JPH05217960A

JPH05217960A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH05217960A
Application number: JP4038387A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Nagayama; 哲治長山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】ブランケットＣＶＤ法により成膜されたＷ層
（Ｂｌｋ−Ｗ層）の、レジスト・プロセスによる高精度
微細パターニングを実現する。【構成】Ｂｌｋ−Ｗ層５の表面にＳ（イオウ）層６ま
たは窒化イオウ系化合物層９を堆積させ、該表面を一旦
平滑化してからフォトレジスト材料を塗布する。これに
より、フォトリソグラフィにおけるマスク・アライメン
トの精度や解像度が向上する。Ｓ層６と窒化イオウ系化
合物層９は、それぞれＳ₂Ｆ₂ガス、Ｓ₂Ｆ₂／Ｎ₂／
Ｈ₂混合ガス等を用いたプラズマ処理により形成でき、
Ｂｌｋ−Ｗ層５のエッチング終了後にはレジスト・マス
ク７のアッシングと同時に除去できる。上記窒化イオウ
系化合物層９を用いる場合は、この層が微量のＦを含有
するポリチアジル（ＳＮ）_xを主体とし、導電性を示す
ので、特に除去しなくても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にいわゆるブランケットＣＶＤ法により形成さ
れる高融点金属層の表面を平滑化し、レジスト・プロセ
スによるその微細加工を可能とする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
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るが、これによるチップ面積の大幅
な増大を防止するために多層配線が今や必須の技術とな
っている。従来、配線形成方法としては、アルミニウム
（Ａｌ）系の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。しかし、上述のように配線
の多層化が進行し、その結果と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、上層配線と半導体基板との間の接続不良や配線間に
おける接続不良がすでに重大な問題となっている。

【０００３】また、配線パターンの線幅も高度に縮小さ
れてきており、Ａｌ系材料ではストレスマイグレーショ
ンやエレクトロマイグレーションに対する信頼性が限界
に近づきつづある。

【０００４】そこで近年、タングステン（Ｗ），モリブ
デン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ）等の高融点金属をアス
ぺクト比の高い接続孔の内部に埋め込む技術が提案され
ている。この埋め込みの手法には大別して、金属フッ化
物や有機金属化合物等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法と、接続孔を含む絶
縁膜の全面に金属または合金を成長させるブランケット
ＣＶＤ法とがある。

【０００５】このうち、選択ＣＶＤ法は、研究レベルで
はかなり良い結果を得ているものの、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乏しいこと等の
難点があり、当初の期待に反して量産への導入の見通し
が立っていないのが現状である。一方、ブランケットＣ
ＶＤ法（Ｂｌｋ−ＣＶＤ法）は、量産には一歩近い技術
と考えられており、極めてコンフォーマルな膜形成が可
能である点を特長としている。高融点金属としてＷを使
用するプロセス（Ｂｌｋ−Ｗプロセス）が、その代表例
である。従来は、この方法により形成されたＷ層（Ｂｌ
ｋ−Ｗ層）を接続孔の内部にのみ残してプラグを形成
し、上層配線はＡｌ系材料により形成する方法が主流で
あったため、成膜工程の後にエッチバック工程が不可欠
であった。しかし、近年では上層配線もＷで形成するこ
とが研究レベルで提案されており、エレクトロマイグレ
ーション耐性やストレスマイグレーション耐性に優れる
微細配線の実現が期待されている。この場合には、Ｂｌ
ｋ−Ｗ層をレジスト・プロセスによりパターニングする
ことが必要となってくる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、Ｗ配線を実用
化するにあたっては、次のような問題点を考慮しなけれ
ばならない。その第一は、Ｗのバルク抵抗がＡｌの２倍
以上も高く、半導体装置の動作の高速化に支障を来す虞
れがあることである。第二の問題点は、Ｂｌｋ−Ｗ層と
ＳｉＯ₂系の層間絶縁膜との密着性が低く、配線の剥離
やパーティクル汚染の増大等が懸念されることである。
さらに第三の問題点は、Ｂｌｋ−Ｗ層の表面モホロジー
が粗く、レジスト・プロセスによる微細加工が困難なこ
とである。Ｂｌｋ−Ｗ層の表面の微細な凹凸は、結晶成
長の機構に起因して必然的に生ずるものであり、しかも
低抵抗化を図るために膜厚を大きくすると一層顕著とな
ってしまう。かかる表面上では、露光光の散乱によりフ
ォトリソグラフィの解像度が低下したり、あるいはアラ
イメント光の散乱によりマスクの位置合わせの精度が低
下する等の問題が起こる。

