JPH10223608A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH10223608A
JPH10223608A JP9021632A JP2163297A JPH10223608A JP H10223608 A JPH10223608 A JP H10223608A JP 9021632 A JP9021632 A JP 9021632A JP 2163297 A JP2163297 A JP 2163297A JP H10223608 A JPH10223608 A JP H10223608A
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JP
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metal layer
etching
semiconductor device
insulating film
manufacturing
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JP9021632A
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Toshiharu Yanagida
敏治 柳田
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Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローディング効果を抑制する半導体装置の製
造方法を示し、微細ルールで設計され、高集積度、高性
能、高信頼性を満足する半導体装置の提供。 【解決手段】 接続孔６を有する層間絶縁膜３上全面に
形成されたタングステンなどの高融点金属層５をエッチ
バックし、コンタクトプラグの形成工程を有する半導体
装置の製造方法において、高融点金属層５のエッチバッ
クに用いられるエッチングガスが、原子量が大の不活性
ガスであるＫｒ、Ｘｅ、Ｒｎのうちの少なくとも一種を
添加したものであることを特徴とする。 【効果】 オーバーエッチング時におけるローディング
効果を抑制しつつブランケットＣＶＤ法により形成され
た高融点金属層のエッチングを行うことができ、層間絶
縁膜に開口した接続孔に異常な侵食部を生じさせること
なく平坦な埋め込み表面を有するコンタクトプラグを形
成することができる。

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
法に関し、さらに詳しくは、接続孔を有する層間絶縁膜
上全面に形成された高融点金属層をエッチバックし、コ
ンタクトプラグを形成する工程を有する半導体装置の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ
Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）
やＵＬＳＩ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等に見られるよ
うに、半導体装置の高集積化および高性能化の進展に伴
い、デバイスチップ上では配線部分の占める割合が増大
する傾向にあり、チップ面積の大幅な増大を抑止しつつ
実現するために今や多層配線技術は必須なものとなって
いる。従来、配線形成方法としてはアルミニウム等で構
成された金属薄膜をスパッタリング法により形成するこ
とが広く行われてきたが、多層配線化が進展して基板の
表面段差や接続孔のアスペクト比が増大している状況下
では、スパッタリング法におけるステップカバレージの
不足により、上層配線と基板との間の接続不良や配線間
における接続不良が大きな課題の一つとなっている。
【０００３】そこで近年、タングステン、モリブデン、
タンタル等の高融点金属、あるいはアルミニウム、銅等
の金属を接続孔内に選択的に成長させることによりアス
ペクト比の高い接続孔を埋め込む技術が提案されてい
る。かかる選択成長の手段としては、金属フッ化物や有
機金属化合物などのガスを下層配線材料により還元して
金属を析出させる選択ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がその代表的なもの
である。しかしながら、選択ＣＶＤ法は研究レベルでは
良好な結果を得ているものの、連続処理時に次第に選択
性が劣化すること、あるいはネイルヘッドと通称される
過剰成長部のエッチバック除去の際の制御性が悪いこと
等の難点があり、量産への導入を困難なものとしてい
る。この選択ＣＶＤ法に代わるものとして、基板の全面
に金属あるいは合金を堆積させるブランケットＣＶＤ法
が注目を集めている。その代表的なプロセスの一例とし
ては、接続孔が開口された絶縁膜の全面を被覆し、この
接続孔を埋める如くタングステン等の高融点金属層を形
成するものである。
