專利名稱：半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，伴隨半導(dǎo)體集成電路元件的細(xì)微化，連結(jié)元件之間的配線的 間隔及設(shè)置于元件內(nèi)的配線的間隔逐漸變窄。因此，顯然存在配線之間的
電容增加，引起信號(hào)傳遞速度降低的課題。因此，如"45 nm Node Multi Level Interconnects with Porous SiOCH Dielectric k=2.5"， V. Arnal et, al. pp.213 215,(IITC2006)所示，討論了通過(guò)使用介電常數(shù)低的層間絕緣膜 (Low-k膜)，降低配線之間的電容的方法。以下，參照?qǐng)D17說(shuō)明上述文
獻(xiàn)所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
首先，如圖17 (a)所示，在半導(dǎo)體基板(未圖示)的表面堆積層間 絕緣膜1之后，利用光刻法及干法蝕刻(dry etching)在層間絕緣膜1的 內(nèi)部形成配線槽2。作為層間絕緣膜1使用SiOC膜等介電常數(shù)低的層間 絕緣膜。然后，在層間絕緣膜l的表面及配線槽2的內(nèi)部依次堆積阻擋膜 3及Cu膜4之后，利用CMP (Chemical Mechanical Polishing化學(xué)機(jī)械拋 光)除去從配線槽2伸出的阻擋膜3及Cu膜4。由此，在配線槽2內(nèi)形 成下層配線5。
接著，如圖17 (b)所示，在層間絕緣膜1的表面及下層配線5的表 面堆積襯墊絕緣膜6，在襯墊絕緣膜6的表面堆積層間絕緣膜7。
接著，如圖17 (c)所示，利用光刻(lithography)及干法蝕刻在襯墊 絕緣膜6的內(nèi)部及層間絕緣膜7的內(nèi)部形成過(guò)孔容體8a，在層間絕緣膜7 的內(nèi)部形成配線槽9。
接著，如圖17 (d)所示，在層間絕緣膜7的表面、過(guò)孔容體8a的內(nèi) 部及配線槽9的內(nèi)部依次堆積阻擋膜10及Cu膜11之后，利用CMP除去 從配線槽9伸出的阻擋膜10及Cu膜11。由此，在過(guò)孔容體8a內(nèi)形成過(guò)
6孔8，在配線槽9內(nèi)形成上層配線12。
接著，如圖17 (e)所示，在層間絕緣膜7的表面及上層配線12的表 面堆積襯墊絕緣膜13，在襯墊絕緣膜13的表面堆積層間絕緣膜14之后， 利用CMP使層間絕緣膜14的表面平坦化。由此，完成圖17 (e)所示的 具有雙層配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。此外，通過(guò)重復(fù)圖17 (c) 圖17 (e) 所示的工序，能夠制造具有任意層數(shù)的多層配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在配線的耐電遷移性劣化的問(wèn)題。以下，參 照?qǐng)D18 (a) 圖19 (b)對(duì)本問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。
為了簡(jiǎn)潔，將圖18 (a) 圖19 (b)所示的配線構(gòu)造作為例子進(jìn)行 說(shuō)明。此外，對(duì)圖18 (a) 圖19 (b)所示的結(jié)構(gòu)要素中，與圖17 (a) (e)所示的結(jié)構(gòu)要素相同的部分標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)并省略詳細(xì)說(shuō)明。另外， 在圖18 (a) 圖19 (b)中，15為電子風(fēng)，16為陽(yáng)極端，17為陰極端。
首先，對(duì)電子風(fēng)從過(guò)孔流入下層配線的結(jié)果，導(dǎo)致在與陰極端的過(guò)孔 相接的下層配線的表面產(chǎn)生間隙的現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。圖18 (a)表示配線構(gòu) 造的初始狀態(tài)。眾所周知，上述電遷移是指構(gòu)成配線的金屬原子以電子風(fēng) 15作為驅(qū)動(dòng)力向電流的反方向移動(dòng)的現(xiàn)象。在此，考慮在陽(yáng)極端16產(chǎn)生 的現(xiàn)象。在陽(yáng)極端16中，由電子風(fēng)15移動(dòng)Cu原子，但Cu原子不能通過(guò) 阻擋膜IO，因此，隨著時(shí)間的推移，對(duì)Cu膜4作用的壓縮應(yīng)力增大。
若該壓縮應(yīng)力達(dá)到臨界值，則成為圖18 (b)所示的狀態(tài)。具體而言， 在將陽(yáng)極端的過(guò)孔8巻取的層疊膜構(gòu)造中最弱的界面(多的情況下，層間 絕緣膜1與襯墊絕緣膜6的界面)產(chǎn)生剝離，在剝離部位產(chǎn)生Cu膜11的 伸出部20。由于構(gòu)成下層配線5的Cu原子的總量恒定，所以產(chǎn)生的伸出 部20導(dǎo)致在陰極端17的過(guò)孔8附近的下層配線5內(nèi)部產(chǎn)生間隙21，下層 配線5與上層配線12的連接被切斷。成為發(fā)生因電遷移引起的故障的機(jī) 構(gòu)。
接著，對(duì)電子風(fēng)從下層配線流入過(guò)孔的結(jié)果，導(dǎo)致陰極端的過(guò)孔內(nèi)部 產(chǎn)生間隙的現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。圖19 (a)表示配線構(gòu)造的初始狀態(tài)。如上所 述，電遷移是指構(gòu)成配線的金屬原子以電子風(fēng)15作為驅(qū)動(dòng)力向電流的反 方向移動(dòng)的現(xiàn)象。在此，考慮在陽(yáng)極端16產(chǎn)生的現(xiàn)象。在陽(yáng)極端16中， 利用電子風(fēng)15移動(dòng)Cu原子，但由于Cu原子不能夠通過(guò)阻擋膜10，因此，
7隨著時(shí)間的推移，對(duì)Cu膜ll作用的壓縮應(yīng)力增大。
若該壓縮應(yīng)力達(dá)到臨界值，則成為圖19 (b)所示的狀態(tài)。具體而言， 在將陽(yáng)極端的過(guò)孔8巻取的層疊膜構(gòu)造中最弱的界面(多的情況下，層間
絕緣膜7與襯墊絕緣膜13的界面)產(chǎn)生剝離，在剝離部位產(chǎn)生Cu膜11 的伸出部18。由于構(gòu)成上層配線12的Cu原子的總量恒定，所以產(chǎn)生伸 出部20導(dǎo)致在陰極端17的過(guò)孔8內(nèi)部產(chǎn)生間隙19，下層配線5與上層配 線12的連接被切斷。成為發(fā)生電遷移引起的故障的機(jī)構(gòu)。
如上述的因電遷移導(dǎo)致的故障發(fā)生伴隨Low-k膜的導(dǎo)入會(huì)變得更顯 著。其原因在于，通常，Low-k膜因機(jī)械強(qiáng)度低，所以伴隨作用于Cu膜 壓縮應(yīng)力的增大而容易變形，其結(jié)果，容易引起圖18 (b)的層間絕緣膜 1與襯墊絕緣膜6的剝離或圖19 (b)的層間絕緣膜7與襯墊絕緣膜13的 剝離的不可逆的破壞。
另外，要求降低半導(dǎo)體裝置中配線之間的電容，為了滿足該要求，優(yōu) 選較薄地形成襯墊絕緣膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述課題而作出的，其目的在于提供具有實(shí)用上充分 的動(dòng)作速度及耐電遷移性的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，在半導(dǎo)體基板上形成第一層間絕緣膜，在 第一層間絕緣膜形成第一配線，在第一層間絕緣膜上及第一配線上形成襯 墊絕緣膜，在襯墊絕緣膜上形成第二層間絕緣膜，在第二層間絕緣膜形成 第二配線。另外，過(guò)孔形成在襯墊絕緣膜及第二層間絕緣膜，電連接第一 配線與第二配線。并且，形成于過(guò)孔周邊區(qū)域的襯墊絕緣膜的膜厚比形成 在過(guò)孔周邊區(qū)域外側(cè)的襯墊絕緣膜的膜厚厚。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠提高過(guò)孔周圍的配線構(gòu)造的有效的機(jī)械強(qiáng)度，其 結(jié)果，能夠提高耐電遷移性。
另夕卜，由于局部加厚襯墊絕緣膜，所述能夠?qū)崿F(xiàn)配線之間電容的降低。
在后述的優(yōu)選的實(shí)施方式中，襯墊絕緣膜為第一襯墊絕緣膜與第二襯 墊絕緣膜的層疊膜。在此，第一襯墊絕緣膜并沒(méi)有在過(guò)孔周邊區(qū)域外側(cè)形 成，其拉伸彈性模量為40GPa以上。另外，第二襯墊絕緣膜的相對(duì)介電常數(shù)為4.5以下。由此，能夠適當(dāng)調(diào)整耐電遷移性的提高與配線之間電容降 低的平衡。
在后述的其他優(yōu)選實(shí)施方式中，在相鄰的第一配線之間中至少一個(gè)配 線之間形成氣隙。由此，能夠降低配線之間的電容。在此，對(duì)該氣隙而言， 氣隙在形成于相鄰的第一配線之間的空隙內(nèi)形成，在空隙的底面及側(cè)壁形 成有第二襯墊絕緣膜。由此，能夠在不增加制造工序的情況下形成氣隙， 因此，能夠簡(jiǎn)單地制造半導(dǎo)體裝置。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選過(guò)孔周邊區(qū)域?yàn)樵诘谝粚娱g絕緣膜的 上表面，過(guò)孔周邊區(qū)域的縱向長(zhǎng)度及橫向長(zhǎng)度分別為過(guò)孔直徑的2倍以上 IO倍以下，且為過(guò)孔周邊區(qū)域的中心與過(guò)孔中心一致的區(qū)域。由此，能夠 在實(shí)現(xiàn)配線之間電容的降低的同時(shí)，有效地提高耐電遷移性。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選在過(guò)孔周邊區(qū)域形成的襯墊絕緣膜的
膜厚為10nm以上100nm以下。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選當(dāng)將相鄰的所述第一配線的間隔的最 小值設(shè)為d時(shí)，在過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成的襯墊絕緣膜中，在相鄰的第 一配線的間隔為2d以上的部分上形成的襯墊絕緣膜比在相鄰的第一配線 的間隔不足2d的部分上形成的襯墊絕緣膜厚。如此，在配線間隔充分?jǐn)U 寬的情況下沒(méi)有配線之間電容增大之虞。由此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一 步提高耐電遷移性。
在此，在過(guò)孔周邊區(qū)域外側(cè)形成的襯墊絕緣膜是指襯墊絕緣膜為第一 襯墊絕緣膜與第二襯墊絕緣膜的層疊膜的情況下的第二襯墊絕緣膜。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選在第一層間絕緣膜的上表面中過(guò)孔周 邊區(qū)域的外側(cè)存在第一配線的寬度變化的、第一配線彎曲或第一配線分支 的第一部分，在過(guò)孔周邊區(qū)域外側(cè)形成的襯墊絕緣膜中，在第一部分上形 成的襯墊絕緣膜比在第一部分以外部分上形成的襯墊絕緣膜厚。由此，即 使在對(duì)第一配線作用的壓縮應(yīng)力在第一部分局部地變高，也能夠抑制耐電 遷移性的降低。
在此，在過(guò)孔周邊區(qū)域外側(cè)形成的襯墊絕緣膜是指襯墊絕緣膜為第一 襯墊絕緣膜與第二襯墊絕緣膜的層疊膜的情況下的第二襯墊絕緣膜。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括在半導(dǎo)體基板上形成第一層間
9絕緣膜的工序(a);在工序(a)之后，在第一層間絕緣膜形成第一配線 的工序(b);在工序(b)之后，在第一層間絕緣膜上及第一配線上形成 襯墊絕緣膜的工序(C);在工序(C)之后，在襯墊絕緣膜上形成第二層 間絕緣膜的工序(d);在工序(d)之后，在襯墊絕緣膜內(nèi)及第二層間絕 緣膜內(nèi)形成與第一配線電連接的過(guò)孔，在第二層間絕緣膜形成與過(guò)孔電連
接的第二配線的工序(e)，在工序(c)中，以使在工序(e)中形成的過(guò)
孔的周辺即過(guò)孔周邊區(qū)域的部分比過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)厚地形成襯墊絕 緣膜。
在后述的優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述工序(c)中，形成第一襯墊絕緣 膜與第二襯墊絕緣膜的層疊膜作為襯墊絕緣膜，工序(c)具有在過(guò)孔
周邊區(qū)域形成第一襯墊絕緣膜的工序(Cl);在工序(Cl)之后，在過(guò)孔 周邊區(qū)域與過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成第二襯墊絕緣膜的工序(c2)。
在后述的優(yōu)選其他實(shí)施方式中，在工序(cl)和工序(c2)之間，還
具備除去相鄰的第一配線之間存在的第一層間絕緣膜而形成空隙的工序 (f)，在工序(d)中，形成利用第二層間絕緣膜覆蓋了空隙的氣隙。進(jìn)而，
優(yōu)選在工序(c2)中，在空隙的底面及側(cè)壁形成所述第二襯墊絕緣膜。
在上述后述的優(yōu)選實(shí)施方式及上述后述的其他優(yōu)選實(shí)施方式中，優(yōu)選
