JP2001135724A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 層間絶縁膜１５、１７に接続孔１９を開口し
た後、接続孔１９内に有機化合物２０を埋め込んだ状態
で、接続孔１９に連通する配線溝２２を接続孔１９上層
に開口し、配線溝２２および接続孔１９に配線膜２４を
埋め込んで埋め込み配線を形成する方法において、層間
絶縁膜１７をエッチングして形成する配線溝２２内にエ
ッチング残渣が残存することを防止して、配線溝２２内
および接続孔１９内での配線膜２４の埋め込み不良を防
止する。 【解決手段】 ２層の層間絶縁膜１５、１７の間に配線
溝２２形成時のエッチングストッパ膜１６を形成し、エ
ッチングストッパ膜１６に達する位置で開口径寸法が最
大となるように接続孔１９を形成して、配線溝２２形成
時に層間絶縁膜１７のエッチングにより露出する有機化
合物２０周囲にエッチング残渣が形成されるのを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置に関
し、特に半導体装置の多層配線構造を形成する埋め込み
配線技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、近年、層
間絶縁膜に形成した溝内に配線層を埋め込む埋め込み配
線技術が注目されている。図４は、例えば特開平８−３
３５６３４号公報記載の従来の埋め込み配線形成方法を
用いた半導体装置の製造方法を示す断面図である。ま
ず、素子構成された半導体基板（図示せず）上に下層配
線層１を形成し、この下層配線層１を覆う全面に酸化膜
から成る層間絶縁膜２を堆積する。この層間絶縁膜２上
の全面にホトレジスト膜３を形成し、リソグラフィ技術
を用いて接続孔形成用のレジストパターン３を形成する
（図４（ａ））。次に、レジストパターン３をマスクと
して層間絶縁膜２を異方性エッチングして、下層配線層
１に到達する接続孔としての開口部４を開口し、その後
ホトレジスト膜３を除去する（図４（ｂ））。

【０００３】次に、例えばレジスト膜等の有機化合物５
を、開口部４を埋め込んで層間絶縁膜２上の全面に塗布
形成し（図４（ｃ））、層間絶縁膜２上の有機化合物５
を除去して有機化合物５を開口部４のみに残存させる。
なお、有機化合物５は層間絶縁膜２のエッチングに対し
て選択比が約１／２以下のものとする（図４（ｄ））。
次に、全面にホトレジスト膜６を形成し、リソグラフィ
技術を用いて、層間絶縁膜２上における有機化合物５が
残存した開口部４を含む領域に抜きパターン６ａを形成
した配線溝形成用のレジストパターン６を形成する（図
４（ｅ））。次に、レジストパターン６をマスクとして
層間絶縁膜２を所定の深さまで異方性エッチングして、
配線溝７を形成し有機化合物５の上部を露出させる（図
４（ｆ））。

【０００４】次に、レジストパターン６と有機化合物５
とをアッシング等により同時に除去し（図４（ｇ））、
配線溝７とそれに連通して下方に形成される開口部４と
を埋め込んで全面に配線膜８を堆積し、ＣＭＰなどの処
理により配線膜８を配線溝７および開口部４内のみに残
存させて、下層配線層１に接続形成される埋め込み配線
層（配線膜８）を形成する（図４（ｈ））。この後、所
定の処理を施して半導体装置を完成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の埋め込み配線の
形成方法は、以上のように行われているため、図４
（ｆ）に示す配線溝７形成のための層間絶縁膜２のエッ
チングにおいて、露出される有機化合物５の周囲にリン
グ状のエッチング残渣が形成され、このエッチング残渣
が有機化合物５除去後も残存するという問題があった。

【０００６】このエッチング残渣発生について、図５に
基づいて以下に説明する。図５（ａ）に示すように配線
溝形成用のレジストパターン６を形成した後、レジスト
パターン６をマスクとして層間絶縁膜２を所定の深さま
で異方性エッチングして、配線溝７を形成し有機化合物
５の上部を露出させるが（図４（ｆ）参照）、図５
（ｂ）に示すように、わずかにエッチングが進んだ状態
で、層間絶縁膜２上に露出した有機化合物５の周囲にエ
ッチングデポ物９が付着する。この後続いてエッチング
すると、図５（ｃ）に示すように、エッチングデポ物９
がマスクとなりその下層に層間絶縁膜２のエッチング残
渣１０が発生し、即ち、有機化合物５の周囲にリング状
のエッチング残渣１０が形成される。この後、レジスト
パターン６と有機化合物５とを除去しても、図５（ｄ）
に示すように、エッチングデポ物９は同時に除去される
が、その下層のエッチング残渣１０は配線溝７の中に残
存してしまう。これにより、次工程で配線膜８を配線溝
７および開口部４に埋め込む際、埋め込み不良を引き起
こすものであった。

【０００７】また、上記のような配線溝７形成のエッチ
ング工程におけるエッチング残渣１０発生の問題は、図
６に示すように層間絶縁膜２に形成される開口部４ａの
上部がテーパ形状で、特にそのテーパ形状の上部まで有
機化合物５が埋め込まれている場合に、形成されるリン
グ状のエッチング残渣１０の幅が広くなるため、顕著と
なる。通常、テーパ形状となる開口部４ａ上部は深さ１
０〜３０ｎｍ程度で、開口部４ａ内に埋め込み形成する
有機化合物５は開口面よりも若干後退することが多く、
それにより、形成されるリング状のエッチング残渣１０
の幅が広くなることが抑えられるものであるが、有機化
合物５の開口面からの後退量はバラツキが大きく制御す
ることが困難であった。

