(57)【要約】【課題】スルーホールの微細化による半導体装置の高集積化と、スルーホール内に埋め込まれる導体のカバレッジ性と、を両立させる。【解決手段】半導体装置は、下層配線２と、下層配線２上に形成され、下層配線２の上面を露出させる開口３１を有する第１絶縁膜（例えば、有機絶縁膜３）と、第１絶縁膜上に形成され、スルーホール５が形成された第２絶縁膜（例えば、無機絶縁膜４）とを有する。半導体装置は、更に、スルーホール５に埋め込まれ、下層配線２と電気的に接続された導体９を有する。開口３１は、上側に向けて拡径するテーパー形状に形成されている。スルーホール５の側壁５ａの少なくとも下端は、開口３１の側壁３１ａを構成する傾斜面の上に位置している。【選択図】図１
2012138445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層配線と、
前記下層配線上に形成され、且つ、前記下層配線の上面を露出させる開口を有する第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、且つ、スルーホールが形成された第２絶縁膜と、
前記スルーホールに埋め込まれ、前記下層配線と電気的に接続された導体と、
を有し、
前記開口は、上側に向けて拡径するテーパー形状に形成され、
前記スルーホールの側壁の少なくとも下端は、前記開口の側壁を構成する傾斜面の上に位置していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１絶縁膜は有機絶縁膜であり、前記第２絶縁膜は無機絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記スルーホールの側壁と前記下層配線の上面とのなす角度が８０°以上９０°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記スルーホールの側壁は、前記下層配線の上面に対して直交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。
【請求項５】
前記スルーホールは、前記下層配線の上面に達しており、
前記導体が前記下層配線の上面に接していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記導体は、
前記スルーホールの開口縁部と、前記スルーホールの前記側壁と、前記スルーホールを介して露出した前記開口の前記側壁と、前記スルーホールを介して露出した前記下層配線と、を覆うバリアメタルと、
前記バリアメタルを覆う上層配線と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記開口の側壁上、及び、前記開口を介して露出した前記下層配線上に形成されたバリアメタルを更に有し、
前記スルーホールは、前記バリアメタルの上面に達しており、
前記スルーホールの前記側壁の少なくとも下端は、平面視において、前記バリアメタルの外形線の内側に位置し、
前記導体が前記バリアメタルの上面に接していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記導体は、
前記スルーホールの開口縁部と、前記スルーホールの前記側壁と、前記スルーホールを介して露出した前記バリアメタルと、を覆うメッキパスと、
前記メッキパスを覆う上層配線と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記下層配線の上面に対する前記開口の前記側壁の傾斜角度が３０°以上６０°以下であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記下層配線は半導体基板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
半導体基板上に下層配線を形成する工程と、
前記下層配線を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜に、前記下層配線の上面を露出させる開口を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜にスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに導体を埋め込み、該導体を前記下層配線と電気的に接続させる工程と、
を有し、
前記開口を形成する工程では、前記開口を上側に向けて拡径するテーパー形状に形成し、