【０００７】ここで、第一の問題点は、Ｗ自身の物性に
起因するものであるから、この抵抗値を許容する設計的
手法により克服することができる。また、第二の問題点
は、Ｂｌｋ−Ｗ層とＳｉＯ₂系の層間絶縁膜との間にＴ
ｉＮ等からなる密着層を介在させることで解決すること
ができる。これらに対し、第三の問題点は、今後、Ｂｌ
ｋ−Ｗ層の微細加工を行う上で急速に顕在化してくるこ
とが予想され、早急に解決すべき課題である。

【０００８】そこで本発明は、ブランケットＣＶＤ法に
より成膜された高融点金属層について、レジスト・プロ
セスによる微細加工を可能とする半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
である。すなわち、本願の第１の発明にかかる半導体装
置の製造方法は、基板上に高融点金属層を全面成長させ
る工程と、前記高融点金属層の表面をイオウ系材料層も
しくは窒化イオウ系化合物層により平滑化する工程と、
平滑化された前記高融点金属層上で有機材料層をパター
ニングする工程と、前記有機材料層をマスクとして少な
くとも前記高融点金属層をエッチングする工程と、少な
くとも前記有機材料層を除去する工程とを有することを
特徴とする。

【００１０】本願の第２の発明にかかる半導体装置の製
造方法は、前記イオウ系材料層が、放電解離条件下で遊
離のイオウを生成し得る化合物を含む処理ガスを用いて
プラズマ処理を行うことにより堆積形成されることを特
徴とする。

【００１１】本願の第３の発明にかかる半導体装置の製
造方法は、前記窒化イオウ系化合物層が、イオウ系化合
物と窒素系化合物を含む処理ガスを用いてプラズマ処理
を行うことにより堆積形成されることを特徴とする。

【００１２】さらに、本願の第４の発明にかかる半導体
装置の製造方法は、前記窒化イオウ系化合物層がフッ素
を含有することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明者は、高融点金属の代表例としてＷを想
定し、Ｂｌｋ−Ｗ層のパターニングにおけるフォトリソ
グラフィの精度を向上させるためには、Ｂｌｋ−Ｗ層の
表面を気相中に生成する堆積性物質を用いて平滑化する
ことが有効であると考えた。これは、Ｂｌｋ−Ｗ層表面
の微細な凹部では堆積性物質の蒸気圧が相対的に低下し
て堆積反応が促進され、微細な凸部では逆に堆積反応が
余り促進されないことから、結果的に堆積性物質の層が
Ｂｌｋ−Ｗ層の表面凹凸を吸収してその表面を平滑化す
ると予想されるからである。

【００１４】また、かかる堆積性物質には、有機材料層
の形成工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程
等に支障を来さず、しかもＢｌｋ−Ｗ層がパターニング
された後にはパーティクル汚染を惹起させることなく容
易に除去できるか、もしくは除去せずに残したとしても
電気特性に悪影響を与えない、といった条件が要求され
る。本発明者はこの点に鑑みて、上記堆積性物質として
イオウもしくは窒化イオウ系化合物が好適であることを
見出した。以上が、本願の基本的な考え方である。

【００１５】ここで、窒化イオウ系化合物としては、後
述するごとく種々の化合物が知られているが、本発明者
が特に平滑化効果を期待する代表的な化合物はポリチア
ジル（ＳＮ）_xである。（ＳＮ）_xは古くから無機導電
性ポリマーとして知られており、その単結晶の合成，性
質，構造等については、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏ
ｃ．，Ｖｏｌ．２９，ｐ．６３５８〜６３６３（１９７
５）に、また、非晶質薄膜の形成方法については、特開
昭５５−１２３１２５号公報に、それぞれ詳述されてい
る。常圧下では２０８℃、減圧下では１４０〜１５０℃
付近まで安定に存在し、それ以上の温度域では容易に分
解または昇華する。

【００１６】本願の第２の発明では、イオウ系材料層を
堆積形成するための具体的な手段として、放電解離条件
下で遊離のイオウを生成し得る化合物を含む処理ガスを
用いてプラズマ処理を行う。イオウは、条件にもよる
が、基板がおおよそ室温以下の温度に保持されていれば
その表面へ堆積し、約９０℃もしくはそれより高い温度
に基板を加熱すれば、容易に昇華除去できる。あるい
は、有機材料層からなるエッチング・マスクをＯ₂プラ
ズマ・アッシングにより除去する際に、同時に燃焼除去
することもできる。

