特許 7414597 配線形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】配線形成方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3205 20060101AFI20240109BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

H01L21/88 B

H01L21/90 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020043282

(22)【出願日】2020-03-12

(65)【公開番号】P2021145058

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-09-13

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 良市

(72)【発明者】

【氏名】加藤 寛和

【審査官】早川 朋一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２８３６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１９７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１９２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００３２９４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０４５２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９３９７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５－２１／３２１５

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ ２３／５２

Ｈ０１Ｌ ２３／５２２－２３／５３２

Ｈ０１Ｌ ２１／２８－２１／２８８

Ｈ０１Ｌ ２１／４４－２１／４４５

Ｈ０１Ｌ ２９／４０－２９／５１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の凹部と、該第１の凹部の底部に設けられる第２の凹部とを含む第１のテンプレートを第１の膜に押し当てることにより、前記第１の凹部に対応する第１の凸部と、前記第２の凹部に対応し、前記第１の凸部から突出する第２の凸部とを有する第１のパターンを形成し、
前記第１の膜が光硬化性有機材料で形成され、
当該第１の膜の前記第１のパターンを覆う第１の絶縁膜を形成し、
前記第１のパターンの少なくとも一部を露出させ、
前記第１の絶縁膜から露出する、前記第１のパターンを除去して、前記第１のパターンの形状を反映する空洞部を形成し、
前記空洞部を導電性材料で埋め込むことにより、前記第１の凸部に対応する第１の配線と、前記第２の凸部に対応し前記第１の配線上に突出するビアとを形成する、
配線形成方法。

【請求項2】

第１の凹部と、該第１の凹部の底部に設けられる第２の凹部とを含む第１のテンプレートを第１の膜に押し当てることにより、前記第１の凹部に対応する第１の凸部と、前記第２の凹部に対応し、前記第１の凸部から突出する第２の凸部とを有する第１のパターンを形成し、
前記第１の膜が光硬化性有機材料で形成されており、
当該第１の膜に形成された前記第１のパターンに金属を含浸させることにより、前記第１の凸部に対応する第１の配線と、前記第２の凸部に対応し前記第１の配線上に突出するビアとを形成する、
配線形成方法。

【請求項3】

前記ビア上に、第２の膜を有機材料で形成し、
前記第２の膜に第２のパターンを形成し、
前記第２のパターンに金属を含浸させることにより、前記ビアと接続する第２の配線を形成する、請求項２に記載の配線形成方法。

【請求項4】

第１の凹部と、該第１の凹部の底部に設けられる第２の凹部とを含む第１のテンプレートを第１の膜に押し当てることにより、前記第１の凹部に対応する第１の凸部と、前記第２の凹部に対応し、前記第１の凸部から突出する第２の凸部とを有する第１のパターンを形成し、
前記第１の膜が光硬化性有機材料で形成されており、
前記第１のパターンを覆う第１の絶縁膜を形成し、
前記第１のパターンの前記第２の凸部の上面を露出させ、
前記第１の絶縁膜から露出する前記第２の凸部の上面から前記第１のパターンに金属を含浸させることにより、前記第１の凸部に対応する第１の配線と、前記第２の凸部に対応し前記第１の配線と連続するビアとを形成する、
配線形成方法。

【請求項5】

前記第１の絶縁膜と、当該第１の絶縁膜から露出する前記ビアとの上に、第２の膜を有機材料で形成し、
前記第２の膜に第２のパターンを形成し、
前記第２のパターンを覆う第３の絶縁膜を形成し、
前記第２のパターンの少なくとも一部を露出させ、
前記第３の絶縁膜から露出する前記第２のパターンに金属を含浸させることにより、前記ビアに接続する第２の配線を形成する、請求項４に記載の配線形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、配線形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの多くは複数の配線層を有している。複数の配線層のうち上下に隣接する２つの配線層においては、下層の配線層内の配線（下層配線）と、上層の配線層内の配線（上層配線）とがビアにより電気的に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１１－５０８４５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の一つの実施形態は、少ない工程数で配線とビアを形成可能な配線形成方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一つの実施形態によれば、第１の凹部と、該第１の凹部の底部に設けられる第２の凹部とを含む第１のテンプレートを第１の膜に押し当てることにより、第１の凹部に対応する第１の凸部と、第２の凹部に対応し、第１の凸部から突出する第２の凸部とを有する第１のパターンが形成され、第１の膜が光硬化性有機材料で形成され、当該第１の膜の第１のパターンを覆う第１の絶縁膜を形成し、第１のパターンの少なくとも一部を露出させ、第１の絶縁膜から露出する、第１のパターンを除去して、第１のパターンの形状を反映する空洞部を形成し、空洞部を導電性材料で埋め込むことにより、第１の凸部に対応する第１の配線と、第２の凸部に対応し第１の配線上に突出するビアとが形成される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１の実施形態による配線形成方法に使用可能なテンプレートの一例を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図3】図３は、図２に引き続いて、第１の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図4】図４は、図３に引き続いて、第１の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図5】図５は、図４に引き続いて、第１の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図6】図６は、図５に引き続いて、第１の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図7】図７は、図６に引き続いて、第１の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図8】図８は、比較例による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図9】図９は、図８に引き続いて、比較例による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図10】図１０は、第２の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図11】図１１は、図１０に引き続いて、第２の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図12】図１２は、図１１に引き続いて、第２の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図13】図１３は、図１２に引き続いて、第２の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図14】図１４は、図１３に引き続いて、第２の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図15】図１５は、第３の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図16】図１６は、図１５に引き続いて、第３の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図17】図１７は、第４の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図18】図１８は、図１７に引き続いて、第４の実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図である。

【図19】図１９は、実施形態による配線形成方法が適用される半導体装置の製造方法により製造され得る半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、添付図面を参照しながら、限定的でない実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間、または、種々の層の厚さの間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。

【0008】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による配線形成方法に使用可能なテンプレート（原版またはモールドとも称される。）の一例を模式的に示す斜視図である。テンプレート１０は、紫外光を透過する材料、例えば石英ガラスにより形成される。また、テンプレート１０は、図示のとおり、複数の溝部１０Ｇと、複数の溝部１０Ｇに対応して設けられた凹部１０Ｄとを有している。溝部１０Ｇの各々は、テンプレート１０の上面Ｓからテンプレート１０の内部へと切り込まれた中空の細長い直方体の形状を有し、一の方向に延伸している。また、溝部１０Ｇは、本実施形態による配線形成方法によって形成される配線に対応している。一方、凹部１０Ｄは、溝部１０Ｇの底面から更にテンプレート内部へと延びる有底筒状の形状を有している。また、凹部１０Ｄの幅は、上記の一の方向には凹部１０Ｄの長さよりも短く、一の方向と直交する方向には凹部１０Ｄの幅と同じであって良い。凹部１０Ｄは、本実施形態による配線形成方法により形成されるビアに対応している。実施形態による配線形成方法に関する以下の説明においては、図１のテンプレート１０が用いられるものとする。