使用拉伸彈性模量為40GPa以上的絕緣膜作為第一襯墊絕緣膜。另外，在 這些實(shí)施方式中，優(yōu)選使用相對(duì)介電常數(shù)為4.5以下的絕緣膜作為第二襯 墊絕緣膜。進(jìn)而，在這些實(shí)施方式中，優(yōu)選在工序(cl)中，在第一配線 及第一層間絕緣膜上形成第一襯墊絕緣膜之后，除去在過(guò)孔周邊區(qū)域外側(cè) 形成的第一襯墊絕緣膜的一部分，使第一配線或第一層間絕緣膜的一部分 露出。另外，在這些實(shí)施方式中，優(yōu)選在工序(cl)中，將過(guò)孔周邊區(qū)域 設(shè)定為，在第一層間絕緣膜的上表面中，使過(guò)孔周邊區(qū)域的縱向長(zhǎng)度及橫 向長(zhǎng)度分別為過(guò)孔直徑的2倍以上10倍以下，并使過(guò)孔周邊區(qū)域的中心 與過(guò)孔的中心一致。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，優(yōu)選在工序(c)中，使在過(guò) 孔周邊區(qū)域形成的襯墊絕緣膜的膜厚為lOnm以上lOOnm以下。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，優(yōu)選在工序(c)中，當(dāng)將相 鄰的第一配線的間隔的最小值設(shè)為d時(shí)，在過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成的襯墊絕緣膜中，在相鄰的第一配線的間隔為2d以上的部分上以比相鄰的所 述第一配線的間隔不足2d的部分上厚地形成襯墊絕緣膜。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在工序(b)中，如下所述地 形成第一配線，即，在第一層間絕緣膜的上表面中過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)存 在第一配線的寬度變化的、第一配線彎曲或第一配線分支的第一部分，在 工序(C)中，在過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)中第一部分上以比過(guò)孔周邊區(qū)域的 外側(cè)中第一部分以外的部分上厚地形成襯墊絕緣膜。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠充分地提高半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作速度及耐電遷移性。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
圖2 (a) (f)是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖3 (a) (e)是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖4 (a) (c)是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
圖6 (a) (f)是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖7 (a) (e)是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖8 (a) (d)是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
圖10 (a) (g)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖11 (a) (d)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
ii圖12 (a) (d)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的各工序的剖視圖。
圖13是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式中半導(dǎo)體裝置的抗蝕劑圖案的配 置方法的俯視圖。
圖14是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置一例的剖視圖。 圖15 (a)及(b)是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的其他 一例的剖視圖。
圖16 (a)、 (c)及(e)是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置 的俯視圖，(b)、 (d)及(f)是其剖視圖。
圖17 (a) (e)是表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。 圖18 (a)及(b)是表示現(xiàn)有技術(shù)課題的剖視圖。 圖19 (a)及(b)是表示現(xiàn)有技術(shù)課題的剖視圖。
圖中
101層間絕緣膜(第一層間絕緣膜)
103阻擋金屬膜
104Cu膜
105下層配線(第一配線)
105a第一部分
106襯墊絕緣膜
108層間絕緣膜(第二層間絕緣膜)
109過(guò)孔(via)
111阻擋金屬膜
112Cu膜
113上層配線(第二配線)
114襯墊絕緣膜
116層間絕緣膜
117第一襯墊絕緣膜
119第二襯墊絕緣膜
120第三襯墊絕緣膜
122第四襯墊絕緣膜第一襯墊絕緣膜
125空隙
126第二襯墊絕緣膜
127氣隙
128第三襯墊絕緣膜
130空隙
131第四襯墊絕緣膜
132氣隙
140過(guò)孔周邊區(qū)域
141襯墊絕緣膜
142襯墊絕緣膜
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明并沒(méi)有限定于 以下所示的實(shí)施方式。另外，也有對(duì)相同構(gòu)件標(biāo)注相同符號(hào)并省略其說(shuō)明 的情況。 (第一實(shí)施方式)
以下，參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。在此，以下 所示的材料及數(shù)值只不過(guò)是優(yōu)選的例示，并不是限定于這些。
如圖1所示，在半導(dǎo)體基板(未圖示)上形成的層間絕緣膜101 (第 一層間絕緣膜)內(nèi)形成有下層配線105 (第一配線)。另外，在層間絕緣膜 101上及下層配線105上形成有襯墊絕緣膜106。另外，在襯墊絕緣膜106 上形成有層間絕緣膜108 (第二層間絕緣膜)。另外，在襯墊絕緣膜106 內(nèi)及層間絕緣膜108內(nèi)形成有與下層配線105 (第二配線)電連接的過(guò)孔 109，在層間絕緣膜108內(nèi)形成有與過(guò)孔109電連接的上層配線113。另外， 在層間絕緣膜108上及上層配線113上形成有襯墊絕緣膜114。另外，在 襯墊絕緣膜114上形成有層間絕緣膜116。
在此，層間絕緣膜IOI、 108、 116分別優(yōu)選SiOC膜等介電常數(shù)低的 絕緣膜。由此，能夠降低配線之間的電容。另外，襯墊絕緣膜106、 114 分別優(yōu)選SiCN膜等比層間絕緣膜101、 108機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的絕緣膜。由此，
13能夠防止下層配線105的Cu膜104中的Cu原子向?qū)娱g絕緣膜108內(nèi)擴(kuò)散， 另外，能夠?qū)崿F(xiàn)耐電遷移性的提高。另外，下層配線105通過(guò)在其表面設(shè) 置的公知的阻擋金屬膜103和由在其內(nèi)部設(shè)置的Cu膜104等構(gòu)成的導(dǎo)電 膜構(gòu)成，上層配線113及過(guò)孔109分別通過(guò)在其表面設(shè)置的公知的阻擋金 屬膜111和由在其內(nèi)部設(shè)置的Cu膜112等構(gòu)成的導(dǎo)電膜構(gòu)成。
襯墊絕緣膜106的膜厚在過(guò)孔周邊區(qū)域140與過(guò)孔周邊區(qū)域140的外 側(cè)不同。即，如圖1所示，在過(guò)孔109的下部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯 墊絕緣膜106的膜厚比在過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜106的膜厚 厚。具體而言，在過(guò)孔109下部，相對(duì)于過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜 106的膜厚為20nm，過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)的襯墊絕緣膜106的膜厚為 10nm。在此說(shuō)明膜厚僅限于例示。通過(guò)如此地將襯墊絕緣膜106在過(guò)孔 109下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140中局部地設(shè)為厚膜，得到電流從過(guò)孔109流 入下層配線105時(shí)耐電遷移性提高的效果。詳細(xì)而言，襯墊絕緣膜106具 有比在過(guò)孔109周圍存在的層間絕緣膜101高的機(jī)械強(qiáng)度。從而，通過(guò)將 襯墊絕緣膜106在過(guò)孔109下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140厚膜化，提高過(guò)孔109 周圍的配線構(gòu)造的有效的機(jī)械強(qiáng)度。其結(jié)果，不易引起因上述電遷移對(duì)下 層配線105的Cu膜104作用的壓縮應(yīng)力增大的結(jié)果所導(dǎo)致的過(guò)孔109周 圍的配線構(gòu)造變形的現(xiàn)象，抑制在層間絕緣膜101與襯墊絕緣膜106的界 面產(chǎn)生剝離。由此，提高上述耐電遷移性。
另外，襯墊絕緣膜114的膜厚與襯墊絕緣膜106的膜厚相同地，在過(guò) 孔周邊區(qū)域140與過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)不同。即，如圖1所示，在過(guò)孔 109上部，過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜114的膜厚比過(guò)孔周邊區(qū)域140 的外側(cè)的襯墊絕緣膜114的膜厚厚。通過(guò)如此地使襯墊絕緣膜114在過(guò)孔 109上部的過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地成為厚膜，則由于與將襯墊絕緣膜106 在過(guò)孔109下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140中局部地設(shè)為厚膜的情況相同地，提 高了過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造的實(shí)質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，所以得到電流從過(guò)孔 109流入下層配線105時(shí)的耐電遷移性提高的效果。另外，通過(guò)將襯墊絕 緣膜114如上所述地局部地設(shè)為厚膜，能夠通過(guò)與上述理由相同的理由， 得到電流從過(guò)孔109流入上層配線113時(shí)的耐電遷移性提高的效果。
在此，過(guò)孔周邊區(qū)域140是指在層間絕緣膜101、 108的上表面，具
14有其縱向及其橫向?yàn)檫^(guò)孔直徑的2倍以上10倍以下的長(zhǎng)度，且其中心與 過(guò)孔中心一致的區(qū)域。此外，若在層間絕緣膜101、 108的上表面，過(guò)孔
周邊區(qū)域140的縱向長(zhǎng)度及橫向長(zhǎng)度不足過(guò)孔直徑2倍，則難以提高過(guò)孔 109周圍的配線構(gòu)造的實(shí)質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，因此，不能充分提高耐電遷移性， 因而不優(yōu)選。換言之，過(guò)孔周邊區(qū)域140為因電遷移而對(duì)Cu膜104、 112 作用的壓縮應(yīng)力增大時(shí)預(yù)想的層間絕緣膜101與襯墊絕緣膜106發(fā)生剝離 的區(qū)域及預(yù)想的層間絕緣膜108與襯墊絕緣膜114發(fā)生剝離的區(qū)域。
另一方面，若在層間絕緣膜101、 108的上表面，過(guò)孔周邊區(qū)域140 的縱向長(zhǎng)度及橫向長(zhǎng)度超過(guò)過(guò)孔直徑的10倍，則配線之間的電容不能充 分降低，因而不優(yōu)選。由此，考慮層間絕緣膜的材料及半導(dǎo)體裝置的配線 間隔來(lái)設(shè)定該上限値為好。