【００１７】本願の第３の発明では、窒化イオウ系化合
物層を堆積形成するための具体的な手段として、イオウ
系化合物と窒素系化合物を含む処理ガスを用いてプラズ
マ処理を行う。まず（ＳＮ）_xは、原理的には放電解離
条件下でプラズマ中にＳ系化学種とＮ系化学種が存在し
ていれば生成する。最も単純に考えれば、窒素系化合物
の放電解離によりプラズマ中に生成したＮと、イオウ系
化合物の放電解離によりプラズマ中に生成したＳとが結
合して、まずチアジル（Ｎ≡Ｓ）が形成される。このチ
アジルは、酸素類似体である一酸化窒素（ＮＯ）の構造
から類推して不対電子を持っており、容易に重合して
（ＳＮ）₂を生ずる。（ＳＮ）₂は３０℃付近で分解す
る化合物であるが、２０℃付近では容易に重合して（Ｓ
Ｎ）₄、さらには（ＳＮ）_xを生成する。（ＳＮ）₄は
融点１７８℃，分解温度２０６℃の環状物質である。

【００１８】なお、プラズマ中にＦ^*が存在する系では
上記（ＳＮ）_xのＳ原子上にハロゲン原子が結合したフ
ッ化チアジルが、また、Ｈ^*が存在する系ではチアジル
水素が生成し得る。さらに、条件によっては分子内のＳ
原子数とＮ原子数が不均衡な環状窒化イオウ化合物等も
生成可能である。いずれにしても、これらの窒化イオウ
系化合物は、減圧下ではウェハ温度がおおよそ１３０℃
未満の領域では基板表面に堆積させることができ、おお
よそ１３０℃以上に加熱すれば、容易に昇華または分解
する。あるいは、有機材料層からなるエッチング・マス
クをＯ₂プラズマ・アッシングにより除去する際に、同
時に燃焼除去することもできる。

【００１９】さらに、本願の第４の発明では、上記窒化
イオウ系化合物層としてフッ素を含有するものを使用す
る。これは、前述の特開昭５５−１２３１２５号公報に
も記載されているように、（ＳＮ）_xが微量のフッ素を
含有した場合に特に高い導電率を示すことにもとづいて
いる。つまり、有機材料からなるエッチング・マスクを
除去した後にたとえＢｌｋ−Ｗ層の上に窒化イオウ系化
合物層が除去されずに残ったとしても、配線パターンの
電気的特性への影響が最小限に抑えられるのである。

【００２０】なお、Ｂｌｋ−Ｗ層の表面にＳを堆積させ
る点のみに着目すれば、本願出願人は先に特願平３−６
０９０６号明細書において、Ｓ₂Ｆ₂ガスを用いたＢｌ
ｋ−Ｗ層のドライエッチング方法を提案している。ただ
しこの技術は、プラグを形成するためのエッチバック・
プロセスにおいて、エッチング終点付近におけるＳ堆積
量を増大させてエッチング速度を低下させることによ
り、ローディング効果を抑制することを目的としてい
る。

【００２１】さらに、本願出願人は先に特願平３−１７
１８８１号明細書において、Ｂｌｋ−Ｗ層の表面に（Ｓ
Ｎ）_x等の窒化イオウ系化合物を堆積させる技術を提案
している。これは、エッチバック・プロセスにおいて、
Ｂｌｋ−Ｗ層の粗い表面モホロジーが下地のバリヤメタ
ルや層間絶縁膜に転写されるのを防止するために、Ｂｌ
ｋ−Ｗ層の表面を窒化イオウ系化合物層で平滑化しなが
らエッチバックを行うものである。

