JP4207285B2 - 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し、詳しくはタングステンからなる埋め込みプラグ上に上層配線を形成する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化、微細化にともない、接続孔と導体配線の被り余裕を持たない、いわゆるボーダーレス構造の導入が重要になっている。通常の導体配線は、接続工程の上部では、最小デザインルールで形成されることはなく、接続孔へのオーバラップや接続孔への導体配線の合わせずれを考慮したデザインルールで形成されている。したがって、微細化が進と集積度はこのオーバラップ部分により律則される。そのため、合わせずれが発生しても、デバイス歩留り、配線信頼性を損なわないボーダーレス構造を実現することが高集積化への一つの技術的課題となる。
【０００３】
以下に、従来技術を、図３の製造工程図によって説明する。
【０００４】
図３の（１）に示すように、下地絶縁膜１１１上に下層配線１１２を形成した後、下層配線１１２を覆う状態に下地絶縁膜１１１上に層間絶縁膜１１３を堆積しその表面を平坦化する。その後図３の（２）に示すように、層間絶縁膜１１３上に接続孔を加工のために用いる開口パターン１１４ｈを形成したレジスト膜１１４を形成する。そして、そのレジスト膜１１４をマスクにして異方性ドライエッチングにより、層間絶縁膜１１３に、下層配線１１２に通じる接続孔１１５を形成する。
【０００５】
その後、レジスト膜１１４を除去した後、図３の（３）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリング装置を用いて、逆スパッタクリーニングを行う。そして接続孔１１５の内壁および層間絶縁膜１１３上に密着層１１６を成膜し、次いで熱ＣＶＤ法によって、接続孔１１５への埋め込み金属としてタングステン膜を全面成膜する。その後、反応性イオンエッチングによる全面エッチバック法を用い、層間絶縁膜１１３上の余分なタングステン膜および密着層１１６を除去して、タングステン膜からなる埋め込みプラグ１１７を形成する。
【０００６】
次に図３の（４）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリングによって、層間絶縁膜１１３上に上記埋め込みプラグ１１７を覆う上層配線用の金属層１１８を成膜する。この金属層１１８は、例えば、下層より、チタン膜を例えば２０ｎｍの厚さに形成し、窒化チタン膜を２０ｎｍの厚さに形成し、Ａｌ−０．５％Ｃｕ膜を５００ｎｍの厚さに形成し、チタンを５ｎｍの厚さに形成し、窒化チタン膜を１００ｎｍの厚さに形成する。そして、レジスト塗布、リソグラフィー技術によって、上層配線を形成するマスクなるレジスト膜１１９を形成する。
【０００７】
その後、図３の（５）に示すように、上記レジスト膜１１９をエッチングマスクに用いて、異方性ドライエッチングにより、上記金属層１１８をエッチングして上層配線１２０を形成する。この異方性ドライエッチング条件としては、エッチングガスに三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）（１００ｓｃｃｍ）と塩素（Ｃｌ2 ）（１５０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ、マイクロ波パワーを４００ｍＡ、高周波ＲＦを１１０Ｗに設定して、エッチングではジャストエッチングに対して４０％のオーバエッチングを行う。
【０００８】
その後、アッシング処理と薬液洗浄処理とによりレジスト膜１１９の除去を行う。上記アッシング処理は平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスに酸素（Ｏ2 ）（流量：３７５０ｓｃｃｍ）を用い、プロセス温度を２５０℃、アッシング雰囲気の圧力を１５０Ｐａ、ＲＦ出力を９００Ｗに設定し、アッシング時間を６０秒に設定する。また上記薬液洗浄処理は、アミン系有機溶剤中に１５分間浸漬し、流水洗浄を１０分間行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薬液洗浄処理の際に、局所的に埋め込みプラグが露出する場合、配線加工時にアルミニウム中に蓄積された電荷が影響して、アミン系有機溶剤処理中に電気化学反応が起こり、図４に示すように、タングステンが溶出する埋め込みプラグ１１７ｂが発生する。このようにして形成された半導体装置は、スルーホール（接続孔）抵抗が局所的に上昇し、下層配線との電気的導通歩留りが低下するため、デバイス歩留りの低下を招く。また導通不良とならない程度のタングステン溶出であっても、上層配線と埋め込みプラグ間の信頼性劣化（エレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーション等）が懸念される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた半導体装置の製造方法であって、半導体装置の第１の製造方法は、絶縁膜に形成した埋め込みプラグ上に上層配線をエッチングによりパターニングして形成した後、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対してフッ素系のガスが添加された酸素系のガスを用いたプラズマ処理を行って、その埋め込みプラグの表面に対有機溶剤の保護膜を形成する。
【００１１】
上記第１の製造方法では、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対してフッ素系のガスが添加された酸素系のガスを用いたプラズマ処理を行って、その埋め込みプラグの表面に保護膜を形成することから、その後に有機剥離液によりレジスト膜を除去しても、保護膜により埋め込みプラグの表面が被覆されているので、有機剥離液による電気化学反応によって埋め込みプラグが溶出することはない。よって、安定したデバイス歩留り、および高い信頼性を有する、高集積半導体装置の配線形成方法が提供される。
【００１２】
半導体装置の第２の製造方法は、絶縁膜に形成した埋め込みプラグ上に上層配線をエッチングによりパターニングして形成した後、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対して不活性ガスを主体としたガスを用いた除電プラズマ処理を行って、上層配線に蓄積された電荷を除去する。
【００１３】