【0009】

図２は、本実施形態による配線形成方法により形成される配線パターンの工程ごとの断面を模式的に示す図であり、これらは、図１におけるＩ－Ｉ線に沿った断面に対応している。

【0010】

図２の（Ａ）を参照すると、ウエハＷの上に絶縁膜２１１が形成されており、絶縁膜２１１の上に導電性材料膜２２１が形成されている。ウエハＷは例えばシリコンウエハなどの半導体基板であり、シリコンウエハには金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタなどの素子や配線が形成されていて良い。

【0011】

絶縁膜２１１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜であって良く、例えば化学気相堆積（ＣＶＤ）法により形成され得る。ただし、絶縁膜２１１は、ＳｉＯｘに限らず、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）や炭素ドープ酸化シリコン（ＳｉＣＯＨ）で形成されても良い。さらに、絶縁膜２１１は、スピンオングラス（ＳＯＧ）膜であっても良い。また、絶縁膜２１１には、ウエハＷの素子や配線と、以下に説明する配線とを接続する所定のビアが形成されていても良い。

【0012】

導電性材料膜２２１は、金属や合金で形成されることが好ましく、金属としては銅（Ｃｕ）やタングステン（Ｗ）などが例示される。導電性材料膜２２１をＣｕで形成する場合にはめっき法を利用することができ、導電性材料膜２２１をＷで形成する場合にはＣＶＤ法を利用することができる。また、導電性材料膜２２１は、アルミニウム（Ａｌ）や、シリコン－銅－アルミニウム（Ｓｉ－Ｃｕ－Ａｌ）などで形成されても良い。これらの場合には、導電性材料膜２２１は、例えばスパッタ法によりを形成され得る。

【0013】

次に、図２の（Ｂ）に示すように、導電性材料膜２２１の上にレジスト層２３１が形成される。レジスト層２３１はスピンコート法により形成しても良く、所定のノズルからレジストを滴下することにより形成しても良く、インクジェットノズルからレジストを吐出することにより形成しても良い。なお、以降、幾つかのレジスト層が用いられるが、それらも同様に形成されて良い。

【0014】

次いで、図２の（Ｃ）に示すように、図１に示すテンプレート１０がレジスト層２３１に押し当てられる。これにより、レジスト層２３１は変形し、テンプレート１０の溝部１０Ｇ及び凹部１０Ｄがレジストで充填される。テンプレート１０がレジスト層２３１に押し当てられたまま、テンプレート１０を通してレジストに紫外光が照射されると、レジストが硬化する。テンプレート１０が取り外されると、図３の（Ｄ）に示すようにテンプレート１０の溝部１０Ｇと凹部１０Ｄの形状を反映したインプリントレジストマスクＩＭ（以下、単にレジストマスクＩＭと言う）が得られる。すなわち、レジストマスクＩＭは、溝部１０Ｇに対応する隆起部ＩＭＲと、凹部１０Ｄに対応する突起部ＩＭＰとを有している。

【0015】

続けて、例えばアッシングによりレジスト残膜ＲＬが除去される。レジスト残膜ＲＬは、テンプレート１０がレジスト層２３１に押し当てられたときに、テンプレート１０の上面Ｓ（図２の（Ｃ））と導電性材料膜２２１との間に残留したレジストより成る。レジスト残膜ＲＬの除去により、導電性材料膜２２１の上にレジストマスクＩＭが残り、レジストマスクＩＭ以外の領域では導電性材料膜２２１の上面が露出することとなる（図３の（Ｅ））。

【0016】

次に、レジストマスクＩＭをマスクとして、導電性材料膜２２１がエッチングされる。このエッチングには、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのプラズマエッチング法を利用することができる。エッチングが開始されると、図３の（Ｆ）に示すように、導電性材料膜２２１は、露出した上面からエッチングされていく。これに伴い、レジストマスクＩＭもまたエッチングされて薄くなる。隆起部ＩＭＲが消失し、突起部ＩＭＰが残ると、突起部ＩＭＰのみがマスクとなって導電性材料膜２２１が更にエッチングされる。これにより、図４の（Ｇ）に示すように、導電性材料膜２２１のうちレジストマスクＩＭにより覆われていなかった部分が除去されるとともに、隆起部ＩＭＲで覆われていた部分が薄くなる。所定の時間が経過した後にエッチングを停止し、残留した突起部ＩＭＰを除去すると、図４の（Ｈ）に示すように導電部ＥＰが得られる。導電部ＥＰは配線Ｍ１とビアＶ１を有している。配線Ｍ１とビアＶ１は単一体としてエッチング工程で一括して形成される。配線Ｍ１は、テンプレート１０の溝部１０Ｇに対応した形状を有し、ビアＶ１は、テンプレート１０の凹部１０Ｄに対応した形状を有している。すなわち、配線Ｍ１は、一の方向に延伸し、ビアＶ１は、配線Ｍ１の上面に柱状に突出している。ビアＶ１の幅は、一の方向には配線Ｍ１の長さよりも短く、一の方向と直交する方向には配線Ｍ１の幅と同じであって良い。
なお、レジストマスクＩＭにおいて、隆起部ＩＭＲの上面から突起部ＩＭＰの上面までの高さ、つまり図１の凹部１０Ｄの溝部１０Ｇ底部からの深さは、エッチング停止時に突起部ＩＭＰが導電部ＥＰ上に所望の高さだけ残るように設定される。これにより、ビアＶ１は、配線Ｍ１の上面から確実に立ち上がるように形成され得る。

【0017】

続けて、導電部ＥＰを覆うように、導電部ＥＰと絶縁膜２１１の上に絶縁膜２１２が形成される（図４の（Ｉ））。絶縁膜２１２は、絶縁膜２１１（図２の（Ａ））の材料と同じ材料から形成される。この後、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により絶縁膜２１２が研磨され、図５の（Ｊ）に示すように絶縁膜２１２の上面が導電部ＥＰのビアＶ１の上面と同一面になる。