【０００８】また、配線溝形成のためのレジストパター
ン６形成に反射防止膜として有機ＡＲＣ膜を用いる場合
には、開口部４ａ内の有機化合物５が後退していると、
後退部内壁に有機ＡＲＣ膜が形成されてしまい、リング
状のエッチング残渣１０の幅は広くなる。これについて
図７に基づいて以下に示す。図７（ａ）に示すように、
層間絶縁膜２に上部がテーパ形状の開口部４ａを形成
し、有機化合物５を開口部４ａ内のみに形成する。この
とき有機化合物５は開口部４ａ内で開口面より若干後退
しているとする。この後、有機ＡＲＣ膜１１を全面に塗
布すると、開口部４ａ内の有機化合物５上にも有機ＡＲ
Ｃ膜１１が溜まるように形成される。この有機ＡＲＣ膜
１１を反射防止膜としてリソグラフィ技術により配線溝
形成用のレジストパターン６を形成した後、図７（ｂ）
に示すように、有機ＡＲＣ膜１１を異方性エッチングす
ると、開口部４ａ内の側壁で有機化合物５上に有機ＡＲ
Ｃ膜１１のサイドウォール１１ａが額縁状に形成され
る。この状態で図７（ｃ）に示すように、さらに層間絶
縁膜２を所定の深さまで異方性エッチングして配線溝７
を形成すると、サイドウォール１１ａ周囲にエッチング
デポ物９が付着し、その下層に層間絶縁膜２の比較的幅
の広いエッチング残渣１０が有機化合物５の周囲にリン
グ状に形成される。この後、レジストパターン６と有機
化合物５とを除去しても、上述したようにエッチングデ
ポ物９は同時に除去されるが、その下層のエッチング残
渣１０は配線溝７の中に残存して、その後の配線膜８形
成時に埋め込み不良を引き起こす。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ために成されたものであって、層間絶縁膜をエッチング
して形成する配線溝内にエッチング残渣が残存すること
を防止して、配線溝内およびその下層の接続孔内に配線
膜を良好に埋め込むことができる半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成さ
れた導電層を覆う全面に第１の層間絶縁膜、エッチング
ストッパ膜および第２の層間絶縁膜を順次形成する第１
の工程と、第２の層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用
のレジストパターンをマスクとして、上記第２の層間絶
縁膜、上記エッチングストッパ膜、および上記第１の層
間絶縁膜を上記導電層に到達するまで異方性エッチング
して開口し、上記エッチングストッパ膜より上方での開
口径寸法が該エッチングストッパ膜への到達点で最大と
なるように接続孔を形成する第２の工程と、上記接続孔
内を埋め込んで上記第２の層間絶縁膜上の全面に有機化
合物を形成し、上記第２の層間絶縁膜上の上記有機化合
物を除去して上記接続孔内のみに残存させる第３の工程
と、上記第２の層間絶縁膜上における上記接続孔を含む
領域に抜きパターンを形成した配線溝形成用のレジスト
パターンをマスクとして、上記第２の層間絶縁膜を上記
エッチングストッパ膜に到達するまで異方性エッチング
して配線溝を形成し上記有機化合物上部を露出する第４
の工程と、上記有機化合物を除去した後、上記配線溝と
それに連通して下方に形成される上記接続孔とに配線膜
を埋め込んで上記導電層に接続形成する第５の工程とを
有するものである。

【００１１】またこの発明に係る請求項２記載の半導体
装置の製造方法は、請求項１において、接続孔を形成す
る第２の工程が、まず第２の層間絶縁膜を、下層のエッ
チングストッパ膜に対して比較的高選択比で所定のオー
バーエッチ量でエッチングすることにより、下方の開口
径が拡がるように開口し、次いで、上記エッチングスト
ッパ膜および第１の層間絶縁膜を順次エッチングして開
口するものである。

【００１２】またこの発明に係る請求項３記載の半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に形成された導電層を
覆う全面に第１の層間絶縁膜、エッチングストッパ膜お
よび第２の層間絶縁膜を順次形成する第１の工程と、第
２の層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用のレジストパ
ターンをマスクとして、上記第２の層間絶縁膜、上記エ
ッチングストッパ膜、および上記第１の層間絶縁膜を上
記導電層に到達するまで異方性エッチングにより開口し
て接続孔を形成する第２の工程と、上記接続孔内を埋め
込んで上記第２の層間絶縁膜上の全面に有機化合物を形
成し、上記第２の層間絶縁膜上の上記有機化合物を除去
して上記接続孔内のみに残存させる第３の工程と、上記
第２の層間絶縁膜上における上記接続孔を含む領域に抜
きパターンを形成した配線溝形成用のレジストパターン
をマスクとして、上記第２の層間絶縁膜を下層の上記エ
ッチングストッパ膜を所定の量でオーバーエッチするま
で異方性エッチングして配線溝を形成することにより、
上記有機化合物上部を露出してその根元部分周囲に上記
エッチングストッパ膜のリング状エッチング残渣を形成
する第４の工程と、上記有機化合物を除去した後、上記
エッチングストッパ膜のエッチング残渣をウエット処理
により除去する第５の工程と、上記配線溝とそれに連通
して下方に形成される上記接続孔とに配線膜を埋め込ん
で上記導電層に接続形成する第６の工程とを有するもの
である。

【００１３】またこの発明に係る請求項４記載の半導体
装置の製造方法は、請求項３において、配線溝を形成す
る第４の工程が、第２の層間絶縁膜エッチング時に、有
機化合物周囲に上記第２の層間絶縁膜のリング状エッチ
ング残渣を形成するものであり、その後第５の工程にお
いて、エッチングストッパ膜のエッチング残渣を除去す
る際、上記第２の層間絶縁膜のエッチング残渣をリフト
オフにより同時に除去するものである。

