JP3452344B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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
方法に係り，特に半導体装置のコンタクトホールの形成
および配線形成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年，半導体装置においては微細加工の
進展が著しく，特に配線工程では，非常に微細な開口径
のコンタクトホールを形成する技術が要求されている。
例えば第１世代２５６ＭｂＤＲＡＭクラスでは，ダイレ
クトコンタクト方式で０．１μｍ前後の開口径が要求さ
れている。また，最近採用され始めているセルフアライ
ンコンタクトでも０．３μｍ前後の開口径が要求されて
いる。さらに，将来のギガビット世代では，超微細な開
口径のコンタクトホールを形成する技術が要求される。
このような状況下で，従来のホトリソグラフィ技術で
は，微細な開口径のコンタクトホールを形成するための
エッチングマスクとなるレジストパターン自体の形成が
困難になってきているため，ポリシリコンなどの無機材
料をエッチングマスクとして利用して，より微細なコン
タクトホールを形成する方法が開発されている。

【０００３】次に，上記のようにポリシリコンなどの無
機材料を絶縁膜エッチング用のマスク材料として使用し
て，コンタクトホールを形成する従来の方法について，
図１５及び図１６を参照しながら，以下に説明する。ま
ず，図１５（ａ）に示すように，Ｓｉ基板１００上に
は，たとえば厚み５〜６ｎｍのゲート誘電体膜１０２が
形成されており，このゲート誘電体膜１０２上には，ゲ
ート厚みが，たとえば１５０〜３００ｎｍで，ゲート長
が，たとえば０．２μｍの複数のゲート１０４が形成さ
れている。また，各ゲート１０４の側壁には，ＬＤＤ
（ライトリー・ドープト・ドレイン）構造のための絶縁
膜サイドウォール１０６が，たとえば０．０７μｍの幅
で形成されている。さらに，このゲート１０４を覆うよ
うに，厚みが，たとえば５００〜８００ｎｍの層間絶縁
膜１０８が形成されており，この層間絶縁膜１０８の上
部には，マスクとなるべき第１のマスク用ポリシリコン
１１０が，たとえば１００〜３００ｎｍの厚みで形成さ
れている。そして，この第１のマスク用ポリシリコン１
１０をエッチング加工するために必要なホトレジストマ
スク１１２が，通常のホトリソグラフィプロセスを用い
て形成される。

【０００４】その後，図１５（ｂ）に示すように，ホト
レジストマスク１１２をマスクとして，第１のマスク用
ポリシリコン１１０をエッチング加工し，開口部１１０
ａを形成した後，不要となるホトレジストマスク１１２
を通常のレジスト除去プロセス，たとえばアッシング後
に硫酸過酸化水素で洗浄除去するプロセスで除去する。

【０００５】次いで，図１５（ｃ）に示すように層間絶
縁膜１０８および第１のマスク用ポリシリコン１１０の
上に厚みが，たとえば約１００ｎｍの第２のマスク用ポ
リシリコン１１３を形成する。この処理によって，第１
のマスク用ポリシリコン１１０に形成される開口部１１
０ａの開口径は，第２のマスク用ポリシリコン１１３の
膜厚分だけ縮小する。

【０００６】次いで，図１６（ｄ）に示すように，第２
のマスク用ポリシリコン１１３の全面エッチングを行
い，第１のマスク用ポリシリコン１１０の開口部１１０
ａの側壁にのみ，第２のマスク用ポリシリコン１１３が
残るようにする。なお，かかる処理後に残る第１のマス
ク用ポリシリコン１１０と第２のマスク用ポリシリコン
１１３とを複合させた部分を，以下，ポリシリコンマス
ク１１４と称する。このようにして，コンタクトホール
形成用開口部１１０ａの開口径を，第２のマスク用ポリ
シリコン１１３膜厚分だけ縮小し，たとえば０．０６μ
ｍにすることが可能となる。

【０００７】次いで，かかる方法により形成されたポリ
シリコンマスク１１４をマスクとして，図１６（ｅ）に
示すように，層間絶縁膜１０８をエッチング加工して，
所望の縮小された開口径，たとえば０．０６μｍのコン
タクトホール１１６を形成する。

【０００８】次いで，上記のように構成されたコンタク
トホール１１６に配線用ポリシリコン１１８を充填する
のであるが，その際には，図１６（ｆ）に示すように，
配線用ポリシリコン１１８を，ポリシリコンマスク１１
４の周囲全体にわたり，たとえば約２００ｎｍの厚みで
塗布することにより，ホール内にも配線用ポリシリコン
１１８を充填させる。なお，このようにして形成された
コンタクトホール１１６の開口径は十分に小さいので，
ポリシリコンマスク１１４の上面は，ほぼ平面な状態と
なる。

【０００９】そして，このようにして形成された配線用
ポリシリコン１１８上に通常のホトリソグラフィプロセ
スによりレジストマスク（図示せず）を形成し，図１６
（ｇ）に示すように，不要なる配線用ポリシリコン１１
８及びポリシリコンマスク１１４をエッチング除去する
ことにより，一連の配線工程が終了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ここで，上記のように
絶縁膜エッチング用のマスク材料とその後の配線用材料
として，同一材料，たとえばポリシリコンを使用する場
合には，エッチング加工は比較的容易に可能であり，上
記のような製造工程により所望の配線構造を得ることも
可能であった。

【００１１】しかし，絶縁膜エッチング用のマスク材料
とその後の配線用材料とで，異なる材料を用いたい場合
がある。たとえばエッチング特性上，絶縁膜エッチング
用マスクにはポリシリコンを使用し，配線用材料にはポ
リシリコンとは異なる材料，たとえばタングステンを使
用したい場合などである。このような場合には，配線エ
ッチングをする際に，２種類の異なる材料から構成され
る膜を同時にエッチング加工する必要があり，同一の材
料で構成される膜を同時にエッチングする場合よりも高
度な技術力が要求される。

【００１２】さらに，２種類の異なる材料から構成され
る膜を同時にエッチング加工する場合には，絶縁膜エッ
チング用のマスク材料とコンタクトホールに充填する配
線用材料とが互いに重なりあい，膜厚が厚くなることは
避けられない。しかし，今後の高集積／微細パターンを
考えた場合，膜厚があまり厚くなるのは好ましくないこ
とは明らかである。

【００１３】したがって，本発明は，上記のような従来
の半導体装置の製造方法が有する問題点に鑑みてなされ
たものであり，超微細加工に利用されるような狭いコン
タクトホール形成にかかる配線エッチング処理を容易に
実施可能にすると共に，均一なエッチング処理を可能と
する新規かつ改良された半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【００１４】さらに，本発明の別の目的は，超微細な配
線構造を形成する際に，絶縁膜エッチング用マスク材料
と異なる配線用材料を使用した場合であっても，その加
工を容易に行うことが可能な新規かつ改良された半導体
の製造方法を提供することである。

【００１５】さらに本発明の別の目的は，上記のよう
に，絶縁膜エッチング用マスク材料と異なる配線用材料
を使用した場合であっても，その膜厚を薄くすることが
可能な新規かつ改良された半導体装置の製造方法を提供
することである。

