JP4092602B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、例えば、大容量ＬＳＩメモリーのヒューズの開口窓と配線層のコンタクトパッド領域に対するコンタクト用開口を同時に形成する時などに用いられる半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体集積回路装置の微細化、高集積化の進展に伴い、素子不良部の製造歩留りに与える影響が無視できなくなってきており、特に、６４ＭｂｉｔＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）等の大容量ＬＳＩメモリーにおける総ビット数の劇的な増大に伴ってメモリセルに複数の予備行と複数の予備列を設ける冗長構成が導入されている。
【０００３】
そして、不良ビットを含む行或いは列を予備行或いは予備列に置き換える場合や、機能選択の場合には、一般に、多結晶シリコン或いはタングステンシリサイド等で構成されたヒューズをレーザ或いは電流で溶断する方法が採用されている。
【０００４】
この様なヒューズの周りには、半導体回路素子や配線層がレイアウトされているが、高集積化の進展に伴って、ヒューズの近くまで配線層が来ており、その上に保護膜を形成した場合には、配線層の幅やピッチが微細化され、小さくなるに連れて保護膜の平坦性が悪くなって来ている。
【０００５】
この様に保護膜の平坦性が悪化すると、配線層同士の間に保護膜が完全に充填されずにボイド（鬆）が発生するようになり、耐湿性が劣化するため、耐湿性の向上を目的として、さまざまな保護膜を採用することによって平坦性の改善が試みられている。
【０００６】
そして、ヒューズ上に平坦性の高い保護膜を採用した場合、段差により積層する保護膜の膜厚が影響されるため、全てのヒューズ上について均一な膜厚の保護膜を設けることが困難になってきている。
【０００７】
また、近年はウェハも大口径化して来ており、ウェハの面内での分布も大きくなりつつあり、レーザ光によるブローマージンの確保の観点から、保護膜の厚さは２００ｎｍ±１００ｎｍ程度の範囲にある必要があるため、各チップの各ヒューズ上の保護膜の膜厚のバラツキは無視できない状況になってきている。
【０００８】
この様な問題を解決するために、第１金属配線層を形成するための導電性膜をヒューズ上に配置し、この導電性膜をエッチングストッパーとして利用することよって、ヒューズ上の保護膜の厚さをある程度均一な厚さにすることが行われているので、この様なエッチングストッパーを用いた従来のヒューズ窓の形成工程を図３を参照して説明する。
【０００９】
図３（ａ）参照
まず、ｐ型シリコン基板（図示せず）上に、層間絶縁膜３１を介して複数個のヒューズ層３２（なお、図においては１個のみを示している）を設け、ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ膜３３を堆積したのち、スパッタリング法或いは蒸着法等のＰＶＤ法（物理的気相成長法）によってＴｉ層３４、ＴｉＮ膜３５、及び、Ｗ層３６からなる３層構造膜を堆積させ、所定形状にエッチングすることによって第１金属配線層及びヒューズ層３２を覆うエッチングストッパーを形成する。
【００１０】
次いで、層間絶縁膜となるＳｉＯ2 膜３７を堆積させたのち、スパッタリング法或いは蒸着法等のＰＶＤ法によってＡｌ合金膜を堆積させ、所定の形状にエッチングすることによってＡｌ合金配線層３８を形成し、次いで、ＰＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）によってＳｉＯ2 カバー膜３９を堆積させたのち、保護膜となるＳｉＮカバー膜４０を同じくＰＣＶＤ法によって堆積させる。
【００１１】
次いで、レジストパターン４１をマスクとしてＣＦ4 ＋ＣＨＦ3 ＋Ａｒ系のガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を施すことによって、ヒューズ窓４２及びボンディング窓４３を同時に形成する。
【００１２】
このＲＩＥ工程において、Ａｌ合金配線層３８及びＷ層３６がＣＦ4 ＋ＣＨＦ3 ＋Ａｒ系のガスに対するエッチングストッパーとなるので、ヒューズ窓４２においては、Ｗ層３６においてエッチングが停止し、一方、ボンディング窓４３においては、Ａｌ合金配線層３８においてエッチングが停止する。
【００１３】
図３（ｂ）参照
次いで、Ｃｌ或いはＢＣｌ3 等のＣｌ系ガスを用いてドライ・エッチングを行うことによって、ヒューズ窓４２に露出するＷ層３６、ＴｉＮ膜３５、及び、Ｔｉ層３４を順次エッチングして、ＢＰＳＧ膜３３に達するヒューズ窓４２を形成する。
【００１４】
次いで、図示しないものの、レジストパターン４１を除去したのち、ボンディング窓４３を利用して所定の電気的接続を行ったのち、冗長性を必要とする箇所に対応するヒューズ層３２或いは所望の機能を選択するためのヒューズ層３２に、ヒューズ窓４２を介してレーザ光を照射するレーザブローによってヒューズ層３２を溶断する。
【００１５】
この様に、ヒューズ層３２を覆うＢＰＳＧ膜３３を介してエッチングストッパーとなるＷ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜を設けているので、その上に設けるＳｉＯ2 膜１７等の多層配線構造を含む層間絶縁膜を厚く形成して、層間絶縁膜の厚さがウェハ面内で不均一になった場合にも、ヒューズ窓４２を安定して形成することができる。
【００１６】
また、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜を設けることにより、ヒューズ層３２とＴｉ層３４との間に設けたヒューズ層３２の保護膜となるＢＰＳＧ膜３３の厚さは比較的均一になり、レーザブローに必要なエネルギー範囲が安定するので、レーザ光のパワーバンドを狭くしても所望のヒューズ層３２を再現性良くレーザブローにより溶断することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来のヒューズ窓の形成工程においては、過剰エッチング部が生ずるという問題があるので、この事情を図４を参照して説明する。
図４（ａ）参照
上述の図３（ｂ）の工程において、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜をＣｌ系ガスでドライ・エッチングする際に、ボンディング窓４３においてはＡｌ合金配線層３８が露出しているので、Ａｌ合金配線層３８がＣｌ系ガスによってエッチングされて過剰エッチング部４４が生ずるとい問題があり、それによって、ボンディングパッド部が消失する場合があるので、ボンディング部における電気的接続の信頼性が低下するという問題がある。
【００１８】
この様な、過剰エッチング部４４の発生の問題を解決するために、本発明者は、Ａｌ合金をエッチングせずにＴｉ含有膜を選択的にドライ・エッチングするために、ＳＦ6 の使用を検討した。