【００１４】またこの発明に係る請求項５記載の半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に形成された導電層を
覆う全面に第１の層間絶縁膜を形成する第１の工程と、
該層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用のレジストパタ
ーンをマスクとして、該層間絶縁膜を上記導電層に到達
するまで異方性エッチングにより開口して接続孔を形成
する第２の工程と、該接続孔内を埋め込んで上記層間絶
縁膜上の全面に有機化合物を形成し、上記層間絶縁膜上
の上記有機化合物を除去して上記接続孔内のみに開口面
よりも若干後退させて残存させる第３の工程と、上記有
機化合物が該層間絶縁膜表面から突出するまで上記層間
酸化膜を所定の厚さでエッチバックする第４の工程と、
有機ＡＲＣ膜を全面に形成し、該有機ＡＲＣ膜をリソグ
ラフィの反射防止膜として、上記層間絶縁膜上における
上記接続孔を含む領域に抜きパターンを形成した配線溝
形成用のレジストパターンを形成する第５の工程と、該
配線溝形成用のレジストパターンをマスクとして、上記
有機ＡＲＣ膜さらに上記層間絶縁膜を所定の深さまで異
方性エッチングして配線溝を形成し上記有機化合物上部
を露出する第６の工程と、上記有機化合物を除去した
後、上記配線溝とそれに連通して下方に形成される上記
接続孔とに配線膜を埋め込んで上記導電層に接続形成す
る第７の工程とを有するものである。

【００１５】またこの発明に係る請求項６記載の半導体
装置の製造方法は、請求項５において、第２の工程で形
成される接続孔が、上部がテーパ形状であり、層間絶縁
膜をエッチバックする第４の工程が、テーパ形状である
上記接続孔上部を切除するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１について図を用いて説明する。図１は、こ
の発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法を示
す断面図である。まず、素子構成された半導体基板（図
示せず）上に形成されたプラズマＴＥＯＳ等から成る層
間絶縁膜１２上にＣｕ等から成る導電層としての下層配
線層１３を形成し、この下層配線層１３を覆う全面に接
続孔形成時のエッチングストッパ膜１４（以下、接続孔
ストッパ膜１４と称す）を、膜厚６０ｎｍ程度のプラズ
マＳｉＮ等で形成する。続いて、全面に膜厚５００ｎｍ
程度のプラズマＴＥＯＳ等から成る第１の層間絶縁膜１
５、膜厚６０ｎｍ程度のプラズマＳｉＮ等から成る、配
線溝形成時のエッチングストッパ膜１６（以下、配線溝
ストッパ膜１６と称す）、および膜厚５００ｎｍ程度の
プラズマＴＥＯＳ等から成る第２の層間絶縁膜１７を順
次形成する（図１（ａ））。

【００１７】次に、第２の層間絶縁膜１７上の全面にホ
トレジスト膜１８を形成し、リソグラフィ技術を用いて
接続孔形成用のレジストパターン１８を開口径寸法０．
２５μｍ程度で形成する。このレジストパターン１８を
マスクとして下地の第２の層間絶縁膜１７を、異方性ド
ライエッチングにより開口する。このエッチングは、例
えばＥＣＲ型ＲＩＥ装置を用い、Ｃ₄Ｆ₈：ＣＯ：Ａｒ＝
１：４：８程度の混合ガスＣ₄Ｆ₈／ＣＯ／Ａｒによるプ
ラズマエッチングで行う。このとき、配線溝ストッパ膜
１６に対する選択比は約２０程度の高いもので、第２の
層間絶縁膜１７を膜厚３００ｎｍ程度相当のオーバーエ
ッチ量でエッチングし、開口１９ａの形状は、開口面か
ら２００ｎｍ程度の深さから下方に向かって開口径が拡
がり、配線溝ストッパ膜１６に達した位置で開口径寸法
が最大となるように形成する（図１（ｂ））。続いて、
配線溝ストッパ膜１６をＣＦ₄：Ｏ₂＝４：１程度の混合
ガスＣＦ₄／Ｏ₂によるプラズマエッチングにより開口
し、さらに第１の層間絶縁膜１５をＣ₄Ｆ₈：Ｏ₂：Ｃ
Ｏ：Ａｒ＝３：１：６：１５程度の混合ガスＣ₄Ｆ₈／Ｏ
₂／ＣＯ／Ａｒによるプラズマエッチングで開口して、
下層配線層１３上の接続孔ストッパ膜１４に達する接続
孔１９を開口する。接続孔１９の第１の層間絶縁膜１５
の部分では、垂直あるいは若干テーパ形状となり、即
ち、この接続孔１９の形状は配線溝ストッパ膜１６に達
した位置で開口径寸法が最大となるボーイング形状とな
る（図１（ｃ））。

【００１８】次に、レジストパターン１８をアッシング
等により除去した後、接続孔１９を埋め込んで第２の層
間絶縁膜１７上の全面に、第２の層間絶縁膜１７のエッ
チングに対して選択比が約１／２以下となる有機化合物
２０を塗布し、全面エッチバックにより第２の層間絶縁
膜１７上の有機化合物２０を除去して接続孔１９内のみ
に残存させる（図１（ｄ））。次に、全面にホトレジス
ト膜２１を形成し、リソグラフィ技術を用いて、第２の
層間絶縁膜１７上の接続孔１９形成領域を含む領域に抜
きパターン２１ａを設けた配線溝形成用のレジストパタ
ーン２１を形成する。このレジストパターン２１をマス
クとして下地の第２の層間絶縁膜１７を、異方性ドライ
エッチングにより配線溝ストッパ膜１６に達するまで開
口して配線溝２２を形成し、有機化合物２０の上部を露
出させる。このエッチングは、例えばＥＣＲ型ＲＩＥ装
置を用い、Ｃ₄Ｆ₈：Ｏ₂：Ａｒ＝２：１：２０程度の混
合ガスＣ₄Ｆ₈／Ｏ₂／Ａｒによるプラズマエッチングで
行う。このとき露出した有機化合物２０の周囲側壁にエ
ッチングデポ膜２３が形成される（図１（ｅ））。