上記第２の製造方法では、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面を不活性ガスを主体としたガスを用いたプラズマ処理を行うことから、上層配線に蓄積された電荷が除去される。そのため、有機剥離液によりレジスト膜を除去しても、有機剥離液による電気化学反応が起こり難くなるので、埋め込みプラグの溶出が抑制される。よって、安定したデバイス歩留り、および高い信頼性を有する、高集積半導体装置の配線形成方法が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の製造方法に係わる実施の形態を、図１の製造工程図によって説明する。
【００１５】
図１の（１）に示すように、下地絶縁膜１１上に下層配線１２を形成する。上記下層配線１２の形成方法を以下に説明する。
【００１６】
まずマグネトロンスパッタリングにより下層配線１２を構成する配線層の成膜を行う。
【００１７】
配線層は、一例として、下層より、まずチタン（Ｔｉ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００１８】
次いで窒化チタン（ＴｉＮ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００１９】
次に、Ａｌ−０．５％Ｃｕを５００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴン（流量：６５ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを１５ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００２０】
次いでチタン（Ｔｉ）を５ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００２１】
最後に窒化チタン（ＴｉＮ）を１００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００２２】
このようにして、配線層を形成した後、下層配線１２を形成するために用いるレジスト膜（図示省略）を、既知のレジスト塗布、リソグラフィー技術により、配線層上に形成する。そしてそのレジスト膜をエッチングマスクに用いて、配線層を異方性ドライエッチングすることにより、上記下層配線１２を形成する。
【００２３】
上記異方性ドライエッチングでは、一例として、エッチングガスに三塩化ホウ素（流量：１００ｓｃｃｍ）と塩素（流量：１５０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ、マイクロ波パワーを４００ｍＡ、高周波ＲＦを１１０Ｗに設定し、ジャストエッチングに対して４０％のオーバエッチングを行った。
【００２４】
次いで下地絶縁膜１１上に下層配線１２を覆う層間絶縁膜１３を堆積する。
【００２５】
その後図１の（２）に示すように、層間絶縁膜１３に接続孔を加工するための開口部１４ｈを設けたレジスト膜１４を、既知のレジスト塗布、リソグラフィー技術によって形成する。さらにレジスト膜１４をエッチングマスクに用いて、層間絶縁膜１３を異方性ドライエッチングすることにより、層間絶縁膜１３に下層配線１２に通じる接続孔１５を形成する。
【００２６】
上記異方性ドライエッチングでは、一例としては、エッチングガスに一酸化炭素（流量：１００ｓｃｃｍ）とオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4 Ｆ8 ）（流量：７ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２００ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を２Ｐａ、高周波ＲＦを１４５０Ｗに設定し、ジャストエッチングに対して３０％のオーバエッチングを行った。
【００２７】
その後、上記レジスト膜１４を除去する、そして図１の（３）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリング装置を用いて、逆スパッタクリーニングを行い、密着層１６を全面に成膜し、さらに例えば熱ＣＶＤ法により、埋め込み金属となるタングステン膜を全面成膜する。その後、反応性イオンエッチングによる全面エッチバックを行い、接続孔１５の内部に密着層１６を介してタングステンからなる埋め込みプラグ１７を形成する。
【００２８】
上記埋め込みプラグ１７の形成条件の一例を以下に示す。まず、ＲＦエッチングを行い、２０ｎｍ程度、成膜表面をエッチングする。このエッチング条件の一例としては、エッチングガスにアルゴン（流量：５ｓｃｃｍ）を用い、エッチング雰囲気の圧力を０．５２Ｐａに設定し、ＲＦパワーを５００Ｗに設定する。なお、基板加熱は行わない。
次いでマグネトロンスパッタリングにより、上記密着層１６を、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）を３０ｎｍの厚さに成膜して形成する。その成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：１３５ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：１５ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６．５ｋＷ、基板温度を１５０℃に設定する。
【００２９】
次いで熱ＣＶＤ法によって、ブランケットタングステン膜を、例えば６００ｎｍの厚さに成膜する。その成膜条件の一例としては、プロセスガスに六フッ化タングステン（流量：４０ｓｃｃｍ）と水素（流量：４００ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２２５０ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を１０．７ｋＰａ、成膜雰囲気の温度を４５０℃に設定する。
【００３０】
次いで埋め込みプラグ１７を形成するための加工を異方性ドライエッチングにより行う。まず、第１段階のエッチングでタングステンをエッチングする。そのエッチング条件の一例としては、エッチングガスに六フッ化イオウ（流量：１１０ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：９０ｓｃｃｍ）とヘリウム（流量：５ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を４５．５Ｐａ、高周波ＲＦを２７５Ｗに設定する。
【００３１】