即ち、エッチャーとしてＴＣＰ９４００型（Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製商品名）のエッチャーを用い、圧力を十数ｍＴｏｒｒ、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）パワーを６００Ｗ、上部ＴＣＰ電極と平行に設置されたウェハステージに５〜１０Ｗのバイアスパワーを印加し、ＳＦ6 流量を１００ｓｃｃｍ流し、ウェハステージ温度を１０℃に設定した条件で、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜のエッチングを行った。
【００１９】
図４（ｂ）参照
その結果、Ａｌ合金配線層３８のエッチングを防止しつつ、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜のエッチングを行うことができたが、今度は、エッチング時間の制御を誤ると下地のＢＰＳＧ膜３３もエッチングされて過剰エッチング部４５が生じて、保護膜が減膜したり極端な場合には消失するという問題がある。
【００２０】
この様な過剰エッチング部４５の発生の問題を解決するためには、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜のエッチング工程におけるエッチング時間を精密に制御すれば良いが、そうすると、エッチング工程が管理が複雑化することになり、大量生産時の製造歩留りに影響を与えることになる。
【００２１】
したがって、本発明は、下地のシリケート膜に過剰エッチング部を生ずることなく、Ｔｉ含有膜を再現性良く選択的にエッチングする、特に、ヒューズ窓を再現性良く形成することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図１は、エッチャーとしてＴＣＰ９４００型（Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製商品名）のエッチャーを用い、圧力を１２ｍＴｏｒｒとし、ＴＣＰパワーを６００Ｗ／３２０００ｃｃ（＝１８．７５ｍＷ／ｃｃ）、上部ＴＣＰ電極と平行に設置されたウェハステージに５Ｗのバイアスパワーを印加し、ＳＦ6 流量を１００ｓｃｃｍ及びアシストガスとしてＯ2 を１０ｓｃｃｍ流した状態でウェハステージ温度を変えて実験を行った結果を示す図である。
（１）本発明は、半導体装置の製造方法において、シリケートグラス膜上に設けたＴｉ含有膜を塩素を含まないＳＦ6 含有ガスによってエッチングする際に、ウェハステージの温度を３３℃より高く設定することを特徴とする。
【００２３】
この様に、本発明は、異なったエッチング対象に対するエッチングレートの基板温度依存性の違いによりエッチングレートの大きさが逆転するポイントを発見した点に特徴があるものであり、このエッチングレートの基板温度依存性を利用してＴｉ含有膜をシリケートグラス膜に対して選択エッチングすることにより、シリケートグラス膜を過剰エッチングすることなく、Ｔｉ含有膜を選択的に除去することができ、エッチング工程の管理が容易になる。
【００２４】
図１参照
即ち、図１に示す様に、シリケートグラスの一種であるＢＰＳＧ膜のエッチングレートは、約４０℃で最低となるのに対して、Ｔｉ含有膜の一種であるＴｉＮ膜のエッチングレートは基板を載置するウェハステージの温度の上昇とともに大きくなり、約３３℃近傍でエッチングレートの大きさが逆転するので、基板の温度を制御することによって、互いに、一方の他方に対する選択エッチング性を持たすことができる。
【００２５】
（２）また、本発明は、上記（１）において、Ｔｉ含有膜が、シリケートグラス膜を介して下層に設けたヒューズ層を覆っていることを特徴とする。
【００２６】
この様なエッチング対象となるＴｉ含有膜は、ヒューズ層を覆う導電性膜、特に、配線層等と同時の工程で形成する導電性膜が典型的なものとなり、ヒューズ層上にシリケートグラス層を介してＴｉ含有膜を設けることにより、Ｔｉ含有膜をヒューズ窓形成時のエッチングストッパーとして用いることができる。
【００２７】
（３）また、本発明は、上記（１）または（２）において、Ｔｉ含有膜のエッチング工程において、Ａｌ含有膜が露出していることを特徴とする。
【００２８】
この様に、Ｔｉ含有膜のエッチング工程において、即ち、典型的には、ヒューズ窓の形成工程において、同時にボンディング窓も形成するので、Ａｌ含有膜、通常は、ボンディングパッド形成用Ａｌ含有膜もボンディング窓において露出することになるが、ＳＦ6 含有ガスを用いることによってＴｉ含有膜のみを選択的に除去することができる。
【００２９】
（４）また、本発明は、上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、ウェハステージの温度を５０℃以上とすることを特徴とする。
【００３０】
図１から明らかな様に、基板を載置するウェハステージの温度を５０℃以上にした場合に、Ｔｉ含有膜の一種であるＴｉＮ膜のエッチングレートを、ＢＰＳＧ膜のエッチングレートの略２倍以上にすることができ、また、ウェハステージの温度を７０℃以上にした場合には、ＴｉＮ膜のエッチングレートを、ＢＰＳＧ膜のエッチングレートの約２．８倍以上にすることができ、選択エッチング性をより高めることができる。
【００３１】
（５）また、本発明は、上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、ＳＦ6 含有ガスが、ＳＦ6 にＯ2 、Ｎ2 、或いは、Ｈｅの内の少なくとも一種を添加したガスであることを特徴とする。
【００３２】
この様なエッチング工程に用いるＳＦ6 含有ガスとしては、ＳＦ6 に対してＯ2 、Ｎ2 、或いは、Ｈｅの内の少なくとも一種をアシストガスとして添加して希釈することが望ましく、特に、Ｏ2 を添加した場合には、エッチングレートの向上が期待でき、また、Ｎ2 を添加した場合には、エッチングの分布の平坦性が期待できる。
【００３３】
（６）また、本発明は、上記（１）乃至（５）のいずれかにおいて、Ａｌ含有膜がコンタクトパッドを構成する層であり、且つ、Ｔｉ含有膜をＡｌ含有膜とダイナミック・ランダム・アクセス・メモリのキャパシタを構成する対向電極との間の層準の導電層を用いて形成することを特徴とする。
（７）また、本発明は、上記（１）乃至（６）のいずれかにおいて、シリケートグラス膜はＢＰＳＧ膜であることを特徴とする。
（８）また、本発明は、上記（１）乃至（７）のいずれかにおいて、Ｔｉ含有膜が、ＴｉＮ膜であることを特徴とする。
【００３４】
この様に、Ｔｉ含有膜は、Ａｌ含有膜とダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）の対向電極との間の層準の導電層、例えば、Ｗ／ＴｉＮ／Ｔｉ多層構造膜のいずれか１層或いは、複数層を用いて形成しても良い。
【００３５】
