專利名稱：具有開(kāi)口部的半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，尤其是關(guān)于具有開(kāi)口部的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在形成半導(dǎo)體裝置的多層布線時(shí)，試圖用雙嵌入(Dual Damascene)的方法來(lái)簡(jiǎn)化工序。此雙嵌入的方法為在層間絕緣膜上，形成導(dǎo)通孔及布線用溝槽后，通過(guò)將金屬埋入此導(dǎo)通孔及布線用溝槽里，同時(shí)形成成為上層布線層的嵌入布線和得到金屬嵌入布線及下層布線的接點(diǎn)的插塞(plug)，在此雙鑲嵌方法中，作為形成導(dǎo)通孔及布線溝槽的一工序?yàn)闉榱说玫胶拖聦硬季€層的接點(diǎn)而在層間絕緣膜上形成導(dǎo)通孔后，通過(guò)在此導(dǎo)通孔上部再開(kāi)口以形成嵌入布線用溝槽。
通常是用圖形復(fù)印術(shù)形成上述導(dǎo)通孔和布線用溝槽。但是，用圖形復(fù)印術(shù)形成導(dǎo)通孔和布線用溝槽時(shí)，在感光性抗蝕膜曝光時(shí)，就存在有射向抗蝕膜的入射光和來(lái)自形成圖形的層間絕緣膜的反射光發(fā)生干擾的問(wèn)題。干擾的結(jié)果是由于在抗蝕膜的膜厚度上有微小偏差，給抗蝕護(hù)膜的曝光的光量也出現(xiàn)偏差。因此曝光光量的偏差會(huì)引起形成導(dǎo)通孔和布線用溝槽的精度降低，所以會(huì)存在形成于半導(dǎo)體基板上的插塞或嵌入布線的尺寸發(fā)生偏差的問(wèn)題。
由此，為了緩和以往的射向抗蝕膜的入射光和來(lái)自層間絕緣膜的反射光發(fā)生干擾，就提出在層間絕緣膜和抗蝕膜之間，配置有機(jī)類材料的防反射膜的方法。這些方法，例如公布在日本特許公開(kāi)公報(bào)第2002-373936號(hào)上的方法。因通過(guò)這樣的防反射膜抑制曝光的光反射，所以可以緩和干擾。這樣，就能夠制作出上述插塞和嵌入布線的尺寸均一的半導(dǎo)體裝置。
但是，在形成布線用溝槽時(shí)，涂布形成的有機(jī)類材料防反射膜在進(jìn)入導(dǎo)通孔內(nèi)的同時(shí)，即使是用圖形復(fù)印術(shù)顯影，也不能將此導(dǎo)通孔內(nèi)的防反射膜除去。若這樣的防反射膜殘留下來(lái)的話，就有妨礙插塞和嵌入布線形成之類的問(wèn)題。以下，參照?qǐng)D33～圖41，就此問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先，如圖33所示，在半導(dǎo)體基板101的表面上，形成MOS晶體管以及與該晶體管相連結(jié)的布線結(jié)構(gòu)。該MOS晶體管包括插在溝道區(qū)，以所規(guī)定間隔形成的一對(duì)源/漏區(qū)102和通過(guò)溝道區(qū)上的柵極絕緣膜103所形成的柵電極104。另外，和MOS晶體管相連結(jié)的布線構(gòu)造包括填充形成在層間絕緣膜105的導(dǎo)通孔105a內(nèi)的鎢插塞106、沿著層間絕緣膜105的布線溝槽105b表面上所形成的由氮化鉭(TaN)膜構(gòu)成的防擴(kuò)散膜107和在防擴(kuò)散膜107所圍區(qū)域上所形成的由銅等構(gòu)成的布線108。
接著，以全面覆蓋上述MOS晶體管以及與該MOS晶體管相連結(jié)的布線結(jié)構(gòu)來(lái)形成由碳氮硅(SiCN)膜構(gòu)成的防擴(kuò)散膜109。
于是，形成層間絕緣膜110以使其覆蓋防擴(kuò)散膜109。然后，如圖34所示，在層間絕緣膜110上，通過(guò)順次涂布法將有機(jī)類材料的第1防反射膜120a及有機(jī)類材料的第1抗蝕膜121進(jìn)行涂布。接著，如圖35所示，對(duì)第1抗蝕膜121經(jīng)過(guò)曝光，顯像，清洗(洗凈)、烘干等處理，形成形成導(dǎo)通孔用的防蝕圖形121p。然后，以該防蝕圖形的121p作為掩模，將第1防反射膜120a及層間絕緣膜110和防擴(kuò)散膜109進(jìn)行蝕刻，形成導(dǎo)通孔111。此后，將防蝕圖形121p及第1防反射膜120a除去，就得到如圖36所示的構(gòu)造。
這里，在以往，因都由有機(jī)類材料形成第1防反射膜120a和第1抗蝕膜121，所以在用灰化法除去由第1抗蝕膜121構(gòu)成的防蝕圖形121p時(shí)，也可以除去第1防反射膜120a。
下面，如圖37所示，通過(guò)涂布法將有機(jī)類材料的第2防反射膜120b及有機(jī)類材料的第2抗蝕膜130涂布在層間絕緣膜110上。接著，如圖38所示，將對(duì)第2抗蝕膜130經(jīng)過(guò)曝光、顯像、清洗、烘干等處理，形成嵌入布線用防蝕圖形130p，然后，如圖39所示，以該防蝕圖形130p作為掩模，將第2防反射膜120b及層間絕緣膜110進(jìn)行蝕刻，形成布線用溝槽112。
