JPH1092929A

JPH1092929A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH1092929A
Application number: JP24773796A
Authority: JP
Inventors: Yasutsugu Suzuki; 康嗣鈴木
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】製造プロセスが微細化された場合であっても、
少ない工程数で、層間絶縁膜に接続孔を確実に開孔する
ことができ、その上層のメタル配線を形成することがで
きる半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】層間絶縁膜を平坦化した後、層間絶縁膜の
表面に、接続孔の加工条件下で前記層間絶縁膜よりもエ
ッチング速度が遅い導電性膜を堆積し、フォトリソグラ
フィー工程により、導電性膜に接続孔を開孔し、接続孔
が開孔された導電性膜を接続孔マスクとして層間絶縁膜
に接続孔を開孔し、その後、開孔した層間絶縁膜の接続
孔内に導電性物質を埋め込み、層間絶縁膜上に、導電性
物質と電気的に接続された配線層を形成することによ
り、上記課題を解決する。

Description

【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
方法に関するもので、さらに詳しくは、高集積化、低配
線抵抗、高信頼性、低コストを実現するための微細加工
プロセス、特に、層間絶縁膜に開孔される接続孔のエッ
チング技術、および、その直上に形成されるメタル配線
の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は、製造プロセスが微細化さ
れ、高集積化されるにつれ、その内部回路を構成するト
ランジスタ等の素子が微細化され、これらの素子間を接
続する配線も多層配線化される。従って、トランジスタ
のゲート幅や間隔、素子間を接続するメタル配線の幅や
間隔等が縮小されるのはもちろん、第１層間絶縁膜に開
孔されるコンタクトホールや、第２層間絶縁膜以降の層
間絶縁膜に開孔されるビアホール等の接続孔の穴径も微
小化され、そのアスペクト比は拡大の一途をたどってい
る。

【０００３】しかし、層間絶縁膜に形成される接続孔の
エッチング工程において、フォトリソグラフィー工程で
のアライメントずれや、フォトリソグラフィー工程やエ
ッチング工程における加工バラツキ等を考慮すると、例
えばコンタクトホールの穴径は、ゲート間隔よりも大幅
に縮小したサイズで開孔しなければならない。

【０００４】例えば、０．３μｍのデザインルールであ
れば、接続孔の穴径は直径約０．１５μｍ前後であり、
従って、０．３μｍ程度までのデザインルールであれ
ば、例えばPoly−Si（ポリシリコン）サイドウォールプ
ロセスや、特開平６−６１１９１号公報に開示された半
導体装置の製造方法等の現状の製造技術を用いて接続孔
を開孔することができるが、例えば０．２μｍのデザイ
ンルールでは、接続孔の穴径は、概算で直径約０．０５
μｍにまで制限されてしまうため、現状の製造技術では
製造不可能である。

【０００５】ここで、Poly−Siサイドウォールプロセス
は、層間絶縁膜上にPoly−Si層を堆積し、フォトリソグ
ラフィー工程およびエッチング工程により、まず、Poly
−Si層にのみ接続孔を開孔し、レジストを除去した後、
ＳＷ（サイドウォール）形成用Poly−Si層を堆積してエ
ッチバックし、Poly−Si層に開孔された接続孔の内部に
ＳＷ形成用Poly−Si層によるサイドウォールを形成し、
このサイドウォールにより接続孔の穴径が縮小されたPo
ly−Si層をマスクとして、層間絶縁膜の接続孔のエッチ
ングを行うものである。

【０００６】また、特開平６−６１１９１号公報に開示
の半導体装置の製造方法は、上記Poly−Siサイドウォー
ルプロセスの場合と同じように、Poly−Si層の代わりに
金属膜を用い、また、ＳＷ形成用Poly−Si層の代わりに
ＳＷ形成用金属膜を用い、同様にして、層間絶縁膜上の
金属膜に開孔された接続孔の内部に金属サイドウォール
を形成し、この金属サイドウォールにより接続孔の穴径
が縮小された金属膜をマスクとして、層間絶縁膜の接続
孔をエッチングするものである。