【０００４】ところで、高融点金属層を接続孔内部に埋
め込んで、いわゆるコンタクトプラグとして使用する場
合には、高融点金属層のエッチバックが必要となる。こ
のエッチバック工程では、ウェハ面内およびウェハ間の
処理速度の不均一性を考慮して数１０％のオーバーエッ
チングが行われるのが一般的である。しかしながら、同
じウェハであっても、エッチング装置内のプラズマ密度
の疎密やウェハ面内の温度分布の関係などでエッチング
速度が大である領域では、他の部分と比較して層間絶縁
膜の露出に伴う被エッチング面積の急激な減少が早い時
期に生じることとなる。エッチング速度が大である領域
における被エッチング面積の急激な減少は、結合相手で
ある高融点金属を失って相対的に過剰となったエッチン
グ種が接続孔内に集中し、接続孔に埋め込まれた高融点
金属層やバリアメタル層を大きく侵食するという問題が
生じる。
【０００５】図２（ａ）〜（ｃ）は、従来のコンタクト
プラグを形成するプロセスを工程順に示したウェハの概
略断面図であり、ブランケットＣＶＤ法により高融点金
属層５やバリアメタル層４が大きく侵食される一例を示
すものである。同図（ａ）に示したように、予め不純物
拡散領域２の形成された基板１上には、不純物拡散領域
２に臨んで開口する接続孔６を有する層間絶縁膜３が形
成され、さらにスパッタリング法により基板１全体を被
覆するようにＴｉＮ／Ｔｉ層を有するバリアメタル層４
が接続孔６を埋め込まないように形成され、さらにブラ
ンケットＣＶＤ法により高融点金属層５が形成されてい
る。そして、同図（ｂ）に示したように、フッ素系ガス
を用いて高融点金属層５をエッチバックすると、エッチ
ング速度が大である領域ではバリアメタル層４の表面が
露出した段階の早い時期にＦ* ラジカルが過剰となる。
この過剰となったＦ* ラジカルが接続孔６内に埋め込ま
れた高融点金属層５の表面に集中し、オーバーエッチン
グを行っている間に高融点金属侵食部７が形成されるこ
ととなる。さらに条件を変えてバリアメタル層４をエッ
チバックすると、今度は層間絶縁膜３の表面が露出した
時点でラジカルが過剰となり、この過剰となったラジカ
ルが接続孔６内に埋め込まれたバリアメタル層４の僅か
な断面に集中する。この結果、同図（ｃ）に示したよう
に、バリアメタル層侵食部８が形成されることとなる。
【０００６】このように、急激にエッチング速度が大と
なる現象はローディング効果と一般的に呼称されてお
り、被エッチング材料層の面積の減少に伴ってラジカル
が相対的に過剰となることは、ブランケットＣＶＤ法と
エッチングを用いて高融点金属層５のコンタクトプラグ
を形成するプロセスではしばしば発生する問題となって
いる。今後の半導体装置の製造分野ではデバイスチップ
の大型化に伴ってウェハが大口径化され、しかもスルー
プットの低下を招かない高密度プラズマを用いて高速エ
ッチングを行う枚様式プラズマエッチング装置が主流に
なると予想されており、ローディング効果は一層顕著に
なる虞がある。従って、ローディング効果に対する効果
的な解決策の早急な確立が切望されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ロー
ディング効果に対する効果的な半導体装置の製造方法を
示し、微細なデザインルールに基づいて設計され、高集
積度、高性能、高信頼性の何れも満足する半導体装置を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明の半導体装置の製造方法では、接続
孔を有する層間絶縁膜上全面に形成されたタングステン
などの高融点金属層をエッチバックし、コンタクトプラ
グを形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、高融点金属のエッチバックに用いられるエッチング
ガスが、原子量が大の不活性ガスであるＫｒ、Ｘｅ、Ｒ
ｎのうちの少なくとも一種を添加したものであることを
特徴とする。
【０００９】請求項２の発明の半導体装置の製造方法で
は、接続孔を有する層間絶縁膜上全面に形成されたタン
グステンなどの高融点金属層をエッチバックし、コンタ
クトプラグを形成する工程を有する半導体装置の製造方
法において、高融点金属層をエッチバックする工程が、
ＳＦ6 などのフッ素系化合物を有するエッチングガス
で、層間絶縁膜上に高融点金属層の残余部を残して除去
する第一のエッチング工程と、ＳＦ6 などのフッ素系化
合物に、原子量が大の不活性ガスであるＫｒ、Ｘｅ、Ｒ
ｎのうちの少なくとも一種を添加したエッチングガスで
層間絶縁膜上にある高融点金属層の残余部を除去すると
ともに、高融点金属層と層間絶縁膜との界面近傍をオー
バーエッチングする第二のエッチング工程とを有するも
のであることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明の半導体装置の製造方法で
は、接続孔を有する層間絶縁膜上全面に形成されたタン
グステンなどの高融点金属層をエッチバックし、コンタ