但是，如圖39所示，在此時(shí)，導(dǎo)通孔111內(nèi)有第2防反射膜120b殘留。于是，在除去第2抗蝕膜130時(shí)，即使除去殘留的第2防反射膜120b，如圖40所示，會(huì)形成壁狀殘?jiān)?10b。
于是，若有這樣的壁狀殘?jiān)纬桑瑒t很難往導(dǎo)通孔111及布線用溝槽112內(nèi)填充布線用金屬，結(jié)果就存在難以在導(dǎo)通孔111及布線用溝槽112內(nèi)進(jìn)行布線的問(wèn)題。另外，即使能夠形成布線，如圖41所示，也會(huì)產(chǎn)生防擴(kuò)散膜134及布線135形成后的斷線等問(wèn)題。為此，就會(huì)產(chǎn)生降低半導(dǎo)體裝置的可靠性的問(wèn)題。
另外，不限于上述例，在用防反射膜在層間絕緣膜上形成2段階梯形的開(kāi)口部的方法中，也存在因防反射膜的殘留而使半導(dǎo)體裝置的可靠性降低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在層間絕緣膜上形成2階梯形的開(kāi)口部時(shí)使用防反射膜的情況下能夠防止可靠性降低的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)化制作工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
作為本發(fā)明一個(gè)內(nèi)容的半導(dǎo)體裝置的制造方法是具有在層間絕緣膜上形成防反射膜的工序、在防反射膜上的所定區(qū)域內(nèi)形成第1防蝕圖形的工序、以第1防蝕圖形作為掩模，通過(guò)蝕刻層間絕緣膜，在層間絕緣膜上形成第1開(kāi)口部的工序、留下防反射膜，而除去第1防蝕圖形后，在防反射膜上所定區(qū)域內(nèi)形成第2防蝕圖形的工序、以第2防蝕圖形作為掩模，通過(guò)蝕刻層間絕緣膜，至少在第1開(kāi)口部的上部，以比第1開(kāi)口部大的開(kāi)口面積，形成第2開(kāi)口部的工序。
在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，如上所述，以第1防蝕圖形作為掩模，在層間絕緣膜上形成第1開(kāi)口部后，使防反射膜留下，而除去第1防蝕圖形，此后，為在防反射膜上的所定區(qū)域里形成第2開(kāi)口部，通過(guò)形成第2防蝕圖形，就容易能夠使第1開(kāi)口部的形成和第2開(kāi)口部的形成共用一個(gè)防反射膜。這樣，不必在形成第1開(kāi)口部后，再形成一個(gè)新防反射膜。因此，因能夠避免防反射膜進(jìn)入第1開(kāi)口部，所以，就可以避免防反射膜在血型復(fù)印后殘留在第1開(kāi)口部。結(jié)果是，在層間絕緣膜上形成2段階梯形的開(kāi)口部時(shí)，在用防反射膜的情況下，能夠防止可靠性的降低。另外，因在第1開(kāi)口部形成工序和第2開(kāi)口部的形成工序中，共用一個(gè)防反射膜，所以，就能夠減少一個(gè)形成防反射膜的工序，就可以簡(jiǎn)化制造過(guò)程。
在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，防反射膜最好為無(wú)機(jī)膜。如果用這樣的材料形成防反射膜，在除去第1防蝕圖形時(shí)，容易留下防反射膜而僅將第1防蝕圖形除去。
在防反射膜為無(wú)機(jī)膜的構(gòu)成中，防反射膜可以包含任一個(gè)選自由氮化硅、多晶硅及氧氮硅(SiON)構(gòu)成的組群的無(wú)機(jī)物，防反射膜也可以包含任一個(gè)選自由氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氧化鈦(TiO)、氧化鉭(TaO)及硅鈦(TiSi)構(gòu)成的組群的無(wú)機(jī)物。
在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，除去第1防蝕圖形的工序最好包含留下防反射膜，而通過(guò)灰化及光刻膠除去液將第1防蝕圖形除去的工序。通過(guò)這樣的構(gòu)成，在除去第1防蝕圖形時(shí)，容易留下防反射膜，而能夠僅將第1防蝕圖形除去。
上述半導(dǎo)體裝置的制造方法最好還包含在形成第2開(kāi)口部后，除去第2防蝕圖形的工序、在將導(dǎo)電物質(zhì)埋入第1開(kāi)口部及第2開(kāi)口部?jī)?nèi)后，通過(guò)研磨除去多余的導(dǎo)電物質(zhì)堆積部分的工序、在用研磨除去導(dǎo)電物質(zhì)多余的堆積部分時(shí)的除去防反射膜的工序。若有這樣的構(gòu)成，在第1開(kāi)口部及第2開(kāi)口部?jī)?nèi)形成由布線及連接部構(gòu)成的導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)，因能夠同時(shí)除去防反射膜，所以，不必另外增加除去防反射膜的工序，從而簡(jiǎn)化制作工序。
