(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に吸湿性を有する第１の絶縁膜を形成する工程（ａ）と、
前記第１の絶縁膜に、ダミーコンタクトホールと、前記第１の絶縁膜を貫通するコンタクトホールとを形成する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記基板を熱処理して前記第１の絶縁膜に含まれる水分を脱離させる工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記コンタクトホールおよび前記ダミーコンタクトホールに導電体を埋め込むことにより、コンタクトおよびダミーコンタクトをそれぞれ形成する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）の後に、前記第１の絶縁膜および前記コンタクトの上の位置に配線溝が形成された第２の絶縁膜を前記第１の絶縁膜上に形成する工程（ｅ）と、
前記配線溝を導電体で埋めることにより、前記コンタクト上に配線を形成する工程（ｆ）とを備えている半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜に比べて吸湿性が低いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｅ）において、前記第２の絶縁膜は前記第１の絶縁膜上に第３の絶縁膜を介して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記コンタクトおよび前記ダミーコンタクトは、前記コンタクトホールまたは前記ダミーコンタクトホールの内面に沿って形成され、酸化性金属からなる第１のバリアメタル膜と、前記第１のバリアメタル膜上に形成され、前記コンタクトホールまたは前記ダミーコンタクトホールを埋める第１の金属膜とを有していることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１のバリアメタル膜は、モリブデン、クロム、コバルト、白金、およびタングステンから選ばれた１つ以上の元素からなることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の絶縁膜にはダミー配線溝がさらに形成されており、
前記工程（ｆ）では、前記ダミー配線溝を導電体で埋めることによりダミー配線が形成されることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記配線は、前記配線溝の内面に沿って形成され、酸化性金属からなる第２のバリアメタル膜と、前記第２のバリアメタル膜上に形成され、前記配線溝を埋める第２の金属膜とを有していることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２のバリアメタル膜は、モリブデン、クロム、コバルト、白金、およびタングステンから選ばれた１つ以上の元素からなることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）での熱処理は、窒素、酸素、水素、および希ガスのうち少なくとも１つを含む雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ダミーコンタクトホールは、前記第１の絶縁膜を貫通していないことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｆ）において、前記ダミーコンタクト上は前記第２の絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、特に配線層間に絶縁膜を設けた多層配線における配線形成技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化、高集積化が著しく進んでいる。回路の集積度が上がるにつれ遅延時間の短縮が期待されるところ、実際には、トランジスタの遅延時間は短縮できるものの、配線抵抗と寄生容量が増加するため、配線遅延時間の短縮は困難になっている。そこで、配線抵抗を低減させるために、配線材料として従来のアルミニウムに代わってより抵抗率の低い銅が使用される。また、寄生容量を低減するために、絶縁膜として低誘電率の絶縁膜を使用している。銅はエッチングによるパターニングが困難であるため、銅配線を形成するに当たっては、トレンチパターンを形成した後に銅を溝に埋め込み、次いで化学的機械研磨法により銅膜の上面を平坦化して配線を形成するというダマシンプロセスを一般的に使用している。
【０００３】
