JP2004260001A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】SiOC膜を層間絶縁膜として用いた場合でも、コンタクト抵抗の上昇、歩留りの低下及び信頼性の低下を抑制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】先ビア方式のデュアルダマシン法において、ビアホール10及び配線溝13を形成した後、SiN膜8、SiC膜5の露出部及びSiC膜3の露出部をエッチングにより除去する。この結果、ビアホール10がCu配線2まで到達すると共に、配線溝13がSiOC膜4まで到達する。また、主として配線溝13の側壁部に反応生成物14が付着する。反応生成物14は他の箇所にも付着するが、配線溝13の側壁部への付着量が最も多い。続いて、ビアホール10及び配線溝13の内部に対して酸素プラズマ処理を施す。この酸素プラズマ処理の結果、反応生成物14が除去される。
【選択図】 図5

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線層の形成に好適な半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の大規模高集積化、高速化の要求に伴い、抵抗の低い多層配線材料、容量の小さい層間絶縁材料が必要になってきている。このため、以前は、多層配線材料としてアルミニウム(Al)合金が、層間絶縁膜材料としてシリコン(SiO)酸化物が用いられていたが、近時、前記の要求を満たすために、配線材料として銅(Cu)が用いられ、層間絶縁膜材料として低誘電体材料が用いられるようになっている。
【0003】
しかし、銅そのものの微細加工は非常に困難であるため、銅配線の形成には主にダマシン(Damascene)法が採用されている。ダマシン法は、絶縁膜に溝パターンやビアホールパターン等を形成した後、これらのパターン内へ銅材を埋め込み、次いで銅材を研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)して配線を形成する方法である。ダマシン法には、溝とホールを同時に形成するデュアルダマシン(Dual Damascene)法と、これらを個別に形成するシングルダマシン(Single Damascene)法とがある。
【0004】
多くの半導体装置では、配線層が複数形成されており、その製造工程では、銅配線上にビアホールを形成する工程が必要とされる。しかし、銅は、それまで配線材料として使用されていたアルミニウム合金と比較すると、酸素プラズマに対する耐性が低い。このため、ビアホールの形成に使用したレジストマスクを除去する際に、アルミニウム合金の場合と同様のアッシング条件をそのまま用いると、コンタクト不良等の不具合が発生する可能性が高い。そこで、このような不具合を回避するために、アッシング時に銅配線の表面を露出させない加工方法が構築された。
【0005】
この加工方法では、銅配線と層間絶縁膜との間に拡散防止膜を形成しておき、層間絶縁膜への溝パターン又はビアホールパターンの形成を拡散防止膜で一旦停止する。そして、レジストマスクをアッシングにより除去し、その後に拡散防止膜をエッチングする。このような方法によれば、銅配線の表面がほとんど酸素プラズマに晒されないため、コンタクト不良等の不具合が防止される。
【0006】
しかし、拡散防止膜のエッチング時に銅配線の表面が少なくとも露出してしまう。このため、この時(銅配線の表面が露出した時)に、反応生成物が溝パターンの側壁部等に付着することが知られている。そこで、従来、最後のドライエッチングである拡散防止膜のエッチングを行った後に、薬液を使用したウェット処理を行い、反応生成物を除去している。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−312669号公報
【特許文献2】
特開2001−284327号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、SiO膜を層間絶縁膜として用いる場合には、上述の従来の方法で特に問題は生じていなかったが、近時、より低誘電率の層間絶縁膜としてSiOC膜を用いるようになると、コンタクト抵抗が上昇したり、歩留りが低下したり、信頼性が低下したりするようになった。
【0009】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、SiOC膜を層間絶縁膜として用いた場合でも、コンタクト抵抗の上昇、歩留りの低下及び信頼性の低下を抑制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を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、前記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、SiOC膜等のCを含有する絶縁膜を層間絶縁膜として用いると、反応生成物の生成量が、SiO膜を用いた場合よりも多く、従来のようなウェット処理を行っただけでは、反応生成物を十分に除去することができないことを見出した。また、本願発明者は、残存した反応生成物が、既に形成されたビアホール内等に倒壊して後の銅配線の形成を妨害していることも見出した。そこで、ウェット処理によって、反応生成物を除去すべく、種々の薬液を用いて実験を行ったが、銅配線の表面及び低誘電体膜(層間絶縁膜)に悪影響を与えずに、完全に除去することはできなかった。
【0011】
そして、本願発明者が、更に鋭意検討を行った結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【0012】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ダマシン法により配線を形成する工程を有する半導体装置の製造方法を対象とする。そして、この製造方法では、先ず、導電層上に、拡散防止膜及び層間絶縁膜を順次形成する。次に、前記層間絶縁膜に前記拡散防止膜まで到達する開口部を形成する。次いで、前記拡散防止膜の前記層間絶縁膜に形成された開口部から露出する部分を除去するドライエッチングを行う。その後、少なくとも前記開口部の内部に対して、酸素又は水素を含有するガスのプラズマを用いてプラズマ処理を行う。そして、前記開口部内に配線材料を埋め込む。
【0013】
本発明においては、ドライエッチングにより拡散防止膜の選択的な除去を行った後で、開口部内に配線材料を埋め込む前に、酸素又は水素を含有するガスのプラズマを用いたプラズマ処理を行う。このため、SiOC膜を層間絶縁膜として用い、ドライエッチングによって開口部の側壁に多量の反応生成物が付着した場合であっても、プラズマ処理によって反応生成物をほぼ完全に除去することが可能である。この結果、配線の形成の不良や信頼性の低下等の不具合を回避することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について添付の図面を参照して具体的に説明する。
【0015】
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態は、本願発明を先ビア方式のデュアルダマシン法に適用したものである。図1乃至図6は、本発明の第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。
【0016】
本実施形態では、先ず、Si基板等の半導体基板(図示せず)の表面にトランジスタ等の半導体素子(図示せず)を形成した後、半導体基板の上方に、図1(a)に示すように、層間絶縁膜1を形成する。次いで、この層間絶縁膜1に溝を形成し、その内部に、前記半導体素子に接続されるCu配線2を埋め込む。その後、層間絶縁膜1及びCu配線2上にSiC膜3、SiOC膜4(層間絶縁膜)、SiC膜5(エッチングストッパ膜)、SiOC膜6(第2の層間絶縁膜)、TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)膜7及びSiN膜8を順次形成する。SiC膜3、SiOC膜4、SiC膜5、SiOC膜6、TEOS膜7及びSiN膜8の各厚さは、夫々30nm乃至70nm、400nm乃至700nm、30nm乃至70nm、300nm乃至600nm、50nm乃至100nm、30nm乃至70nmである。SiC膜3は、Cu配線2中のCuの拡散を防止する拡散防止膜として機能する。また、SiN膜8は反射防止膜として機能する。
【0017】
続いて、図1(b)に示すように、ビアホール用の開口部が設けられたビアホール用のレジスト膜9をSiN膜8上に形成する。レジスト膜9の厚さは、例えば500nm乃至800nm程度である。
【0018】
次に、図2(a)に示すように、レジスト膜9をマスクとして用いながら、SiN膜8、TEOS膜7、SiOC膜6、SiC膜5及びSiOC膜4にビアホール10(開口部)を形成する。このときの各膜のエッチング条件は、次のとおりである。
【0019】
SiN膜8及びTEOS膜7のエッチングは、例えば、CFの流量:100sccm、圧力:6.67Pa(50mTorr)、RF電源パワー:300W、時間:30秒間、温度:25℃の条件の下で連続して行う。
【0020】
SiOC膜6のエッチングは、例えば、CHFの流量:10sccm、Oの流量:5sccm、Arの流量:750sccm、圧力:13.3Pa(100mTorr)、RF電源パワー:1000W、時間:45秒間、温度:25℃の条件の下で、SiC膜5をエッチングストッパとして用いて行う。
【0021】
SiC膜5及びSiOC膜4のエッチングは、先ず、例えば、CFの流量:50sccm、CHの流量:15sccm、Oの流量:5sccm、圧力:26.6Pa(200mTorr)、RF電源パワー:1000W、時間:30秒間、温度:25℃の条件の下で連続して行う。この条件では、SiC膜5とSiOC膜4との選択比が比較的小さい。次いで、SiOC膜4のエッチングが終了する前に、例えば、Cの流量:15sccm、Oの流量:30sccm、COの流量:500sccm、Arの流量:300sccm、圧力:5.33Pa(40mTorr)、RF電源パワー:1000W、時間:75秒間、温度:25℃の条件の下で、更にSiOC膜4のエッチングを行う。この条件では、SiOC膜4とSiC膜3との選択比が極めて大きく、SiC膜3はほとんどエッチングされない。
【0022】
ビアホール10を形成した後、図2(a)に示すように、レジスト膜9をアッシングにより除去する。このときのアッシング条件は、例えば、Oの流量:250sccm、圧力:10.7Pa(80mTorr)、RF電源パワー:150W、時間:120秒間、温度:25℃とする。
【0023】
次いで、図2(b)に示すように、ビアホール10内に埋め込むようにして全面に樹脂材11を形成する。樹脂材11の厚さは、例えばSiN膜8上で300nm乃至500nmとする。
【0024】
その後、図3(a)に示すように、樹脂材11の全面エッチングを行い、所定の高さの樹脂材11(埋め込み材)をビアホール内に残存させる。樹脂材11の高さは、SiOC膜4の厚さよりも小さい。なお、樹脂材の全面エッチングを行う代わりに、樹脂材11の現像を行うことによって、所定の高さの樹脂材11をビアホール内に残存させてもよい。
【0025】
続いて、図3(b)に示すように、配線溝用の開口部が設けられた配線溝用のレジスト膜12をSiN膜8上に形成する。レジスト膜12の厚さは、例えば500nm乃至800nm程度である。
【0026】
次に、図4(a)に示すように、レジスト膜12をマスクとして用いながら、SiN膜8、TEOS膜7及びSiOC膜6に配線溝13を形成する。このときの各膜のエッチング条件は、例えば、CFの流量:100sccm、Oの流量:5sccm、圧力:13.3Pa(100mTorr)、RF電源パワー:1000W、時間:30秒間、温度:25℃とする。このとき、樹脂材11も若干エッチングされる。
【0027】
次いで、図4(b)に示すように、レジスト膜12及び樹脂材11をアッシングにより除去する。このときのアッシング条件は、例えば、Oの流量:250sccm、CFの流量:10sccm、圧力:13.3Pa(100mTorr)、RF電源パワー:150W、時間:120秒間、温度:25℃とする。
【0028】
その後、図5(a)に示すように、SiN膜8、SiC膜5の露出部及びSiC膜3の露出部をエッチングにより除去する。このときのエッチング条件は、例えば、CHFの流量:15sccm、CFの流量:85sccm、圧力:13.3Pa(100mTorr)、RF電源パワー:300W、時間:30秒間、温度:25℃とする。この結果、ビアホール10がCu配線2まで到達すると共に、配線溝13がSiOC膜4まで到達する。また、主として配線溝13の側壁部に反応生成物14が付着する。反応生成物14は他の箇所にも付着するが、配線溝13の側壁部への付着量が最も多い。この反応生成物14は、SiC膜5の露出部が除去された後にSiOC膜4の極一部がエッチングされるために生じているものと考えられる。図7(a)は、反応生成物の生成状態を示すSEM(走査型電子顕微鏡)写真である。
【0029】
続いて、ビアホール10及び配線溝13の内部に対して酸素プラズマ処理を施す。このときの処理条件は、例えば、Oの流量:600sccm、圧力:40.0Pa(300mTorr)、RF電源パワー:300W、時間:60秒間、温度:25℃とする。この酸素プラズマ処理の結果、図5(b)に示すように、反応生成物14が除去される。図7(b)は、反応生成物が除去された状態を示すSEM(走査型電子顕微鏡)写真である。
【0030】
次に、ウェット処理として、フッ化アンモニウム又はリン酸アンモニウム等を含有する薬液を用いて全面を洗浄する。この結果、微細な残渣等が洗い流される。
【0031】
そして、図6に示すように、ビアホール10及び配線溝13内にCu配線15(配線材料)を埋め込む。その後、必要に応じて、更に層間絶縁膜及び配線等の形成を行い、半導体装置を完成させる。
【0032】
図8は、第1の実施形態を適用して製造した半導体装置の構造を示す断面図である。図8に示す例では、半導体基板21の表面に、素子分離領域22が形成され、この素子分離領域22により区画された素子活性領域内にトランジスタが形成されている。このトランジスタには、半導体基板21の表面に形成されたソース・ドレイン領域23、半導体基板21上に形成されたゲート絶縁膜24、ゲート絶縁膜24上に形成されたゲート電極25、及びゲート電極25の側方に形成されたサイドウォール26が設けられている。そして、このトランジスタを覆うようにして層間絶縁膜27が形成されている。層間絶縁膜27には、ソース・ドレイン領域23まで到達するコンタクトプラグ28が埋め込まれている。
【0033】
更に、全面にSiC膜29、層間絶縁膜30、SiC膜33、層間絶縁膜34及びSiC膜37が順次積層されている。そして、これらの膜にビアプラグ31、配線32、ビアプラグ35及び配線36が埋め込まれている。ビアプラグ31及び35が、図6中のCu配線15のビアホール10内に存在する部分に相当し、配線32及び36が、配線溝13内に存在する部分に相当する。このように、図8に示す例では、第1の実施形態に係る製造方法により、少なくとも2層の多層配線が形成されている。
【0034】
このように、第1の実施形態によれば、下層配線であるCu配線2の一部が露出した後で、Cu配線15を形成する前に、酸素プラズマ処理を行っているので、反応生成物14を除去することができる。このことは、図7(a)及び(b)を互いに比較することにより、明らかである。このため、その後に形成されるCu配線15とCu配線2とを良好な状態で接続させることができ、コンタクト不良及びコンタクト抵抗の増加を防止することができる。また、反応生成物14の残存に基づく信頼性の低下も防止することができる。そして、これらの結果、歩留りが向上する。
【0035】
なお、配線溝13を形成する工程(図4(a)参照)でも、反応生成物が生成されるが、この反応生成物はレジスト膜12及び樹脂材11を除去する際に除去される。
【0036】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、本発明をシングルダマシン法に適用したものである。図9乃至図11は、本発明の第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。
【0037】
本実施形態では、先ず、第1の実施形態と同様に、Si基板等の半導体基板(図示せず)の表面にトランジスタ等の半導体素子(図示せず)を形成した後、半導体基板の上方に、図9(a)に示すように、層間絶縁膜1を形成する。次いで、この層間絶縁膜1に溝を形成し、その内部に、前記半導体素子に接続されるCu配線2を埋め込む。その後、層間絶縁膜1及びCu配線2上にSiC膜3、SiOC膜6、TEOS膜7及びSiN膜8を順次形成する。SiC膜3、SiOC膜6、TEOS膜7及びSiN膜8の各厚さは、夫々30nm乃至70nm、300nm乃至600nm、50nm乃至100nm、30nm乃至70nmである。続いて、配線用の開口部が設けられた配線用のレジスト膜12をSiN膜8上に形成する。レジスト膜12の厚さは、例えば500nm乃至800nm程度である。
【0038】
次に、図9(b)に示すように、レジスト膜12をマスクとして用いながら、SiN膜8、TEOS膜7及びSiOC膜6に配線溝13(開口部)を形成する。このときの各膜のエッチング条件は、次のとおりである。
【0039】
SiN膜8及びTEOS膜7のエッチングは、例えば、CFの流量:100sccm、圧力:6.67Pa(50mTorr)、RF電源パワー:300W、時間:30秒間、温度:25℃の条件の下で連続して行う。
【0040】
SiOC膜6のエッチングは、先ず、例えば、CFの流量:50sccm、CHの流量:15sccm、Oの流量:5sccm、圧力:26.6Pa(200mTorr)、RF電源パワー:1000W、時間:30秒間、温度:25℃の条件の下で行う。次いで、SiOC膜6のエッチングが終了する前に、例えば、Cの流量:15sccm、Oの流量:30sccm、COの流量:500sccm、Arの流量:300sccm、圧力:5.33Pa(40mTorr)、RF電源パワー:1000W、時間:75秒間、温度:25℃の条件の下で行う。この条件では、SiOC膜6とSiC膜3との選択比が極めて大きく、SiC膜3はほとんどエッチングされない。
【0041】
配線溝13を形成した後、図10(a)に示すように、レジスト膜12をアッシングにより除去する。このときのアッシング条件は、例えば、Oの流量:250sccm、圧力:10.7Pa(80mTorr)、RF電源パワー:150W、時間:120秒間、温度:25℃とする。
【0042】
その後、図10(b)に示すように、SiC膜3の露出部及びSiN膜8をエッチングにより除去する。このときのエッチング条件は、例えば、CHFの流量:15sccm、CFの流量:85sccm、圧力:13.3Pa(100mTorr)、RF電源パワー:300W、時間:30秒間、温度:25℃とする。この結果、配線溝13がCu配線2まで到達する。また、配線溝13の側壁部に反応生成物14が付着する。
【0043】
続いて、反応生成物14に対して酸素プラズマ処理を施す。このときの処理条件は、例えば、Oの流量:600sccm、圧力:40.0Pa(300mTorr)、RF電源パワー:300W、時間:60秒間、温度:25℃とする。この酸素プラズマ処理の結果、図11(a)に示すように、反応生成物14が除去される。
【0044】
次に、ウェット処理として、フッ化アンモニウム又はリン酸アンモニウム等を含有する薬液を用いて全面を洗浄する。この結果、微細な残渣等が洗い流される。
【0045】
そして、図11(b)に示すように、配線溝13にCu配線16(配線材料)を埋め込む。その後、必要に応じて、更に層間絶縁膜及び配線等の形成を行い、半導体装置を完成させる。
【0046】
このような第2の実施形態によっても、反応生成物14を除去することができるため、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0047】
なお、ウェット処理による洗浄を酸素プラズマ処理の前に行ってもよいが、微細な残渣等を除去するためには、ウェット処理を後に行うことが好ましい。
【0048】
また、酸素(O)プラズマ処理の代わりに、水素を含有するガス、例えばN及びHの混合ガス、NHガス等のプラズマを用いた処理を行ってもよい。なお、いずれのプラズマを用いる場合であっても、半導体基板(ウェハ)が載置されるウェハステージの温度を120℃以下とすることが好ましい。これは、ウェハステージの温度が120℃を超えている場合には、Cu配線2の露出している部分に酸化等の変質が生じる虞があるからである。また、現状のプラズマ処理装置では、ウェハステージの温度を80℃以下に制御しやすく、更に、ウェハステージの温度が15℃未満となると結露が生じることがあるため、ウェハステージの温度を15℃以上80℃以下とすることがより好ましい。
【0049】
更に、第1の実施形態は、本発明を先ビア方式のデュアルダマシン法に適用したものであるが、本発明を先溝方式のデュアルダマシン法に適用することも可能である。この場合、ビアホールを下層配線まで到達させた後に、プラズマ処理を行えばよい。ウェット処理は、プラズマ処理の前でも後でもよいが、高い洗浄効果を得るためには、プラズマ処理の後に行うことが好ましい。
【0050】
また、拡散防止膜として、SiC膜3の代わりにSiN膜を用いてもよい。
【0051】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0052】
(付記1) ダマシン法により配線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、
導電層上に、拡散防止膜及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、
前記層間絶縁膜に前記拡散防止膜まで到達する開口部を形成する工程と、
前記拡散防止膜の前記層間絶縁膜に形成された開口部から露出する部分を除去するドライエッチングを行う工程と、
少なくとも前記開口部の内部に対して、酸素又は水素を含有するガスのプラズマを用いてプラズマ処理を行う工程と、
前記開口部内に配線材料を埋め込む工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0053】
(付記2) 前記層間絶縁膜は、炭素原子を含有するシリコン酸化膜である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。
【0054】
(付記3) 前記プラズマ処理を、前記導電層が形成されたウェハが載置されたステージの温度を120℃以下として行う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。
【0055】
(付記4) 前記プラズマ処理を、前記導電層が形成されたウェハが載置されたステージの温度を15℃以上80℃以下として行うことを特徴とする付記3に記載の半導体装置の製造方法。
【0056】
(付記5) 前記拡散防止膜は、前記導電層に含まれる金属元素が前記層間絶縁膜中に拡散することを防止する膜であ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。
【0057】
(付記6) 前記拡散防止膜は、炭化シリコン膜又は窒化シリコン膜である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。
【0058】
(付記7) 前記層間絶縁膜を形成する工程と前記開口部を形成する工程との間に、前記層間絶縁膜の上に、エッチングストッパ膜及び第2の層間絶縁膜を順次形成する工程を有し、
前記開口部を形成する工程において、前記開口部を前記エッチングストッパ膜及び第2の層間絶縁膜をも貫通するものとし、
前記開口部を形成する工程と前記ドライエッチングを行う工程との間に、前記第2の層間絶縁膜に配線溝を形成する工程を有し、
前記ドライエッチングを行う工程において、前記エッチングストッパ膜の前記第2の層間絶縁膜に形成された配線溝から露出する部分を除去し、
前記プラズマ処理を行う工程において、前記配線溝の内部にもプラズマ処理を行い、
前記配線材料を埋め込む工程において、前記配線材料を前記配線溝内にも埋め込む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。
【0059】
(付記8) 前記第2の層間絶縁膜は、炭素原子を含有するシリコン酸化膜であることを特徴とする付記7に記載の半導体装置の製造方法。
【0060】
(付記9) 前記配線溝を形成する工程は、
前記開口部内に、前記層間絶縁膜よりも低い埋め込み材を埋め込む工程と、
マスクを用いて前記第2の層間絶縁膜をエッチングする工程と、
前記埋め込み材を除去する工程と、
を有することを特徴とする付記7又は8に記載の半導体装置の製造方法。
【0061】
(付記10) 前記導電層及び前記配線材料は、Cuを含有することを特徴とする付記1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【0062】
(付記11) 前記プラズマ処理を行う工程と前記配線材料を埋め込む工程との間に、前記導電層が形成されたウェハのウェット洗浄を行う工程を有することを特徴とする付記1乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【0063】
(付記12) 前記ドライエッチングを行う工程と前記プラズマ処理を行う工程との間に、前記導電層が形成されたウェハのウェット洗浄を行う工程を有することを特徴とする付記1乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【0064】
(付記13) 前記酸素又は水素を含有するガスとして、H及びNの混合ガス、NHガス、Oガスから選択された1種のガスを用いることを特徴とする付記1乃至12のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【0065】
(付記14) 前記開口部を形成する工程において、レジストマスクを用いることを特徴とする付記1乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【0066】
(付記15) 前記プラズマ処理を行う工程の前に、前記レジストマスクをアッシングにより除去する工程を有することを特徴とする付記14に記載の半導体装置の製造方法。
【0067】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、プラズマ処理によってほぼ完全に反応生成物を除去することができ、その後に開口部に埋め込む配線材料と導電層とを確実に接続させることができる。このため、コンタクト抵抗の上昇を抑制することができる。また、反応生成物の除去により信頼性及び歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第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2】図1に引き続き、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3】図2に引き続き、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4】図3に引き続き、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5】図4に引き続き、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6】図5に引き続き、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7】(a)は、反応生成物の生成状態を示す走査型電子顕微鏡写真であり、(b)は、反応生成物が除去された状態を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図8】第1の実施形態を適用して製造した半導体装置の構造を示す断面図である。
【図9】本発明の第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。
【図10】図9に引き続き、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。
【図11】図10に引き続き、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。
【符号の説明】
1;層間絶縁膜
2、15、16;Cu配線
3、5;SiC膜
4、6;SiOC膜
7;TEOS膜
8;SiN膜
9、12;レジスト膜
10;ビアホール
11;樹脂材
13;配線溝
14;反応生成物

Claims (10)

  1. ダマシン法により配線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、
    導電層上に、拡散防止膜及び層間絶縁膜を順次形成する工程と、
    前記層間絶縁膜に前記拡散防止膜まで到達する開口部を形成する工程と、
    前記拡散防止膜の前記層間絶縁膜に形成された開口部から露出する部分を除去するドライエッチングを行う工程と、
    少なくとも前記開口部の内部に対して、酸素又は水素を含有するガスのプラズマを用いてプラズマ処理を行う工程と、
    前記開口部内に配線材料を埋め込む工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記層間絶縁膜は、炭素原子を含有するシリコン酸化膜であ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. 前記拡散防止膜は、前記導電層に含まれる金属元素が前記層間絶縁膜中に拡散することを防止する膜であ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. 前記拡散防止膜は、炭化シリコン膜又は窒化シリコン膜であ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. 前記層間絶縁膜を形成する工程と前記開口部を形成する工程との間に、前記層間絶縁膜の上に、エッチングストッパ膜及び第2の層間絶縁膜を順次形成する工程を有し、
    前記開口部を形成する工程において、前記開口部を前記エッチングストッパ膜及び第2の層間絶縁膜をも貫通するものとし、
    前記開口部を形成する工程と前記ドライエッチングを行う工程との間に、前記第2の層間絶縁膜に配線溝を形成する工程を有し、
    前記ドライエッチングを行う工程において、前記エッチングストッパ膜の前記第2の層間絶縁膜に形成された配線溝から露出する部分を除去し、
    前記プラズマ処理を行う工程において、前記配線溝の内部にもプラズマ処理を行い、
    前記配線材料を埋め込む工程において、前記配線材料を前記配線溝内にも埋め込む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。
  6. 前記第2の層間絶縁膜は、炭素原子を含有するシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記導電層及び前記配線材料は、Cuを含有す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。
  8. 前記プラズマ処理を行う工程と前記配線材料を埋め込む工程との間に、前記導電層が形成されたウェハのウェット洗浄を行う工程を有す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。
  9. 前記開口部を形成する工程において、レジストマスクを用いることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記プラズマ処理を行う工程の前に、前記レジストマスクをアッシングにより除去する工程を有することを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
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