在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，最好還包含在形成第2開(kāi)口部之后，除去第2防蝕圖形的工序、此后通過(guò)蝕刻將防反射膜除去的工序，若通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，在形成第2開(kāi)口部后，能夠容易除去防反射膜。
在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，最好還具有在層間絕緣膜上形成防反射膜的工序后，在形成第1開(kāi)口部的工序之前，注入雜質(zhì)到防反射膜中，使防反射膜硬化的工序。通過(guò)這樣的構(gòu)成，在除去第1防蝕圖形時(shí)，留下防反射膜，而能夠僅除去第1防蝕圖形。這時(shí)，防反射膜也可以含有SOG膜(旋涂玻璃膜)。
在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，第2開(kāi)口部最好是為了嵌入布線用的布線用溝槽，第1開(kāi)口部最好是為了電連接層間絕緣膜的下層的布線層和嵌入布線用的導(dǎo)通孔。這樣的結(jié)構(gòu)能夠不降低裝置的可靠性而能形成雙嵌的布線結(jié)構(gòu)。
在上述的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，層間絕緣膜最好包含由至少一種選自聚合物、碳氧硅(SiOC)、MSQ、SiOF、四乙氧基硅烷(TEOS)及二氧化硅的組群的一種材料構(gòu)成的膜。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，例如用聚合物、SiOC、MSQ、HSQ等的低介電常數(shù)絕緣膜，就能夠降低布線間的電容。
在上述的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，防反射膜也可以包含由氮化鉭(TaN)構(gòu)成的防反射膜，層間絕緣膜也可以包含由碳氧硅(SiOC)構(gòu)成的層間絕緣膜。另外，防反射膜也可以包含由氮氧硅(SiON)構(gòu)成的防反射膜，層間絕緣膜也可以包含由聚合物構(gòu)成的層間絕緣膜。


圖1～圖11是說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施形式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
圖12是說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施形式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
圖13～圖22是說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施形式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
圖23～圖32是本發(fā)明的第4實(shí)施形式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
圖33～圖41是說(shuō)明以往的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，基于本發(fā)明的實(shí)施形式的附加圖面進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施形式1參照?qǐng)D1～圖11，就第1實(shí)施形式的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖1所示，在半導(dǎo)體基板1表面上，形成MOS晶體管及和該MOS晶體管相連結(jié)的布線結(jié)構(gòu)。該MOS晶體管包含插在溝道區(qū)以所規(guī)定間隔所形成的一對(duì)源/漏區(qū)域2和通過(guò)溝道區(qū)上的柵極絕緣膜3所形成的柵電極4。另外，和MOS晶體管相連結(jié)的布線結(jié)構(gòu)包括填充形成在層間絕緣膜5的導(dǎo)通孔5a內(nèi)的鎢插塞6、沿著層間絕緣膜5的布線溝槽5b表面上所形成的由氮化鉭(TaN)膜構(gòu)成的，大約有3nm～30nm厚度的防擴(kuò)散膜7和在防擴(kuò)散膜7所圍區(qū)域上所形成的由銅等構(gòu)成的布線8。
該布線8可以被以下物質(zhì)形成鋁(Al)和硅(Si)和銅(Cu)的合金，鋁(Al)和硅(Si)和銅(Cu)的合金及氮化鈦(TiN)、銅(Cu)，另外，氮化鈦(TiN)及銅(Cu)等。
接著，形成由氮碳硅(SiCN)膜構(gòu)成的防擴(kuò)散膜9以全面覆蓋所述的MOS晶體管以及與該MOS晶體管相連結(jié)的布線結(jié)構(gòu)。然后為覆蓋防擴(kuò)散膜9而用CVD法形成由厚度大約為300～1000nm的四乙氧基硅烷(TEOS)膜構(gòu)成的平坦化的層間絕緣膜10。另外，防擴(kuò)散膜7及9是為了防止布線8中所含的銅(Cu)擴(kuò)散到層間絕緣膜5及10中而配置的。