図１は従来の半導体装置を示す断面図である。同図に示すように、従来の半導体装置では、シリコン基板上に形成された第１の絶縁膜１の上に吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜２が形成されている。また、第２の絶縁膜２には、チタン／チタンナイトライドあるいはタンタルナイトライド／タンタルで構成されたバリアメタル膜３ａと、銅あるいはタングステンで構成された金属膜３ｂとで構成され、第２の絶縁膜２を貫通するコンタクト３が形成されている。また、第２の絶縁膜２の上には、シリコン窒化炭化膜からなる第３の絶縁膜４が形成されている。また、第３の絶縁膜４の上には第４の絶縁膜５が形成されている。また、第３の絶縁膜４及び第４の絶縁膜５には、タンタルナイトライド／タンタルで構成されたバリアメタル膜６ａと銅などの金属膜６ｂとで構成された金属配線６が形成されている。
【０００４】
図２（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の製造工程を示す断面図である。以下で、従来の半導体装置の製造方法について詳細に述べる。
【０００５】
まず、図２（ａ）に示すように、バリアメタル膜３ａと銅またはタングステンからなる金属膜３ｂとで構成されるコンタクト３を形成する。具体的には、最初にシリコン基板上に第１の絶縁膜１を形成する。次に、第１の絶縁膜１の上に吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜２を形成する。次に、第２の絶縁膜２の上にフォトレジストからなるコンタクトホールパターンをフォトリソグラフィー法により形成し、当該コンタクトホールパターンを用いたドライエッチングによりコンタクトホールを形成する。次に、コンタクトホールの底部及び側壁から第２の絶縁膜２の上面に亘ってタンタルナイトライド／タンタルあるいはチタン/チタンナイトライドからなるバリアメタル膜３ａを堆積する。次に、バリアメタル膜３ａ上にコンタクトホールを埋め込むように銅あるいはタングステンからなる金属膜３ｂを堆積する。次に、化学的機械研磨法によりバリアメタル膜３ａおよび金属膜３ｂのうち、コンタクトホールの外部に形成された部分を除去する。その結果、バリアメタル膜３ａと、銅あるいはタングステンで構成された金属膜３ｂとを有するコンタクト３が形成される。
【０００６】
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板の上方に配線溝パターン７を形成する。具体的には、第２の絶縁膜２及びコンタクト３上にシリコン窒化炭化膜からなる第３の絶縁膜４を堆積する。次に、第３の絶縁膜４の上に炭素含有シリコン酸化膜からなる第４の絶縁膜５を堆積する。次に、第４の絶縁膜５の上に反射防止膜６を堆積する。次に、前記反射防止膜６の上に、フォトレジストからなる配線溝パターン７をフォトリソグラフィーにより形成する。
【０００７】
次に、図２（ｃ）に示すように、第４の絶縁膜５に配線溝８を形成する。具体的には、ドライエッチングにより、配線溝パターン７にしたがって反射防止膜６及び第４の絶縁膜５を除去し、配線溝８を形成する。次いで、アッシングにより配線溝パターン７と反射防止膜６とを除去する。
【０００８】
次に、図２（ｄ）に示すように、コンタクト３に接続される金属配線９を形成する。具体的には、第３の絶縁膜４のうち、配線溝８の底部に位置する部分をエッチングにより除去し、コンタクト３を露出させる。続いて、配線溝８の底部及び側壁と第４の絶縁膜５上にタンタルナイトライド／タンタルからなるバリアメタル膜９ａを堆積する。次に、バリアメタル膜９ａ上に配線溝８を埋め込むように銅などからなる金属膜９ｂを堆積する。次いで、化学的機械研磨法によりバリアメタル膜９ａおよび金属膜９ｂのうち配線溝８の外部に形成された部分を除去する。その結果、バリアメタル膜９ａと金属膜９ｂとを有する金属配線９が形成される。
【特許文献１】特開２００３−３１６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の製造方法により製造された半導体装置では、吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜２から水分が抜けるという水の脱ガス現象が生じることがある。第２の絶縁膜２の水分が抜けると、絶縁膜の耐熱性の劣化及び耐絶縁性の劣化が生じる。さらに、水の脱ガス現象により吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜２と、第２の絶縁膜２よりも吸湿性が低い第３の絶縁膜４との界面の密着性が低下し、界面近傍に存在する原子が動きやすくなることによってコンタクト間のショートや配線間のショートが発生するということもある。また、第２の絶縁膜２からの水の脱ガスにより、コンタクト３のバリアメタル膜３ａや金属配線９のバリアメタル膜９ａが酸化することにより、絶縁膜や金属との密着性が悪くなり、オープン不良が発生するという不具合もある。