過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜106、 114的膜厚分別為過(guò)孔周邊區(qū) 域140的外側(cè)的襯墊絕緣膜106、 114的膜厚的2倍以上10倍以下為好， 10nm以上100nm以下為好。若過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜106、 114 的膜厚分別與過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜106、 114的膜厚幾乎 相同，則不能夠充分實(shí)現(xiàn)耐電遷移性的提高，因而不優(yōu)選。另一方面，若 過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜106、 114的膜厚分別比過(guò)孔周邊區(qū)域140 外側(cè)的襯墊絕緣膜106、 114的膜厚的10倍大，則過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯 墊絕緣膜106、 114成為不必要地較厚地堆積，因此，增大半導(dǎo)體裝置的 制造費(fèi)用。另外，由于在襯墊絕緣膜106、 114的表面形成大的凹凸，因 此，實(shí)施CMP之后，在層間絕緣膜108的表面殘存凹凸，其結(jié)果，半導(dǎo) 體裝置的制造變得困難。
另一面，本說(shuō)明書的"過(guò)孔109的周邊"指三維的區(qū)域。
此外，在本實(shí)施方式中，在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)相鄰的上層配線 113、 113的間隔寬的情況下，在過(guò)孔109的上部，設(shè)置于其上層配線113、 113之間的襯墊絕緣膜114的膜厚與過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜114 的膜厚相同地，過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)中相鄰的上層配線113、 113的 間隔可以比在不是很寬敞部分上設(shè)置的襯墊絕緣膜114的膜厚厚。如圖1 所示，配線間隔X也比配線間隔Y寬。此外，即使配線間隔為X的部分存 在于過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)，在該部分也可以設(shè)置比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)中配線間隔為X的部分以外的部分(例如，配線間隔為Y的部分)厚 膜的襯墊絕緣膜114。其理由如下。即，在上層配線113、 113的間隔寬的 情況下，配線之間的電容沒(méi)有顯著增加即可，不謀求其減少。原因在于，
在這種情況下，與為了降低配線之間的電容使襯墊絕緣膜114薄膜化相比，
優(yōu)先確保半導(dǎo)體裝置整體的機(jī)械強(qiáng)度的一方有利。在此，配線的間隔寬的
情況是指其間隔為半導(dǎo)體裝置的配線間隔的最小值的2倍以上的情況。另 外，上述情況對(duì)襯墊絕緣膜106也相同。
接著，參照?qǐng)D2 (a) 圖4 (c)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo) 體裝置的制造方法。在此，以下所示的材料及數(shù)値只不過(guò)是優(yōu)選的例示， 并不是限定于這些。
首先，如圖2 (a)所示，在半導(dǎo)體基板(未圖示)的表面堆積層間絕 緣膜101之后(工序(a))，利用光刻法及干法蝕刻在層間絕緣膜101的 內(nèi)部形成配線槽102。作為層間絕緣膜101優(yōu)選使用SiOC膜等介電常數(shù) 低的絕緣膜。
接著，如圖2 (b)所示，在層間絕緣膜101的表面及配線槽102的內(nèi) 部依次堆積阻擋金屬膜103及Cu膜104之后，利用CMP除去從配線槽 102伸出的阻擋金屬膜103及Cu膜104。由此，在配線槽102內(nèi)形成下層 配線105 (工序(b))。
接著，如圖2 (c)所示，在層間絕緣膜101的表面及下層配線105的 表面堆積襯墊絕緣膜106 (工序(c))。在本實(shí)施方式中，使用厚度20nm 的SiCN膜作為襯墊絕緣膜106。
接著，如圖2 (d)所示，利用光刻在襯墊絕緣膜106的表面的一部分 形成抗蝕劑圖案107。在后述的第四實(shí)施方式說(shuō)明在襯墊絕緣膜106表面 的抗蝕劑圖案107的最佳配置，但至少在形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍(即， 過(guò)孔周邊區(qū)域140)設(shè)置抗蝕劑圖案107。
接著，如圖2 (e)所示，將抗蝕劑圖案107作為掩膜對(duì)襯墊絕緣膜 106的一部分進(jìn)行蝕刻。在本實(shí)施方式中，將襯墊絕緣膜106的蝕刻量設(shè) 為10nm。由此，襯墊絕緣膜106的厚度在由抗蝕劑圖案107覆蓋的區(qū)域 中沒(méi)有變化，但在沒(méi)有被抗蝕劑圖案107覆蓋的區(qū)域?yàn)?0nm。換言之， 襯墊絕緣膜106在形成過(guò)孔109的區(qū)域的周圍比其以外的部分較厚地形成。
接著，如圖2 (f)所示除去抗蝕劑圖案107。
接著，如圖3 (a)所示，在襯墊絕緣膜106的表面堆積層間絕緣膜 108之后(工序(d))，利用CMP使層間絕緣膜108的表面平坦化。
接著，如圖3 (b)所示，利用光刻及干法蝕刻，在襯墊絕緣膜106 的內(nèi)部及層間絕緣膜108的內(nèi)部形成過(guò)孔容體109a，在層間絕緣膜108的 內(nèi)部形成配線槽IIO。這時(shí)，穿過(guò)襯墊絕緣膜106及層間絕緣膜108形成 過(guò)孔容體109a，另一方面，以不貫通層間絕緣膜108的方式形成配線槽 110。
接著，如圖3 (c)所示，在層間絕緣膜108的表面、過(guò)孔容體109a 的內(nèi)部及配線槽110的內(nèi)部依次堆積阻擋金屬膜111及Cu膜112之后， 利用CMP除去從配線槽110伸出的阻擋金屬膜111及Cu膜112。由此， 在過(guò)孔容體109a內(nèi)形成過(guò)孔109，在配線槽110內(nèi)形成上層配線113 (工 序(e))。
接著，如圖3 (d)所示，在層間絕緣膜108的表面及上層配線113的 表面堆積襯墊絕緣膜114。在本實(shí)施方式中，使用厚度20nm的SiCN膜作 為襯墊絕緣膜114。
接著，如圖3 (e)所示，利用光刻在襯墊絕緣膜114表面的一部分形 成抗蝕劑圖案115。在后述的第四實(shí)施方式說(shuō)明襯墊絕緣膜114的表面中 抗蝕劑圖案115的最佳的配置，但至少在形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍形成抗 蝕劑圖案115。
接著，如圖4 (a)所示，將抗蝕劑圖案115作為掩膜對(duì)襯墊絕緣膜 114的一部分進(jìn)行蝕刻。在本實(shí)施方式中，將襯墊絕緣膜114的蝕刻量設(shè) 定為10nm。由此，襯墊絕緣膜114的厚度在被抗蝕劑圖案115覆蓋的區(qū) 域沒(méi)有變化，但沒(méi)有被抗蝕劑圖案115覆蓋的區(qū)域?yàn)?0nm。換言之，襯 墊絕緣膜114在形成有過(guò)孔109的區(qū)域的周圍比其以外的部分較厚地形 成。
接著，如圖4 (b)所示，除去抗蝕劑圖案115。
最后，在襯墊絕緣膜114的表面堆積層間絕緣膜116之后，利用CMP 使層間絕緣膜116的表面平坦化。由此，完成如圖4 (c)所示的具有雙層
17配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。此外，然后，通過(guò)重復(fù)圖3 (b) 圖4 (C)所 示的工序，能夠制造具有任意層數(shù)的多層配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。 圖4 (C)所示的雙層配線構(gòu)造具有如下特征
(1) 在過(guò)孔109的下部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地使襯墊絕緣膜
106厚膜化；
(2) 在過(guò)孔109的上部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地使襯墊絕緣膜 114厚膜化。
通過(guò)特征(l)，提高電流從過(guò)孔109流入下層配線105時(shí)耐電遷移性。 其理由如下。襯墊絕緣膜106具有比存在于過(guò)孔109的周圍的其他絕緣膜 (層間絕緣膜IOI)高的機(jī)械強(qiáng)度。從而，通過(guò)在過(guò)孔周邊區(qū)域140使襯 墊絕緣膜106厚膜化，而有效地提高過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造的有效的機(jī) 械強(qiáng)度。其結(jié)果，不易引起因上述電遷移而對(duì)Cu膜104作用的壓縮應(yīng)力 增大的結(jié)果所導(dǎo)致的過(guò)孔109周邊構(gòu)造變形的現(xiàn)象。由此，抑制層間絕緣 膜101與襯墊絕緣膜106的剝離，提高上述耐電遷移性。
另外，通過(guò)特征(2)，進(jìn)一步提高電流從過(guò)孔109流入下層配線105 時(shí)的耐電遷移性。其理由如下。襯墊絕緣膜114具有比存在于過(guò)孔109周 圍的其他絕緣膜(層間絕緣 膜108)高的機(jī)械強(qiáng)度。從而，通過(guò)在過(guò)孔周 邊區(qū)域140使襯墊絕緣膜114厚膜化，提高過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造的有 效的機(jī)械強(qiáng)度。其結(jié)果，不易引起因上述電遷移而對(duì)Cu膜104作用的壓 縮應(yīng)力增大的結(jié)果所導(dǎo)致的過(guò)孔109周邊構(gòu)造變形的現(xiàn)象。由此，抑制層 間絕緣膜108與襯墊絕緣膜114的剝離，從而提高上記耐電遷移性。另外， 利用與上述理由相同的理由，得到電流從過(guò)孔109流入上層配線113時(shí)的 耐電遷移性提高的效果。
如以上說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，使過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜 106、 114分別比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜106、 114厚，因此， 能夠提高過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造的有效的機(jī)械強(qiáng)度，其結(jié)果，能夠提高 耐電遷移性。另外，由于分別使襯墊絕緣膜106、 114局部較厚，所以能 夠降低配線之間的電容。 (第二實(shí)施方式)
以下，參照?qǐng)D5說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。在此，以下所示的材料及數(shù)值只不過(guò)是優(yōu)選的例示，并不是限定于這些。
在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，襯墊絕緣膜141、 142分別為層疊膜。 以下主要對(duì)與上述第一實(shí)施方式不同的部位進(jìn)行說(shuō)明。
如圖5所示，在半導(dǎo)體基板(未圖示)上形成的層間絕緣膜101內(nèi)形 成有下層配線105。另外，在層間絕緣膜101上及下層配線105上形成第 一襯墊絕緣膜117。另外，在第一襯墊絕緣膜117上形成第二襯墊絕緣膜 119，由第一襯墊絕緣膜117與第二襯墊絕緣膜119構(gòu)成襯墊絕緣膜141。 另外，在第二襯墊絕緣膜119上形成層間絕緣膜108。另外，在第一襯墊 絕緣膜117內(nèi)、第二襯墊絕緣膜119內(nèi)及層間絕緣膜108內(nèi)形成與下層配 線105電連接的過(guò)孔109，在層間絕緣膜108內(nèi)形成與過(guò)孔109電連接的 上層配線113。另外，在層間絕緣膜108上及上層配線H3上形成第三襯 墊絕緣膜120。另外，在第三襯墊絕緣膜120上形成第四襯墊絕緣膜122， 由第三襯墊絕緣膜120與第四襯墊絕緣膜122構(gòu)成襯墊絕緣膜142。另夕卜， 在第四襯墊絕緣膜122上形成層間絕緣膜116。
在此，優(yōu)選層間絕緣膜IOI、 108、 116分別為SiOC膜等介電常數(shù)低 的絕緣膜。由此，能夠降低配線之間的電容。另外，從防止下層配線105 的Cu膜104中的Cu原子向?qū)娱g絕緣膜108內(nèi)擴(kuò)散的觀點(diǎn)及確保耐電遷移 性的觀點(diǎn)出發(fā)，第一襯墊絕緣膜117及第三襯墊絕緣膜120優(yōu)選使用機(jī)械 強(qiáng)度高的絕緣膜，優(yōu)選使用例如SiCN膜等構(gòu)成的絕緣膜。另外，從降低 配線之間的電容的觀點(diǎn)出發(fā)，第二襯墊絕緣膜119及第四襯墊絕緣膜122 優(yōu)選介電常數(shù)比第一襯墊絕緣膜117及第三襯墊絕緣膜120低的絕緣膜， 例如優(yōu)選使用SiC膜等構(gòu)成的絕緣膜。下層配線105通過(guò)在其表面設(shè)置的 公知的阻擋金屬膜103和由在其內(nèi)部設(shè)置的Cn膜104等構(gòu)成的導(dǎo)電膜構(gòu) 成，上層配線113及過(guò)孔109分別通過(guò)在其表面設(shè)置的公知的阻擋金屬膜 111和由在其內(nèi)部設(shè)置的Cu膜112等構(gòu)成的導(dǎo)電膜構(gòu)成。
由第一襯墊絕緣膜117與第二襯墊絕緣膜119構(gòu)成的襯墊絕緣膜141 的膜厚與上述第一實(shí)施方式相同地，在過(guò)孔周邊區(qū)域140與過(guò)孔周邊區(qū)域 140的外側(cè)不同。即，如圖5所示，在過(guò)孔109的下部，過(guò)孔周邊區(qū)域140 的襯墊絕緣膜141的膜厚比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜141的膜 厚厚。具體而言，在過(guò)孔109的下部，相對(duì)于過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕
19緣膜141的膜厚為20nm，過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜141的膜 厚為10nm。在此，補(bǔ)充膜厚僅限于例示。通過(guò)如此地將襯墊絕緣膜141 在過(guò)孔109下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140中局部地設(shè)為厚膜，得到電流從過(guò)孔 109流入下層配線105時(shí)耐電遷移性提高的效果。詳細(xì)而言，襯墊絕緣膜 141具有比在過(guò)孔109周圍存在的層間絕緣膜101高的機(jī)械強(qiáng)度。從而， 通過(guò)將襯墊絕緣膜141在過(guò)孔109下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140厚膜化，提高 過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造的有效的機(jī)械強(qiáng)度。其結(jié)果，不易引起因上述電 遷移對(duì)下層配線105的Cu膜104作用的壓縮應(yīng)力增大的結(jié)果所導(dǎo)致的過(guò) 孔109周圍的配線構(gòu)造變形的現(xiàn)象，抑制在層間絕緣膜101與襯墊絕緣膜 141的界面產(chǎn)生剝離。由此。提高上述耐電遷移性。
另外，由第三襯墊絕緣膜120與第四襯墊絕緣膜122構(gòu)成的襯墊絕緣 膜142的膜厚與襯墊絕緣膜141的膜厚相同地，在過(guò)孔周邊區(qū)域140與過(guò) 孔周邊區(qū)域140的外側(cè)不同。g卩，如圖5所示，在過(guò)孔109的上部，在過(guò) 孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜142的膜厚比過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)的襯 墊絕緣膜142的膜厚厚。通過(guò)如此地使襯墊絕緣膜142在過(guò)孔109上部的 過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地成為厚膜，則由于與將襯墊絕緣膜141在過(guò)孔109 下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140中局部地設(shè)為厚膜的情況相同地，提高了過(guò)孔 109周圍的配線構(gòu)造的實(shí)質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，所以得到電流從過(guò)孔109流入下 層配線105時(shí)的耐電遷移性提高的效果。另外，通過(guò)將襯墊絕緣膜142如 上所述地局部地設(shè)為厚膜，能夠通過(guò)與上述理由相同的理由，得到電流從 過(guò)孔109流入上層配線113時(shí)的耐電遷移性提高的效果。
在此，過(guò)孔周邊區(qū)域140是指與上述第一實(shí)施方式相同地，在層間絕 緣膜101、 108的上表面，具有其縱向及其橫向?yàn)檫^(guò)孔直徑的2倍以上10 倍以下的長(zhǎng)度，且其中心與過(guò)孔中心一致的區(qū)域。
但是，在本實(shí)施方式中，如上所述，襯墊絕緣膜141由機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異 的第一襯墊絕緣膜117和低介電常數(shù)的第二襯墊絕緣膜119構(gòu)成，襯墊絕 緣膜142由機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的第三襯墊絕緣膜120與低介電常數(shù)的第四襯墊 絕緣膜122構(gòu)成。因此，在過(guò)孔109的下部，第一襯墊絕緣膜117僅設(shè)置 在過(guò)孔周邊區(qū)域140，第二襯墊絕緣膜119遍及層間絕緣膜101及下層配 線105的上表面整體設(shè)置即可。相同地，在過(guò)孔109的上部，第三襯墊絕緣膜120僅設(shè)置在過(guò)孔周邊區(qū)域140，第四襯墊絕緣膜122遍及層間絕緣 膜101及下層配線105的上表面整體設(shè)置即可。由此，能夠在實(shí)現(xiàn)配線之
間電容降低的同時(shí)提高耐電遷移性。
過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜141、 142的膜厚與過(guò)孔周邊區(qū)域140 外側(cè)的襯墊絕緣膜141、 142的膜厚的關(guān)系分別與上述第一實(shí)施方式相同。 但是，在本實(shí)施方式中，在過(guò)孔109的下部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140層疊第 一襯墊絕緣膜117及第二襯墊絕緣膜119，在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)僅 設(shè)置第二襯墊絕緣膜119，因此，第一襯墊絕緣膜117為第二襯墊絕緣膜 119的膜厚的1倍以上9倍以下為好，5nm以上55nm以下為好。相同地， 在過(guò)孔109的上部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140層疊第三襯墊絕緣膜120及第四 襯墊絕緣膜122，在過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)僅設(shè)置第四襯墊絕緣膜122， 因此，第三襯墊絕緣膜120為第四襯墊絕緣膜122的膜厚的1倍以上9倍 以下為好，為5nm以上55nm以下為好。
此外，在本實(shí)施方式中，在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)相鄰的上層配線 113、 113的間隔寬的情況下，在其上層配線113、 113之間設(shè)置的襯墊絕 緣膜142的膜厚與過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜142的膜厚相同地，過(guò) 孔周邊區(qū)域140的外側(cè)中的上層配線113、 113的間隔可以比在不是很寬 敞部分上設(shè)置的襯墊絕緣膜142的膜厚厚。如圖5所示，配線間隔X也比 配線間隔Y寬。在該情況下，即使配線間隔為X的部分存在于過(guò)孔周邊區(qū) 域140的外側(cè)，在該部分也可以設(shè)置比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)中配線間隔 為X的部分以外的部分厚的襯墊絕緣膜142。在本實(shí)施方式的情況下，在 過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)中的配線間隔為X的部分也設(shè)置第三襯墊絕緣膜 120為好。其理由如下。SP，在配線間隔寬的情況下，配線之間的電容沒(méi) 有顯著增加即可，不謀求其減少。原因在于，在這種情況下，與為了降低 配線之間的電容使襯墊絕緣膜142薄膜化相比，優(yōu)先確保半導(dǎo)體裝置整體 的機(jī)械強(qiáng)度的一方有利。在此，配線的間隔寬的情況是指其間隔為半導(dǎo)體 裝置的配線間隔中的最小值的2倍以上的情況。另外，上述情況對(duì)襯墊絕 緣膜141也相同。
另外，在圖5中，第一襯墊絕緣膜117及第三襯墊絕緣膜120均沒(méi)有 在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)及配線間隔窄的區(qū)域形成，但也可以在這些區(qū)域形成?？紤]降低配線之間的電容與確保芯片整體的機(jī)械強(qiáng)度兩方面的平 衡，可以變更襯墊絕緣膜141的第一襯墊絕緣膜117的膜厚及第二襯墊絕
緣膜119的膜厚以及襯墊絕緣膜142的第三襯墊絕緣膜120的膜厚及第四 襯墊絕緣膜122的膜厚。但是，考慮提高過(guò)孔109周圍的機(jī)械強(qiáng)度及降低 配線之間的電容，第一襯墊絕緣膜117及第三襯墊絕緣膜120優(yōu)選如圖5 所示，在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)及配線間隔窄的區(qū)域不形成。
接著，參照?qǐng)D6 (a) 圖8 (d)說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo) 體裝置的制造方法。在此，以下所示的材料及數(shù)値只不過(guò)是優(yōu)選的例示， 并不是限定于這些。
首先，如圖6 (a)所示，在層間絕緣膜IOI內(nèi)形成下層配線105。下 層配線105的形成方法與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法相同，因 此，省略說(shuō)明。
接著，如圖6 (b)所示，在層間絕緣膜101的表面及下層配線105 的表面堆積第一襯墊絕緣膜117。在本實(shí)施方式中，使用厚度10nm的SiCN 膜作為第一襯墊絕緣膜117。
接著，如圖6 (c)所示，利用光刻在第一襯墊絕緣膜117的表面的一 部分形成抗蝕劑圖案118。在后述的第四實(shí)施方式說(shuō)明在第一襯墊絕緣膜 117表面的抗蝕劑圖案118的最佳配置，但至少在形成過(guò)孔109的區(qū)域周 圍設(shè)置抗蝕劑圖案118。
接著，如圖6(d)所示，將抗蝕劑圖案118作為掩膜對(duì)第一襯墊絕緣 膜117進(jìn)行蝕刻，除去沒(méi)有被抗蝕劑圖案118覆蓋的第一襯墊絕緣膜117。 由此，第一襯墊絕緣膜117僅在形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍形成(工序(cl))， 沒(méi)有用抗蝕劑圖案118作掩膜的區(qū)域的層間絕緣膜101及下層配線105露 出。
接著，如圖6 (e)所示，除去抗蝕劑圖案118。
接著，如圖6 (f)所示，在層間絕緣膜101的表面、下層配線105的 表面及第一襯墊絕緣膜117的表面堆積第二襯墊絕緣膜119 (工序(c2))。 在本實(shí)施方式中，使用厚度lOnm的SiC膜作為第二襯墊絕緣膜119。其 結(jié)果，在層間絕緣膜101及下層配線105上形成由第一襯墊絕緣膜117及 第二襯墊絕緣膜119構(gòu)成的襯墊絕緣膜141。
22接著，如圖7 (a)所示，在第二襯墊絕緣膜119的表面堆積層間絕緣 膜108后(工序(d))，利用CMP使層間絕緣膜108的表面平坦化。
接著，如圖7 (b)所示，利用光刻及干法蝕刻，在第一襯墊絕緣膜 117的內(nèi)部、第二襯墊絕緣膜119的內(nèi)部及層間絕緣膜108的內(nèi)部形成過(guò) 孔容體109a，在層間絕緣膜108的內(nèi)部形成配線槽110。
接著，如圖7 (c)所示，在層間絕緣膜108的表面、過(guò)孔容體109a 的內(nèi)部及配線槽110的內(nèi)部依次堆積阻擋金屬膜111及Cu膜112之后， 利用CMP除去從配線槽110伸出的阻擋金屬膜111及Cu膜112。由此， 在過(guò)孔容體109a內(nèi)形成過(guò)孔109，在配線槽110內(nèi)形成上層配線113 (工 序(e))。
接著，如圖7 (d)所示，在層間絕緣膜108的表面及上層配線113的 表面堆積第三襯墊絕緣膜120。在本實(shí)施方式中，使用厚度10nm的SiCN 膜作為第三襯墊絕緣膜120。
接著，如圖7 (e)所示，利用光刻在第三襯墊絕緣膜120的表面的一 部分形成抗蝕劑圖案121。在后述的第四實(shí)施方式說(shuō)明在第三襯墊絕緣膜 121表面的抗蝕劑圖案121的最佳配置，但至少在形成過(guò)孔109的區(qū)域周 圍設(shè)置抗蝕劑圖案121。
接著，如圖8 (a)所示，將抗蝕劑圖案121作為掩膜對(duì)第三襯墊絕緣 膜120進(jìn)行蝕刻，除去沒(méi)有被抗蝕劑圖案121覆蓋的第三襯墊絕緣膜120。 由此，第三襯墊絕緣膜120僅在形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍形成，沒(méi)有用抗 蝕劑圖案121作掩膜的區(qū)域的層間絕緣膜108及下層配線113露出。
接著，如圖8 (b)所示，除去抗蝕劑圖案121。
接著，如圖8 (c)所示，在層間絕緣膜108的表面、上層配線113的 表面及第三襯墊絕緣膜120的表面堆積第四襯墊絕緣膜122。在本實(shí)施方 式中，使用厚度10nm的SiC膜作為第四襯墊絕緣膜122。其結(jié)果，在層 間絕緣膜108及上層配線113上形成由第三襯墊絕緣膜120及第四襯墊絕 緣膜122構(gòu)成的襯墊絕緣膜142。
最后，在第四襯墊絕緣膜122的表面堆積層間絕緣膜116之后，利用 CMP使層間絕緣膜116的表面平坦化。由此，完成如圖8 (d)所示的具 有雙層配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。此外，然后，通過(guò)重復(fù)圖7 (b) 圖8 (d)
23所示的工序，能夠制造具有任意層數(shù)的多層配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。 如圖8 (d)所示的雙層配線構(gòu)造具有如下特征
(1) 在過(guò)孔109的下部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地形成第一襯墊
