JP3239944B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP3239944B2 JP3239944B2 JP31632298A JP31632298A JP3239944B2 JP 3239944 B2 JP3239944 B2 JP 3239944B2 JP 31632298 A JP31632298 A JP 31632298A JP 31632298 A JP31632298 A JP 31632298A JP 3239944 B2 JP3239944 B2 JP 3239944B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、さらに詳しくは半導体装置の多層配線を形
成する方法の１つである埋め込み配線技術に関する。
方法に関し、さらに詳しくは半導体装置の多層配線を形
成する方法の１つである埋め込み配線技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、素
子の微細化と配線の多層化が進むにつれ、表面の高低差
がますます増大してきている。このため配線パターンの
露光時に、解像度の低下、位置あわせ精度の劣化の問題
が生じる。
子の微細化と配線の多層化が進むにつれ、表面の高低差
がますます増大してきている。このため配線パターンの
露光時に、解像度の低下、位置あわせ精度の劣化の問題
が生じる。
【０００３】この配線による工程の問題とアスペクト比
の低減を目的として、コンタクトホールと配線埋め込み
溝を層間絶縁膜に形成した後、金属配線を配線埋め込み
溝に埋め込むデュアルダマシンプロセスが知られてい
る。
の低減を目的として、コンタクトホールと配線埋め込み
溝を層間絶縁膜に形成した後、金属配線を配線埋め込み
溝に埋め込むデュアルダマシンプロセスが知られてい
る。
【０００４】図７は、一般的なデュアルダマシンプロセ
スを説明した工程断面図である。まず図７（ａ）に示す
ように導電体５０１上に層間絶縁膜５０２を成長した
後、フォトレジスト５０３を塗布し、一般的なリソグラ
フィ、ドライエッチング技術によりコンタクトホール５
０４を形成する。
スを説明した工程断面図である。まず図７（ａ）に示す
ように導電体５０１上に層間絶縁膜５０２を成長した
後、フォトレジスト５０３を塗布し、一般的なリソグラ
フィ、ドライエッチング技術によりコンタクトホール５
０４を形成する。
【０００５】次に図７（ｂ）に示すようにフォトレジス
ト５０３を除去した後、フォトレジスト５０５を塗布
し、リソグラフィ、ドライエッチング技術により配線溝
５０６を形成する。
ト５０３を除去した後、フォトレジスト５０５を塗布
し、リソグラフィ、ドライエッチング技術により配線溝
５０６を形成する。
【０００６】続いて図７（ｃ）に示すようにフォトレジ
スト５０５を除去し、配線となる金属膜５０７をコンタ
クトホール５０４内、配線溝５０６内、および層間絶縁
膜５０２上に堆積し、最後にＣＭＰ（化学機械研磨）、
またはドライエッチングにより金属膜５０７をコンタク
トホール５０４、配線溝５０６内に残すことにより埋め
込み配線を完成する。
スト５０５を除去し、配線となる金属膜５０７をコンタ
クトホール５０４内、配線溝５０６内、および層間絶縁
膜５０２上に堆積し、最後にＣＭＰ（化学機械研磨）、
またはドライエッチングにより金属膜５０７をコンタク
トホール５０４、配線溝５０６内に残すことにより埋め
込み配線を完成する。
【０００７】しかし、この埋め込み配線の製造方法では
フォトレジスト５０６をマスクとして層間絶縁膜５０２
をエッチングし配線溝５０６を形成するときに、コンタ
クトホール５０４内において露出している導電体５０１
が同時にエッチングされてしまう問題がある。これによ
りコンタクト抵抗の増加、もしくはリーク電流の増加と
いった問題が生ずる。
フォトレジスト５０６をマスクとして層間絶縁膜５０２
をエッチングし配線溝５０６を形成するときに、コンタ
クトホール５０４内において露出している導電体５０１
が同時にエッチングされてしまう問題がある。これによ
りコンタクト抵抗の増加、もしくはリーク電流の増加と
いった問題が生ずる。
【０００８】この問題を解決するために、つぎのような
方法が知られている。まず、図８（ａ）に示すように導
電体６０１に層間絶縁膜６０２、続いてＳｉＮ膜、Ｓｉ
ＯＮ膜等のストッパー膜６０３を成長した後、フォトレ
ジスト６０４を塗布し、一般的なリソグラフィ技術によ
りコンタクトホールパターンを形成する。次いで、ドラ
イエッチングによりストッパー膜６０３をエッチング
し、ストッパー膜６０３にのみホールを形成する。
方法が知られている。まず、図８（ａ）に示すように導
電体６０１に層間絶縁膜６０２、続いてＳｉＮ膜、Ｓｉ
ＯＮ膜等のストッパー膜６０３を成長した後、フォトレ
ジスト６０４を塗布し、一般的なリソグラフィ技術によ
