JP2016032036A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法が異なる複数の開口部を絶縁膜に適切に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。
【解決手段】下地１１１上に絶縁膜１１２を形成し、開口パターン１１４及び開口パターン１１５を有するレジストマスク１１３を絶縁膜１１２上に形成し、第１のエッチングにより、開口パターン１１４に倣い下地１１１に達する開口部１１６及び開口パターン１１５に倣う開口部１１７を絶縁膜１１２に形成する。開口部１１６内、開口部１１７内及びレジストマスク１１３上に犠牲層１１９を形成し、第２のエッチングにより、絶縁膜１１２の開口部１１６に面する第１の面及び開口部１１７に面する第２の面が犠牲層１１９で覆われた状態を維持しつつ、レジストマスク１１３の上面を露出させ、第３のエッチングにより、開口パターン１１５の内側から絶縁膜１１２を除去し、犠牲層１１９及びレジストマスク１１３を除去する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造では、絶縁膜に回路用のパターンを形成するだけでなく、回路用のパターンよりも太いアライメント用のパターンを形成する。例えば、回路用のパターンの幅は１３０ｎｍであり、アライメント用のパターンの幅は２０００ｎｍである。回路用のパターンの形成に適した条件でエッチングを行うと、アライメント用のパターンでは十分なエッチングを行うことができないことがある。そして、除去する予定の領域に絶縁膜が残っていると、アライメントの際に十分なコントラストが得られなくなったり、後の工程において汚染が生じたりする。

特開２００８−１９３０９８号公報

本発明の目的は、寸法が異なる複数の開口部を絶縁膜に適切に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。

半導体装置の製造方法の一態様では、下地上に絶縁膜を形成し、第１の寸法の第１の開口パターン及び前記第１の寸法よりも大きい第２の寸法の第２の開口パターンを有するレジストマスクを前記絶縁膜上に形成し、第１のエッチングにより、前記第１の開口パターンに倣い前記下地に達する第１の開口部及び前記第２の開口パターンに倣う第２の開口部を前記絶縁膜に形成する。前記第１の開口部内、前記第２の開口部内及び前記レジストマスク上に犠牲層を形成し、第２のエッチングにより、前記絶縁膜の前記第１の開口部に面する第１の面及び前記第２の開口部に面する第２の面が前記犠牲層で覆われた状態を維持しつつ、前記レジストマスクの上面を露出させ、第３のエッチングにより、前記第２の開口パターンの内側から前記絶縁膜を除去し、前記犠牲層及び前記レジストマスクを除去する。

上記の半導体装置の製造方法によれば、適切に犠牲層の形成及び除去等を行うため、寸法が異なる複数の開口部を絶縁膜に適切に形成することができる。

第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図１Ａに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す断面図である。 第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図４に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図５に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図６に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図７に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図８に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図９に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１０に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１１に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１２に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１３に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１４に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１５に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１６に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１７に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１８に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図１９に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２０に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２１に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２２に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２３に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２４に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２５に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２６に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２７に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２８に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図２９に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３０に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３１に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３３に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３４に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３５に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３６に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３７に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３８に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図３９に引き続き、半導体装置の製造方法を示す断面図である。

以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図１Ａ乃至図１Ｂは、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

先ず、図１Ａ（ａ）に示すように、半導体基板等の下地１１１上に絶縁膜１１２を形成し、絶縁膜１１２上にレジストマスク１１３を形成する。レジストマスク１１３は、小パターン領域１０１内に第１の寸法の開口パターン１１４を有し、大パターン領域１０２に第１の寸法よりも大きい第２の寸法の開口パターン１１５を有する。

次いで、図１Ａ（ｂ）に示すように、エッチングにより、開口パターン１１４に倣い下地１１１に達する開口部１１６、及び開口パターン１１５に倣う開口部１１７を絶縁膜１１２に形成する。このエッチングは、小パターン領域１０１内で絶縁膜１１２が過剰にエッチングされないように、開口部１１６の形成に適した条件で行う。大パターン領域１０２内では、エッチングが不足して、開口パターン１１５の中央に絶縁膜１１２の一部（残部１１８）が残ることがある。