【００１９】次に、レジストパターン２１と有機化合物
２０とをアッシング等により同時に除去する。このとき
有機化合物２０周囲のエッチングデポ膜２３も同時に除
去される。続いて、接続孔１９底部に露出した接続孔ス
トッパ膜１４を除去し、配線溝２２とそれに連通して下
方に形成される接続孔１９とを埋め込んで全面に配線膜
２４を堆積し、ＣＭＰなどの処理により配線膜２４を配
線溝２２および接続孔１９内のみに残存させて、下層配
線層１３に接続形成される埋め込み配線層（配線膜２
４）を形成する（図１（ｆ））。この後、所定の処理を
施して半導体装置を完成する。

【００２０】この実施の形態では、接続孔１９を形成す
るための第２の層間絶縁膜１７のエッチングを、開口径
が裾広がりの逆テーパ形状で配線溝ストッパ膜１６に達
した位置で開口径寸法が最大となるように行う。このた
め、接続孔１９内に有機化合物２０を埋め込んだ後の配
線溝２２形成時の第２の層間絶縁膜１７のエッチングに
おいて、露出される有機化合物２０周囲にエッチングデ
ポ膜２３が形成されても、その下層に第２の層間絶縁膜
１７のエッチング残渣が形成されることはない。このた
め、配線溝２２内にエッチング残渣が残存することな
く、配線溝２２内およびその下層の接続孔１９内に配線
膜２４を良好に埋め込むことができ半導体装置の信頼性
が向上する。また、上記のような接続孔１９の形成を、
配線溝ストッパ膜１６に対して比較的高い選択比で、所
定のオーバーエッチ量で第２の層間絶縁膜１７をエッチ
ングした後、配線溝ストッパ膜１６、第１の層間絶縁膜
１５を順次エッチングして行うため、容易にしかも確実
に、開口径寸法が配線溝ストッパ膜１６に達した位置で
最大とでき、上述したようにエッチング残渣の形成を防
止できる。

【００２１】また、接続孔１９は、開口面から２００ｎ
ｍ程度の深さから下方に向かって開口径が拡がり、配線
溝ストッパ膜１６に達した位置で開口径寸法が最大とな
るように形成したため、開口面から所定の深さ（この場
合２００ｎｍ）では逆テーパ形状ではなく、その部分で
第２の層間絶縁膜１７のエッチング残渣が形成されるこ
とがあり得る。しかしながら、それより下層では開口径
寸法が拡がるためエッチング残渣は形成されず、上層に
エッチング残渣が存在したとしても、レジストパターン
２１、有機化合物２０、およびエッチングデポ膜２３を
除去時にリフトオフにより同時に除去され、配線溝２２
内に残存することはない。

【００２２】なお、この実施の形態では下層配線層１３
にＣｕを用い、Ｃｕの酸化防止のため接続孔ストッパ膜
１４を形成したが、下層配線層１３にはＡｌ合金など、
他の導電材料を用いても良く、その場合、接続孔ストッ
パ膜１４は無くても良い。また、層間絶縁膜１２、１
５、１７にはプラズマＴＥＯＳを用いたが、ＣＶＤ−Ｔ
ＥＯＳ、ＳＯＧ等の他の形成方法による酸化膜を用いて
も良い。また、エッチングストッパ膜１４、１６につい
ても、プラズマＳｉＮに限らず、層間絶縁膜１５、１７
のエッチングに対して選択比が約１／５以下となる絶縁
膜であれば良い。さらにまた、接続孔１９および配線溝
２２形成のための層間絶縁膜１５、１７の異方性ドライ
エッチングは、ＥＣＲ型ＲＩＥ装置に限らず、平行平板
型ＲＩＥ装置、マグネトロンＲＩＥ装置あるいはＩＣＰ
型ＲＩＥ装置等の他の方式のドライエッチング装置を用
いても良い。

【００２３】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２について説明する。図２は、この発明の実施の形態
２による半導体装置の製造方法を示す断面図である。ま
ず、上記実施の形態１と同様に、半導体基板（図示せ
ず）上の層間絶縁膜１２上に下層配線層１３、接続孔ス
トッパ膜１４、第１の層間絶縁膜１５、配線溝ストッパ
膜１６、および第２の層間絶縁膜１７を順次形成し（図
２（ａ））、第２の層間絶縁膜１７上に接続孔形成用の
レジストパターン１８を形成する。このレジストパター
ン１８をマスクとして下地の第２の層間絶縁膜１７、配
線溝ストッパ膜１６、さらに第１の層間絶縁膜１５を順
次異方性ドライエッチングして、下層配線層１３上の接
続孔ストッパ膜１４に達する接続孔２５を開口する（図
２（ｂ））。次に、レジストパターン１８をアッシング
等により除去した後、接続孔２５を埋め込んで第２の層
間絶縁膜１７上の全面に、第２の層間絶縁膜１７のエッ
チングに対して選択比が約１／２以下となる有機化合物
２０を塗布し、全面エッチバックにより第２の層間絶縁
膜１７上の有機化合物２０を除去して接続孔２５内のみ
に残存させる（図２（ｃ））。