【００１０】
本発明は、耐熱性や絶縁性の劣化などの不良の発生が抑えられた絶縁膜と、金属配線とを備えた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の第１の半導体装置の製造方法は、基板上に吸湿性を有する第１の絶縁膜を形成する工程（ａ）と、前記第１の絶縁膜に、ダミーコンタクトホールと、前記第１の絶縁膜を貫通するコンタクトホールとを形成する工程（ｂ）と、前記基板を熱処理して前記第１の絶縁膜に含まれる水分を脱離させる工程（ｃ）と、前記コンタクトホールおよび前記ダミーコンタクトホールに導電体を埋め込むことにより、コンタクトおよびダミーコンタクトをそれぞれ形成する工程（ｄ）とを備えている。
【００１２】
この方法によれば、工程（ｃ）において吸湿性を有する第１の絶縁膜から水分を抜いているので、製造工程の完了後に第１の絶縁膜から水分が脱離するのを防ぐことができる。そのため、第１の絶縁膜の耐熱性および耐絶縁性の劣化を抑制することができるとともに、第１の絶縁膜とその上に形成される絶縁膜等との密着性の低下を防ぐことができる。また、第１の製造方法においては、ダミーコンタクトを設けていることにより、工程（ｃ）でより効率よく水分を脱離させることが可能となっている。
【００１３】
あるいは、コンタクトおよびダミーコンタクトにバリアメタル膜を用いる場合、このバリアメタル膜を酸化性金属で構成すれば、熱処理時に第１の絶縁膜から脱離する水分によってバリアメタル膜が酸化されるため、水の脱離による不具合の発生を抑えることができる。
【００１４】
本発明の第２の半導体装置の製造方法は、コンタクトホールが形成され、吸湿性を有する第１の絶縁膜を基板上に形成する工程（ａ）と、前記コンタクトホールに導電体を埋め込むことにより、前記第１の絶縁膜を貫通するコンタクトを形成する工程（ｂ）と、前記コンタクトの上の位置に配線溝が形成され、前記第１の絶縁膜の上の位置にダミー配線溝が形成された第２の絶縁膜を前記第１の絶縁膜上に形成する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の後に、前記基板を熱処理して前記第１の絶縁膜に含まれる水分を脱離させる工程（ｄ）と、前記配線溝および前記ダミー配線溝に導電体を埋め込むことにより、配線およびダミー配線をそれぞれ形成する工程（ｅ）とを備えている。
【００１５】
この方法によれば、工程（ｄ）において吸湿性を有する第１の絶縁膜から水分を抜いているので、製造工程の完了後に第１の絶縁膜から水分が脱離するのを防ぐことができる。
【００１６】
また、ダミー配線溝を設けた後に熱処理を行うことで、ダミー配線溝を設けない場合に比べてより効果的に水分を抜くことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、コンタクトホール及びダミーコンタクトホール又は配線溝及びダミー配線溝から効率よく第１の絶縁膜に含まれる水の脱ガスを行うことができ、信頼性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
【００１９】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン基板（図示せず）上に、バリアメタル膜１０３ａと金属膜１０３ｂとで構成されるコンタクト１０３と、バリアメタル膜１１０ａと金属膜１１０ｂとで構成されるダミーコンタクト１１０とをそれぞれ形成する。具体的には、シリコン基板の上に第１の絶縁膜１０１をＣＶＤ法などの公知の方法により形成する。次に、第１の絶縁膜１０１の上に吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２を形成する。次いで、第２の絶縁膜１０２の上にフォトレジストからなるコンタクトホールパターンをフォトリソグラフィー法により形成し、このコンタクトホールパターンを用いたドライエッチングによりコンタクトホール及びダミーコンタクトホールを形成する。このダミーコンタクトホールは第２の絶縁膜１０２を貫通する場合もあるが、貫通しない場合もある。次に、２００℃以上かつ８００℃以下の温度で熱処理を行い、吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２から水分を脱離（脱ガス）させる。ここで、２００℃以上且つ８００℃以下の温度で熱処理を行う理由について説明する。
【００２０】
図４は、吸湿性の相対的に高いシリコン酸化膜を水素雰囲気下で熱処理した時のシリコン酸化膜に含まれる水の脱離量の温度依存性を表した図である。横軸は温度を表し、縦軸は水の脱離量を表している。
【００２１】