その後、図１Ａ（ｃ）に示すように、開口パターン１１４及び１１５内、開口部１１６及び１１７内並びにレジストマスク１１３上に犠牲層１１９を形成する。犠牲層１１９の厚さは、例えば２００ｎｍとする。開口部１１６及び開口パターン１１４が犠牲層１１９で埋まる。犠牲層１１９は、例えばＣ₄Ｆ₆ガス又はＣ₄Ｆ₈ガスのプラズマを用いて形成することができる。

続いて、図１Ｂ（ｄ）に示すように、エッチングにより、絶縁膜１１２の開口部１１６に面する第１の面及び開口部１１７に面する第２の面が犠牲層１１９で覆われた状態を維持しつつ、レジストマスク１１３の上面を露出させる。残部１１８が存在する場合、レジストマスク１１３の上面が露出すれば、残部１１８の上面も露出する。このエッチングは、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて行うことができ、例えば総厚で２５０ｎｍ程度の犠牲層１１９及びレジストマスク１１３を除去する。

次いで、エッチングにより、開口パターン１１５の内側から絶縁膜１１２を除去する。つまり、絶縁膜１１２の一部である残部１１８がそれまで存在していても、図１Ｂ（ｅ）に示すように、残部１１８を消失させる。このエッチングは、開口部１１６を形成したときよりも絶縁膜１１２が除去されやすい条件で行う。例えば、開口部１１６を形成したときよりもバイアスパワーを高めてエッチングを行うか、Ｏ₂ガスの流量を高めてエッチングを行うか、バイアスパワー及びＯ₂ガスの流量を高めてエッチングを行う。小パターン領域１０１内では、絶縁膜１１２の開口部１１６に面する第１の面が犠牲層１１９で覆われているため、小パターン領域１０１で絶縁膜１１２はエッチングされない。

その後、図１Ｂ（ｆ）に示すように、レジストマスク１１３及び犠牲層１１９を除去する。レジストマスク１１３及び犠牲層１１９は、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて除去することができる。

そして、開口部１１６及び開口部１１７内に配線用の金属膜又はアライメントマーク用の金属膜等を形成する。トランジスタ等の半導体素子を適宜形成し、更に上層配線等を形成して半導体装置を完成させる。

第１の実施形態によれば、小さい開口部１１６近傍にエッチングダメージを生じさせることなく、大きい開口部１１７を適切に形成することができる。従って、絶縁膜の一部の残存に伴う汚染及びコントラスト不足等を抑制することができる。

なお、犠牲層１１９のエッチングの際に下地１１１もエッチングされるため、図２（ａ）に示すように、下地１１１の露出している部分に凹部１２１が形成されることがある。同様に、開口パターン１１５の内側から絶縁膜１１２を除去するように行う絶縁膜１１２のエッチングの際にも下地１１１がエッチングされるため、図２（ｂ）に示すように、下地１１１の露出している部分に凹部１２２が形成されることがある。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３乃至図３２は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

先ず、図３に示すように、半導体基板等の基板２１１の表面に素子分離領域２１２を形成する。素子分離領域２１２は、少なくとも素子形成領域２０１には形成し、コンタクトマーク形成領域２０２及び／又はヴィアマーク形成領域２０３にも形成してよい。素子分離領域２１２は、例えばＳＴＩ（shallow trench isolation）法により形成する。

次いで、図４に示すように、素子形成領域２０１内にトランジスタ２１７等の素子を形成する。トランジスタ２１７は、例えば不純物拡散層２１３、ゲート絶縁膜２１４、多結晶シリコン膜２１５及びサイドウォール絶縁膜２１６を含む。素子分離領域２１２上に他の多結晶シリコン膜２１５及びサイドウォール絶縁膜２１６を形成してもよい。トランジスタ２１７の多結晶シリコン膜２１５はゲート電極として機能し、素子分離領域２１２上の多結晶シリコン膜２１５は、例えば配線として機能する。例えば、ゲート絶縁膜２１４としてシリコン酸化膜を形成し、サイドウォール絶縁膜２１６としてシリコン酸化膜を形成する。なお、図４乃至図３２において、（ａ）は素子形成領域２０１の構成を示し、（ｂ）はコンタクトマーク形成領域２０２の構成を示し、（ｃ）はヴィアマーク形成領域２０３の構成を示す。