【００２４】次に、全面にホトレジスト膜２１を形成
し、リソグラフィ技術を用いて、第２の層間絶縁膜１７
上の接続孔２５形成領域を含む領域に抜きパターン２１
ａを設けた配線溝形成用のレジストパターン２１を形成
する。このレジストパターン２１をマスクとして下地の
第２の層間絶縁膜１７を、異方性ドライエッチングによ
り開口して配線溝２２を形成し、有機化合物２０の上部
を露出させる。このエッチングは、例えばＥＣＲ型ＲＩ
Ｅ装置を用い、Ｃ₄Ｆ₈：Ｏ₂：Ａｒ＝５：３：４０程度
の混合ガスＣ₄Ｆ₈／Ｏ₂／Ａｒによるプラズマエッチン
グで、配線溝ストッパ膜１６に対する選択比が約４程度
の比較的低いもので、第２の層間絶縁膜１７を膜厚１０
０ｎｍ程度相当のオーバーエッチ量でエッチングする。
これにより、下地の配線溝ストッパ膜１６は所定の量で
途中までエッチングが進行する。このような異方性ドラ
イエッチングでは、わずかにエッチングが進んだ状態
で、第２の層間絶縁膜１７上に露出した有機化合物２０
の周囲にエッチングデポ物２６が付着し、続いてエッチ
ングすると、エッチングデポ物２６がマスクとなりその
下層に第２の層間絶縁膜１７のリング状エッチング残渣
である酸化膜残渣２７が形成され、さらに下層で露出し
た有機化合物２０の根元部分周囲に配線溝ストッパ膜１
６のリング状エッチング残渣である窒化膜残渣２８が形
成される（図２（ｄ））。

【００２５】次に、レジストパターン２１と有機化合物
２０とをアッシング等により同時に除去する。このとき
有機化合物２０周囲のエッチングデポ膜２６も同時に除
去されるが、その下の酸化膜残渣２７および窒化膜残渣
２８はリング状に残存する。この後、熱リン酸等による
ウェット処理を施して窒化膜残渣２８をエッチング除去
すると、この窒化膜残渣２８上の酸化膜残渣２７もリフ
トオフにより同時に除去される。このウェット処理で
は、配線溝２２底部および接続孔２５底部に露出したエ
ッチングストッパ膜１６、１４も同時に所定の量でエッ
チングが進行する（図２（ｅ））。この後、接続孔２５
底部に残存した接続孔ストッパ膜１４を除去し、上記実
施の形態１と同様に、配線溝２２とそれに連通して下方
に形成される接続孔２５とに配線膜２４を埋め込んで、
下層配線層１３に接続形成される埋め込み配線層（配線
膜２４）を形成し（図１（ｆ）参照）、この後所定の処
理を施して半導体装置を完成する。

【００２６】この実施の形態では、配線溝２２形成のた
めの第２の層間絶縁膜１７のエッチングを、下層の配線
溝ストッパ膜１６を所定の量でオーバーエッチするまで
行うことにより、露出した有機化合物２０の根元部分周
囲に窒化膜残渣２８を形成する。露出した有機化合物２
０周囲には、まず上層にエッチングデポ物２６が、その
下層に酸化膜残渣２７が、そして最下層の根元部分に窒
化膜残渣２８が形成される。このため、レジストパター
ン２１、有機化合物２０、およびエッチングデポ物２６
を除去した時点では、酸化膜残渣２７は窒化膜残渣２８
上に残存するが、その後ウエット処理で窒化膜残渣２８
を除去する際、リフトオフにより同時に除去され、配線
溝２２内に残存することはない。また、形成した接続孔
２５の上部がテーパ形状で、特にそのテーパ形状の上部
まで有機化合物２０が埋め込まれている場合、上述した
ように、形成されるリング状のエッチング残渣２７、２
８の幅は広くなるが、酸化膜残渣２７はその下に窒化膜
残渣２８が形成されているため、上記リフトオフにより
容易で確実に除去できる。このため、配線溝２２内にエ
ッチング残渣２７、２８が残存することなく、配線溝２
２内およびその下層の接続孔２５内に配線膜２４を良好
に埋め込むことができ半導体装置の信頼性が向上する。

【００２７】なお、形成される接続孔２５の形状によっ
ては、露出した有機化合物２０周囲に形成される層は、
必ずしもエッチングデポ物２６／酸化膜残渣２７／窒化
膜残渣２８の３層構造とならず、例えばエッチングデポ
物２６／酸化膜残渣２７／エッチングデポ物２６／酸化
膜残渣２７／窒化膜残渣２８と成るような場合もあり得
るが、最下層には必ず窒化膜残渣２８が形成される。こ
のため、レジストパターン２１、有機化合物２０、およ
びエッチングデポ物２６を除去した時点で残存する酸化
膜残渣２７は、窒化膜残渣２８を除去する際に、リフト
オフにより同時に確実に除去される。

【００２８】実施の形態３．次に、この発明の実施の形
態３について説明する。図３は、この発明の実施の形態
３による半導体装置の製造方法を示す断面図である。ま
ず、上記実施の形態１と同様に、半導体基板（図示せ
ず）上の層間絶縁膜１２上に下層配線層１３、接続孔ス
トッパ膜１４、第１の層間絶縁膜１５、配線溝ストッパ
膜１６、および第２の層間絶縁膜１７を順次形成し（図
３（ａ））、第２の層間絶縁膜１７上に接続孔形成用の
レジストパターン１８を形成する。このレジストパター
ン１８をマスクとして下地の第２の層間絶縁膜１７、配
線溝ストッパ膜１６、さらに第１の層間絶縁膜１５を順
次異方性ドライエッチングして、下層配線層１３上の接
続孔ストッパ膜１４に達する接続孔２９を、上部がテー
パ形状になるように形成する（図３（ｂ））。