図４から分かるように、水の脱離量は２００℃以上になると多くなる。従って、十分に水分を脱離するためには２００℃以上で熱処理を行う必要がある。また、吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２を熱処理するときの温度の上限は、現実的に考えて８００℃以下であることが望ましい。また、本工程は水素雰囲気下で熱処理を行ったが、窒素、酸素、希ガスのいずれかの雰囲気下において熱処理を行ってもよい。このように、熱処理によって第２の絶縁膜１０２に含まれる水分を脱離させることが、本実施形態の製造方法の特徴である。
【００２２】
次に、コンタクトホールの底部、側壁、ダミーコンタクトホールの底部、側壁及び第２の絶縁膜１０２の上面にタンタルナイトライド／タンタルあるいはチタン/チタンナイトライドからなる積層膜を堆積する。次に、この積層膜上にコンタクトホール及びダミーコンタクトホールを埋め込むように銅あるいはタングステンからなる金属膜を堆積する。次に、化学的機械研磨法により、積層膜および金属膜のうちコンタクトホールおよびダミーコンタクトホールの外部に設けられた部分を除去する。その結果、バリアメタル膜１０３ａと金属膜１０３ｂとで構成されたコンタクト１０３と、バリアメタル膜１１０ａと金属膜１１０ｂとで構成されたダミーコンタクト１１０とが形成される。なお、本願明細書において、ダミーコンタクトとは、回路として実際に使用することのないダミーのコンタクトのことをいうものとする。また、本工程で形成した第２の絶縁膜１０２は、例えば吸湿性が相対的に高いシリコン酸化膜で構成され、第１の絶縁膜１０１は、第２の絶縁膜１０２よりも吸湿性の低いシリコン窒化膜などで構成される。なお、シリコン酸化膜は成膜方法によって吸湿性が変わる。吸湿性の高い酸化膜は例えば圧力１０Ｔｏｒｒ（１．３３×１０４Ｐａ）以上、温度４００℃以下の条件で成膜することができるが、この条件に限定されることはない。吸湿性が相対的に高ければ特に製法は問題としない。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、コンタクト１０３の上方に配線溝パターン１０７を形成する。具体的には、第２の絶縁膜１０２及びコンタクト１０３上にシリコン窒化炭化膜からなり、配線材料（銅など）の拡散を抑える第３の絶縁膜１０４をＣＶＤ法などにより堆積する。次に、第３の絶縁膜１０４の上に炭素含有シリコン酸化膜からなる第４の絶縁膜１０５をＣＶＤ法などにより堆積する。次に、第４の絶縁膜１０５の上に反射防止膜１０６をＣＶＤ法などにより堆積する。次いで、反射防止膜１０６の上に、フォトレジストからなる配線溝パターン１０７をフォトリソグラフィーにより形成する。なお、第３の絶縁膜１０４および第４の絶縁膜１０５は、第２の絶縁膜１０２に比べて吸湿性は低い。
【００２４】
次に、図３（ｃ）に示すように、コンタクト１０３の上方に配線溝１０８を形成する。具体的には、ドライエッチングにより、配線溝パターン１０７にしたがって反射防止膜１０６及び第４の絶縁膜１０５をエッチング除去し、配線溝１０８を形成する。次に、アッシングにより配線溝パターン１０７と反射防止膜１０６とを除去する。
【００２５】
次に、図３（ｄ）に示すように、金属配線１０９を形成する。具体的には、シリコン窒化炭化膜からなる第３の絶縁膜１０４のうち、配線溝１０８の底部に設けられた部分をエッチングにより除去し、コンタクト１０３の上面および第２の絶縁膜１０２の上面を露出させる。次に、配線溝１０８の底部及び側壁（に位置する第２の絶縁膜１０２上）と第４の絶縁膜１０５の上面上とにタンタルナイトライド／タンタルからなるバリアメタル膜を堆積する。次に、バリアメタル膜上に配線溝１０８を埋め込むように銅などからなる金属膜を堆積する。次に、化学的機械研磨法により、バリアメタル膜および金属膜のうち配線溝１０８の外部に形成された部分を除去する。その結果、バリアメタル膜１０９ａと金属膜１０９ｂとで構成された金属配線１０９が形成される。
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係る製造方法によれば、図３（ａ）に示す工程において、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールを形成後、コンタクト１０３及びダミーコンタクト１１０を形成する前に、熱処理を行っている。この熱処理により、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールを通して、吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２から水を効率良く抜いている。その結果、本実施形態の方法によれば、第２の絶縁膜１０２の耐熱性および耐絶縁性の劣化、第２の絶縁膜１０２と第３の絶縁膜１０４との界面の密着性の劣化を抑制することができる。さらに、バリアメタル膜の酸化を抑制することができ、配線の信頼性が低下するのを防ぐことができる。なお、本実施形態の方法では、ダミーコンタクトホールを形成することにより、第２の絶縁膜１０２の内部に含まれる水分をより効果的に脱離させることが可能となっている。また、ダミーコンタクトには、研磨時のディッシングの発生を抑制する効果もある。