【００１６】さらに本発明の別の目的は，様々な大きさ
の開口径のコンタクトホールにも対応可能であり，また
深さの異なるコンタクトホールが共存する場合にも柔軟
に対応することが可能であり，さらにまた，配線厚みが
異なる場合であっても，その継ぎ目部分の加工性能を向
上させ，製品の信頼性を高めることが可能な，新規かつ
改良された半導体装置の製造方法を提供することであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明によれば，層間絶縁膜上に最終的に配線とな
る無機材料マスクを形成し，前記無機材料マスクにより
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し，前記コン
タクトホールに配線材料を充填する工程を含む半導体装
置の製造方法が提供される。

【００１８】そして，この方法は，本発明によれば，請
求項１に記載のように，前記層間絶縁膜に形成された前
記コンタクトホールに充填材を充填するとともに，前記
無機材料マスクを覆うように前記充填材膜を塗布する工
程と，少なくとも前記無機材料マスクが露出するまで前
記充填材膜を選択的にエッチングする工程と，前記充填
材膜を選択的にエッチングすることにより露出した前記
無機材料マスク上の配線の高さを高くしたい部分に高さ
調整膜を形成する工程と，前記配線を高さを高くしたい
部分以外の部分に残存する無機材料マスクを選択的にエ
ッチング除去する工程と，前記高さ調整膜と前記コンタ
クトホール内に残存する前記充填材とを同時にエッチン
グする工程と，前記充填材が除去された前記コンタクト
ホール内に前記配線材料を充填する工程とから成ること
を特徴としている。

【００１９】かかる構成によれば，充填材膜をコンタク
トホールのエッチングマスクとして無機材料マスクをエ
ッチング除去できるので，配線材料と無機材料マスクを
それぞれ異なる材料から構成することが可能となるとと
もに，その場合であっても配線構造が厚くならない。さ
らに，高さ調整膜の分だけ配線厚みを確保できるので，
同一の半導体装置内に異なる配線厚み構造を簡単に構築
することができる。

【００２０】また，請求項２に記載のように，前記充填
材膜を選択的にエッチングするに際して，その後工程に
おける前記無機材料マスクの選択的エッチング時に，エ
ッチングマスクとして機能する程度の充填材を前記コン
タクトホール内に残存させれば，無機材料マスクのエッ
チングバック時にコンタクトホール内を効果的に保護す
ることが可能である。

【００２１】

【００２２】さらに，請求項３に記載のように，無機材
料マスクのエッチングとして，エッチング側面にテーパ
を形成するテーパエッチングを実施すれば，同一の半導
体装置内に異なる配線高さが共存する場合であっても，
高い部分と低い部分との境界部分をテーパ状に加工でき
るので，その境界部分に断線を生じにくくし，製品の信
頼性を向上させることができる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】また，上記本発明にかかる半導体装置の製
造工程において，請求項４に記載のように，前記充填材
膜の膜厚を，前記コンタクトホールの開口径に応じて選
択すれば，ＳＡＣコンタクトホールなどのように，比較
的開口径が大きいコンタクトホールに対しても本発明を
適用することができる。

【００２６】さらに，上記本発明にかかる半導体装置の
製造工程において，請求項５に記載のように，前記充填
材の膜厚を，前記無機材料マスク表面の凹凸に応じて選
択すれば，下層のゲート配列の密度などの関係で無機材
料マスクの表面に凹凸が生じた場合であっても，本発明
を適用することができる。

【００２７】さらに，上記本発明にかかる半導体装置の
製造工程において，請求項６に記載のように，前記無機
材料マスクを，ホトリソグラフィ／エッチング工程によ
り形成された下層マスク部分と，その下層マスク部分を
所定の膜厚で覆うように形成される上層マスク部分から
構成すれば，通常のホトリソグラフィ／エッチング工程
によって形成できない程度の微細なコンタクトホールに
配線を行う場合であっても，本発明を適用することがで
きる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に，添付図面を参照しなが
ら，本発明にかかる半導体装置およびその製造方法を，
コンタクトホールと配線との形成に適用した，いくつか
の実施の形態について詳細に説明する。

【００２９】（第１の実施形態）まず図１〜図３を参照
しながら，第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方
法について説明する。なお，図１（ａ）〜図２（ｅ）ま
での工程，すなわちポリシリコンマスク１１４（第１及
び第２のマスク用シリコン１１０，１１３）を利用し
て，微細なコンタクトホール１１６を形成する工程につ
いては，従来技術において，図１５（ａ）〜図１６
（ｅ）に関連して説明した工程と実質的に同一である。
従って，以下の説明においては，実質的に同一の構成要
素について同一の符号を付することにより理解の便宜を
図っている。

【００３０】図１（ａ）に示すように，シリコン基板１
００上には，たとえば厚み５〜６ｎｍのゲート誘電体膜
１０２が形成されており，このゲート誘電体膜１０２上
には，ゲート厚みが，たとえば１５０〜３００ｎｍで，
ゲート長が，たとえば０．２μｍの複数のゲート１０４
が形成されている。また，各ゲート１０４の側壁には，
ＬＤＤ（ライトリー・ドープト・ドレイン）構造のため
の絶縁膜サイドウォール１０６が，たとえば０．０７μ
ｍの幅で形成されている。さらに，このゲート１０４を
覆うように，厚みが，たとえば５００〜８００ｎｍの層
間絶縁膜１０８が形成されており，この層間絶縁膜１０
８の上部には，マスクとなるべき第１のマスク用ポリシ
リコン１１０が，たとえば１００〜３００ｎｍの厚みで
形成されている。そして，この第１のマスク用ポリシリ
コン１１０をエッチング加工するために必要なホトレジ
ストマスク１１２が，通常のホトリソグラフィプロセス
を用いて形成される。

【００３１】その後，図１（ｂ）に示すように，ホトレ
ジストマスク１１２をマスクとして，第１のマスク用ポ
リシリコン１１０をエッチング加工し，開口部１１０ａ
を形成した後，不要となるホトレジストマスク１１２を
通常のレジスト除去プロセス，たとえばアッシング後に
硫酸過酸化水素で洗浄除去するプロセスで除去する。

【００３２】次いで，図１（ｃ）に示すように層間絶縁
膜１０８および第１のマスク用ポリシリコン１１０の上
に厚みが，たとえば約１００ｎｍの第２のマスク用ポリ
シリコン１１３を形成する。この処理によって，第１の
マスク用ポリシリコン１１０に形成される開口部１１０
ａの開口径は，第２のマスク用ポリシリコン１１３の膜
厚分だけ縮小する。

【００３３】次いで，図１（ｄ）に示すように，第２の
マスク用ポリシリコン１１３の全面エッチングを行い，
第１のマスク用ポリシリコン１１０の開口部１１０ａの
側壁にのみ，第２のマスク用ポリシリコン１１３が残る
ようにする。なお，かかる処理後に残る第１のマスク用
ポリシリコン１１０と第２のマスク用ポリシリコン１１
３とを複合させた部分を，以下，ポリシリコンマスク１
１４と称する。このようにして，コンタクトホール形成
用開口部１１０ａの開口径を，第２のマスク用ポリシリ
コン１１３膜厚分だけ縮小し，たとえば０．０６μｍに
することが可能となる。