【０００７】さらに、フォトリソグラフィー工程におけ
るアライメントずれや、フォトリソグラフィー工程やエ
ッチング工程における加工バラツキ等の根本的な問題を
解消する技術として、例えばセルフアラインコンタクト
（ＳＡＣ）エッチング技術がある。ＳＡＣ技術とは、ゲ
ート間隔に対して、コンタクトホールの穴径のサイズを
自己整合的に縮小する技術である。以下、ＳＡＣ技術に
ついて、ゲート間にコンタクトホールを開孔する場合を
例に挙げて簡単に説明する。

【０００８】ＳＡＣ技術においては、まず、ゲートの表
面にＳｉＯ₂等のゲート上酸化膜を形成し、ゲートの側
壁にサイドウォールを形成して、ソース・ドレインを形
成した後、表面にＳｉ₃Ｎ₄等のストッパー層を堆積
し、さらに層間絶縁膜となるＳｉＯ₂を堆積して平坦化
し、その後、フォトリソグラフィー工程によりコンタク
トホールのレジストパターンを形成し、エッチング条件
により、層間絶縁膜であるＳｉＯ₂をストッパー層のＳ
ｉ₃Ｎ₄に対して高選択比でエッチングする。

【０００９】そして、ストッパー層のＳｉ₃Ｎ₄を、Ｓ
ｉ基板表面、ゲート上酸化膜およびサイドウォールのＳ
ｉＯ₂に対して選択性を確保しつつエッチングすること
により、ゲートのサイドウォール端間に自己整合的にコ
ンタクトホールを開孔する。この方法の利点は、フォト
リソグラフィー工程におけるコンタクトマスク形成時の
アライメントずれや、フォト寸法（フォトリソグラフィ
ー工程による加工寸法）のバラツキ等を吸収することが
できるだけでなく、フォト寸法をゲート間隔以上に開孔
することができる点にある。

【００１０】しかしながら、上述した従来の半導体装置
の製造方法には、以下に述べるような様々な問題点があ
る。

【００１１】現在のエッチング方法では、フォトレジス
トを用いて層間絶縁膜のＳｉＯ₂に接続孔を開孔するた
めのエッチングガスとして、Ｃ₄Ｆ₈等のＣ／Ｆ比の大
きいガスを選択し、層間絶縁膜のＳｉＯ₂に開孔される
接続孔の側壁や、Ｓｉ基板表面およびストッパー層のＳ
ｉ₃Ｎ₄表面に保護膜となるＣ_xＦ_yポリマーを堆積さ
せながらエッチングすることにより、Ｓｉ基板やＳＡＣ
のストッパー層のＳｉ ₃Ｎ₄に対する選択比を確保しつ
つ、層間絶縁膜のＳｉＯ₂をエッチングしている。

【００１２】しかしながら、まず、ＳＡＣ技術によるエ
ッチングでは、ゲートコーナー部におけるイオン入射角
が大きくなり、これによりゲートコーナー部におけるス
パッタ効果が強くなるため、ストッパー層のＳｉ₃Ｎ₄
に対する選択性を確保しつつ、層間絶縁膜のＳｉＯ₂に
接続孔を開孔するのが困難になる。このため、エッチン
グガスとしてＣ／Ｆ比のより大きいガスを選択し、スト
ッパー層のＳｉ₃Ｎ₄表面に、従来以上に強固で十分な
Ｃ_xＦ_yポリマーを堆積させる必要が生じている。

【００１３】また、ＳＡＣ技術によるエッチングでは、
確かにコンタクトホールとＳｉ基板とが自己整合的に接
続され、コンタクトホールのフォトリソグラフィー工程
におけるアライメントマージンを拡大させることができ
るが、高集積化等の目的から、むやみにコンタクトホー
ルの開孔上部径を拡大することができない、すなわち、
第１メタル配線層のデザインルールを緩和することがで
きない。