【００２７】
また、コンタクトホールの径及びダミーコンタクトホールの径は相対的に大きいほどよい。これは、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールの開口面積を大きくすることによって、水の脱ガス量を多くすることができるからである。また、ダミーコンタクトホールの径を、コンタクトホール径最小寸法（デザインルールにより決定される））の０．５倍から１０倍までの大きさにすることにより水の脱ガス効率を高くすることができる。この径の大きさは、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールを正常に形成することができる大きさを示している。さらに、コンタクトホールの径をコンタクトホール径の最小寸法の１倍から１０倍までの大きさにすることにより水の脱ガス効率を高くすることができるので、より好ましい。
【００２８】
また、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールの数は相対的に多いほどよい。これは、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールの数を多くすることによって、水の脱ガス量を多くすることができるからである。
【００２９】
また、全てのコンタクトホール及びダミーコンタクトホールの開口面積の合計値の、開口部以外も含めた（基板の）全面積に対する割合を０．１％以上且つ５０％以下にすることによって脱ガスの効率を高くすることができる。この割合は、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールを正常に形成することができる数及び開口部の大きさから決められたものである。
【００３０】
また、ダミーコンタクトホールを形成する際には、ダミーコンタクトホールが基板上面に到達しなくてもよい。吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２の途中までしかダミーコンタクトホールが形成されていなくても、ダミーコンタクトホールの側壁及び底面から効率よく脱ガスを行うことができる。
【００３１】
また、本発明の第１の実施形態に係る発明おいては、図３（ａ）に示す工程において、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールを形成後、コンタクト１０３及びダミーコンタクト１１０を形成する前に熱処理を行っているが、この工程の代わりに、またはこの工程と併せて、コンタクト１０３及びダミーコンタクト１１０を形成する際の化学的機械研磨後に熱処理を行ってもよい。この工程によると、以下のような効果が生じる。
【００３２】
化学的機械研磨法により第２の絶縁膜１０２上のバリアメタル膜および金属膜を除去する際に、吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２も一部研磨される。第２の絶縁膜１０２に含まれる水分は、表面から抜けやすく、絶縁膜内部に含まれている水分は抜けにくいという性質がある。従って、第２の絶縁膜１０２の上面を研磨する前に、第２の絶縁膜１０２の上面付近は水分が抜けているが、第２の絶縁膜１０２内部にある場所の水分は十分には抜け切っていない。このような状況下において第２の絶縁膜１０２上面を研磨すると、研磨前は絶縁膜内部であった場所が、研磨後に露出する。ここで、水分が抜けきっていない研磨後の第２の絶縁膜１０２上面上に上層配線を形成してしまうと、第２の絶縁膜１０２の上層配線との接触部分から水分を脱離させることができなくなる。これに対し、研磨後に熱処理を行う場合には、上層配線への脱ガスの影響を抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態の方法においては、図３（ａ）に示す断面図を形成する工程において、コンタクトホール及びダミーコンタクトホールを形成後に熱処理を行っているが、この工程の代わりに、またはこの工程と併せて、モリブデンなどの酸化性金属からなるバリアメタルを、コンタクトホール及びダミーコンタクトホール内に埋め込んだ後に熱処理を行ってもよい。この工程によると以下のような効果を生じる。
【００３４】
