】
さらに、本実施形態では、キャップ膜１１０ｂを無電解メッキ、あるいは選択ＣＶＤによって配線膜１０８ａ上に選択的に形成するため、キャップ膜１１０の一部（第１層の配線間の部分）を除去して溝部１０５ごとに分離するリソグラフィ及びエッチング工程（第５実施形態）が省略できるため、第５実施形態に比較してスループットが向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図５】第１実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図６】第２実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図７】第２実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図８】第３実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図９】第３実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図１０】第４実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図１１】第４実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図１２】第４実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図１３】第５実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図１４】第５実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図１５】第６実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【図１６】第６実施形態に係る半導体装置の配線構造の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０１〜１０４、１１１〜１１４  絶縁膜
１０５、１０５ａ、１１６、１１６ａ  溝部
１０６、１１７  バリア膜
１０６ａ、１１７ａ  絶縁膜
１０７  Ｃｕシード膜
１０８、１０８ａ、１１８、１１８ａ  Ｃｕ配線膜
１０９、１１９  配線
１１０、１１０ａ、１１０ｂ  キャップ膜
１１５  孔
１２０  凹部
【図１】
2005203476.tif 000003
【図２】
2005203476.tif 000004
【図３】
2005203476.tif 000005
【図４】
2005203476.tif 000006
【図５】
2005203476.tif 000007
【図６】
2005203476.tif 000008
【図７】
2005203476.tif 000009
【図８】
2005203476.tif 000010
【図９】
2005203476.tif 000011
【図１０】
2005203476.tif 000012
【図１１】
2005203476.tif 000013
【図１２】
2005203476.tif 000014
【図１３】
2005203476.tif 000015
【図１４】
2005203476.tif 000016
【図１５】
2005203476.tif 000017
【図１６】
2005203476.tif 000018