【0018】

この後、図５の（Ｋ）に示すように、絶縁膜２１２の上面と導電部ＥＰのビアＶ１の上面とに導電性材料膜２２２が形成され、導電性材料膜２２１の上にレジスト層２３２が形成される。導電性材料膜２２２は、本実施形態では、導電性材料膜２２１（図２の（Ａ））と同じ材料で、同じ方法により形成される。ここで、絶縁膜２１２の上面には、ビアＶ１の上面が露出しているため、導電性材料膜２２２はビアＶ１と電気的に接続される。また、レジスト層２３２は、前述のレジスト層２３１と同様に形成され得る。なお、導電性材料膜２２２は、導電性材料膜２２１と異なる導電性材料で形成されても良い。

【0019】

次に、レジスト層２３２に対してテンプレート１１が押し当てられる。テンプレート１１は、テンプレート１０とは異なり、溝部１１Ｇを有するものの、凹部１０Ｄに相当する部分を有していない。溝部１１Ｇは、配線Ｍ１よりも上の配線層に含まれる配線に対応している。テンプレート１１をレジスト層２３２に押し当てると、図５の（Ｌ）に示すように、溝部１１Ｇがレジストで充填される。テンプレート１１がレジスト層２３２に押し当てられたまま、テンプレート１１を通してレジストに紫外光が照射されると、レジストが硬化する。テンプレート１１が取り外されると、図６の（Ｍ）に示すように、レジストマスクＩＭ２が得られる。引き続いて、例えばアッシングによりレジスト残膜ＲＬが除去されると、図６の（Ｎ）に示すように、導電性材料膜２２２の上にレジストマスクＩＭ２が残り、これ以外の部分では、導電性材料膜２２２の上面が露出することとなる。

【0020】

次いで、レジストマスクＩＭ２をマスクとして導電性材料膜２２２がエッチングされる。このエッチングには、前述の導電性材料膜２２１のエッチングと同様に行われ得る。このエッチングにより、図６の（Ｏ）に示すように配線Ｍ２が形成される。配線Ｍ２は、ビアＶ１を介して配線Ｍ１と電気的に接続している。この後、図７の（Ｐ）に示すように、配線Ｍ２を覆うように、配線Ｍ２と絶縁膜２１２の上に絶縁膜２１３が形成される。絶縁膜２１３は、本実施形態では、絶縁膜２１１，２１２と同じ材料で、同じ方法により形成される。この後、ＣＭＰ法により絶縁膜２１３を研磨すると、図７の（Ｑ）に示すように、配線Ｍ２の上面が絶縁膜２１３の上面と同一面になる。以上により、ビアＶ１を介して互いに電気的に接続される配線Ｍ１及び配線Ｍ２が形成される。なお、絶縁膜２１３は絶縁膜２１１、２１２と異なる絶縁性材料で形成されても良い。また、配線Ｍ２は、配線Ｍ１と同じ方向に延伸して良く、異なる方向に延伸しても良い。さらに、延伸長さはビアＶ１の幅より長くて良い。

【0021】

以上説明したように、第１の実施形態による配線形成方法によれば、導電性材料膜２２１の上に形成されたレジスト層２３１に対してテンプレート１０を押し当てることにより、レジストマスクＩＭが形成される。テンプレート１０は、溝部１０Ｇと凹部１０Ｄとを有しているため、レジストマスクＩＭは、凹部１０Ｄに対応する突起部ＩＭＰと、溝部１０Ｇに対応する隆起部ＩＭＲとを有することとなる。このようなレジストマスクＩＭがマスクとして用いられて導電性材料膜２２１がエッチングされるため、配線Ｍ１とビアＶ１が単一体として一括して形成される。

【0022】

（比較例）
下層配線（上述の配線Ｍ１に相当）とビア（上述のビアＶ１に相当）を介して上層配線（上述の配線Ｍ２に相当）とが電気的に接続される構造は、例えばデュアルダマシン法によって形成することができる。以下、図８及び図９を参照しながら、比較例として、デュアルダマシン法によりテンプレートを用いずに下層配線と上層配線とその間のビアを形成する工程を説明する。

【0023】

図８の（Ａ）に示すように、絶縁膜３０の上に絶縁膜３１が形成され、絶縁膜３１の上にフォトレジスト層４０が形成されている。絶縁膜３０，３１は、例えばＳｉＯｘで形成されて良い。また、絶縁膜３０には下層配線ＬＭが埋め込まれている。絶縁膜３０に埋め込まれた下層配線ＬＭは例えばダマシン法により形成することができる。なお、図８及び図９において、絶縁膜３０の下方のウエハなどは省略されている。

【0024】

次に、リソグラフィの手法によりフォトレジスト層４０の所定の位置に開口４０Ｈが形成されて、フォトレジストマスクＰＭ３が形成され、フォトレジストマスクＰＭ３をマスクとして、絶縁膜３１がエッチングされる。このエッチングは、下層配線ＬＭの上面が露出したときに終了し、これにより、絶縁膜３１にホール３１Ｈが形成される（図８の（Ｂ））。

【0025】

次に、フォトレジスト層４０が除去され、絶縁膜３１上に例えばスピンオン材料層５０が形成される。このとき、絶縁膜３１に形成されたホール３１Ｈは、スピンオン材料により埋め込まれ、その結果、スピンオン材料層５０の上面は平坦になる。次いで、スピンオン材料層５０の上にフォトレジスト層４１が形成され、開口４１Ｈが形成される。これにより、図８の（Ｃ）に示すように、フォトレジストマスクＰＭ４が形成される。

【0026】

続けて、フォトレジストマスクＰＭ４をマスクとして絶縁膜３１がエッチングされる。すなわち、始めに、開口４１Ｈに露出するスピンオン材料層５０がエッチングされ、次いで絶縁膜３１がエッチングされていく。所定の時間が経過した後にエッチングを停止すると、図９の（Ｄ）に示すように、絶縁膜３１には、フォトレジスト層４１の開口４１Ｈに対応したトレンチ３１Ｔが形成される。すなわち、絶縁膜３１には、トレンチ３１Ｔと、これに連続するホール３１Ｈとが形成される。

【0027】

次に、絶縁膜３１の上に残るスピンオン材料層５０とフォトレジストマスクＰＭ４が除去され、図９の（Ｅ）に示すように、絶縁膜３１の上に金属層６０が形成される。金属層６０は、例えばめっき法によりＣｕで形成されて良い。金属層６０の形成により、トレンチ３１Ｔとホール３１ＨもＣｕにより埋め込まれる。なお、めっき法によりＣｕで金属層６０を形成する場合には、バリア層やシード層が必要となるが、これらの層は図示されていない。