下面，如圖2所示，形成由含有氮化鈦(TiN)或氮化鉭(TaN)、氮硅鈦(TiSiN)等過(guò)渡金屬元素的氮化物，或含有氧化鈦(TiO)或氧化鉭(TaO)等過(guò)渡金屬元素的氧化物等無(wú)機(jī)物構(gòu)成的防反射膜20，它的厚度大約為3nm～30nm。然后，將以線型酚醋清漆樹(shù)脂作為底部的第1抗蝕膜21以大約200nm～1000nm的厚度涂布在防反射膜20上。然后，對(duì)第1抗蝕膜21經(jīng)過(guò)曝光、顯像、清洗、烘干等的處理，如圖3所示，形成導(dǎo)通孔形成用的防蝕圖形21p。另外，防蝕圖形21p是本發(fā)明的(第1防蝕圖形)的一例。
下面，如圖4所示，使防蝕圖形21p作為掩模，對(duì)防反射膜20進(jìn)行各向異性蝕刻。該防反射膜20的各向異性蝕刻是在以下條件下進(jìn)行的。
使用的氣體流量氬氣(Ar)大約為150sccm，CH4大約為6sccm，氯氣(Cl2)大約為100sccm三氯化硼(BCl3)大約為25sccm壓力大約為2帕微波能量大約為800瓦射頻(Rf)能量大約為30瓦另外，通過(guò)將層間絕緣膜10及防擴(kuò)散膜9進(jìn)行各向異性蝕刻，在層間絕緣膜10及防擴(kuò)散膜9上形成導(dǎo)通孔11。另外，導(dǎo)通孔11是本發(fā)明的(第1開(kāi)口部)的一例。該層間絕緣膜10及防擴(kuò)散膜9的各向異性蝕刻是在將蝕刻防反射膜20時(shí)的反應(yīng)室的壓力設(shè)定為大約0.1帕～2.0帕，用C4F8、氬氣、氧類的氣體進(jìn)行的。另外，此時(shí)，也可以添加一氧化碳或CHF3、氮、CH2F2。
如此形成導(dǎo)通孔11后，留下由無(wú)機(jī)物構(gòu)成的防反射膜20，同時(shí)，僅將以有機(jī)類的線型酚醋清漆樹(shù)脂作為底部的防蝕圖形21p除去。具體地說(shuō)，首先，用氧氣或氫和氮的混合氣、氨氣、水并將反應(yīng)室的壓力設(shè)定為大約10帕～100帕，同時(shí)在通過(guò)高頻引起的等離子體中，經(jīng)過(guò)大約0～100秒鐘的灰化。此后，通過(guò)在被加熱到大約15℃～100℃的有機(jī)胺剝離液中浸泡大約5～600秒鐘，留下防反射膜20，而僅除去防蝕圖形21p。
下面，如圖5所示，將以大約200nm～1000nm的厚度涂布以線型酚醋清漆樹(shù)脂作為底部的第2抗蝕膜30。然后對(duì)第2抗蝕膜30經(jīng)過(guò)曝光、顯像、清洗、烘干等的處理，如圖6所示，形成布線用溝槽(嵌入布線)形成用的防蝕圖形30p。另外，防蝕圖形30p是本發(fā)明的(第2防蝕圖形)的一例。
下面，如圖7所示，以防蝕圖形30p作為掩模，將由含有氮化鈦(TiN)或氮化鉭(TaN)、氮硅鈦(TiSiN)等過(guò)渡金屬元素的氮化物，或，氧化鈦(TiO)或氧化鉭(TaO)等含有過(guò)渡金屬元素的氧化物等的無(wú)機(jī)物構(gòu)成的防反射膜20進(jìn)行各向異性蝕刻，該防反射膜20的各向異性蝕刻是和以上述的防蝕圖形21p作為掩模的防反射膜20的各向異性蝕刻在同樣的條件下進(jìn)行的。
然后，如圖8所示，通過(guò)各向異性蝕刻在層間絕緣膜10上形成布線用溝槽12。另外，布線用溝槽12是本發(fā)明的(第2開(kāi)口部)的一例。該層間絕緣膜10的各向異性蝕刻是在例如將反應(yīng)室的壓力設(shè)定為大約0.1帕～2.0帕的壓力，用C4F8、氬氣、氧類的氣體進(jìn)行的。另外，此時(shí)，也可以添加一氧化碳或CHF3、氮?dú)狻H2F2、CF4。
下面，通過(guò)除去防蝕圖形30p，得到如圖9所示的形狀。該防蝕圖形30p的除去是在用氧氣或氫和氮的混合氣、氨氣、水，并將上述反應(yīng)室的壓力設(shè)定到大約10帕～100帕的壓力的同時(shí)，在通過(guò)高頻引起的等離子體中，經(jīng)過(guò)大約10～150秒鐘的灰化后，通過(guò)在被加熱到大約15℃～100℃的有機(jī)胺剝離液中，浸泡大約5～600秒鐘。
如圖10所示，在形成由厚度大約為3nm～30nm的氮化鉭(TaN)構(gòu)成的防擴(kuò)散膜34以使其覆蓋導(dǎo)通孔11及布線用溝溝槽12和防反射膜20后，使銅等埋填入導(dǎo)通孔11及布線用溝槽12，以形成布線用金屬膜35。再者，防擴(kuò)散膜34是為了防止布線用金屬膜35所含的銅(Cu)向?qū)娱g絕緣膜10內(nèi)擴(kuò)散而配置的。此后，通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)法，除去布線用金屬膜35及防擴(kuò)散膜34的多余的堆積部分.此時(shí)，同時(shí)除去無(wú)機(jī)物構(gòu)成的防反射膜20。這樣，就得到如圖11所示的第1實(shí)施形式的雙嵌入的布線結(jié)構(gòu)。