クトプラグを形成する工程を有する半導体装置の製造方
法において、高融点金属層をエッチバックする工程が、
室温以下に制御するとともに、放電解離条件下でプラズ
マ中に遊離のＳを生成するＳ2 Ｆ2 などの硫黄系化合物
と、原子量が大の不活性ガスであるＫｒ、Ｘｅ、Ｒｎの
うちの少なくとも一種を添加したエッチングガスを用い
るものであることを特徴とする。
【００１１】上記した請求項１〜３の発明におけるエッ
チング工程では、プラズマ密度が１×１０11ｃｍ-3以上
１×１０14ｃｍ-3以下であることが望ましい。
【００１２】上述した手段による作用を以下に記す。請
求項１のブランケットＣＶＤ法などにより形成された高
融点金属層をエッチバックする際にＫｒ、Ｘｅ、Ｒｎの
うちの少なくとも一種を有するエッチングガスを用いれ
ば、従来のようにフッ素系化合物のみを用いていた場合
や、フッ素系化合物にＨｅ、Ａｒなどの不活性ガスを混
合した混合ガスを用いた場合に比べ、放電プラズマ中に
解離生成する荷電粒子のうち大きな質量のイオンの絶対
量が増加し、高融点金属のエッチバックがイオンアシス
トを主体とする反応となり、より高い異方性で進行する
こととなる。また、不活性ガスによるフッ素ラジカルの
希釈効果によってもラジカル反応性が小となり、従来殆
どラジカル反応で占められていたエッチバックの形態が
イオンアシスト反応の要素を多く有する形態となり、オ
ーバーエッチング時におけるプラグ表面への過剰ラジカ
ルの集中に起因したローディング効果を大きく低減する
ことができる。従って、異常な侵食部のない平坦な埋め
込み表面を有する良好なコンタクトプラグを形成するこ
とが可能であり、また、オーバーエッチング時の層間絶
縁膜の膜減りも従来のフッ素系ガスのみを用いたプロセ
スに比べて大きく軽減することができる。
【００１３】請求項２のブランケットＣＶＤ法などによ
り形成された高融点金属層を二段階の工程でエッチング
するものでは、高融点金属層のエッチバックを層間絶縁
膜が露出する直前までのバルクエッチング工程と、それ
以降のオーバーエッチング工程の二工程に分け、バルク
エッチング工程ではエッチングガスにＳＦ6 などのフッ
素系化合物を単独で用い、オーバーエッチング工程では
ＳＦ6 などのフッ素系化合物にＫｒ、Ｘｅ、Ｒｎなどの
原子量の大きい不活性ガスのうちの少なくとも一種を添
加したエッチングガスを用いるものである。この方法に
よれば、バルクタングステンのエッチバックはＦ* のラ
ジカル反応を主体にして高速でエッチングが進行し、高
融点金属層と層間絶縁膜との界面近傍のエッチング時に
は過剰となるＦ* ラジカルが減少するとともにイオンア
シスト反応が主体となるエッチングが行われる。従っ
て、異常な侵食部のない平坦な埋め込み表面を有する良
好なコンタクトプラグを形成することが可能であり、プ
ロセスのスループットの短縮が図られ、より実用的なも
のとすることができる。
【００１４】請求項３の層間絶縁膜上に高融点金属層が
形成された基板を室温以下に制御するとともに、放電解
離条件下でプラズマ中に遊離のＳを生成するＳ2 Ｆ2 な
どの硫黄系化合物と、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎのうちの少なく
とも一種を添加したエッチングガスを用いるものでは、
基板の室温以下の制御によるラジカル反応の抑制とエッ
チングと競合して生じるＳの堆積とにより、オーバーエ
ッチング時におけるローディング効果が一層軽減し、コ
ンタクトプラグの侵食は殆ど見られない。また、高融点
金属層表面の微細な凹凸がＳの堆積により平滑化されな
がらエッチングが進行するため、エッチング後に高融点
金属層の下地層である層間絶縁膜に表面粗れを生じさせ
る虞がない。これらにより、後工程で形成する配線層の
密着性や信頼性も従来と比較して大きく向上する。な
お、高融点金属層表面の微細な凹凸に堆積したＳは、エ
ッチング後にウェハ温度を９０℃以上に昇温すれば昇華
除去されるので、残渣として残ることはなく、パーティ
クル汚染源となる虞はない。
【００１５】以上、請求項１〜３におけるエッチング工
程では、プラズマ密度を１×１０11ｃｍ-3以上１×１０
14ｃｍ-3以下とすることにより良好なプロセス条件の設
定が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好ましい
具体的な実施例について、コンタクトプラグを形成する
プロセスを工程順に示したウェハの概略断面図である図
１を参照して説明する。なお、図中の構成要素で従来の
技術と同様の構造を成しているものについては、同一の
参照符号を付すものとする。
【００１７】実施例１ 本実施例は、ブランケットＣＶＤ法により形成された高
融点金属層５をＳＦ6とＫｒとの混合ガスを用いてエッ
チバックするものである。このプロセスの一例を図１
（ａ）、（ｃ）および（ｄ）を参照して説明する。
【００１８】図１（ａ）に示したように、予め不純物拡
散領域２が形成されたシリコンなどの基板１上には、不