その後、図５に示すように、トランジスタ２１７を覆うようにエッチングストッパ２２１を基板２１１及び素子分離領域２１２上に形成し、エッチングストッパ２２１上に層間絶縁膜２２２を形成する。例えば、エッチングストッパ２２１としてシリコン窒化膜を形成し、層間絶縁膜２２２としてシリコン酸化膜を形成する。

続いて、図６に示すように、層間絶縁膜２２２上にレジストマスク２２３を形成する。レジストマスク２２３は、素子形成領域２０１内に第１の寸法の開口パターン２２４を有し、コンタクトマーク形成領域２０２内に第１の寸法よりも大きい第２の寸法の開口パターン２２５を有する。例えば、開口パターン２２４は径が１３０ｎｍのホールパターンであり、開口パターン２２５は幅が２０００ｎｍのトレンチパターンである。開口パターン２２４が、幅が１３０ｎｍの配線パターンであってもよい。

次いで、図７に示すように、エッチングにより、開口パターン２２４に倣いエッチングストッパ２２１に達する開口部２２６、及び開口パターン２２５に倣う開口部２２７を層間絶縁膜２２２に形成する。このエッチングは、素子形成領域２０１内で層間絶縁膜２２２が過剰にエッチングされないように、開口部２２６の形成に適した条件で行う。例えば、平行平板反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）装置にて、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ａｒガス及びＯ₂ガスの混合ガスを用いたエッチングを行う。コンタクトマーク形成領域２０２内では、エッチングが不足して、開口パターン２２５の中央に層間絶縁膜２２２の一部（残部２２８）が残ることがある。

その後、図８に示すように、開口パターン２２４及び２２５内、開口部２２６及び２２７内並びにレジストマスク２２３上に犠牲層２３０を形成する。犠牲層２３０の厚さは、例えば２００ｎｍとする。開口部２２６及び開口パターン２２４が犠牲層２３０で埋まる。犠牲層２３０は、例えばＣ₄Ｆ₆ガス又はＣ₄Ｆ₈ガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマを用いて形成することができる。

続いて、図９に示すように、エッチングにより、層間絶縁膜２２２の開口部２２６に面する第１の面及び開口部２２７に面する第２の面が犠牲層２３０で覆われた状態を維持しつつ、レジストマスク２２３の上面を露出させる。残部２２８が存在する場合、レジストマスク２２３の上面が露出すれば、残部２２８の上面も露出する。このエッチングは、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて行うことができ、例えば総厚で２５０ｎｍ程度の犠牲層２３０及びレジストマスク２２３を除去する。

次いで、エッチングにより、開口パターン２２５の内側から層間絶縁膜２２２を除去する。つまり、層間絶縁膜２２２の一部である残部２２８がそれまで存在していても、図１０に示すように、残部２２８を消失させる。このエッチングは、開口部２２６を形成したときよりも層間絶縁膜２２２が除去されやすい条件で行う。例えば、開口部２２６を形成したときよりもバイアスパワーを高めてエッチングを行うか、Ｏ₂ガスの流量を高めてエッチングを行うか、バイアスパワー及びＯ₂ガスの流量を高めてエッチングを行う。素子形成領域２０１内では、層間絶縁膜２２２の開口部２２６に面する第１の面が犠牲層２３０で覆われているため、素子形成領域２０１で層間絶縁膜２２２はエッチングされない。図７に示す層間絶縁膜２２２のエッチングから図１０に示すエッチングまでの処理を一つのチャンバ内で行うことが好ましい。

その後、図１１に示すように、レジストマスク２２３及び犠牲層２３０を除去する。レジストマスク２２３及び犠牲層２３０は、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて除去することができる。

続いて、図１２に示すように、エッチングストッパ２２１の開口部２２６から露出している部分及び開口部２２７から露出している部分を除去する。

次いで、図１３に示すように、開口部２２６内、開口部２２７内及び層間絶縁膜２２２上に導電膜２１８を形成する。導電膜２１８の形成では、例えばＴｉ膜及びその上のＴｉＮ膜のグルー膜を形成し、その上にＷ膜を形成する。