次いで第２段階のエッチングにより窒化チタン膜からなる密着層１６をエッチングする。そのエッチング条件の一例としては、エッチングガスにアルゴン（流量：７５ｓｃｃｍ）と塩素（流量：５ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を６．５Ｐａ、高周波ＲＦを２５０Ｗに設定する。
【００３２】
そして第３段階のエッチングを行いタングステンをエッチングし、さらにオーバエッチングを行う。そのエッチング条件の一例としては、エッチングガスに六フッ化イオウ（流量：２０ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：１０ｓｃｃｍ）とヘリウム（流量：１０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を３２．５Ｐａ、高周波ＲＦを７０Ｗに設定する。このようにして、接続孔１５の内部に密着層１６を介してタングステンからなる埋め込みプラグ１７を形成する。
【００３３】
次に、図１の（４）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリングによって、上記層間絶縁膜１３上の全面にかつ埋め込みプラグ１７を覆う状態に、上層配線用の配線層１８を成膜する。
【００３４】
上記配線層１８は、一例として、下層より、まずチタン（Ｔｉ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３５】
次いで窒化チタン（ＴｉＮ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３６】
次に、Ａｌ−０．５％Ｃｕを５００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴン（流量：６５ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを１５ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３７】
次いでチタン（Ｔｉ）を５ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３８】
最後に窒化チタン（ＴｉＮ）を１００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３９】
このようにして、配線層１８を形成した後、上層配線を形成するために用いるレジスト膜１９を、既知のレジスト塗布、リソグラフィー技術により、配線層１８上に形成する。
【００４０】
そして図１の（５）に示すように、上記レジスト膜１９をエッチングマスクに用いて、配線層１８を異方性ドライエッチングすることにより、上記上層配線２０を形成する。
【００４１】
上記異方性ドライエッチングでは、一例として、エッチングガスに三塩化ホウ素（流量：１００ｓｃｃｍ）と塩素（流量：１５０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ、マイクロ波パワーを４００ｍＡ、高周波ＲＦを１１０Ｗに設定し、ジャストエッチングに対して４０％のオーバエッチングを行った。
【００４２】
その後、図１の（６）に示すように、フッ素（Ｆ）系のガスとして、例えばテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）を酸素ガスに添加したプラズマ処理を行い、レジストアッシング処理と同時に、上層配線２０から露出したタングステンからなる埋め込みプラグ１７の部分に対有機溶剤の保護膜２１を形成する。
【００４３】
上記プラズマ処理では、例えば平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスに酸素（Ｏ2 ）（流量：３７５０ｓｃｃｍ）とテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）（流量：０．５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ、望ましい一例として、２ｓｃｃｍ）とを用い、プロセス温度を２５０℃、処理雰囲気の圧力を１５０Ｐａ、ＲＦ出力を９００Ｗに設定し、処理時間を６０秒に設定する。
【００４４】
上記プラズマ処理では、プロセスガスに酸素がふくまれているため、レジスト膜１９はアッシングされる。
【００４５】
その後、薬液洗浄処理によりレジスト膜１９を完全に除去する。この薬液洗浄処理では、一例として、アミン系有機溶剤中に１５分間浸漬し、流水洗浄を１０分間行う。
【００４６】
その結果、図１の（７）に示すように、タングステンからなる埋め込みプラグ１７が溶出することなく、埋め込みプラグ１７上に接続した上層配線２０が形成される。
【００４７】
上記製造方法により形成された半導体装置の多層配線では、プラズマ処理により形成された保護膜２１により、アミン系有機溶剤処理でタングステンが溶出する埋め込みプラグの発生が抑制される。したがって、下層配線１２との電気的導通歩留り、およびデバイス歩留りも良好となる。下層配線１２および上層配線２０は、上記説明したものの他のアルミニウム系合金、銅（Ｃｕ）、銅系合金を主体とした構造であってもよく、バリアメタルはチタン単層、窒化チタン単層、その他のチタン系合金、タングステン、タングステン系合金、タンタルアルミニウム、もしくはこれらのうちから選択された積層構造であってもよい。
【００４８】
また、タングステンからなる埋め込みプラグ１７の形成は、エッチバックの代わりに化学的機械研磨を用いることも可能である。
【００４９】
また、上記プラズマ処理において添加されるテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）の流量は、バリアメタルのサイドエッチングの低減も考慮して、形状を悪化させない流量に設定する必要があり、一例として、０．５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍの範囲が好ましい。またテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）の代わりに、オクタフルオロブテン（Ｃ4 Ｆ8 ）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）等のフッ素系ガスを用いることも可能であり、また添加されるガスも酸素に限定されることはなく、例えば窒素、水素、フォーミングガス等に添加して用いることも可能である。
【００５０】
次に、本発明の第２の製造方法に係わる実施の形態を図２の製造工程図によって説明する。
【００５１】