【0028】

この後、絶縁膜３１の上面の金属層６０がＣＭＰ法により除去されると、金属層６０の上面と絶縁膜３１の上面とが同一面となる。その上に絶縁膜３２を形成すると、図９の（Ｆ）に示すように、下層配線ＬＭと上層配線ＵＭがビアＶにより電気的に接続された配線構造が形成される。

【0029】

以上のように、デュアルダマシン法が適用された比較例においては、フォトレジストマスクＰＭ３を用いて、ビアＶを形成するためのホール３１Ｈが絶縁膜３１に形成され（図８の（Ｂ））、フォトレジストマスクＰＭ４を用いて、上層配線ＵＭを形成するためのトレンチ３１Ｔが形成される（図９の（Ｄ））。すなわち、ビア用と上層配線用にそれぞれフォトレジストマスクが形成される。

【0030】

これに対して、第１の実施形態による配線形成方法においては、レジストマスクＩＭという一つのマスクによって下層配線Ｍ１とビアＶを単一体として一括に形成することができる。すなわち、第１の実施形態によれば、デュアルダマシン法でのマスク形成工程数よりも少ないマスク形成工程数でビアと配線を形成できるという効果が奏される。また、第１の実施形態による配線形成方法によれば、テンプレート１１の凹部１０Ｄに基づいてビアＶ１が形成される。凹部１０Ｄには大きな圧力が加わり難いため、変形する可能性は低く、したがって、テンプレート１０を長期間にわたって使用することが可能となる。

【0031】

なお、比較例においては、下層配線ＬＭが形成された後に、これと電気的に接続するビアＶ及び上層配線ＵＭが形成される。すなわち、下層配線ＬＭとは別個にビアＶと上層配線ＵＭとが一体的に形成される。この場合、下層配線ＬＭの上に対してビアＶの下端面が接合するため、下層配線ＬＭの上面とビアＶの下端面との間には接合界面が存在することとなる。接合界面は、例えば、下層配線ＬＭの上に形成される自然酸化膜や、下層配線ＬＭ内の金属の粒界とビアＶ内の金属の粒界との不一致などにより画定され、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などにより観察可能である。

【0032】

一方、第１の実施形態による配線形成方法によれば、下層配線Ｍ１とビアＶ１とが単一体として一括に形成された後に、上層配線Ｍ２が形成される。したがって、接合界面はビアＶ１と配線Ｍ２の間に形成される。すなわち、ビアＶ１と上層配線Ｍ２の間に接合界面が観察されれば、第１の実施形態による配線形成方法の実施が推定され得る。

【0033】

（第２の実施形態）
次に、図１０から図１４までを参照しながら、第２の実施形態による配線形成方法について、第１の実施形態による配線形成方法との差異を中心に説明する。また、第１の実施形態における層、膜、及び部材とそれぞれ対応する層、膜、及び部材には対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0034】

図１０の（Ａ）を参照すると、ウエハＷの上に絶縁膜２１１が形成されており、絶縁膜２１１の上にレジスト層２３１が形成されている。上述の第１の実施形態では、絶縁膜２１１とレジスト層２３１の間には導電性材料膜２２１が形成されたが（図２の（Ｂ））、第２の実施形態には導電性材料膜２２１はない。

【0035】

次に、図１０の（Ｂ）のように、レジスト層２３１に対して、第１の実施形態でも用いられたテンプレート１０が押し当てられる。これにより、テンプレート１０の溝部１０Ｇ及び凹部１０Ｄがレジストにより充填される。次いで、テンプレート１０がレジスト層２３１に押し当てられたまま、テンプレート１０を通してレジストに紫外光が照射されると、レジストが硬化する。

【0036】

テンプレート１０が取り外されると、図１０の（Ｃ）に示すようにテンプレート１０の溝部１０Ｇと凹部１０Ｄの形状を反映したレジストパターンＦＰ１が得られる。レジストパターンＦＰ１は、凹部１０Ｄに対応する突起部ＦＰＰと、溝部１０Ｇに対応する隆起部ＦＰＲとを有している。続けて、例えばアッシングによりレジスト残膜ＲＬが除去されると、図１１の（Ｄ）に示すように、絶縁膜２１１の上にはレジストパターンＦＰ１が残る。

【0037】

次いで、図１１の（Ｅ）に示すように、レジストパターンＦＰ１と絶縁膜２１１の上に絶縁膜２１２が形成される。この後、図１１の（Ｆ）に示すように、絶縁膜２１２がＣＭＰ法により研磨され、レジストパターンＦＰ１の突起部ＦＰＰの上面が絶縁膜２１２の上面と同一面になる。

【0038】

続けて、アッシングによりレジストパターンＦＰ１が除去される。すなわち、レジストパターンＦＰ１が、露出した上面から灰化されていき、絶縁膜２１２内にレジストパターンＦＰ１の形状に対応した形状を有する空洞Ｃｖが形成される（図１２の（Ｇ））。空洞Ｃｖは、この後、めっき又はＣＶＤ法により例えばＣｕ等の金属（Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ－Ｃｕ－Ａｌなど）で埋め込まれる。言い換えると、絶縁膜２１２内のレジストパターンＦＰが金属で置換されることとなる。この結果、図１２の（Ｈ）に示すように、配線Ｍ１とビアＶ１とが単一体として一括に形成される。配線Ｍ１は、テンプレート１０の溝部１０Ｇに対応した形状を有し、ビアＶ１は、テンプレート１０の凹部１０Ｄに対応した形状を有する。すなわち、第１の実施形態と同様に、配線Ｍ１は、一の方向に延伸し、ビアＶ１は、配線Ｍ１の上面に柱状に突出している。ビアＶ１の幅は、一の方向には配線Ｍ１の長さよりも短く、一の方向と直交する方向には配線Ｍ１の幅と同じであって良い。