絕緣膜117，整體地形成第二襯墊絕緣膜119。換言之，在過(guò)孔109的下 部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地使襯墊絕緣膜141厚膜化；
(2) 在過(guò)孔109的上部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地形成第三襯墊 絕緣膜120，整體地形成第四襯墊絕緣膜122。換言之，在過(guò)孔109的上 部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地使襯墊絕緣膜142厚膜化。
通過(guò)特征(1)，提高電流從過(guò)孔109流入下層配線105時(shí)的耐電遷移 性。通過(guò)特征(2)，進(jìn)一步提高電流從過(guò)孔109流入下層配線105時(shí)的耐 電遷移性。另外，通過(guò)特征(2),提高電流從過(guò)孔109流入上層配線113 時(shí)的耐電遷移性。這些是由于，在將第一襯墊絕緣膜117與第二襯墊絕緣 膜119作為一個(gè)襯墊絕緣膜141考慮，將第三襯墊絕緣膜120與第四襯墊 絕緣膜122作為一個(gè)襯墊絕緣膜142考慮時(shí)，圖8 (d)所示的雙層配線構(gòu) 造與圖4 (c)所示的雙層配線構(gòu)造為相同的構(gòu)造。
另外，在本實(shí)施方式中，相對(duì)于將第一襯墊絕緣膜117及第三襯墊絕 緣膜120的材料分別設(shè)為SiCN，而將第二襯墊絕緣膜119及第四襯墊絕 緣膜122的材料設(shè)為SiC。其原因在于，相對(duì)于從確保耐電遷移性的觀點(diǎn) 出發(fā)在為了增強(qiáng)過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造而設(shè)置的第一襯墊絕緣膜117及 第三襯墊絕緣膜120采用機(jī)械強(qiáng)度高的SiCN膜，而從降低配線之間的電 容的觀點(diǎn)出發(fā)在覆蓋配線構(gòu)造整體的第二襯墊絕緣膜119及第四襯墊絕緣 膜122采用介電常數(shù)低的SiC膜。如上所述，通過(guò)使用不同的材料形成第 一襯墊絕緣膜117和第二襯墊絕緣膜119，使用不同的材料形成第三襯墊 絕緣膜120和第四襯墊絕緣膜122，能夠更加適當(dāng)?shù)卣{(diào)整半導(dǎo)體裝置的動(dòng) 作速度和耐電遷移性的平衡。
此外，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，如圖6 (d)及圖8 (a)所示，第一襯墊絕緣膜117及第三襯墊絕緣膜120均沒(méi)有在過(guò)孔周 邊區(qū)域140的外側(cè)及配線間隔窄的區(qū)域形成，但也可以在這些區(qū)域形成。 考慮降低配線之間的電容與確保半導(dǎo)體裝置整體的機(jī)械強(qiáng)度兩方面的平 衡，可以變更襯墊絕緣膜141的第一襯墊絕緣膜117及第二襯墊絕緣膜119的膜厚以及襯墊絕緣膜142的第三襯墊絕緣膜120及第四襯墊絕緣膜122
的膜厚。但是，考慮提高機(jī)械強(qiáng)度及降低配線之間的電容，第一襯墊絕緣
膜117及第三襯墊絕緣膜120優(yōu)選不形成在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)及配 線間隔窄的區(qū)域。
如上說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式相同，使過(guò)孔周邊 區(qū)域140的襯墊絕緣膜141、 142分別比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕 緣膜141、 142厚，因此能夠降低配線之間的電容提高耐電遷移性。
另外，在本實(shí)施方式中，襯墊絕緣膜141、 142分別由機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異 的絕緣膜(第一襯墊絕緣膜117或第三襯墊絕緣膜120)與低介電常數(shù)的 絕緣膜(第二襯墊絕緣膜119或第四襯墊絕緣膜122)構(gòu)成，所以能夠適 當(dāng)調(diào)整耐電遷移性與半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作速度的平衡。
(第三實(shí)施方式)
以下，參照?qǐng)D9說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。在此，以 下所示的材料及數(shù)值只不過(guò)是優(yōu)選的例示，并不是限定于這些。
在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，在相鄰的下層配線105、 105之間形 成氣隙127，在相鄰的上層配線113、 113之間形成氣隙132。
如圖9所示，在半導(dǎo)體基板(未圖示)上形成的層間絕緣膜IOI內(nèi)形 成有下層配線105。另外，在層間絕緣膜101上及下層配線105上形成第 一襯墊絕緣膜123。另外，在第一襯墊絕緣膜123上形成第二襯墊絕緣膜 126，由第一襯墊絕緣膜123與第二襯墊絕緣膜126構(gòu)成襯墊絕緣膜141。 另外，在第二襯墊絕緣膜126上形成層間絕緣膜108。另外，在第一襯墊 絕緣膜123內(nèi)、第二襯墊絕緣膜126內(nèi)及層間絕緣膜108內(nèi)形成與下層配 線105電連接的過(guò)孔109，在層間絕緣膜108內(nèi)形成與過(guò)孔109電連接的 上層配線113。另外，在層間絕緣膜108上及上層配線113上形成第三襯 墊絕緣膜128。另外，在第三襯墊絕緣膜128上形成第四襯墊絕緣膜131， 由第三襯墊絕緣膜128與第四襯墊絕緣膜131構(gòu)成襯墊絕緣膜142。另外， 在第四襯墊絕緣膜131上形成層間絕緣膜116。另外，在相鄰的下層配線 105、 105之間中至少一個(gè)的配線之間及相鄰的上層配線113、 113之間中 至少一個(gè)配線之間形成空隙。并且，在相鄰的下層配線105、 105之間形 成的空隙的底面及側(cè)壁形成第二襯墊絕緣膜126，在其空隙的內(nèi)部形成用
25層間絕緣膜108覆蓋的氣隙127。相同地，在相鄰的上層配線113、 113之 間形成的空隙的底面及側(cè)壁形成第四襯墊絕緣膜131，在該空隙的內(nèi)部形 成利用層間絕緣膜116覆蓋的氣隙132。換言之，在氣隙127、 132的底面 及側(cè)壁分別設(shè)置第二襯墊絕緣膜126、第四襯墊絕緣膜131。
在此，層間絕緣膜101、 108、 116分別優(yōu)選SiOC膜等介電常數(shù)低的 絕緣膜。由此，能夠降低配線之間的電容。另外，從防止下層配線105的 Cu膜104中的Cu原子向?qū)娱g絕緣膜108內(nèi)擴(kuò)散的觀點(diǎn)及確保耐電遷移性 的觀點(diǎn)出發(fā)，第一襯墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128優(yōu)選使用機(jī)械強(qiáng) 度高的絕緣膜，優(yōu)選使用例如SiCN膜等構(gòu)成的絕緣膜。另外，從降低配 線之間的電容的觀點(diǎn)出發(fā)，第二襯墊絕緣膜126及第四襯墊絕緣膜131優(yōu) 選使用與第一襯墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128相比介電常數(shù)低的絕 緣膜，優(yōu)選使用例如SiC膜等構(gòu)成的絕緣膜。另外，下層配線105通過(guò)在 其表面設(shè)置的公知的阻擋金屬膜103和由在其內(nèi)部設(shè)置的Cu膜104等構(gòu) 成的導(dǎo)電膜構(gòu)成，上層配線113及過(guò)孔109分別通過(guò)在其表面設(shè)置的公知 的阻擋金屬膜111和由在其內(nèi)部設(shè)置的Cu膜112等構(gòu)成的導(dǎo)電膜構(gòu)成。
由第一襯墊絕緣膜123與第二襯墊絕緣膜126構(gòu)成的襯墊絕緣膜141 的膜厚與上述第一實(shí)施方式相同地，在過(guò)孔周邊區(qū)域140與過(guò)孔周邊區(qū)域 140的外側(cè)不同。即，如圖9所示，在過(guò)孔109的下部，過(guò)孔周邊區(qū)域140 的襯墊絕緣膜141的膜厚比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜141的膜 厚厚。具體而言，在過(guò)孔109的下部，相對(duì)于過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕 緣膜141的膜厚為20nm，過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜141的膜 厚為10nm。在此，補(bǔ)充膜厚僅限于例示。通過(guò)如此地將襯墊絕緣膜141 在過(guò)孔109下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地設(shè)為厚膜，得到電流從過(guò)孔109 流入下層配線105時(shí)耐電遷移性提高的效果。詳細(xì)而言，襯墊絕緣膜141 具有比在過(guò)孔109周圍存在的層間絕緣膜101高的機(jī)械強(qiáng)度。從而，通過(guò) 將襯墊絕緣膜141在過(guò)孔109下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140厚膜化，提高過(guò)孔 109周圍的配線構(gòu)造的有效的機(jī)械強(qiáng)度。其結(jié)果，不易引起因上述電遷移 對(duì)下層配線105的Cu膜104作用的壓縮應(yīng)力增大的結(jié)果所導(dǎo)致的過(guò)孔109 周圍的配線構(gòu)造變形的現(xiàn)象，抑制在層間絕緣膜101與襯墊絕緣膜141的 界面產(chǎn)生剝離。由此，提高上述耐電遷移性。另外，由第三襯墊絕緣膜128與第四襯墊絕緣膜131構(gòu)成的襯墊絕緣
膜142的膜厚與襯墊絕緣膜141相同地，在過(guò)孔周邊區(qū)域140與過(guò)孔周邊 區(qū)域140的外側(cè)不同。即，如圖9所示，在過(guò)孔109上部，過(guò)孔周邊區(qū)域 140的襯墊絕緣膜142的膜厚比過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)的襯墊絕緣膜142 的膜厚厚。通過(guò)如此地使襯墊絕緣膜142在過(guò)孔109上部的過(guò)孔周邊區(qū)域 140局部地成為厚膜，則由于與將襯墊絕緣膜141在過(guò)孔109下部的過(guò)孔 周邊區(qū)域140局部地設(shè)為厚膜的情況相同地，提高了過(guò)孔109周圍的配線 構(gòu)造的實(shí)質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，所以得到電流從過(guò)孔109流入下層配線105時(shí)的 耐電遷移性提高的效果。另外，通過(guò)將襯墊絕緣膜142如上所述地局部地 設(shè)為厚膜，能夠通過(guò)與上述理由相同的理由，得到電流從過(guò)孔109流入上 層配線113時(shí)的耐電遷移性提高的效果。
在此，過(guò)孔周邊區(qū)域140是指與上述第一實(shí)施方式相同地，在層間絕 緣膜IOI、 108的上表面，具有其縱向及其橫向?yàn)檫^(guò)孔直徑的2倍以上10 倍以下的長(zhǎng)度，且其中心與過(guò)孔中心一致的區(qū)域。
在本實(shí)施方式中，與上述第二實(shí)施方式相同地，襯墊絕緣膜141及襯 墊絕緣膜142分別為層疊膜。由此，在過(guò)孔109的下部，第一襯墊絕緣膜 123僅設(shè)置在過(guò)孔周邊區(qū)域140，第二襯墊絕緣膜126遍及層間絕緣膜101 及下層配線105的上表面整體設(shè)置為好。相同地，在過(guò)孔109的上部，第 三襯墊絕緣膜128僅設(shè)置在過(guò)孔周邊區(qū)域140，第四襯墊絕緣膜131遍及 層間絕緣膜101及下層配線105的上表面整體而設(shè)置為好。由此，能夠在 實(shí)現(xiàn)配線之間電容降低的同時(shí)提高耐電遷移性。
另外，與上述第二實(shí)施方式相同，第一襯墊絕緣膜123為第二襯墊絕 緣膜126的膜厚的1倍以上9倍以下為好，為5nm以上55nm以下為好。 相同地，在過(guò)孔109的上部，第三襯墊絕緣膜128為第四襯墊絕緣膜131 的膜厚的1倍以上9倍以下為好，為5nm以上55nm以下為好。
此外，在本實(shí)施方式中，在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)，相鄰的上層配 線113、 113的間隔寬的情況下，在其上層配線113、 113之間設(shè)置的襯墊 絕緣膜142的膜厚與過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜142的膜厚相同地， 過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)中的上層配線113、 113的間隔可以比在不是很 寬敞部分上設(shè)置的襯墊絕緣膜142的膜厚厚。如圖9所示，配線間隔X也比配線間隔Y寬。在該情況下，即使配線間隔為X的部分存在于過(guò)孔周邊 區(qū)域140的外側(cè)，在該部分也可以設(shè)置比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)中配線間