前記図１の（１）〜（５）によって説明したのと同様にして、図２の（１）に示すように、下地絶縁膜１１上に下層配線１２を形成する。下層配線１２は、前記第１の実施の形態と同様である。すなわち、下層より、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、Ａｌ−０．５％Ｃｕ膜、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜を順に積層したものからなる。さらに上記下地絶縁膜１１上に下層配線１２を覆う層間絶縁膜１３を堆積する。そして層間絶縁膜１３に下層配線１２に通じる接続孔１５を形成する。次いで、接続孔１５の内部に密着層１６を介してタングステンからなる埋め込みプラグ１７を形成する。
【００５２】
その後、上記層間絶縁膜１３上の全面にかつ埋め込みプラグ１７を覆う状態に、上層配線用の配線層１８を成膜した後、上層配線を形成するためのレジスト膜１９を配線層１８上に形成する。そして上記レジスト膜１９をエッチングマスクに用いて、配線層１８を異方性ドライエッチングすることにより、上記上層配線２０を形成する。この上層配線２０は、下層より、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、Ａｌ−０．５％Ｃｕ膜、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜を順に積層したものからなる。
【００５３】
その後、図２の（２）に示すように、除電プラズマ処理を行って、上層配線２０の加工により上層配線２０中に帯電された電荷を取り除く。
【００５４】
上記除電プラズマ処理は、一例として、例えば平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスにアルゴン（流量：８００ｓｃｃｍ）と酸素（流量：３７５０ｓｃｃｍ）とを用い、プロセス温度を４０℃、処理雰囲気の圧力を２００Ｐａ、ＲＦ出力を４００Ｗに設定し、処理時間を６０秒に設定する。
【００５５】
その後、アッシング処理と薬液洗浄処理とにより、上記レジスト膜１９を除去する。
【００５６】
上記アッシング処理は、一例として、例えば平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスに酸素（流量：３７５０ｓｃｃｍ）を用い、プロセス温度を２５０℃、処理雰囲気の圧力を１５０Ｐａ、ＲＦ出力を９００Ｗに設定し、処理時間を６０秒に設定する。
【００５７】
上記薬液洗浄処理は、アミン系有機溶剤中に１５分間浸漬し、流水洗浄を１０分間行う。
【００５８】
その結果、図２の（３）に示すように、タングステンからなる埋め込みプラグ１７が溶出することなく、埋め込みプラグ１７上に接続した上層配線２０が形成される。
【００５９】
上記製造方法により形成された半導体装置の多層配線では、上層配線２０に帯電された電荷が除電されるため、アミン系有機溶剤処理で電気化学反応を起こすタングステンからなる埋め込みプラグ１７の溶出が抑制される。したがって、下層配線１２との電気的導通歩留り、およびデバイス歩留りも良好となる。下層配線１２および上層配線２０は、上記説明したものの他のアルミニウム系合金、銅（Ｃｕ）、銅系合金を主体とした構造であってもよく、バリアメタルはチタン単層、窒化チタン単層、その他のチタン系合金、タングステン、タングステン系合金、タンタルアルミニウム、もしくはこれらのうちから選択された積層構造であってもよい。
【００６０】
また、酸素プラズマによるアッシング処理の際に、プロセスガスにフッ素系ガスを添加してもよい。前記第１の実施の形態で説明したテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）を添加してもよく、またはオクタフルオロブテン（Ｃ4 Ｆ8 ）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）等のフッ素系ガスを用いることも可能である。また添加されるガスも酸素に限定されることはなく、例えば窒素、水素、フォーミングガス等に添加して用いることも可能である。
【００６１】
また、上記プラズマ処理において添加されるテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）の流量は、バリアメタルのサイドエッチングの低減も考慮して、形状を悪化させない流量に設定する必要があり、一例として、０．５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍの範囲が好ましい。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の第１の製造方法によれば、レジスト膜を有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対してフッ素系のガスが添加された酸素系のガスを用いたプラズマ処理を行って、その埋め込みプラグの表面に保護膜を形成するので、その後に有機剥離液によって埋め込みプラグが溶出することはない。
【００６３】
上記第２の製造方法によれば、レジスト膜を有機剥離液により除去する前に、不活性ガスを主体としたガスを用いたプラズマ処理を行うので、上層配線に蓄積された電荷が除去されるため、有機剥離液によるレジスト剥離の際の埋め込みプラグの溶出が抑制できる。
【００６４】
よって、回路面積を縮小してレジスト膜からなるパターンの合わせずれが発生しても、または埋め込みプラグに接続するものでその埋め込みプラグよりも狭い幅の上層配線を形成しても、埋め込みプラグの選択的な溶出を抑制することができるので、良好なコンタクト特性、導通歩留りを有する、高性能、高信頼性、高歩留りの半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の製造方法に係わる実施の形態を示す製造工程図である。
【図２】本発明の第２の製造方法に係わる実施の形態を示す製造工程図である。
【図３】従来の技術を説明する製造工程図である。
【図４】課題の説明図である。
【符号の説明】
１３…層間絶縁膜、１７…埋め込みプラグ、１９…レジスト膜、２０…上層配線、２１…保護膜
【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し、詳しくはタングステンからなる埋め込みプラグ上に上層配線を形成する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化、微細化にともない、接続孔と導体配線の被り余裕を持たない、いわゆるボーダーレス構造の導入が重要になっている。通常の導体配線は、接続工程の上部では、最小デザインルールで形成されることはなく、接続孔へのオーバラップや接続孔への導体配線の合わせずれを考慮したデザインルールで形成されている。したがって、微細化が進と集積度はこのオーバラップ部分により律則される。そのため、合わせずれが発生しても、デバイス歩留り、配線信頼性を損なわないボーダーレス構造を実現することが高集積化への一つの技術的課題となる。