【００２９】次に、レジストパターン１８をアッシング
等により除去した後、接続孔２９を埋め込んで第２の層
間絶縁膜１７上の全面に、第２の層間絶縁膜１７のエッ
チングに対して選択比が約１／２以下となる有機化合物
２０を塗布し、全面エッチバックにより第２の層間絶縁
膜１７上の有機化合物２０を除去して接続孔２９内のみ
に、開口面から若干後退させて残存させる。この後、第
２の層間絶縁膜１７を所定の厚みで、有機化合物２０が
第２の層間絶縁膜１７表面から突出するまでエッチバッ
クして、テーパ形状である接続孔２９上部を切除する。
このエッチングは、例えばＥＣＲ型ＲＩＥ装置を用い、
Ｃ₄Ｆ₈：ＣＯ：Ａｒ＝１：１：１０程度の混合ガスＣ₄
Ｆ₈／ＣＯ／Ａｒによるプラズマエッチングで、有機化
合物２０に対する選択比は約１０程度で行う。この後、
全面に有機ＡＲＣ膜３０を形成する（図３（ｃ））。

【００３０】次に、全面にホトレジスト膜２１を形成
し、有機ＡＲＣ膜３０を反射防止膜としてリソグラフィ
技術により、第２の層間絶縁膜１７上の接続孔２９形成
領域を含む領域に抜きパターン２１ａを設けた配線溝形
成用のレジストパターン２１を形成する。このレジスト
パターン２１をマスクとして下地の有機ＡＲＣ膜３０を
異方性ドライエッチングして開口する。このエッチング
は、例えばＥＣＲ型ＲＩＥ装置を用い、Ｃ₄Ｆ₈：Ｏ₂：
Ａｒ＝１：２：２０程度の混合ガスＣ₄Ｆ₈／Ｏ₂／Ａｒ
によるプラズマエッチングで行う（図３（ｄ））。続い
て、第２の層間絶縁膜１７を、異方性ドライエッチング
により配線溝ストッパ膜１６に達するまで開口して配線
溝２２を形成し、有機化合物２０の上部を露出させ（図
３（ｅ））、この後上記実施の形態１と同様に、レジス
トパターン２１と有機化合物２０とをアッシング等によ
り同時に除去して、接続孔２９底部に露出した接続孔ス
トッパ膜１４を除去し、配線溝２２とそれに連通して下
方に形成される接続孔１９とに配線膜２４を埋め込み、
下層配線層１３に接続形成される埋め込み配線層（配線
膜２４）を形成する（図１（ｆ）参照）。この後、所定
の処理を施して半導体装置を完成する。

【００３１】この実施の形態では、第２の層間絶縁膜１
７をエッチバックして、接続孔２９内の有機化合物２０
が第２の層間絶縁膜１７表面から突出するようにするた
め、その後に形成する有機ＡＲＣ膜３０が接続孔２９内
に入り込むことなく、従来のように有機化合物２０上に
額縁状に形成されることはない。このため、その後の配
線溝２２形成時の第２の層間絶縁膜１７のエッチングに
おいて、第２の層間絶縁膜１７のエッチング残渣が幅広
に形成されることはなく、エッチング残渣の形成が抑制
される。このため、配線溝２２内にエッチング残渣の残
存が抑えられ、配線溝２２内およびその下層の接続孔２
５内に配線膜２４を良好に埋め込むことができ半導体装
置の信頼性が向上する。

【００３２】なお、図３（ｅ）で図示は省略したが、配
線溝２２形成のための第２の層間絶縁膜１７のエッチン
グにおいて、露出した有機化合物２０周囲には、薄いエ
ッチング残渣がリング状に形成されることがある。この
ような薄いエッチング残渣は、レジストパターン２１と
有機化合物２０と除去した後に残存したとしても、ウエ
ット処理を施すことにより、短時間で容易に、接続孔２
９の形状に影響することなく除去できる。

【００３３】また、この実施の形態では、配線溝２２形
成時のエッチングの制御性が良好であれば、配線溝スト
ッパ膜１６は無くても良い。接続孔ストッパ膜１４に関
しては、上記実施の形態１と同様であり、下層配線層１
３の材料によっては無くても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る請求項１記
載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成され
た導電層を覆う全面に第１の層間絶縁膜、エッチングス
トッパ膜および第２の層間絶縁膜を順次形成する第１の
工程と、第２の層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用の
レジストパターンをマスクとして、上記第２の層間絶縁
膜、上記エッチングストッパ膜、および上記第１の層間
絶縁膜を上記導電層に到達するまで異方性エッチングし
て開口し、上記エッチングストッパ膜より上方での開口
径寸法が該エッチングストッパ膜への到達点で最大とな
るように接続孔を形成する第２の工程と、上記接続孔内
を埋め込んで上記第２の層間絶縁膜上の全面に有機化合
物を形成し、上記第２の層間絶縁膜上の上記有機化合物
を除去して上記接続孔内のみに残存させる第３の工程
と、上記第２の層間絶縁膜上における上記接続孔を含む
領域に抜きパターンを形成した配線溝形成用のレジスト
パターンをマスクとして、上記第２の層間絶縁膜を上記
エッチングストッパ膜に到達するまで異方性エッチング
して配線溝を形成し上記有機化合物上部を露出する第４
の工程と、上記有機化合物を除去した後、上記配線溝と
それに連通して下方に形成される上記接続孔とに配線膜
を埋め込んで上記導電層に接続形成する第５の工程とを
有するため、配線溝内でのエッチング残渣の形成が防止
できて、配線溝内およびその下層の接続孔内に配線膜を
良好に埋め込むことができ半導体装置の信頼性が向上す
る。