在第1實(shí)施形式中，如上所述，在形成導(dǎo)通孔11的工序后，除去第1抗蝕膜21，通過(guò)在形成導(dǎo)通孔11時(shí)所用的防反射膜20上形成第2抗蝕膜30，就不必在導(dǎo)通孔11形成后，形成新的防反射膜。為此，因可以避免防反射膜進(jìn)入到導(dǎo)通孔11中，所以，就能夠避免防反射膜20被圖形復(fù)印在導(dǎo)通孔11上后的殘留。結(jié)果是，不會(huì)如圖41所示的會(huì)發(fā)生以往的壁狀殘?jiān)?10b，而在層間絕緣膜10內(nèi)形成導(dǎo)通孔11及布線用溝槽12，所以，就能夠防止布線(布線用金屬膜35)的可靠性降低的問(wèn)題。
另外，在第1實(shí)施圖形中，因?qū)?1的形成工序和布線用溝槽12的形成工序共用一個(gè)防反射膜20，所以，就能夠減少一次防反射膜20的形成工序，由此，就可以簡(jiǎn)化制造工序。
再者，在第1實(shí)施形式中，如上所述，在將銅等填埋入導(dǎo)通孔11及布線用溝槽12里，以形成布線用金屬膜35后，通過(guò)CMP和在除去布線用金屬膜35及防擴(kuò)散膜34的多余的堆積部分時(shí)，通過(guò)還同時(shí)除去無(wú)機(jī)物構(gòu)成的防反射膜20，不必再另外添加除去防反射膜20的工序，這樣也能夠簡(jiǎn)化制造工序。
實(shí)施形式2參照?qǐng)D12，就本實(shí)施形式2的在導(dǎo)通孔內(nèi)殘留有第2抗蝕膜的殘?jiān)?0a時(shí)的工序進(jìn)行說(shuō)明。
即，在圖5及圖6所示的第1實(shí)施形式中的由第2抗蝕膜30形成的防蝕圖形30p的形成工序中，如圖12所示，存在在導(dǎo)通孔11內(nèi)殘留有第2抗蝕膜30的抗蝕膜殘?jiān)?0a的情況。
這里，在實(shí)施形式2中，在通過(guò)圖6所示的圖形復(fù)印技術(shù)對(duì)第2抗蝕膜30復(fù)印圖形的工序后，在圖7所示的蝕刻防反射膜20的工序前，配備通過(guò)各向異性蝕刻除去上述抗蝕膜的殘?jiān)?0a的工序。該各向異性蝕刻是在以下條件，用ECR(電子回旋共振)蝕刻以下述條件進(jìn)行大約10秒鐘。
所用氣體的流量氧大約10sccm壓力大約0.266帕微波能量大約1500瓦射頻(Rf)能量大約20瓦在本實(shí)施形式中，如上所述，在進(jìn)行蝕刻防反射膜20的工序之前，通過(guò)用各向異性蝕刻除去進(jìn)入導(dǎo)通孔11內(nèi)的第2抗蝕膜30的光刻膠殘?jiān)?0a，使導(dǎo)通孔11內(nèi)沒(méi)有光刻膠殘?jiān)?0a，在此狀態(tài)下，可以進(jìn)行為蝕刻防反射膜20及形成布線用溝槽12的蝕刻。為此，就可以抑制因光刻膠殘?jiān)?0a而引起的布線用溝槽12形成不良的問(wèn)題。
實(shí)施形式3參照?qǐng)D13～圖22，在實(shí)施形式3中，和上述實(shí)施形式1不同的是，就用由無(wú)機(jī)膜的多晶硅膜構(gòu)成的防反射膜的情況進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖13所示，用和實(shí)施形式1相同的制造工序，形成到布線8。然后形成由氮碳硅(SiCN)膜構(gòu)成的防擴(kuò)散膜9以覆蓋全部，此后，形成覆蓋防擴(kuò)散膜9全部的層間絕緣膜10，接著，在層間絕緣膜10上，形成厚度大約為30nm～150nm的由多晶硅構(gòu)成的防反射膜40。
下面，如圖14所示，以大約200nm～1000nm的膜厚，涂布以線型酚醛清漆樹(shù)脂為底部的第1抗蝕膜21。然后，對(duì)第1抗蝕膜21經(jīng)過(guò)曝光、顯像、清洗、烘干等的處理，如圖15所示，形成導(dǎo)通孔形成用的防蝕圖形21p。
接下來(lái)，如圖15所示，以防蝕圖形21p為掩模，對(duì)防反射膜40進(jìn)行各向異性蝕刻。該各向異性蝕刻是在以下條件，經(jīng)過(guò)大約15秒鐘，用ECR(電子回旋共振)蝕刻而進(jìn)行的。
所用的氣體流量氯氣大約10sccm氧氣大約4sccm
壓力 大約0.266帕微波能量 大約1500瓦射頻(Rf)能量 大約40瓦下面，如圖16所示，通過(guò)各向異性蝕刻將導(dǎo)通孔形成在層間絕緣膜10及防擴(kuò)散膜9上后，留下防反射膜40，同時(shí)僅除去防蝕圖形21p。然后，如圖17所示，以膜厚大約為200nm～1000nm涂布以線型酚醛清漆樹(shù)脂作為底部的第2抗蝕膜30。之后，對(duì)第2抗蝕膜30經(jīng)過(guò)曝光、顯像、清洗、烘干等的處理，如圖18所示，形成布線用溝槽(嵌入布線)形成用的防蝕圖形30p。
下面，如圖19所示，以該防蝕圖形30p為掩模，進(jìn)行防反射膜40的各向異性蝕刻。該防反射膜40的各向異性蝕刻在和圖15所示的防反射膜40的蝕刻工序相同的條件下進(jìn)行的。
然后，以防蝕圖形30p及防反射膜40作為掩模，用各向異性蝕刻形成層間絕緣膜10中的布線用溝槽12后，除去防蝕圖形30p。該除去是在以下條件下進(jìn)行的用氧氣或氫和氮的混合氣、氨氣、水，并將反應(yīng)室的壓力設(shè)定為大約10帕～100帕的壓力，同時(shí)通過(guò)高頻引起的等離子體中，經(jīng)過(guò)大約0～100秒鐘的灰化。此后，通過(guò)在被加熱到大約15℃～100℃的有機(jī)胺剝離液中浸泡大約5～600秒鐘而進(jìn)行。這樣，可以得到如圖20所示的形狀。