前記スルーホールを形成する工程は、前記スルーホールの側壁の少なくとも下端が、前記開口の側壁を構成する傾斜面の上に位置するように行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記スルーホールを形成する工程は、前記スルーホールの側壁と前記下層配線の上面とのなす角度が８０°以上９０°以下となるように行うことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記スルーホールを形成する工程は、前記スルーホールの側壁が前記下層配線の上面に対して直交するように行うことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１絶縁膜を形成する工程では、前記第１絶縁膜として感光性有機膜を形成し、
前記開口を形成する工程は、
前記第１絶縁膜を露光する工程と、
前記第１絶縁膜を現像する工程と、
前記第１絶縁膜を熱硬化させるとともにリフローさせる工程と、
を含み、
前記第１絶縁膜を現像する工程の後、且つ、前記リフローさせる工程の前の段階での前記開口の開口寸法が前記スルーホールの開口寸法よりも小さくなるようにして、前記開口を形成する工程を行うことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記スルーホールを形成する工程は、
前記第２絶縁膜上にフォトレジストマスクを形成する工程と、
前記フォトレジストマスクを露光する工程と、
前記フォトレジストマスクを現像する工程と、
を含み、
前記第１絶縁膜を露光する工程と、前記フォトレジストマスクを露光する工程とで、同一形状のマスクを介して露光を行い、
前記第１絶縁膜を現像する工程の後、且つ、前記リフローさせる工程の前の段階での前記開口の開口寸法が、前記スルーホールの開口寸法よりも小さくなるように、前記開口を形成する工程での露光時間と現像時間とのうち少なくとも何れか一方を設定することを特徴とする請求項１４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、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置のスルーホール内に埋め込まれる導体のカバレッジ性を改善するための技術として、例えば、特許文献１、２の技術がある。
【０００３】
特許文献１には、上側に向けて拡径するテーパー形状のスルーホールを形成し、且つ、スルーホールの側壁の上部の傾斜角度をその下部の傾斜角度よりも緩やかに設定することにより、スルーホール内に埋め込まれる配線層のカバレッジ性を改善することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、スルーホール内にサイドウォールを形成することにより、スルーホール内の余白領域の形状を上側に向けて拡径するテーパー形状とした後で、スルーホール内に配線層を埋め込むことにより、配線層のカバレッジ性を改善することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８２９８９号公報
【特許文献２】特開平０７−０２２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術では、スルーホールの側壁が下端から上端までテーパー形状であるため、スルーホールの平面寸法が拡大することにより半導体装置の高集積化が困難となる。しかも、スルーホールの側壁の下部の傾斜角度が相対的に大きい（具体的には９０°に近い）ため、スルーホールの平面寸法が拡大する割には、スルーホールの底部の周縁部でのカバレッジ性が悪い。
【０００７】
特許文献２の技術では、スルーホール内にサイドウォールを形成する必要があるため、スルーホールの平面寸法が拡大することにより半導体装置の高集積化が困難となる。また、スルーホールの開口寸法の制御が困難である。
【０００８】
このように、スルーホールの微細化による半導体装置の高集積化と、スルーホール内に埋め込まれる導体のカバレッジ性と、を両立させることは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、下層配線と、
前記下層配線上に形成され、且つ、前記下層配線の上面を露出させる開口を有する第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、且つ、スルーホールが形成された第２絶縁膜と、
前記スルーホールに埋め込まれ、前記下層配線と電気的に接続された導体と、
を有し、
前記開口は、上側に向けて拡径するテーパー形状に形成され、
前記スルーホールの側壁の少なくとも下端は、前記開口の側壁を構成する傾斜面の上に位置していることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００１０】
この半導体装置によれば、第１絶縁膜の開口は、上側に向けて拡径するテーパー形状に形成され、スルーホールの側壁の少なくとも下端は、開口の側壁を構成する傾斜面の上に位置している。このため、スルーホールの底部の周縁部（スルーホールの側壁の下部とも言える）は、開口の側壁と同様に、上側に向けて拡径するテーパー形状となる。よって、スルーホールが断面矩形状の場合と比べて、スルーホールの底部の周縁部における導体のカバレッジ性が良好となる。これにより、半導体装置の高温動作環境での配線間バリア性の不良を低減することができる。つまり、半導体装置の高信頼性を確保することができる。