【００３４】次いで，かかる方法により形成されたポリ
シリコンマスク１１４をマスクとして，図２（ｅ）に示
すように，層間絶縁膜１０８をエッチング加工して，所
望の縮小された開口径，たとえば０．０６μｍのコンタ
クトホール１１６を形成する。このように，コンタクト
ホール１１６を形成するまでは，従来の方法と同様であ
る。しかし，以下の工程においては，本実施の形態に特
徴的な処理が行われる。すなわち，本実施の形態では，
従来の方法では，配線材料と同じであるという理由で除
去されずに放置されていたポリシリコンマスク１１４を
除去する工程が実施される。以下，かかる工程について
詳細に説明する。

【００３５】まず，図２（ｆ）に示すように，コンタク
トホール１１６が開口されたポリシリコンマスク１１４
の全面にわたり，有機塗布膜（たとえばホトレジストや
ポリイミド膜など）２１０が，たとえば約２００ｎｍの
厚みで塗布される。ここで，塗布される有機塗布膜の膜
厚は，材料の粘度などにより異なるが，少なくとも，コ
ンタクトホール１１６内に有機塗布膜がほぼ完全に充填
される程度の膜厚にする必要がある。

【００３６】次いで，図２（ｇ）に示すように，有機塗
布膜２１０を全面エッチバックする。このエッチバック
処理時には，酸素または酸素を主ガスとした混合ガス，
たとえば酸素と窒素，酸素とアルゴン，あるいは酸素と
ヘリウムなどをエッチングガスとして使用することがで
きる。この全面エッチング処理には，たとえばＲＩＥ
（リアクテイブ・イオン・エッチング）やＥＣＲ（エレ
クトロン・サイクロトロン・リゾナンス）あるいはＰＣ
Ｅ（プラズマ・ケミカル・エッチング）などを使用する
ことができるが，基本的にはどのような方式のものを用
いても良く，等方性エッチングでも異方性エッチングで
も良い。ここで，有機塗布膜２１０のエッチバッグに際
しては，少なくとも，図２（ｈ）に関連して説明する後
工程でエッチング除去するポリシリコンマスク１１４の
表面が，その全面が外部に露出する程度にまでまでエッ
チングバックする必要がある。ただし，後工程のポリシ
リコンマスク１１４のエッチング除去工程においては，
コンタクトホール１１６内の残存する有機塗布膜２１０
がエッチングマスクとして機能するので，有機塗布膜２
１０のエッチング除去時にも，コンタクトホール１１６
内にエッチングマスクとして機能するに十分な厚み，た
とえば約２００ｎｍ程度の有機塗布膜２１０がコンタク
トホール１１６内に残存するように処理を制御する必要
がある。

【００３７】次いで，図２（ｈ）に示すように，露出し
たポリシリコンマスク１１４を全面エッチング除去する
のであるが，その際，コンタクトホール１１６内に残存
した有機塗布膜２１０がエッチングマスクとして機能
し，コンタクトホール１１６の下地をエッチングから保
護する。このときのエッチング条件としては，ポリシリ
コンが選択的にエッチングされる条件を用いることが必
要である。かかるエッチング条件さえ満たされれば，ポ
リシリコンマスク１１４のエッチング方法としては，ド
ライエッチングでもウェットエッチングでも良い。

【００３８】次いで，図３（ｉ）に示すように，コンタ
クトホール１１６内に残存していた有機塗布膜２１０
を，通常の有機塗布膜除去プロセス，たとえばアッシン
グ後に硫酸過酸化水素で洗浄するプロセスを用いて除去
する。この結果，コンタクトホール１１６内部には何も
なくなり，また図１６（ｅ）に関連して説明した従来の
工程と異なり，層間絶縁膜１０８の表面上にも何もない
状態が形成される。

【００３９】次いで，図３（ｊ）に示すように，所定の
配線用材料，たとえばタングステン（Ｗ）２１２を，所
定の厚み，たとえば約２００ｎｍの厚みで，層間絶縁膜
１０８全面に形成するとともに，コンタクトホール１１
６内にも充填する。なお，配線用材料としてタングステ
ン（Ｗ）を用いる場合には，その密着性を高めるために
タングステン（Ｗ）２１２の下地材料として，チタン
（Ｔｉ）やチタンナイトライド（ＴｉＮ），あるいは，
これらの積層膜（Ｔｉ／ＴｉＮ）などを薄く，たとえば
約１０〜５０ｎｍ形成しても良い。

【００４０】次いで，通常のホトリソグラフィおよびエ
ッチングプロセスを用いて，図３（ｋ）に示すように，
不要となるタングステン（Ｗ）２１２を除去し，これに
より，微小なコンタクトホール１１６内に，配線が充填
される。

【００４１】次に，本発明の第１の実施形態にかかる半
導体装置の製造工程の効果について説明する。以上説明
したように，本発明の第１の実施形態によれば，配線用
材料２１２をコンタクトホール１１６に充填する前にポ
リシリコンマスク１１４を除去するので，膜厚が必要以
上に厚くなることもないので，高集積／微細パターンの
加工に適するという利点を有している。

【００４２】また，絶縁膜エッチング用マスク材料と異
なる配線用材料を使用した場合であっても，各材料に応
じたエッチング条件で加工することができるので，処理
プロセスの適用範囲を広げることが可能となり，プロセ
スが安定するという利点を有している。

【００４３】また，次世代の微細加工が要求される配線
エッチングにおいては，積層構造よりは単一構造の方
が，その加工性において優れているので，本実施の形態
にかかる工程により形成される単一構造の配線パターン
次世代の高集積／微細パターン加工に特に好適に適用す
ることができる。

【００４４】（第２の実施形態）次に，図４及び図５を
参照しながら，本発明の第２の実施形態にかかる半導体
装置の製造方法について説明する。なお，第２の実施形
態にかかる半導体装置の製造方法において，図４（ｅ）
に示すように，ポリシリコンマスク１１４を使用して，
コンタクトホール１１６を形成する工程までは，第１の
実施形態にかかる工程と実質的に同一であり，その詳細
については，図１（ａ）〜図２（ｅ）で説明したので重
複説明を省略する。ただし，発明の理解を容易にするた
めに，同一の機能構成を有する部材については，同一の
符号を付している。

【００４５】次に，図４（ｆ−２）〜図５（ｊ−２）を
参照しながら，本実施の形態にかかる工程に特徴的な点
について詳細に説明する。すなわち，この第２の実施形
態によれば，第１の実施形態とは異なり，有機塗布膜２
１０とポリシリコンマスク１１４とが同時にエッチング
除去され，処理の簡略化が図られている。まず，図４
（ｆ−２）に示すように，コンタクトホール１１６が形
成されたポリシリコンマスク１１４の全面に有機塗布膜
２２０（たとえば，ホトレジスト膜やポリイミド膜な
ど）が，たとえば２００ｎｍ〜３５０ｎｍの厚みで塗布
され，コンタクトホール１１６を有機塗布膜２２０で充
填する。この際，マスク用ポリシリコン１１４の表面
に，有機塗布膜２２０が所定の膜厚，たとえば２００ｎ
ｍ〜３５０ｎｍの膜厚で塗布されるようにする。