【００１４】従って、ＳＡＣ技術では、一時的にはコン
タクトホール寸法の微細化速度を鈍化させることはでき
るが、いずれコンタクトホールのフォト寸法を０．２μ
ｍ以下にせざるを得なくなった段階で、ポリマー等の堆
積物のコンタクトホール底への堆積によるエッチストッ
プや、側壁堆積物やエッチングガス分解種の基板表面へ
の注入によるコンタクト抵抗の上昇、Ｃ／Ｆ比の大きい
ガスを使用することによる製造装置内のパーティクルの
発生に起因する歩留りの低下等の種々の問題が生じてく
る。

【００１５】また、それ以前の問題として、ゲート間隔
がせまくなってくると、ＳＡＣストッパー層のＳｉ₃Ｎ
₄は、ゲート間においてＶ字状のスリットを形成するた
め、皮肉にもコンタクトホールのフォトレジスト寸法
や、並列するゲートのサイドウォール端間（すなわち形
成すべきコンタクトホール径）よりもはるかに狭い間隙
に形成された層間絶縁膜のＳｉＯ₂を除去しなければな
らなくなり、ここでエッチング時に側壁保護膜の役目を
果してきた堆積物がＶ字部分に堆積してしまい、この時
点でエッチストップが生じることになる。

【００１６】一方、Poly−Siサイドウォールプロセス
や、特開平６−６１１９１号公報に開示の半導体装置の
製造方法における金属サイドウォールプロセスについて
も、メリットの反面、工程数が多くなるという問題点が
あるし、コンタクトホールマスク形成時のバラツキ（マ
スク用Poly−Si層またはマスク用金属膜の膜厚バラツ
キ、フォトリソグラフィー工程およびエッチング工程に
おける加工寸法バラツキ等）、サイドウォール膜堆積時
の膜厚バラツキ、エッチング時のサイドウォールの形状
バラツキ等が重なり、寸法精度が得られないという欠点
がある。

【００１７】特に、特開平６−６１１９１号公報に開示
の半導体装置の製造方法は、一見本発明と類似している
が以下の点で大いに異なる。即ち、金属マスクであるた
めに、層間絶縁膜のエッチングの際には十分な選択性を
確保することはできるが、サイドウォールプロセスであ
る以上、接続孔が埋まってしまわないように、マスク用
金属膜に形成された接続孔の穴径、最終的な接続孔の穴
径およびＳＷ形成用金属膜の堆積時のカバレッジ等によ
って決定される一定以上の膜厚は堆積できず、ほぼサイ
ドウォール分の厚さしか堆積することができない。

【００１８】この場合、接続孔マスクとなるＳＷ形成用
金属膜の厚さが薄いため、斜めから入射するエッチャン
トによりマスクの下側がエッチングされるいわゆるアン
ダーエッチングが生じてしまう。これを防いで異方性を
高めようとすると、従来レジストから供給されていた分
の、側壁保護膜の形成物質（主として有機物質）をエッ
チングガスから供給せざるを得ず、その結果Ｃ／Ｆ比の
大きい堆積性の強いガスを用いることになり、ＳＡＣ技
術における問題点と全く同じ種々の問題が生じてくる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく問題点をかえりみて、製造プロセスが
微細化された場合であっても、少ない工程数で、層間絶
縁膜に接続孔を確実に開孔することができ、その上層の
メタル配線を形成することができる半導体装置の製造方
法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、層間絶縁膜を平坦化した後、この層間絶
縁膜の表面に、接続孔の加工条件下で前記層間絶縁膜よ
りもエッチング速度が遅い導電性膜を堆積し、フォトリ
ソグラフィー工程により、前記導電性膜に前記接続孔を
開孔し、この接続孔が開孔された導電性膜を接続孔マス
クとして前記層間絶縁膜に接続孔を開孔し、その後、開
孔した前記層間絶縁膜の接続孔内に導電性物質を埋め込
み、前記層間絶縁膜上に、前記導電性物質と電気的に接
続された配線層を形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法を提供するものである。