よって、スルーホールの側壁と下層配線の上面とのなす角度を９０°に近い角度に設定し、スルーホールの平面寸法を極力小さくしても、スルーホールの底部の周縁部における導体のカバレッジ性を十分に得ることができる。よって、スルーホールを容易に微細化することが可能である。このため、半導体装置を容易に高集積化できる。
このように、スルーホールの微細化による半導体装置の高集積化と、スルーホール内に埋め込まれる導体のカバレッジ性と、を両立させることができる。
【００１１】
また、本発明は、半導体基板上に下層配線を形成する工程と、
前記下層配線を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜に、前記下層配線の上面を露出させる開口を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜にスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに導体を埋め込み、該導体を前記下層配線と電気的に接続させる工程と、
を有し、
前記開口を形成する工程では、前記開口を上側に向けて拡径するテーパー形状に形成し、
前記スルーホールを形成する工程は、前記スルーホールの側壁の少なくとも下端が、前記開口の側壁を構成する傾斜面の上に位置するように行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スルーホールの微細化による半導体装置の高集積化と、スルーホール内に埋め込まれる導体のカバレッジ性と、を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図６】比較例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１５】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【００１６】
本実施形態に係る半導体装置は、下層配線２と、下層配線２上に形成され、且つ、下層配線２の上面を露出させる開口３１を有する第１絶縁膜（例えば、有機絶縁膜３）と、第１絶縁膜上に形成され、且つ、スルーホール５が形成された第２絶縁膜（例えば、無機絶縁膜４）と、スルーホール５に埋め込まれ、下層配線２と電気的に接続された導体９と、を有し、開口３１は、上側に向けて拡径するテーパー形状に形成され、スルーホール５の側壁５ａの少なくとも下端は、開口３１の側壁３１ａを構成する傾斜面の上に位置している。なお、スルーホール５の側壁５ａの全体が、側壁３１ａを構成する傾斜面の上に位置していることが好ましい。
半導体基板１上にＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの能動素子（図示略）を形成した後、絶縁膜（本実施形態の場合、有機絶縁膜３及び無機絶縁膜４）で半導体装置の上面を平坦化し、絶縁膜を開口してスルーホール５を形成し、スルーホール５内に金属配線（本実施形態の場合、上層配線７及びバリアメタル６）を埋め込み、絶縁膜上に再配線することで多層配線構造を形成することによって、半導体装置は構成されている。以下、詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置は、半導体基板１と、半導体基板１上に形成された下層配線２と、有機絶縁膜３と、無機絶縁膜４と、導体９と、を有している。
【００１８】
下層配線２は、半導体基板１上に形成されている。半導体装置は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの能動素子（全体図示略）を有しており、下層配線２は、その能動素子の一部分を構成する。すなわち、下層配線２は、例えば、能動素子のゲート、ドレイン、ソース電極などである。下層配線２は、例えば、ＷＳｉ、或いはＡｕなどにより構成されている。また、下層配線２は能動素子で無い場合もある（例えば、受動素子を多層配線化する場合）。
【００１９】
有機絶縁膜３は、下層配線２上に形成されている。この有機絶縁膜３には、下層配線２の上面を露出させる開口３１が形成されている。この開口３１は、上側に向けて拡径するテーパー形状に形成されている。下層配線２の上面に対する開口３１の側壁３１ａの傾斜角度（半導体基板１の上面に対する開口３１の側壁３１ａの傾斜角度）は、例えば、３０°以上６０°以下である。
有機絶縁膜３は、例えば、感光性の材料からなる。この材料は、例えば、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン等である。