りコンタクトホールパターンを形成する。次いで、ドラ
イエッチングによりストッパー膜６０３をエッチング
し、ストッパー膜６０３にのみホールを形成する。
【０００９】次に図８（ｂ）に示すようにフォトレジス
ト６０４を除去した後、配線溝を形成するための絶縁膜
６０５を成長し、フォトレジスト６０６を塗布しリソグ
ラフィ技術により配線溝パターンを形成する。
ト６０４を除去した後、配線溝を形成するための絶縁膜
６０５を成長し、フォトレジスト６０６を塗布しリソグ
ラフィ技術により配線溝パターンを形成する。
【００１０】次に図８（ｃ）に示すようにフォトレジス
ト６０６をマスクとして配線溝６０７を形成すると同時
に、フォトレジスト６０６およびストッパー膜６０３を
マスクとしてコンタクトホール６０８を形成する。
ト６０６をマスクとして配線溝６０７を形成すると同時
に、フォトレジスト６０６およびストッパー膜６０３を
マスクとしてコンタクトホール６０８を形成する。
【００１１】続いて図８（ｄ）に示すようにフォトレジ
スト６０６を除去し、配線となる金属膜６０９をコンタ
クトホール６０８内、配線溝６０３内、層間絶縁膜６０
６上に堆積し、ＣＭＰ、またはドライエッチングにより
金属膜６０９をコンタクトホール６０８、配線溝６０３
内に残すことにより埋め込み配線を完成する。
スト６０６を除去し、配線となる金属膜６０９をコンタ
クトホール６０８内、配線溝６０３内、層間絶縁膜６０
６上に堆積し、ＣＭＰ、またはドライエッチングにより
金属膜６０９をコンタクトホール６０８、配線溝６０３
内に残すことにより埋め込み配線を完成する。
【００１２】この製造方法では、配線溝を形成するまで
に導電体６０１が露出することがないので、先の製造方
法で示した問題は生じない。しかし図８（ｂ）で示すフ
ォトレジストマスク６０６による配線溝のパターンを形
成する際に、表面からコンタクトホール位置が見えない
ために位置あわせが容易ではなく、重ね合わせ誤差が大
きい場合、コンタクトホールが所望の大きさよりも小さ
く形成されてコンタクト抵抗の増加を招いたり、最悪の
場合、コンタクトホールが形成されないといった問題が
生じることになる。
に導電体６０１が露出することがないので、先の製造方
法で示した問題は生じない。しかし図８（ｂ）で示すフ
ォトレジストマスク６０６による配線溝のパターンを形
成する際に、表面からコンタクトホール位置が見えない
ために位置あわせが容易ではなく、重ね合わせ誤差が大
きい場合、コンタクトホールが所望の大きさよりも小さ
く形成されてコンタクト抵抗の増加を招いたり、最悪の
場合、コンタクトホールが形成されないといった問題が
生じることになる。
【００１３】そこで、特開平８−３３５３６４号公報に
記載されている方法では、まず図９（ａ）に示すように
導電体７０１上に層間絶縁膜７０２を堆積し、その上に
フォトレジスト（図示していない）を塗布し、リソグラ
フィ技術によりコンタクトホールのパターンを形成後、
層間絶縁膜７０２をエッチングし導電体７０１を露出さ
せて、コンタクトホール７０３を形成する。
記載されている方法では、まず図９（ａ）に示すように
導電体７０１上に層間絶縁膜７０２を堆積し、その上に
フォトレジスト（図示していない）を塗布し、リソグラ
フィ技術によりコンタクトホールのパターンを形成後、
層間絶縁膜７０２をエッチングし導電体７０１を露出さ
せて、コンタクトホール７０３を形成する。
【００１４】フォトレジストを除去した後、ノボラック
樹脂と有機溶剤の混合物等の液体状の有機膜７０４をコ
ンタクトホール７０３と層間絶縁膜７０２上に塗布し、
反応性イオンエッチングまたは酸素プラズマ中での灰化
等により全面エッチングを行い有機膜７０４をコンタク
トホール７０３内に残存させる。
樹脂と有機溶剤の混合物等の液体状の有機膜７０４をコ
ンタクトホール７０３と層間絶縁膜７０２上に塗布し、
反応性イオンエッチングまたは酸素プラズマ中での灰化
等により全面エッチングを行い有機膜７０４をコンタク
トホール７０３内に残存させる。
【００１５】続いて第２のフォトレジスト７０５をコン
タクトホール７０３に埋め込まれた有機膜７０５と層間
絶縁膜７０２上に塗布しリソグラフィ技術により配線溝
のパターンを形成する。
タクトホール７０３に埋め込まれた有機膜７０５と層間
絶縁膜７０２上に塗布しリソグラフィ技術により配線溝
のパターンを形成する。
【００１６】続いて図９（ｂ）に示すように第２のフォ
トレジスト７０５をマスクとして層間絶縁膜７０２をエ
ッチングし配線溝７０６を形成する。
トレジスト７０５をマスクとして層間絶縁膜７０２をエ
ッチングし配線溝７０６を形成する。
【００１７】この後図９（ｃ）に示すようにパターニン
グされたレジスト層７０６とコンタクトホール７０３に
埋め込まれた有機膜７０４を酸素プラズマ中の灰化およ
びレレジスト層除去用のエッチング液により同時に除去