純物拡散領域２に臨んで開口する接続孔６を有する層間
絶縁膜３が形成され、さらにスパッタリング法により基
板１全体を被覆するようにＴｉＮ／Ｔｉ層を有するバリ
アメタル層４が接続孔６を埋め込まないように形成さ
れ、さらにブランケットＣＶＤ法により高融点金属層５
が形成されているウェハを用意した。本実施例のブラン
ケットＣＶＤ法による高融点金属層５の形成条件は、例
えばＷＦ6 流量２５ＳＣＣＭ、ＳｉＨ4 流量１０ＳＣＣ
Ｍ、ガス圧１０６６５．８Ｐａ、ウェハ温度４７５℃で
２０秒間の核成長を行った後、ガス供給条件をＷＦ6 流
量６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 流量３６０ＳＣＣＭと変化させて
高融点金属層５を堆積させたものである。
【００１９】次に、有磁場マイクロ波プラズマエッチン
グ装置のウェハ載置電極にウェハをセットし、高融点金
属層５を一例として下記条件でエッチバックし、図１
（ｃ）に示したように、下地のバリアメタル層４の表面
が露出した時点で停止する。
【００２０】 ガス流量 ＳＦ6 ／Ｋｒ＝４０／６０ＳＣＣＭ 圧力 １．３Ｐａ マイクロ波電力 ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ２００Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 室温
【００２１】このエッチバック工程では、ＳＦ6 の解離
によりプラズマ中に生成するＦ* によるラジカル反応
が、Ｋｒ+、ＳＦx +などのイオンにアシストされること
によりエッチングが進行する。そして、不活性ガスによ
るＦ* ラジカルの希釈効果や原子量が大であるＫｒ+ イ
オンが生じるエッチング形態は、従来のようにラジカル
反応ではなくイオンアシスト反応が主体となるため、高
融点金属層５のエッチング速度は低下する。従って、バ
リアメタル層４の表面が露出した時点においても、接続
孔６の内部へエッチャントが過剰に集中して高融点金属
層５を侵食することがなく、いわゆるローディング効果
を防止することができ、図１（ｃ）に示したように、接
続孔６内に埋め込まれた高融点金属層５を平坦な状態で
形成することができた。
【００２２】次に、一例としてＣｌ2 流量４０ＳＣＣ
Ｍ、Ｏ2 流量１０ＳＣＣＭ、ガス圧１．３Ｐａ、マイク
ロ波電力８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）、ＲＦバイアス２
００Ｗ（（２ＭＨｚ）、の条件でバリアメタル層４をエ
ッチバックし、層間絶縁膜３が露出した時点で停止すれ
ば、図１（ｄ）に示したように、接続孔６内にバリアメ
タル層４と高融点金属層５とを層間絶縁膜３と平坦に埋
め込むことが可能となり、侵食部が発生しない良好なコ
ンタクトプラグを形成することができた。
【００２３】実施例２ 本実施例は、ブランケットＣＶＤ法により形成された高
融点金属層５を二段階の工程でエッチバックするもので
あり、高融点金属層５をＳＦ6 ガスで下地のバリアメタ
ル層４が露出する手前で停止するバルクエッチング工程
と、バルクエッチング工程後にＸｅを添加した混合ガス
で高融点金属層５の残余部を除去するオーバーエッチン
グ工程とを有するものである。このプロセスの一例を再
び図１（（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。なお、用
意したウェハは実施例１において図１（ａ）を参照した
事例のものと同様であり、重複する説明を省略する。
【００２４】有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置
のウェハ載置電極にウェハをセットし、高融点金属層５
を一例として下記条件でエッチバックし、図１（ｂ）に
示したように、下地のバリアメタル層４の表面が露出す
る手前で停止する。この停止させる時間は予め下記条件
によるエッチング速度を測定しておき、その経過時間に
基づいて決定した。
【００２５】 ガス流量 ＳＦ6 ＝５０ＳＣＣＭ 圧力 １．３Ｐａ マイクロ波電力 ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ２００Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 室温
【００２６】このエッチング工程では、ＳＦ6 の解離に
よりプラズマ中に大量に生成するＦ* によるラジカル反
応がＳＦx +イオンにアシストされることによりエッチン
グが高速に進行する。そして、図１（ｂ）に示したよう
に、バリアメタル層４上に僅かな高融点金属層５の残余
部を残した状態でエッチングを停止する。
【００２７】次に、高融点金属層５の残余部を一例とし
て下記条件によりエッチバックし、図１（ｃ）に示した
ように、下地のバリアメタル層４の表面が露出した時点
で停止した。