【００２０】
無機絶縁膜４は、有機絶縁膜３上に形成されている。無機絶縁膜４は、例えば、シリコン酸化膜、或いは、シリコン窒化膜等である。
【００２１】
無機絶縁膜４には、スルーホール５が形成されている。本実施形態の場合、スルーホール５は、下層配線２の上面に達している。つまり、スルーホール５は、開口３１と連通している。
スルーホール５の側壁５ａは、開口３１の側壁３１ａを構成する傾斜面の上に位置している。換言すれば、平面視において、開口３１の側壁３１ａの下端は、スルーホール５の側壁５ａよりも開口３１の中央寄りに位置し、且つ、開口３１の側壁３１ａの上端はスルーホール５の側壁５ａよりも開口３１の中心から遠くに位置する。
本実施形態の場合、側壁５ａの下端は、側壁３１ａに突き当たっている。
本実施形態の場合、スルーホール５は、下層配線２の上面と、側壁３１ａの下部と、を露出させている。
スルーホール５の側壁５ａと下層配線２の上面とのなす角度は、９０°に近くすることにより、スルーホール５を微細化することができる。この角度は、例えば、８０°以上９０°以下であることが好ましい。より好ましくは、スルーホール５の側壁５ａは、下層配線２の上面に対して直交している。
【００２２】
導体９は、例えば、バリアメタル６と上層配線７とを含む。
【００２３】
バリアメタル６は、スルーホール５の上端の開口の縁部と、スルーホール５の側壁５ａと、スルーホール５を介して露出した開口３１の側壁３１ａ（つまり側壁３１ａの下部）と、スルーホール５を介して露出した下層配線２と、を覆っている。
バリアメタル６は、例えば、Ｔｉ−Ａｕ等である。
バリアメタル６は、下層配線２と上層配線７との反応を抑制する。
【００２４】
上層配線７は、例えば、バリアメタル６の全面を覆っている。
上層配線７は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ等である
【００２５】
本実施形態の場合、導体９は、下層配線２の上面に接している。
【００２６】
次に、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
図２及び図３は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【００２７】
この製造方法は、半導体基板１上に下層配線２を形成する工程と、下層配線２を覆う第１絶縁膜（例えば、有機絶縁膜３）を形成する工程と、第１絶縁膜に、下層配線２の上面を露出させる開口３１を形成する工程と、第１絶縁膜上に第２絶縁膜（例えば、無機絶縁膜４）を形成する工程と、第２絶縁膜にスルーホール５を形成する工程と、スルーホール５に導体９を埋め込み、導体９を下層配線２と電気的に接続させる工程と、を有し、開口３１を形成する工程では、開口３１を上側に向けて拡径するテーパー形状に形成し、スルーホール５を形成する工程は、スルーホール５の側壁５ａの少なくとも下端が、開口３１の側壁３１ａを構成する傾斜面の上に位置するように行う。以下、詳細に説明する。
【００２８】
先ず、図２（ａ）に示すように、半導体装置の能動素子の一部分を構成する下層配線２を半導体基板１上に形成する。ただし、上記のように下層配線２は能動素子で無い場合もある。
【００２９】
次に、有機絶縁膜３（図２（ｃ））を形成する。
【００３０】
このためには、先ず、有機絶縁膜３の前駆体薬液を全面（半導体基板１上及び下層配線２上を含む）に塗布することにより、有機絶縁膜１０を形成する。この前駆体薬液は、露光と現像によりパターニングされる感光性有機材料であり、パターニング後は熱処理で硬化される。硬化後は半導体プロセスの熱工程、ドライ処理、有機薬液処理及び無機薬液処理に対し強い耐性を呈するものが好ましい。この前駆体薬液は、例えば、感光性のポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン等である。
次に、スルーホール５のパターン形成用のメタルマスク１１を用いて有機絶縁膜１０を露光する。次に、有機絶縁膜１０を現像することにより、有機絶縁膜１０において開口１１ａと対応する位置に開口３３を形成し、この開口３３を介して下層配線２の上面を露出させる。ここで、開口３３は、後で形成されるスルーホール５と同じ位置に形成されている。（図２（ｂ））。
ここで、例えば、有機絶縁膜１０の開口３３の開口寸法が、メタルマスク１１の開口１１ａの開口寸法の約８０〜９０％となるように、露光時間と現像時間との少なくとも何れか一方を調節する（短めに設定する）。つまり、有機絶縁膜１０を現像する工程の後、且つ、リフローさせる工程（後述）の前の段階での開口３３の開口寸法がスルーホール５の開口寸法（後述するように、スルーホール５の開口寸法は、例えばメタルマスク１１の開口１１ａの開口寸法と同じ寸法である）よりも小さくなるようにして、開口３１を形成する。