【００２１】ここで、前記配線層の形成は、前記接続孔
マスクとして用いた導電性膜に配線パターンをパターニ
ングすることによってなされるのが好ましい。また、前
記配線層の形成は、前記層間絶縁膜に前記接続孔を開孔
した後、前記接続孔マスクとして用いた導電性膜を除去
して前記層間絶縁膜の表面を露出させた後に、前記層間
絶縁膜の接続孔内に導電性物質を埋め込み、その後、前
記層間絶縁膜上に、前記接続孔内の前記導電性物質と電
気的に接続された新たな導電性膜を形成し、この新たな
導電性膜に配線パターンをパターニングすることにより
なされるのも好ましい。さらに、前記配線層の形成は、
前記層間絶縁膜の接続孔内に導電性物質を埋め込んだ
後、前記接続孔マスクとして用いた導電性膜を除去して
前記層間絶縁膜の表面を露出させ、その後、前記層間絶
縁膜上に、前記接続孔内の前記導電性物質と電気的に接
続された新たな導電性膜を形成し、この新たな導電性膜
に配線パターンをパターニングすることによりなされる
のも好ましい。

【００２２】また、本発明は、層間絶縁膜を平坦化した
後、この層間絶縁膜の表面に導電性膜を堆積し、電子ビ
ーム、イオンビーム、レーザビームのいずれかにより、
前記導電性膜および前記層間絶縁膜を、各膜ごとに適合
したエッチング雰囲気下で連続的に直接開孔し、その
後、開孔した前記層間絶縁膜の接続孔内に導電性物質を
埋め込み、前記層間絶縁膜上に、前記導電性物質と電気
的に接続された配線層を形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法を提供するものである。

【００２３】本発明の半導体装置の製造方法において
は、層間絶縁膜を平坦化した後、層間絶縁膜の表面全面
に導電性膜である金属膜を堆積させ、フォトリソグラフ
ィー工程およびエッチング工程により、接続孔のレジス
トマスクを形成し、まず、金属膜のみをエッチングして
接続孔を開孔する。なお、後述するように、この金属膜
を配線層として使用する場合には、この段階で金属膜を
堆積するときに、予め２層以上の積層構造としてもよ
い。

【００２４】この後工程においては、不透明な金属膜の
上から下層のゲートやメタル配線等に対してアライメン
トをとることになるため、金属膜を堆積させる前工程と
して、層間絶縁膜の平坦化後に、フォトリソグラフィー
工程およびエッチング工程により、あるいは、レーザビ
ーム、電子ビーム、イオンビーム等により直接、層間絶
縁膜にアライメント用のマークとなる凹部分を形成して
おく。層間絶縁膜の表面に堆積させる金属膜の表面はマ
ークの凹部分を反映するため、このマークに対して接続
孔のレジストマスクのアライメントを行う。

【００２５】金属膜をエッチングして接続孔を開孔する
ときに用いたレジストを除去した後、このレジストの代
わりに、接続孔が開孔された金属膜を接続孔マスクとし
て用い、エッチング工程により、層間絶縁膜をエッチン
グして接続孔を開孔する。この際のエッチングガスは、
層間絶縁膜がシリコン酸化物の場合には、主として
Ｆ₂，ＮＦ₃，ＳＦ₆等の非堆積性ガスを用い、層間絶
縁膜がポリイミド等の有機化合物の場合には、主として
Ｏ₂等の非堆積性ガスを用いる。

【００２６】なお、接続孔の側壁堆積物が、その後の剥
離工程で剥離可能である、エッチストップが発生しな
い、形状がボウイングにならない、炭素Ｃ注入により接
続孔抵抗が上昇しない、製造装置内でパーティクルが異
常発生しない等、悪影響が小さく、許容される範囲内で
あればＣ含有ガスを添加してもよい。層間絶縁膜の主エ
ッチャントは、ＦおよびＦ含有種（層間絶縁膜が有機物
質の場合にはＯ₂等）であるため、接続孔マスクとして
用いられる金属膜に対しては十分な選択性を確保するこ
とができ、レジストのようにエロージョンによる寸法の
変動成分がない。