図５は、各種酸化物の生成エネルギーを示した図である。横軸は、酸素分圧を表しており、縦軸は生成自由エネルギーを表している。図５から分かるように、モリブデンは酸化物生成エネルギーが低いため、水（Ｈ２Ｏ）と反応して酸化物となりやすいという特徴がある。そのため、モリブデンなどの酸化性金属またはモリブデン窒化物で構成したバリアメタル膜を、コンタクトホールおよびダミーコンタクトホール内および第２の絶縁膜の上面上に形成した後に熱処理を行うと、吸湿性が相対的に高い絶縁膜からの水分がバリアメタル膜と優先的に反応する。そのため、他の絶縁膜の劣化を抑制することができるという効果がある。なお、モリブデン酸化物は導電性を有しているので、バリアメタル膜が酸化されてもコンタクトや配線の導電性は維持できる。なお、バリアメタル膜として、モリブデン及びその窒化物を使用する例を説明したが、同様の酸化性金属であるクロム、コバルト、白金、タングステン及びこれらの窒化物をバリアメタル膜として使用しても同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、バリアメタル膜としてモリブデンなどの酸化性金属を用いた場合、バリアメタル膜の形成後で金属膜の形成前に熱処理を行うだけでなく、金属膜で配線溝を埋め込んだ後にも熱処理を行うことで、酸化性金属からなるバリアメタル膜が水分と優先的に反応を起こすので、絶縁膜の劣化をさらに抑制することができる。なお、図５は、１９７９年に日本金属学会から出版された「金属製錬」から抜粋したものである。  
【００３６】
また、本実施形態の方法では、第２の絶縁膜１０２として吸湿性の相対的に高いシリコン酸化膜を使用したが、Ｏ３−ＴＥＯＳ（Tetraetylorthosilicate）膜若しくはＳＯＤ（Spin on Dielectric）膜などの狭ピッチのゲート間のギャップをボイドなく埋め込むことができる埋め込み特性に優れた材料、又は、ＯＳＧ（orga no-ilicates）膜、メチルシルセスシオキサン（ＭＳＱ：methyl-silsesquioxane）膜、若しくは炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣＨ）膜などの低誘電率絶縁膜材料を用いても構わない。
【００３７】
また、ダミーコンタクトホールの開口部の形状は、正方形、長方形又は円形のいずれであってもよい。
【００３８】
なお、本実施形態では、コンタクトと金属配線とを別工程で形成する際に水分を脱離させるための熱処理を行う方法を説明したが、コンタクトホールと配線溝とを同一工程で埋め込み、コンタクトと金属配線とを同時に形成するいわゆるデュアルダマシン工法においても第２の絶縁膜１０２中の水分を脱離させるための熱処理を行うことは有効である。
【００３９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図６（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００４０】
まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板（図示せず）上に、バリアメタル膜１０３ａと金属膜１０３ｂとで構成されるコンタクト１０３を形成する。具体的には、シリコン基板の上に第１の絶縁膜１０１をＣＶＤ法などの公知の方法により形成する。次に、第１の絶縁膜１０１の上に吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２を形成する。次いで、第２の絶縁膜１０２の上にフォトレジストからなるコンタクトホールパターンをフォトリソグラフィー法により形成し、このコンタクトホールパターンを用いたドライエッチングによりコンタクトホールを形成する。次に、コンタクトホールの底部、側壁及び第２の絶縁膜１０２の上面にタンタルナイトライド／タンタルあるいはチタン/チタンナイトライドからなる積層膜を堆積する。次に、この積層膜上にコンタクトホールを埋め込むように銅あるいはタングステンからなる金属膜を堆積する。次に、化学的機械研磨法により、積層膜および金属膜のうちコンタクトホールの外部に設けられた部分を除去する。その結果、バリアメタル膜１０３ａと金属膜１０３ｂとで構成されたコンタクト１０３が形成される。
【００４１】
次に、図６（ｂ）に示すように、コンタクト１０３の上方に配線溝パターン１０７を形成する。具体的には、第２の絶縁膜１０２及びコンタクト１０３上にシリコン窒化炭化膜からなり、配線材料（銅など）の拡散を抑える第３の絶縁膜１０４をＣＶＤ法などにより堆積する。次に、第３の絶縁膜１０４の上に炭素含有シリコン酸化膜からなる第４の絶縁膜１０５をＣＶＤ法などにより堆積する。次に、第４の絶縁膜１０５の上に反射防止膜１０６をＣＶＤ法などにより堆積する。次いで、反射防止膜１０６の上に、フォトレジストからなる配線溝パターン１０７をフォトリソグラフィーにより形成する。
【００４２】