【０００３】
以下に、従来技術を、図３の製造工程図によって説明する。
【０００４】
図３の（１）に示すように、下地絶縁膜１１１上に下層配線１１２を形成した後、下層配線１１２を覆う状態に下地絶縁膜１１１上に層間絶縁膜１１３を堆積しその表面を平坦化する。その後図３の（２）に示すように、層間絶縁膜１１３上に接続孔を加工のために用いる開口パターン１１４ｈを形成したレジスト膜１１４を形成する。そして、そのレジスト膜１１４をマスクにして異方性ドライエッチングにより、層間絶縁膜１１３に、下層配線１１２に通じる接続孔１１５を形成する。
【０００５】
その後、レジスト膜１１４を除去した後、図３の（３）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリング装置を用いて、逆スパッタクリーニングを行う。そして接続孔１１５の内壁および層間絶縁膜１１３上に密着層１１６を成膜し、次いで熱ＣＶＤ法によって、接続孔１１５への埋め込み金属としてタングステン膜を全面成膜する。その後、反応性イオンエッチングによる全面エッチバック法を用い、層間絶縁膜１１３上の余分なタングステン膜および密着層１１６を除去して、タングステン膜からなる埋め込みプラグ１１７を形成する。
【０００６】
次に図３の（４）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリングによって、層間絶縁膜１１３上に上記埋め込みプラグ１１７を覆う上層配線用の金属層１１８を成膜する。この金属層１１８は、例えば、下層より、チタン膜を例えば２０ｎｍの厚さに形成し、窒化チタン膜を２０ｎｍの厚さに形成し、Ａｌ−０．５％Ｃｕ膜を５００ｎｍの厚さに形成し、チタンを５ｎｍの厚さに形成し、窒化チタン膜を１００ｎｍの厚さに形成する。そして、レジスト塗布、リソグラフィー技術によって、上層配線を形成するマスクなるレジスト膜１１９を形成する。
【０００７】
その後、図３の（５）に示すように、上記レジスト膜１１９をエッチングマスクに用いて、異方性ドライエッチングにより、上記金属層１１８をエッチングして上層配線１２０を形成する。この異方性ドライエッチング条件としては、エッチングガスに三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）（１００ｓｃｃｍ）と塩素（Ｃｌ2 ）（１５０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ、マイクロ波パワーを４００ｍＡ、高周波ＲＦを１１０Ｗに設定して、エッチングではジャストエッチングに対して４０％のオーバエッチングを行う。
【０００８】
その後、アッシング処理と薬液洗浄処理とによりレジスト膜１１９の除去を行う。上記アッシング処理は平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスに酸素（Ｏ2 ）（流量：３７５０ｓｃｃｍ）を用い、プロセス温度を２５０℃、アッシング雰囲気の圧力を１５０Ｐａ、ＲＦ出力を９００Ｗに設定し、アッシング時間を６０秒に設定する。また上記薬液洗浄処理は、アミン系有機溶剤中に１５分間浸漬し、流水洗浄を１０分間行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薬液洗浄処理の際に、局所的に埋め込みプラグが露出する場合、配線加工時にアルミニウム中に蓄積された電荷が影響して、アミン系有機溶剤処理中に電気化学反応が起こり、図４に示すように、タングステンが溶出する埋め込みプラグ１１７ｂが発生する。このようにして形成された半導体装置は、スルーホール（接続孔）抵抗が局所的に上昇し、下層配線との電気的導通歩留りが低下するため、デバイス歩留りの低下を招く。また導通不良とならない程度のタングステン溶出であっても、上層配線と埋め込みプラグ間の信頼性劣化（エレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーション等）が懸念される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた半導体装置の製造方法であって、半導体装置の第１の製造方法は、絶縁膜に形成した埋め込みプラグ上に上層配線をエッチングによりパターニングして形成した後、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対してフッ素系のガスが添加された酸素系のガスを用いたプラズマ処理を行って、その埋め込みプラグの表面に対有機溶剤の保護膜を形成する。
【００１１】
上記第１の製造方法では、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対してフッ素系のガスが添加された酸素系のガスを用いたプラズマ処理を行って、その埋め込みプラグの表面に保護膜を形成することから、その後に有機剥離液によりレジスト膜を除去しても、保護膜により埋め込みプラグの表面が被覆されているので、有機剥離液による電気化学反応によって埋め込みプラグが溶出することはない。よって、安定したデバイス歩留り、および高い信頼性を有する、高集積半導体装置の配線形成方法が提供される。
【００１２】
半導体装置の第２の製造方法は、絶縁膜に形成した埋め込みプラグ上に上層配線をエッチングによりパターニングして形成した後、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対して不活性ガスを主体としたガスを用いた除電プラズマ処理を行って、上層配線に蓄積された電荷を除去する。
【００１３】
上記第２の製造方法では、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面を不活性ガスを主体としたガスを用いたプラズマ処理を行うことから、上層配線に蓄積された電荷が除去される。そのため、有機剥離液によりレジスト膜を除去しても、有機剥離液による電気化学反応が起こり難くなるので、埋め込みプラグの溶出が抑制される。よって、安定したデバイス歩留り、および高い信頼性を有する、高集積半導体装置の配線形成方法が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の製造方法に係わる実施の形態を、図１の製造工程図によって説明する。
【００１５】
図１の（１）に示すように、下地絶縁膜１１上に下層配線１２を形成する。上記下層配線１２の形成方法を以下に説明する。