【００４６】次いで，図４（ｇ−２）に示すように，有
機塗布膜２２０とポリシリコンマスク１１４とを同時に
全面エッチバックする。このエッチングに際しては，少
なくともポリシリコンマスク１１４はすべて除去される
が，有機塗布膜２２０はコンタクトホール１１６内にの
み残留するようにエッチング条件を設定する必要があ
る。かかるエッチング条件は，有機塗布膜２２０とポリ
シリコンマスク１１４とが比較的同等な速度でエッチン
グされる条件であり，たとえばＥＣＲ型装置を用いて，
５ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの圧力，５００Ｗ〜１０
００Ｗのマイクロ波電力，５０Ｗ〜１５０Ｗの基板バイ
アス電力とし，５０ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍの塩素ガ
ス，及び０ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍの酸素ガスをエッチ
ングガスとして使用して処理を行えば良い。このよう
に，塩素ガスと酸素ガスをエッチングガスとして使用す
れば，層間絶縁膜１０８としての酸化膜は，ほとんどエ
ッチングされない。

【００４７】ただし，上記処理に際して，有機塗布膜２
２０とポリシリコンマスク１１４のエッチング速度に
は，それほどこだわる必要はなく，所定のエッチングが
終了するまでに，所定量の有機塗布膜２２０がコンタク
トホール１１６底部に残り，コンタクトホール１１６底
部が保護されていれば良い。むしろ，かかるエッチング
工程で重要なのは，層間絶縁膜１０８としての酸化膜が
エッチングされないようなエッチング条件にすることで
ある。

【００４８】次いで，図４（ｈ−２）に示すように，コ
ンタクトホール１１６内に残った有機塗布膜２２０を除
去し，コンタクトホール１１６の開口を終了する。この
状態は，第１の実施形態における図３（ｉ）に相当する
ものである。この後の工程は，第１の実施形態とほぼ同
様である。すなわち，まず，図５（ｉ−２）に示すよう
に，配線用材料，たとえばタングステン（Ｗ）２１２を
所定の厚み，たとえば約２００ｎｍの厚みで全面に形成
する。次いで，図５（ｊ−２）に示すように，通常のホ
トリソグラフィ／エッチングプロセスを用いて，配線の
ためにタングステン（Ｗ）２１２を加工し，その後，不
要となるタングステン（Ｗ）２１２などを除去し，これ
により，微小コンタクトホール１１６に，所望の配線が
形成される。

【００４９】次に，本発明の第２の実施形態にかかる半
導体装置の製造方法の効果について説明する。本発明の
第２の実施形態によれば，所定のエッチング条件を設定
することにより，有機塗布膜２２０とポリシリコンマス
ク１１４とを同時エッチングするので，有機塗布膜２２
０とポリシリコンマスク１１４とを別々にエッチバッグ
する第１の実施形態にかかる方法と比べて，工程の短縮
化が可能となる。また，かかる本実施の形態にかかる工
程では，所定のエッチング工程が終了まで，コンタクト
ホール１１６内に有機塗布膜２２０をエッチングマスク
として残留させているため，表面のエッチング所理時
に，コンタクトホール１１６底部のシリコン基板１００
が損傷を受けることがない。

【００５０】なお，図４及び図５に関連して説明した第
２の実施形態において，有機塗布膜２２０とポリシリコ
ンマスク１１４を同時エッチングする際の処理ガスとし
て，塩素ガスおよび酸素ガスを使用したが，本発明はか
かる例に限定されない。すなわち，塩素の変わりに他の
塩素系ガス，たとえばＨＣｌ，あるいは他の臭素系ガ
ス，たとえばＨＢｒを用いても，層間絶縁膜１０８とし
ての酸化膜との選択比を確保しつつ有機塗布膜２２０と
マスク用ポリシリコン１１４との同時エッチングは可能
である。

【００５１】さらに，コンタクトホール１１６底部の基
板シリコン１００が損傷を受けずに有機塗布膜２２０と
ポリシリコンマスク１１４とを均一性良くエッチングで
きる条件であれば，エッチング時の処理ガスの種類を変
えても良い。すなわち，処理ガス中の酸素の比率を高め
に，たとえば９０パーセント以上に設定すれば，フレオ
ン系ガス，たとえばＣＨＦ₃やＣ₄Ｆ₈やＣ₂Ｆ₆等を用い
ても，層間絶縁膜１０８としての酸化膜に対して，有機
塗布膜２２０とポリシリコンマスク１１４とを選択的に
エッチングする条件の設定は可能である。また，その他
の不活性ガス，たとえば窒素やアルゴンやヘリウム等を
添加しても良い。

【００５２】（第３の実施形態）次に，図６及び図７を
参照しながら，本発明の第３の実施形態にかかる半導体
装置の製造方法について説明する。なお，この第３の実
施の形態は，コンタクトホールが微細になってきた場合
に多く使用されるＳＡＣ（セルフ・アライン・コンタク
ト）の場合の例である。ＳＡＣの場合は，通常のレジス
トマスクで層間絶縁膜をエッチングする場合が多いが，
無機材料製マスクを使ってもＳＡＣコンタクトホールの
開口が可能であり，したがって本発明を適用する余地が
ある。

【００５３】以下，第３の実施形態にかかるコンタクト
ホールの開口工程について説明する。図６（ａ）は，無
機マスク３１２を層間絶縁膜３１０上に形成し終えた状
態を示している。なお，本実施の形態では，層間絶縁膜
３１０をマスクする材料としては，第１および第２の実
施形態と同様にポリシリコンを使用している。図示のよ
うに，シリコン基板３００上には，ゲート誘電体膜３０
２が形成されており，このゲート誘電体膜３０２の上に
は複数のゲート３０４が，たとえば２００〜４００ｎｍ
の厚みで形成されている。ここで，各ゲート３０４のゲ
ート長は，たとえば０．１５μｍ〜０．２５μｍ程度と
し，ゲート間隔は，たとえば０．１５〜０．２５μｍ程
度とする。

【００５４】さらに，各ゲート３０４の側面にはＬＤＤ
形成および絶縁膜エッチングの保護のために，第１窒化
膜３０６が，たとえば５０〜１００ｎｍの幅を有して形
成されている。また，各ゲート３０４の上面には，第２
窒化膜３０８が，たとえば１００〜２００ｎｍの厚みで
形成されており，層間絶縁膜３１０エッチング時のスト
ッパ膜として機能する。このように，各ゲート３０４
は，第１及び第２窒化膜３０４，３０８により覆われ保
護されている。

【００５５】さらに，第１及び第２窒化膜３０４，３０
８により覆われた各ゲート３０４を覆うように，層間絶
縁膜３１０が，たとえば４００〜１０００ｎｍの厚みで
形成されている。そして，この層間絶縁膜３１０の上部
には，エッチング時のポリシリコンマスク３１２が，た
とえば１００〜４００ｎｍの厚みで形成されている。

【００５６】次いで，図６（ｂ）に示すように，ポリシ
リコンマスク３１２をエッチングマスクとして，層間絶
縁膜３１０にコンタクトホール３１６がエッチングによ
り形成される。このとき，本実施の形態ではＳＡＣ用コ
ンタクトホール３１６の開口径は，ゲート間隔より広い
が，各ゲート３０４は,第１窒化膜３０６と第２窒化膜
３０８とにより覆われて保護されている。したがって，
エッチング条件として層間絶縁膜３１０としての酸化膜
を，これらの窒化膜に対して選択的にエッチングする条
件を設定することにより，各ゲート３０４にダメージを
与えることなく，ＳＡＣ用コンタクトホール３１６を開
口することが可能となる。