【００３５】またこの発明に係る請求項２記載の半導体
装置の製造方法は、請求項１において、接続孔を形成す
る第２の工程が、まず第２の層間絶縁膜を、下層のエッ
チングストッパ膜に対して比較的高選択比で所定のオー
バーエッチ量でエッチングすることにより、下方の開口
径が拡がるように開口し、次いで、上記エッチングスト
ッパ膜および第１の層間絶縁膜を順次エッチングして開
口するため、上記エッチングストッパ膜より上方での開
口径寸法が、容易にしかも確実にエッチングストッパ膜
への到達点で最大とでき、エッチング残渣の形成を防止
できる。

【００３６】またこの発明に係る請求項３記載の半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に形成された導電層を
覆う全面に第１の層間絶縁膜、エッチングストッパ膜お
よび第２の層間絶縁膜を順次形成する第１の工程と、第
２の層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用のレジストパ
ターンをマスクとして、上記第２の層間絶縁膜、上記エ
ッチングストッパ膜、および上記第１の層間絶縁膜を上
記導電層に到達するまで異方性エッチングにより開口し
て接続孔を形成する第２の工程と、上記接続孔内を埋め
込んで上記第２の層間絶縁膜上の全面に有機化合物を形
成し、上記第２の層間絶縁膜上の上記有機化合物を除去
して上記接続孔内のみに残存させる第３の工程と、上記
第２の層間絶縁膜上における上記接続孔を含む領域に抜
きパターンを形成した配線溝形成用のレジストパターン
をマスクとして、上記第２の層間絶縁膜を下層の上記エ
ッチングストッパ膜を所定の量でオーバーエッチするま
で異方性エッチングして配線溝を形成することにより、
上記有機化合物上部を露出してその根元部分周囲に上記
エッチングストッパ膜のリング状エッチング残渣を形成
する第４の工程と、上記有機化合物を除去した後、上記
エッチングストッパ膜のエッチング残渣をウエット処理
により除去する第５の工程と、上記配線溝とそれに連通
して下方に形成される上記接続孔とに配線膜を埋め込ん
で上記導電層に接続形成する第６の工程とを有するた
め、配線溝内でのエッチング残渣の残存が防止できて、
配線溝内およびその下層の接続孔内に配線膜を良好に埋
め込むことができ半導体装置の信頼性が向上する。

【００３７】またこの発明に係る請求項４記載の半導体
装置の製造方法は、請求項３において、配線溝を形成す
る第４の工程が、第２の層間絶縁膜エッチング時に、有
機化合物周囲に上記第２の層間絶縁膜のリング状エッチ
ング残渣を形成するものであり、その後第５の工程にお
いて、エッチングストッパ膜のエッチング残渣を除去す
る際、上記第２の層間絶縁膜のエッチング残渣をリフト
オフにより同時に除去するため、形成されたエッチング
残渣を容易に確実に除去でき、エッチング残渣の残存が
防止できる。

【００３８】またこの発明に係る請求項５記載の半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に形成された導電層を
覆う全面に第１の層間絶縁膜を形成する第１の工程と、
該層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用のレジストパタ
ーンをマスクとして、該層間絶縁膜を上記導電層に到達
するまで異方性エッチングにより開口して接続孔を形成
する第２の工程と、該接続孔内を埋め込んで上記層間絶
縁膜上の全面に有機化合物を形成し、上記層間絶縁膜上
の上記有機化合物を除去して上記接続孔内のみに開口面
よりも若干後退させて残存させる第３の工程と、上記有
機化合物が該層間絶縁膜表面から突出するまで上記層間
酸化膜を所定の厚さでエッチバックする第４の工程と、
有機ＡＲＣ膜を全面に形成し、該有機ＡＲＣ膜をリソグ
ラフィの反射防止膜として、上記層間絶縁膜上における
上記接続孔を含む領域に抜きパターンを形成した配線溝
形成用のレジストパターンを形成する第５の工程と、該
配線溝形成用のレジストパターンをマスクとして、上記
有機ＡＲＣ膜さらに上記層間絶縁膜を所定の深さまで異
方性エッチングして配線溝を形成し上記有機化合物上部
を露出する第６の工程と、上記有機化合物を除去した
後、上記配線溝とそれに連通して下方に形成される上記
接続孔とに配線膜を埋め込んで上記導電層に接続形成す
る第７の工程とを有するため、配線溝内でのエッチング
残渣の形成が抑制でき、配線溝内およびその下層の接続
孔内に配線膜を良好に埋め込むことができ半導体装置の
信頼性が向上する。

【００３９】またこの発明に係る請求項６記載の半導体
装置の製造方法は、請求項５において、第２の工程で形
成される接続孔が、上部がテーパ形状であり、層間絶縁
膜をエッチバックする第４の工程が、テーパ形状である
上記接続孔上部を切除するため、エッチング残渣の形成
が効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。

【図４】 従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。

【図５】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を説明
する断面図である。

【図６】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を説明
する断面図である。

【図７】 従来の別例による半導体装置の製造方法を示
す断面図である。

【符号の説明】

１２ 半導体基板上の層間絶縁膜、１３ 導電層として
の下層配線層、１５ 第１の層間絶縁膜、１６ エッチ
ングストッパ膜、１７ 第２の層間絶縁膜、１８ レジ
ストパターン、１９ 接続孔、１９ａ 開口、２０ 有
機化合物、２１ レジストパターン、２１ａ 抜きパタ
ーン、２２ 配線溝、２５ 接続孔、２７ 第２の層間
絶縁膜のエッチング残渣、２８ エッチングストッパ膜
のエッチング残渣、２９ 接続孔、３０ 有機ＡＲＣ
膜。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA01 CC01 DD07 DD08 DD09 DD10 DD16 DD17 FF21 5F004 AA05 AA09 AA11 BA14 DA00 DA01 DA23 DA26 DB03 DB07 DB09 EA15 EA23 EA26 EA27 EB01 EB02 EB03 5F033 KK09 KK11 MM02 NN32 QQ04 QQ09 QQ12 QQ13 QQ16 QQ19 QQ25 QQ31 QQ33 QQ37 QQ48 QQ93 QQ94 RR06 RR09 SS04 SS11 SS15 TT02 XX21