下面，如圖21所示，在形成由有厚度大約3nm～30nm的TaN構(gòu)成的防擴(kuò)散膜44以使其覆蓋導(dǎo)通孔11及布線用溝槽12和防反射膜20后，使銅等埋填入導(dǎo)通孔11及布線用溝槽12，以形成布線用金屬膜45。此后，通過(guò)CMP法，除去布線用金屬膜45及防擴(kuò)散膜44的多余的堆積部分.此時(shí)，同時(shí)也除去無(wú)機(jī)物(多晶硅)的防反射膜20。這樣，就得到如圖22所示的第3實(shí)施形式的雙嵌入的布線結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施形式3中，如上所述，通過(guò)用無(wú)機(jī)物多晶硅構(gòu)成的防反射膜40，在除去防蝕圖形21p時(shí)，留下防反射膜40，同時(shí)能夠容易僅將防蝕圖形21p除去。
實(shí)施形式4參考圖23～圖32，在實(shí)施形式4中，就用和上述實(shí)施形式3不同的由氮化鉭(TaN)構(gòu)成的防反射膜和由碳氧硅(SiOC)構(gòu)成的層間絕緣膜的情況進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖23所示，用和實(shí)施形式1相同的制造工序，形成到由銅等構(gòu)成的布線8。然后形成氮碳硅(SiCN)膜構(gòu)成的防擴(kuò)散膜9以使其覆蓋全部，此后，形成覆蓋防擴(kuò)散膜9全部的由碳氧硅(SiOC)構(gòu)成的層間絕緣膜54，接著，在層間絕緣膜54上，形成厚度大約為10nm～150nm的由氮化硅(TaN)構(gòu)成的防反射膜50。
下面，如圖24所示，以大約200nm～1000nm的膜厚，涂布以線型酚醛清漆樹(shù)脂為底部的第1抗蝕膜21。然后，對(duì)第1抗蝕膜21經(jīng)過(guò)曝光、顯像、清洗、烘干等的處理，如215所示，形成導(dǎo)通孔形成用的防蝕圖形21p。
接下來(lái)，如圖25所示，以防蝕圖形21p為掩模，對(duì)防反射膜50進(jìn)行各向異性蝕刻。該各向異性蝕刻是在以下條件，經(jīng)過(guò)大約60秒鐘，用ECR(電子回旋共振)蝕刻而進(jìn)行的。
所用的氣體流量氬氣大約150sccm，CH4大約6sccm氯氣大約100sccmBCl3大約25sccm壓力大約2帕微波能量大約800瓦射頻(Rf)能量大約30瓦下面，如圖26所示，通過(guò)各向異性蝕刻將導(dǎo)通孔形成在由碳氧硅(SiOC)構(gòu)成的層間絕緣膜54及由氮碳硅(SiCN)構(gòu)成的防擴(kuò)散膜9內(nèi)后，留下防反射膜50，而僅除去防蝕圖形21p。該各向異性蝕刻是在以下條件，用MERIE(磁塔強(qiáng)反應(yīng)離子蝕刻)進(jìn)行的。
使用的氣體流量氬氣大約500sccm氮?dú)獯蠹s90sccmCF4大約30sccmCH2F2大約10sccm壓力大約6帕射頻(Rf)能量大約1000瓦然后，如圖27所示，以膜厚大約為200nm～1000nm涂布以線型酚醛清漆樹(shù)脂作為底部的第2抗蝕膜30。之后，對(duì)第2抗蝕膜30經(jīng)過(guò)曝光、顯像、清洗、烘干等的處理，如圖28所示，形成布線用溝槽(嵌入布線)形成用的防蝕圖形30p。
接著，如圖29所示，以該防蝕圖形30p為掩模，進(jìn)行防反射膜50的各向異性蝕刻。該防反射膜50的各向異性蝕刻和圖25所示的防反射膜50的蝕刻工序在相同的條件下進(jìn)行的。
然后，以防蝕圖形30p及防反射膜50作為掩模，用各向異性蝕刻形成層間絕緣膜54中的布線用溝槽12后，除去防蝕圖形30p。該除去是在以下條件下進(jìn)行的用氧氣或氫和氮的混合氣、氨氣、水，并將反應(yīng)室的壓力設(shè)定為大約10帕～100帕的壓力，同時(shí)通過(guò)高頻引起的等離子體中，經(jīng)過(guò)大約0～10秒鐘的灰化。此后，通過(guò)在被加熱到大約15℃～100℃的有機(jī)胺剝離液中浸泡大約5～600秒鐘而進(jìn)行。這樣，可以得到如圖30所示的形狀。
下面，如圖31所示，在形成由有厚度大約3nm～30nm的氮化鉭(TaN)構(gòu)成的防擴(kuò)散膜44以使其覆蓋導(dǎo)通孔11及布線用溝槽12和防反射膜50后，使銅等埋填入導(dǎo)通孔11及布線用溝槽12，以形成布線用金屬膜45。此后，通過(guò)CMP法，除去布線用金屬膜45及防擴(kuò)散膜44的多余的堆積部分.此時(shí)，同時(shí)也除去無(wú)機(jī)物(氮化鉭)的防反射膜50。這樣，就得到如圖32所示的第4實(shí)施形式的雙嵌入的布線結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施形式4中，如上所述，通過(guò)用無(wú)機(jī)物的氮化鉭防反射膜50，在除去防蝕圖形21p時(shí)，留下防反射膜50，同時(shí)能夠僅將防蝕圖形21p容易除去。