【００１６】
まずマグネトロンスパッタリングにより下層配線１２を構成する配線層の成膜を行う。
【００１７】
配線層は、一例として、下層より、まずチタン（Ｔｉ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００１８】
次いで窒化チタン（ＴｉＮ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００１９】
次に、Ａｌ−０．５％Ｃｕを５００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴン（流量：６５ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを１５ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００２０】
次いでチタン（Ｔｉ）を５ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００２１】
最後に窒化チタン（ＴｉＮ）を１００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００２２】
このようにして、配線層を形成した後、下層配線１２を形成するために用いるレジスト膜（図示省略）を、既知のレジスト塗布、リソグラフィー技術により、配線層上に形成する。そしてそのレジスト膜をエッチングマスクに用いて、配線層を異方性ドライエッチングすることにより、上記下層配線１２を形成する。
【００２３】
上記異方性ドライエッチングでは、一例として、エッチングガスに三塩化ホウ素（流量：１００ｓｃｃｍ）と塩素（流量：１５０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ、マイクロ波パワーを４００ｍＡ、高周波ＲＦを１１０Ｗに設定し、ジャストエッチングに対して４０％のオーバエッチングを行った。
【００２４】
次いで下地絶縁膜１１上に下層配線１２を覆う層間絶縁膜１３を堆積する。
【００２５】
その後図１の（２）に示すように、層間絶縁膜１３に接続孔を加工するための開口部１４ｈを設けたレジスト膜１４を、既知のレジスト塗布、リソグラフィー技術によって形成する。さらにレジスト膜１４をエッチングマスクに用いて、層間絶縁膜１３を異方性ドライエッチングすることにより、層間絶縁膜１３に下層配線１２に通じる接続孔１５を形成する。
【００２６】
上記異方性ドライエッチングでは、一例としては、エッチングガスに一酸化炭素（流量：１００ｓｃｃｍ）とオクタフルオロシクロブタン（Ｃ4 Ｆ8 ）（流量：７ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２００ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を２Ｐａ、高周波ＲＦを１４５０Ｗに設定し、ジャストエッチングに対して３０％のオーバエッチングを行った。
【００２７】
その後、上記レジスト膜１４を除去する、そして図１の（３）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリング装置を用いて、逆スパッタクリーニングを行い、密着層１６を全面に成膜し、さらに例えば熱ＣＶＤ法により、埋め込み金属となるタングステン膜を全面成膜する。その後、反応性イオンエッチングによる全面エッチバックを行い、接続孔１５の内部に密着層１６を介してタングステンからなる埋め込みプラグ１７を形成する。
【００２８】
上記埋め込みプラグ１７の形成条件の一例を以下に示す。まず、ＲＦエッチングを行い、２０ｎｍ程度、成膜表面をエッチングする。このエッチング条件の一例としては、エッチングガスにアルゴン（流量：５ｓｃｃｍ）を用い、エッチング雰囲気の圧力を０．５２Ｐａに設定し、ＲＦパワーを５００Ｗに設定する。なお、基板加熱は行わない。
次いでマグネトロンスパッタリングにより、上記密着層１６を、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）を３０ｎｍの厚さに成膜して形成する。その成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：１３５ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：１５ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６．５ｋＷ、基板温度を１５０℃に設定する。
【００２９】
次いで熱ＣＶＤ法によって、ブランケットタングステン膜を、例えば６００ｎｍの厚さに成膜する。その成膜条件の一例としては、プロセスガスに六フッ化タングステン（流量：４０ｓｃｃｍ）と水素（流量：４００ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２２５０ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を１０．７ｋＰａ、成膜雰囲気の温度を４５０℃に設定する。
【００３０】
次いで埋め込みプラグ１７を形成するための加工を異方性ドライエッチングにより行う。まず、第１段階のエッチングでタングステンをエッチングする。そのエッチング条件の一例としては、エッチングガスに六フッ化イオウ（流量：１１０ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：９０ｓｃｃｍ）とヘリウム（流量：５ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を４５．５Ｐａ、高周波ＲＦを２７５Ｗに設定する。
【００３１】
次いで第２段階のエッチングにより窒化チタン膜からなる密着層１６をエッチングする。そのエッチング条件の一例としては、エッチングガスにアルゴン（流量：７５ｓｃｃｍ）と塩素（流量：５ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を６．５Ｐａ、高周波ＲＦを２５０Ｗに設定する。
【００３２】
そして第３段階のエッチングを行いタングステンをエッチングし、さらにオーバエッチングを行う。そのエッチング条件の一例としては、エッチングガスに六フッ化イオウ（流量：２０ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：１０ｓｃｃｍ）とヘリウム（流量：１０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を３２．５Ｐａ、高周波ＲＦを７０Ｗに設定する。このようにして、接続孔１５の内部に密着層１６を介してタングステンからなる埋め込みプラグ１７を形成する。