する。最後に配線金属膜をコンタクトホール７０３、配
線溝７０６、および層間絶縁膜７０２上に堆積し、この
金属膜がコンタクトホール７０３と配線溝７０６内に残
存するように、例えばＣＭＰ等によりエッチングを行い
図９（ｄ）に示すように埋め込み配線７０７が完成す
る。
グされたレジスト層７０６とコンタクトホール７０３に
埋め込まれた有機膜７０４を酸素プラズマ中の灰化およ
びレレジスト層除去用のエッチング液により同時に除去
する。最後に配線金属膜をコンタクトホール７０３、配
線溝７０６、および層間絶縁膜７０２上に堆積し、この
金属膜がコンタクトホール７０３と配線溝７０６内に残
存するように、例えばＣＭＰ等によりエッチングを行い
図９（ｄ）に示すように埋め込み配線７０７が完成す
る。
【００１８】しかしこの製造方法では形成されるコンタ
クトホールの断面形状が正テーパーとなった場合、図９
（ｂ）での配線溝形成時に有機膜７０４がマスクとな
り、図９（ｃ）でフォトレジスト７０５、および有機膜
７０４を除去した際にコンタクトホール上に残さが生
じ、コンタクトホール、および配線溝内に良好に金属膜
を埋め込むことが困難となったり、残さ自体がパーティ
クルとなって半導体装置の信頼性を損ねてしまう問題が
生じることになる。
クトホールの断面形状が正テーパーとなった場合、図９
（ｂ）での配線溝形成時に有機膜７０４がマスクとな
り、図９（ｃ）でフォトレジスト７０５、および有機膜
７０４を除去した際にコンタクトホール上に残さが生
じ、コンタクトホール、および配線溝内に良好に金属膜
を埋め込むことが困難となったり、残さ自体がパーティ
クルとなって半導体装置の信頼性を損ねてしまう問題が
生じることになる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題点に鑑みてなされたものであり、層間絶縁膜
中に所望の径のコンタクトホールを、下地導電体をエッ
チングすることなくかつ再現良く形成することのできる
埋め込み配線を備えた半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
従来の問題点に鑑みてなされたものであり、層間絶縁膜
中に所望の径のコンタクトホールを、下地導電体をエッ
チングすることなくかつ再現良く形成することのできる
埋め込み配線を備えた半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、導電体上に層
間絶縁膜として機能する第１の絶縁膜を形成する工程
と、この第１の絶縁膜上に、次の工程で形成する第３の
絶縁膜よりエッチングされにくい第２の絶縁膜を形成す
る工程と、この第２の絶縁膜の上に、配線溝を形成する
ための第３の絶縁膜を形成する工程と、これら第１、第
２および第３の絶縁膜を貫通し、前記導電体の表面に達
するコンタクトホールを形成する工程と、このコンタク
トホールを無機充填物で埋め込む無機充填物埋め込み工
程と、前記第２の絶縁膜をエッチングストッパとして、
前記第３の絶縁膜を表面より所定の配線溝形状にエッチ
ングして底面に第２の絶縁膜を露出させると共に、配線
溝内の無機充填物を同時にエッチングする配線溝形成工
程と、コンタクトホール内に埋め込まれた前記無機充填
物を除去し、このコンタクトホールの底に前記導電体の
表面を露出させる無機充填物除去工程と、このコンタク
トホールおよび配線溝を埋めるように配線金属膜を形成
する工程と、この配線金属膜が形成された表面を平坦化
して埋め込み配線を形成する工程とを有する半導体装置
の製造方法に関する。
間絶縁膜として機能する第１の絶縁膜を形成する工程
と、この第１の絶縁膜上に、次の工程で形成する第３の
絶縁膜よりエッチングされにくい第２の絶縁膜を形成す
る工程と、この第２の絶縁膜の上に、配線溝を形成する
ための第３の絶縁膜を形成する工程と、これら第１、第
２および第３の絶縁膜を貫通し、前記導電体の表面に達
するコンタクトホールを形成する工程と、このコンタク
トホールを無機充填物で埋め込む無機充填物埋め込み工
程と、前記第２の絶縁膜をエッチングストッパとして、
前記第３の絶縁膜を表面より所定の配線溝形状にエッチ
ングして底面に第２の絶縁膜を露出させると共に、配線
溝内の無機充填物を同時にエッチングする配線溝形成工
程と、コンタクトホール内に埋め込まれた前記無機充填
物を除去し、このコンタクトホールの底に前記導電体の
表面を露出させる無機充填物除去工程と、このコンタク
トホールおよび配線溝を埋めるように配線金属膜を形成
する工程と、この配線金属膜が形成された表面を平坦化
して埋め込み配線を形成する工程とを有する半導体装置
の製造方法に関する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法を図１を用いて
説明する。図１（ａ）に示すように導電体１０１上に、
層間絶縁膜として機能する第１の絶縁膜１０２を成膜