【発明の実施の形態】
ここで、図２を参照して、本発明の実施の形態のヒューズ窓の形成工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、ｐ型シリコン基板（図示せず）上に、メモリセルを構成するとともに、ＳｉＯ2 膜からなる層間絶縁膜１１を介して厚さの８０ｎｍのドープトポリシリコン膜を堆積させ、パターニングすることによって蓄積キャパシタの対向電極（図示せず）と同時にヒューズ層１２を形成する。
【００３６】
次いで、ＣＶＤ法によって、全面に厚さ２５０ｎｍのＢＰＳＧ膜１３を堆積させたのち、９００℃のＮ2 雰囲気中で３０分間熱処理を行ってＢＰＳＧ膜１３をリフローさせることによって平坦化し、次いで、例えば、厚さが４０ｎｍのＴｉ層１４、厚さが２０ｎｍのＴｉＮ層１５、及び、厚さが１００ｎｍのＷ層を順次堆積させたのち、パターニングすることによって第１金属配線層（図示せず）と同時にＷ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜からなるエッチングストッパーを形成する。
なお、この場合のＴｉ層１４は、第１金属配線層と、ワード線となるゲート電極或いはドレイン領域に接続するビット線等の下層導電体とのコンタクト抵抗を低減するために設けるものであり、また、ＴｉＮ層１５は、第１金属配線層の主体となるＷ層１６とＴｉ層１４の接着層、所謂Ｇｌｕｅ Ｌａｙｅｒとして設けるものである。
【００３７】
次いで、ＣＶＤ法を用いて、全面に厚さ１８００ｎｍのＳｉＯ2 膜１７を成膜したのち、スパッタリング法によって、全面に厚さ７００ｎｍのＡｌ合金膜を堆積させ、所定形状にエッチングすることによってＡｌ合金配線層１８を形成する。
なお、この１８００ｎｍのＳｉＯ2 膜１７は、層間絶縁膜及び金属配線層による多層配線構造を形成した場合の複数の層間絶縁膜の総計の厚さであり、図示を簡単にするために、便宜的に単一のＳｉＯ2 膜１７として示しており、また、図において、Ａｌ合金配線層１８はボンディング部を示している。
【００３８】
次いで、ＰＣＶＤ法を用いて、厚さが、例えば、５００ｎｍのＳｉＯ2 膜を堆積させてＳｉＯ2 カバー膜１９とし、次いで、同じくＰＣＶＤ法を用いて保護膜となる厚さ５００ｎｍのＳｉＮ膜堆積させてＳｉＮカバー膜２０とする。
【００３９】
次いで、レジストパターン２１をマスクとして、ＣＦ4 ＋ＣＨＦ3 ＋Ａｒガスを用いたＲＩＥ法によって、ヒューズ窓２２及びボンディング窓２３を同時に形成する。
この場合、Ｗ層１６及びＡｌ合金配線層１８に対するＳｉＯ2 膜１７のエッチングレートは非常に大きいので、オーバーエッチングしてもＷ層１６及びＡｌ合金配線層１８がエッチングストッパーとなって、ヒューズ窓２２及びボンディング窓２３において絶縁膜の膜厚分布がある場合にも、ヒューズ窓２２においてはＷ層１６でエッチングは停止し、一方、ボンディング窓２３においてはＡｌ合金層１８においてエッチングは停止する。
【００４０】
図２（ｂ）参照
次いで、エッチャーとしてＴＣＰ９４００型（Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製商品名）のエッチャーを用い、圧力を１０〜２０ｍＴｏｒｒ、例えば、１２ｍＴｏｒｒとし、ＴＣＰパワーを６００Ｗ／３２０００ｃｃ（＝１８．７５ｍＷ／ｃｃ）、上部ＴＣＰ電極と平行に設置されたウェハステージに５〜１０Ｗ、例えば、５Ｗのバイアスパワーを印加し、ＳＦ6 流量を１００ｓｃｃｍ及びアシストガスとしてＯ2 を１０ｓｃｃｍ流し、ウェハステージ温度を５０℃以上、例えば、７０℃に設定した条件でエッチングを行い、ヒューズ窓２２に露出するＷ層１６、ＴｉＮ膜１５、及び、Ｔｉ層１４を順次エッチングして、ＢＰＳＧ膜１３に達するヒューズ窓２２を形成する。
【００４１】
再び、図１参照
このエッチング工程において、基板を載置するウェハステージ温度を５０℃以上、例えば、７０℃としているので、ＢＰＳＧ膜１３に対するＴｉＮ層１５のエッチングレートを略２倍以上、７０℃の場合には約２．８倍とすることができ、また、一般に、ＳＦ6 を用いたエッチングにおいては、エッチングレートはＴｉ＞ＴｉＮの関係が成立するので、ＢＰＳＧ膜１３に対するＴｉ層１４のエッチングレートはさらに大きくなり、したがって、エッチング時間を精密に制御せずにオーバーエッチングした場合にも、ＢＰＳＧ膜１３を過剰にエッチングすることなくヒューズ窓２２を形成することができる。
なお、ＷのエッチングレートはＴｉＮのエッチングレートよりも十分に大きいので、Ｗ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜からなるエッチングストッパーを除去する工程においてＷ層１６の存在は問題にならない。
【００４２】
一方、Ａｌ合金配線層１８が露出したボンディング窓２３においては、ＳＦ6 系のガスによってＡｌ合金配線層は殆どエッチングされることがないので、ボンディング部がエッチングにより消失することがない。
【００４３】
次いで、図示しないものの、レジストマスク２１を除去したのち、ボンディング窓２３を利用して所定の電気的接続を行ったのち、冗長性を必要とする箇所に対応するヒューズ層１２或いは所望の機能を選択するためのヒューズ層１２に、ヒューズ窓２２を介してレーザ光を照射するレーザブローによってヒューズ層１２を溶断する。
【００４４】
この様に、本発明においては、エッチングストッパーとなるＷ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜をヒューズ層１２を被覆するＢＰＳＧ膜１３上に設けているので、エッチングストッパーに達するヒューズ窓２２となる開口とボンディング窓２３とを同時に形成した場合に、保護膜等の膜厚分布に影響されることなくヒューズ窓２２となる開口部を再現性良く形成することができる。
【００４５】
また、本発明においては、エッチングストッパーとなるＷ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜を用いて各ヒューズ層１２上のＢＰＳＧ膜１３の厚さをほぼ均一にした場合に、このエッチングストッパーをエッチングする際に、エッチング原料ガスとしてＳＦ6 を含んだガスを用いることにより、ボンディング窓２３に露出するＡｌ合金配線層１８をほとんどエッチングすることなく、且つ、下地のＢＰＳＧ膜１３を過剰エッチングすることなくヒューズ窓２２を再現性良く形成することが可能になり、それによって、レーザ光のパワーバンドを狭くした場合にも、確実にヒューズ層１２の溶断が可能になる。
【００４６】
また、本発明においては、エッチング工程に使用するＳＦ6 含有ガス、即ち、ＳＦ6 ＋Ｏ2 はＣｌを含んでいないので、残留塩素が問題となる工程にも使用できる。
例えば、上記の実施の形態に記載したように、ヒューズ窓２２とボンディング窓２３を同時に形成する場合、塩素が残留するとボンディング窓においてエッチングガスに晒されたＡｌ合金配線層１８が残留塩素によって腐食されるという問題があるが、本発明の場合にはエッチングガスがＣｌを含んでいないのでこの様な問題は発生しない。
【００４７】
なお、ＳＦ6 系ガスを用いたエッチング技術として、ウェハステージの温度を２０℃〜５０℃とすることは提案されている（必要ならば、特開平６−３１８５７４号公報参照）。
この提案の場合には、ＳＦ6 以外に、ＢＣｌ3 或いはＣｌ2 等のＣｌ系ガスを含有しており、この塩素はＴｉ或いはＡｌ等の金属に対して非常に反応性が高いので、シリケートグラスに対する選択性は元々非常に優れているものである。
【００４８】
しかし、この場合には、Ａｌに対するエッチングレートも大きいので、エッチングストッパーのエッチング工程に用いた場合には、ボンディング窓２３に露出するＡｌ合金配線層もエッチングされるので、上述の図４（ｂ）の場合と同様に過剰エッチングに伴うボンディング部の消失の問題が発生するとともに、残留塩素が問題になることがある。
【００４９】
要するに、本発明は、従来のＳＦ6 を用いた通常のドライ・エッチング工程においては、ウェハステージの温度を１０℃程度の室温以下にして行っており、この条件においてはＢＰＳＧ膜に対するＴｉＮ膜のエッチングレートが小さいにも拘わらず、ウェハステージ温度を上昇させた場合、エッチングレートが逆転することを発見した事実に基づくものであり、特に、ウェハステージ温度を５０℃以上にすることによって、ＢＰＳＧ膜に対するＴｉＮ膜のエッチングレートが略２倍以上になる新規な現象を利用したものである。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は、実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、ヒューズ層１２の下地層はＢＰＳＧ膜１３に限られるものではなく、Ｔｉ含有膜に対するエッチングレートの温度依存性の傾向は、ＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜、或いは、ノン・ドープＳｉＯ2 膜に対しても同様であるので、ＢＰＳＧ膜の代わりにＰＳＧ膜或いはＢＳＧ膜等のシリケート膜を用いても良い。
【００５１】
また、上記の実施の形態の説明においては、エッチングレートを変化させるために、ウェハステージの温度、したがって、基板の温度を変化させているが、エッチングレートを左右するファクターとしては圧力も関与する。しかし、圧力により異なったエッチング対象のエッチングレートを逆転するポイントを実現することが困難である。
【００５２】
また、上記の実施の形態においては、エッチング対象をＴｉ或いはＴｉＮ等のＴｉ含有膜としているが、ＳＦ6 を用いた場合のエッチングメカニズムは、ＴｉとＦとの反応による比較的沸点の低いフッ化チタンの生成によるものであるので、Ｔｉを含有する他の膜においても同様の温度依存性の傾向が得られること明らかである。
【００５３】
また、上記の実施の形態においては、ＳＦ6 に添加するアシストガスとしてエッチングレートの大きくなるＯ2 を用いているが、Ｏ2 の代わりにＮ2 或いはＨｅを添加しても良いものであり、Ｎ2 を添加した場合には、エッチングのウェハ面内均一性が期待でき、さらには、これらのアシストガスを組み合わせて添加しても良いものである。
【００５４】
また、上記の実施の形態においては、エッチングストッパーを第１金属配線層を形成する導電体膜によって同時に形成しているが、第２層目配線層等の他の層準の導電性膜を用いて形成しても良いものであり、さらには、ヒューズ層１２をビット線或いはワード線と同時に形成する場合には、蓄積キャパシタの対向電極をＴｉＳｉ或いはＴｉを含む導電膜を用いたポリサイド構造で形成し、対向電極と同時にヒューズ層１２に対するエッチングストッパーを形成しても良いものである。
【００５５】
また、上記の実施の形態においてはＤＲＡＭの製造工程として説明しているが、ＤＲＡＭに限られるものではなく、冗長構造や機能選択性を必要とする各種の高集積度の半導体集積回路装置に適用されるものであり、絶縁ゲート型半導体集積回路装置以外に、バイポーラ型半導体集積回路装置にも適用されるものであり、さらに、ロジックとメモリを一体に集積化したシステムＬＳＩも対象とするものである。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｃｌを含まないＳＦ6 含有ガスによってＴｉＮ等のＴｉ含有膜をＢＰＳＧ膜等シリケートグラス膜に対して選択的にエッチングする際に、基板温度を制御することによって、Ｔｉ含有膜のエッチングレートをシリケートグラスのエッチングレートより大きくしているので、シリケートグラス膜を過剰にエッチングすることなくＴｉ含有膜の選択エッチングが可能になり、それによって、ヒューズ層上の保護膜となるシリケートグラス膜の膜厚を不所望に減ずることなくヒューズ窓とボンディング窓とを同時に形成することができ、レーザブローによるヒューズ溶断を安定して行うことができるので、高集積度半導体集積回路装置の歩留り向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態のヒューズ窓の形成工程の説明図である。
【図３】従来のヒューズ窓の形成工程の説明図である。
【図４】従来のヒューズ窓の形成工程の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１１ 層間絶縁膜
１２ ヒューズ層
１３ ＢＰＳＧ膜
１４ Ｔｉ層
１５ ＴｉＮ層
１６ Ｗ層
１７ ＳｉＯ2 膜
１８ Ａｌ合金配線層
１９ ＳｉＯ2 カバー膜
２０ ＳｉＮカバー膜
２１ レジストパターン
２２ ヒューズ窓
２３ ボンディング窓
３１ 層間絶縁膜
３２ ヒューズ層
３３ ＢＰＳＧ膜
３４ Ｔｉ層
３５ ＴｉＮ層
３６ Ｗ層
３７ ＳｉＯ2 膜
３８ Ａｌ合金配線層
３９ ＳｉＯ2 カバー膜
４０ ＳｉＮカバー膜
４１ レジストパターン
４２ ヒューズ窓
４３ ボンディング窓
４４ 過剰エッチング部
４５ 過剰エッチング部
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、例えば、大容量ＬＳＩメモリーのヒューズの開口窓と配線層のコンタクトパッド領域に対するコンタクト用開口を同時に形成する時などに用いられる半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体集積回路装置の微細化、高集積化の進展に伴い、素子不良部の製造歩留りに与える影響が無視できなくなってきており、特に、６４ＭｂｉｔＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）等の大容量ＬＳＩメモリーにおける総ビット数の劇的な増大に伴ってメモリセルに複数の予備行と複数の予備列を設ける冗長構成が導入されている。
【０００３】
そして、不良ビットを含む行或いは列を予備行或いは予備列に置き換える場合や、機能選択の場合には、一般に、多結晶シリコン或いはタングステンシリサイド等で構成されたヒューズをレーザ或いは電流で溶断する方法が採用されている。
【０００４】
この様なヒューズの周りには、半導体回路素子や配線層がレイアウトされているが、高集積化の進展に伴って、ヒューズの近くまで配線層が来ており、その上に保護膜を形成した場合には、配線層の幅やピッチが微細化され、小さくなるに連れて保護膜の平坦性が悪くなって来ている。
【０００５】
この様に保護膜の平坦性が悪化すると、配線層同士の間に保護膜が完全に充填されずにボイド（鬆）が発生するようになり、耐湿性が劣化するため、耐湿性の向上を目的として、さまざまな保護膜を採用することによって平坦性の改善が試みられている。
【０００６】
そして、ヒューズ上に平坦性の高い保護膜を採用した場合、段差により積層する保護膜の膜厚が影響されるため、全てのヒューズ上について均一な膜厚の保護膜を設けることが困難になってきている。
【０００７】
また、近年はウェハも大口径化して来ており、ウェハの面内での分布も大きくなりつつあり、レーザ光によるブローマージンの確保の観点から、保護膜の厚さは２００ｎｍ±１００ｎｍ程度の範囲にある必要があるため、各チップの各ヒューズ上の保護膜の膜厚のバラツキは無視できない状況になってきている。
【０００８】
この様な問題を解決するために、第１金属配線層を形成するための導電性膜をヒューズ上に配置し、この導電性膜をエッチングストッパーとして利用することよって、ヒューズ上の保護膜の厚さをある程度均一な厚さにすることが行われているので、この様なエッチングストッパーを用いた従来のヒューズ窓の形成工程を図３を参照して説明する。
【０００９】
図３（ａ）参照
まず、ｐ型シリコン基板（図示せず）上に、層間絶縁膜３１を介して複数個のヒューズ層３２（なお、図においては１個のみを示している）を設け、ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ膜３３を堆積したのち、スパッタリング法或いは蒸着法等のＰＶＤ法（物理的気相成長法）によってＴｉ層３４、ＴｉＮ膜３５、及び、Ｗ層３６からなる３層構造膜を堆積させ、所定形状にエッチングすることによって第１金属配線層及びヒューズ層３２を覆うエッチングストッパーを形成する。
【００１０】
次いで、層間絶縁膜となるＳｉＯ2 膜３７を堆積させたのち、スパッタリング法或いは蒸着法等のＰＶＤ法によってＡｌ合金膜を堆積させ、所定の形状にエッチングすることによってＡｌ合金配線層３８を形成し、次いで、ＰＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）によってＳｉＯ2 カバー膜３９を堆積させたのち、保護膜となるＳｉＮカバー膜４０を同じくＰＣＶＤ法によって堆積させる。
【００１１】
次いで、レジストパターン４１をマスクとしてＣＦ4 ＋ＣＨＦ3 ＋Ａｒ系のガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を施すことによって、ヒューズ窓４２及びボンディング窓４３を同時に形成する。
【００１２】
このＲＩＥ工程において、Ａｌ合金配線層３８及びＷ層３６がＣＦ4 ＋ＣＨＦ3 ＋Ａｒ系のガスに対するエッチングストッパーとなるので、ヒューズ窓４２においては、Ｗ層３６においてエッチングが停止し、一方、ボンディング窓４３においては、Ａｌ合金配線層３８においてエッチングが停止する。
【００１３】
図３（ｂ）参照
次いで、Ｃｌ或いはＢＣｌ3 等のＣｌ系ガスを用いてドライ・エッチングを行うことによって、ヒューズ窓４２に露出するＷ層３６、ＴｉＮ膜３５、及び、Ｔｉ層３４を順次エッチングして、ＢＰＳＧ膜３３に達するヒューズ窓４２を形成する。
【００１４】
次いで、図示しないものの、レジストパターン４１を除去したのち、ボンディング窓４３を利用して所定の電気的接続を行ったのち、冗長性を必要とする箇所に対応するヒューズ層３２或いは所望の機能を選択するためのヒューズ層３２に、ヒューズ窓４２を介してレーザ光を照射するレーザブローによってヒューズ層３２を溶断する。
【００１５】
この様に、ヒューズ層３２を覆うＢＰＳＧ膜３３を介してエッチングストッパーとなるＷ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜を設けているので、その上に設けるＳｉＯ2 膜１７等の多層配線構造を含む層間絶縁膜を厚く形成して、層間絶縁膜の厚さがウェハ面内で不均一になった場合にも、ヒューズ窓４２を安定して形成することができる。
【００１６】
また、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜を設けることにより、ヒューズ層３２とＴｉ層３４との間に設けたヒューズ層３２の保護膜となるＢＰＳＧ膜３３の厚さは比較的均一になり、レーザブローに必要なエネルギー範囲が安定するので、レーザ光のパワーバンドを狭くしても所望のヒューズ層３２を再現性良くレーザブローにより溶断することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来のヒューズ窓の形成工程においては、過剰エッチング部が生ずるという問題があるので、この事情を図４を参照して説明する。
図４（ａ）参照
上述の図３（ｂ）の工程において、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜をＣｌ系ガスでドライ・エッチングする際に、ボンディング窓４３においてはＡｌ合金配線層３８が露出しているので、Ａｌ合金配線層３８がＣｌ系ガスによってエッチングされて過剰エッチング部４４が生ずるとい問題があり、それによって、ボンディングパッド部が消失する場合があるので、ボンディング部における電気的接続の信頼性が低下するという問題がある。
【００１８】
この様な、過剰エッチング部４４の発生の問題を解決するために、本発明者は、Ａｌ合金をエッチングせずにＴｉ含有膜を選択的にドライ・エッチングするために、ＳＦ6 の使用を検討した。
即ち、エッチャーとしてＴＣＰ９４００型（Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製商品名）のエッチャーを用い、圧力を十数ｍＴｏｒｒ、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）パワーを６００Ｗ、上部ＴＣＰ電極と平行に設置されたウェハステージに５〜１０Ｗのバイアスパワーを印加し、ＳＦ6 流量を１００ｓｃｃｍ流し、ウェハステージ温度を１０℃に設定した条件で、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜のエッチングを行った。
【００１９】
図４（ｂ）参照
その結果、Ａｌ合金配線層３８のエッチングを防止しつつ、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜のエッチングを行うことができたが、今度は、エッチング時間の制御を誤ると下地のＢＰＳＧ膜３３もエッチングされて過剰エッチング部４５が生じて、保護膜が減膜したり極端な場合には消失するという問題がある。
【００２０】
この様な過剰エッチング部４５の発生の問題を解決するためには、Ｗ層３６／ＴｉＮ層３５／Ｔｉ層３４からなる３層構造膜のエッチング工程におけるエッチング時間を精密に制御すれば良いが、そうすると、エッチング工程が管理が複雑化することになり、大量生産時の製造歩留りに影響を与えることになる。
【００２１】
したがって、本発明は、下地のシリケート膜に過剰エッチング部を生ずることなく、Ｔｉ含有膜を再現性良く選択的にエッチングする、特に、ヒューズ窓を再現性良く形成することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図１は、エッチャーとしてＴＣＰ９４００型（Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製商品名）のエッチャーを用い、圧力を１２ｍＴｏｒｒとし、ＴＣＰパワーを６００Ｗ／３２０００ｃｃ（＝１８．７５ｍＷ／ｃｃ）、上部ＴＣＰ電極と平行に設置されたウェハステージに５Ｗのバイアスパワーを印加し、ＳＦ6 流量を１００ｓｃｃｍ及びアシストガスとしてＯ2 を１０ｓｃｃｍ流した状態でウェハステージ温度を変えて実験を行った結果を示す図である。
（１）本発明は、半導体装置の製造方法において、シリケートグラス膜上に設けたＴｉ含有膜を塩素を含まないＳＦ6 含有ガスによってエッチングする際に、ウェハステージの温度を３３℃より高く設定することを特徴とする。
【００２３】
この様に、本発明は、異なったエッチング対象に対するエッチングレートの基板温度依存性の違いによりエッチングレートの大きさが逆転するポイントを発見した点に特徴があるものであり、このエッチングレートの基板温度依存性を利用してＴｉ含有膜をシリケートグラス膜に対して選択エッチングすることにより、シリケートグラス膜を過剰エッチングすることなく、Ｔｉ含有膜を選択的に除去することができ、エッチング工程の管理が容易になる。
【００２４】
図１参照
即ち、図１に示す様に、シリケートグラスの一種であるＢＰＳＧ膜のエッチングレートは、約４０℃で最低となるのに対して、Ｔｉ含有膜の一種であるＴｉＮ膜のエッチングレートは基板を載置するウェハステージの温度の上昇とともに大きくなり、約３３℃近傍でエッチングレートの大きさが逆転するので、基板の温度を制御することによって、互いに、一方の他方に対する選択エッチング性を持たすことができる。
【００２５】
（２）また、本発明は、上記（１）において、Ｔｉ含有膜が、シリケートグラス膜を介して下層に設けたヒューズ層を覆っていることを特徴とする。
【００２６】
この様なエッチング対象となるＴｉ含有膜は、ヒューズ層を覆う導電性膜、特に、配線層等と同時の工程で形成する導電性膜が典型的なものとなり、ヒューズ層上にシリケートグラス層を介してＴｉ含有膜を設けることにより、Ｔｉ含有膜をヒューズ窓形成時のエッチングストッパーとして用いることができる。
【００２７】
（３）また、本発明は、上記（１）または（２）において、Ｔｉ含有膜のエッチング工程において、Ａｌ含有膜が露出していることを特徴とする。
【００２８】
この様に、Ｔｉ含有膜のエッチング工程において、即ち、典型的には、ヒューズ窓の形成工程において、同時にボンディング窓も形成するので、Ａｌ含有膜、通常は、ボンディングパッド形成用Ａｌ含有膜もボンディング窓において露出することになるが、ＳＦ6 含有ガスを用いることによってＴｉ含有膜のみを選択的に除去することができる。
【００２９】
（４）また、本発明は、上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、ウェハステージの温度を５０℃以上とすることを特徴とする。
【００３０】
図１から明らかな様に、基板を載置するウェハステージの温度を５０℃以上にした場合に、Ｔｉ含有膜の一種であるＴｉＮ膜のエッチングレートを、ＢＰＳＧ膜のエッチングレートの略２倍以上にすることができ、また、ウェハステージの温度を７０℃以上にした場合には、ＴｉＮ膜のエッチングレートを、ＢＰＳＧ膜のエッチングレートの約２．８倍以上にすることができ、選択エッチング性をより高めることができる。
【００３１】
（５）また、本発明は、上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、ＳＦ6 含有ガスが、ＳＦ6 にＯ2 、Ｎ2 、或いは、Ｈｅの内の少なくとも一種を添加したガスであることを特徴とする。
【００３２】
この様なエッチング工程に用いるＳＦ6 含有ガスとしては、ＳＦ6 に対してＯ2 、Ｎ2 、或いは、Ｈｅの内の少なくとも一種をアシストガスとして添加して希釈することが望ましく、特に、Ｏ2 を添加した場合には、エッチングレートの向上が期待でき、また、Ｎ2 を添加した場合には、エッチングの分布の平坦性が期待できる。
【００３３】
（６）また、本発明は、上記（１）乃至（５）のいずれかにおいて、Ａｌ含有膜がコンタクトパッドを構成する層であり、且つ、Ｔｉ含有膜をＡｌ含有膜とダイナミック・ランダム・アクセス・メモリのキャパシタを構成する対向電極との間の層準の導電層を用いて形成することを特徴とする。
（７）また、本発明は、上記（１）乃至（６）のいずれかにおいて、シリケートグラス膜はＢＰＳＧ膜であることを特徴とする。
（８）また、本発明は、上記（１）乃至（７）のいずれかにおいて、Ｔｉ含有膜が、ＴｉＮ膜であることを特徴とする。
【００３４】
この様に、Ｔｉ含有膜は、Ａｌ含有膜とダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）の対向電極との間の層準の導電層、例えば、Ｗ／ＴｉＮ／Ｔｉ多層構造膜のいずれか１層或いは、複数層を用いて形成しても良い。
【００３５】
【発明の実施の形態】
ここで、図２を参照して、本発明の実施の形態のヒューズ窓の形成工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、ｐ型シリコン基板（図示せず）上に、メモリセルを構成するとともに、ＳｉＯ2 膜からなる層間絶縁膜１１を介して厚さの８０ｎｍのドープトポリシリコン膜を堆積させ、パターニングすることによって蓄積キャパシタの対向電極（図示せず）と同時にヒューズ層１２を形成する。
【００３６】
次いで、ＣＶＤ法によって、全面に厚さ２５０ｎｍのＢＰＳＧ膜１３を堆積させたのち、９００℃のＮ2 雰囲気中で３０分間熱処理を行ってＢＰＳＧ膜１３をリフローさせることによって平坦化し、次いで、例えば、厚さが４０ｎｍのＴｉ層１４、厚さが２０ｎｍのＴｉＮ層１５、及び、厚さが１００ｎｍのＷ層を順次堆積させたのち、パターニングすることによって第１金属配線層（図示せず）と同時にＷ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜からなるエッチングストッパーを形成する。
なお、この場合のＴｉ層１４は、第１金属配線層と、ワード線となるゲート電極或いはドレイン領域に接続するビット線等の下層導電体とのコンタクト抵抗を低減するために設けるものであり、また、ＴｉＮ層１５は、第１金属配線層の主体となるＷ層１６とＴｉ層１４の接着層、所謂Ｇｌｕｅ Ｌａｙｅｒとして設けるものである。
【００３７】
次いで、ＣＶＤ法を用いて、全面に厚さ１８００ｎｍのＳｉＯ2 膜１７を成膜したのち、スパッタリング法によって、全面に厚さ７００ｎｍのＡｌ合金膜を堆積させ、所定形状にエッチングすることによってＡｌ合金配線層１８を形成する。
なお、この１８００ｎｍのＳｉＯ2 膜１７は、層間絶縁膜及び金属配線層による多層配線構造を形成した場合の複数の層間絶縁膜の総計の厚さであり、図示を簡単にするために、便宜的に単一のＳｉＯ2 膜１７として示しており、また、図において、Ａｌ合金配線層１８はボンディング部を示している。
【００３８】
次いで、ＰＣＶＤ法を用いて、厚さが、例えば、５００ｎｍのＳｉＯ2 膜を堆積させてＳｉＯ2 カバー膜１９とし、次いで、同じくＰＣＶＤ法を用いて保護膜となる厚さ５００ｎｍのＳｉＮ膜堆積させてＳｉＮカバー膜２０とする。
【００３９】
次いで、レジストパターン２１をマスクとして、ＣＦ4 ＋ＣＨＦ3 ＋Ａｒガスを用いたＲＩＥ法によって、ヒューズ窓２２及びボンディング窓２３を同時に形成する。
この場合、Ｗ層１６及びＡｌ合金配線層１８に対するＳｉＯ2 膜１７のエッチングレートは非常に大きいので、オーバーエッチングしてもＷ層１６及びＡｌ合金配線層１８がエッチングストッパーとなって、ヒューズ窓２２及びボンディング窓２３において絶縁膜の膜厚分布がある場合にも、ヒューズ窓２２においてはＷ層１６でエッチングは停止し、一方、ボンディング窓２３においてはＡｌ合金層１８においてエッチングは停止する。
【００４０】
図２（ｂ）参照
次いで、エッチャーとしてＴＣＰ９４００型（Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製商品名）のエッチャーを用い、圧力を１０〜２０ｍＴｏｒｒ、例えば、１２ｍＴｏｒｒとし、ＴＣＰパワーを６００Ｗ／３２０００ｃｃ（＝１８．７５ｍＷ／ｃｃ）、上部ＴＣＰ電極と平行に設置されたウェハステージに５〜１０Ｗ、例えば、５Ｗのバイアスパワーを印加し、ＳＦ6 流量を１００ｓｃｃｍ及びアシストガスとしてＯ2 を１０ｓｃｃｍ流し、ウェハステージ温度を５０℃以上、例えば、７０℃に設定した条件でエッチングを行い、ヒューズ窓２２に露出するＷ層１６、ＴｉＮ膜１５、及び、Ｔｉ層１４を順次エッチングして、ＢＰＳＧ膜１３に達するヒューズ窓２２を形成する。
【００４１】
再び、図１参照
このエッチング工程において、基板を載置するウェハステージ温度を５０℃以上、例えば、７０℃としているので、ＢＰＳＧ膜１３に対するＴｉＮ層１５のエッチングレートを略２倍以上、７０℃の場合には約２．８倍とすることができ、また、一般に、ＳＦ6 を用いたエッチングにおいては、エッチングレートはＴｉ＞ＴｉＮの関係が成立するので、ＢＰＳＧ膜１３に対するＴｉ層１４のエッチングレートはさらに大きくなり、したがって、エッチング時間を精密に制御せずにオーバーエッチングした場合にも、ＢＰＳＧ膜１３を過剰にエッチングすることなくヒューズ窓２２を形成することができる。
なお、ＷのエッチングレートはＴｉＮのエッチングレートよりも十分に大きいので、Ｗ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜からなるエッチングストッパーを除去する工程においてＷ層１６の存在は問題にならない。
【００４２】
一方、Ａｌ合金配線層１８が露出したボンディング窓２３においては、ＳＦ6 系のガスによってＡｌ合金配線層は殆どエッチングされることがないので、ボンディング部がエッチングにより消失することがない。
【００４３】
次いで、図示しないものの、レジストマスク２１を除去したのち、ボンディング窓２３を利用して所定の電気的接続を行ったのち、冗長性を必要とする箇所に対応するヒューズ層１２或いは所望の機能を選択するためのヒューズ層１２に、ヒューズ窓２２を介してレーザ光を照射するレーザブローによってヒューズ層１２を溶断する。
【００４４】
この様に、本発明においては、エッチングストッパーとなるＷ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜をヒューズ層１２を被覆するＢＰＳＧ膜１３上に設けているので、エッチングストッパーに達するヒューズ窓２２となる開口とボンディング窓２３とを同時に形成した場合に、保護膜等の膜厚分布に影響されることなくヒューズ窓２２となる開口部を再現性良く形成することができる。
【００４５】
また、本発明においては、エッチングストッパーとなるＷ層１６／ＴｉＮ層１５／Ｔｉ層１４の３層構造膜を用いて各ヒューズ層１２上のＢＰＳＧ膜１３の厚さをほぼ均一にした場合に、このエッチングストッパーをエッチングする際に、エッチング原料ガスとしてＳＦ6 を含んだガスを用いることにより、ボンディング窓２３に露出するＡｌ合金配線層１８をほとんどエッチングすることなく、且つ、下地のＢＰＳＧ膜１３を過剰エッチングすることなくヒューズ窓２２を再現性良く形成することが可能になり、それによって、レーザ光のパワーバンドを狭くした場合にも、確実にヒューズ層１２の溶断が可能になる。
【００４６】
また、本発明においては、エッチング工程に使用するＳＦ6 含有ガス、即ち、ＳＦ6 ＋Ｏ2 はＣｌを含んでいないので、残留塩素が問題となる工程にも使用できる。
例えば、上記の実施の形態に記載したように、ヒューズ窓２２とボンディング窓２３を同時に形成する場合、塩素が残留するとボンディング窓においてエッチングガスに晒されたＡｌ合金配線層１８が残留塩素によって腐食されるという問題があるが、本発明の場合にはエッチングガスがＣｌを含んでいないのでこの様な問題は発生しない。
【００４７】
なお、ＳＦ6 系ガスを用いたエッチング技術として、ウェハステージの温度を２０℃〜５０℃とすることは提案されている（必要ならば、特開平６−３１８５７４号公報参照）。
この提案の場合には、ＳＦ6 以外に、ＢＣｌ3 或いはＣｌ2 等のＣｌ系ガスを含有しており、この塩素はＴｉ或いはＡｌ等の金属に対して非常に反応性が高いので、シリケートグラスに対する選択性は元々非常に優れているものである。
【００４８】
しかし、この場合には、Ａｌに対するエッチングレートも大きいので、エッチングストッパーのエッチング工程に用いた場合には、ボンディング窓２３に露出するＡｌ合金配線層もエッチングされるので、上述の図４（ｂ）の場合と同様に過剰エッチングに伴うボンディング部の消失の問題が発生するとともに、残留塩素が問題になることがある。
【００４９】
要するに、本発明は、従来のＳＦ6 を用いた通常のドライ・エッチング工程においては、ウェハステージの温度を１０℃程度の室温以下にして行っており、この条件においてはＢＰＳＧ膜に対するＴｉＮ膜のエッチングレートが小さいにも拘わらず、ウェハステージ温度を上昇させた場合、エッチングレートが逆転することを発見した事実に基づくものであり、特に、ウェハステージ温度を５０℃以上にすることによって、ＢＰＳＧ膜に対するＴｉＮ膜のエッチングレートが略２倍以上になる新規な現象を利用したものである。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は、実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、ヒューズ層１２の下地層はＢＰＳＧ膜１３に限られるものではなく、Ｔｉ含有膜に対するエッチングレートの温度依存性の傾向は、ＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜、或いは、ノン・ドープＳｉＯ2 膜に対しても同様であるので、ＢＰＳＧ膜の代わりにＰＳＧ膜或いはＢＳＧ膜等のシリケート膜を用いても良い。
【００５１】
また、上記の実施の形態の説明においては、エッチングレートを変化させるために、ウェハステージの温度、したがって、基板の温度を変化させているが、エッチングレートを左右するファクターとしては圧力も関与する。しかし、圧力により異なったエッチング対象のエッチングレートを逆転するポイントを実現することが困難である。
【００５２】
また、上記の実施の形態においては、エッチング対象をＴｉ或いはＴｉＮ等のＴｉ含有膜としているが、ＳＦ6 を用いた場合のエッチングメカニズムは、ＴｉとＦとの反応による比較的沸点の低いフッ化チタンの生成によるものであるので、Ｔｉを含有する他の膜においても同様の温度依存性の傾向が得られること明らかである。
【００５３】
また、上記の実施の形態においては、ＳＦ6 に添加するアシストガスとしてエッチングレートの大きくなるＯ2 を用いているが、Ｏ2 の代わりにＮ2 或いはＨｅを添加しても良いものであり、Ｎ2 を添加した場合には、エッチングのウェハ面内均一性が期待でき、さらには、これらのアシストガスを組み合わせて添加しても良いものである。
【００５４】
また、上記の実施の形態においては、エッチングストッパーを第１金属配線層を形成する導電体膜によって同時に形成しているが、第２層目配線層等の他の層準の導電性膜を用いて形成しても良いものであり、さらには、ヒューズ層１２をビット線或いはワード線と同時に形成する場合には、蓄積キャパシタの対向電極をＴｉＳｉ或いはＴｉを含む導電膜を用いたポリサイド構造で形成し、対向電極と同時にヒューズ層１２に対するエッチングストッパーを形成しても良いものである。
【００５５】
また、上記の実施の形態においてはＤＲＡＭの製造工程として説明しているが、ＤＲＡＭに限られるものではなく、冗長構造や機能選択性を必要とする各種の高集積度の半導体集積回路装置に適用されるものであり、絶縁ゲート型半導体集積回路装置以外に、バイポーラ型半導体集積回路装置にも適用されるものであり、さらに、ロジックとメモリを一体に集積化したシステムＬＳＩも対象とするものである。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｃｌを含まないＳＦ6 含有ガスによってＴｉＮ等のＴｉ含有膜をＢＰＳＧ膜等シリケートグラス膜に対して選択的にエッチングする際に、基板温度を制御することによって、Ｔｉ含有膜のエッチングレートをシリケートグラスのエッチングレートより大きくしているので、シリケートグラス膜を過剰にエッチングすることなくＴｉ含有膜の選択エッチングが可能になり、それによって、ヒューズ層上の保護膜となるシリケートグラス膜の膜厚を不所望に減ずることなくヒューズ窓とボンディング窓とを同時に形成することができ、レーザブローによるヒューズ溶断を安定して行うことができるので、高集積度半導体集積回路装置の歩留り向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態のヒューズ窓の形成工程の説明図である。
【図３】従来のヒューズ窓の形成工程の説明図である。
【図４】従来のヒューズ窓の形成工程の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１１ 層間絶縁膜
１２ ヒューズ層
１３ ＢＰＳＧ膜
１４ Ｔｉ層
１５ ＴｉＮ層
１６ Ｗ層
１７ ＳｉＯ2 膜
１８ Ａｌ合金配線層
１９ ＳｉＯ2 カバー膜
２０ ＳｉＮカバー膜
２１ レジストパターン
２２ ヒューズ窓
２３ ボンディング窓
３１ 層間絶縁膜
３２ ヒューズ層
３３ ＢＰＳＧ膜
３４ Ｔｉ層
３５ ＴｉＮ層
３６ Ｗ層
３７ ＳｉＯ2 膜
３８ Ａｌ合金配線層
３９ ＳｉＯ2 カバー膜
４０ ＳｉＮカバー膜
４１ レジストパターン
４２ ヒューズ窓
４３ ボンディング窓
４４ 過剰エッチング部
４５ 過剰エッチング部
Claims (8)
- シリケートグラス膜上に設けたＴｉ含有膜を塩素を含まないＳＦ6 含有ガスによってエッチングする際に、ウェハステージの温度を３３℃より高く設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記Ｔｉ含有膜が、前記シリケートグラス膜を介して下層に設けたヒューズ層を覆ってい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。
- 前記Ｔｉ含有膜のエッチング工程において、Ａｌ含有膜が露出してい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。
- 前記ウェハステージの温度を５０℃以上と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。
- 前記ＳＦ6 含有ガスが、ＳＦ6 にＯ2 、Ｎ2 、或いは、Ｈｅの内の少なくとも一種を添加したガスであ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。
- 前記Ａｌ含有膜がコンタクトパッドを構成する層であり、且つ、前記Ｔｉ含有膜がダイナミック・ランダム・アクセス・メモリのキャパシタを構成する対向電極と前記Ａｌ含有膜との間の層準の導電層を用いて形成することを特徴とする請求項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。
- 前記シリケートグラス膜はＢＰＳＧ膜であることを特徴とする請求項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。
- 前記Ｔｉ含有膜が、ＴｉＮ膜であることを特徴とする請求項１乃至７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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