次に、図６（ｃ）に示すように、コンタクト１０３および第２の絶縁膜１０２の上方に配線溝１０８およびダミー配線溝１１１を形成する。具体的には、ドライエッチングにより、配線溝パターン１０７にしたがって反射防止膜１０６及び第４の絶縁膜１０５をエッチング除去し、配線溝１０８およびダミー配線溝１１１を形成する。次に、アッシングにより配線溝パターン１０７と反射防止膜１０６とを除去する。なお、本明細書においてダミー配線とは回路として実際に使用することのないダミーの配線のことを言い、ダミー配線溝とは、ダミー配線を形成するための溝のことを言う。
【００４３】
次に、図６（ｄ）に示すように、コンタクト１０３上に金属配線１０９を形成するとともに、第２の絶縁膜１０２上にダミー配線１１２を形成する。具体的には、まず、シリコン窒化炭化膜からなる第３の絶縁膜１０４のうち、配線溝１０８およびダミー配線溝１１１の底部に設けられた部分をエッチングにより除去することにより、コンタクト１０３の上面および第２の絶縁膜１０２の上面を露出させる。
【００４４】
次いで、２００℃以上且つ８００℃以下の温度で熱処理を行い、吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２から水分を脱離させる。ここで、２００℃以上且つ８００℃以下の温度で熱処理を行う理由は、第１の実施形態で説明した通りである。すなわち、図４に示す実験結果から、絶縁膜中からの水の脱離量は２００℃以上になると多くなり、また８００℃以下であることが現実の半導体プロセス上好ましいためである。
【００４５】
なお、本実施形態の方法においては、水素雰囲気下で熱処理を行ったが、窒素、酸素、希ガスのいずれかの雰囲気下において上述の熱処理を行ってもよい。
【００４６】
次に、配線溝１０８およびダミー配線溝１１１のそれぞれの底部及び側壁（に位置する第２の絶縁膜１０２上）と第４の絶縁膜１０５の上面上とにタンタルナイトライド／タンタルからなるバリアメタル膜を堆積する。次に、バリアメタル膜上に配線溝１０８およびダミー配線溝１１１を埋め込むように銅などからなる金属膜を堆積する。次に、化学的機械研磨法により、バリアメタル膜および金属膜のうち配線溝１０８およびダミー配線溝１１１の外部に形成された部分を除去する。その結果、バリアメタル膜１０９ａと金属膜１０９ｂとで構成された金属配線１０９と、バリアメタル膜１１２ａと金属膜１１２ｂとで構成されたダミー配線１１２とが形成される。
【００４７】
本発明の第２の実施形態に係る製造方法によれば、図６（ｄ）に示す工程において、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１を形成後、金属配線１０９及びダミー配線１１２を形成する前に、熱処理を行っている。この熱処理により、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１を通して、吸湿性が相対的に高い第２の絶縁膜１０２から水を効率良く抜いている。その結果、本実施形態の方法によれば、第２の絶縁膜１０２の耐熱性および耐絶縁性の劣化、第２の絶縁膜１０２と第３の絶縁膜１０４との界面の密着性の劣化を抑制することができる。さらに、バリアメタル膜の酸化を抑制することができ、配線信頼性が低下するのを防ぐことができる。
【００４８】
また、配線溝１０８の幅及びダミー配線溝１１１の幅は相対的に大きいほどよい。これは、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１の開口面積を大きくすることによって、水の脱ガス量を多くすることができるからである。また、ダミー配線溝の幅を配線溝の幅の最小の寸法を基準として、配線溝の幅の最小寸法の０．５倍から１００倍までの大きさにすることにより水の脱ガス効率を高くすることができる。この幅の大きさは、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１を正常に形成することができる大きさを示している。さらに、配線溝１０８の幅を、配線溝１０８の幅の最小寸法の１倍から１００倍までの大きさにすることにより水の脱ガス効率を高くすることができるので、より好ましい。
【００４９】
また、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１の数は相対的に多いほどよい。これは、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１の数を多くすることによって、水の脱ガス量を多くすることができるからである。
【００５０】
また、全ての配線溝１０８及びダミー配線溝１１１の開口面積の合計値の、開口部以外を含めた（基板の）全面積に対する割合を０．１％以上且つ８０％以下にすることによって脱ガスの効率を高くすることができる。この割合は、配線溝及びダミー配線溝を正常に形成することができる数及び開口部の大きさから決められたものである。
【００５１】