し、次にエッチングストッパとして機能する第２の絶縁
膜１０３を堆積し、次に配線溝を形成するための第３の
絶縁膜１０４を成長する。
説明する。図１（ａ）に示すように導電体１０１上に、
層間絶縁膜として機能する第１の絶縁膜１０２を成膜
し、次にエッチングストッパとして機能する第２の絶縁
膜１０３を堆積し、次に配線溝を形成するための第３の
絶縁膜１０４を成長する。
【００２２】その上に、例えば第１のフォトレジストを
用いてコンタクトホールのパターンを形成後、第３の絶
縁膜１０４、第２の絶縁膜１０３、第１の絶縁膜１０２
を順にエッチングして、導電体１０１を露出させ、コン
タクトホール１０５を形成する。
用いてコンタクトホールのパターンを形成後、第３の絶
縁膜１０４、第２の絶縁膜１０３、第１の絶縁膜１０２
を順にエッチングして、導電体１０１を露出させ、コン
タクトホール１０５を形成する。
【００２３】第１のフォトレジストを除去した後、この
コンタクトホールを無機充填物１０６で充填し、図１
（ａ）まで構造を完成する。
コンタクトホールを無機充填物１０６で充填し、図１
（ａ）まで構造を完成する。
【００２４】本発明では、この状態で表面から無機充填
物の位置を確認することができるので、次に配線溝を形
成する際に、コンタクトホール位置と配線溝の位置あわ
せを容易に行うことができる。
物の位置を確認することができるので、次に配線溝を形
成する際に、コンタクトホール位置と配線溝の位置あわ
せを容易に行うことができる。
【００２５】次に、図１（ｂ）に示すように、例えば第
２のフォトレジスト１０７を用いて配線溝のパターンを
形成し、この第２のフォトレジスト１０７をマスクとし
て用いて、第３の絶縁膜１０４をエッチングし配線溝１
０８を形成し、引き続きコンタクトホール１０５に埋め
込まれた無機充填物１０６をエッチングし、コンタクト
ホール１０５を再度開孔する。
２のフォトレジスト１０７を用いて配線溝のパターンを
形成し、この第２のフォトレジスト１０７をマスクとし
て用いて、第３の絶縁膜１０４をエッチングし配線溝１
０８を形成し、引き続きコンタクトホール１０５に埋め
込まれた無機充填物１０６をエッチングし、コンタクト
ホール１０５を再度開孔する。
【００２６】この配線溝を形成するためのエッチングの
際に、第２の絶縁膜がエッチングストッパとして機能
し、配線溝の底に第２の絶縁膜が露出する。
際に、第２の絶縁膜がエッチングストッパとして機能
し、配線溝の底に第２の絶縁膜が露出する。
【００２７】また、無機充填物は、配線溝を形成する際
に、第３の絶縁膜と一緒に同時にエッチングされるよう
な材料である。従って、従来のように有機物を充填した
場合と異なり、配線溝内にエッチング残さが残ることが
ない。
に、第３の絶縁膜と一緒に同時にエッチングされるよう
な材料である。従って、従来のように有機物を充填した
場合と異なり、配線溝内にエッチング残さが残ることが
ない。
【００２８】第２のフォトレジスト１０７を除去した
後、図１（ｃ）に示すように、コンタクトホール１０５
および配線溝１０８を埋め込むように配線金属膜１０９
を堆積する。
後、図１（ｃ）に示すように、コンタクトホール１０５
および配線溝１０８を埋め込むように配線金属膜１０９
を堆積する。
【００２９】最後に図１（ｄ）に示すようにこの配線金
属膜１０９がコンタクトホール１０６と配線溝１０８内
に残存するように、ＣＭＰ等により研磨して平坦化し、
埋め込み配線１１０を完成する。
属膜１０９がコンタクトホール１０６と配線溝１０８内
に残存するように、ＣＭＰ等により研磨して平坦化し、
埋め込み配線１１０を完成する。
【００３０】本発明において、第１の絶縁膜は、通常の
層間絶縁膜として用いられるものであれば特に制限はな
く、ＢＰＳＧ（ボロン・ホスホシリケートグラス）膜、
ＢＳＧ（ボロンシリケートグラス）膜、ＰＳＧ（ホスホ
シリケートグラス）膜等を用いるか、または、次に説明
する第２の絶縁膜と同じ材料で形成することができる。
層間絶縁膜として用いられるものであれば特に制限はな
く、ＢＰＳＧ（ボロン・ホスホシリケートグラス）膜、
ＢＳＧ（ボロンシリケートグラス）膜、ＰＳＧ（ホスホ
シリケートグラス）膜等を用いるか、または、次に説明
する第２の絶縁膜と同じ材料で形成することができる。
【００３１】第２の絶縁膜は、上述のように第３の絶縁
膜をエッチングして配線溝を形成する際に、第１の絶縁
膜がエッチングされるのを防止するエッチングストッパ
膜として用いられる。従って、第３の絶縁膜より特定の
条件下でエッチングされにくいものが用いられる。第２
の絶縁膜としては、例えば、シリコン窒化膜、シリコン
窒化酸化膜等が用いられる。第３の絶縁膜をエッチング
する方法としては、ドライエッチングを用いることが好
ましい。
膜をエッチングして配線溝を形成する際に、第１の絶縁
膜がエッチングされるのを防止するエッチングストッパ