また、有機絶縁膜１０を現像する工程の後、且つ、リフローさせる工程（後述）の前の段階での開口３３の開口寸法が、スルーホール５の開口寸法よりも小さくなるように、開口３３を形成する工程での露光時間と現像時間とのうち少なくとも何れか一方を設定する。
なお、この段階で、開口３３の側壁３３ａは、下層配線２の上面に対して垂直に近い矩形である。
【００３１】
次に、熱処理により有機絶縁膜１０を熱硬化させることにより、有機絶縁膜３を形成する（図２（ｃ））。有機絶縁膜３は、有機絶縁膜１０を熱硬化させたものである。この熱処理の温度は、有機絶縁膜１０の材料に応じて適宜に設定されるが、例えば、３００〜５００℃以上程度である。この熱処理により、有機絶縁膜１０は溶媒除去されるとともに、リフローされる。この結果、有機絶縁膜３の開口３１は、上側に向けて拡径するテーパー形状となる。開口３１の側壁３１ａは、下層配線２の上面に対し、例えば、３０°以上６０°以下の傾斜角度となる。このリフローの際には、有機絶縁膜１０の底面は下層配線２の上面と密着しているため、開口３１の底部の寸法の変化は極力抑制され、開口３１の上部が広がるように変形する。
【００３２】
次に、有機絶縁膜３上及び下層配線２上に無機絶縁膜（例えばシリコン酸化膜或いはシリコン窒化膜）４をＣＶＤ法などで成膜する。無機絶縁膜４の厚さは、例えば有機絶縁膜３の厚さの２倍以上２０倍以下程度とする。
次に、無機絶縁膜４上に、フォトレジストマスク１３を形成する。すなわち、無機絶縁膜４上にフォトレジストマスク１３を形成する工程と、このフォトレジストマスク１３を露光する工程と、このフォトレジストマスク１３を現像する工程と、を行う。ここでの露光は、図２（ｂ）の工程で用いたのと同一のメタルマスク１１を用いて行う。ここで、フォトレジストマスク１３の開口１３ａの開口寸法がメタルマスク１１の開口１１ａの開口寸法と同じ寸法となるように、フォトレジストマスク１３を形成する（図２（ｄ））。
【００３３】
次に、図３（ａ）に示すように、フォトレジストマスク１３をマスクとして無機絶縁膜４をエッチングすることにより、スルーホール５を形成する。このエッチングは、例えば、ＣＦ４＋Ｈ２系のガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）とすることができる。このエッチングは、異方性エッチングとなり、スルーホール５の側壁５ａは、下層配線２の上面に対してほぼ直交した形状となる。スルーホール５は、下層配線２の上面、及び、開口３１の側壁３１ａに達するように形成する。これにより、スルーホール５の開口寸法は、例えば、フォトレジストマスク１３の開口１３ａの開口寸法、並びに、メタルマスク１１の開口１１ａの開口寸法と同じ寸法となる。また、このガス条件でのＲＩＥにおいて、有機絶縁膜３はエッチングされないので、スルーホール５内に露出した有機絶縁膜３はこの工程以前の形状で残存する。
【００３４】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトレジストマスク１３を除去した後、バリアメタル６として、例えばＴｉ−Ａｕをスパッタリング法によりスルーホール５内を含む全面に成膜する。
【００３５】
次に、図３（ｃ）に示すように、上層配線７を、例えばＡｕメッキ法により所望のパターン形状となるように、バリアメタル６上に形成する。上層配線７は、少なくとも、スルーホール５内の全面と、スルーホール５の上部開口の縁部に形成する。次に、バリアメタル６の不要な領域をドライエッチングなどにより除去する。
或いは、図３（ｃ）の工程では、上層配線７をスパッタリングにより全面に成膜した後、上層配線７及びバリアメタル６を一括してドライエッチングなどにより所望の形状に加工しても良い。
【００３６】
次に、図６を参照して、比較例に係る半導体装置について説明する。
【００３７】
比較例に係る半導体装置は、以下に説明する点で、上記の第１の実施形態に係る半導体装置と相違し、その他の点では、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に構成されている。
【００３８】
図６に示すように、比較例に係る半導体装置は、有機絶縁膜３を有しておらず、無機絶縁膜４が半導体基板１上及び下層配線２上に形成されている。また、無機絶縁膜４に形成されたスルーホール５が下層配線２の上面に達している。そして、スルーホール５内に、バリアメタル６と上層配線７とにより構成される導体９が埋め込まれている。
【００３９】
スルーホール５の側壁５ａは、下層配線２の上面に対して直交し、スルーホール５は断面矩形状に形成されている。このため、比較例に係る半導体装置においては、スルーホール５の底部の角部２１において、バリアメタル６のカバレッジ性が悪化（薄化）したり、空隙が生じたりする。これはバリアメタル６のスパッタリングにおいて、プラズマ状態のバリアメタル６がスルーホール５の底部の角部２１には到達し難く、スルーホール５の底面の中央や、スルーホール５の側壁５ａの上部に選択的に成長するためである。