その後、図１４に示すように、化学機械的研磨法（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）法により、層間絶縁膜２２２の上面が露出するように導電膜２１８の一部を除去する。

続いて、図１５に示すように、層間絶縁膜２２２及び導電膜２１８上に層間絶縁膜２２９及びレジスト膜２３２を形成する。

次いで、コンタクトマーク形成領域２０２内の導電膜２１８をアライメントマークとして位置合わせを行った上でレジスト膜２３２の露光を行い、レジスト膜２３２の現像を行う。この結果、図１６に示すように、素子形成領域２０１内に開口パターン２３４を有し、コンタクトマーク形成領域２０２内に開口パターン２３５を有するレジストマスク２３３が得られる。

その後、図１７に示すように、エッチングにより、開口パターン２３４に倣う開口部２３６及び開口パターン２３５に倣う開口部２３７を、層間絶縁膜２２９及び層間絶縁膜２２２に形成し、レジストマスク２３３を除去する。

続いて、図１８に示すように、開口部２３６内に導電膜２３８を形成し、開口部２３７内に導電膜２３９を形成する。導電膜２３８及び導電膜２３９は、例えば、めっき法によるＣｕ膜の形成及びＣＭＰ法による層間絶縁膜２２９上からのＣｕ膜の除去により形成することができる。

次いで、図１９に示すように、導電膜２３８及び導電膜２３９を覆うようにエッチングストッパ２４０を層間絶縁膜２２９上に形成し、エッチングストッパ２４０上に層間絶縁膜２４１を形成し、層間絶縁膜２４１上にレジスト膜２４２を形成する。例えば、エッチングストッパ２４０としてシリコン炭化膜を形成し、層間絶縁膜２４１としてシリコン酸化膜を形成する。

その後、図２０に示すように、レジスト膜２４２の露光を行い、レジスト膜２４２の現像を行う。この結果、図２０に示すように、素子形成領域２０１内に開口パターン２４４を有し、ヴィアマーク形成領域２０３内に開口パターン２４５を有するレジストマスク２４３が得られる。例えば、開口パターン２４４はホールパターンであり、開口パターン２４５はトレンチパターンである。

続いて、図２１に示すように、エッチングにより、開口パターン２４４に倣いエッチングストッパ２４０に達する開口部２４６、及び開口パターン２４５に倣う開口部２４７を層間絶縁膜２４１に形成する。このエッチングは、素子形成領域２０１内で層間絶縁膜２４１が過剰にエッチングされないように、開口部２４６の形成に適した条件で行う。例えば、平行平板ＲＩＥ装置にて、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ａｒガス及びＯ₂ガスの混合ガスを用いたエッチングを行う。ヴィアマーク形成領域２０３内では、エッチングが不足して、開口パターン２４５の中央に層間絶縁膜２４１の一部（残部２４８）が残ることがある。

次いで、図２２に示すように、開口パターン２４４及び２４５内、開口部２４６及び２４７内並びにレジストマスク２４３上に犠牲層２４９を形成する。犠牲層２４９の厚さは、例えば２００ｎｍとする。開口部２４６及び開口パターン２４４が犠牲層２４９で埋まる。犠牲層２４９は、例えばＣ₄Ｆ₆ガス又はＣ₄Ｆ₈ガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマを用いて形成することができる。

その後、図２３に示すように、エッチングにより、層間絶縁膜２４１の開口部２４６に面する第１の面及び開口部２４７に面する第２の面が犠牲層２４９で覆われた状態を維持しつつ、レジストマスク２４３の上面を露出させる。残部２４８が存在する場合、レジストマスク２４３の上面が露出すれば、残部２４８の上面も露出する。このエッチングは、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて行うことができ、例えば総厚で２５０ｎｍ程度の犠牲層２４９及びレジストマスク２４３を除去する。