隔為X的部分以外的部分厚膜的襯墊絕緣膜142。在本實(shí)施方式的情況下， 在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)中的配線間隔為X的部分也設(shè)置第三襯墊絕緣 膜128為好。其理由如下。即，在配線間隔寬的情況下，配線之間的電容 沒(méi)有顯著增加即可，不謀求其減少。原因在于，在這種情況下，與為了降 低配線之間的電容使襯墊絕緣膜142薄膜化相比，優(yōu)先確保半導(dǎo)體裝置整 體的機(jī)械強(qiáng)度的一方有利。在此，配線的間隔寬的情況是指其間隔為半導(dǎo) 體裝置的配線間隔中的最小值的2倍以上的情況。另夕卜，上述情況對(duì)襯墊 絕緣膜141也相同。
另外，在圖9中，第一襯墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128均沒(méi)有 在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)及配線間隔窄的區(qū)域形成，但也可以在這些區(qū) 域形成?？紤]降低配線之間的電容與確保芯片整體的機(jī)械強(qiáng)度兩方面的平 衡，可以變更襯墊絕緣膜141的第一襯墊絕緣膜123及第二襯墊絕緣膜126 的膜厚以及襯墊絕緣膜142的第三襯墊絕緣膜128的膜厚及第四襯墊絕緣 膜131的膜厚。但是，考慮提高機(jī)械強(qiáng)度及降低配線之間的電容，第一襯 墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128優(yōu)選不形成在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外 側(cè)及配線間隔窄的區(qū)域。
另夕卜，氣隙127、 132優(yōu)選分別不形成在相鄰的下層配線105、 105的 間隔及上層配線113、 113的間隔寬的部分。如圖9所示，配線間隔X比 配線間隔Y寬，但優(yōu)選在配線間隔為X的部分不形成氣隙。其原因在于， 若在配線間隔寬的部分形成氣隙，則堆積層間絕緣膜108之后氣隙的上部 不封閉，因此，有在層間絕緣膜108的表面產(chǎn)生大的凹部之虞。在此，配 線間隔寬的情況是指如上所述，其間隔為半導(dǎo)體裝置的配線間隔中的最小 值的2倍以上的情況。
另外，在空隙的底面及側(cè)壁形成第二襯墊絕緣膜126或第四襯墊絕緣 膜131，也可以不形成第二襯墊絕緣膜126及第四襯墊絕緣膜131。但是， 若在空隙的底面及側(cè)壁分別形成第二襯墊絕緣膜126或第四襯墊絕緣膜 131，則不僅能夠容易地形成氣隙127、 132，還能夠提高配線的機(jī)械強(qiáng)度， 就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)優(yōu)選。接著，參照?qǐng)D10 (a) 圖12 (d)說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法。在此，以下所示的材料及數(shù)値只不過(guò)是優(yōu)選的例示，并不是限定于這些。
首先，如圖10 (a)所示，在層間絕緣膜101內(nèi)形成下層配線105。下層配線105的形成方法與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法相同，因此，省略說(shuō)明。
接著，如圖10 (b)所示，在層間絕緣膜101的表面及下層配線105的表面堆積第一襯墊絕緣膜123。在本實(shí)施方式中，使用厚度10nm的SiCN膜作為第一襯墊絕緣膜123。
接著，如圖10 (c)所示，利用光刻在第一襯墊絕緣膜123的表面的一部分形成抗蝕劑圖案124。在后述的第四實(shí)施方式說(shuō)明在第一襯墊絕緣膜123表面的抗蝕劑圖案124的最佳配置，但至少在形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍設(shè)置抗蝕劑圖案124。
接著，如圖10 (d)所示，將抗蝕劑圖案124作為掩膜對(duì)第一襯墊絕緣膜123及層積絕緣膜101進(jìn)行蝕刻。由此，分別除去沒(méi)有被抗蝕劑圖案124覆蓋的第一襯墊絕緣膜123的全部及層間絕緣膜101的一部分(工序(cl))，但沒(méi)有除去未被抗蝕劑圖案覆蓋的Cu膜104。其結(jié)果，在沒(méi)有用抗蝕劑圖案124作掩膜的區(qū)域，下層配線105及層間絕緣膜101露出，進(jìn)而，在相鄰的下層配線105、 105之間形成空隙125 (工序(f))。
接著，如圖10 (e)所示，除去抗蝕劑圖案124。
接著，如圖10 (f)所示，在層間絕緣膜101的表面、下層配線105的表面及第一襯墊絕緣膜123的表面堆積第二襯墊絕緣膜126(工序(c2))。此時(shí)，在空隙125的底面及側(cè)壁形成第二襯墊絕緣膜126。在本實(shí)施方式中，使用厚度10nm的SiC膜作為第二襯墊絕緣膜126。
接著，如圖10 (g)所示，在第二襯墊絕緣膜126的表面堆積層間絕緣膜108之后(工序(d))，利用CMP使層間絕緣膜108的表面平坦化。由此，在相鄰的下層配線105、 105之間形成氣隙127。
接著，如圖11 (a)所示，利用光刻及干法蝕刻，在第一襯墊絕緣膜123的內(nèi)部、第二襯墊絕緣膜126的內(nèi)部及層間絕緣膜108的內(nèi)部形成過(guò)孔容體，在層間絕緣膜108的內(nèi)部形成配線槽110。
29接著，如圖ll (b)所示，在層間絕緣膜108的表面、過(guò)孔容體109a的內(nèi)部及配線槽110的內(nèi)部依次堆積阻擋金屬膜111及Qi膜112之后，利用CMP除去從配線槽110伸出的阻擋金屬膜111及Cu膜112。由此，在過(guò)孔容體109a內(nèi)形成過(guò)孔109，在配線槽110內(nèi)形成上層配線113 (工序(e))。
接著，如圖11 (c)所示，在層間絕緣膜108的表面及上層配線113的表面堆積第三襯墊絕緣膜128。在本實(shí)施方式中，使用厚度10nm的SiCN膜作為第三襯墊絕緣膜128。
接著，如圖11 (d)所示，利用光刻在第三襯墊絕緣膜128的表面的一部分形成抗蝕劑圖案129。在后述的第四實(shí)施方式說(shuō)明在第三襯墊絕緣膜128表面的抗蝕劑圖案129的最佳配置，但至少在形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍設(shè)置抗蝕劑圖案129。
接著，如圖12 (a)所示，將抗蝕劑圖案129作為掩膜對(duì)第三襯墊絕緣膜128及層積絕緣膜108進(jìn)行蝕刻。由此，分別除去沒(méi)有被抗蝕劑圖案129覆蓋的第三襯墊絕緣膜128的全部及層間絕緣膜108的一部分，但沒(méi)有除去未被抗蝕劑圖案覆蓋的Cu膜112。其結(jié)果，在沒(méi)有用抗蝕劑圖案129作掩膜的區(qū)域，上層配線113及層間絕緣膜108露出，進(jìn)而，在相鄰的上層配線113、 113之間形成空隙130。
接著，如圖12 (b)所示，除去抗蝕劑圖案129。
接著，如圖12 (c)所示，在層間絕緣膜108的表面、上層配線113的表面及第三襯墊絕緣膜128的表面堆積第四襯墊絕緣膜131。此時(shí)，在空隙130的底面及側(cè)壁形成第四襯墊絕緣膜131。在本實(shí)施方式中，使用厚度10nm的SiC膜作為第四襯墊絕緣膜131。
最后，在第四襯墊絕緣膜131的表面堆積層間絕緣膜116之后，利用CMP使層間絕緣膜116的表面平坦化。由此，在相鄰的上層配線113、 113之間形成氣隙132，完成如圖12 (d)所示的具有雙層配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。此外，然后，通過(guò)重復(fù)圖11 (a) 圖12 (d)所示的工序，能夠制造具有任意層數(shù)的多層配線構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。
圖12 (d)所示的雙層配線構(gòu)造具有如下特征(1)在過(guò)孔109的下部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地形成第一襯墊
30絕緣膜123，在整個(gè)面形成第二襯墊絕緣膜126。換言之，在過(guò)孔109的下部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140使襯墊絕緣膜141局部地厚膜化；
(2) 在過(guò)孔109的上部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140局部地形成第三襯墊絕緣膜128，在整個(gè)面形成第四襯墊絕緣膜131。換言之，在過(guò)孔109的上部，在過(guò)孔周邊區(qū)域140使襯墊絕緣膜142局部地厚膜化；
(3) 在相鄰的下層配線105、 105之間形成氣隙127;
(4) 在相鄰的上層配線113、 113之間形成氣隙132。
通過(guò)特征(1)，提高電流從過(guò)孔109流入下層配線105時(shí)的耐電遷移性。另外，通過(guò)特征(2)，進(jìn)一步提高電流從過(guò)孔109流入下層配線105時(shí)的耐電遷移性。另夕卜，通過(guò)特征(2)，提高電流從過(guò)孔109流入上層配線113時(shí)的耐電遷移性。這些如第二實(shí)施方式說(shuō)明地那樣，原因在于，在將第一襯墊絕緣膜123與第二襯墊絕緣膜126作為一個(gè)襯墊絕緣膜141考慮，將第三襯墊絕緣膜128與第四襯墊絕緣膜131作為一個(gè)襯墊絕緣膜142考慮時(shí)，圖12 (d)所示的雙層配線構(gòu)造與圖4 (c)所示的雙層配線構(gòu)造為相同的構(gòu)造。另外，通過(guò)特征(3)及(4)，能夠得到比上述第二實(shí)施方式進(jìn)一步降低相鄰的下層配線105、 105之間的電容及相鄰的上層配線113、 113之間的電容的效果。
另外，在本實(shí)施方式中，與上述第二實(shí)施方式相同地，相對(duì)于將第一襯墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128的材料分別設(shè)為SiCN，而將第二襯墊絕緣膜126及第四襯墊絕緣膜131的材料設(shè)為SiC。其原因在于，相對(duì)于從確保耐電遷移性的觀點(diǎn)出發(fā)，在為了增強(qiáng)過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造而設(shè)置的第一襯墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128采用機(jī)械強(qiáng)度高的SiCN膜，而從降低配線之間的電容的觀點(diǎn)出發(fā)，在覆蓋配線構(gòu)造整體的第二襯墊絕緣膜126及第四襯墊絕緣膜131采用介電常數(shù)低的SiC膜。如上所述，通過(guò)使用不同的材料形成第一襯墊絕緣膜123和第二襯墊絕緣膜126，使用不同的材料形成第三襯墊絕緣膜128和第四襯墊絕緣膜131，能夠更加適當(dāng)?shù)卣{(diào)整半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作速度和耐電遷移性的平衡。
此外，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，與上述第二實(shí)施方式相同地，如圖10 (d)及圖12 (a)所示，將第一襯墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128分別在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)及配線間隔窄的區(qū)域不形成，但也可以形成在這些區(qū)域?？紤]配線之間電容的降低和確保半導(dǎo)體裝置整體的機(jī)械強(qiáng)度雙方的平衡，可以變更襯墊絕緣膜141的第一襯墊絕
緣膜123及第二襯墊絕緣膜126的膜厚以及襯墊絕緣膜142的第三襯墊絕緣膜128及第四襯墊絕緣膜131的膜厚。但是，考慮提高機(jī)械強(qiáng)度、降低配線之間電容，第一襯墊絕緣膜123及第三襯墊絕緣膜128優(yōu)選在過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)及配線間隔窄的區(qū)域形成。
另外，在圖10 (f)中，在空隙125的底面及側(cè)壁形成第二襯墊絕緣膜，但也可以不形成。在空隙125的底面及側(cè)壁不形成第二襯墊絕緣膜126時(shí)，針對(duì)第一襯墊絕緣膜123的蝕刻與針對(duì)層間絕緣膜101的蝕刻(形成空隙125)分別進(jìn)行為好。具體而言，在圖10 (c)中，在形成氣隙的區(qū)域設(shè)置抗蝕劑圖案124，在圖10 (d)中僅蝕刻第一襯墊絕緣膜123，然后，將第二襯墊絕緣膜126形成在第一襯墊絕緣膜123上，然后，利用抗蝕劑覆蓋第二襯墊絕緣膜126表面中形成空隙125區(qū)域以外的部分，之后，通過(guò)對(duì)層間絕緣膜101進(jìn)行蝕刻而形成空隙125，然后，在圖10 (g)中，也可以通過(guò)在第二襯墊絕緣膜126的表面形成層間絕緣膜108而形成氣隙127。但是，如圖10 (f)所示，在空隙125的底面及側(cè)壁形成第二襯墊絕緣膜126則能夠容易地制造氣隙127、 132，進(jìn)而在能夠提高配線的機(jī)械強(qiáng)度這一點(diǎn)優(yōu)選。該情況可以說(shuō)與圖12 (c)所示的在空隙125的底面及側(cè)壁形成第四襯墊絕緣膜131的情況相同。