スルーホール５の底部の角部２１でのバリアメタル６のカバレッジ性が悪化する結果として、下層配線２と上層配線７との間にパスが形成されてバリア性が低下する。この結果、高温状況下で下層配線２と上層配線７とが反応してしまい、半導体装置の信頼性低下の原因となる。
【００４０】
これに対し、以上のような第１の実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００４１】
有機絶縁膜３の開口３１は、上側に向けて拡径するテーパー形状に形成され、スルーホール５の側壁５ａの少なくとも下端は、開口３１の側壁３１ａを構成する傾斜面の上に位置している。このため、スルーホール５の底部の周縁部（スルーホール５の側壁５ａの下部とも言える）は、開口３１の側壁３１ａと同様に、上側に向けて拡径するテーパー形状となる。よって、スルーホール５が断面矩形状の場合と比べて、スルーホール５の底部の周縁部における導体９のカバレッジ性が良好となる。これにより、半導体装置の高温動作環境での配線間バリア性の不良を低減することができる。つまり、半導体装置の高信頼性を確保することができる。
よって、スルーホール５の側壁５ａと下層配線２の上面とのなす角度を９０°に近い角度に設定し、スルーホール５の平面寸法を極力小さくしても、スルーホール５の底部の周縁部における導体９のカバレッジ性を十分に得ることができる。よって、スルーホール５を容易に微細化することが可能である。このため、半導体装置を容易に高集積化できる。
このように、スルーホール５の微細化による半導体装置の高集積化と、スルーホール５内に埋め込まれる導体９のカバレッジ性と、を両立させることができる。つまり、半導体装置の高集積化（微細化）と高信頼性とを両立させることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、有機絶縁膜３（有機絶縁膜１０）が熱硬化の際のリフローにより変形することを利用して、有機絶縁膜３の開口３１のテーパー形状を形成する。このとき、有機絶縁膜３の底部は下層配線２と密着してほとんど移動しないため、開口３１の底部の寸法制御性が良い。有機絶縁膜３（有機絶縁膜１０）の材料の一例として、感光性ポリイミドが挙げられる。この材料では開口寸法のアスペクト比（縦／横）＝１．５以上程度でもパターニング可能であり、開口寸法を約１μｍ径にすることができ、また、露光時間により開口寸法を容易に調整することが可能である。さらに熱硬化処理の条件によりリフローの程度を調整可能であり、開口３１の側壁３１ａの傾斜角度を容易に３０°以上６０°以下（例えば、４５°程度）に形成することが可能である。また、有機絶縁膜３と下層配線２との十分な密着性、並びに、有機絶縁膜３と無機絶縁膜４との十分な密着性が得られ、半導体プロセスに対する高耐性が容易に得られる。
【００４３】
また、無機絶縁膜４へのスルーホール５の形成に際しては、異方性のＲＩＥで行うことにより、下層配線２に対して直交する開口形状が容易に得られ、素子の高集積化が可能である。さらに、ＣＦ４＋Ｈ２ガス系でのＲＩＥでは、無機絶縁膜４と有機絶縁膜３とで高いエッチング選択性が得られるので、有機絶縁膜３の形状をＲＩＥの実施前の形状のままとすることができる。
【００４４】
また、有機絶縁膜３のパターニングと、無機絶縁膜４を加工するためのフォトレジストマスク１３のパターニングは、同じメタルマスク１１で同様に目合せ露光することにより行う。また、有機絶縁膜３の開口３１の底部はメタルマスク１１の開口１１ａの開口寸法の約８０〜９０％に縮小させているので、無機絶縁膜４の開口（スルーホール５）の側壁５ａの下端は、有機絶縁膜３の開口３１のテーパー形状の側壁３１ａ上に乗る形となる。
【００４５】
このように、スルーホール５の上部（具体的には、スルーホール５の上側半分以上の部分）は、下層配線２の上面に対して直交し、且つ、スルーホール５の底部のみがテーパー形状となった、いわゆるＵ字型の（スルーホール５の底部に、例えば１２０°未満のコーナー角を持たない）スルーホール５を形成することができる。
【００４６】
〔第２の実施形態〕
図４は第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体装置は、以下に説明する点でのみ第１の実施形態に係る半導体装置と相違し、その他の点では、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に構成されている。
【００４７】
図４に示すように、本実施形態の場合、半導体装置は、有機絶縁膜３と無機絶縁膜４おの間にバリアメタル２０を有している。
【００４８】