続いて、エッチングにより、開口パターン２４５の内側から層間絶縁膜２４１を除去する。つまり、層間絶縁膜２４１の一部である残部２４８がそれまで存在していても、図２４に示すように、残部２４８を消失させる。このエッチングは、開口部２４６を形成したときよりも層間絶縁膜２４１が除去されやすい条件で行う。例えば、開口部２４６を形成したときよりもバイアスパワーを高めてエッチングを行うか、Ｏ₂ガスの流量を高めてエッチングを行うか、バイアスパワー及びＯ₂ガスの流量を高めてエッチングを行う。素子形成領域２０１内では、層間絶縁膜２４１の開口部２４６に面する第１の面が犠牲層２４９で覆われているため、素子形成領域２０１で層間絶縁膜２４１はエッチングされない。図２１に示す層間絶縁膜２４１のエッチングから図２４に示すエッチングまでの処理を一つのチャンバ内で行うことが好ましい。

次いで、図２５に示すように、レジストマスク２４３及び犠牲層２４９を除去する。レジストマスク２４３及び犠牲層２４９は、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて除去することができる。

その後、図２６に示すように、開口部２４６内、開口部２４７内及び層間絶縁膜２４１上にレジスト膜２５０を形成し、レジスト膜２５０上にマスク中間層２５１を形成し、マスク中間層２５１上にレジスト膜２５２を形成する。例えば、マスク中間層２５１としてシリコン酸化膜を形成する。

続いて、ヴィアマーク形成領域２０３内の開口部２４７をアライメントマークとして位置合わせを行った上でレジスト膜２５２の露光を行い、レジスト膜２５２の現像を行う。この結果、図２７に示すように、素子形成領域２０１内に開口パターン２５４を有し、ヴィアマーク形成領域２０３内に開口パターン２５５を有するレジストマスク２５３が得られる。

次いで、図２８に示すように、エッチングにより、開口パターン２５４に倣う開口パターン２５６及び開口パターン２５５に倣う開口パターン２５７を、マスク中間層２５１及びレジスト膜２５０に形成する。また、レジスト膜２５０に開口パターン２５６及び２５７を形成している期間中にレジストマスク２５３を除去する。

その後、図２９に示すように、マスク中間層２５１を除去しながら、開口パターン２５６に倣う開口部２５８及び開口パターン２５７に倣う開口部２５９を層間絶縁膜２４１に形成する。

続いて、図３０に示すように、レジスト膜２５０を除去する。

次いで、図３１に示すように、エッチングストッパ２４０の開口部２４６から露出している部分及び開口部２４７から露出している部分を除去し、開口部２４６、２４７、２５８及び２４９内並びに層間絶縁膜２４１上に導電膜２６０を形成する。導電膜２６０としては、例えばめっき法によりＣｕ膜を形成する。

その後、図３２に示すように、ＣＭＰ法により層間絶縁膜２４１上から導電膜２６０を除去する。

そして、上層配線等を形成して半導体装置を完成させる。この半導体装置では、例えば、開口部２２６内の導電膜２１８がコンタクトプラグとして機能し、開口部２４６内の導電膜２６０がヴィアプラグとして機能し、開口部２５８内の導電膜２６０が配線として機能する。コンタクトプラグ及びヴィアプラグは、半導体集積回路の配線の一部でもある。

第２の実施形態によれば、素子形成領域２０１内の小さい開口部２２６、２３６、２４６及び２５８近傍にエッチングダメージを生じさせることなく、大きい開口部２２７、２３７、２４７及び２５９を適切に形成することができる。従って、絶縁膜の一部の残存に伴う汚染及びコントラスト不足等を抑制することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図３３乃至図４０は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

先ず、図３３に示すように、第２の実施形態と同様に、層間絶縁膜２２２の形成までの処理を行う。次いで、層間絶縁膜２２２上にレジスト膜３００を形成し、レジスト膜３００上にマスク中間層３０１を形成し、マスク中間層３０１上にレジスト膜３０２を形成する。例えば、マスク中間層３０１としてシリコン酸化膜を形成する。図３３乃至図４０において、（ａ）は素子形成領域２０１の構成を示し、（ｂ）はコンタクトマーク形成領域２０２の構成を示し、（ｃ）はヴィアマーク形成領域２０３の構成を示す。

