(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された絶縁膜に凹部を形成し、前記絶縁膜全面に金属膜を形成し、前記金属膜を前記凹部に充填するステップと、
電解液中で前記金属膜を陽極として、電圧を印加し、前記金属膜を陽極酸化法によって酸化し、前記金属膜が電気的に分断された時点で酸化を停止し、前記凹部のみに前記金属膜を残すステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属膜を残すステップ終了後に、前記金属膜の酸化物を除去するステップを有する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】
前記金属膜の陽極酸化は、前記凹部以外に形成された金属膜を酸化物とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記凹部は、前記絶縁膜に形成された配線溝または接続孔の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板上に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜に配線溝または接続孔の少なくとも一方を形成するステップと、
前記絶縁膜全面に陽極酸化可能な金属膜を形成し、前記金属膜を前記配線溝または接続孔に充填するステップと、
電解液中で前記金属膜を陽極として電圧を印加し、前記金属膜を陽極酸化し、前記金属膜が電気的に分断された時点で酸化を停止し、前記配線溝または接続孔のみに前記金属膜を残すステップと、
前記金属膜の酸化膜を除去するステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板上に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜にキャパシタの電極溝を形成するステップと、
前記絶縁膜全面に陽極酸化可能な金属膜を形成し、前記金属膜を前記電極溝に充填するステップと、
電解液中で前記金属膜を陽極として電圧を印加し、前記金属膜を陽極酸化して前記キャパシタの容量絶縁膜を形成し、前記金属膜が電気的に分断された時点で酸化を停止し、前記電極溝のみに前記金属膜を残し前記キャパシタの下部電極を形成するステップと、
前記容量絶縁膜の上に前記キャパシタの上部電極を形成するステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜に比べて誘電率が低いことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜は、有機成分を含むシリケイト系膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜は、シリケイト系膜でありかつ無機系膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、埋め込み配線構造を有する半導体装置の平坦化技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの高集積化に伴い、配線の多層化は必要不可欠となってきている。多層配線構造を実現する上で重要な事柄の一つに層間絶縁膜の平坦化があり、その平坦化技術としてダマシーン（damascene）プロセスがある。ダマシーンプロセスは、層間絶縁膜に設けられた配線溝に金属配線パターンを埋め込むプロセスであり、その金属膜の埋め込みによって平坦化を実現するものである。
【０００３】
ダマシーン配線は、配線溝を形成した絶縁膜に金属膜を堆積した後、絶縁膜表面に堆積した不要な金属膜を化学的機械的研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）技術により除去することで形成される。
【０００４】
現在、ダマシーン配線形成に必要なＣＭＰ技術の問題点として、次のような項目がある。
【０００５】
（１）まず、図１０に示すディッシングの問題である。ディシングは、配線幅の広いパターンに顕著に見られ、配線中心部が周辺部よりも速く削れてしまうものである。配線幅の狭いパターンであれば、配線溝の横の絶縁膜の存在により研磨布が配線溝内の金属膜にほとんど触れることはない。したがって、配線溝内の金属が除去されることはない。ところが、幅の広い配線では、特にその中央部は絶縁膜から遠く離れている。そのため、中央部に直接研磨布が接触し、中央部の金属は除去されてしまう。その結果、図１０に示すように、配線溝内の金属膜の膜厚が皿の形のように減少してしまう。