膜として用いられる。従って、第３の絶縁膜より特定の
条件下でエッチングされにくいものが用いられる。第２
の絶縁膜としては、例えば、シリコン窒化膜、シリコン
窒化酸化膜等が用いられる。第３の絶縁膜をエッチング
する方法としては、ドライエッチングを用いることが好
ましい。
【００３２】第３の絶縁膜は、エッチングして配線溝を
形成するために設けられるものであるので、第２の絶縁
膜よりエッチングされやすいものであればよいが、通常
は、シリコン酸化膜、ＢＰＳＧ（ボロン・ホスホシリケ
ートグラス）膜、ＢＳＧ（ボロンシリケートグラス）
膜、ＰＳＧ（ホスホシリケートグラス）膜の他、低誘電
率膜であるＳｉＯＦ膜等が用いられる。
形成するために設けられるものであるので、第２の絶縁
膜よりエッチングされやすいものであればよいが、通常
は、シリコン酸化膜、ＢＰＳＧ（ボロン・ホスホシリケ
ートグラス）膜、ＢＳＧ（ボロンシリケートグラス）
膜、ＰＳＧ（ホスホシリケートグラス）膜の他、低誘電
率膜であるＳｉＯＦ膜等が用いられる。
【００３３】コンタクトホール内に充填される無機充填
物は、第３の絶縁膜をエッチングして配線溝を形成する
際に、少なくとも配線溝内に存在する部分が第３の絶縁
膜と共にエッチング除去されるような材料が用いられ
る。このとき、コンタクトホール内に充填されている無
機充填物も同時にエッチングされても良く、あるいは、
コンタクトホール内に残った無機充填物を別途除去する
ようにしても良い。従って、無機充填物としては、エッ
チングされ易さとしては、第３の絶縁膜の材料と同等程
度であり、第２の絶縁膜よりはエッチングされやすい材
料である。
物は、第３の絶縁膜をエッチングして配線溝を形成する
際に、少なくとも配線溝内に存在する部分が第３の絶縁
膜と共にエッチング除去されるような材料が用いられ
る。このとき、コンタクトホール内に充填されている無
機充填物も同時にエッチングされても良く、あるいは、
コンタクトホール内に残った無機充填物を別途除去する
ようにしても良い。従って、無機充填物としては、エッ
チングされ易さとしては、第３の絶縁膜の材料と同等程
度であり、第２の絶縁膜よりはエッチングされやすい材
料である。
【００３４】このような無機充填物としては、焼き締め
た無機シリカが好ましい。この無機シリカは、一般にＳ
ＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）で用いる膜であ
り、骨格として（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−）nを有する化合物
と溶剤としてイソプロピルアルコール等の溶剤を含む液
体を塗布した後、焼結することにより得ることができ
る。焼き締めた無機シリカは、ドライエッチングの際
に、有機シリカを用いた場合と比べてエッチングされや
すく、本発明に好適に用いられる。
た無機シリカが好ましい。この無機シリカは、一般にＳ
ＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）で用いる膜であ
り、骨格として（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−）nを有する化合物
と溶剤としてイソプロピルアルコール等の溶剤を含む液
体を塗布した後、焼結することにより得ることができ
る。焼き締めた無機シリカは、ドライエッチングの際
に、有機シリカを用いた場合と比べてエッチングされや
すく、本発明に好適に用いられる。
【００３５】また、無機充填物としてＨＳＱ（Ｈｙｄｒ
ｏｇｅｎ Ｓｉｌｉｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）を用いて
もよい。
ｏｇｅｎ Ｓｉｌｉｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）を用いて
もよい。
【００３６】このように、本発明においては、コンタク
トホール位置を容易に認識できるので、コンタクトホー
ルと配線溝との位置ズレがなく、また、有機物を充填し
た場合と異なり、配線溝を形成する際に無機充填物が同
時にエッチングされるので、配線溝内にエッチング残さ
が残ることがなく、その後の工程で金属膜を成膜する際
にコンタクトホール内が確実に金属で埋め込まれ、再現
良くコンタクトをとることができる。
トホール位置を容易に認識できるので、コンタクトホー
ルと配線溝との位置ズレがなく、また、有機物を充填し
た場合と異なり、配線溝を形成する際に無機充填物が同
時にエッチングされるので、配線溝内にエッチング残さ
が残ることがなく、その後の工程で金属膜を成膜する際
にコンタクトホール内が確実に金属で埋め込まれ、再現
良くコンタクトをとることができる。
【００３７】また、図１において最も下層に示した導電
体は、半導体装置における電極や、配線であり、例え
ば、ソース、ドレイン等の拡散層もしくはその表面に設