その後、レジスト膜３０２の露光を行い、レジスト膜３０２の現像を行う。この結果、図３４に示すように、素子形成領域２０１内に第１の寸法の開口パターン３０４を有し、コンタクトマーク形成領域２０２内に第１の寸法よりも大きい第２の寸法の開口パターン３０５を有するレジストマスク３０３が得られる。例えば、開口パターン３０４は径が１３０ｎｍのホールパターンであり、開口パターン３０５は幅が２０００ｎｍのトレンチパターンである。開口パターン３０４が、幅が１３０ｎｍの配線パターンであってもよい。

続いて、図３５に示すように、エッチングにより、開口パターン３０４に倣う開口パターン３０６及び開口パターン３０５に倣う開口パターン３０７を、マスク中間層３０１及びレジスト膜３００に形成する。この結果、素子形成領域２０１内に開口パターン３０６を有し、コンタクトマーク形成領域２０２内に開口パターン３０７を有するレジストマスク３１３が得られる。また、レジスト膜３００に開口パターン３０６及び３０７を形成している期間中にレジストマスク３０３を除去する。

次いで、図３６に示すように、エッチングにより、マスク中間層３０１を除去しながら、開口パターン３０６に倣いエッチングストッパ２２１に達する開口部３０８及び開口パターン３０７に倣う開口部３０９を層間絶縁膜２２２に形成する。このエッチングは、素子形成領域２０１内で層間絶縁膜２２２が過剰にエッチングされないように、開口部３０８の形成に適した条件で行う。例えば、平行平板ＲＩＥ装置にて、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ａｒガス及びＯ₂ガスの混合ガスを用いたエッチングを行う。コンタクトマーク形成領域２０２内では、エッチングが不足して、開口パターン３０７の中央に層間絶縁膜２２２の一部（残部３１０）が残ることがある。

その後、図３７に示すように、開口パターン３０６及び３０７内、開口部３０８及び３０９内並びにレジストマスク３１３上に犠牲層３１１を形成する。犠牲層３１１の厚さは、例えば２００ｎｍとする。開口部３０８及び開口パターン３０６が犠牲層３１１で埋まる。犠牲層３１１は、例えばＣ₄Ｆ₆ガス又はＣ₄Ｆ₈ガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマを用いて形成することができる。

続いて、図３８に示すように、エッチングにより、層間絶縁膜２２２の開口部３０８に面する第１の面及び開口部３０９に面する第２の面が犠牲層３１１で覆われた状態を維持しつつ、レジストマスク３１３の上面を露出させる。残部３１０が存在する場合、レジストマスク３１３の上面が露出すれば、残部３１０の上面も露出する。このエッチングは、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて行うことができ、例えば総厚で２５０ｎｍ程度の犠牲層３１１及びレジストマスク３１３を除去する。

次いで、エッチングにより、開口パターン３０７の内側から層間絶縁膜２２２を除去する。つまり、層間絶縁膜２２２の一部である残部３１０がそれまで存在していても、図３９に示すように、残部３１０を消失させる。このエッチングは、開口部３０８を形成したときよりも層間絶縁膜２２２が除去されやすい条件で行う。例えば、開口部３０８を形成したときよりもバイアスパワーを高めてエッチングを行うか、Ｏ₂ガスの流量を高めてエッチングを行うか、バイアスパワー及びＯ₂ガスの流量を高めてエッチングを行う。素子形成領域２０１内では、層間絶縁膜２２２の開口部３０８に面する第１の面が犠牲層３１１で覆われているため、素子形成領域２０１で層間絶縁膜２２２はエッチングされない。図３６に示す層間絶縁膜２２２のエッチングから図３９に示すエッチングまでの処理を一つのチャンバ内で行うことが好ましい。

次いで、図４０に示すように、レジストマスク３１３及び犠牲層３１１を除去する。レジストマスク３１３及び犠牲層３１１は、例えばＯ₂ガスのプラズマを用いて除去することができる。その後、エッチングストッパ２２１の開口部３０８から露出している部分及び開口部３０９から露出している部分を除去する。