【００３３】
次に、図１の（４）に示すように、例えばマグネトロンスパッタリングによって、上記層間絶縁膜１３上の全面にかつ埋め込みプラグ１７を覆う状態に、上層配線用の配線層１８を成膜する。
【００３４】
上記配線層１８は、一例として、下層より、まずチタン（Ｔｉ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３５】
次いで窒化チタン（ＴｉＮ）を２０ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３６】
次に、Ａｌ−０．５％Ｃｕを５００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴン（流量：６５ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを１５ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３７】
次いでチタン（Ｔｉ）を５ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスにアルゴンを用い、その流量を３５ｓｃｃｍとし、成膜雰囲気の圧力を０．５２Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３８】
最後に窒化チタン（ＴｉＮ）を１００ｎｍの厚さに成膜する。このときの成膜条件の一例としては、プロセスガスに窒素（流量：４２ｓｃｃｍ）とアルゴン（流量：２１ｓｃｃｍ）を用い、成膜雰囲気の圧力を０．７８Ｐａ、マイクロ波パワーを６ｋＷ、基板温度を３００℃に設定する。
【００３９】
このようにして、配線層１８を形成した後、上層配線を形成するために用いるレジスト膜１９を、既知のレジスト塗布、リソグラフィー技術により、配線層１８上に形成する。
【００４０】
そして図１の（５）に示すように、上記レジスト膜１９をエッチングマスクに用いて、配線層１８を異方性ドライエッチングすることにより、上記上層配線２０を形成する。
【００４１】
上記異方性ドライエッチングでは、一例として、エッチングガスに三塩化ホウ素（流量：１００ｓｃｃｍ）と塩素（流量：１５０ｓｃｃｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ、マイクロ波パワーを４００ｍＡ、高周波ＲＦを１１０Ｗに設定し、ジャストエッチングに対して４０％のオーバエッチングを行った。
【００４２】
その後、図１の（６）に示すように、フッ素（Ｆ）系のガスとして、例えばテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）を酸素ガスに添加したプラズマ処理を行い、レジストアッシング処理と同時に、上層配線２０から露出したタングステンからなる埋め込みプラグ１７の部分に対有機溶剤の保護膜２１を形成する。
【００４３】
上記プラズマ処理では、例えば平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスに酸素（Ｏ2 ）（流量：３７５０ｓｃｃｍ）とテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）（流量：０．５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ、望ましい一例として、２ｓｃｃｍ）とを用い、プロセス温度を２５０℃、処理雰囲気の圧力を１５０Ｐａ、ＲＦ出力を９００Ｗに設定し、処理時間を６０秒に設定する。
【００４４】
上記プラズマ処理では、プロセスガスに酸素がふくまれているため、レジスト膜１９はアッシングされる。
【００４５】
その後、薬液洗浄処理によりレジスト膜１９を完全に除去する。この薬液洗浄処理では、一例として、アミン系有機溶剤中に１５分間浸漬し、流水洗浄を１０分間行う。
【００４６】
その結果、図１の（７）に示すように、タングステンからなる埋め込みプラグ１７が溶出することなく、埋め込みプラグ１７上に接続した上層配線２０が形成される。
【００４７】
上記製造方法により形成された半導体装置の多層配線では、プラズマ処理により形成された保護膜２１により、アミン系有機溶剤処理でタングステンが溶出する埋め込みプラグの発生が抑制される。したがって、下層配線１２との電気的導通歩留り、およびデバイス歩留りも良好となる。下層配線１２および上層配線２０は、上記説明したものの他のアルミニウム系合金、銅（Ｃｕ）、銅系合金を主体とした構造であってもよく、バリアメタルはチタン単層、窒化チタン単層、その他のチタン系合金、タングステン、タングステン系合金、タンタルアルミニウム、もしくはこれらのうちから選択された積層構造であってもよい。
【００４８】
また、タングステンからなる埋め込みプラグ１７の形成は、エッチバックの代わりに化学的機械研磨を用いることも可能である。
【００４９】
また、上記プラズマ処理において添加されるテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）の流量は、バリアメタルのサイドエッチングの低減も考慮して、形状を悪化させない流量に設定する必要があり、一例として、０．５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍの範囲が好ましい。またテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）の代わりに、オクタフルオロブテン（Ｃ4 Ｆ8 ）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）等のフッ素系ガスを用いることも可能であり、また添加されるガスも酸素に限定されることはなく、例えば窒素、水素、フォーミングガス等に添加して用いることも可能である。
【００５０】
次に、本発明の第２の製造方法に係わる実施の形態を図２の製造工程図によって説明する。
【００５１】
前記図１の（１）〜（５）によって説明したのと同様にして、図２の（１）に示すように、下地絶縁膜１１上に下層配線１２を形成する。下層配線１２は、前記第１の実施の形態と同様である。すなわち、下層より、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、Ａｌ−０．５％Ｃｕ膜、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜を順に積層したものからなる。さらに上記下地絶縁膜１１上に下層配線１２を覆う層間絶縁膜１３を堆積する。そして層間絶縁膜１３に下層配線１２に通じる接続孔１５を形成する。次いで、接続孔１５の内部に密着層１６を介してタングステンからなる埋め込みプラグ１７を形成する。