【００２７】また、金属膜に開孔された接続孔はオリフ
ィスの役目を果たすため、その膜厚により、層間絶縁膜
をエッチングして接続孔を開孔するときに、接続孔底に
到達するエッチャントを一定の方向性を持ったものに制
限することができる。すなわち、エッチャントのほぼ垂
直な成分以外の成分は、金属膜に開孔された接続孔の側
面に衝突して吸着または再結合等された後、脱離してい
く。なお、エッチャントのほぼ垂直成分以外の成分を吸
着または再結合させるためには、ウエハを冷却しておく
のが特に有効である。

【００２８】ここで、集積度が比較的低く、すなわち、
接続孔の穴径が比較的大きく、レジストに起因する炭素
Ｃの接続孔底への注入レベルが許容されるか、エッチン
グ耐性の高いレジストを使用した場合には、金属膜の接
続孔パターニングに用いたレジストを、そのまま層間絶
縁膜の加工に用いることもできるし、集積度が高く、即
ち、接続孔の穴径が比較的小さく、接続孔のパターニン
グにレジストの使用が不適切な場合には、必要に応じて
金属膜表面に不動態化等の処理を施した後、エッチング
雰囲気下で、電子ビーム、イオンビーム、レーザビーム
等を用いて金属膜さらには層間絶縁膜までを含めて連続
的に直接開孔してもよい。

【００２９】このように、本発明においては、層間絶縁
膜のエッチングにレジストを用いず、かつ、炭素Ｃ等の
堆積性のガスを用いないか、あるいは形状維持のための
補助として最小限しか用いないため、過剰な堆積物によ
る形状のボウイング化や、堆積物の接続孔内への堆積に
よるＳｉ₃Ｎ₄等のストッパー層のスリット部分でのエ
ッチストップや、接続孔の側壁堆積物やエッチングガス
分解種の基板表面への炭素Ｃの注入による接続孔抵抗の
上昇、Ｃ／Ｆ比の大きいガスを使用することによる製造
装置内のパーティクルの発生に起因する歩留り低下等、
従来の半導体装置の製造方法では発生していた様々な不
具合を、微細化した接続孔加工においても回避すること
ができる。

【００３０】層間絶縁膜の接続孔のエッチングが終了す
ると、必要に応じて、その後の洗浄や、次工程のための
表面処理等が行われた後、接続孔内への導電性物質の埋
め込みが行われる。埋め込みの方法としては、ＣＶＤ法
でもよいし、スパッタ法およびリフロー法でもよい。ま
た、ブランケット法でも選択成長法でもよい。結果とし
て、導電性物質は、接続孔マスクとして用いた金属膜と
電気的に接触するため、接続孔マスクとして用いた金属
膜をそのまま配線膜として使用することができる。

【００３１】接続孔内への導電性物質の埋め込み後に
は、接続孔マスクとして用いた金属膜の表面全面に、接
続孔内への埋め込みに用いられた導電性物質が堆積され
ているが、この後工程のメタル配線のフォトリソグラフ
ィー工程のための平坦性の確保のために、あるいは、配
線エッチング時の適合性が悪い、金属膜の接続孔マスク
としての特性と配線材料として要求される特性とが異な
る等の不具合が生じた場合には、表面の不要部分を全面
エッチバックや、ＣＭＰプロセスで除去してもよい。

【００３２】このとき、接続孔マスクとして用いた金属
膜の表面全面に堆積している接続孔の埋め込みに用いた
導電性物質の一部あるいは全部を除去してもよいし、さ
らには、接続孔マスクとして用いた金属膜の一部あるい
は全部を除去してもよい。すなわち、接続孔マスクとし
て用いた金属膜の全部を層間絶縁膜が露出するまで除去
した後、新たに配線層となる金属膜を層間絶縁膜の表面
全面に堆積させてもよいし、この新たな金属膜を積層構
造としてもよい。

【００３３】これとは逆に、配線の信頼性向上のため
に、例えば後工程のフォトリソグラフィー工程の際に下
地膜の反射を避けるために、最表面にＴｉＮ等の反射防
止膜を形成する等、この時点で異種膜をさらに堆積させ
てもよい。特に、接続孔内埋め込み物質にＷ（タングス
テン）等を選択し、それに先立つ下地処理として、Ｔｉ
Ｎをスパッタ法やＣＶＤ法で堆積しておくことにより、
このＴｉＮは、平坦部では配線表面に位置するため、反
射防止膜も兼ねることができる。

【００３４】その後、上層であるメタル配線層へのフォ
トリソグラフィー工程が行われるが、先のアライメント
マークや、金属膜の接続孔に対してアライメントを行
い、エッチングを行うことでメタル配線を低コストで形
成することができる。

【００３５】なお、本発明の半導体装置の製造方法は、
第１メタル配線層と基板あるいはゲートとを接続するコ
ンタクトホールだけに限定されず、上層および下層のメ
タル配線間の接続孔であるビアホールに対しても適用可
能であるし、従来のセルフアラインコンタクト（ＳＡ
Ｃ）技術にも適用できる。また、本発明の半導体装置の
製造方法は、前述したように堆積物の堆積を極力抑えた
プロセスであるため、将来的に、例えば０．２μｍ以下
の製造プロセスに微細化が進んだ場合であっても、Ｓｉ
₃Ｎ₄等のストッパー層のスリット部分におけるエッチ
ストップが発生せず、接続孔を開孔することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明の半導体装置の製造方法の一実
施例について詳細に説明する。図１〜図７は、本発明の
半導体装置の製造方法を説明する概念図であって、ゲー
ト間にコンタクトホールを開孔する場合の一例を示すも
のである。まず、図１に示される半導体装置１０におい
ては、フィールド酸化膜１１により分離され、半導体基
板１２上にゲート、ソースおよびドレインからなるＭＯ
Ｓトランジスタ等の半導体素子が形成されている。

【００３７】ここで、ゲート上酸化膜１４は、ゲート膜
１６堆積後に連続して酸化膜を堆積し、ゲートのレジス
トマスクを用いて当該酸化膜１４およびゲート膜１６
を、それぞれの条件で連続してエッチングし形成したも
のである。サイドウォール１８の形成前後に基板１２に
不純物を注入し、ソース・ドレイン領域２０を形成し、
ストッパー層２２のＳｉ₃Ｎ₄をＣＶＤ法により堆積さ
せた後、層間絶縁膜２４のＳｉＯ₂をＣＶＤ法により堆
積し、表面をＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシュ）
装置を用いて平坦化する。

【００３８】その後、スパッタ法により、ウエハ表面に
Ａｌ（アルミ），Ｃｕ（銅），Ｗ（タングステン），Ａ
ｕ（金）等の金属膜２６を堆積し、フォトリソグラフィ
ー工程により、金属膜２６の上にコンタクトホールのレ
ジストマスク２８を形成する。このとき、金属膜２６と
しては、後工程において配線として用いる上で特性上必
要な厚さまで堆積するが、２種類以上の導電性材料を堆
積させて積層構造としてもよい。また、この際のアライ
メントは、層間絶縁膜２４の平坦化後に、フォトリソグ
ラフィー工程によりアライメントマスクを形成し、下地
である層間絶縁膜２４を浅くエッチングして形成した凹
部分を用いている。

【００３９】次いで、図２に示されるように、フォトリ
ソグラフィー工程により、コンタクトホールのレジスト
マスク２８を用いて金属膜２６をエッチングし、金属膜
２６にコンタクトホール３０を開孔した後、レジスト２
８をアッシング、洗浄して除去する。次いで、図３に示
されるように、レジスト２８の代わりに、コンタクトホ
ール３０が開孔された金属膜２６をコンタクトホールの
マスクとして用い、層間絶縁膜２４のＳｉＯ₂を高真空
下でプラズマエッチングしてコンタクトホール３０を開
孔する。

【００４０】このとき、エッチングパラメータを最適化
することによって、まず、ストッパー層２２のＳｉ₃Ｎ
₄はエッチオフされないようにする。また、ウエハを冷
却し、金属膜２６に開孔されたコンタクトホール３０内
にほぼ垂直に入射しないエッチャント成分が、金属膜２
６に開孔されたコンタクトホール３０の側壁に吸着され
るようにする。その後、ストッパー層２２のＳｉ₃Ｎ₄
を基板１２やゲート酸化膜３２、サイドウォール１８に
対して選択性のよい条件でエッチオフする。

【００４１】次いで、図４に示されるように、次工程の
前処理として、必要に応じてコンタクトホール３０内や
表面部分のクリーニング、表面処理あるいは導電性薄膜
形成等を行った後、ＣＶＤ法により、Ｗ，ＴｉＮ，Ａ
ｌ，Ａｕ等の接続孔内埋め込み物質３４を表面に堆積
し、コンタクトホール３０内に埋め込む。次いで、図５
に示されるように、必要に応じて表面をエッチバックし
たり、ＣＭＰ等により平坦化する。

【００４２】このとき、金属膜２６が層間絶縁膜２４の
エッチングの際のマスクとしての特性には優れている
が、配線材料として不十分な場合には、エッチバックや
ＣＭＰにより層間絶縁膜２４に達するまで処理して一度
完全に除去し、新たに配線材料を堆積してもよい。さら
に、上層のフォトリソグラフィー工程のときに、金属膜
２６表面における光の反射が悪影響を及ぼす場合や、配
線としての特性が単層では確保できない場合等には、表
面に反射防止膜を形成したり、他の導電性材料を堆積さ
せて積層構造としてもよい。

【００４３】最後に、図６に示されるように、こうして
得られた表面に対し、フォトリソグラフィー工程によ
り、第１メタル配線層のレジストマスク３６を形成し、
エッチングすることにより、図７に示すような第１のメ
タル配線パターン３８を形成する。

【００４４】以上、本発明の半導体装置の製造方法につ
いて詳細に説明したが、本発明は上記実施例にある金属
膜種、金属膜の接続孔形成時のアライメント方法、金属
膜への接続孔形成方法、接続孔内埋め込み物質、各種平
坦化方法、セルフアラインコンタクトの構造やその使用
の有無、層間絶縁膜のエッチング方法等に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることは言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明の半導
体装置の製造方法は、層間絶縁膜の上に導電性膜を堆積
し、フォトリソグラフィー工程により、導電性膜に接続
孔を開孔し、この導電性膜を接続孔マスクとして層間絶
縁膜に接続孔を開孔した後、あるいは、電子ビーム、イ
オンビーム、レーザビームにより、導電性膜および層間
絶縁膜に接続孔を連続的に開孔した後、接続孔内に導電
性物質を埋め込んで導電性膜と電気的に接触させ、導電
性膜を配線層としてメタル配線を形成するものである。

【００４６】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
フォトレジストを用いて導電性膜に接続孔を開孔し、こ
の導電性膜を接続孔マスクとして層間絶縁膜に接続孔を
開孔するようにしたため、あるいは、電子ビーム、イオ
ンビーム、レーザビームにより、フォトレジストを用い
ることなく、導電性膜および層間絶縁膜に接続孔を開孔
するようにしたため、接続孔のエッチングの際にＣ／Ｆ
比の大きい堆積性のガスを使用しなくてもよく、例えば
製造プロセスが０．２μｍ以下に微細化された場合であ
っても、エッチストップや、コンタクト抵抗の上昇、Ｃ
／Ｆ比の大きいガスを使用することによる製造装置内の
パーティクルの発生に起因する歩留りの低下等の種々の
問題を回避し、層間絶縁膜に接続孔を確実に開孔するこ
とができる。また、パーティクルの主発生源であるレジ
ストを用いずに製造できるため、製品の歩留りが向上す
ると共に、製造装置のクリーニングサイクルが延長さ
れ、処理能力が向上するし、接続孔マスクとして用いる
金属膜は、接続孔内に埋め込まれる導電性物質と電気的
に接続された後、メタル配線として用いることができる
ため、工程減少等による製造コスト削減の効果が得られ
る。この他、本発明の半導体装置の製造方法によれば、
層間絶縁膜加工時に、接続孔以外は接続孔マスクとして
用いられる不透明な金属膜により覆われるため、プラズ
マから生じる紫外線等のエネルギー光により引き起こさ
れる下地素子や層間絶縁膜のダメージを低減することが
できるし、さらに接続孔のレジストマスクのパターニン
グを電子線描画等により直接行うことにより、チャージ
アップによる不具合を防ぐことができるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法を説明する概
念図である。

【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する概
念図である。

【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する概
念図である。

【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する概
念図である。

【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する概
念図である。

【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する概
念図である。

【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する概
念図である。

【符号の説明】

１０半導体装置１１フィールド酸化膜１２半導体基板１４ゲート上酸化膜１６ゲート１８サイドウォール２０ソース・ドレイン領域２２ストッパー層２４層間絶縁膜２６金属膜２８，３６レジストマスク３０コンタクトホール３２ゲート酸化膜３４埋め込み物質３８配線パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】層間絶縁膜を平坦化した後、この層間絶縁
膜の表面に、接続孔の加工条件下で前記層間絶縁膜より
もエッチング速度が遅い導電性膜を堆積し、フォトリソ
グラフィー工程により、前記導電性膜に前記接続孔を開
孔し、この接続孔が開孔された導電性膜を接続孔マスク
として前記層間絶縁膜に接続孔を開孔し、その後、開孔
した前記層間絶縁膜の接続孔内に導電性物質を埋め込
み、前記層間絶縁膜上に、前記導電性物質と電気的に接
続された配線層を形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【請求項２】前記配線層の形成は、前記接続孔マスクと
して用いた導電性膜に配線パターンをパターニングする
ことによってなされる請求項１に記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項３】前記配線層の形成は、前記層間絶縁膜に前
記接続孔を開孔した後、前記接続孔マスクとして用いた
導電性膜を除去して前記層間絶縁膜の表面を露出させた
後に、前記層間絶縁膜の接続孔内に導電性物質を埋め込
み、その後、前記層間絶縁膜上に、前記接続孔内の前記
導電性物質と電気的に接続された新たな導電性膜を形成
し、この新たな導電性膜に配線パターンをパターニング
することによりなされる請求項１に記載の半導体装置の
製造方法。
【請求項４】前記配線層の形成は、前記層間絶縁膜の接
続孔内に導電性物質を埋め込んだ後、前記接続孔マスク
として用いた導電性膜を除去して前記層間絶縁膜の表面
を露出させ、その後、前記層間絶縁膜上に、前記接続孔
内の前記導電性物質と電気的に接続された新たな導電性
膜を形成し、この新たな導電性膜に配線パターンをパタ
ーニングすることによりなされる請求項１に記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項５】層間絶縁膜を平坦化した後、この層間絶縁
膜の表面に導電性膜を堆積し、電子ビーム、イオンビー
ム、レーザビームのいずれかにより、前記導電性膜およ
び前記層間絶縁膜を、各膜ごとに適合したエッチング雰
囲気下で連続的に直接開孔し、その後、開孔した前記層
間絶縁膜の接続孔内に導電性物質を埋め込み、前記層間
絶縁膜上に、前記導電性物質と電気的に接続された配線
層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。