【０００６】
（２）次に、図１１に示すシンニングの問題である。配線幅の狭いパターンでは、絶縁膜と金属膜の選択比が大きければ（１）のディッシングは生じないが、その選択比が小さいと金属の除去と同時に絶縁膜も除去されてしまう場合がある。その場合、研磨時間が長すぎると、絶縁膜の除去と同時に配線溝内の金属膜の除去も進行し、配線膜厚の減少、すなわちシンニングが生じる。さらに、研磨速度の面内均一性がそのまま配線膜厚の面内均一性に反映されてしまうため、シンニングが生じた場合、研磨速度の面内均一性が悪い場合には、配線膜厚の面内均一性も同様に悪いものとなってしまう。
【０００７】
（３）最後に、コストの問題である。ＣＭＰ技術は、特別仕様の研磨粒子や特殊な薬液を用いた後処理が必要とされる場合が多い。さらに、枚葉式の装置がほとんどである。したがって、必然的にプロセスの単価が高くなってしまう。
【０００８】
上記のようなＣＭＰ技術の問題点は、絶縁膜に形成された接続孔に金属を埋め込むプラグ（plug）配線においても同様である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ダマシーン配線、プラグ配線の形成に必要なＣＭＰ技術には上記（１）、（２）、（３）で述べたような問題があった。そのため、配線の信頼性低下、配線構造の平坦性の劣化等を招くおそれがあった。また、半導体装置のコストアップも招いていた。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決し、配線の信頼性を向上できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、平坦性に優れた半導体装置の配線構造の製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、配線の製造歩留まりが高く、かつ安価に製造できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の特徴は、基板上に形成された絶縁膜に凹部を形成し、その絶縁膜上に金属膜を形成するステップと、電解液中で基板を陽極として、電圧を印加するステップと、を有する半導体装置の製造方法であることである。好ましくは電圧を印加するステップにおいて、金属膜の表面を陽極酸化法によって酸化し、その酸化物を除去することである。あるいは、金属膜の表面を電解エッチング法によって除去することである。ここで、「凹部」とは配線領域となる部分であり、具体的には、絶縁膜に形成された配線溝または接続孔の少なくとも一方のことである。
【００１４】
本発明の特徴によれば、配線溝または接続孔を形成した絶縁膜に金属膜を堆積した後、絶縁膜表面に堆積した不要な金属膜を除去してダマシーン配線やプラグ配線を形成する場合に、その不要な金属膜の除去にＣＭＰ技術を用いた場合に問題となる、ディッシング、シンニング、あるいはコストの増大を解消することができる。すなわち、本発明では、配線領域以外に堆積した金属膜の除去を、（１）陽極酸化によって一旦酸化し、その酸化物を高選択比のウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去することにより、あるいは（２）電解エッチングによって除去することにより、実現する。陽極酸化及び電解エッチングは、配線領域以外の金属膜が酸化あるいは除去された時点で自動的に終了する。一定電圧の下では、酸化あるいは除去の進行と共に電流は減少し、配線領域のみに金属膜が残った時点で電流はほとんど流れなくなる。したがって、電流値をモニタすることにより、酸化あるいは除去の終点検出を簡単に行うことができる。本発明によれば、ＣＭＰ技術を用いることなくダマシーン配線、プラグ配線を形成できるので、ＣＭＰ技術で問題となったディッシング、シンニング、及びコストの増大を解消することができる。したがって、本発明によれば、高信頼性で、平坦性に優れた配線構造を有する半導体装置を提供することができる。さらに、製造歩留まりが高く、かつ安価に製造できる半導体装置を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態は、絶縁膜に形成された配線溝及び接続孔に金属膜を同時に埋め込む例（デュアルダマシーンプロセス）である。なお、図１には、一般的な素子分離工程及びＭＯＳＦＥＴ形成工程は図面の明快のため省略されている。
【００１７】
（Ａ）まず、図１（ａ）において、半導体基板１０上に第１層目の層間絶縁膜１２を堆積した後、層間絶縁膜１２全面にフォトレジスト（図示しない）を塗布し、フォトリソグラフィー技術によって、フォトレジストパターンを形成する。そして、このパターンをエッチングマスクとして、層間絶縁膜１２をエッチングし、接続孔１４を形成する。接続孔１４形成後、再度フォトレジストパターンを形成し、このパターンをマスクとして層間絶縁膜１２をエッチングし、今度は配線溝１６（１６ａ，１６ｂ）を形成する。
【００１８】
低誘電率の層間絶縁膜１２の材料及び製法は、種々のものが挙げられるが、たとえばＦ（フッ素）若しくはＢ（ホウ素）を添加したシリコン酸化膜を用いれば良い。あるいは、塗布（spin-coat）法で成膜されるシリケイト系膜やポリマー系膜を用いても良い。シリケイト系膜としては有機成分を含むものと含まない無機系膜とがある。その他としては蒸着重合法による有機系膜がある。一方、層間絶縁膜に低誘電率が要求されない場合には、ＣＶＤ法によるＳｉＯ2膜、たとえばＢ（ホウ素）またはＰ（リン）あるいはその両方を含有した、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜等を用いることも可能である。
【００１９】
（Ｂ）次に、図１（ｂ）において、スパッタ法、ＣＶＤ法等により金属膜１８を層間絶縁膜１２全面に堆積し、接続孔１４及び配線溝１６に金属膜１８を充填する。金属膜１８としてはＡｌ（アルミニウム）が一般的であるが、最近ではＣｕ（銅）も用いられる。また、ＡｌにＣｕを添加したＡｌ−Ｃｕ合金の場合もある。さらに、金属膜１８は積層構造を有する場合もあり、たとえば第１層目をバリアメタルとしての１０ｎｍのＴｉＮ（チタン窒化膜）、第２層目を０．６μｍのＡｌ−Ｃｕ合金とすれば良い。Ａｌ−Ｃｕ合金はたとえば４５０℃のスパッタ法で堆積すれば良い。
【００２０】
（Ｃ）次に、図１（ｃ）において、接続孔１４及び配線溝１６以外に堆積した金属膜（以下では、Ａｌ−Ｃｕ合金膜とする）１８表面を陽極酸化し、Ａｌ酸化膜（Ａｌ2Ｏ3）２０を形成する。本実施の形態に係る陽極酸化は、酸素が存在する電解液中で半導体基板１０を陽極に設置し、電圧を印加してＡｌ−Ｃｕ合金膜１８の表面を酸化させることで行われる。図２は、本実施の形態に係る陽極酸化を実施するための装置である。この装置は、陽極酸化処理槽２４と、陽極酸化処理液２６と、陰極２８と、陽極３０と、陽極酸化処理用電源３２と、で構成される。半導体基板１０はその表面が陰極２８と対向するように陽極３０に配置される。あるいは半導体基板１０自体を陽極３０としても良い。また、陰極２８には銅板が利用される。電解液である陽極酸化処理液２６としてはたとえばシュウ酸を用いれば良い。酸化は、電源３２からは４０Ｖ定電圧を供給し、電解液２６中に流れる電流をモニターしながら行う。そして、電解液２６中に流れる電流が無くなった時点で酸化を停止する。電流が流れなくなった時点で、接続孔１４及び配線溝１６以外に堆積したＡｌ−Ｃｕ合金膜１８の酸化は終了する。これは、未酸化のＡｌ−Ｃｕ合金膜１８が接続孔１４及び配線溝１６内のもののみになった場合、Ａｌ−Ｃｕ合金膜１８は電気的に分断され、陽極３０に電流が流れなくなるからである。
【００２１】
（Ｄ）次に、図１（ｄ）において、Ａｌ酸化膜２０を選択的に除去する。そして、接続孔１４及び配線溝１６内のみにＡｌ−Ｃｕ合金膜１８を残すことで、接続孔１４及び配線溝１６にＡｌ−Ｃｕ合金膜１８を埋め込んだ構造を得ることができる。Ａｌ酸化膜２０の選択エッチングは、接続孔１４及び配線溝１６内に残存するＡｌ−Ｃｕ合金膜１８が同時にエッチングされないように行うことが好ましい。たとえばリン酸を用いることでＡｌ酸化膜２０のみを完全に除去することができる。
【００２２】
（Ｅ）最後に、図１（ｅ）において、第２層目の層間絶縁膜２２を堆積すれば、第１層目の金属配線構造が完成する。さらに、上記（Ａ）〜（Ｄ）を繰り返すことで、複数層の金属配線構造を実現できる。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態においては、絶縁膜に形成された配線溝及び接続孔に金属膜を同時に埋め込むデュアルダマシーンプロセスについて説明したが、絶縁膜に形成された配線溝のみに金属膜を埋め込むシングルダマシーンプロセスに対しても同様の効果を得ることができる。
【００２４】
陽極酸化は、一般に、Ａｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｔａなど、アノード電解によって、表面に厚い抵抗性のある酸化皮膜を密着性よく生ずる金属に対して効果的である。したがって、金属膜１８にＡｌ（Ａｌ−Ｃｕ合金）膜１８を用いることは非常に有効である。また、上記金属以外であっても、イオン化傾向が相対的に大きな金属であれば、印加電圧、電解液、陰極材料等の酸化条件を適切に選択すれば、陽極酸化は可能である。したがって、たとえばＣｕ等の低抵抗金属であっても金属膜１８として用いることはできる。
【００２５】
陽極酸化後の選択エッチングにはリン酸を用いたが、これ以外のエッチング液を用いてももちろん構わない。また、薬液によるウエットエッチングに限らず、ドライエッチングを用いても良い。さらに、選択エッチング後に絶縁膜上に酸化膜残りが生じた場合には、短時間のＣＭＰ処理による除去を行っても良い。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施の形態の金属配線構造を用いた半導体装置の一例を示す断面図である。ＭＯＳトランジスタＴｒの上部には、第１層目の層間絶縁膜１２が堆積されている。層間絶縁膜１２には、接続孔１４及び配線溝１６が形成されており、接続孔１４及び配線溝１６に金属膜１８が埋め込まれている。金属膜１８は接続孔１４を通じてＭＯＳトランジスタのゲート電極、ソース領域またはドレイン領域に接続されている。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態の変形例は、絶縁膜に形成された接続孔に金属膜を埋め込む例（ブランケットＷプラグ）である。なお、図４には、一般的な素子分離工程及びＭＯＳＦＥＴ形成工程は図面の明快のため省略されている。
【００２８】
（Ａ）まず、図４（ａ）において、半導体基板１０上に第１層目の層間絶縁膜１２を堆積した後、層間絶縁膜１２全面にフォトレジスト（図示しない）を塗布し、フォトリソグラフィー技術によって、フォトレジストパターンを形成する。そして、このパターンをエッチングマスクとして、層間絶縁膜１２をエッチングし、接続孔１４を形成する。
【００２９】
（Ｂ）次に、図４（ｂ）において、スパッタ法、ＣＶＤ法等により金属膜１８を層間絶縁膜１２全面に堆積し、接続孔１４に金属膜１８を充填する。金属膜１８としては、たとえば第１層目を１０ｎｍのＴｉＮ（チタン窒化膜）をスパッタ法にて堆積し、、第２層目を約５００ｎｍのＷを４５０℃でＣＶＤ法にて堆積すれば良い。この充填工程は、所謂ブランケットＷＣＶＤ法である。
【００３０】
（Ｃ）次に、図４（ｃ）において、接続孔１４以外に堆積したＷ膜１８表面を陽極酸化し、Ｗ酸化膜２０を形成する。陰極２８には白金板が利用される。陽極酸化処理液２６としてはたとえば硫酸を用いれば良い。
【００３１】
（Ｄ）次に、図４（ｄ）において、Ｗ酸化膜２０を選択的に除去する。そして、接続孔１４内のみにＷ膜１８を残すことで、接続孔１４にＷ膜１８を埋め込んだ構造を得ることができる。Ｗ酸化膜２０の選択エッチングは、接続孔１４内に残存するＷ膜１８が同時にエッチングされないように行うことが好ましい。たとえばコリンを用いることでＷ酸化膜２０のみを完全に除去することができる。
【００３２】
（Ｅ）次に、図４（ｅ）において、第１層目の金属配線となるＡｌ−Ｃｕ合金膜を堆積し、フォトリソグラフィー技術及びドライエッチング技術を用いてパターニングを行い、第１層目の金属配線３４を形成する。
【００３３】
（Ｆ）最後に、図４（ｆ）において、第２層目の層間絶縁膜２２を堆積すれば、第１層目の金属配線構造が完成する。
【００３４】
本発明の第１の実施の形態によれば、配線となる溝や接続孔を形成した絶縁膜に金属膜を堆積した後、配線領域以外に堆積した金属膜を除去して形成するダマシーン配線やプラグ配線において、その金属膜の除去に陽極酸化法を用いることにより、ＣＭＰ法を用いた場合に生じるディッシング、シンニング等を回避できる。したがって、本実施の形態によれば、高信頼性で、平坦性に優れた金属配線構造を実現できる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態は、絶縁膜に形成された配線溝及び接続孔に金属膜を同時に埋め込む例（デュアルダマシーンプロセス）である。なお、図５には、一般的な素子分離工程及びＭＯＳＦＥＴ形成工程は図面の明快のため省略されている。第１の実施の形態は、接続孔及び配線溝以外の金属膜の除去を陽極酸化法を用いて行ったが、この第２の実施の形態では、電解エッチング法を採用する。
【００３６】
（Ａ）まず、図５（ａ）において、半導体基板１０上に第１層目の層間絶縁膜１２を堆積した後、層間絶縁膜１２全面にフォトレジスト（図示しない）を塗布し、フォトリソグラフィー技術によって、フォトレジストパターンを形成する。そして、このパターンをエッチングマスクとして、層間絶縁膜１２をエッチングし、接続孔１４を形成する。接続孔１４形成後、再度フォトレジストパターンを形成し、このパターンをマスクとして層間絶縁膜１２をエッチングし、今度は配線溝１６（１６ａ，１６ｂ）を形成する。
【００３７】
（Ｂ）次に、図５（ｂ）において、スパッタ法、ＣＶＤ法等により金属膜１８を層間絶縁膜１２全面に堆積し、接続孔１４及び配線溝１６に金属膜１８を充填する。金属膜１８としては、たとえば第１層目として１０ｎｍのＴｉＮ（チタン窒化膜）をスパッタ法で堆積し、第２層目として０．８μｍのＣｕを電解メッキ法で堆積する。
【００３８】
（Ｃ）次に、図５（ｃ）において、接続孔１４及び配線溝１６以外に堆積したＣｕ膜１８を電解エッチングにより除去する。本実施の形態に係る電解エッチングは、電解液中で半導体基板１０を陽極に設置し、電圧を印加してＣｕ膜１８を溶解することで行われる。Ｃｕ膜１８自体を陽極としてももちろん構わない。陰極２８には銅板が利用される。電解液としてはたとえば硫酸銅水溶液を用いれば良い。電解エッチングは、４０Ｖ定電圧の電圧印加の下、電解液中に流れる電流をモニターしながら行う。そして、電解液中に流れる電流が無くなった時点でエッチングを停止する。本実施の形態の電解エッチングは、第１の実施の形態の陽極酸化を行う図２に示した装置において、陰極２８、電解液２６を所定のものに変更した装置を利用できる。
【００３９】
（Ｄ）最後に、図５（ｄ）において、第２層目の層間絶縁膜２２を堆積すれば、第１層目の金属配線構造が完成する。さらに、上記（Ａ）〜（Ｄ）を繰り返すことで、複数層の金属配線構造を実現できる。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態においては、絶縁膜に形成された配線溝及び接続孔に金属膜を同時に埋め込むデュアルダマシーンプロセスについて説明したが、絶縁膜に形成された配線溝のみに金属膜を埋め込むシングルダマシーンプロセスに対しても同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、本発明の第１の実施の形態で用いられる電解エッチングが可能な金属としては、Ｃｕ以外に、Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏなどがある。したがって、電解液として用いる水溶液中に電析する上記のような金属であれば、エッチング条件を選択することで、電解エッチング可能であり、金属膜１８として採用できる。
【００４２】
図６は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態の変形例は、絶縁膜に形成された接続孔に金属膜を埋め込む例（ブランケットＣｕプラグ）である。なお、図６には、一般的な素子分離工程及びＭＯＳＦＥＴ形成工程は図面の明快のため省略されている。
【００４３】
（Ａ）まず、図６（ａ）において、半導体基板１０上に第１層目の層間絶縁膜１２を堆積した後、層間絶縁膜１２全面にフォトレジスト（図示しない）を塗布し、フォトリソグラフィー技術によって、フォトレジストパターンを形成する。そして、このパターンをエッチングマスクとして、層間絶縁膜１２をエッチングし、接続孔１４を形成する。
【００４４】
（Ｂ）次に、図６（ｂ）において、スパッタ法、ＣＶＤ法等により金属膜１８を層間絶縁膜１２全面に堆積し、接続孔１４に金属膜１８を充填する。金属膜１８としては、たとえば第１層目として１０ｎｍのＴｉＮ（チタン窒化膜）をスパッタ法で堆積し、、第２層目として０．８μｍのＣｕを電解メッキ法にて堆積すれば良い。
【００４５】
（Ｃ）次に、図６（ｃ）において、接続孔１４以外に堆積したＣｕ膜１８を電解エッチングにより除去する。陰極には銅板が利用される。電解液としてはたとえば硫酸銅水溶液を用いれば良い。
【００４６】
（Ｄ）次に、図６（ｄ）において、層間絶縁膜２２ａを堆積し、フォトリソグラフィー技術及びドライエッチング技術を用いてパターニングを行い、配線溝１６を形成する。そして、Ｃｕ膜を層間絶縁膜２２ａ全面に堆積し、配線溝１６にＣｕ膜を堆積する。さらに、再び上述した電解エッチング法により配線溝１６以外に堆積したＣｕ膜を除去し、第１層目の金属配線３４を形成する。
【００４７】
（Ｅ）最後に、図６（ｅ）において、層間絶縁膜２２ｂを堆積すれば、第１層目の金属配線構造が完成する。
【００４８】
本発明の第２の実施の形態によれば、配線となる溝や接続孔を形成した絶縁膜に金属膜を堆積した後、配線領域以外に堆積した金属膜を除去して形成するダマシーン配線やプラグ配線において、その金属膜の除去に電解エッチング法を用いることにより、ＣＭＰ法を用いた場合に生じるディッシング、シンニング等を回避できる。したがって、本実施の形態によれば、高信頼性で、平坦性に優れた金属配線構造を実現できる。
【００４９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５０】