【００２８】 ガス流量 ＳＦ6 ／Ｘｅ＝３０／７０ＳＣＣＭ 圧力 １．３Ｐａ マイクロ波電力 ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ２００Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 室温
【００２９】このエッチバック工程では、Ｘｅの添加に
よって原子量が大であるイオンの生成とＦ* ラジカルの
希釈効果とでエッチング反応系のラジカル性が一層低減
されているため、いわゆるローディング効果をより効果
的に防止することができ、図１（ｃ）に示したように、
接続孔６内に埋め込まれた高融点金属層５を平坦な状態
で形成することができた。
【００３０】次に、必要に応じてＣｌ2 流量４０ＳＣＣ
Ｍ、Ｏ2 流量１０ＳＣＣＭ、ガス圧１．３Ｐａ、マイク
ロ波電力８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）、ＲＦバイアス２
００Ｗ（２ＭＨｚ）、の条件でバリアメタル層４をエッ
チバックし、層間絶縁膜３が露出した時点で停止すれ
ば、図１（ｄ）に示したように、接続孔６内にバリアメ
タル層４と高融点金属層５とを層間絶縁膜３と平坦に埋
め込むことが可能となり、侵食部が発生しない良好なコ
ンタクトプラグを形成することができた。
【００３１】実施例３ 本実施例は、ブランケットＣＶＤ法により形成された高
融点金属層５をＳ2 Ｆ2 とＫｒとの混合ガスを用いてウ
ェハを冷却しながらエッチバックするものである。この
プロセスの一例を再度図１（ａ）、（ｃ）および（ｄ）
を参照して説明する。なお、用意したウェハは実施例１
において図１（ａ）を参照した事例のものと同様であ
り、重複する説明を省略する。
【００３２】有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置
のウェハ載置電極にウェハをセットして高融点金属層５
を下記条件でエッチバックし、図１（ｃ）に示したよう
に、下地のバリアメタル層４の表面が露出する手前で停
止する。
【００３３】 ガス流量 Ｓ2 Ｆ2 ／Ｋｒ＝４０／６０ＳＣＣＭ 圧力 １．３Ｐａ マイクロ波電力 ８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス ２００Ｗ（２ＭＨｚ） ウェハ温度 ０℃
【００３４】このエッチバック工程では、ウェハの低温
冷却によりラジカルの反応性が抑制されること、原子量
の大きいＫｒ+ イオンの生成でエッチング反応系のラジ
カル性が低減されていること、Ｓ2 Ｆ2 ガスの放電解離
により生成するＳが高融点金属層５表面に堆積する過程
とスパッタ除去される過程とが競合するなどの理由によ
り、極めて効果的にローディング効果を防止することが
できた。従って、図１（ｃ）に示したように、接続孔６
内は高融点金属層５で平坦に埋め込まれた状態となっ
た。また、ここではＳの堆積が高融点金属層５の表面平
滑化に有効に作用し、エッチバック後において下地であ
る層間絶縁膜３に高融点金属層５の表面粗れが転写され
ることもなかった。
【００３５】次に、必要に応じてＣｌ2 流量４０ＳＣＣ
Ｍ、Ｏ2 流量１０ＳＣＣＭ、ガス圧１．３Ｐａ、マイク
ロ波電力８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）、ＲＦバイアス２
００Ｗ（２ＭＨｚ）、の条件でバリアメタル層４をエッ
チバックし、層間絶縁膜３が露出した時点で停止すれ
ば、図１（ｄ）に示したように、接続孔６内にバリアメ
タル層４と高融点金属層５とを層間絶縁膜３と平坦に埋
め込むことが可能となり、侵食部が発生しない良好なコ
ンタクトプラグを形成することができた。
【００３６】本実施例は、ローディング効果を防止する
とともにエッチバックされた表面の平滑性にも優れてお
り、プラグ形成後の層間絶縁膜３や後工程で形成する上
層配線の表面モホロジーの向上にも寄与し、これによ
り、上層配線材料層との密着性や信頼性が従来の技術と
比べて大きく改善することができた。
【００３７】以上、実施例１〜３を挙げて説明したがこ
れらに限定されるものでなく、被エッチング膜種や構
造、エッチング装置、エッチング条件など本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で適宜選択可能である。例えば、実施
例１〜３では不純物拡散領域２に臨む接続孔６内への高
融点金属層５の埋め込みによるコンタクトプラグの形成
プロセスを一例として説明したが、多層配線基板におけ
る下層配線上の層間絶縁膜３に形成したヴィアホール内
への埋め込みプロセスに応用することができる。また、
接続孔６内に埋め込まれる高融点金属層５の構成材とし
てはタングステンに限らず、モリブデン、タンタル、チ
タンなどの高融点金属やアルミニウム、銅などの金属を
使用することができる。さらに、フッ素系化合物として
はＳＦ6 以外にＮＦ3 、ＣＦ4 、ＣｌＦ3 、ＸｅＦ2 、