【0039】

この後、ビアＶ１と絶縁膜２１２の上にレジスト層２３２が形成される（図１２の（Ｉ））。続けて、レジスト層２３２に対してテンプレート１１が押し当てられ（図１３の（Ｊ））、レジストパターンＦＰ２が形成される（図１３の（Ｋ））。レジスト残膜ＲＬが除去された後（図１３の（Ｌ））、レジストパターンＦＰ２と絶縁膜２１２の上に絶縁膜２１３が形成される（図１４の（Ｍ））。そして、絶縁膜２１３がＣＭＰ法により研磨されて、レジストパターンＦＰ２の上面が絶縁膜２１３の上面と同一面となる（図１４の（Ｎ））。この後、アッシングによりレジストパターンＦＰ２が除去され、レジストパターンＦＰ２に対応した空間が生じる。この後、その空間は、めっき又はＣＶＤ法により例えばＣｕ等の金属で埋め込まれる。これにより、図１４の（Ｏ）に示すように配線Ｍ２が形成される。配線Ｍ２は、配線Ｍ１及びビアＶ１と同じ金属で形成されて良く、異なる金属で形成されても良い。また、配線Ｍ２は、配線Ｍ１と同じ方向に延伸して良く、異なる方向に延伸しても良い。さらに、延伸長さはビアＶ１の幅より長くて良い。

【0040】

以上説明したように、第２の実施形態による配線形成方法においては、テンプレート１０がレジスト層２３１に押し当てられることにより、レジストパターンＦＰ１が形成される。レジストパターンＦＰ１は、テンプレート１０の溝部１０Ｇ及び凹部１０Ｄにそれぞれ対応する隆起部ＦＰＲ及び突起部ＦＰＰを有している。そして、レジストパターンＦＰが金属により置換され、突起部ＦＰＰに対応するビアＶ１と、隆起部ＦＰＲに対応する配線Ｍ１とが形成される。すなわち、一つのレジストパターンＦＰ１から、配線Ｍ１とビアＶ１が単一体として一括して形成される。したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態による配線形成方法と同様の効果が奏される。

【0041】

なお、第２の実施形態において、ビアＶ１及び配線Ｍ１が形成された後は（図１２の（Ｈ））、例えば、第１の実施形態において図５の（Ｋ）から図７の（Ｑ）までを参照しながら説明した手順と同じ手順を適用しても良い。

【0042】

（第３の実施形態）
次に、図１５及び図１６を参照しながら、第３の実施形態による配線形成方法について、第２の実施形態による配線形成方法との差異を中心に説明する。また、第２の実施形態における層、膜、及び部材とそれぞれ対応する層、膜、及び部材には対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0043】

図１５の（Ａ）を参照すると、ウエハＷの上に形成された絶縁膜２１１の上にレジストパターンＦＰ１が形成されている。レジストパターンＦＰ１は、テンプレート１０（図１）の溝部１０Ｇに対応する隆起部ＦＰＲと、テンプレート１０の凹部１０Ｄに対応する突起部ＦＰＰとを有している。このような構成は、第２の実施形態における工程（図１０の（Ａ）から図１１の（Ｄ）まで）と同一の工程を順に行うことにより形成される。

【0044】

次に、レジストパターンＦＰ１内に金属元素を含浸させる金属含浸処理が行われる。具体的には、不図示の真空チャンバ内において、ウエハＷ、絶縁膜２１１、及びレジストパターンＦＰ１が約８０℃から約３００℃までの範囲の温度（例えば２００℃）に維持され、真空チャンバ内にトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスが導入される。これにより、レジストパターンＦＰ１がＴＭＡガスに晒され、レジストパターンＦＰ１の上面及び側面からレジストパターンＦＰ１内にＴＭＡガスが含浸される。所定の時間が経過した後、ＴＭＡガスがパージされ、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、又はオゾン（Ｏ_３）ガス、酸素（Ｏ_２）ガスなどの酸化ガスが真空チャンバ内に導入される。レジストパターンＦＰ１に含浸されたＴＭＡが酸化ガスにより酸化され、アルミニウムが析出する。このため、レジストパターンＦＰ１は導電性を有することとなる。以下、図１５の（Ｂ）に示すように、導電性を有するレジストパターンＦＰ１を金属含有部ＭＣ１と言う。金属含有部ＭＣ１は、突起部ＭＣ１Ｐと隆起部ＭＣ１Ｒとを有している。突起部ＭＣ１Ｐは、レジストパターンＦＰ１の突起部ＦＰＰから形成され、隆起部ＭＣ１Ｒは、レジストパターンＦＰ１の隆起部ＦＰＲから形成されている。隆起部ＦＰＲが、テンプレート１０（図１）の溝部１０Ｇに対応した形状を有するため、隆起部ＭＣ１Ｒもまた溝部１０Ｇに対応した形状を有している。また、突起部ＦＰＰは、テンプレート１０の凹部１０Ｄに対応した形状を有するため、突起部ＭＣ１Ｐもまた凹部１０Ｄに対応した形状を有している。すなわち、隆起部ＭＣ１Ｒは、一の方向に延伸し、突起部ＭＣ１Ｐは、隆起部ＭＣ１Ｒの上面に柱状に突出している。突起部ＭＣ１Ｐの幅は、一の方向には隆起部ＭＣ１Ｒの長さよりも短く、一の方向と直交する方向には隆起部ＭＣ１Ｒの幅と同じであって良い。
なお、上述のＴＭＡガスと水蒸気の真空チャンバへの交互導入は、複数回繰り返されても良い。これにより、金属含有部ＭＣ１内のＡｌ原子濃度を高めることができる。

【0045】

続けて、金属含有部ＭＣ１と絶縁膜２１１の上に絶縁膜２１２が形成され（図１５の（Ｃ））、絶縁膜２１２がＣＭＰ法により研磨されて、図１５の（Ｄ）に示すように絶縁膜２１２の上面が金属含有部ＭＣ１の上面と同一面になる。この後、金属含有部ＭＣ１と絶縁膜２１２の上にレジスト層２３２が形成され（図１５の（Ｅ））、レジスト層２３２に対してテンプレート１１が押し当てられる（図１５の（Ｆ））。テンプレート１１が押し当てられたまま、テンプレート１１を通してレジスト層２３２に紫外光が照射されると、レジスト層２３２が硬化し、図１６の（Ｇ）に示すように、テンプレート１１の形状を反映したレジストパターンＦＰ２が得られる。

【0046】

例えばアッシングなどによりレジスト残膜ＲＬが除去されると、絶縁膜２１２の上にはレジストパターンＦＰ２が残る（図１６の（Ｈ））。ここで、レジストパターンＦＰ１に対して行われたのと同様に、レジストパターンＦＰ２に対して金属が含浸される。これにより、レジストパターンＦＰ２は導電性を有することとなり、金属含有部ＭＣ２（図１６の（Ｉ））になる。ここで、レジストパターンＦＰ２に含浸される金属は、レジストパターンＦＰ１に含浸された金属と同じであって良く、異なっても良い。また、金属含有部ＭＣ２は、隆起部ＭＣ１Ｒと同じ方向に延伸して良く、異なる方向に延伸しても良い。さらに、延伸長さは突起部ＭＣ１Ｐの幅より長くて良い。