このバリアメタル２０は、開口３１の側壁３１ａ上、及び、開口３１を介して露出した下層配線２上に形成されている。このため、バリアメタル２０の中央部は、下層配線２の形状を反映して、平坦（下層配線２の上面と平行）となっているが、バリアメタル２０の周縁部２０ａは、傾斜した側壁３１ａの形状を反映して傾斜している。バリアメタル２０は、例えば、Ｔｉ−Ａｕにより構成されている。
【００４９】
無機絶縁膜４は、バリアメタル２０上、及び、有機絶縁膜３上に形成されている。そして、無機絶縁膜４に形成されたスルーホール５は、バリアメタル２０の上面に達している。ここで、スルーホール５の側壁５ａの少なくとも下端は、バリアメタル２０の傾斜した周縁部２０ａの上に位置している。より好ましくは、スルーホール５の側壁５ａの全体が、傾斜した周縁部２０ａの上に位置している。スルーホール５の側壁５ａの下端は、バリアメタル２０の周縁部２０ａの上面に突き当たっている。
本実施形態の場合、スルーホール５内に埋め込まれた導体９は、バリアメタル２０の上面に接している。
【００５０】
ここで、スルーホール５の側壁５ａの少なくとも下端は、平面視において、バリアメタル２０の外形線の内側に位置している。本実施形態の場合、スルーホール５の側壁５ａの全体が、平面視において、バリアメタル２０の外形線の内側に位置している。このため、バリアメタル２０の周縁部２０ａの一部分（周縁部２０ａの外周側の部分）は、無機絶縁膜４と有機絶縁膜３とにより上下から挟まれている。
【００５１】
また、本実施形態の場合、導体９は、例えば、メッキパス８と上層配線７とを含む。
メッキパス８は、スルーホール５の上端の開口の縁部と、スルーホール５の側壁５ａと、スルーホール５を介して露出したバリアメタル２０と、を覆っている。メッキパス８は、例えば、Ｔｉ−Ａｕにより構成されている。
上層配線７は、例えば、メッキパス８の全面を覆っている。
【００５２】
次に、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。図５は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【００５３】
先ず、第１の実施形態における図３（ａ）の工程までと同じ工程を行うことにより、テーパー形状の開口３１を有する有機絶縁膜３を形成する（図５（ａ）の状態）。
【００５４】
次に、バリアメタル２０として、例えばＴｉ−Ａｕをスパッタリング法で全面に成膜し、ドライエッチングなどで加工することによって、バリアメタル２０を所定の形状に形成する（図５（ｂ））。
【００５５】
次に、第１の実施形態と同様に、無機絶縁膜４を成膜し、無機絶縁膜４にスルーホール５を形成する。ただし、本実施形態では、無機絶縁膜４は、有機絶縁膜３上及びバリアメタル２０上を成膜され、スルーホール５は、バリアメタル２０の上面に達するように形成される（図５（ｃ））。
【００５６】
次に、導体９を形成する。導体９の上層配線７を形成する方法としては、メッキパス８を形成後、Ａｕメッキ後にメッキパスを加工して形成する方法や、上層配線７をスパッタリングで全面成膜し、加工して形成する方法などがある。
【００５７】
以上のような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる他に、以下の効果が得られる。
先ず、バリアメタル２０を形成する段階では、上層の無機絶縁膜４が存在しないため、バリアメタル２０をカバレッジ性良く有機絶縁膜３上及び下層配線２上に成膜することができる点で、上記の第１の実施形態よりも有利な効果が得られる。
また、無機絶縁膜４に対してスルーホール５形成のためのＲＩＥを行う際に、並びに、その後の処理を行う際に、既に有機絶縁膜３がバリアメタル２０により覆われており、有機絶縁膜３が露出していないので、有機絶縁膜３の開口３１に対するダメージを軽減することができる。このため、プロセスの自由度が高まるとともに、有機絶縁膜３の材料選択の自由度が高まる。
【００５８】
上記の各実施形態では、第１絶縁膜が有機絶縁膜３であり、第２絶縁膜が無機絶縁膜４である例を説明したが、第１絶縁膜と第２絶縁膜とでエッチング選択比が異なっていれば、第１及び第２絶縁膜の双方が無機絶縁膜であっても良いし、或いは、第１及び第２絶縁膜の双方が有機絶縁膜であっても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１ 半導体基板
２ 下層配線
３ 有機絶縁膜（第１絶縁膜）
４ 無機絶縁膜（第２絶縁膜）
５ スルーホール
５ａ 側壁
６ バリアメタル
７ 上層配線
８ メッキパス
９ 導体
１０ 有機絶縁膜
１１ メタルマスク
１１ａ 開口
１３ フォトレジストマスク
１３ａ 開口
２０ バリアメタル
２０ａ 周縁部
２１ 角部
３１ 開口
３１ａ 側壁
３３ 開口
３３ａ 側壁
【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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