Ｆ2 などを用いることができる。放電解離条件下でプラ
ズマ中にＳを放出し得る硫黄系化合物としてはＳ2 Ｆ2
の他にＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10などのフッ化硫黄、Ｓ
2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ2 、ＳＣｌ2 などの塩化硫黄、Ｈ
2 Ｓなども使用可能である。さらにまた、実施例１〜３
におけるエッチング装置ではＥＣＲプラズマエッチング
装置を一例として挙げたが、これ以外にも平行平板型Ｒ
ＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装
置、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｐｌａｓｍａ）、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ
Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波プラズマ
エッチング装置など、各種エッチング装置にも適用する
ことができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、オーバーエッチング時におけるローディング効果を
抑制しつつブランケットＣＶＤ法により形成された高融
点金属層のエッチングを行うことができ、層間絶縁膜に
開口した接続孔に異常な侵食部を生じさせることなく平
坦な埋め込み表面を有するコンタクトプラグを形成する
ことができる。従って、微細なデザインルールに基づい
て設計され、高集積度、高性能、高信頼性の何れも満足
する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】 本発明のプロセスを工程順に示したものであ
り、（ａ）〜（ｄ）はウェハの概略断面図である。
【図２】 従来のプロセスを工程順に示したものであ
り、（ａ）〜（ｃ）はウェハの概略断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…不純物拡散領域、３…層間絶縁膜、４…
バリアメタル層、５…高融点金属層、６…接続孔、７…
高融点金属層侵食部、８…バリアメタル層侵食部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接続孔を有する層間絶縁膜上全面に形成
    された高融点金属層をエッチバックし、コンタクトプラ
    グを形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
    て、 前記工程が、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎのうちの少なくとも一種
    を添加したエッチングガスを用いるものであることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 接続孔を有する層間絶縁膜上全面に形成
    された高融点金属層をエッチバックし、コンタクトプラ
    グを形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
    て、 前記工程が、 フッ素系化合物を有するエッチングガスで、前記層間絶
    縁膜上に前記高融点金属層の残余部を残して除去する第
    一のエッチング工程と、 前記フッ素系化合物にＫｒ、Ｘｅ、Ｒｎのうちの少なく
    とも一種を添加したエッチングガスで前記残余部を除去
    するとともに、前記高融点金属層と前記層間絶縁膜との
    界面近傍をオーバーエッチングする第二のエッチング工
    程を有するものであることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 接続孔を有する層間絶縁膜上全面に形成
    された高融点金属層をエッチバックし、コンタクトプラ
    グを形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
    て、 前記工程が、 室温以下に制御するとともに、放電解離条件下でプラズ
    マ中に遊離のＳを生成する硫黄系化合物と、Ｋｒ、Ｘ
    ｅ、Ｒｎのうちの少なくとも一種を添加したエッチング
    ガスを用いるものであることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項４】 前記工程におけるプラズマ密度が、１×
    １０11ｃｍ-3以上１×１０14ｃｍ-3以下であることを特
    徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の半導体装置
    の製造方法。
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