【００５７】次いで，図６（ｃ）に示すように，ＳＡＣ
コンタクトホール３１６の開口後に，有機塗布膜３１８
を全面に塗布する。ここで，有機塗布膜３１８の厚み
は，ＳＡＣコンタクトホール３１６が完全に充填される
ような厚みに設定する。ここで，前述した第１または第
２の実施形態のゲート間隔と本実施の形態のゲート間隔
とが等しいと仮定した場合には，ＳＡＣコンタクトホー
ルの開口径の方が，第１または第２の実施形態の場合の
コンタクトホールの開口径よりも大きくなる。しかし，
本実施の形態によれば，塗布する有機塗布膜３１８の膜
厚を，第１または第２の実施形態の場合よりも厚く，た
とえば４００〜７００ｎｍに設定することにより，有機
塗布膜３１８の表面をほぼ平滑にすることができる。

【００５８】次いで，図６（ｄ）に示すように，前述し
た第１または第２の実施形態とほぼ同様にして，ポリシ
リコンマスク３１２と有機塗布膜３１８とを全面エッチ
バックし，ポリシリコンマスク３１２を完全に除去す
る。このとき，ＳＡＣコンタクトホール３１６内には，
有機塗布膜３１８が残存するようにする。

【００５９】なお，本実施の形態にかかる有機塗布膜３
１８の膜厚は，前述した第１または第２の実施形態の場
合の有機塗布膜２１０の膜厚よりも厚いため，ポリシリ
コンマスク３１２と有機塗布膜３１８とのエッチング速
度比は注意して設定する必要がある。かかるエッチング
条件としては，本発明における第２の実施の形態で詳細
に説明したエッチング速度比において，比較的本実施の
形態に近いエッチング速度比を使用することが好まし
い。

【００６０】この後の工程は,本発明にかかる第１また
は第２の実施形態とほぼ同様である。すなわち，まず，
図７（ｅ）に示すように，通常の有機塗布膜３１８除去
プロセスにより，コンタクトホール３１４内およびＳＡ
Ｃコンタクトホール３１６内に残存した有機塗布膜３１
８を除去する。その後，図７（ｆ）に示すように，配線
用材料３２０，たとえばタングステンをＳＡＣコンタク
トホール３１６に充填し，通常のホトリソグラフィ／エ
ッチングプロセスを用いて，不要部分を除去する。

【００６１】次に，本発明の第３の実施形態にかかる半
導体装置の製造方法の効果について説明する。すなわ
ち，本実施の形態によれば，第１または第２の実施形態
の場合よりも有機塗布膜３１８を厚く塗布することによ
り，たとえばＳＡＣコンタクトホールのようにコンタク
トホール開口径がより大きな場合にも適用することがで
きる。以上のように，本実施の形態によれば，コンタク
トホールの開口径に応じて有機塗布膜３１８の膜厚を変
えることで，各種開口径のコンタクトホール形成に適用
することが可能である。

【００６２】（第４の実施形態）次に，図８および図９
を参照しながら，本発明の第４の実施形態にかかる半導
体装置の製造方法について説明する。この第４の実施形
態は，本発明を下層のゲートに配線を接続する工程に適
用したものである。すなわち，下層の配線に接続を施す
場合には，コンタクトホールの深さは浅くなり，デバイ
ス構造上，各種の段差が生じることがあるが，本実施の
形態によれば，加工表面に段差が存在する場合にも，エ
ッチバック時に下層配線に損傷を与えることなく本発明
を適用し，所定の配線を施すことができる。

【００６３】まず，図８（ａ）は，層間絶縁膜４０６の
上にエッチング用ポリシリコンマスク４０８がパターン
ニングされた状態である。図示のように，シリコン基板
４００上にゲート誘電体膜４０２が形成されており，こ
のゲート誘電体膜４０２の上には，ゲート４０４が形成
されている。このゲート４０４の側壁には，ＬＤＤ形成
用の絶縁膜サイドウォール４１０が形成されており，さ
らに，このゲート４０４を覆うように層間絶縁膜４０６
が形成されており，この層間絶縁膜４０６の上部には層
間絶縁膜４０６のエッチング用ポリシリコンマスク４０
８が形成されている。図示の例では，ゲート４０４が一
つしか表示されていないが，これは隣接するゲート（図
示せず）が，かなりの間隔を開けて配置されているため
で，その結果，図８（ａ）の右側上部に示すように，層
間絶縁膜４０６およびエッチング用ポリシリコン４０８
の表面の高さが他の部分よりも低い状態となっている。

【００６４】次いで，図８（ｂ）に示すように，ポリシ
リコンマスク４０８をマスクとして，層間絶縁膜４０６
をポリシリコンマスク４０８に対して選択的にエッチン
グし，コンタクトホール４１２をエッチング開口する。

【００６５】さらに，先の実施形態と同様に，図８
（ｃ）に示すように，ポリシリコンマスク４０８および
コンタクトホール４１２の全面にわたり，有機塗布膜４
１４を，たとえば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度塗布す
る。もちろん，その際には，コンタクトホール４１２が
有機塗布膜４１４で充填されるように留意する。そし
て，本実施の形態によれば，有機塗布膜４１４の塗布の
厚みを調整することにより，加工表面に形成される段差
は低減され，有機塗布膜４１４の表面はほぼなだらかな
状態となる。この際，有機塗布膜４１４の塗布膜厚は，
ゲート４０４が密集する部分４１４ａでは薄くなり，ゲ
ート４０４が疎な部分では，ゲートとゲートの間で，有
機塗布膜４１４の膜厚が厚くなる部分４１４ｂが出てく
る。

【００６６】次いで，図８（ｄ）に示すように，ポリシ
リコンマスク４０８と有機塗布膜４１４とをエッチバッ
クし，ポリシリコンマスク４０８を除去する。その際
に，コンタクトホール４１２底部のゲート４０４の表面
がダメージを受けない程度に有機塗布膜４１４を残存さ
せるようにする必要がある。ここで，有機塗布膜４１４
が厚く塗布された部分４１４ａでは，有機塗布膜４１４
とポリシリコンマスク４０８との合計膜厚が他の部分よ
りも厚くなるため，エッチング条件の設定にあたって
は，そのような合計膜圧の厚い部分でもポリシリコンマ
スク４０８が十分に除去されるように留意する必要があ
る。ただし，このように余分な時間がかかる分だけコン
タクトホール４１２内の有機塗布膜４１４のエッチング
が進行するため，ポリシリコンマスク４０８のエッチン
グが完了した時点でも，コンタクトホール４１２内に十
分な量の有機塗布膜４１４が残存するようにエッチング
条件を設定する必要がある。

【００６７】このようなエッチング条件としては，本発
明の第２の実施形態で詳細に例示した，ポリシリコンと
有機塗布膜とがほぼ同じ速度でエッチングされるような
条件を設定することが好ましい。かかるエッチング条件
で処理を行った場合に，層間絶縁膜４０６の厚みが，た
とえば７００ｎｍであり，表面の段差が最大で，たとえ
ば３００ｎｍ程度であるとすると，エッチングバラツキ
などを考慮したその他の余裕を見込んで，コンタクトホ
ール４１２内に残存する有機塗布膜４１４の必要な膜厚
は，たとえば１００〜１５０ｎｍ程度になるが，この程
度の有機塗布膜４１４がコンタクトホール４１２内に残
存していれば，ゲート４０４の表面は十分に保護され
る。