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された導電層を覆う
   全面に第１の層間絶縁膜、エッチングストッパ膜および
   第２の層間絶縁膜を順次形成する第１の工程と、第２の
   層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用のレジストパター
   ンをマスクとして、上記第２の層間絶縁膜、上記エッチ
   ングストッパ膜、および上記第１の層間絶縁膜を上記導
   電層に到達するまで異方性エッチングして開口し、上記
   エッチングストッパ膜より上方での開口径寸法が該エッ
   チングストッパ膜への到達点で最大となるように接続孔
   を形成する第２の工程と、上記接続孔内を埋め込んで上
   記第２の層間絶縁膜上の全面に有機化合物を形成し、上
   記第２の層間絶縁膜上の上記有機化合物を除去して上記
   接続孔内のみに残存させる第３の工程と、上記第２の層
   間絶縁膜上における上記接続孔を含む領域に抜きパター
   ンを形成した配線溝形成用のレジストパターンをマスク
   として、上記第２の層間絶縁膜を上記エッチングストッ
   パ膜に到達するまで異方性エッチングして配線溝を形成
   し上記有機化合物上部を露出する第４の工程と、上記有
   機化合物を除去した後、上記配線溝とそれに連通して下
   方に形成される上記接続孔とに配線膜を埋め込んで上記
   導電層に接続形成する第５の工程とを有することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 接続孔を形成する第２の工程が、まず第
   ２の層間絶縁膜を、下層のエッチングストッパ膜に対し
   て比較的高選択比で所定のオーバーエッチ量でエッチン
   グすることにより、下方の開口径が拡がるように開口
   し、次いで、上記エッチングストッパ膜および第１の層
   間絶縁膜を順次エッチングして開口することを特徴とす
   る請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 半導体基板上に形成された導電層を覆う
   全面に第１の層間絶縁膜、エッチングストッパ膜および
   第２の層間絶縁膜を順次形成する第１の工程と、第２の
   層間絶縁膜上に形成した接続孔形成用のレジストパター
   ンをマスクとして、上記第２の層間絶縁膜、上記エッチ
   ングストッパ膜、および上記第１の層間絶縁膜を上記導
   電層に到達するまで異方性エッチングにより開口して接
   続孔を形成する第２の工程と、上記接続孔内を埋め込ん
   で上記第２の層間絶縁膜上の全面に有機化合物を形成
   し、上記第２の層間絶縁膜上の上記有機化合物を除去し
   て上記接続孔内のみに残存させる第３の工程と、上記第
   ２の層間絶縁膜上における上記接続孔を含む領域に抜き
   パターンを形成した配線溝形成用のレジストパターンを
   マスクとして、上記第２の層間絶縁膜を下層の上記エッ
   チングストッパ膜を所定の量でオーバーエッチするまで
   異方性エッチングして配線溝を形成することにより、上
   記有機化合物上部を露出してその根元部分周囲に上記エ
   ッチングストッパ膜のリング状エッチング残渣を形成す
   る第４の工程と、上記有機化合物を除去した後、上記エ
   ッチングストッパ膜のエッチング残渣をウエット処理に
   より除去する第５の工程と、上記配線溝とそれに連通し
   て下方に形成される上記接続孔とに配線膜を埋め込んで
   上記導電層に接続形成する第６の工程とを有することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 配線溝を形成する第４の工程が、第２の
   層間絶縁膜エッチング時に、有機化合物周囲に上記第２
   の層間絶縁膜のリング状エッチング残渣を形成するもの
   であり、その後第５の工程において、エッチングストッ
   パ膜のエッチング残渣を除去する際、上記第２の層間絶
   縁膜のエッチング残渣をリフトオフにより同時に除去す
   ることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方
   法。
5. 【請求項５】 半導体基板上に形成された導電層を覆う
   全面に第１の層間絶縁膜を形成する第１の工程と、該層
   間絶縁膜上に形成した接続孔形成用のレジストパターン
   をマスクとして、該層間絶縁膜を上記導電層に到達する
   まで異方性エッチングにより開口して接続孔を形成する
   第２の工程と、該接続孔内を埋め込んで上記層間絶縁膜
   上の全面に有機化合物を形成し、上記層間絶縁膜上の上
   記有機化合物を除去して上記接続孔内のみに開口面より
   も若干後退させて残存させる第３の工程と、上記有機化
   合物が該層間絶縁膜表面から突出するまで上記層間酸化
   膜を所定の厚さでエッチバックする第４の工程と、有機
   ＡＲＣ膜を全面に形成し、該有機ＡＲＣ膜をリソグラフ
   ィの反射防止膜として、上記層間絶縁膜上における上記
   接続孔を含む領域に抜きパターンを形成した配線溝形成
   用のレジストパターンを形成する第５の工程と、該配線
   溝形成用のレジストパターンをマスクとして、上記有機
   ＡＲＣ膜さらに上記層間絶縁膜を所定の深さまで異方性
   エッチングして配線溝を形成し上記有機化合物上部を露
   出する第６の工程と、上記有機化合物を除去した後、上
   記配線溝とそれに連通して下方に形成される上記接続孔
   とに配線膜を埋め込んで上記導電層に接続形成する第７
   の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】 第２の工程で形成される接続孔が、上部
   がテーパ形状であり、層間絶縁膜をエッチバックする第
   ４の工程が、テーパ形状である上記接続孔上部を切除す
   るものであることを特徴とする請求項５記載の半導体装
   置の製造方法。