また、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１を形成後に熱処理を行う工程と併せて、コンタクトホールを形成した後で且つコンタクト１０３の形成前に熱処理を行ってもよい。また、配線溝及びダミー配線溝を形成後に熱処理を行う工程と併せて、コンタクト１０３を形成した後に、熱処理を行ってもよい。ここで生じる効果は、第１の実施形態で述べたとおりである。
【００５２】
また、本実施形態の方法では、図６（ｄ）に示す工程において、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１を形成後に熱処理を行っているが、この工程の代わりに、またはこの工程と併せて、モリブデンなどの酸化性金属からなるバリアメタル膜と、銅などからなる金属膜とを、配線溝１０８及びダミー配線溝１１１内に埋め込んだ後に熱処理を行ってもよい。この工程によると以下のような効果を生じる。
【００５３】
図５から分かるように、モリブデンは酸化物生成エネルギーが低いため、水（Ｈ２Ｏ）と反応して酸化物となりやすいという特徴がある。そのため、バリアメタル膜としてモリブデンなどの酸化性金属またはその窒化物を用いて配線及びダミー配線形成後に熱処理を行うと、吸湿性が相対的に高い絶縁膜からの水分がバリアメタル膜と優先的に反応する。そのため、他の絶縁膜の劣化を抑制することができるという効果がある。なお、バリアメタル膜として、モリブデン及びその窒化物を使用する例を示したが、同様の酸化性金属であるクロム、コバルト、白金、タングステン及びこれらの窒化物をバリアメタル膜として使用してもモリブデンを使用した場合と同様の効果を得ることができる。また、モリブデンなどの酸化性金属からなるバリアメタル膜を配線溝１０８及びダミー配線溝１１１内に形成した後に熱処理を行うだけでなく、バリアメタル膜としてモリブデンなどの酸化性金属を用いて、コンタクトホールを埋め込んだ後に熱処理を行うことで、酸化性金属からなるバリアメタル膜が水分と優先的に反応を起こし、第２の絶縁膜１０２や他の絶縁膜の劣化をさらに抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態の方法では、第２の絶縁膜１０２として吸湿性の相対的に高いシリコン酸化膜を使用したが、Ｏ３−ＴＥＯＳ（Tetraetylorthosilicate）膜若しくはＳＯＤ（Spin on Dielectric）膜などの狭ピッチのゲート間のギャップをボイドなく埋め込むことができる埋め込み特性に優れた材料、又は、ＯＳＧ（orga no-ilicates）膜、メチルシルセスシオキサン（ＭＳＱ：methyl-silsesquioxane）膜、若しくは炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣＨ）膜などの低誘電率絶縁膜材料を用いても構わない。
【００５５】
また、ダミー配線溝の開口部の形状は、正方形、長方形又は円形のいずれであってもよい。
【００５６】
また、図６（ａ）に示す工程において、ダミーコンタクトホールを形成し、第１の実施形態と同様の方法により、ダミーコンタクトを形成してもよい。この場合、ダミーコンタクトホール形成後、又はダミーコンタクト形成後に熱処理を行うことにより、第２の絶縁膜１０２中から脱離させる水分量をさらに増やすことができ、半導体装置の信頼性を増すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明の方法は、多層配線を有する半導体装置の信頼性向上に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】温度を変化させた場合に、吸湿性が相対的に高い絶縁膜からのＨ２Ｏの脱ガス量を示す図である。
【図５】各種酸化物の生成エネルギーを示した図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  第１の絶縁膜
１０２  第２の絶縁膜
１０３      コンタクト 
１０３ａ、１０９ａ、１１０ａ、１１２ａ    バリアメタル膜 
１０３ｂ、１０９ｂ、１１０ｂ、１１２ｂ    金属膜 
１０４      第３の絶縁膜 
１０５      第４の絶縁膜 
１０６      反射防止膜 
１０７      配線溝パターン 
１０８      配線溝 
１０９      金属配線  
１１０      ダミーコンタクト  
１１１      ダミー配線溝 
１１２      ダミー配線 
【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６】
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【図５】
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