【0047】

次いで、金属含有部ＭＣ２と絶縁膜２１２の上に絶縁膜２１３が形成され（図１６の（Ｊ））、絶縁膜２１３がＣＭＰ法により研磨されて、金属含有部ＭＣ２の上面が絶縁膜２１３の上面と同一面となる（図１６の（Ｋ））。以上により、図１６の（Ｋ）に示すように、金属含有部ＭＣ２と、金属含有部ＭＣ１の隆起部ＭＣ１Ｒとが、突起部ＭＣ１Ｐを介して接続する構造が得られる。

【0048】

以上説明したように、第３の実施形態による配線形成方法において、レジスト層２３１（図１０の（Ａ））にテンプレート１０（図１０の（Ｂ））を押し当てることにより得られたレジストパターンＦＰ１（図１５の（Ａ））に対し、金属含浸処理が行われ、金属含有部ＭＣ１が形成される。金属含有部ＭＣ１は、導電性を有するとともに、テンプレート１０の凹部１０Ｄ及び溝部１０Ｇにそれぞれ対応する突起部ＭＣ１Ｐ及び隆起部ＭＣ１Ｒを有している。そして、突起部ＭＣ１Ｐは、導電性を有する金属含有部ＭＣ２に接続している。したがって、隆起部ＭＣ１Ｒは配線として、金属含有部ＭＣ２は隆起部ＭＣ１Ｒよりも上層の配線として、突起部ＭＣ１Ｐは、隆起部ＭＣ１Ｒと金属含有部ＭＣ２とを接続するビアとして機能し得る。また、レジストパターンＦＰ１が金属含有部ＭＣ１となるため、下層の配線として機能し得る隆起部ＭＣ１Ｒと、ビアとして機能し得る突起部ＭＣ１Ｐとが単一体として一括に形成される。したがって、第３の実施形態による配線形成方法によっても、第１及び第２の実施形態による配線形成方法と同様の効果が奏される。なお、隆起部ＭＣ１Ｒと突起部ＭＣ１Ｐとは単一体として連続している一方、突起部ＭＣ１Ｐ（ビアに相当）と金属含有部ＭＣ２（上層の配線に相当）とは、互いに接触している。

【0049】

（第３の実施形態の変形例１）
次に、第３の実施形態の変形例１について説明する。第３の実施形態においては、レジストパターンＦＰ１（図１５の（Ａ））に対して金属含浸処理を行うことにより、導電性を有する金属含有部ＭＣ１が形成された（図１５の（Ｂ））。しかし、本変形例においては、金属粒子の分散液を用いて、金属含有部ＭＣ１に相当する導電性構造体が形成される。具体的には、金属粒子の分散液が、例えばインクジェット法やスピンコート法により絶縁膜２１１の上に塗布され、分散液膜が形成される。分散液膜から溶剤が揮発して固化する前に、当該分散液膜に対してテンプレート１０が押し当てられる。これにより、テンプレート１０の溝部１０Ｇと凹部１０Ｄが分散液により充填される。テンプレート１０が取り外された後、分散液による残膜が除去される。ここで、残膜とは、テンプレート１０の上面Ｓと絶縁膜２１１との間に残った分散液により生じる膜である。すなわち、上述のレジスト残膜ＲＬに相当する。残膜除去後に絶縁膜２１１上に残った分散液膜を不活性ガス（窒素ガス、希ガス）の雰囲気下で焼成することにより、金属含有部ＭＣ１に相当する導電性構造体が得られる。

【0050】

また、同様にして、絶縁膜２１２の上に金属粒子の分散液膜を形成し、この分散液膜に対してテンプレート１１を押し当て、残膜を除去し、焼成することにより、金属含有部ＭＣ２の代わりに、溝部１１Ｇの形状を反映した導電性構造体が得られる。これらの導電性構造体は、比較的高い導電性を有しており、配線やビアとして機能することができる。以上のように、このような金属粒子の分散液を用いても、単一体として一括に形成される配線Ｍ１及びビアＶ１と、配線Ｍ２とを形成することができる。また、これらの配線Ｍ１及びビアＶ１と、配線Ｍ２とは、第１及び第２の実施形態における配線Ｍ１及びビアＶ１と、配線Ｍ２と同じ形状を有することができる。

【0051】

なお、金属粒子の平均粒径は、例えば数十ｎｍ以下であって良く、好適には１０ｎｍ以下であって良い。さらには、平均粒径は５ｎｍ以下であって良い。平均粒径が小さくなると、溶媒中の分散性が向上する。また、焼成温度は、例えば１００℃から５００℃までの範囲の温度であっても良い。さらに、焼成の代わりに、例えばキセノンランプを使用するフォトシンタリングを採用しても良い。また、銅インクを用いる場合は、不活性ガス雰囲気下ではなく、水素などの還元ガス雰囲気下で還元処理を行っても良い。

【0052】

金属粒子としては、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの粒子が例示される。また、これらのうちの複数の金属の粒子から分散液を得ても構わない。なお、金属粒子の分散液は、金属インク、金属ナノインクとも呼ばれる。

【0053】

また、分散液の種類によっては、テンプレート１０を分散液膜に押し当て、例えばフラッシュランプなどにより光を照射することにより、分散液膜を焼成することもできる。

【0054】

（第３の実施形態の変形例２）
また、上述の変形例１における金属粒子の分散液の代わりに、ポリアセチレンやポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンなどの導電性高分子を用いることもできる。すなわち、絶縁膜２１１の上に金属粒子の分散液による分散液膜を形成する代わりに、液状の導電性高分子層を形成し、この液状導電性高分子層に対してテンプレート１０を押し当てても良い。液状導電性高分子層は、例えばスピンコート法やインクジェット法により形成することができる。なお、導電性高分子には、電子／正孔導電性高分子や、イオン導電性高分子、複合高分子などがあるが、いずれの導電性高分子を利用して良い。また、電子／正孔導電性高分子（又は有機半導体）を用いる場合、アクセプタ不純物又はドナー不純物をドーピングすることにより、導電性を高めることも可能である。

【0055】

このような導電性高分子を用いても、変形例１と同様に、単一体として一括に形成される配線Ｍ１及びビアＶ１と、配線Ｍ２を形成することができる。これらの配線Ｍ１及びビアＶ１と、配線Ｍ２とは、第１及び第２の実施形態における配線Ｍ１及びビアＶ１と、配線Ｍ２と同じ形状を有することができる。

【0056】

（第４の実施形態）
次に、図１７及び図１８を参照しながら、第４の実施形態による配線形成方法について説明する。以下の説明においては、第２及び第３の実施形態による配線形成方法との差異を中心に説明する。また、第２及び第３の実施形態における層、膜、及び部材とそれぞれ対応する層、膜、及び部材には対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0057】

図１７の（Ａ）を参照すると、ウエハＷの上に形成された絶縁膜２１１の上にレジストパターンＦＰ１が形成されている。レジストパターンＦＰ１は、テンプレート１０（図１）の溝部１０Ｇに対応する隆起部ＦＰＲと、テンプレート１０の凹部１０Ｄに対応する突起部ＦＰＰとを有している。なお、このような構成は、第２の実施形態における工程（図１０の（Ａ）から図１１の（Ｄ）まで）と同一の工程を順に行うことにより形成される。

【0058】

次に、図１７の（Ｂ）に示すように、レジストパターンＦＰ１と絶縁膜２１１の上に絶縁膜２１２が形成される。次いで、絶縁膜２１２がＣＭＰ法により研磨され、絶縁膜２１２の上面が、レジストパターンＦＰ１の上面と同一面となる（図１７の（Ｃ））。

【0059】

この後、レジストパターンＦＰ１に対して、第３の実施形態における金属含浸処理と同様に金属含浸処理が行われる。これより、レジストパターンＦＰ１のうちの絶縁膜２１２の上面に露出した部分からＴＭＡガスがレジストパターンＦＰ１内へと侵入し、酸化ガスにより、ＴＭＡガスが酸化されてＡｌ原子がレジストパターンＦＰ１内に析出する。これによって、レジストパターンＦＰ１は、導電性を有する金属含有部ＭＣ１になる（図１７の（Ｄ））。金属含有部ＭＣ１は、レジストパターンＦＰ１の突起部ＦＰＰから変わった突起部ＭＣ１Ｐと、レジストパターンＦＰ１の隆起部ＦＰＲから変わった隆起部ＭＣ１Ｒとを有している。

【0060】

このような金属含浸処理は、本実施形態においては、レジストパターンＦＰ１が絶縁膜２１２に埋め込まれた後に行われている。この点において、本実施形態は、レジストパターンＦＰ１に対して金属含浸処理が行われてから絶縁膜２１２に埋め込まれる第３の実施形態と異なる。

【0061】

次に、図１７の（Ｅ）に示すように、金属含有部ＭＣ１と絶縁膜２１２の上にレジスト層２３２が形成される。そして、レジスト層２３２に対して、溝部１１Ｇを有するテンプレート１１が押し当てられる（図１７の（Ｆ））。押し当てられたまま、テンプレート１１を通してレジスト層２３２に紫外光が照射されると、レジストが硬化する。この後、テンプレート１１が取り外されると、図１８の（Ｇ）に示すように、レジストパターンＦＰ２が得られる。続けて、レジスト残膜ＲＬが除去されると、図１８の（Ｈ）に示すように、絶縁膜２１２の上にレジストパターンＦＰ２が残る。

【0062】

次に、レジストパターンＦＰ２と絶縁膜２１２の上に絶縁膜２１３が形成され（図１８の（Ｉ））、絶縁膜２１３がＣＭＰ法により研磨されると、絶縁膜２１３の上面がレジストパターンＦＰ２の上面と同一面になる（図１８の（Ｊ））。

【0063】

この後、レジストパターンＦＰ１に対して行われた金属含浸処理と同様の金属含浸処理が、レジストパターンＦＰ２に対して行われ、金属含有部ＭＣ２が得られる（図１８の（Ｋ））。ただし、レジストパターンＦＰ２に含浸される金属は、レジストパターンＦＰ１に含浸された金属と同じであって良く、異なっても良い。本実施形態は、レジストパターンＦＰ２が上面を露出したまま絶縁膜２１３に埋め込まれた後に、レジストパターンＦＰ２に対して金属含浸処理が行われる点で、金属含浸処理が行われてから絶縁膜に覆われる第３の実施形態と相違する。ただし、本実施形態における隆起部ＭＣ１Ｒ及び突起部ＭＣ１Ｐと、金属含有部ＭＣ２とは、第３の実施形態における隆起部ＭＣ１Ｒ及び突起部ＭＣ１Ｐと、金属含有部ＭＣ２と同じ形状を有することができる。

【0064】

以上説明したように、第４の実施形態による配線形成方法においても金属含有部ＭＣ１及びＭＣ２が形成される。そして、金属含有部ＭＣ１の隆起部ＭＣ１Ｒは配線として、金属含有部ＭＣ２は隆起部ＭＣ１Ｒの上層の配線として、突起部ＭＣ１Ｐは、隆起部ＭＣ１Ｒと金属含有部ＭＣ２とを接続するビアとして機能し得る。また、金属含有部ＭＣ１は、凹部１０Ｄと溝部１０Ｇを有するテンプレート１０をレジスト層に押し当てることにより形成されたレジストパターンＦＰ１に由来する。すなわち、下層の配線として機能し得る隆起部ＭＣ１Ｒと、ビアとして機能し得る突起部ＭＣ１Ｐとが単一体として一括に形成され得る。したがって、第４の実施形態による配線形成方法によっても、第１から第３の実施形態による配線形成方法と同様の効果が奏される。

【0065】

（適用例）
上述の第１から第４の実施形態（変形例を含む）による配線形成方法は、例えば、半導体装置の製造方法の一部として利用することができる。そのような半導体装置の製造方法によって製造され得る半導体装置の一例を図１９に示す。図示のとおり、半導体装置１００は、半導体基板１０１と、その上に形成された絶縁層１０２とを有している。半導体基板１０１内には、その上面１０１Ｓに接するように素子分離絶縁膜７２が局所的に設けられている。素子分離絶縁膜７２により、半導体基板１０１の上層部分は複数の半導体領域７３に区画されている。少なくとも一部の半導体領域７３には、ソース領域７４とドレイン領域７５が形成されている。半導体基板１０１の上面１０１Ｓ上には、ソース領域７４とドレイン領域７５の間の領域において、ゲート絶縁膜７６及びゲート電極７７が設けられている。ソース領域７４、ドレイン領域７５、ゲート絶縁膜７６、及びゲート電極７７により、電界効果型のトランジスタ７８が形成されている。