【００６８】以下の工程については，先の実施形態の場
合とほぼ同様であり，まず図９（ｅ）に示すように，コ
ンタクトホール４１２内に残存した有機塗布膜４１４を
通常の有機塗布膜除去プロセスにより除去する。これで
コンタクトホール４１２が開口されるとともに，層間絶
縁膜４０６エッチング用のポリシリコンマスク４０８も
除去された状態となる。

【００６９】次いで，図９（ｆ）に示すように，通常の
配線形成プロセスにより，下層のゲート４０４に対して
上層の配線４１６を形成することにより，所望の配線工
程が完了する。

【００７０】次に，本発明の第４の実施形態にかかる半
導体装置の製造方法の効果について説明する。本実施の
形態によれば，層間絶縁膜４０６やエッチング用ポリシ
リコンマスク４０８の表面に構造上の段差があっても，
その段差を有機塗布膜４１４の膜厚を調整することによ
り補償することが可能なので，エッチバック時のエッチ
ング条件をポリシリコンマスク４０８と有機塗布膜４１
４とのエッチング速度がほぼ同じになるように設定すれ
ば，下層のゲート４０４に配線を施す場合にも適用する
ことができる。

【００７１】なお，本実施の形態によれば，ポリシリコ
ンマスク４０８上に塗布する有機塗布膜４１４の膜厚と
エッチング条件とを調整すれば，半導体装置のシリコン
基板４００へのコンタクトと下層のゲート４０４へのコ
ンタクトを同時に処理する場合にも適用可能である。

【００７２】また，上記実施形態では，有機塗布膜４１
４とポリシリコンマスク４０８とを同時にエッチングバ
ックする場合を例示したが，本発明の第１の実施形態に
示した方法，すなわち有機塗布膜をポリシリコンの表面
が露出するまでエッチングして，その後，有機塗布膜に
対して選択的にポリシリコンをエッチングする方法を採
用しても，本実施の形態は適用可能である。

【００７３】（第５の実施形態）次に，図１０〜図１２
を参照しながら，本発明の第５の実施形態にかかる半導
体装置の製造方法について説明する。本実施の形態は，
同一の半導体装置のチップ内で，配線深さや配線断面積
の異なる配線構造を同時に形成する場合に，本発明を適
用した場合である。すなわち，半導体装置に配線を施す
場合に，たとえばある部分では配線の配線抵抗を小さく
するために配線断面積を大きく取った配線構造を採用
し，その他の部分では配線の配線抵抗は多少高くても良
いが構造上の段差を小さくするために配線の高さを低く
する配線構造を形成したい場合があるが，本実施形態は
このような配線工程に適用することが可能である。

【００７４】図１０（ａ）は，層間絶縁膜５０６エッチ
ングのためのポリシリコンマスク５０８がパターンニン
グされた状態を示している。図示のように，シリコン基
板５００上にゲート誘電体膜５０２が形成されており，
このゲート誘電体膜５０２上には複数のゲート５０４
ａ，５０４ｂが形成されている。また各ゲート５０４
ａ，５０４ｂの側壁には，それぞれＬＤＤ形成用のサイ
ドウオール５１０が形成されており，これらのゲート５
０４ａ，５０４ｂを覆うように層間絶縁膜５０６が形成
されている。さらに，この層間絶縁膜５０６の上部に
は，上述した層間絶縁膜５０６のエッチング用ポリシリ
コンマスク５０８が形成されている。また，本実施の形
態は，コンタクトホール５１２ａを二つのゲート５０４
ａの間のシリコン基板５００に対して開口し，コンタク
トホール５１２ｂをゲート５０４ｂに対して開口する場
合について例示したものである。また，各層の膜厚は，
本発明の第１の実施形態と同じものとする。。

【００７５】上記のように層間絶縁膜５０６上にポリシ
リコンマスク５０８が形成した後，図１０（ｂ）に示す
ように，ポリシリコンマスク５０８を用いて，層間絶縁
膜５０６をエッチングし，所定の対応する位置にコンタ
クトホール５１２ａ，５１２ｂを開口する。このように
して，コンタクトホール５１２ａはシリコン基板５００
に対して開口し，コンタクトホール５１２ｂはゲート５
０４ｂに対して開口する。

【００７６】次いで，図１０（ｃ）に示すように，ポリ
シリコンマスク５０８の全面に有機塗布膜５１４を塗布
する。塗布膜厚は，たとえば４００ｎｍ〜５００ｎｍと
する。これにより，ポリシリコンマスク５０８が有機塗
布膜５１４により覆われるとともに，各コンタクトホー
ル５１２ａ，５１２ｂも，塗布された有機塗布膜５１４
によって充填される。

【００７７】次いで，塗布された有機塗布膜５１４を全
面エッチバックするのであるが，その際のエッチング条
件は，第１の実施形態で詳細に説明したように，有機塗
布膜５１４がポリシリコンマスク５０８や層間絶縁膜５
０６に対して選択的にエッチングされるように設定す
る。かかるエッチング処理により，図１０（ｄ）に示す
ように，ポリシリコンマスク５０８の表面が露出され
る。なお，かかるエッチング処理時にも，先の実施形態
と同様に，コンタクトホール５１２ａ底部のシリコン基
板５００表面，およびコンタクトホール５１２ｂ底部の
ゲート５０４ｂの表面を保護するマスクを形成するため
に，各コンタクトホール５１２ａ，５１２ｂ内には，有
機塗布膜５１４ａ，５１４ｂが，それぞれ，たとえば３
００ｎｍ〜４００ｎｍ程度残るようにする。

【００７８】次いで，図１１（ｅ）に示すように，高さ
調整膜としてのホトレジスト５１６を全面に適量塗布
し，通常のホトリソグラフィプロセスによりパターンニ
ングし，最後に配線を厚くしたい部分にのみ，ホトレジ
スト５１６が残るようにする。なお図示の例では，最後
に配線を厚くしたい部分は，ゲート５０４ｂにコンタク
トを取る部分に相当している。

【００７９】次いで，図１１（ｆ）に示すように，パタ
ーンニングされたホトレジスト５１６をマスクとして，
層間絶縁膜５０６エッチングのポリシリコンマスク５０
８を，たとえば第１および第２の実施形態で説明したエ
ッチング条件で，たとえばＲＩＥにより選択的にエッチ
ング除去する。かかる工程により，ポリシリコンマスク
５０８は，下層ゲート５０４ｂにコンタクトを取る部分
５０８ｂにのみ残り，シリコン基板５００にコンタクト
を取る部分５０８ａでは除去された状態となる。

【００８０】次いで，図１１（ｇ）に示すように，ポリ
シリコンマスク５０８ｂに対するエッチングマスクとし
て機能したホトレジスト５１６と各コンタクトホール５
１２ａ，５１２ｂ内に残存した有機塗布膜５１４とを同
時にエッチング除去する。かかる工程により，各コンタ
クトホール５１２ａ，５１２ｂは開口される。その結
果，シリコン基板５００に開口するコンタクトホール５
１２ａではポリシリコンマスク５０８ａが除去され，ゲ
ート５０４ｂに開口するコンタクトホール５１２ｂで
は，ポリシリコンマスク５０８ｂが残存することにな
る。

【００８１】次いで，図１１（ｈ）に示すように，全面
に上層の配線となる配線用材料，たとえばポリシリコン
５１８を，たとえば１５０ｎｍ〜４００ｎｍの厚みで形
成する。かかる工程により，シリコン基板５００に開口
するコンタクトホール５１２ａ部分よりも，ゲート５０
４ｂに開口するコンタクトホール５１２ｂ部分の方が，
マスク用ポリシリコン５０８ｂの分だけ膜厚は厚くなっ
ている。

【００８２】次いで，図１２（ｉ）に示すように，通常
のホトリソグラフィ／エッチング工程により，不要部分
をエッチング除去するためのホトレジストパターン５２
０を形成する。そして，図１２（ｊ）に示すように，ホ
トレジストパターン５２０をマスクとして，ポリシリコ
ンマスク５０８ｂおよび配線用材料５１８をエッチング
加工し，さらに，不要となったホトレジストパターン５
２０を除去する。かかる工程により，シリコン基板５０
０にコンタクトを取るポリシリコン配線５２２ａは薄
く，ゲート５０４ｂにコンタクトを取るポリシリコン配
線５２２ｂは厚く形成される。

【００８３】次に，本発明の第５の実施形態にかかる半
導体装置の製造方法の効果について説明する。本実施の
形態によれば，配線の厚みを持たせたい部分の有機塗布
膜５０８ｂ上に高さ調整膜としてホトレジスト５１６を
塗布することにより，必要に応じて同一半導体チップ内
において配線の高さを変えることが可能である。したが
って，本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は，
たとえば，ある部分では配線抵抗の関係で，配線の断面
積を多く取ることを考慮して，配線の高さを高くした
り，また他の部分では表面平坦度の関係で，配線の高さ
を低く抑えて配線を形成したい場合に適用すればより効
果的である。

【００８４】なお，本実施の形態では，最終的に配線用
材料が同じポリシリコンとなるように説明したが，本発
明はかかる例に限定されない。すなわち，たとえば，ポ
リシリコンとタングステンとの組み合わせから配線を形
成しても良いし，たとえばポリシリコンとアルミ合金等
との組み合わせから配線を形成することも可能であるこ
とは言うまでもない。

【００８５】（第６の実施形態）次に，図１３および図
１４を参照しながら，本発明の第６の実施形態にかかる
半導体装置の製造方法を説明する。なお，本実施の形態
は，第５の実施形態のように同一のチップ内で厚い配線
を形成する部分と薄い配線を形成する部分とが混在する
場合に，それらの繋ぎ部分の配線の信頼性を向上させる
場合に好適に適用されるものである。

【００８６】図１３（ａ）は，第５の実施形態で説明し
た図１０（ｄ）に相当する状態，すなわち塗布した有機
塗布膜（図示せず）をエッチバックし，層間絶縁膜６０
６をエッチングするためのポリシリコンマスク６０８の
表面を露出するようにした状態を示している。なお，図
示の状態を簡単に説明すれば，６００はシリコン基板，
６０２はゲート誘電体膜，６０４ａ，６０４ｂはゲート
６１０ａ，６１０ｂはＬＤＤ形成用の絶縁膜サイドウオ
ール，６０６は層間絶縁膜であり，６０８はポリシリコ
ンマスクをそれぞれ示している。そして，ポリシリコン
マスク６０８を用いて層間絶縁膜６０６をエッチングす
ることにより形成されたコンタクトホール６１２ａ，６
１２ｂ内にマスク用の有機塗布膜６１４ａ，６１４ｂが
残留している。

【００８７】かかる状態の半導体素子構造に対して，図
１３（ｂ）に示すように，膜厚を高くしたい部分にポリ
シリコンマスク６０８ｂを残すようにして，通常のホト
リソグラフィプロセスにより，ホトレジストパターン６
１６をパターンニングする。

【００８８】次いで，図１３（ｃ）に示すように，ホト
レジストパターン６１６をマスクとして，ポリシリコン
マスク６０８ｂをテーパエッチングして，ポリシリコン
マスク６０８ｂのエッジにテーパ部６０８ｃを形成す
る。このときのテーパエッチングは，ラジカル主体のプ
ラズマエッチングやウエットエッチングを適用すること
ができるが，さらに，ＲＩＥなどを使用してもエッチン
グ中にエッチング側面にデポジション膜（図示せず）が
多く付着するような条件を設定することによっても実現
可能である。また，テーパ角度としては，次の配線用材
料，たとえば後述するポリシリコン６１８を形成したと
きに，その構造上の段差部において不良，たとえば断線
が発生しないような角度，たとえば３０度〜８０度とす
ることが好ましい。

【００８９】次いで，図１３（ｄ）に示すように，テー
パ部６０８ｃを有するポリシリコンマスク６０８ｂに対
してホトレジストパターン６１６と有機塗布膜６１４
ａ，６１４ｂを選択的にエッチングし，ホトレジストパ
ターン６１６とコンタクトホール内に残存した有機塗布
膜６１４とを除去する。かかる工程により，シリコン基
板６００に接続されるコンタクトホール６１２ａと配線
ゲート６０４ｂに接続されるコンタクトホール６１２ｂ
とが再び開口する。さらに，本実施の形態によれば，ポ
リシリコンマスク６０８ｂが残る部分とポリシリコンマ
スクが除去された部分との境界部に，テーパ部６０８ｃ
が形成される。

【００９０】上記の工程以降は，先に説明した第５の実
施形態とほぼ同じである。すなわち，図１４（ｅ）に示
すように，次の配線用材料，たとえばポリシリコン６１
８を全面にわたって形成する。次いで，図１４（ｆ）に
示すように，通常のホトリソグラフィプロセスおよびエ
ッチングプロセスにより配線形成を行い，不要となった
ホトレジスト（図示せず）を除去する。かかる工程によ
り，同一の半導体チップ内において必要に応じて厚い配
線６１８ｂと薄い配線６１８ａとと同時に形成できると
共に，その境界部分では，ポリシリコンマスク６０８ｂ
のテーパ部６０８ｃの形状に沿ったなだらかなテーパ形
状の配線６１８ｃを形成できるので，断線などの生じに
くい信頼性の高い配線構造を得ることができる。

【００９１】次に，本発明の第６の実施形態にかかる半
導体装置の製造方法の効果について説明する。以上説明
したように，本実施の形態によれば，同一の半導体チッ
プ内において，その特性に応じて，厚い配線６１８ｂと
薄い配線６１８ａを同時に形成することが可能であり，
しかもそれらの境界部分６１８ｃをなだらかなテーパ形
状にすることができるので，断線などの生じにくい信頼
性の高い配線構造を形成することができる。

【００９２】以上，本発明の好適な実施の形態につい
て，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において，当業者であれば，各種の変更
例および修正例に相当しうるものであり，それら変更例
および修正例においても本発明の技術的範囲に属するも
のと了解される。

【００９３】また，上記いくつかの実施の形態において
は，絶縁膜エッチングマスクとしてポリシリコンを使用
し，配線材料としてタングステンを使用した場合を例に
挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されず，対
象となる半導体装置及び処理の種類に応じて各種材料を
使用した場合に適用することが可能であり，たとえば，
アルミニウムやその合金，ルテニウムやその化合物，チ
タンやその化合物，銅やその化合物等を使用した場合に
も当然に適用することができる。

【００９４】たとえば，上記実施の形態では，層間絶縁
膜のエッチングマスクとなる材料，たとえばポリシリコ
ンをエッチング除去する際に，コンタクトホール底部の
シリコン基板表面や下層ゲートの表面を保護するために
コンタクトホール内へ充填する充填材料として，有機塗
布膜を使用する場合を例に挙げたが，本発明はかかる例
に限定されない。たとえば，パターンサイズ的に可能な
らば無機塗布膜，たとえばＳＯＧ（スピン・オン・グラ
ス）膜のような材料を用いる場合にも本発明は適用可能
である。すなわち，ＳＯＧ膜は塗布後のべーク温度が低
い場合，たとえば５００℃以下の場合には，一般的にエ
ッチング速度が早く，ＣＶＤ酸化膜に対して，ある程度
選択的に除去することが可能である。したがって，コン
タクトホールの若干の寸法，たとえば，０．０２μｍ程
度の広がりや層間絶縁膜の削れ，たとえば１００ｎｍ程
度が許されるパターンサイズや膜厚であるならば，ＳＯ
Ｇ膜を使用することも可能である。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
次世代の超微細かつ多層的な配線構造を得るために好適
な半導体装置の製造方法が提供される。そして，充填材
膜をコンタクトホールのエッチングマスクとして無機材
料マスクをエッチング除去できるので，配線材料と無機
材料マスクをそれぞれ異なる材料から構成することが可
能となるとともに，その場合であっても配線構造が厚く
ならない。

【００９６】また，コンタクトホール内に残存する充填
材を無機材料マスクのエッチング時のマスクと機能させ
ることができるので，コンタクトホール内の基板シリコ
ン表面や下層のゲート配線を効果的に保護することがで
きる。

【００９７】さらに，高さ調整膜を使用することによ
り，その分だけ配線厚みを確保できるので，同一の半導
体装置内に異なる配線厚み構造を簡単に構築することが
できる。あるいは，同一の半導体装置内に異なる配線高
さが共存する場合であっても，高い部分と低い部分との
境界部分をテーパ状に加工できるので，その境界部分に
断線を生じにくくし，製品の信頼性を向上させることが
できる。

【００９８】さらに，充填材膜と無機材料マスクとを同
時にエッチングバックするので，配線工程数を削減する
ことができる。

【００９９】さらに，充填材膜の膜厚を，前記コンタク
トホールの開口径に応じて選択すれば，ＳＡＣコンタク
トホールなどのように，比較的開口径が大きいコンタク
トホールに対しても本発明を適用することができる。あ
るいは，充填材の膜厚を，無機材料マスク表面の凹凸に
応じて選択すれば，下層のゲート配列の密度などの関係
で無機材料マスクの表面に凹凸が生じた場合であって
も，本発明を適用することができる。さらには，無機材
料マスクを上層マスク部と下層マスク部とから構成すれ
ば，通常のホトリソグラフィ／エッチング工程によって
形成できない程度の微細なコンタクトホールに配線を行
う場合であっても，本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図である。

【図２】本発明の第１の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図であり，図１の工程の続き
を示している。

【図３】本発明の第１の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図であり，図２の工程の続き
を示している。

【図４】本発明の第２の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図であり，図４の工程の続き
を示している。

【図６】本発明の第３の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図である。

【図７】本発明の第３の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図であり，図６の工程の続き
を示している。

【図８】本発明の第４の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図である。

【図９】本発明の第４の実施形態にかかる半導体装置の
製造工程の手順を示す説明図であり，図８の工程の続き
を示している。

【図１０】本発明の第５の実施形態にかかる半導体装置
の製造工程の手順を示す説明図である。

【図１１】本発明の第５の実施形態にかかる半導体装置
の製造工程の手順を示す説明図であり，図１０の工程の
続きを示している。

【図１２】本発明の第５の実施形態にかかる半導体装置
の製造工程の手順を示す説明図であり，図１１の工程の
続きを示している。

【図１３】本発明の第６の実施形態にかかる半導体装置
の製造工程の手順を示す説明図である。

【図１４】本発明の第６の実施形態にかかる半導体装置
の製造工程の手順を示す説明図であり，図１３の工程の
続きを示している。

【図１５】従来の半導体装置の製造工程の手順を示す説
明図である。

【図１６】従来の半導体装置の製造工程の手順を示す説
明図であり，図１５の工程の続きを示している。

【符号の説明】

１００ シリコン基板 １０２ ゲート誘電体膜 １０４ ゲート １０６ サイドウォール １０８ 層間絶縁膜 １１０ 第１のマスク用ポリシリコン １１０ａ 開口部 １１２ ホトレジストマスク １１３ 第２のマスク用ポリシリコン １１４ ポリシリコンマスク １１６ コンタクトホール

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/28

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 層間絶縁膜上に最終的に配線となる無機
   材料マスクを形成し，前記無機材料マスクにより前記層
   間絶縁膜にコンタクトホールを形成し，前記コンタクト
   ホールに配線材料を充填する工程を含む，半導体装置の
   製造方法において： 前記層間絶縁膜に形成された前記コンタクトホールに充
   填材を充填するとともに，前記無機材料マスクを覆うよ
   うに前記充填材膜を塗布する工程と； 少なくとも前記無機材料マスクが露出するまで前記充填
   材膜を選択的にエッチングする工程と；前記充填材膜を選択的にエッチングすることにより露出
   した前記無機材料マスク上の配線の高さを高くしたい部
   分に高さ調整膜を形成する工程と； 前記配線を高さを高くしたい部分以外の部分に残存する
   無機材料マスクを選択的にエッチング除去する工程と； 前記高さ調整膜と前記コンタクトホール内に残存する前
   記充填材とを同時にエッチングする工程と； 前記充填材が除去された前記コンタクトホール内に前記
   配線材料を充填する工程と； から成ることを特徴とする，半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記充填材膜を選択的にエッチングする
   に際して，その後工程における前記無機材料マスクの選
   択的エッチング時に，エッチングマスクとして機能する
   程度の充填材を前記コンタクトホール内に残存させるこ
   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. 【請求項３】 前記無機材料マスクのエッチングは，エ
   ッチング側面にテーパを形成するテーパエッチングであ
   ることを特徴とする，請求項１または２に記載の半導体
   装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記充填材膜の膜厚は，前記コンタクト
   ホールの開口径に応じて選択されることを特徴とする，
   請求項１，２または３のいずれかに記載の半導体装置の
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記充填材の膜厚は，前記無機材料マス
   ク表面の凹凸に応じて選択されることを特徴とする，請
   求項１，２または３のいずれかに記載の半導体装置の製
   造方法。
6. 【請求項６】 前記無機材料マスクは，ホトリソグラフ
   ィ／エッチング工程により形成された下層マスク部分
   と，その下層マスク部分を所定の膜厚で覆うように形成
   される上層マスク部分から成ることを特徴とする，請求
   項１，２，３，４または５のいずれかに記載の半導体装
   置の製造方法。