けられたシリサイド層もしくは金属電極、またはゲート
電極、あるいは下層の金属配線等である。
体は、半導体装置における電極や、配線であり、例え
ば、ソース、ドレイン等の拡散層もしくはその表面に設
けられたシリサイド層もしくは金属電極、またはゲート
電極、あるいは下層の金属配線等である。
【００３８】また、図１（ｄ）で示した構造のさらに上
に、層間絶縁膜を設け、さらに上層の配線を設けること
もできる。
に、層間絶縁膜を設け、さらに上層の配線を設けること
もできる。
【００３９】
【実施例】次に、図面を参照しながら、実施例により本
発明をさらに詳細に説明する。
発明をさらに詳細に説明する。
【００４０】［実施例１］図２（ａ）に示すように、導
電体であるＣｏＳｉ層３０１上に、第１の絶縁膜である
ＢＰＳＧ膜３０２を６０００Å、第２の絶縁膜であるＳ
ｉＯＮ膜３０３を１５００Å、第３の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜３０４を６０００Å成長し、その上にフォト
レジスト３０５を塗布し、リソグラフィ技術によりコン
タクトホールのパターンを形成する。
電体であるＣｏＳｉ層３０１上に、第１の絶縁膜である
ＢＰＳＧ膜３０２を６０００Å、第２の絶縁膜であるＳ
ｉＯＮ膜３０３を１５００Å、第３の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜３０４を６０００Å成長し、その上にフォト
レジスト３０５を塗布し、リソグラフィ技術によりコン
タクトホールのパターンを形成する。
【００４１】この基板を例えば図５に示すように上部に
ガス供給機構、下部にガス排気口を有するチャンバー４
０１の内部に相対抗する２つの電極（上部電極４０２、
下部電極４０３）を備え、それぞれの電極にマッチング
ボックス４０４、４０５を介してＲＦ電源４０６、４０
７が接続されているエッチング装置を用いて、Ｃ4Ｆ8、
ＡｒおよびＯ2の混合ガスによりシリコン酸化膜３０
４、ＳｉＯＮ膜３０３、ＢＰＳＧ膜３０２をエッチング
をしてＣｏＳｉ層３０１を露出させてコンタクトホール
３０５を形成し、フォトレジストを除去することで、図
２（ｂ）までの工程を終了する。この時エッチング装置
のそれぞれのＲＦ周波数は上部側が２７ＭＨｚ〜６０Ｍ
Ｈｚの範囲、下部側は８００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの範囲が
望ましい。
ガス供給機構、下部にガス排気口を有するチャンバー４
０１の内部に相対抗する２つの電極（上部電極４０２、
下部電極４０３）を備え、それぞれの電極にマッチング
ボックス４０４、４０５を介してＲＦ電源４０６、４０
７が接続されているエッチング装置を用いて、Ｃ4Ｆ8、
ＡｒおよびＯ2の混合ガスによりシリコン酸化膜３０
４、ＳｉＯＮ膜３０３、ＢＰＳＧ膜３０２をエッチング
をしてＣｏＳｉ層３０１を露出させてコンタクトホール
３０５を形成し、フォトレジストを除去することで、図
２（ｂ）までの工程を終了する。この時エッチング装置
のそれぞれのＲＦ周波数は上部側が２７ＭＨｚ〜６０Ｍ
Ｈｚの範囲、下部側は８００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの範囲が
望ましい。
【００４２】次に、図２（ｃ）に示すように、無機シリ
カ３０７を、コンタクトホール３０６を完全に充填する
ように、シリコン酸化膜３０４上に２０００Åの厚さに
塗布し、３００℃のＮ2雰囲気中で焼き締めを行う。
カ３０７を、コンタクトホール３０６を完全に充填する
ように、シリコン酸化膜３０４上に２０００Åの厚さに
塗布し、３００℃のＮ2雰囲気中で焼き締めを行う。
【００４３】これを図５に示すエッチング装置を用いて
例えばＣＦ4、またはＣＨＦ3／Ｏ2といったガス系を用
いてドライエッチングを行い、図３（ａ）に示すように
無機シリカ３０７をコンタクトホール３０６内にのみ残
存させる。エッチングの終点を判定する方法は終点検出
機構によりプラズマ中の特定の発光波長、ここではＣＯ
の４８３ｎｍの発光強度変化をモニターすることにより
可能である。
例えばＣＦ4、またはＣＨＦ3／Ｏ2といったガス系を用
いてドライエッチングを行い、図３（ａ）に示すように
無機シリカ３０７をコンタクトホール３０６内にのみ残
存させる。エッチングの終点を判定する方法は終点検出
機構によりプラズマ中の特定の発光波長、ここではＣＯ
の４８３ｎｍの発光強度変化をモニターすることにより
可能である。
【００４４】この状態で図３（ｂ）に示すように第２の
フォトレジスト３０８をコンタクトホール３０６に埋め
込まれた無機シリカ３０７とシリコン酸化膜３０４上に
塗布しリソグラフィ技術により配線溝のパターンを形成
する。
フォトレジスト３０８をコンタクトホール３０６に埋め
込まれた無機シリカ３０７とシリコン酸化膜３０４上に