第１の実施の形態においては、陽極酸化法によって金属膜１８の表面に形成された金属酸化膜２０は、その後のエッチングによってすべて除去されるが、その金属酸化膜２０をキャパシタの容量絶縁膜として利用すれば、キャパシタ製造工程の簡略化を図ることができる。図７に、その製造工程の断面図を示す。（Ａ）第１の実施の形態と同様に、図７（ａ）において、半導体基板１０上に堆積した第１層目の層間絶縁膜１２に接続孔１４及び配線溝１６を形成する。（Ｂ）次に、図７（ｂ）において、金属膜１８を層間絶縁膜１２全面に堆積し、接続孔１４及び配線溝１６に金属膜１８を充填する。（Ｃ）次に、図７（ｃ）において、接続孔１４及び配線溝１６以外に堆積した金属膜１８表面を陽極酸化し、酸化膜２０を形成する。（Ｄ）次に、図７（ｄ）において、酸化膜２０を選択的に一定量だけ除去する。すなわち、酸化膜２０の薄膜化を行う。金属膜１８を０．６μｍのＡｌ（Ａｌ−Ｃｕ合金）膜とした場合、そのＡｌ酸化膜２０は、モル濃度１０ｍｏｌ／ｌのリン酸（２０℃〜３０℃）で２０分間のエッチングにより、２０ｎｍだけ残すことができる。この残したＡｌ酸化膜２０がキャパシタの容量絶縁膜となり、その膜厚は必要とする容量等によって決定される。（Ｅ）次に、図７（ｅ）において、層間絶縁膜２２ａを堆積し、さらに、層間絶縁膜２２ａにコンデンサの上部電極が形成される領域に配線溝３６を形成する。（Ｆ）次に、図７（ｆ）において、配線溝３６内に上部電極３８を埋め込む。上部電極３８の埋め込みは、上述した陽極酸化法を用いれば良い。（Ｇ）最後に、図７（ｇ）において、層間絶縁膜２２ｂを堆積し、接続孔及び配線溝を形成する。そして、第２層目の金属配線４０を埋め込めば、キャパシタが完成する。このように、別途容量絶縁膜を堆積する必要がなくなり、キャパシタ製造工程の簡略化が図られる。
【００５１】
また、第１及び第２の実施の形態において、図８（ａ）に示すように、金属膜１８の表面に凹凸が生じる場合がある。この場合、第１の実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、陽極酸化後にもその凹凸が反映されてしまう。その結果、金属膜１８の上部における平坦性は低下してしまう。そこで、図９（ａ）に示すように、金属膜１８表面の凹凸を一旦ＣＭＰ法によって平坦化すれば、図９（ｂ）に示すように、陽極酸化後の酸化膜２０の表面は平坦なものとなる。第２の実施の形態の電解エッチングの場合であっても同様の効果が得られる。このように、金属膜１８の上部の平坦性を向上できる。また、この平坦化の際に、固い研磨布のＣＭＰ法を用いれば、たとえば凹型に歪んでいる半導体基板１０であれば、基板１０の中心で薄く、基板１０の外周で厚い膜厚分布を持った金属膜１８を得ることができる。
【００５２】
このように、本発明はここで記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の記載に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、高信頼性の配線構造を有する半導体装置を提供することができる。
【００５４】
本発明によれば、平坦性に優れた配線構造を有する半導体装置を提供することができる。
【００５５】
本発明によれば、製造歩留まりが高く、かつ安価に製造できる半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る陽極酸化を実施するための装置である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の金属配線構造を用いた半導体装置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である
【図６】本発明の第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図１０】従来技術の問題点を説明するための図である。
【図１１】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  半導体基板
１２、２２  層間絶縁膜
１４  接続孔
１６、３６  配線溝
１８、３４、４０  金属膜（金属配線）
２０  金属膜の酸化膜
２４  陽極酸化処理槽
２６  陽極酸化液
２８  陰極
３０  陽極
３２  陽極酸化処理用電源
３８  上部電極
【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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