另外，作為用由氮化鉭(TaN)構(gòu)成的防反射膜的實(shí)施形式4的變化例，也可以用由氮化硅(SiN)構(gòu)成的防擴(kuò)散膜及由聚合物膜構(gòu)成的層間絕緣膜分別代替由氮碳硅(SiCN)構(gòu)成的防擴(kuò)散膜9及碳氧硅(SiOC)膜構(gòu)成的層間絕緣膜54。此時(shí)，在形成導(dǎo)通孔時(shí)，由聚合物構(gòu)成的層間絕緣膜的各向異性蝕刻是在以下條件，用MERLE蝕刻進(jìn)行的。
所用氣體的流量氨氣大約100sccm壓力大約6帕射頻(Rf)能量大約1000瓦另外，由氮化硅(SiN)構(gòu)成的防擴(kuò)散膜的各向異方性蝕刻的條件是和如圖26所示的由氮碳硅(SiCN)膜構(gòu)成的防擴(kuò)散膜9的各向異性蝕刻相同。
另外，應(yīng)該考慮到本次所述的本實(shí)施形式不是對(duì)所有點(diǎn)的限制。本發(fā)明的范圍不是上述實(shí)施形式的說(shuō)明的范圍，而是根據(jù)專利的權(quán)利要求的范圍，還包括和專利權(quán)利要求的范圍相同的意思及范圍內(nèi)的全部的變更。
例如，作為防反射膜，也可以用上述實(shí)施形式所示的物質(zhì)以外的絕緣體、導(dǎo)電體、半導(dǎo)體。
具體地說(shuō)，在上述實(shí)施形式3中，用了由多晶硅構(gòu)成的無(wú)機(jī)物的防反射膜，但是，本發(fā)明不限于此，還可以用氮化硅(SiN)或氮氧硅(SiON)等的由其他的無(wú)機(jī)物構(gòu)成的防反射膜。
另外，在實(shí)施形式4及其變化例中，用了由氮化鉭(TaN)構(gòu)成的防反射膜，但是本發(fā)明不限于此，用TiN膜、TiO膜、TaO膜、TiSiN膜，或這些膜的層壓膜構(gòu)成的防反射膜，也能得到相同的效果。
另外，防反射膜也可以用至少含有碳、硅、鍺等半金屬元素的物質(zhì)。另外，防反射膜也可以用至少含有氮的物質(zhì)，也可以用至少含有氫的物質(zhì)。再者，防反射膜也可以是至少含有碳、硅、氧、氮和氫的全部的物質(zhì)。另外，防反射膜也可以是上述多個(gè)膜層壓的物質(zhì)。再者，也可以在防反射膜上，形成鉻、鎢、鎳等的過(guò)渡金屬膜。
另外，在上述實(shí)施形式中，在布線形成時(shí)，用CMP法除去防反射膜，但是，本發(fā)明不限于此，也可以用干法蝕刻除去防反射膜。在用氮化硅作為防反射膜時(shí)，也可以用濕法蝕刻(wet-etching)通過(guò)熱磷酸除去。
在上述實(shí)施形式及其變化例中，用了四乙氧基硅烷TEOS膜、SiOC膜或聚合體膜作為層間絕緣膜，但是，本發(fā)明不限于此，也可以用甲硅烷基倍半硅氧烷(MSQ)、氫化硅烷基倍半硅氧烷聚合物(HSQ)、氟氧硅(SiOF)等低介電常數(shù)膜或由二氧化硅等構(gòu)成的層間絕緣膜，或由這些層壓膜構(gòu)成的層間絕緣膜。
在上述實(shí)施形式中，在形成防反射膜后，第1抗蝕膜形成前，也可以在防反射膜中，注入離子等的雜質(zhì)，為此，能使防反射膜硬化。因此，在第2抗蝕膜成形時(shí)，能夠容易地再利用成形時(shí)用了第1抗蝕膜的防反射膜。
此時(shí)，最好用在有機(jī)SOG膜里注入了離子的物質(zhì)作為防反射膜。具體地說(shuō)，用離子注入法，在加速能量大約為80keV，注入量大約為2×1015離子/cm2的條件下，將硼離子(B+)注入到有機(jī)SOG膜中。這樣，在有機(jī)SOG膜的內(nèi)部有硼離子注入的部分，就不含有機(jī)成分，且只含有很少的水分及羥基，改性成高密度化的改性SOG膜，此結(jié)果是可以得到被硬化的改性SOG膜構(gòu)成的防反射膜。
在上述實(shí)施形式中，雖然在形成導(dǎo)通孔的蝕刻時(shí)，在各向異性蝕刻層間絕緣膜后，各向異性蝕刻了防擴(kuò)散膜，但是，本發(fā)明不限于此，在形成導(dǎo)通孔的蝕刻時(shí)，在各向異方性蝕刻層間絕緣膜的狀態(tài)后，蝕刻也可以不到達(dá)下層的布線，在防擴(kuò)散膜中就停止。該殘留的防擴(kuò)散膜通過(guò)布線溝槽蝕刻，及灰化后蝕刻基板全部回蝕來(lái)除去。為此，可以降低因?qū)准安季€溝槽蝕刻形成時(shí)的過(guò)蝕刻而引起的銅布線表面的損害，同時(shí)，可以推遲蝕刻室內(nèi)的銅外露的時(shí)刻，所以，可以抑制蝕刻室內(nèi)的銅的污染。
另外，在上述實(shí)施形式中，在層間絕緣膜上形成嵌入布線用的布線用溝槽和導(dǎo)通孔情況下，就適用于本發(fā)明的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此，在用圖形復(fù)印術(shù)在層間絕緣膜上形成第1開(kāi)口部之后，至少在第1開(kāi)口部的上部以大于第1開(kāi)口部的開(kāi)口面積形成第2開(kāi)口部的情況，本發(fā)明能夠更廣泛地適用。