塗布しリソグラフィ技術により配線溝のパターンを形成
する。
【００４５】続いてフォトレジスト３０８をマスクとし
て図５で示したエッチング装置を用いてシリコン酸化膜
３０４をエッチングすることにより配線溝３０９を形成
し、引き続きＳｉＯＮ膜３０３をマスクとしてコンタク
トホール３０６に埋め込まれた無機シリカ３０７をエッ
チングしコンタクトホール３０６を形成し、図３（ｃ）
までの工程を終了する。
て図５で示したエッチング装置を用いてシリコン酸化膜
３０４をエッチングすることにより配線溝３０９を形成
し、引き続きＳｉＯＮ膜３０３をマスクとしてコンタク
トホール３０６に埋め込まれた無機シリカ３０７をエッ
チングしコンタクトホール３０６を形成し、図３（ｃ）
までの工程を終了する。
【００４６】特にコンタクトホール３０６内の無機シリ
カ３０７をエッチングする場合、ＳｉＯＮ膜３０３に対
し選択性の優れたエッチングが必要であるため、エッチ
ングガスとしては例えばＣ4Ｆ8、ＡｒおよびＯ2の混合
ガスに、ＣＨ2Ｆ2、および／またはＣＯ等を添加したガ
スを用いることが望ましい。
カ３０７をエッチングする場合、ＳｉＯＮ膜３０３に対
し選択性の優れたエッチングが必要であるため、エッチ
ングガスとしては例えばＣ4Ｆ8、ＡｒおよびＯ2の混合
ガスに、ＣＨ2Ｆ2、および／またはＣＯ等を添加したガ
スを用いることが望ましい。
【００４７】この場合、配線溝の形成からコンタクトホ
ール内の無機シリカのエッチングまで同一のガスを用い
て行ってもよいが、配線溝の形成が終わった時点で、エ
ッチングガス組成を変更し、選択比が大きくとれるガス
組成に変更しても良い。
ール内の無機シリカのエッチングまで同一のガスを用い
て行ってもよいが、配線溝の形成が終わった時点で、エ
ッチングガス組成を変更し、選択比が大きくとれるガス
組成に変更しても良い。
【００４８】この後、図４（ａ）に示すようにＴｉＮ膜
３１０、タングステン膜３１１をコンタクトホール３０
６、配線溝３０９を埋め込み、さらにシリコン酸化膜３
０４上にも堆積するように成膜し、最後に図４（ｂ）に
示すようにこのＴｉＮ膜３１０およびタングステン膜３
１１がコンタクトホール３０６と配線溝３０９内に残存
するように、例えばＣＭＰ等により研磨して埋め込み配
線３１２を完成する。
３１０、タングステン膜３１１をコンタクトホール３０
６、配線溝３０９を埋め込み、さらにシリコン酸化膜３
０４上にも堆積するように成膜し、最後に図４（ｂ）に
示すようにこのＴｉＮ膜３１０およびタングステン膜３
１１がコンタクトホール３０６と配線溝３０９内に残存
するように、例えばＣＭＰ等により研磨して埋め込み配
線３１２を完成する。
【００４９】［実施例２］実施例１では、配線溝のエッ
チングとコンタクトホール内の無機シリカのエッチング
をドライエッチングで行ったが、図６（ａ）に示すよう
に、フォトレジスト３０８により配線溝のパターンを形
成した後、図６（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜３０
４を実施例１と同様にドライエッチングして配線溝を形
成し、次いで無機シリカ３０７を希フッ酸等を用いてウ
ェットエッチングにより除去して、図６（ｃ）に示すよ
うなコンタクトホールを形成しても良い。
チングとコンタクトホール内の無機シリカのエッチング
をドライエッチングで行ったが、図６（ａ）に示すよう
に、フォトレジスト３０８により配線溝のパターンを形
成した後、図６（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜３０
４を実施例１と同様にドライエッチングして配線溝を形
成し、次いで無機シリカ３０７を希フッ酸等を用いてウ
ェットエッチングにより除去して、図６（ｃ）に示すよ
うなコンタクトホールを形成しても良い。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、デュアルダマシンプロ
セスによりコンタクトを形成する際に、下地導電体をエ
ッチングすることなく、所望の径のコンタクトホールを
再現良く形成することが可能であり、あらゆるコンタク
トホールの形状においてエッチング残さを生ずること無
く配線溝を形成することが可能である。
セスによりコンタクトを形成する際に、下地導電体をエ
ッチングすることなく、所望の径のコンタクトホールを
再現良く形成することが可能であり、あらゆるコンタク
トホールの形状においてエッチング残さを生ずること無
く配線溝を形成することが可能である。
【図１】本発明の製造方法を説明するための工程断面図
である。
である。
【図２】実施例１の製造方法を説明するための工程断面
図である。
図である。