如上說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，與上述第一實(shí)施方式相同，使過(guò)孔周邊區(qū)域140的襯墊絕緣膜141、 142分別比過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)的襯墊絕緣膜141、 142厚，因此能夠降低配線之間的電容提高耐電遷移性。
另外，在本實(shí)施方式中，與上述第二實(shí)施方式相同地，襯墊絕緣膜141、142分別由機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的絕緣膜與低介電常數(shù)的絕緣膜構(gòu)成，所以能夠適當(dāng)調(diào)整耐電遷移性與半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作速度的平衡。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，在相鄰的下層配線105、 105之間形成氣隙127，在相鄰的上層配線113、 113之間形成氣隙132。由此，能夠降低配線之間的電容。
(第四實(shí)施方式)
在本發(fā)明的第四實(shí)施方式中，參照?qǐng)D13說(shuō)明上述第一 第三實(shí)施方式的抗蝕劑圖案107的優(yōu)選配置。
抗蝕劑圖案107優(yōu)選根據(jù)下層配線105的形狀及過(guò)孔109的形狀形成在襯墊絕緣膜106表面的以下所示的區(qū)域。
1. 過(guò)孔109的周圍
如上述第一 第三實(shí)施方式所述，為了提高耐電遷移性需要在過(guò)孔周邊區(qū)域140設(shè)置機(jī)械強(qiáng)度高的襯墊絕緣膜。因此，在襯墊絕緣膜106的表面中形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍設(shè)置抗蝕劑圖案107，在向襯墊絕緣膜106的蝕刻結(jié)束之后，在形成過(guò)孔109的區(qū)域的周圍較厚地殘留襯墊絕緣膜106即可。此外，作為殘留的襯墊絕緣膜106的橫向及縱向長(zhǎng)度(E)，為了充分提高耐電遷移性優(yōu)選為過(guò)孔109直徑的2倍以上10倍以下。
2. 相鄰的下層配線105、 105之間的寬的空間
如上述第一 第三實(shí)施方式所述，在相鄰的下層配線105A、 105B的間隔(S)充分大的情況下，配線之間的電容不會(huì)成為問(wèn)題。在這種情況下，從確保半導(dǎo)體裝置整體的機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，在相鄰的下層配線105A、 105B之間較厚地形成機(jī)械強(qiáng)度高的襯墊絕緣膜106有利。其原因在于，在襯墊絕緣膜106表面中配線間隔大的下層配線105A、 105B之間設(shè)置抗蝕劑圖案107，在向襯墊絕緣膜106的蝕刻結(jié)束之后，在配線間隔大的下層配線105A、 105B之間較厚地殘留襯墊絕緣膜106即可。此外，"相鄰的下層配線105A、 105B的間隔(S)充分大的情況"是指大致上述S為相鄰的下層配線105、 105的間隔的最小值的2倍以上的情況。
3. 同電位配線之間的空間
例如，圖13所示的下層配線105C由沿圖13的上下方向延伸的兩個(gè)部分和設(shè)置于該兩個(gè)部分之間的連接部構(gòu)成。這時(shí)，在上述兩個(gè)部分之間存在間隙，但是，由于上述兩個(gè)部分為同電位，所以上述兩個(gè)部分的配線之間的電容不會(huì)構(gòu)成問(wèn)題。如上所述，在同電位的下層配線存在間隙等的情況，隔著該間隙的兩個(gè)部分，配線之間的電容不會(huì)成為問(wèn)題。因此，從確保半導(dǎo)體裝置整體的機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，在存在于同電位的下層配線的間隙上較厚地設(shè)置機(jī)械強(qiáng)度高的襯墊絕緣膜106有利。因此，在同電位的下層配線的間隙上設(shè)置抗蝕劑圖案107，在向襯墊絕緣膜106的蝕刻結(jié)束之后在同電位的下層配線之間較厚地殘留襯墊絕緣膜106即可。4.與配線重疊的部分
另外，為了抑制因下層配線105與襯墊絕緣膜106重疊偏移而導(dǎo)致的
配線之間電容的不均，優(yōu)選如圖13所示地以重疊于下層配線105的方式設(shè)置抗蝕劑圖案107。若以抗蝕劑圖案107的端部與下層配線105的中央一致的方式形成抗蝕劑圖案107，則能夠有效抑制因上述重疊偏移而導(dǎo)致的配線之間的電容的不均。
如上所述，優(yōu)選不僅將抗蝕劑圖案107設(shè)置在形成過(guò)孔109的區(qū)域的周圍，也設(shè)置在比形成過(guò)孔109的區(qū)域周圍靠外側(cè)的區(qū)域的一部分。由此，可以將機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)的襯墊絕緣膜106在比形成過(guò)孔109的區(qū)域的周圍靠外側(cè)的區(qū)域的一部分較厚地形成，因此，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)耐電遷移性的提高。
此外，在本實(shí)施方式中，以抗蝕劑圖案107為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，針對(duì)其他的抗蝕劑圖案通過(guò)將上述說(shuō)明的下層配線105或襯墊絕緣膜106如下處理即能夠適用。例如，對(duì)抗蝕劑圖案115，將上述說(shuō)明的"下層配線105"置換為"上層配線113"，將"襯墊絕緣膜106"置換為"襯墊絕緣膜114"即可。另外，對(duì)抗蝕劑圖案118、 124，分別將"較厚地形成襯墊絕緣膜106"置換為"形成第一襯墊絕緣膜117或123"即可。另外，對(duì)抗蝕劑圖案121、 129，分別將"下層配線105"置換為"上層配線113"，且將"較厚地形成襯墊絕緣膜106"置換為"形成第三襯墊絕緣膜120或128"即可。
(第五實(shí)施方式)
在本發(fā)明的第五實(shí)施方式中，首先，對(duì)在制造半導(dǎo)體裝置的時(shí)刻確定電流流動(dòng)的方向時(shí)提高耐電遷移性的方法進(jìn)行說(shuō)明。如已經(jīng)說(shuō)明的那樣，基于電遷移的不良導(dǎo)致因電子風(fēng)使Cu原子向陽(yáng)極端移動(dòng)，使陽(yáng)極端的過(guò)孔109巻取而破壞配線構(gòu)造。從而，僅相對(duì)于陽(yáng)極端的過(guò)孔109周圍進(jìn)行作為本發(fā)明的要點(diǎn)的配線構(gòu)造的機(jī)械強(qiáng)度的強(qiáng)化。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，在圖14示出了上述第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的變形例。
如圖14所示的半導(dǎo)體裝置所示，電子風(fēng)從過(guò)孔109a流入下層配線105流向過(guò)孔109b時(shí)，若對(duì)下層配線105的Cu膜104作用的壓縮應(yīng)力達(dá)到臨界值，則有從與過(guò)孔10%相接的下層配線105的部分向?qū)娱g絕緣膜108有Cu原子伸出之虞。因此，在上述半導(dǎo)體裝置中，在過(guò)孔109b的下表面
34的周圍將襯墊絕緣膜106的膜厚設(shè)為較厚為好。由此，能夠相對(duì)于過(guò)孔109b的下表面的周圍強(qiáng)化配線構(gòu)造的機(jī)械強(qiáng)度，其結(jié)果，能夠提高耐電遷移性。
如上所述，如果已知在制造半導(dǎo)體裝置的時(shí)刻CU原子伸出的部位，
則在該部分設(shè)置厚膜的襯墊絕緣膜106即可。由此，能夠在充分實(shí)現(xiàn)耐電
遷移性的提高的同時(shí)有效降低配線之間的電容。另外，由于需要較厚地形成襯墊膜的區(qū)域變窄，所以能夠進(jìn)一步降低配線之間的電容。
接著，說(shuō)明下層配線105或上層配線113寬度寬的情況提高耐電遷移性的方法。若擴(kuò)寬下層配線105或上層配線113的寬度，則下層配線105或上層配線113的耐電遷移性變高，因此，可以不增強(qiáng)過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造的機(jī)械強(qiáng)度。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，在圖15 (a)及(b)示出了上述第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的變形例。圖15 (a)是下層配線105的寬度寬的情況的半導(dǎo)體裝置的剖視圖，圖15 (b)是上層配線113的寬度寬的情況的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
在圖15 (a)所示的半導(dǎo)體裝置中，下層配線105X比下層配線105Y、 105Z寬度寬，過(guò)孔109與下層配線105X連接。由此，即使不在過(guò)孔109的下部的過(guò)孔周邊區(qū)域140將襯墊絕緣膜106設(shè)為厚膜，也能夠提高下層配線105X的耐電遷移性。
在圖15 (b)所示的半導(dǎo)體裝置中，上層配線113X比上層配線113Y寬度寬，過(guò)孔109與上層配線113X連接。由此，即使不在過(guò)孔109的上部的過(guò)孔周邊區(qū)域140將襯墊絕緣膜114設(shè)置為厚膜，也能夠提高上層配線113X的耐電遷移性。
此外，圖14、圖15 (a)及圖15 (b)所示的變形也能夠適用上第二 第四實(shí)施方式及后述的第六 第七實(shí)施方式。(第六實(shí)施方式)
在上述第一 第五實(shí)施方式中，假設(shè)過(guò)孔109的上部或過(guò)孔109的下部作為對(duì)Cu膜104或Cu膜112作用的壓縮應(yīng)力高的部位。但是，根據(jù)電流的流動(dòng)方向，在下層配線105或上層配線113的寬度變化的部分、下層配線105或上層配線113彎曲的部分及下層配線105或上層配線113分支的部分(第一部分)，也有對(duì)Cu膜104或Cu膜112作用的壓縮應(yīng)力局部
35地變高的可能性。
若上述第一部分存在于過(guò)孔周邊區(qū)域140，則如第一 第五實(shí)施方式
說(shuō)明的那樣，由于利用襯墊絕緣膜106等強(qiáng)化過(guò)孔109周圍的配線構(gòu)造的
機(jī)械強(qiáng)度，所以能夠提高耐電遷移性。
但是，若上述第一部分存在于過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)，則有上述第一部分的配線構(gòu)造的機(jī)械強(qiáng)度沒(méi)被強(qiáng)化之虞，其結(jié)果，導(dǎo)致耐電遷移性的降低。
因此，在本發(fā)明的第六實(shí)施方式中，上述第一部分存在于過(guò)孔周邊區(qū)域140的外側(cè)的情況，表示能夠強(qiáng)化上述第一部分的配線構(gòu)造的機(jī)械強(qiáng)度的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。此外，以下，對(duì)下層配線105進(jìn)行說(shuō)明，但也同樣能夠適用上層配線113。
圖16 (a)、 (c)及(e)分別是上述第一部分105a為下層配線105的寬度改變的部分、下層配線105彎曲的部分及下層配線105分支的部分的情況下，強(qiáng)化該第一部分105a的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)的一制造工序的俯視圖，圖2
(e) 所示的工序的俯視圖。圖16 (b)、 (d)及(f)分別是圖16 (a)所示的XVIB—XVIB線的剖視圖，圖16 (c)所示的XVID—XVID線的剖視圖及圖16 (e)所示的XVIF—XVIF線的剖視圖。
上述第一部分105a存在于過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)時(shí)，如圖16 (a)
(f) 所示，在第一部分105a上設(shè)置比在過(guò)孔周邊區(qū)域140外側(cè)中第一部分105a以外的部分上設(shè)置的襯墊絕緣膜106厚的襯墊絕緣膜106。由此，能夠增大第一部分105a的機(jī)械強(qiáng)度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)耐電遷移性的提高。
上述半導(dǎo)體裝置的制造方法相對(duì)于上述第一實(shí)施方式等記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法而變更設(shè)置抗蝕劑圖案107的位置即可。具體而言，不僅過(guò)孔周邊區(qū)域140在設(shè)置于第一部分105a上的襯墊絕緣膜106上也設(shè)置抗蝕劑圖案107，將抗蝕劑圖案107作為掩膜對(duì)襯墊絕緣膜106進(jìn)行蝕刻。由此，在第一部分105a上也能夠設(shè)置具有與過(guò)孔周邊區(qū)域140大致同等膜厚的襯墊絕緣膜106。
此外，本實(shí)施方式也能夠適用上述第二 第五實(shí)施方式及后述的第七實(shí)施方式。
(第七實(shí)施方式)在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，對(duì)上述第一 第六實(shí)施方式的襯墊絕緣膜、層間絕緣膜、Cu膜依次進(jìn)行說(shuō)明。
首先，說(shuō)明上述第一實(shí)施方式的襯墊絕緣膜106、 114的優(yōu)選的膜。
襯墊絕緣膜106、 114從確保耐電遷移性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選分別采用具有40GPa以上的拉伸彈性模量，且與Cu膜104、 112的密接性高的膜。作為上述膜，除上述第一實(shí)施方式所示的SiCN膜以外，可例舉SiN膜等。此外，上述內(nèi)容對(duì)上述第二實(shí)施方式的第一及第三襯墊絕緣膜117、 120、上記第三實(shí)施方式的第一及第三襯墊絕緣膜123、 128以及上述第四 第六實(shí)施方式的襯墊絕緣膜也同樣能夠適用。
接著，對(duì)上述第二實(shí)施方式的第二襯墊絕緣膜119及第四襯墊絕緣膜122的優(yōu)選的膜進(jìn)行說(shuō)明。從降低配線之間的電容的觀點(diǎn)出發(fā)，第二襯墊絕緣膜119及第四襯墊絕緣膜122優(yōu)選分別采用具有4.5以下的相對(duì)介電常數(shù)，且與Cu膜104、 112的密接性高的膜。作為該膜，除上述第二實(shí)施方式所示的SiC膜之外，可例舉SiCO膜等。上述內(nèi)容對(duì)上述第三實(shí)施方式的第二襯墊絕緣膜126及第四實(shí)施方式襯墊絕緣膜131以及上述第四 第六實(shí)施方式的襯墊絕緣膜也同樣能夠適用。
另外，為了簡(jiǎn)化襯墊絕緣膜的構(gòu)造，在上述第一實(shí)施方式中，襯墊絕緣膜106、 114為單層膜，在上述第二及第三實(shí)施方式中，襯墊絕緣膜141、142為雙層的層疊膜。但是，這些襯墊絕緣膜也可以是三層以上的層疊膜。具體而言，在上述第二實(shí)施方式中，將第一襯墊絕緣膜117及第三襯墊絕緣膜120設(shè)置為二層以上的層疊膜、或?qū)⒌诙r墊絕緣膜119及第四襯墊絕緣膜122設(shè)置為二層以上的層疊膜為好。這種變形也考慮上述第四 第六實(shí)施方式。
接著，說(shuō)明上述第一 第六實(shí)施方式的層間絕緣膜108的優(yōu)選的膜。層間絕緣膜108從降低配線之間的電容的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選采用具有3.0以下的相對(duì)介電常數(shù)的膜。作為這種膜，除上述第一 第三實(shí)施方式所示的SiOC膜之外，可舉出具有空孔的SiOC膜、NCS (Nano Cavity Silicon)膜、BCB (benzocyclobutene苯環(huán)丁烯)膜、SiLK膜(Dow Chemical Company陶氏化學(xué)公司制的有機(jī)聚合物)、特氟綸膜(注冊(cè)商標(biāo))及硼唑(borazine)膜等。
37另外，在上述第一 第六實(shí)施方式中，下層配線105的CU膜104及
上層配線113的Cu膜112以Cu膜為主要材料形成，但是，本發(fā)明也能夠適用下層配線105及上層配線113的任意一個(gè)以Cu膜為主要材料形成。該情況下，對(duì)沒(méi)有以Qi膜作為主要材料形成的一方的配線考慮Al配線或W配線等各種形式。此外，A1配線或W配線的情況不需要在其表面堆積襯墊絕緣膜。
此外，本發(fā)明能夠在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形并使用。工業(yè)可行性
如上說(shuō)明，本發(fā)明能夠充分提高半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作速度及耐電遷移性，因此，對(duì)具有低介電常數(shù)的層間絕緣膜的半導(dǎo)體裝置等有用。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備半導(dǎo)體基板；在所述半導(dǎo)體基板上形成的第一層間絕緣膜；在所述第一層間絕緣膜內(nèi)形成的第一配線；在所述第一層間絕緣膜上及所述第一配線上形成的襯墊絕緣膜；在所述襯墊絕緣膜上形成的第二層間絕緣膜；在所述第二層間絕緣膜內(nèi)形成的第二配線；形成于所述襯墊絕緣膜內(nèi)及所述第二層間絕緣膜內(nèi)，且將所述第一配線和所述第二配線電連接的過(guò)孔，在過(guò)孔周邊區(qū)域形成的所述襯墊絕緣膜的膜厚比在所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成的所述襯墊絕緣膜的膜厚厚。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述襯墊絕緣膜為第一襯墊絕緣膜與第二襯墊絕緣膜的層疊膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一襯墊絕緣膜未在所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一襯墊絕緣膜的拉伸彈性模量為40GPa以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第二襯墊絕緣膜的相對(duì)介電常數(shù)為4.5以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，相鄰的所述第一配線之間中至少一個(gè)配線之間形成有氣隙。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述氣隙在形成于相鄰的所述第一配線之間的空隙內(nèi)形成。 在所述空隙的底面及側(cè)壁形成有所述第二襯墊絕緣膜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述過(guò)孔周邊區(qū)域?yàn)槿缦滤鰠^(qū)域，即，在所述第一層間絕緣膜的上表面，所述過(guò)孔周邊區(qū)域的縱向長(zhǎng)度及橫向長(zhǎng)度分別為所述過(guò)孔的直徑的 2倍以上10倍以下，且所述過(guò)孔周邊區(qū)域的中心與所述過(guò)孔的中心一致。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述過(guò)孔周邊區(qū)域形成的所述襯墊絕緣膜的膜厚為10nm以上 100nm以下。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 當(dāng)將相鄰的所述第一配線的間隔的最小值設(shè)為d時(shí)，在所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成的所述襯墊絕緣膜中，在相鄰的所述第一配線的間隔為2d 以上的部分上形成的所述襯墊絕緣膜比在相鄰的所述第一配線的間隔不 足2d的部分上形成的所述襯墊絕緣膜厚。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在所述第一層間絕緣膜的上表面中所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)存在有所述第一配線的寬度變化的、所述第一配線彎曲的或所述第一配線分支的 第一部分，在所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成的所述襯墊絕緣膜中，在所述第一部 分上形成的所述襯墊絕緣膜比在所述第一部分以外的部分上形成的所述 襯墊絕緣膜厚。
12. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在半導(dǎo)體基板上形成第一層間絕緣膜的工序(a);在所述工序(a)之后，在所述第一層間絕緣膜內(nèi)形成第一配線的工序(b);在所述工序(b)之后，在所述第一層間絕緣膜上及所述第一配線上形成襯墊絕緣膜的工序(C);在所述工序(C)之后，在所述襯墊絕緣膜上形成第二層間絕緣膜的 工序(d);在所述工序(d)之后，在所述襯墊絕緣膜內(nèi)及所述第二層間絕緣膜 內(nèi)形成與所述第一配線電連接的過(guò)孔，在所述第二層間絕緣膜內(nèi)形成與所述過(guò)孔電連接的第二配線的工序(e)，在所述工序(c)中，以使在所述工序(e)中形成的所述過(guò)孔的周辺 即過(guò)孔周邊區(qū)域比所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)厚地形成所述襯墊絕緣膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(c)中，形成第一襯墊絕緣膜與第二襯墊絕緣膜的層疊膜作為所述襯墊絕緣膜， 所述工序(C)具有在所述過(guò)孔周邊區(qū)域形成所述第一襯墊絕緣膜的工序(Cl); 在所述工序(Cl)之后，在所述過(guò)孔周邊區(qū)域與所述過(guò)孔周邊區(qū)域的 外側(cè)形成所述第二襯墊絕緣膜的工序(c2)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在所述工序(cl)和所述工序(c2)之間，還具備除去相鄰的所述第一配線之間存在的所述第一層間絕緣膜而形成空隙的工序(f)，在所述工序(d)中，形成利用所述第二層間絕緣膜覆蓋了所述空隙的氣隙。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(c2)中，在所述空隙的底面及側(cè)壁形成所述第二襯墊絕緣膜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 使用拉伸彈性模量為40GPa以上的絕緣膜作為所述第一襯墊絕緣膜。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 使用相對(duì)介電常數(shù)為4.5以下的絕緣膜作為所述第二襯墊絕緣膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(cl)中，在所述第一配線及所述第一層間絕緣膜上形成所述第一襯墊絕緣膜之后，除去在所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成的所述第 一襯墊絕緣膜的一部分，使所述第一配線或所述第一層間絕緣膜的一部分 露出。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(cl)中，將所述過(guò)孔周邊區(qū)域設(shè)定為，在所述第一層間絕緣膜的上表面中，使所述過(guò)孔周邊區(qū)域的縱向長(zhǎng)度及橫向長(zhǎng)度分別為過(guò) 孔直徑的2倍以上10倍以下，并使所述過(guò)孔周邊區(qū)域的中心與過(guò)孔的中 心一致。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(c)中，將在所述過(guò)孔周邊區(qū)域形成的所述襯墊絕緣膜的膜厚設(shè)為10nm以上100nm以下。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(C)中，當(dāng)將相鄰的所述第一配線的間隔的最小值設(shè)為d時(shí)，在所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)形成的所述襯墊絕緣膜中，以在相鄰的所 述第一配線的間隔為2d以上的部分上比相鄰的所述第一配線的間隔不足2d的部分上厚地形成所述襯墊絕緣膜。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述工序(b)中，如下所述地形成所述第一配線，g卩，在所述第一層間絕緣膜的上表面中所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)存在所述第一配線的 寬度變化的、所述第一配線彎曲的或所述第一配線分支的第一部分，在所述工序(c)中，以在所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)中所述第一部分 上比所述過(guò)孔周邊區(qū)域的外側(cè)中所述第一部分以外的部分上厚地形成所 述襯墊絕緣膜。
全文摘要
本發(fā)明制造具有實(shí)用上充分的動(dòng)作速度及耐電遷移性的半導(dǎo)體裝置。在半導(dǎo)體基板的上表面形成層間絕緣膜(101)，在層間絕緣膜(101)內(nèi)形成下層配線層(105)。在層間絕緣膜(101)的上表面及下層配線(105)的上表面形成襯墊絕緣膜(106)，在襯墊絕緣膜(106)的上表面形成層間絕緣膜(108)。在層間絕緣膜(108)內(nèi)形成上層配線(113)，下層配線(105)與上層配線(113)經(jīng)由過(guò)孔(109)連接。并且，在過(guò)孔周邊區(qū)域(140)形成的襯墊絕緣膜(106)的膜厚比在過(guò)孔周邊區(qū)域(140)的外側(cè)形成的襯墊絕緣膜(106)的膜厚厚。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101582411SQ20091014090
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者原田剛史, 柴田潤(rùn)一, 植木彰 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社