【００５２】
その後、上記層間絶縁膜１３上の全面にかつ埋め込みプラグ１７を覆う状態に、上層配線用の配線層１８を成膜した後、上層配線を形成するためのレジスト膜１９を配線層１８上に形成する。そして上記レジスト膜１９をエッチングマスクに用いて、配線層１８を異方性ドライエッチングすることにより、上記上層配線２０を形成する。この上層配線２０は、下層より、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、Ａｌ−０．５％Ｃｕ膜、チタン（Ｔｉ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜を順に積層したものからなる。
【００５３】
その後、図２の（２）に示すように、除電プラズマ処理を行って、上層配線２０の加工により上層配線２０中に帯電された電荷を取り除く。
【００５４】
上記除電プラズマ処理は、一例として、例えば平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスにアルゴン（流量：８００ｓｃｃｍ）と酸素（流量：３７５０ｓｃｃｍ）とを用い、プロセス温度を４０℃、処理雰囲気の圧力を２００Ｐａ、ＲＦ出力を４００Ｗに設定し、処理時間を６０秒に設定する。
【００５５】
その後、アッシング処理と薬液洗浄処理とにより、上記レジスト膜１９を除去する。
【００５６】
上記アッシング処理は、一例として、例えば平行平板型反応性イオンエッチング装置を用い、プロセスガスに酸素（流量：３７５０ｓｃｃｍ）を用い、プロセス温度を２５０℃、処理雰囲気の圧力を１５０Ｐａ、ＲＦ出力を９００Ｗに設定し、処理時間を６０秒に設定する。
【００５７】
上記薬液洗浄処理は、アミン系有機溶剤中に１５分間浸漬し、流水洗浄を１０分間行う。
【００５８】
その結果、図２の（３）に示すように、タングステンからなる埋め込みプラグ１７が溶出することなく、埋め込みプラグ１７上に接続した上層配線２０が形成される。
【００５９】
上記製造方法により形成された半導体装置の多層配線では、上層配線２０に帯電された電荷が除電されるため、アミン系有機溶剤処理で電気化学反応を起こすタングステンからなる埋め込みプラグ１７の溶出が抑制される。したがって、下層配線１２との電気的導通歩留り、およびデバイス歩留りも良好となる。下層配線１２および上層配線２０は、上記説明したものの他のアルミニウム系合金、銅（Ｃｕ）、銅系合金を主体とした構造であってもよく、バリアメタルはチタン単層、窒化チタン単層、その他のチタン系合金、タングステン、タングステン系合金、タンタルアルミニウム、もしくはこれらのうちから選択された積層構造であってもよい。
【００６０】
また、酸素プラズマによるアッシング処理の際に、プロセスガスにフッ素系ガスを添加してもよい。前記第１の実施の形態で説明したテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）を添加してもよく、またはオクタフルオロブテン（Ｃ4 Ｆ8 ）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3 ）、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）等のフッ素系ガスを用いることも可能である。また添加されるガスも酸素に限定されることはなく、例えば窒素、水素、フォーミングガス等に添加して用いることも可能である。
【００６１】
また、上記プラズマ処理において添加されるテトラフルオロメタン（ＣＦ4 ）の流量は、バリアメタルのサイドエッチングの低減も考慮して、形状を悪化させない流量に設定する必要があり、一例として、０．５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍの範囲が好ましい。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の第１の製造方法によれば、レジスト膜を有機剥離液により除去する前に、上層配線よりはみ出して形成されている埋め込みプラグの表面に対してフッ素系のガスが添加された酸素系のガスを用いたプラズマ処理を行って、その埋め込みプラグの表面に保護膜を形成するので、その後に有機剥離液によって埋め込みプラグが溶出することはない。
【００６３】
上記第２の製造方法によれば、レジスト膜を有機剥離液により除去する前に、不活性ガスを主体としたガスを用いたプラズマ処理を行うので、上層配線に蓄積された電荷が除去されるため、有機剥離液によるレジスト剥離の際の埋め込みプラグの溶出が抑制できる。
【００６４】
よって、回路面積を縮小してレジスト膜からなるパターンの合わせずれが発生しても、または埋め込みプラグに接続するものでその埋め込みプラグよりも狭い幅の上層配線を形成しても、埋め込みプラグの選択的な溶出を抑制することができるので、良好なコンタクト特性、導通歩留りを有する、高性能、高信頼性、高歩留りの半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の製造方法に係わる実施の形態を示す製造工程図である。
【図２】本発明の第２の製造方法に係わる実施の形態を示す製造工程図である。
【図３】従来の技術を説明する製造工程図である。
【図４】課題の説明図である。
【符号の説明】
１３…層間絶縁膜、１７…埋め込みプラグ、１９…レジスト膜、２０…上層配線、２１…保護膜
Claims (2)
- 絶縁膜に形成した埋め込みプラグ上に上層配線をエッチングによりパターニングして形成した後、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、前記上層配線よりはみ出して形成されている前記埋め込みプラグの表面に対してフッ素系のガスが添加された酸素系のガスを用いたプラズマ処理を行って、前記埋め込みプラグの表面に対有機溶剤の保護膜を形成する
半導体装置の製造方法。 - 絶縁膜に形成した埋め込みプラグ上に上層配線をエッチングによりパターニングして形成した後、エッチングマスクとして用いたレジスト膜を少なくとも有機剥離液により除去する前に、前記上層配線よりはみ出して形成されている前記埋め込みプラグの表面に対して不活性ガスを主体としたガスを用いた除電プラズマ処理を行って、前記上層配線に蓄積された電荷を除去する
半導体装置の製造方法。
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