【図３】図２に引き続き実施例１の製造方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図４】図３に引き続き実施例１の製造方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図５】実施例１で用いるエッチング装置を示す図であ
る。
る。
【図６】実施例２の製造方法を説明するための工程断面
図である。
図である。
【図７】従来の製造方法を説明するための工程断面図で
ある。
ある。
【図８】従来の製造方法を説明するための工程断面図で
ある。
ある。
【図９】従来の製造方法を説明するための工程断面図で
ある。
ある。
１０１ 導電体 １０２ 第１の絶縁膜 １０３ 第２の絶縁膜 １０４ 第３の絶縁膜 １０５ コンタクトホール １０６ 無機充填物 １０７ フォトレジスト １０８ 配線溝 １０９ 配線金属膜 １１０ 埋め込み配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872
Claims (7)
- 【請求項１】 導電体上に層間絶縁膜として機能する第
１の絶縁膜を形成する工程と、 この第１の絶縁膜上に、次の工程で形成する第３の絶縁
膜よりエッチングされにくい第２の絶縁膜を形成する工
程と、 この第２の絶縁膜の上に、配線溝を形成するための第３
の絶縁膜を形成する工程と、 これら第１、第２および第３の絶縁膜を貫通し、前記導
電体の表面に達するコンタクトホールを形成する工程
と、 このコンタクトホールを無機充填物で埋め込む無機充填
物埋め込み工程と、 前記第２の絶縁膜をエッチングストッパとして、前記第
３の絶縁膜を表面より所定の配線溝形状にエッチングし
て底面に第２の絶縁膜を露出させると共に、配線溝内の
無機充填物を同時にエッチングする配線溝形成工程と、 コンタクトホール内に埋め込まれた前記無機充填物を除
去し、このコンタクトホールの底に前記導電体の表面を
露出させる無機充填物除去工程と、 このコンタクトホールおよび配線溝を埋めるように配線
金属膜を形成する工程と、 この配線金属膜が形成された表面を平坦化して埋め込み
配線を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記配線溝形成工程と、前記無機充填物
除去工程とを、共にドライエッチングで行うことを特徴
とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記配線溝形成工程をドライエッチング
で行い、前記無機充填物除去工程をウェットエッチング
で行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項４】 前記第２の絶縁膜は、シリコン窒化膜ま
たはシリコン窒化酸化膜であることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１の絶縁膜が、ＢＰＳＧ膜、ＢＳ
Ｇ膜、またはＰＳＧ膜である請求項４記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項６】 前記第３の絶縁膜がシリコン酸化膜であ
る請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記無機充填物埋め込み工程が、無機シ
リカをコンタクトホールに埋め込んだ後に、焼き締めを
行う工程である請求項４〜６のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31632298A JP3239944B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31632298A JP3239944B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150639A JP2000150639A (ja) | 2000-05-30 |
| JP3239944B2 true JP3239944B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=18075848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31632298A Expired - Fee Related JP3239944B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239944B2 (ja) |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP31632298A patent/JP3239944B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000150639A (ja) | 2000-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |