JP2001068455A

JP2001068455A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001068455A
Application number: JP24268699A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Uno; 正一宇野; Takashi Yunogami; 隆湯之上; Kazuo Nojiri; 一男野尻; Hideo Aoki; 英雄青木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】窒素を含む絶縁膜のサイドエッチを抑制また
は防止する。【解決手段】窒化シリコンからなる絶縁膜２ｃを、Ｃ
ＨＦ₃／Ｏ₂／Ａｒガスを用いたプラズマエッチング処
理によって除去する際に、Ａｒガスの流量をＣＨＦ₃ガ
スの２０倍以上とした。

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
技術に関し、特に、プラズマ中のラジカルやイオンを用
いて窒素を含む絶縁膜をドライエッチングする技術に適
用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したドライエッチング技
術は、例えばデュアルダマシン法を用いた配線形成技術
における窒素を含む絶縁膜のドライエッチング技術であ
る。

【０００３】半導体装置の素子集積度の向上や半導体チ
ップのサイズの縮小等に伴い、半導体装置を構成する配
線の微細化および多層化が進められている。特に、多層
配線構造を有するロジック系の半導体装置においては、
配線遅延が半導体装置全体の信号遅延の支配的要因の１
つとなっている。この配線に流れる信号の速度は、配線
抵抗と配線容量とに比例していることから配線遅延を改
善するために配線抵抗と配線容量とを低減することが重
要である。

【０００４】配線抵抗の低減に関しては、配線材料に銅
系材料（銅または銅合金）を用いたダマシン（Damascen
e ）法の適用が進められている。このダマシン法は、絶
縁膜に配線形成用の溝を形成した後、その絶縁膜上およ
び配線形成用の溝内に配線形成用の導体膜を被着し、さ
らに、その導体膜の不要な部分を化学的機械研磨法（Ｃ
ＭＰ；Chemical Mechanical Polishing ）等により除去
し、上記溝内のみに導体膜を残すことで、配線形成用の
溝内に埋込配線を形成する方法である。この方法によれ
ば、エッチング法による微細加工が困難な銅系材料の加
工が可能となる。

【０００５】また、このダマシン法の応用であるデュア
ルダマシン法（Dual-Damascene）は、絶縁膜に配線形成
用の溝およびその溝の底部から下層の接続部に延びるコ
ンタクトホールまたはスルーホール等のような孔を形成
した後、その絶縁膜上、配線形成用の溝および孔内に配
線形成用の導体膜を被着し、さらに、その導体膜の不要
な部分をＣＭＰ法等によって除去することで上記溝およ
び孔内のみに導体膜を残すことにより、配線形成用の溝
内に埋込配線を形成し、かつ、その孔内にプラグを形成
する方法である。この方法によれば、埋込配線およびプ
ラグを同一工程で形成できるので、配線形成工程数を削
減することができ、半導体集積回路装置の製造コストの
低減を図ることができる。

【０００６】ところで、本発明者が検討したデュアルダ
マシン法においては、上記溝および孔を形成する際に、
窒素を含む絶縁膜（以下、窒化膜ともいう）をエッチン
グ除去する工程として、例えば次の２つの工程がある。
第１のドライエッチング工程は、孔を形成する際にエッ
チングマスクとして使用する窒化膜のパターニング工程
である。この工程においては、窒化膜上にフォトレジス
ト膜を形成した後、これをエッチングマスクとして、プ
ラズマドライエッチング処理を施すことにより、そのマ
スクから露出する窒化膜を除去する。その除去領域が孔
の形成領域となる。第２のドライエッチング工程は、孔
の底部から露出する窒化膜の除去工程である。ダマシン
法を用いた銅系配線構造においては、銅の拡散防止の観
点から銅系配線の上面にも窒素を含む絶縁膜を形成して
おく構造が有力視されている。この場合、その銅系配線
の上層の絶縁膜に孔を穿孔すると、その孔の底面からは
その銅系配線上面を覆う窒化膜が露出される。しかし、
その孔を通じて上下の銅系配線間を電気的に接続するた
めには、その孔から露出する窒化膜をドライエッチング
処理によって除去する必要がある。

【０００７】なお、デュアルダマシン法については、例
えば特開平９−３０６９８８号公報（第１文献）や特開
平１０−２０９２７３号公報（第２文献）がある。この
第１文献には、第１の層間絶縁膜とその上の第２の層間
絶縁膜との間に、孔穿孔用の開口部が形成されたエッチ
ングストッパ用の絶縁膜を設けておき、第２の層間絶縁
膜にフォトレジスト膜を用いて溝を形成する際に、エッ
チングストッパ用の絶縁膜をエッチングストッパとし
て、その絶縁膜の孔形成用の開口部から露出する第１の
層間絶縁膜に孔を穿孔する、いわゆるセルフアライン方
式のデュアルダマシン法が開示されている。また、上記
第２文献には、層間絶縁膜に溝を形成した後、その溝の
底部から下方に延びる孔を穿孔する、いわゆる溝先方式
のデュアルダマシン法が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した窒
化膜の第１、第２のドライエッチング技術においては、
以下の課題があることを本発明者は見出した。

【０００９】すなわち、上記第１のドライエッチング工
程においては、窒化膜に形成された孔形成用の開口側面
に順テーパが形成されてしまう問題がある。これによ
り、窒化膜に形成された孔形成用の開口部の平面寸法が
設計値よりも小さくなる。また、その窒化膜からなるマ
スクパターンをエッチングマスクとしてその下層の層間
絶縁膜に孔を穿孔すると、その層間絶縁膜に穿孔された
孔の側面も順テーパ状に形成される結果、その孔の底面
積を充分に確保することができず、接触抵抗の増大や非
導通不良の問題が生じる。

【００１０】また、上記第２のドライエッチング工程に
おいては、孔の底部の窒化膜がウエハの主面に対して平
行な方向に過剰にエッチング（サイドエッチング）され
る結果、孔の底部における窒化膜部分が孔の直径方向に
部分的に窪んでしまう問題がある。これにより、例えば
銅を配線材料とした場合は、孔内に銅を埋め込む前に、
主として銅の拡散を防止するバリア導体膜を被着する
が、そのバリア導体膜の被覆性が劣化する結果、銅の埋
め込みが困難となる問題や銅の拡散防止性能が不十分と
なる問題が生じる。

【００１１】本発明の目的は、窒素を含む絶縁膜に形成
される凹部の断面形状の形成精度を向上させることので
きる技術を提供することにある。

【００１２】また、本発明の目的は、窒素を含む絶縁膜
のサイドエッチを抑制または防止することのできる技術
を提供することにある。

【００１３】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００１５】すなわち、本発明は、窒素を含む絶縁膜に
対してフロロカーボンガスおよび不活性ガスを含むガス
雰囲気中においてプラズマエッチング処理する際に、前
記不活性ガスの流量を前記フロロカーボンガスの流量の
２０倍以上とするものである。

【００１６】また、本発明は、窒素を含む絶縁膜に対し
てフロロカーボンガスおよび不活性ガスを含むガス雰囲
気中においてプラズマエッチング処理する際に、前記不
活性ガスの流量を４００ｓｃｃｍ以上とするものであ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本願発明を詳細に説明する前に、
本願における用語の意味を説明すると、例えば次の通り
である。

【００１８】１．化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mec
hanical Polishing ）とは、一般に被研磨面を相対的に
柔らかい布様のシート材料等からなる研磨パッドに接触
させた状態で、スラリを供給しながら面方向に相対移動
させて研磨を行うことを言う。本願においては、そのほ
か硬質の砥石面と相対移動させるＣＭＬ（Chemical Mec
hanical Lapping ）等も含むものとする。

【００１９】２．デバイス面とは、半導体ウエハの主面
であってその面にフォトリソグラフィにより、複数のチ
ップ領域に対応するデバイスパターンが形成される面を
言う。

【００２０】３．埋込配線とは、シングルダマシン（Si
ngle Damascene）やデュアルダマシン（Dual Damascen
e）等のように絶縁膜に溝等を形成して、そこに導電膜
を埋め込み、その後に不要な導電材料を除去する配線形
成技術によりパターニングされた配線を言う。また、一
般にシングルダマシンとは、２段階に分けてプラグメタ
ルと配線用メタルを埋め込む埋込配線プロセスを言う。
同様に、デュアルダマシンとは一般に一度にプラグメタ
ルと配線用メタルとを埋め込む埋込配線プロセスを言
う。

【００２１】４．半導体集積回路ウエハ（半導体集積回
路基板）または半導体ウエハ（半導体基板）とは、半導
体集積回路の製造に用いるシリコン単結晶基板（一般に
ほぼ平面円形状）、サファイア基板、ガラス基板その他
の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合
的基板を言う。

【００２２】５．有機シロキサンは一般にシロキサン結
合を有する珪素化合物にアルキル基、アリル基等の有機
官能基が結合した有機化合物、重合体およびそれらを含
む共重合体を示す。樹脂の分野ではシリコーン樹脂とも
呼ばれる。本明細書中では、有機絶縁膜とも言う。

【００２３】６．有機ＳＯＧ（Spin On Glass ）は、一
般にシロキサン重合体または他のモノマーとの共重合体
に各種の有機官能基が結合した高分子樹脂を溶剤に溶い
て、半導体ウエハ上にスピン塗布して形成する層間絶縁
膜材料である。一般に、無機ＳＯＧに比べて、キュア後
にクラックが入りにくいため厚めに形成できる特徴があ
る。有機シロキサン系層間絶縁膜材料にはＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition）に依るものがある。

【００２４】７．シリコンナイトライド、窒化珪素とい
うときは、Ｓｉ₃Ｎ₄のみでなくシリコンの窒化物で類
似組成の絶縁膜を含むものとする。

【００２５】８．エッチングストッパと言うときは、原
則としてエッチング対象膜の当該エッチングストッパ膜
に対するエッチング選択比が４以上のものを言う（Ａの
Ｂに対するエッチング選択比がＸとは、Ａのエッチング
レートがＸで、Ｂのエッチングレートが１であることを
言う）。なお、エッチングストッパ膜には、塗布ストッ
パ膜等も含まれる。

【００２６】９．マスキング層は、一般にレジスト膜を
言うが、無機マスクや非感光性の有機物マスク等も含む
ものとする。

【００２７】１０．異常形状（サイドエッチ）とは、孔
をドライエッチング処理によって形成する際に、その凹
部の底部の窒素を含む絶縁膜がウエハの主面に対して平
行な方向に過剰に削られてしまうことによってできる不
本意な形状を言う。

【００２８】１１．スルーホールとは、異なる配線層間
を電気的に接続するために配線層間の絶縁膜に穿孔され
た孔である。本明細書中においては配線層と半導体集積
回路基板とを接続するために配線層と半導体集積回路基
板との間の絶縁膜に穿孔されたコンタクトホールも含む
ものとする。

【００２９】以下の実施の形態においては便宜上その必
要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に
分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それら
はお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部ま
たは全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

【００３０】また、以下の実施の形態において、要素の
数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場
合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数
に限定される場合等を除き、その特定の数に限定される
ものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

【００３１】さらに、以下の実施の形態において、その
構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場
合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合
等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまで
もない。

【００３２】同様に、以下の実施の形態において、構成
要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示
した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられ
る場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似
するもの等を含むものとする。このことは、上記数値お
よび範囲についても同様である。

【００３３】また、本願において半導体集積回路装置と
いうときは、シリコンウエハやサファイア基板等の半導
体または絶縁体基板上に作られるものだけでなく、特
に、そうでない旨明示された場合を除き、ＴＦＴ（Tin-
Film-Transistor ）およびＳＴＮ（Super-Twisted-Nema
tic ）液晶等のようなガラス等の他の絶縁基板上に作ら
れるもの等も含むものとする。

【００３４】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための
全図において同一機能を有するものは同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。また、本実施の形
態においては、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Metal In
sulator Semiconductor Field Effect Transistor ）を
ｐＭＩＳと略し、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴをｎＭＩ
Ｓと略す。

【００３５】（実施の形態１）まず、本実施の形態を説
明する前に、本発明者らが本発明をするのに検討した技
術（以下、単に発明者検討技術という）およびその課題
等について説明する。図１は、その発明者検討技術の説
明図であって、デュアルダマシン法によって埋込配線を
形成する工程中の半導体基板の要部断面図を示してい
る。

【００３６】図１に示す層間絶縁膜５０ａ〜５０ｄは、
例えば酸化シリコン膜または有機ＳＯＧ膜からなる。層
間絶縁膜５０ａ〜５０ｄの間に形成された絶縁膜５１ａ
〜５１ｃは、エッチングストッパ機能および銅の拡散抑
制または防止機能を有する膜であり、例えば窒化シリコ
ン膜からなる。層間絶縁膜５０ｂには、絶縁膜５１ａが
底部から露出するような配線形成用の溝５２が形成され
ており、その内部には埋込配線形成用の導体膜５３が埋
め込まれている。そして、層間絶縁膜５０ｃ、５０ｄお
よび絶縁膜５１ｂ、５１ｃには、底部から埋込配線形成
用の導体膜５３の上面の一部が露出されるような孔５４
が穿孔されている。この孔５４は、層間絶縁膜５０ｄ、
５０ｃおよび絶縁膜５１ｃに、絶縁膜５１ｂをエッチン
グストッパとして、底部から絶縁膜５１ｂの上面が露出
されるような第１の孔をプラズマドライエッチング処理
によって形成した後、その第１の孔の底部から露出する
絶縁膜５１ｂを、例えばＣＨＦ₃／Ｏ₂／Ａｒガスを用
いた選択エッチング処理によって除去することにより形
成されている。しかし、この発明者検討技術の場合に
は、孔５４の底部の絶縁膜５１ｂ部分が孔５４の直径方
向に削られ（サイドエッチ）てしまう問題がある。

【００３７】このサイドエッチの発生要因として主に次
のことが考えられる。孔５４の底の絶縁膜５１ｂをエッ
チング除去する場合、エッチング処理と同時に、例えば
炭素やフッ素を成分とする生成物が発生する。この生成
物は、図２（ａ）に示すように、ＣＦ系の堆積物５５と
して孔５４の内壁面に堆積していると考えられ、孔５４
の底に近づくほど、孔５４の内側面のＣＦ系の堆積物５
５の膜厚が薄くなっている。このため、孔５４の底部に
おいては、ＣＦ系の堆積物５５による保護効果が薄れる
ので、ケミカルエッチングによりサイドエッチが入り易
くなると考えられる。また、電子シェーディングによ
り、図２（ｂ）に示すように、孔５４の内側面は全体的
に正に帯電している。このため、孔５４内に入射してき
たイオンは、孔５４内で軌道が曲げられ、孔５４の底部
角に入射するようになる。その結果、孔５４の底部がサ
イドエッチされるものと考えられる。

【００３８】このようなサイドエッチの問題は、孔５４
のアスペクト比が高くなるほど顕著になる。図２（ａ）
で説明した要因においては、孔５４のアスペクト比が高
くなるほど、孔５４の底部におけるＣＦ系の堆積物５５
の被覆性が劣化しＣＦ系の堆積物５５の膜厚が薄くなる
からである。また、図２（ｂ）で説明した要因において
は、孔５４のアスペクト比が高くなるほど、すなわち、
孔５４が深くなるほど、孔５４内に入射されるイオンの
軌道が大きく曲げられてしまうからである。図３は、サ
イドエッチ量のアスペクト比依存性を示している。エッ
チング装置としては、例えば平行平板型ＲＩＥ（Reacti
ve Ion Etching）装置を用い、下記の条件で図１，２で
示した絶縁膜５１ｂを８０％程度オーバエッチングとな
るようにしてエッチング除去した。すなわち、圧力は、
例えば５０ｍTorr程度、高周波（ＲＦ）パワーは、上部
電極／下部電極＝１０００／２００Ｗ程度、エッチング
ガスとしては、例えばＣＨＦ₃／Ｏ₂＝２０／２０ｓｃ
ｃｍ程度とした。この図３から分かるように、アスペク
ト比が高くなるほど、サイドエッチ量は増加している。

【００３９】また、他の発明者検討技術においては、次
のような問題もある。図４は、層間絶縁膜５０ｅ上に堆
積された絶縁膜５１ｄをフォトレジスト膜５６をエッチ
ングマスクとしてパターニングした場合が示されてい
る。層間絶縁膜５０ｅは、例えば酸化シリコン膜または
有機ＳＯＧ膜からなり、絶縁膜５１ｄは、溝や孔を形成
する際にエッチングマスク（エッチングストッパ）とし
て機能する膜であり、例えば窒化シリコン膜からなる。
絶縁膜５１ｄには、フォトレジスト膜５６をエッチング
マスクとして開口された開口部５７が形成されている。
この絶縁膜５１ｄのエッチング条件は、フォトレジスト
膜の耐性を考慮する以外は上記絶縁膜５１ｂのエッチン
グ条件と同じである。しかし、この場合、開口部５７の
側面に順テーパが形成されてしまう問題がある。このよ
うに開口部５７に順テーパが形成されていると、絶縁膜
５１ｄをエッチングマスクとして、そこから露出する層
間絶縁膜５０ｅをエッチング除去すると、層間絶縁膜５
０ｅに形成される開口部の側面にも破線で示すように順
テーパが形成されてしまう。

【００４０】この順テーパの発生要因として主に次のこ
とが考えられる。フォトレジスト膜５６をエッチングマ
スクとして、そこから露出する絶縁膜５１ｄをエッチン
グ除去する場合、エッチング処理と同時に、例えば炭素
やフッ素を成分とする生成物が発生する。この生成物
は、図５に示すように、ＣＦ系の堆積物５５として開口
部５７の底部および側面に堆積していると考えられる。
そのＣＦ系の堆積物５５が堆積された領域でエッチング
が進行し、ＳｉＦ₄およびＣＮ等の反応生成物が生成さ
れる。ＳｉＦ₄およびＣＮは、いずれも揮発性が高い
が、ＣＮは付着係数も高い。このため、ＣＮの反応生成
物が開口部５７の側面に付着する。そのＣＮの反応生成
物が付着した領域では、エッチングの進行が阻害され
る。すなわち、開口部５７の底面ではエッチングが進行
するのに対し、側面ではエッチングが阻害されるので、
開口部５７の側面に順テーパが形成されると考えられ
る。

【００４１】そこで、本発明においては、上記２つの課
題を解決する手段として、窒素を含む絶縁膜のエッチン
グ除去処理に際し、処理ガス中の希釈ガスを相対的に大
流量とするものである。

【００４２】図６は、本発明の第１の技術思想を用いた
半導体装置の製造工程中の要部断面図であって、孔の底
部の窒化シリコン膜のエッチング除去処理技術を説明す
る図である。層間絶縁膜１ｃ〜１ｆは、例えば酸化シリ
コン膜または有機ＳＯＧ膜からなる。また、層間絶縁膜
１ｃ〜１ｆの間に形成された絶縁膜２ｂ〜２ｄは、例え
ば窒化シリコン膜からなる。層間絶縁膜１ｄには、絶縁
膜２ｂが底部から露出するような配線形成用の溝３ａが
形成されており、その内部には配線４が形成されてい
る。そして、層間絶縁膜１ｅ、１ｆおよび絶縁膜２ｃ、
２ｄには、底部から配線４の上面一部が露出されるよう
な孔５および溝３ｂが形成されている。孔５は、例えば
平面円形状に形成されており、溝３ｂの底部から配線４
の上面に達するように形成されている。また、溝３ｂ
は、例えば平面長方形状に形成されている。孔５および
溝３ｂの具体的な形成方法は後述する。ここでは、孔５
を完全に形成する前に、孔５の底部に残されている絶縁
膜２ｃを、例えばＣＨＦ₃／Ｏ₂／Ａｒガスを用いた選
択エッチング処理によって除去した。この場合に本発明
の技術思想を適用すると、そのＡｒガスの流量を相対的
に大流量とするものである。具体的には、Ａｒガスの流
量を４００ｓｃｃｍ以上とする。または、Ａｒガスの流
量をＣＦ系のガスの流量の２０倍以上添加する。あるい
は、Ａｒガスの流量を９０％以上としたものである。な
お、Ａｒガス流量の上限は、処理室内の圧力を所定値に
確保する流量とされており、例えば８００ｓｃｃｍ程度
である。

【００４３】エッチングはイオンアシストエッチングと
イオンスパッタエッチングにより行われている。イオン
スパッタエッチングの割合を相対的に高めることによ
り、孔５内底部でのサイドエッチを抑制または防止でき
る。図７（ａ）は、本発明者の実験結果であって、その
窒化シリコン膜のエッチング除去の際のＡｒガス流量と
サイドエッチ量との関係を示している。Ａｒガス流量が
増えるほどサイドエッチ量も低減している。この実験例
では、Ａｒガス流量が、例えば４００ｓｃｃｍになると
サイドエッチ量が０（零）になることが分かる。このよ
うに本発明の技術思想によれば、孔を形成する際に、孔
の底部の窒化シリコン膜からなる絶縁膜にサイドエッチ
が生じるのを抑制または防止できるので、孔内に被着さ
れる導体膜の被着性を向上させることができる。このた
め、孔内に導体膜を良好に埋め込むことが可能となる。
また、孔内に銅を埋め込む場合においてはその銅の拡散
を抑制・防止するバリア導体膜の孔内での被着性を向上
させることができるので、銅の拡散を抑制・防止する能
力を確保または向上させることが可能となる。したがっ
て、半導体装置の歩留まりおよび信頼性を向上させるこ
とが可能となる。なお、図７（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、Ａｒガス流量が増えるほどエッチレートおよび酸化
シリコン膜に対する選択比も緩やかに下がることが分か
る。

【００４４】また、図８は、本発明の第２の技術思想を
用いた半導体装置の製造工程中の要部断面図であって、
窒化シリコン膜からなるエッチングマスクを形成する技
術を説明する図である。また、図９は、比較のため、図
８と同じ箇所を上記本発明者検討技術によって形成した
場合を示している。ここでは、孔または溝形成用のフォ
トレジスト膜７をエッチングマスクとして、そこから露
出する絶縁膜２を、例えばＣＨＦ₃／Ｏ₂／Ａｒガスを
用いた選択エッチング処理によって除去した。この場合
に本発明の技術思想を適用すると、そのＡｒガスの流量
を相対的に大流量とするものである。ただし、この際
は、場合によってフォトレジスト膜７の耐性を考慮する
必要がある。具体的には、上記と同様に、Ａｒガスの流
量を４００ｓｃｃｍ以上とする。または、Ａｒガスの流
量をＣＦ系のガスの流量の２０倍以上添加する。あるい
は、Ａｒガスの流量を９０％以上としたものである。

【００４５】これにより、相対的にＣＦ系のガス流量を
減らすことによりＣＦ系の堆積物量を減らすことがで
き、ＣＮ等のような反応生成物の側壁付着量を減らせる
等の理由により、絶縁膜２に形成された開口部８のテー
パ角を向上させることができた。例えば図８に示すよう
に、層間絶縁膜１上の絶縁膜２に形成された開口部８の
側面のテーパ角（層間絶縁膜１ｄの上面と開口部８の側
面とのなす角度）を８３°程度にでき、図９に示す開口
部５７のテーパ角（層間絶縁膜５０ｅの上面と開口部５
７の側面とのなす角度）が７６°程度であったのに対し
て、より異方性を向上させることができた。また、図１
０（ａ）は、本発明者の実験結果であって、その窒化シ
リコン膜のエッチング除去の際のＡｒガス流量とテーパ
角との関係を示している。Ａｒガス流量が増えるほどテ
ーパ角も増大していることが分かる。すなわち、ＡＲガ
ス流量が増えるほど開口部８の側面と半導体基板の主面
とのなす角度が垂直に近づくことが分かる。このように
本発明の技術思想においては、開口部８の寸法精度を向
上させることができ、その絶縁膜２をエッチングマスク
として、その下層の層間絶縁膜に形成される凹部の平面
寸法精度を向上させることができる。このため、その凹
部内での接続上の信頼性を向上させることができる。し
たがって、半導体装置の歩留まりおよび信頼性を向上さ
せることが可能となる。なお、図１０（ｂ）、（ｃ）に
示すように、Ａｒガス流量が増えるほどエッチレートお
よび酸化シリコン膜に対する選択比も緩やかに下がるこ
とが分かる。

【００４６】上記の説明においては、希釈ガスがＡｒの
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く種々変更可能であり、例えばヘリウム（Ｈｅ）、クリ
プトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）またはネオン（Ｎ
ｅ）を用いることもできる。また、ＣＦ系ガスがＣＨＦ
₃の場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく種々変更可能であり、例えばＣＦ₄、ＣＨ
₂Ｆ₂、ＣＨ₃ＦまたはＣ₄Ｆ₈のうち少なくとも１種
類を含むガスを用いることができる。

【００４７】次に、上記窒素を含む絶縁膜のエッチング
処理に用いた平行平板型狭電極ＲＩＥ装置（単にＲＩＥ
装置ともいう）を図１１に示す。このＲＩＥ装置９は、
例えば２周波励起容量結合型のプラズマ源を持ち、エッ
チングチャンバ９ａと、その内部に設置された下部電極
９ｂと、これに電気的に接続された第１の高周波電源９
ｃと、エッチングチャンバ９ａ内において下部電極９ｂ
に対向するように設置された上部電極９ｄと、これに電
気的に接続された第２の高周波電極９ｅと、エッチング
チャンバ９ａ内にガスを導入するガス導入系９ｆと、エ
ッチングチャンバ９ａ内の圧力を一定に保つための排気
系とを有している。半導体ウエハ（半導体集積回路基
板）１０は、下部電極９ｂ上に配置されている。また、
上記雰囲気ガスは、ガス導入系９ｆを通じて上部電極９
ｄの下面側に供給され、さらにシャワープレート９ｇを
介してエッチングチャンバ９ａ内に均等に供給される構
造となっている。これら相対する下部電極９ｂと上部電
極９ｄとの間にプラズマが形成される。ラジカル、原
子、イオン等のような活性種は、下部電極９ｂおよび半
導体ウエハ１０の主面に対して垂直な電界に沿って入射
し、その方向にリアクティブエッチングが進行するよう
になっている。ただし、エッチング装置としては、上記
平行平板型狭電極ＲＩＥ装置に限定されるものではなく
種々変更可能であり、例えばＩＣＰ（Inductively Coup
led Plasma）型やＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonan
ce）型のエッチング装置を用いることもできる。

【００４８】図１２は、ＩＣＰ型のエッチング装置１１
を示している。エッチング装置１１は、エッチングチャ
ンバ１１ａと、その内部に設置された下部電極１１ｂ
と、これに電気的に接続された第１の高周波電源１１ｃ
と、エッチングチャンバ１１ａの上部外周に設置された
ＩＣＰコイル１１ｄと、これに電気的に接続された第２
の高周波電源１１ｅと、エッチングチャンバ１１ａ内に
ガスを導入するガス導入系１１ｆと、エッチングチャン
バ１１ａ内の圧力を一定に保つための排気系とを有して
いる。半導体ウエハ（半導体集積回路基板）１０は、下
部電極１１ｂ上に配置されている。エッチングガスは、
エッチングチャンバ１１ａの上部からエッチングチャン
バ１１ａ内に供給される。その状態で、第２の高周波電
源１１ｅからＩＣＰコイル１１ｄに高周波電力が印加さ
れることにより、エッチングチャンバ１１ａ内にプラズ
マが形成される。また、第１の高周波電源１１ｃは、イ
オンエネルギーを制御するためのバイアス高周波電力を
下部電極１１ｂに供給するための電源である。

【００４９】また、図１３は、例えば平板アンテナ型Ｕ
ＨＦ−ＥＣＲ型のエッチング装置１２を示している。エ
ッチング装置１２は、エッチングチャンバ１２ａと、そ
の内部に設置された下部電極１２ｂと、これに電気的に
接続された第１の高周波電源１２ｃと、エッチングチャ
ンバ１２ａの上部に設置された平板状のアンテナ１２ｄ
と、これに電気的に接続された第２の高周波電源１２ｅ
およびＵＨＦ電源１２ｆと、電磁石１２ｇと、エッチン
グチャンバ１２ａ内にガスを導入するガス導入系と、エ
ッチングチャンバ１２ａ内の圧力を一定に保つための排
気系とを有している。このアンテナ１２ｄから放射され
る、例えば４５０ＭＨｚのＵＨＦ波と電磁石１２ｇとに
よって形成される磁場によりＥＣＲを発生させ、エッチ
ングガスをプラズマ化する。アンテナ１２ｄの表面に
は、ガス導入および活性種制御のため、例えばシリコン
等からなるシャワープレート１２ｈが設置されている。
アンテナ１２ｄには、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波
電力を別途印加することで、シャワープレート１２ｈに
入射するイオンエネルギーを制御できる。下部電極１２
ｂにも、例えば８００ｋＨｚの高周波バイアスを印加す
ることにより、半導体ウエハ１０への入射エネルギーを
制御できるようになっている。また、アンテナ１２ｄと
下部電極１２ｂとの間の距離は可変であり、プラズマ中
のガスの解離を制御できるようになっている。なお、上
記周波数は一例である。また、周波数の組み合わせも種
々変更可能である。

【００５０】次に、本発明の技術思想を用いて製造され
た半導体装置の一例を図１４に示す。図１４は、本発明
の技術思想を、例えばＣＭＩＳ（Complementary MIS ）
回路を有する半導体集積回路装置に適用した場合におけ
る半導体基板（半導体集積回路基板）１０ｓの要部断面
図を示している。この半導体基板１０ｓは、上記半導体
ウエハを切断して得られた平面四角形状の半導体チップ
を構成する基板であり、例えばｐ^-型のシリコン単結晶
からなる。半導体基板１０ｓの主面から所定の深さに渡
っては、ｎウエル１３Ｎおよびｐウエル１３Ｐが形成さ
れている。ｎウエル１３Ｎには、例えばリンまたはヒ素
が含有されている。また、ｐウエル１３Ｐには、例えば
ホウ素が含有されている。また、半導体基板１０ｓの主
面側には、例えば溝型の分離部（トレンチアイソレーシ
ョン）１４が形成されている。この分離部１４は、半導
体基板１０ｓの主面から厚さ方向に掘られた溝内に、例
えば酸化シリコン膜からなる分離用の絶縁膜が埋め込ま
れて形成されている。

【００５１】この分離部１４に囲まれた活性領域には、
ｐＭＩＳＱｐおよびｎＭＩＳＱｎが形成されている。ｐ
ＭＩＳＱｐおよびｎＭＩＳＱｎのゲート絶縁膜１５は、
例えば酸化シリコン膜からなる。このゲート絶縁膜１５
に対して窒化処理を施すことにより、ゲート絶縁膜１５
と半導体基板１０ｓとの界面に窒素を偏析させても良
い。これにより、ｐＭＩＳＱｐおよびｎＭＩＳＱｎにお
けるホットキャリア効果を抑制できるので、微細なまま
素子特性を向上させることができる。また、ｐＭＩＳＱ
ｐおよびｎＭＩＳＱｎのゲート電極１６は、例えば低抵
抗ポリシリコン上に、例えばコバルトシリサイドまたは
タングステンシリサイド等のようなシリサイド膜を設け
た、いわゆるポリサイド構造となっている。ただし、ゲ
ート電極１６は、例えば低抵抗ポリシリコンの単体膜で
形成しても良いし、例えば低抵抗ポリシリコン膜上に窒
化チタンや窒化タングステン等のようなバリア層を介し
てタングステン等のような金属膜を設けた、いわゆるポ
リメタル構造としても良い。ゲート長は、例えば０．１
４μｍ程度である。このゲート電極１６の側面には、例
えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜からなるサイ
ドウォール１７が形成されている。また、ｐＭＩＳＱｐ
のソース、ドレイン領域を構成する半導体領域１８ａに
は、例えばホウ素が含有されている。この半導体領域１
８ａの上面には、例えばコバルトシリサイドまたはタン
グステンシリサイド等のようなシリサイド層１８ｂが形
成されている。また、ｎＭＩＳＱｎのソース、ドレイン
領域を構成する半導体領域１９ａには、例えばリンまた
はヒ素が含有されている。この半導体領域１９ａの上面
には、例えばコバルトシリサイドまたはタングステンシ
リサイド等のようなシリサイド層１９ｂが形成されてい
る。なお、ゲート電極１３のシリサイド層および半導体
領域１８ａ，１９ａ上のシリサイド層１８ｂ、１９ｂ
は、同工程時に形成されている。

【００５２】この半導体基板１０ｓの主面上（分離部１
４の上面上を含む）には、層間絶縁膜１ａが堆積されて
いる。これにより、ｐＭＩＳＱｐおよびｎＭＩＳＱｎは
覆われている。この層間絶縁膜１ａの上面はＣＭＰ（Ch
emical Mechanical Polish）法等によって平坦化されて
いる。層間絶縁膜１ａの上面には、第１層配線４Ｌ１が
形成されている。第１層配線４Ｌ１は、例えばタングス
テンからなり、層間絶縁膜１ａに穿孔された平面略円形
状のコンタクトホール２０内の導体膜２１を通じて上記
ｐＭＩＳＱｐまたはｎＭＩＳＱｎの半導体領域１８ａ、
１９ａと電気的に接続されている。導体膜２１は、コン
タクトホール２０の側面および底面に被着されたチタ
ン、窒化チタンまたはこれらの積層膜等からなる第１の
導体膜と、その第１の導体膜が被着されたコンタクトホ
ール２０の内部に埋め込まれたタングステン等からなる
第２の導体膜とを有している。

【００５３】この層間絶縁膜１ａ上には、層間絶縁膜１
ｂが堆積されている。この層間絶縁膜１ｂおよび第１層
配線４Ｌ１上には絶縁膜２ａが堆積されている。絶縁膜
２ａの上層には、層間絶縁膜１ｃ〜１ｋ、１ｍ、１ｎが
その各々の間にそれぞれ絶縁膜２ｂ〜２ｋを介在させて
堆積されている。

【００５４】層間絶縁膜１ａ〜１ｋ、１ｍ、１ｎは、例
えば酸化シリコン膜，ＳｉＯＦ膜または有機ＳＯＧ膜か
らなる。層間絶縁膜１ａ〜１ｋ、１ｍ、１ｎを上記有機
ＳＯＧとした場合には、その誘電率を、例えば２．７〜
２．８程度にできる。したがって、半導体集積回路装置
の配線の総合的な誘電率を下げることができるので、半
導体集積回路装置の動作速度を向上させることが可能な
構造となっている。この層間絶縁膜１ａ〜１ｋ、１ｍ、
１ｎで用いられている有機ＳＯＧ膜の基本的な化学構造
の一例を次に示す。

【００５５】

【化１】

【００５６】なお、この層間絶縁膜１ａ〜１ｋ、１ｍ、
１ｎは、配線層間あるいは配線と半導体基板との間に介
在される絶縁膜であって、上記の他に、有機系層間絶縁
膜、塗布型層間絶縁膜、有機系塗布型層間絶縁膜、有機
シロキサン系層間絶縁膜等がある。層間絶縁膜の有機絶
縁膜材料として、例えばＳｉＬＫ（ダウケミカル社の商
品名）、ブラックダイアモンド（アプライドマテリアル
ズ社の商品名）、Ｂｌｏｋ（アプライドマテリアルズ社
の商品名）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、ＦＬＡＲ
Ｅ（アプライドシグナル社の商品名）等のような低誘電
率絶縁材料を用いても良い。

【００５７】また、絶縁膜２ａ〜２ｋは、例えば窒化シ
リコン膜からなり、その誘電率は、例えば７程度であ
る。この絶縁膜２ａ〜２ｋのうち、絶縁膜２ａ、２ｂ、
２ｄ、２ｆ、２ｈ、２ｊは、主としてエッチングストッ
パ機能を有し、絶縁膜２ｃ，２ｅ、２ｇ、２ｉ、２ｋ
は、主として銅の拡散抑制・防止機能を有している。

【００５８】絶縁膜２ａおよび層間絶縁膜１ｃには、ス
ルーホール５ａが形成されている。スルーホール５ａ
は、例えば平面略円形状に形成されており、その底面か
ら第１層配線４Ｌ１の一部が露出されている。スルーホ
ール５ａの内部にはプラグ（埋込配線）４ＰＬ１が形成
されている。プラグ４ＰＬ１は、スルーホール５ａの内
側面および底面に被着された窒化チタン等からなる導体
膜と、その導体膜が被着されたスルーホール５ａ内に埋
め込まれた銅等からなる相対的に厚い導体膜からなり、
第１層配線４Ｌ１と電気的に接続されている。

【００５９】絶縁膜２ｂおよび層間絶縁膜１ｄには、溝
３ａおよびスルーホール５ｂが形成されている。溝３ａ
は、例えば平面長方形状に形成されており、その内部に
は第２層配線（埋込配線）４Ｌ２が形成されている。第
２層配線４Ｌ２は、溝３ａの内側面および底面に被着さ
れた窒化チタン等からなる導体膜と、その導体膜が被着
された溝３ａの内部に埋め込まれた銅等からなる相対的
に厚い導体膜とからなり、プラグ４ＰＬ１と電気的に接
続されている。また、スルーホール５ｂは、例えば平面
略円形状に形成されており、その内部にはプラグ（埋込
配線）４ＰＬ２が形成されている。プラグ４ＰＬ２は、
上記プラグ４ＰＬ１と同じ構造および材料構成となって
おり、プラグ４ＰＬ１と電気的に接続されている。

【００６０】絶縁膜２ｃ、２ｄおよび層間絶縁膜１ｅ、
１ｆには、溝３ｂおよびスルーホール５ｃ１，５ｃ２が
形成されている。溝３ｂは、例えば平面長方形状に形成
されており、その内部には第３層配線（埋込配線）４Ｌ
３が形成されている。ここでは、溝３ｂ内の第３層配線
４Ｌ３がスルーホール５ｃ１内の接続部（埋込配線）４
ＰＬ３を通じて第２層配線４Ｌ２と電気的に接続されて
いる状態が例示されている。このスルーホール５ｃ１
は、例えば平面略円形状に形成されており、溝３ｂの底
面から第２層配線４Ｌ２の上面に達する程度に延びてい
る。したがって、溝３ｂ内の第３層配線４Ｌ３とスルー
ホール５ｃ１内の接続部４ＰＬ３とは、一体的に形成さ
れており、溝３ｂおよびスルーホール５ｃ１の内側面お
よび底面に被着された窒化チタン等のような導体膜と、
その導体膜の被着された溝３ｂおよびスルーホール５ｃ
１の内に埋め込まれた銅等からなる相対的に厚い導体膜
とを有している。スルーホール５ｃ２は、例えば平面略
円形状に形成されており、層間絶縁膜１ｆの上面からプ
ラグ４ＰＬ２に達する程度に延びている。スルーホール
５ｃ２の内部にはプラグ（埋込配線）４ＰＬ４が形成さ
れている。このプラグ４ＰＬ４は、上記プラグ４ＰＬ１
と同じ構造および材料構成となっており、プラグ４ＰＬ
２と電気的に接続されている。

【００６１】絶縁膜２ｅ、２ｆおよび層間絶縁膜１ｇ、
１ｈには、溝３ｃおよびスルーホール５ｄが形成されて
いる。溝３ｃは、例えば平面長方形状に形成されてお
り、その内部には第４層配線（埋込配線）４Ｌ４が形成
されている。第４層配線４Ｌ４の構造および構成材料は
第３層配線４Ｌ３と同じである。スルーホール５ｄは、
例えば平面略円形状に形成されており、層間絶縁膜１ｈ
の上面から第３層配線４Ｌ３やプラグ４ＰＬ４に達する
程度に延びている。スルーホール５ｄの内部にはプラグ
（埋込配線）４ＰＬ５が形成されている。このプラグ部
４ＰＬ５，４ＰＬ５は、上記プラグ４ＰＬ４と同じ構造
および材料構成となっており、一方は第３層配線４Ｌ３
と電気的に接続され、他方はプラグ４ＰＬ４と電気的に
接続されている場合が例示されている。

【００６２】絶縁膜２ｇ、２ｈおよび層間絶縁膜１ｉ、
１ｊには、溝３ｄおよびスルーホール５ｅ，５ｆが形成
されている。溝３ｄは、例えば平面長方形状に形成され
ており、その内部には第５層配線（埋込配線）４Ｌ５が
形成されている。ここでは、溝３ｄ内の第５層配線４Ｌ
５がスルーホール５ｅ内の接続部（埋込配線）４ＰＬ７
を通じて第４層配線４Ｌ４と電気的に接続されている状
態が例示されている。このスルーホール５ｅは、例えば
平面略円形状に形成されており、溝３ｄの底面から第４
層配線４Ｌ４の上面に達する程度に延びている。したが
って、溝３ｄ内の第５層配線４Ｌ５とスルーホール５ｅ
内の接続部４ＰＬ７とは、一体的に形成されている。こ
の第５層配線４Ｌ５および接続部４ＰＬ７の構造および
材料構成は、第３層配線４Ｌ３および接続部４ＰＬ３と
同じである。スルーホール５ｆは、例えば平面略円形状
に形成されており、層間絶縁膜１ｊの上面からプラグ４
ＰＬ５に達する程度に延びている。スルーホール５ｆの
内部にはプラグ（埋込配線）４ＰＬ８が形成されてい
る。このプラグ４ＰＬ８は、上記プラグ４ＰＬ５と同じ
構造および材料構成となっており、プラグ４ＰＬ５と電
気的に接続されている。

【００６３】絶縁膜２ｉ、２ｊおよび層間絶縁膜１ｋ、
１ｍには、溝３ｅおよびスルーホール５ｇが形成されて
いる。溝３ｅは、例えば平面長方形状に形成されてお
り、その内部には第６層配線（埋込配線）４Ｌ６が形成
されている。ここでは、溝３ｅ内の第６層配線４Ｌ６が
スルーホール５ｇ内の接続部（埋込配線）４ＰＬ９を通
じて第５層配線４Ｌ５と電気的に接続されている状態が
例示されている。このスルーホール５ｇは、例えば平面
略円形状に形成されており、溝３ｅの底面から第５層配
線４Ｌ５の上面に達する程度に延びている。したがっ
て、溝３ｅ内の第６層配線４Ｌ６とスルーホール５ｇ内
の接続部４ＰＬ９とは一体的に形成されており、その構
造および材料構成は、上記第３層配線４Ｌ３と接続部４
ＰＬ３と同じである。

【００６４】絶縁膜２ｋおよび層間絶縁膜１ｎには、ス
ルーホール５ｈが形成されている。スルーホール５ｈ
は、例えば平面略円形状に形成されており、その底面か
ら第６層配線４Ｌ６の一部が露出されている。スルーホ
ール５ｈの内部にはプラグ（埋込配線）４ＰＬ10が形成
されている。プラグ４ＰＬ10の構造および材料構成は、
プラグ４ＰＬ１等と同じである。プラグ４ＰＬ10は、第
６層配線４Ｌ６と電気的に接続されている。この層間絶
縁膜１ｎ上には、第７層配線４Ｌ７が形成されている。
第７層配線４Ｌ７は、例えば窒化チタン、アルミニウム
および窒化チタンが下層から順に堆積されてなり、プラ
グ４ＰＬ10と電気的に接続されている。

【００６５】なお、第２層配線４ＰＬ２は、シングルダ
マシン法で形成され、第３層配線４Ｌ３〜４Ｌ６は、デ
ュアルダマシン法で形成され、第１層配線４Ｌ１および
第７層配線４Ｌ７は、通常の配線形成方法（導体膜の堆
積およびパターニング）で形成されている。また、第１
層配線４Ｌ１〜第５層配線４Ｌ５の厚さは、例えば４０
０ｎｍ程度、配線幅および最小の配線間隔は、例えば
０．２５μｍ程度である。第６層配線４Ｌ６の厚さは、
例えば１２００ｎｍ程度、配線幅および最小の配線間隔
は、例えば０．７５μｍ程度である。第７層配線４Ｌ７
の厚さは、例えば２０００ｎｍ程度、配線幅および最小
の配線間隔は、例えば１．５μｍ程度である。スルーホ
ール５ｃ１〜５ｇの直径は、例えば０．２５μｍ程度で
ある。プラグ４ＰＬ10の直径は、例えば０．７５μｍ程
度である。

【００６６】次に、本発明の技術思想を上記半導体集積
回路装置の製造方法に適用した場合について図１５〜図
３６によって説明する。なお、図１５〜図３６の各図に
おいて、（ａ）は図１４の半導体集積回路装置の製造工
程中における要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の
断面図である。また、以降の半導体集積回路装置の製造
方法の説明においては、説明を簡単にするため図１４の
一部を抜き出して示している。

【００６７】まず、本発明の技術思想をシングルダマシ
ン法に適用した場合の一例を説明する。図１５に示す上
記層間絶縁膜１ｃは、上記絶縁膜２ａ上に堆積された有
機絶縁膜１ｃ１と、その上に堆積された絶縁膜１ｃ２と
を有している。絶縁膜２ａの厚さは、例えば５０ｎｍ程
度である。有機絶縁膜１ｃ１は、例えば有機ＳＯＧ膜に
よって形成され、その厚さは、例えば２５０ｎｍ程度で
ある。絶縁膜１ｃ２は、例えばＴＥＯＳ（Tetraethoxys
ilane ）ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によって形成さ
れた酸化シリコン膜等からなり、その厚さは、例えば１
００ｎｍ程度である。この絶縁膜１ｃ２は、有機絶縁膜
１ｃ１の機械的強度を確保するためのものなので、有機
絶縁膜１ｃ１が機械的な強度を有している場合には設け
なくても良い。有機絶縁膜１ｃ１に代えて、例えばＳｉ
ＯＦ膜やＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法によっ
て形成された酸化シリコン膜を用いても良い。この場合
も絶縁膜１ｃ２を設けなくて良い。

【００６８】このような層間絶縁膜１ｃ上に、図１６に
示すように、例えば厚さ１２０ｎｍ程度の反射防止膜２
２ａを塗布する。続いて、その反射防止膜２２ａ上に、
フォトレジスト膜（マスキング層）７ａを形成する。こ
のフォトレジスト膜７ａは、スルーホール形成用のマス
クパターンであって、スルーホール形成領域が露出さ
れ、かつ、それ以外の領域が覆われるようにパターニン
グされている。その後、このフォトレジスト膜７ａをエ
ッチングマスクとして、そこから露出する反射防止膜２
２ａ、層間絶縁膜１ｃをプラズマドライエッチング処理
によって順に除去する。これにより、図１７に示すよう
に、スルーホール５ａを形成する。このスルーホール５
ａの底面に窒化シリコン膜等からなる絶縁膜２ａが残さ
れている。スルーホール５ａの直径は、例えば０．２５
μｍ程度である。

【００６９】上記反射防止膜２２ａのエッチング条件は
次の通りである。すなわち、処理ガスは、例えばＣＨＦ
₃／ＣＦ₄／Ａｒを用い、その流量比は、例えば１０／
９０／９５０ｓｃｃｍ程度である。処理室内の圧力は、
例えば７５０ｍＴｏｒｒ程度、高周波電力は、例えば９
００Ｗ程度、下部電極温度は、例えば１０℃程度であ
る。エッチング装置としては、例えば平行平板型のＲＩ
Ｅ装置を用いた。

【００７０】また、上記層間絶縁膜１ｃのエッチング条
件は次の通りである。すなわち、処理ガスは、例えばＣ
₄Ｆ₈／Ｎ₂／Ａｒを用い、その流量比は、例えば１２
／２００／３００ｓｃｃｍ程度である。処理室内の圧力
は、例えば２０ｍＴｏｒｒ程度、高周波電力は、例えば
１０００／６００Ｗ程度、下部電極温度は、例えば２０
℃程度である。エッチング装置としては、例えば平行平
板型のＲＩＥ装置を用いた。層間絶縁膜を有機絶縁膜と
して、処理ガスとして、例えばＣ₄Ｆ₈／Ｎ₂／Ａｒと
いうようにＮ₂を用いることにより、孔や溝等のような
凹部の底面にその底面から半導体基板の主面側に延びる
溝（サブトレンチ）が形成されてしまうのを抑制または
防止できる。

【００７１】次いで、フォトレジスト膜７ａおよび反射
防止膜２２ａをアッシング処理によって図１８に示すよ
うに除去した後、スルーホール５ａの底面から露出する
絶縁膜２ａをプラズマドライエッチング処理によって図
１９に示すように除去する。このエッチング処理では、
上記本発明の第１の技術思想を用いて窒化シリコン膜を
選択的にエッチング除去する。これにより、スルーホー
ル５ａの底面から第１層配線４Ｌ１の上面が露出され
る。この際のエッチング条件は、次の通りである。すな
わち、処理ガスは、例えばＣＨＦ₃／Ｏ₂／Ａｒを用
い、その流量比は、例えば２０／２０／４００ｓｃｃｍ
程度である。処理室内の圧力は、例えば５０ｍＴｏｒｒ
程度、高周波電力は、例えば１０００／２００Ｗ程度、
下部電極温度は、例えば０℃程度である。エッチング装
置としては、例えば平行平板型のＲＩＥ装置を用いた。
これにより、スルーホール５ａの底部の絶縁膜２ａがス
ルーホール５ａの直径方向に削られる（サイドエッチ）
のを抑制または防止できた。

【００７２】次いで、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）、タ
ンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）等からな
るバリア導体膜を、層間絶縁膜１ｃ上およびスルーホー
ル５ａ内にスパッタリング法によって堆積する。このバ
リア導体膜は、銅原子の拡散を抑制する機能や配線と層
間絶縁膜との密着性を向上させる機能を有している。続
いて、そのバリア導体膜上に、例えば銅からなる薄いシ
ード（Seed）導体膜をスパッタリング法によって堆積し
た後、そのシード導体膜上に、例えば銅からなる主導体
膜をメッキ法によって堆積する。その後、その主導体
膜、シード導体膜およびバリア導体膜の不要な部分をＣ
ＭＰ法等によって研磨して除去することにより、図２０
に示すように、スルーホール５ａ内にプラグ４ＰＬ１を
形成する。

【００７３】次いで、図２１に示すように、層間絶縁膜
１ｃおよびプラグ４ＰＬ１の上面上に、上記絶縁膜２ｂ
をプラズマＣＶＤ法等によって堆積した後、その上に、
層間絶縁膜１ｄを堆積する。層間絶縁膜１ｄは、有機絶
縁膜１ｄ１とその上に堆積された絶縁膜１ｄ２とからな
る。有機絶縁膜１ｄ１および絶縁膜１ｄ２の構造（形成
方法、材料、厚さおよび機能等）は、それぞれ上記有機
絶縁膜１ｃ１および絶縁膜１ｃ２の構造（形成方法、材
料、厚さおよび機能等）と同じである。

【００７４】続いて、層間絶縁膜１ｄ上に、図２２に示
すように、例えば上記反射防止膜２２ａを塗布する。そ
の後、その反射防止膜２２ａ上に、フォトレジスト膜７
ｂを形成する。このフォトレジスト膜（マスキング層）
７ｂは、配線溝形成用のマスクパターンであって、配線
形成領域が露出され、かつ、それ以外の領域が覆われる
ようにパターニングされている。その後、このフォトレ
ジスト膜７ｂをエッチングマスクとして、そこから露出
する反射防止膜２２ａおよび層間絶縁膜１ｄをプラズマ
ドライエッチング処理によって順に除去することによ
り、図２３に示すように、溝３ａを形成する。溝３ａの
底面には窒化シリコン膜からなる絶縁膜２ｂが残されて
いる。上記反射防止膜２２ａのエッチング条件は、上記
したのと同じである。また、上記層間絶縁膜１ｄのエッ
チング処理においては、上記層間絶縁膜１ｃのエッチン
グ条件と同じである。

【００７５】次いで、フォトレジスト膜７ｂおよび反射
防止膜２２ａをアッシング処理によって図２４に示すよ
うに除去した後、溝３ａの底面から露出する絶縁膜２ｂ
をプラズマドライエッチング処理によって図２５に示す
ように除去する。これにより、溝３ａの底面からプラグ
４ＰＬ１の上面が露出される。この際のエッチング条件
は、例えば上記絶縁膜２ａのエッチング条件と同じであ
る。続いて、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）からなるバリ
ア導体膜を、層間絶縁膜１ｄ上および溝４ａ１内にスパ
ッタリング法によって堆積する。このバリア導体膜は、
銅原子の拡散を抑制する機能および層間絶縁膜と配線と
の密着性を向上させる機能を有している。続いて、その
バリア導体膜上に、例えば銅からなる薄いシード（See
d）導体膜をスパッタリング法によって堆積した後、そ
のシード導体膜上に、例えば銅からなる主導体膜をメッ
キ法によって堆積する。その後、その主導体膜、シード
導体膜およびバリア導体膜の不要な部分をＣＭＰ法等に
よって研磨して除去することにより、図２６に示すよう
に、溝３ａ内に第２層配線４Ｌ２を形成する。

【００７６】次に、本発明の技術思想をデュアルダマシ
ン法に適用した場合の一例を説明する。なお、デュアル
ダマシン法の説明においては、図１４の第２、第３層配
線部分を一例として抜き出してその形成方法を説明する
が、第４〜第６層配線を形成する場合も同様の形成方法
で対応できる。層間絶縁膜１ｇ〜１ｋ、１ｍ、１ｎの構
造も層間絶縁膜１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆで代表されるも
のとする。

【００７７】図２７に示す上記絶縁膜２ｃは、銅の拡散
を抑制または防止する機能を有しており、その厚さは、
例えば５０ｎｍ程度である。その絶縁膜２ｃ上には、層
間絶縁膜１ｅが形成されている。この層間絶縁膜１ｅ
は、例えば上記有機絶縁膜１ｃ１と同じ材料および形成
方法で形成されてなり、その厚さは、例えば４００ｎｍ
程度である。層間絶縁膜１ｅ上には、上記絶縁膜２ｄが
堆積されている。絶縁膜２ｄは主としてエッチングスト
ッパとして機能し、その厚さは、例えば１００ｎｍ程度
である。

【００７８】このような層間絶縁膜１ｅ上に、図２８に
示すように、上記反射防止膜２２ａを塗布した後、その
上に、フォトレジスト膜（マスキング層）７ｃを形成す
る。このフォトレジスト膜７ｃは、スルーホール形成用
のマスクパターンであって、スルーホール形成領域が露
出され、かつ、それ以外の領域が覆われるようにパター
ニングされている。その後、このフォトレジスト膜７ｃ
をエッチングマスクとして、そこから露出する反射防止
膜２２ａ、絶縁膜２ｄをプラズマドライエッチング処理
によって順に除去することにより、図２９に示すよう
に、絶縁膜２ｄに開口部８ａを形成する。この開口部８
ａは、例えば平面円形状に形成されており、その底面か
らは層間絶縁膜１ｅが露出されている。この残された絶
縁膜２ｄは後述するようにエッチングマスクとして機能
する。この場合の反射防止膜２２ａのエッチング条件
は、上記と同じである。また、絶縁膜２ｄのエッチング
条件は、例えば次の通りである。すなわち、処理室内の
圧力は、例えば５０ｍＴｏｒｒ程度、高周波電力は、例
えば１０００Ｗ（上部電極）／２００Ｗ（下部電極）程
度、電極温度（上部／側壁／下部）は、例えば３０／４
０／０℃程度である。エッチング装置としては、例えば
平行平板型のＲＩＥ装置を用いた。処理ガスは、例えば
ＣＨＦ₃／Ｏ₂／Ａｒを用い、ＣＨＦ₃ガス流量を、例
えば２０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ガス流量を、例えば２０ｓｃｃ
ｍとし、Ａｒガスを、例えば０〜６００ｓｃｃｍと変化
させた。この場合、絶縁膜２ｄの厚さが、例えば０．１
μｍ程度、開口部１４の直径が、例えば０．３μｍ程度
の場合、Ａｒガスを０，２００，６００ｓｃｃｍと増加
させるにつれて開口部８ａの側面のテーパ角は、それぞ
れ７６°，７９°、８３°となり、Ａｒガスの流量を増
加させた方が異方性が向上し、開口部８ａの側面の形状
を良好にさせることができた。

【００７９】次いで、フォトレジスト膜７ｃおよび反射
防止膜２２ａをアッシング処理によって図３０に示すよ
うに除去した後、図３１に示すように、絶縁膜２ｄおよ
び開口部８ａから露出する層間絶縁膜１ｅ上に、有機絶
縁膜１ｆ１および絶縁膜１ｆ２を下層から順に堆積して
層間絶縁膜１ｆを形成する。有機絶縁膜１ｆ１および絶
縁膜１ｆ２の構造（形成方法、材料、厚さおよび機能
等）は、それぞれ上記有機絶縁膜１ｃ１および絶縁膜１
ｃ２の構造（形成方法、材料、厚さおよび機能等）と同
じである。

【００８０】続いて、層間絶縁膜１ｆ上に、図３２に示
すように、反射防止膜２２ａを塗布した後、その上に、
フォトレジスト膜（マスキング層）７ｄを形成する。こ
のフォトレジスト膜７ｄは、配線溝形成用のマスクパタ
ーンであって、配線形成領域が露出され、かつ、それ以
外の領域が覆われるようにパターニングされている。そ
の後、このフォトレジスト膜７ｄをエッチングマスクと
して、そこから露出する反射防止膜２２ａおよび層間絶
縁膜１ｆ，１ｅをプラズマドライエッチング処理によっ
て順に除去する。これにより、図３３に示すように、層
間絶縁膜１ｆに溝３ｂを形成し、かつ、層間絶縁膜１ｅ
にスルーホール５ｃ１を形成する。すなわち、１回のエ
ッチング工程で溝３ｂおよびスルーホール５ｃ１の両方
を形成することができる。この溝３ｂおよびスルーホー
ル５ｃ１の底面には、それぞれ窒化シリコン膜からなる
絶縁膜２ｄ、２ｃが残されている。上記反射防止膜２２
ａのエッチング条件は、上記と同じである。また、層間
絶縁膜１ｆ，１ｅのエッチング処理では、絶縁膜２ｃ、
２ｄをエッチングストッパとして機能させる。そのエッ
チング条件は、上記層間絶縁膜１ｃのエッチング条件と
同じである。

【００８１】次いで、フォトレジスト膜７ｄおよび反射
防止膜２２ａをアッシング処理によって図３４に示すよ
うに除去した後、溝３ｂおよびスルーホール５ｃ１の底
面から露出する絶縁膜２ｄ、２ｃをプラズマドライエッ
チング処理によって図３５に示すように除去する。この
エッチング処理では、窒化シリコン膜を選択的にエッチ
ング除去する。これにより、溝３ｂの底面から層間絶縁
膜１ｅの上面が露出され、スルーホール５ｃ１の底面か
ら第２層配線４Ｌ２および接続部４ＰＬ２の上面が露出
される。この際のエッチング条件は、上記絶縁膜２ａの
エッチング条件と同じである。

【００８２】続いて、例えば銅の拡散抑制機能および絶
縁膜との密着性向上機能を有する窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）、タンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）
等からなるバリア導体膜を、層間絶縁膜１ｆ上、溝３ｂ
およびスルーホール５ｃ１内にスパッタリング法によっ
て堆積した後、そのバリア導体膜上に、例えば銅からな
る薄いシード（Seed）導体膜をスパッタリング法によっ
て堆積し、さらに、その上に、例えば銅からなる主導体
膜をメッキ法によって堆積する。その後、その主導体
膜、シード導体膜およびバリア導体膜の不要な部分をＣ
ＭＰ法等によって研磨して除去することにより、図３６
に示すように、溝３ｂ内に第３層配線４Ｌ３を形成し、
同時に、スルーホール５ｃ１内に、その第３層配線４Ｌ
３と一体的に構成される接続部４ＰＬ３を形成する。こ
の第３層配線４Ｌ３は、スルーホール５ｃ１内の接続部
４ＰＬ３を通じて第２層配線４Ｌ２および接続部４ＰＬ
２と電気的に接続されている。すなわち、第３層配線４
Ｌ３は、第２層配線４Ｌ２と接続部４ＰＬ２とを電気的
に接続している。図１４に示した半導体集積回路装置に
おいては、上述の配線形成方法を第６層配線４Ｌ６まで
繰り返すことにより、その配線層を形成する。なお、第
７層配線４Ｌ７は、層間絶縁膜１ｎ上に配線形成用の導
体膜を堆積した後、その導体膜を通常のフォトリソグラ
フィ技術およびドライエッチング技術によってパターニ
ングすることで形成する。

【００８３】（実施の形態２）本実施の形態２は、前記
実施の形態１の変形例を説明するものであって、本発明
の技術思想を前記実施の形態１で説明したデュアルダマ
シン法とは別のデュアルダマシン法に適用した場合につ
いて説明するものである。本実施の形態２の半導体集積
回路装置の製造方法を図３７〜図４２により説明する。
なお、図３７〜図４２の各図において、（ａ）は図１４
の半導体集積回路装置の製造工程中における要部平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。

【００８４】まず、図２７に示した絶縁膜２ｄ上に、図
３７に示すように、層間絶縁膜１ｆを形成する。本実施
の形態２においては、絶縁膜２ｄの材料としては前記実
施の形態１と同様に窒化シリコン膜を用いているが、こ
れに代えて、例えばＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶ
Ｄ法で形成された厚さ１００ｎｍ程度の酸化シリコン膜
としても良い。この層間絶縁膜１ｆは、上記したように
有機絶縁膜１ｆ１上に、絶縁膜１ｆ２が堆積されてな
る。

【００８５】続いて、図３８に示すように、層間絶縁膜
１ｆ上に、上記反射防止膜２２ａを塗布し、その上に、
上記フォトレジスト膜（マスキング層）７ｃを形成した
後、このフォトレジスト膜７ｃをエッチングマスクとし
て、そこから露出する反射防止膜２２ａ、層間絶縁膜１
ｆをプラズマドライエッチング処理によって順に除去す
る。これにより、図３９に示すように、層間絶縁膜１
ｆ、絶縁膜２ｄ、層間絶縁膜１ｅにスルーホール５ｃ１
を形成する。このスルーホール５ｃ１の底面からは絶縁
膜２ｃが露出されている。スルーホール５ｃ１の直径
は、例えば０．２５μｍ程度である。この反射防止膜２
２ａのエッチング条件は、上記と同じである。また、層
間絶縁膜１ｆ、絶縁膜２ｄおよび層間絶縁膜１ｅのエッ
チング処理は、例えば３段階に分けてエッチング処理を
行う。すなわち、第１のエッチング処理では、酸化シリ
コン膜の方が窒化シリコン膜よりもエッチング除去され
易い条件でエッチング処理することで絶縁膜２ｄをエッ
チングストッパとして層間絶縁膜１ｆをエッチング除去
する。続いて、第２のエッチング処理では、窒化シリコ
ン膜の方が酸化シリコン膜よりもエッチング除去され易
い条件でエッチング処理することで絶縁膜２ｄをエッチ
ング除去する。その後、第３のエッチング処理では、上
記第１のエッチング処理と同様の条件で絶縁膜２ｃをエ
ッチングストッパとして層間絶縁膜１ｅをエッチング除
去する。窒化シリコン膜等からなる絶縁膜２ｄのエッチ
ング条件は、上記絶縁膜２ａのエッチング条件と同じで
ある。

【００８６】次いで、フォトレジスト膜７ｃおよび反射
防止膜２２ａをアッシング処理によって図４０に示すよ
うに除去した後、図４１に示すように、層間絶縁膜１ｆ
上およびスルーホール５ｃ１内に反射防止膜２２ｂを塗
布する。反射防止膜２２ｂの厚さは、スルーホール５ｃ
１を埋め込むことから上記反射防止膜２２ａよりも厚
く、例えば２４０ｎｍ程度である。続いて、その反射防
止膜２２ｂ上に、上記フォトレジスト膜７ｄを形成した
後、このフォトレジスト膜７ｄをエッチングマスクとし
て、そこから露出する反射防止膜２２ｂおよび層間絶縁
膜１ｆをプラズマドライエッチング処理によって順に除
去する。これにより、図４２に示すように、層間絶縁膜
１ｆに溝３ｂを形成する。なお、このエッチング処理後
においては、スルーホール５ｃ１の底部に反射防止膜２
２ｂが残されている。また、溝３ｂの底面には、窒化シ
リコン膜からなる絶縁膜２ｄが残されている。

【００８７】上記反射防止膜２２ｂのエッチング条件
は、次の通りである。すなわち、処理ガスは、例えばＮ
₂／Ｏ₂を用い、その流量比は、例えば３５／５０ｓｃ
ｃｍ程度である。処理室内の圧力は、例えば１０ｍＴｏ
ｒｒ程度、高周波電力は、例えば５００／１４０Ｗ程
度、下部電極温度は、例えば−２０℃程度である。エッ
チング装置としては、例えば平行平板型のＲＩＥ装置を
用いた。また、層間絶縁膜１ｆのエッチング処理は、絶
縁膜２ｄをエッチングストッパとして機能させる。その
エッチング条件は、上記層間絶縁膜１ｃのエッチング条
件と同じである。

【００８８】次いで、フォトレジスト膜７ｄおよび反射
防止膜２２ｂをアッシング処理によって除去し、前記実
施の形態１で用いた図３４と同じ構造を得る。これ以降
の製造工程は、前記実施の形態１の図３５および図３６
で説明した工程と同じなので説明を省略する。

【００８９】このような本実施の形態２においては、前
記実施の形態１で得られた効果と同様の効果を得ること
が可能となる。特に、アスペクト比の高いスルーホール
５ｃ１を、その断面形状に不具合を生じさせることな
く、窒化シリコン膜に対する高いエッチング選択比を確
保したままの状態で形成することができる。

【００９０】（実施の形態３）本実施の形態３は、前記
実施の形態１、２の変形例を説明するものであって、本
発明の技術思想を前記実施の形態１、２で説明したデュ
アルダマシン法とは別のデュアルダマシン法に適用した
場合について説明するものである。本実施の形態３の半
導体集積回路装置の製造方法を図４３〜図５０により説
明する。なお、図４３〜図５０の各図において、（ａ）
は図１４の半導体集積回路装置の製造工程中における要
部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。

【００９１】まず、図３７に示した層間絶縁膜１ｆ上
に、図４３に示すように、例えば窒化シリコン膜からな
る絶縁膜２３を形成する。この絶縁膜２３は、溝や孔形
成時のエッチングマスク用の部材であり、その厚さは、
例えば１５０ｎｍ程度である。ただし、絶縁膜２３は、
窒化シリコン膜に限定されるものではなく種々変更可能
であり、例えば窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、
ポリシリコンまたはこれらの膜のうち、少なくとも１種
類を含む膜を用いても良い。

【００９２】続いて、図４４に示すように、絶縁膜２３
上に、反射防止膜２２ｃを塗布する。その後、その反射
防止膜２２ｃ上に、上記フォトレジスト膜（マスキング
層）７ｄを形成した後、このフォトレジスト膜７ｄをエ
ッチングマスクとして、そこから露出する反射防止膜２
２ｃおよび絶縁膜２３をプラズマドライエッチング処理
によって順に除去する。これにより、図４５に示すよう
に、絶縁膜２３に層間絶縁膜１ｆの上面が露出されるよ
うな開口部８ｂを形成する。上記反射防止膜２２ｃのエ
ッチング条件は、上記反射防止膜２２ａのエッチング条
件と同じである。また、絶縁膜２３のエッチング処理で
は前記本発明の第２の技術思想を用いており、その条件
は、前記実施の形態１で説明した絶縁膜２ｄのエッチン
グ条件と同じである。

【００９３】次いで、フォトレジスト膜７ｄをアッシン
グ処理によって図４６に示すように除去した後、図４７
に示すように、絶縁膜２３上および開口部８ｂ内に、上
記反射防止膜２２ａを塗布する。続いて、その反射防止
膜２２ａ上に、上記フォトレジスト膜７ｃを形成した
後、このフォトレジスト膜７ｃをエッチングマスクとし
て、そこから露出する反射防止膜２２ａ、層間絶縁膜１
ｆ、絶縁膜２ｄおよび層間絶縁膜１ｅをプラズマドライ
エッチング処理によって順に除去する。これにより、図
４８に示すように、層間絶縁膜１ｆ、絶縁膜２ｄおよび
層間絶縁膜１ｅにスルーホール５ｃ１を形成する。この
段階のスルーホール５ｃ１の底面には層間絶縁膜１ｅが
残されている。

【００９４】上記反射防止膜２２ａのエッチング条件
は、上記と同じである。また、層間絶縁膜１ｆ、絶縁膜
２ｄおよび層間絶縁膜１ｅのエッチング条件は、次の通
りである。すなわち、処理ガスは、例えばＣＨＦ₃／Ｏ
₂／Ａｒを用い、その流量比は、例えば５０／１０／５
００ｓｃｃｍ程度である。処理室内の圧力は、例えば５
０ｍＴｏｒｒ程度、高周波電力は、例えば２２００／１
４００Ｗ程度、下部電極温度は、例えば−２０℃程度で
ある。エッチング装置としては、例えば平行平板型のＲ
ＩＥ装置を用いた。

【００９５】次いで、フォトレジスト膜７ｃおよび反射
防止膜２２ａをアッシング処理によって図４９に示すよ
うに除去した後、残された絶縁膜２３をエッチングマス
クとし、かつ、絶縁膜２ｃ、２ｄをエッチングストッパ
として、開口部８ｂおよびスルーホール５ｃ１の底面か
ら露出する層間絶縁膜１ｅをプラズマドライエッチング
処理によって図５０に示すように除去する。これによ
り、溝３ｂおよびスルーホール５ｃ１を形成する。この
溝３ｂの底面からは、絶縁膜２ｄの上面が露出され、ス
ルーホール５ｃ１の底面からは、絶縁膜２ｃの上面が露
出される。この際のエッチング条件は、上記層間絶縁膜
１ｃのエッチング条件と同じである。

【００９６】その後、絶縁膜２ｃ、２ｄ、２３をプラズ
マドライエッチング処理によって除去する。このエッチ
ング処理に際しては、窒化シリコン膜を選択的に除去す
る。このエッチング条件は、上記絶縁膜２ａのエッチン
グ条件と同じである。このようにして、前記実施の形態
１で用いた図３４と同じ構造を得る。これ以降の製造工
程は、前記実施の形態１の図３５および図３６で説明し
た工程と同じなので説明を省略する。

【００９７】このような本実施の形態３においては、前
記実施の形態１、２で得られた効果と同様の効果を得る
ことが可能となる。

【００９８】（実施の形態４）本実施の形態４は、前記
実施の形態２の変形例を説明するものであって、層間絶
縁膜の中間層に、エッチングストッパとして機能する絶
縁膜を設けないで埋込配線を形成するデュアルダマシン
法に本発明の技術思想を適用した場合について説明する
ものである。

【００９９】以下、本実施の形態４の半導体集積回路装
置の製造方法を図５１〜図５９により説明する。なお、
図５１〜図５９の各図において、（ａ）は半導体集積回
路装置の製造工程中における要部平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。

【０１００】図５１に示すように、上記絶縁膜２ｃ上に
は、層間絶縁膜１ｐが堆積されている。層間絶縁膜１ｐ
は、有機絶縁膜１ｐ１および絶縁膜１ｐ２が下層から順
に堆積されてなる。有機絶縁膜１ｐ１は、上記有機絶縁
膜１ｃ１等と同じ材料および形成方法からなるが、その
厚さが、上述したものよりも厚く、例えば５００〜１０
００ｎｍ程度である。また、絶縁膜１ｐ２は、上記絶縁
膜１ｃ２等と同じ材料、同じ厚さ、形成方法および機能
を有している。

【０１０１】まず、図５１に示した層間絶縁膜１ｐ上
に、図５２に示すように、上記反射防止膜２２ａを塗布
した後、その上に上記フォトレジスト膜（マスキング
層）７ｃを形成する。続いて、このフォトレジスト膜７
ｃをエッチングマスクとして、そこから露出する反射防
止膜２２ａ、層間絶縁膜１ｐをプラズマドライエッチン
グ処理によって除去する。これにより、図５３に示すよ
うに、層間絶縁膜１ｐにスルーホール５ｃ１を形成す
る。この段階のスルーホール５ｃ１の底面からは絶縁膜
２ｃが露出されている。この反射防止膜２２ａのエッチ
ング条件は、上記と同じである。また、層間絶縁膜１ｐ
のエッチング処理は、絶縁膜２ｃをエッチングストッパ
として行っており、そのエッチング条件は、上記層間絶
縁膜１ｃのエッチング条件と同じである。

【０１０２】次いで、フォトレジスト膜７ｃをアッシン
グ処理によって図５４に示すように除去した後、図５５
に示すように、層間絶縁膜１ｐ上およびスルーホール５
ｃ１内に反射防止膜２２ｂを塗布する。続いて、その上
に、上記フォトレジスト膜７ｄを形成した後、このフォ
トレジスト膜７ｄをエッチングマスクとして、そこから
露出する反射防止膜２２ｂおよび層間絶縁膜１ｐをプラ
ズマドライエッチング処理によって除去する。これによ
り、図５６に示すように、層間絶縁膜１ｐに溝３ｂを形
成する。

【０１０３】上記反射防止膜２２ｂのエッチング条件
は、次の通りである。すなわち、処理ガスは、例えばＮ
₂／Ｏ₂を用い、その流量比は、例えば３５／５０ｓｃ
ｃｍ程度である。処理室内の圧力は、例えば１０ｍＴｏ
ｒｒ程度、高周波電力は、例えば５００／１４０Ｗ程
度、下部電極温度は、例えば−２０℃程度である。エッ
チング装置としては、例えば平行平板型のＲＩＥ装置を
用いた。このエッチング処理後においては、溝３ｂおよ
びスルーホール５ｃ１内に反射防止膜２２ｂが残されて
いる。

【０１０４】また、層間絶縁膜１ｐのエッチング条件
は、上記層間絶縁膜１ｃのエッチング条件と同じであ
る。ただし、本実施の形態４においては、層間絶縁膜１
ｐの厚さ方向の途中位置に窒化シリコン等からなるエッ
チングストッパ層を設けてないので、この層間絶縁膜１
ｐのエッチング処理に際しては、そのエッチング終点を
エッチング時間によって決めている。すなわち、溝３ｂ
の深さをエッチング時間によって決めている。また、エ
ッチング深さは、エッチング深さモニタにより制御して
もよい。

【０１０５】次いで、フォトレジスト膜７ｄおよび反射
防止膜２２ｂをアッシング処理によって図５７に示すよ
うに除去する。続いて、スルーホール５ｃ１の底部の絶
縁膜２ｃを図５８に示すように前記実施の形態１〜３で
説明したように本発明の第１の技術思想を用いて選択的
にエッチング除去することにより、スルーホール５ｃ１
の底面から第２層配線４Ｌ２の一部を露出させる。その
後、前記実施の形態１〜３と同様にスルーホール５ｃ１
および溝３ｂ内に導体膜を埋め込むことにより、図５９
に示すように第３層配線４Ｌ３を形成する。

【０１０６】本実施の形態４においては、前記実施の形
態１〜３で得られた効果の他に、以下の効果を得ること
が可能となる。すなわち、層間絶縁膜１ｐの中間層に窒
化シリコン膜からなる絶縁膜（前記絶縁膜２ｄ等）を設
けないことにより、半導体集積回路装置の配線の総合的
な誘電率を下げることができるので、半導体集積回路装
置の動作速度をさらに向上させることが可能となる。

【０１０７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態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いうまでもない。

【０１０８】例えば例えば前記実施の形態１〜４におい
は、配線、プラグおよび接続部を構成する主導体膜をメ
ッキ法で形成する場合について説明したが、これに限定
されるものではなく種々変更可能であり、例えばＣＶＤ
法またはスパッタリング法を用いても良い。この場合は
バリア導体膜上にシード導体膜を設ける必要がない。ま
た、その主導体膜の材料は、銅に限定されるものではな
く種々変更可能であり、例えばアルミニウム、金または
銀を用いても良い。この場合は、主導体膜の原子が拡散
するのを抑制するための窒化シリコン等からなる絶縁膜
を設けなくても良い。

【０１０９】また、前記実施の形態１〜４においては、
層間絶縁膜のエッチング処理に際して、クロロカーボン
ガス／窒素ガス／不活性ガスを用いた場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、例えばその窒
素ガスに代えて酸素ガスを用いることもできる。この場
合、層間絶縁膜としては酸化シリコン膜を用いることが
好ましい。

【０１１０】また、前記実施の形態１〜４においては、
半導体集積回路基板として半導体単体からなる半導体基
板を用いた場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、例えば絶縁層上に薄い半導体層を設けて
なるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、半導体基板
上にエピタキシャル層を設けてなるエピタキシャル基板
を用いても良い。

【０１１１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＣＭＩ
Ｓ回路を有する半導体装置に適用した場合について説明
したが、それに限定されるものではなく種々適用可能で
あり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memor
y）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory ）また
はフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ；Electric Erasabl
e Read Only Electric Erasable Read Only Memory）等
のようなメモリ回路を有する半導体装置、マイクロプロ
セッサ等のような論理回路を有する半導体装置あるいは
上記メモリ回路と論理回路とを同一半導体基板に設けて
いる混載型の半導体装置にも適用できる。

【０１１２】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【０１１３】(1).本発明によれば、クロロカーボン系の
相対的なガス流量を減らすことによりクロロカーボン系
の堆積物量を減らすことができ、ＣＮ等のような反応生
成物の側壁付着量を減らせる等の理由により、窒素を含
む絶縁膜に形成された開口部のテーパ角を向上させるこ
とが可能となる。

【０１１４】(2).本発明によれば、窒素を含む絶縁膜の
エッチング処理に際して、イオンスパッタエッチングの
割合をイオンアシストエッチングよりも相対的に大きく
することができる等の理由により、凹部底でのサイドエ
ッチを抑制または防止することが可能となる。

【０１１５】(3).上記(1) または(2) により、半導体装
置の歩留まりを向上させることが可能となる。

【０１１６】(4).上記(1) または(2) により、半導体装
置の信頼性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明者の検討技術の課題を説明するための説
明図であって、デュアルダマシン法によって埋込配線を
形成する工程中の半導体基板の要部断面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は図１の課題の発生原因を
説明するための説明図であって、デュアルダマシン法に
よって埋込配線を形成する工程中の半導体基板の要部断
面図である。

【図３】凹部のアスペクト比とサイドエッチとの関係を
示すグラフ図である。

【図４】本発明者の検討技術の課題を説明するための説
明図であって、窒素を含む絶縁膜のパターニング工程中
における半導体基板の要部断面図である。

【図５】図４の技術の課題の発生原因を説明するための
説明図であって、窒素を含む絶縁膜のパターニング工程
中における半導体基板の要部断面図である。

【図６】本発明の技術思想を説明するための説明図であ
って、配線形成工程中における半導体装置の要部断面図
である。

【図７】( ａ) は図６で説明した技術を用いた場合にお
けるアルゴンの流量とサイドエッチとの関係を示すグラ
フ図、（ｂ）は図６で説明した技術を用いた場合におけ
るアルゴンの流量とエッチレートとの関係を示すグラフ
図、（ｃ）は図６で説明した技術を用いた場合における
アルゴンの流量と酸化シリコン膜の選択比との関係を示
すグラフ図である。

【図８】本発明の技術思想を説明するための説明図であ
って、窒素を含む絶縁膜のパターニング工程中における
半導体装置の要部断面図である。

【図９】本発明者の検討技術の課題を説明するための説
明図であって、窒素を含む絶縁膜のパターニング工程中
における半導体基板の要部断面図である。

【図１０】( ａ) は図８で説明した技術を用いた場合に
おけるアルゴンの流量とテーパ角との関係を示すグラフ
図、（ｂ）は図８で説明した技術を用いた場合における
アルゴンの流量とエッチレートとの関係を示すグラフ
図、（ｃ）は図８で説明した技術を用いた場合における
アルゴンの流量と酸化シリコン膜の選択比との関係を示
すグラフ図である。

【図１１】平行平板型のＲＩＥ装置の説明図である。

【図１２】エッチング装置の説明図である。

【図１３】エッチング装置の説明図である。

【図１４】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の半導体集積回路基板の要部断面図である。

【図１５】図１４の半導体集積回路装置の製造工程中に
おける要部断面図である。

【図１６】図１５に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図１７】図１６に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図１８】図１７に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図１９】図１８に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２０】図１９に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２１】図２０に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２２】図２１に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２３】図２２に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２４】図２３に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２５】図２４に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２６】図２５に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２７】図１４の半導体集積回路装置の製造工程中に
おける要部断面図である。

【図２８】図２７に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図２９】図２８に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３０】図２９に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３１】図３０に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３２】図３１に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３３】図３２に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３４】図３３に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３５】図３４に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３６】図３５に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３７】本発明の他の実施の形態であって、図１４の
半導体集積回路装置の製造工程中における要部断面図で
ある。

【図３８】図３７に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図３９】図３８に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４０】図３９に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４１】図４０に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４２】図４１に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４３】本発明の他の実施の形態であって、図１４の
半導体集積回路装置の製造工程中における要部断面図で
ある。

【図４４】図４３に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４５】図４４に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４６】図４５に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４７】図４６に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４８】図４７に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図４９】図４８に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５０】図４９に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５１】本発明の他の実施の形態であって、図１４の
半導体集積回路装置の製造工程中における要部断面図で
ある。

【図５２】図５１に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５３】図５２に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５４】図５３に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５５】図５４に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５６】図５５に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５７】図５６に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５８】図５７に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【図５９】図５８に続く半導体集積回路装置の製造工程
中における要部断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｋ、１ｍ、１ｎ層間絶縁膜２，２ｂ〜２ｋ絶縁膜３ａ〜３ｅ溝４配線４Ｌ１第１層配線４Ｌ２第２層配線４Ｌ３第３層配線４Ｌ４第４層配線４Ｌ５第５層配線４Ｌ６第６層配線４Ｌ７第７層配線４ＰＬ１，４ＰＬ２，４ＰＬ４，４ＰＬ５，４ＰＬ８，
４ＰＬ10 プラグ４ＰＬ３，４ＰＬ７，４ＰＬ９接続部５孔５ａ，５ｂ，５ｃ１，５ｃ２，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５
ｇ，５ｈスルーホール７，７ａ〜７フォトレジスト膜（マスキング層、マス
キングパターン）８，８ａ，８ｂ開口部９ＲＩＥ装置９ａエッチングチャンバ９ｂ下部電極９ｃ第１の高周波電源９ｄ上部電極９ｅ第２の高周波電極９ｆガス導入系９ｇシャワープレート１０半導体ウエハ１０ｓ半導体基板１１エッチング装置１１ａエッチングチャンバ１１ｂ下部電極１１ｃ第１の高周波電源１１ｄＩＣＰコイル１１ｅ第２の高周波電源１１ｆガス導入系１２エッチング装置１２ａエッチングチャンバ１２ｂ下部電極１２ｃ第１の高周波電源１２ｄ平板状のアンテナ１２ｅ第２の高周波電源１２ｆＵＨＦ電源１２ｇ電磁石１２ｈシャワープレート１３Ｎｎウエル１３Ｐｐウエル１４分離部１５ゲート絶縁膜１６ゲート電極１７サイドウォール１８ａ半導体領域１８ｂシリサイド層１９ａ半導体領域１９ｂシリサイド層２０コンタクトホール２１導体膜２２ａ〜２２ｃ反射防止膜２３絶縁膜５０ａ〜５０ｅ層間絶縁膜５１ａ〜５１ｄ絶縁膜５２溝５３導体膜５４孔５５堆積物５６フォトレジスト膜５７開口部Ｑp ｐＭＩＳＱn ｎＭＩＳ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野尻一男東京都青梅市新町六丁目16番地の３株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者青木英雄東京都青梅市新町六丁目16番地の３株式会社日立製作所デバイス開発センタ内Ｆターム(参考） 5F004 AA05 BA04 BA14 BA20 BB11 BB13 DA00 DA01 DA15 DA16 DA22 DA23 DA25 DA26 DB00 DB03 DB07 DB23 EB02 5F033 HH11 HH19 HH21 HH32 HH33 JJ11 JJ18 JJ19 JJ32 JJ33 KK11 KK19 KK25 KK27 KK33 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP15 PP27 QQ04 QQ09 QQ13 QQ15 QQ25 QQ27 QQ28 QQ48 RR04 RR06 RR11 RR21 RR23 RR25 SS04 SS15 TT04 WW06 XX00 XX09 XX28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）半導体基板上に窒素を含む第１の
絶縁膜を形成する工程、（ｂ）前記第１の絶縁膜上に第
２の絶縁膜を形成する工程、（ｃ）前記第２の絶縁膜上
にマスキング層を形成する工程、（ｄ）前記マスキング
層をマスクとし、かつ、前記第１の絶縁膜をエッチング
ストッパとして、前記半導体基板に対してエッチング処
理を施すことにより、前記第２の絶縁膜に、底面から前
記第１の絶縁膜が露出する凹部を形成する工程、（ｅ）
前記凹部形成後、フロロカーボンガスおよび不活性ガス
を含むガス雰囲気中において、前記半導体基板に対して
プラズマエッチング処理を施すことにより、前記凹部の
底面から露出する第１の絶縁膜を除去する工程を有し、
前記不活性ガスの流量を前記フロロカーボンガスの流量
の２０倍以上としたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
【請求項２】（ａ）半導体基板上に窒素を含む第１の
絶縁膜を形成する工程、（ｂ）前記第１の絶縁膜上に第
２の絶縁膜を形成する工程、（ｃ）前記第２の絶縁膜上
にマスキング層を形成する工程、（ｄ）前記マスキング
層をマスクとし、かつ、前記第１の絶縁膜をエッチング
ストッパとして、前記第２の絶縁膜に対してエッチング
処理を施すことにより、前記第２の絶縁膜に、底面から
前記第１の絶縁膜が露出する凹部を形成する工程、
（ｅ）前記凹部形成後、フロロカーボンガスおよび不活
性ガスを含むガス雰囲気中において、前記半導体基板に
対してプラズマエッチング処理を施すことにより、前記
凹部の底面から露出する第１の絶縁膜を除去する工程を
有し、前記不活性ガスの流量を４００ｓｃｃｍ以上とし
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】（ａ）半導体基板上に窒素を含む第１の
絶縁膜を形成する工程、（ｂ）前記第１の絶縁膜上に第
２の絶縁膜を形成する工程、（ｃ）前記第２の絶縁膜上
に窒素を含む第３の絶縁膜を形成する工程、（ｄ）前記
第３の絶縁膜上に第１のマスキング層を形成した後、そ
のマスキング層をマスクとして、フロロカーボンガスお
よび不活性ガスを含むガス雰囲気中において、前記半導
体基板に対してプラズマエッチング処理を施すことによ
り、前記第３の絶縁膜をパターニングする工程、（ｅ）
前記第３の絶縁膜を覆うように前記半導体基板上に第４
の絶縁膜を形成する工程、（ｆ）前記第４の絶縁膜上に
第２のマスキング層を形成した後、前記第２のマスキン
グ層をマスクとし、かつ、前記第１の絶縁膜および第３
の絶縁膜をエッチングストッパとして、前記半導体基板
に対してエッチング処理を施すことにより、前記第２、
第４の絶縁膜に、前記第１の絶縁膜および第３の絶縁膜
が露出する凹部を形成する工程、（ｇ）前記凹部形成
後、フロロカーボンガスおよび不活性ガスを含むガス雰
囲気中において、前記半導体基板に対してプラズマエッ
チング処理を施すことにより、前記凹部から露出する第
１の絶縁膜および第３の絶縁膜を除去する工程を有し、前記（ｄ）および（ｇ）工程における不活性ガスの流量
を前記フロロカーボンガスの流量の２０倍以上としたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】請求項１、２または３記載の半導体装置
の製造方法において、前記凹部のアスペクト比が３以上
であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載の半導体
装置の製造方法において、前記凹部内に導体膜を埋め込
む工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項６】（ａ）半導体基板上に窒素を含む第１の
絶縁膜を形成する工程、（ｂ）前記第１の絶縁膜上にマ
スキング層を形成した後、そのマスキング層をマスクと
して、フロロカーボンガスおよび不活性ガスを含むガス
雰囲気中において、前記第１の絶縁膜に対してプラズマ
エッチング処理を施すことにより、前記第１の絶縁膜を
パターニングする工程を有し、前記不活性ガスの流量を前記フロロカーボンガスの流量
の２０倍以上としたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
【請求項７】（ａ）半導体基板上に窒素を含む第１の
絶縁膜を形成する工程、（ｂ）前記第１の絶縁膜上にマ
スキング層を形成した後、そのマスキング層をマスクと
して、フロロカーボンガスおよび不活性ガスを含むガス
雰囲気中において、前記第１の絶縁膜に対してプラズマ
エッチング処理を施すことにより、前記第１の絶縁膜を
パターニングする工程を有し、前記不活性ガスの流量を４００ｓｃｃｍ以上としたこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の半
導体装置の製造方法において、前記不活性ガスがアルゴ
ン、ヘリウム、ネオン、キセノンまたはクリプトンであ
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。