【0066】

半導体基板１０１の上に形成された絶縁層１０２には、図示の例では、２層の配線層が設けられている。２層の配線層のうち下層の配線層には配線Ｍ１が設けられ、上層の配線層には配線Ｍ２が設けられている。配線Ｍ１と配線Ｍ２とがビアＶ１により接続される。配線Ｍ２の上面は絶縁層１０２の上面と同一面を形成し、これらの上には絶縁膜１０３が設けられている。絶縁膜１０３には、配線Ｍ２に対応する位置に開口を有し、この開口には金属パッド８０が設けられている。また、配線Ｍ１とソース領域７４とがコンタクトＣにより接続されている。

【0067】

上述の構成を有する半導体装置１００は、例えば、３次元的に複数のメモリセルが構成されるアレイチップを制御する制御チップとして機能し得る。この場合、半導体装置１００は、金属パッド８０とアレイチップにおける対応する金属パッドとが、例えば金属バンプにより接合されることにより、アレイチップと接合される。

【0068】

半導体装置１００は、半導体製造プロセスにおける種々の要素プロセスを適宜組み合わせた本実施形態による半導体装置の製造方法により製造可能である。その製造方法は、上述の実施形態による配線形成方法を含み、配線Ｍ１とビアＶ１が単一体として一括して形成される。このため、本実施形態による半導体装置の製造方法によっても、上述の実施形態による配線形成方法と同様の効果が奏される。

【0069】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0070】

例えば、第１の実施形態においては、導電性材料膜２２１上にレジストマスクＩＭが形成され、レジストマスクＩＭをマスクとして用い、導電性材料膜２２１がエッチングされて、配線Ｍ１とビアＶ１が形成されたが、導電性材料膜２２１上にハードマスク材料膜を形成し、その上にレジストマスクＩＭを形成しても良い。これによれば、レジストマスクＩＭをマスクとして用いて、ハードマスク材料膜をエッチングすることにより、溝部１０Ｇに対応する隆起部と、凹部１０Ｄに対応する突起部とを有するハードマスクが形成される。そして、このハードマスクをマスクとして用いて導電性材料膜２２１をエッチングすることにより、配線Ｍ１とビアＶ１が形成される。ハードマスク材料膜は、例えばスピンオンカーボン（ＳＯＣ）膜やスピンオングラス（ＳＯＧ）膜などであって良い。

【0071】

また、第１の実施形態において、テンプレート１１を用いてレジストマスクＩＭ２が形成されたが、このレジストマスクＩＭ２は、テンプレートによらず、フォトレジスト層を導電性材料膜２２２上に塗布し、所定の遮光パターンを有するマスク（レチクル）を通して当該フォトレジスト層に紫外光等を照射することにより、レジストマスクＩＭ２と同様のレジストマスクを形成しても良い。また、第３及び第４の実施形態におけるレジストパターンＦＰ２についてもフォトレジスト層が所定の遮光パターンを有するマスクを通して露光されることにより形成されても良い。

【0072】

さらに、第３及び第４の実施形態において、レジストパターンＦＰ１，ＦＰ２をＴＭＡガスに晒し、ＴＭＡガスをレジストパターンＦＰ１，ＦＰ２内に含浸させたが、ＴＭＡガスの代わりに、アルミニウム以外の金属元素を含む有機金属ガスを用いても良い。このような金属元素の例は、クロム（Ｃｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、インジウム（Ｉｎ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などである。また、これらのうちの二つ又は三つ以上を組み合わせても良い。

【0073】

また、有機金属としては、メチル基を含む有機金属に限らず、エチル基を含む有機金属や、その他の有機基を有する有機金属を利用することができる。このような有機金属としては、ビス（シクロペンタジエニル）クロム（Ｃｒ（Ｃ_２Ｈ_５）_２）、シクロペンタジエニルマンガントリカルボニル（（Ｃ_５Ｈ_５）Ｍｎ（ＣＯ）_３）、ＴＤＭＡＴ、テトラキスエチルメチルアミノチタン（ＴＥＭＡＴ）、チタンテトラターシャリブトキシド（Ｔｉ（ＯｔＢｕ）_４）、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ)、テトラジメチルアミノジルコニウム（ＴＤＭＡＺ）、ジルコニウムテトラターシャリブトキシド（Ｚｒ（ＯｔＢｕ）_４）、テトラキスジメチルアミノハフニウム（ＴＤＭＡＨ）、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨ）、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＤＥＡＨ)、ハフニウムテトラターシャリブトキシド（Ｈｆ（ＯｔＢｕ）_４）等が例示される。また、ＡｌＣｌ_３、ＭｏＦ_６、ＷＦ_６、ＴｉＣｌ_４、ＺｒＣｌ_４，ＨｆＣｌ_４等のハロゲン化物のガスを金属含浸処理に用いることも可能である。

【0074】

また、第３及び第４の実施形態において、レジスト層２３１（又は２３２）は、例えば、カルボニル基など炭素原子と酸素原子との間の二重結合を含む光硬化性有機材料により形成されることが望ましい。これは、そのような有機材料でレジスト層２３１（又は２３２）を形成すれば、内部の炭素原子と酸素原子との間の二重結合により、金属元素が含有され易くなるためである。そのような有機材料の一例は、メタクリル樹脂系のレジスト材料である。

【0075】

ビアＶ１を介した配線Ｍ１と配線Ｍ２の２つの配線層間の電気的接続を説明したが、更に上層の配線を連続して形成することも可能である。具体的には、図５の（Ｋ）に示すレジスト層２３２に対して、テンプレート１０と同様に、溝部と、溝部の底面に形成されるホールとが所定のパターンで設けられたテンプレートを適宜用いれば良い。

【0076】

また、上述の各実施形態において、ＣＭＰ法により絶縁膜２１２，２１３を研磨する工程を説明したが、ＣＭＰ法に代わり、これらの絶縁膜２１２，２１３を全面的にエッチバックしても良い。

【符号の説明】

【0077】

１０…テンプレート、１０Ｇ，１１Ｇ…溝部、１０Ｄ…凹部、２１１，２１２，２１３…絶縁膜、２２１，２２２…導電性材料膜、２３１，２３２…レジスト層、ＭＣ１，ＭＣ２…金属含有部、ＥＰ…導電部、ＦＰ１，ＦＰ２…レジストパターン、Ｍ１，Ｍ２…配線、ＩＭ，ＩＭ２…レジストマスク、ＩＭＰ，ＦＰＰ，ＭＣ１Ｐ…突起部、ＩＭＲ，ＭＣ１Ｒ…隆起部、ＲＬ…レジスト残膜、Ｗ…ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】