そして、第２の実施形態と同様にして、導電膜２１８の形成（図１３）以降の処理を行って半導体装置を完成させる。

第３の実施形態によっても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

第２の実施形態及び第３の実施形態においても、図２に示すような凹部が形成されることがある。犠牲層の材料は特に限定されないが、絶縁膜との間のエッチング選択比が高く、かつ高いカバレッジが得られるものが好ましい。犠牲層として、例えばプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）法によりアモルファスカーボン層を形成してもよい。また、小パターン領域１０１又は素子形成領域２０１の開口部内に犠牲層を形成する際には、空隙や鬆が開口部内に形成されないように犠牲層を開口部内に埋め込むことが好ましい。エッチングダメージに起因するコンタクト抵抗の上昇及びリーク電流の上昇を抑えるためである。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
下地上に絶縁膜を形成する工程と、
第１の寸法の第１の開口パターン及び前記第１の寸法よりも大きい第２の寸法の第２の開口パターンを有するレジストマスクを前記絶縁膜上に形成する工程と、
第１のエッチングにより、前記第１の開口パターンに倣い前記下地に達する第１の開口部及び前記第２の開口パターンに倣う第２の開口部を前記絶縁膜に形成する工程と、
前記第１の開口部内、前記第２の開口部内及び前記レジストマスク上に犠牲層を形成する工程と、
第２のエッチングにより、前記絶縁膜の前記第１の開口部に面する第１の面及び前記第２の開口部に面する第２の面が前記犠牲層で覆われた状態を維持しつつ、前記レジストマスクの上面を露出させる工程と、
第３のエッチングにより、前記第２の開口パターンの内側から前記絶縁膜を除去する工程と、
前記犠牲層及び前記レジストマスクを除去する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記２）
前記第３のエッチングを前記第１のエッチングよりも前記絶縁膜が除去されやすい条件で行うことを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。

（付記３）
前記第１の開口部内に半導体集積回路の配線の一部を形成し、前記第２の開口部内にアライメントマークの一部を形成する工程を有することを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置の製造方法。

（付記４）
前記第２のエッチングにより、前記下地の上面に第１の凹部を形成する工程を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

（付記５）
前記第３のエッチングにより、前記下地の上面に第２の凹部を形成する工程を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

（付記６）
前記第１のエッチングから前記第３のエッチングまでの処理を一つのチャンバ内で行うことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

（付記７）
Ｃ₄Ｆ₆ガス又はＣ₄Ｆ₈ガスのプラズマを用いて前記犠牲層を形成することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

１１１：下地
１１２：絶縁膜
１１３、２２３、２４３、３１３：レジストマスク
１１４、１１５、２２４、２２５、２４４、２４５、３０６、３０７：開口パターン
１１６、１１７、２２６、２２７、２４６、２４７、３０８、３０９：開口部
１１８、２２８、２４８、３１０：残部
１１９、２３０、２４９、３１１：犠牲層
１２１、１２２：凹部

Claims (5)

1. 下地上に絶縁膜を形成する工程と、
   第１の寸法の第１の開口パターン及び前記第１の寸法よりも大きい第２の寸法の第２の開口パターンを有するレジストマスクを前記絶縁膜上に形成する工程と、
   第１のエッチングにより、前記第１の開口パターンに倣い前記下地に達する第１の開口部及び前記第２の開口パターンに倣う第２の開口部を前記絶縁膜に形成する工程と、
   前記第１の開口部内、前記第２の開口部内及び前記レジストマスク上に犠牲層を形成する工程と、
   第２のエッチングにより、前記絶縁膜の前記第１の開口部に面する第１の面及び前記第２の開口部に面する第２の面が前記犠牲層で覆われた状態を維持しつつ、前記レジストマスクの上面を露出させる工程と、
   第３のエッチングにより、前記第２の開口パターンの内側から前記絶縁膜を除去する工程と、
   前記犠牲層及び前記レジストマスクを除去する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記第３のエッチングを前記第１のエッチングよりも前記絶縁膜が除去されやすい条件で行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１の開口部内に半導体集積回路の配線の一部を形成し、前記第２の開口部内にアライメントマークの一部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第２のエッチングにより、前記下地の上面に第１の凹部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第３のエッチングにより、前記下地の上面に第２の凹部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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