在上述實(shí)施例中，形成導(dǎo)通孔作為第1開(kāi)口部的同時(shí)，就形成布線用溝槽作為第2開(kāi)口部的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明不限于此，第1開(kāi)口部及第2開(kāi)口部?jī)烧叨际遣季€用溝槽的情況也能夠適用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體裝置的制造方法，它具有在層間絕緣膜上形成防反射膜的工序；在上述防反射膜上的所定區(qū)域形成第1防蝕圖形的工序；以上述第1防蝕圖形作為掩模，蝕刻上述層間絕緣膜而在上述層間絕緣膜上形成第1開(kāi)口部的工序；留下上述防反射膜而除去上述第1防蝕圖形后，在上述防反射膜上所定區(qū)域形成第2防蝕圖形的工序；以上述的第2防蝕圖形作為掩模，通過(guò)蝕刻上述層間絕緣膜，在上述的第1開(kāi)口部的至少上部，形成開(kāi)口面積比上述第1開(kāi)口部大的第2開(kāi)口部的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述防反射膜包括無(wú)機(jī)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述防反射膜包括選自SiN、多晶硅及SiON中任一種的無(wú)機(jī)膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述防反射膜含有選自TiN、TaN、TiO、TaO及TiSin中的任一種無(wú)機(jī)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，除去上述第1防蝕圖形的工序包括留下上述防反射膜而通過(guò)灰化及使用防蝕劑除去液去除上述的第1防蝕圖形的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，它還具有在形成上述第2開(kāi)口部后，除去第2防蝕圖形的工序、在將導(dǎo)電物填埋于上述第1開(kāi)口部及第2開(kāi)口部?jī)?nèi)后，通過(guò)研磨除去上述導(dǎo)電物多余的堆積部分的工序、在通過(guò)研磨除去上述導(dǎo)電物多余的堆積部分時(shí)，除去上述防反射膜的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，它還具有在形成上述第2開(kāi)口部后，除去第2防蝕圖形的工序和此后通過(guò)蝕刻將上述防反射膜除去的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在上述層間絕緣膜上形成上述防反射膜后，在形成第1開(kāi)口部的工序之前，通過(guò)在上述防反射膜內(nèi)注入雜質(zhì)來(lái)使上述防反射膜固化的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述防反射膜包括SOG膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述第2開(kāi)口部是為了嵌入布線的布線用溝槽；第1開(kāi)口部是為了進(jìn)行上述層間絕緣膜的下層的布線層和上述嵌入布線之間的電連接的導(dǎo)通孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述層間絕緣膜含有由選自聚合物、SiOC、MSQ、HSQ、SiOF、TEOS及SiO2中的至少一種材料構(gòu)成的膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述防反射膜包括由TaN構(gòu)成的防反射膜，上述層間絕緣膜包括由SiOC構(gòu)成的層間絕緣膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，上述防反射膜包括由SiON構(gòu)成的防反射膜，上述層間絕緣膜含有聚合物構(gòu)成的層間絕緣膜。
全文摘要
在層間絕緣膜上形成2段階梯形開(kāi)口部時(shí)，在用防反射膜的情況下，可以得到能夠防止可靠性降低的半導(dǎo)體裝置的制造方法。該半導(dǎo)體裝置的制造方法具有在防反射膜上所定區(qū)域上形成第1防蝕圖形的工序、以第1防蝕圖形作為掩模，在層間絕緣膜上形成第1開(kāi)口部的工序、留下防反射膜而除去第1防蝕圖形后，在防反射膜上的所定區(qū)域內(nèi)，形成第2防蝕圖形的工序、以第2防蝕圖形作為掩模，至少在第1開(kāi)口部的上部，形成比第1開(kāi)口部開(kāi)口面積大的第2開(kāi)口部的工序。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1447414SQ0310885
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
發(fā)明者后藤隆, 池田典弘, 山岡義和 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社