【００２２】これらに対し、今回の発明で行われる平滑
化は、高融点金属層をそのままパターニングする際のフ
ォトリソグラフィの精度を向上させるために行われるも
のであり、平滑化が行われるのは有機材料層の形成前で
あって、エッチングよりは数段階も前の段階である。ま
た、場合によっては平滑化に使用した窒化イオウ系化合
物層を配線パターンの一部として使用することも可能で
ある。したがって、今回の発明は、本願出願人による２
つの先願とは目的も構成も異なるものである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２４】実施例１本実施例は、本願の第２の発明を適用し、Ｂｌｋ−Ｗ層
の表面をＳ層で平滑化した後、レジスト・パターニング
を行い、Ｂｌｋ−Ｗ層をエッチングした例である。この
プロセスを、図１ないし図５を参照しながら説明する。
本実施例でエッチング・サンプルとして使用したウェハ
は、図１に示されるように、予め不純物拡散領域２の形
成されたシリコン基板１上に、該不純物拡散領域２に臨
んでコンタクト・ホール３ａが開口されたＳｉＯ₂層間
絶縁膜３が形成され、前記コンタクト・ホール３ａを埋
め込まない程度に基体の全面に薄いＴｉＮバリヤメタル
４が形成され、さらに前記コンタクト・ホール３ａを埋
め込みかつ全面を被覆するごとくブランケットＣＶＤ法
によりＢｌｋ−Ｗ層５が形成されてなるものである。こ
こで、上記ブランケットＣＶＤ法では、たとえばＷＦ₆
流量２５ＳＣＣＭ，ＳｉＨ₄流量１０ＳＣＣＭ，ガス圧
１．０６×１０⁴Ｐａ（８０Ｔｏｒｒ），ウェハ温度４
７５℃の条件で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３６０ＳＣＣ
Ｍと変化させてＷを堆積させた。このようにして形成さ
れたＢｌｋ−Ｗ層５は、模式的に図示されるごとく、粗
い表面モホロジーを有していた。

【００２５】次に、上記ウェハをＲＦバイアス印加型の
有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセット
し、一例として下記の条件でプラズマ処理を行った。Ｓ₂Ｆ₂流量４０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）マイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗウェハ温度 −２０℃（エタノール冷媒使
用）この過程では、Ｓ₂Ｆ₂から生成する遊離のＳが、低温
冷却されたウェハの全面に堆積し、Ｓ層６が形成され
た。この無バイアス条件下では、Ｂｌｋ−Ｗ層５のエッ
チバックはほとんど起こらず、その表面凹凸は上記Ｓ層
６により吸収された。

【００２６】次に、ウェハの全面にノボラック系ポジ型
フォトレジスト材料（東京応化工業社製；商品名ＴＳＭ
Ｒ−Ｖ３）を塗布し、ｉ線ステッパを用いたフォトリソ
グラフィ、および現像処理を行った。上記フォトリソグ
ラフィ工程では、Ｂｌｋ−Ｗ層５の表面が予めＳ層６に
より平滑化されており、しかもこのＳ層６のｉ線（３６
５ｎｍ）に対する光反射率はそれ程高くはないため、マ
スク・アライメントや解像度に何ら悪影響が現れること
はなかった。したがって、図３に示されるように、極め
て良好なパターン・エッジを有するパターン幅０．４μ
ｍのレジスト・マスク７を形成することができた。

【００２７】次に、一例として下記の条件で、Ｂｌｋ−
Ｗ層５を選択的にエッチングした。Ｓ₂Ｆ₂流量１０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）マイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー３０Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度 −５０℃（エタノール冷媒使
用）このエッチングは、Ｓ₂Ｆ₂から生成するＦ^*を主エッ
チング種とし、このＦ^*によるラジカル反応がＳ_x ⁺，
ＳＦ_x ⁺等のイオンの入射エネルギーによりアシストさ
れる機構で進行する。この場合の異方性の達成は、ウェ
ハの低温冷却による横方向のラジカル反応の抑制、およ
びＲＦバイアス・パワー印加の寄与があることはもちろ
んであるが、この過程の最大の特長はＳ₂Ｆ₂から解離
生成するＳを用い、図４に示されるような側壁保護膜８
を形成している点である。このエッチングにより、垂直
壁を有するＷパターン５ａが形成された。なお、エッチ
ング後の各材料層の符号は、元の材料層の符号に添字ａ
を付して示してある（以下同様）。

【００２８】次に、上記ウェハを別チャンバに移送し、
一例として下記の条件でＴｉＮバリヤメタル４をエッチ
ングした。Ｃｌ₂流量４０ＳＣＣＭＯ₂流量１０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）マイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー１００Ｗ（２ＭＨｚ）ウェハ温度２００℃

【００２９】次に、上記ウェハを約９０℃に加熱し、上
記側壁保護膜８を昇華除去した。さらに、このウェハを
アッシング装置へ移送し、通常の条件によりＯ₂プラズ
マ・アッシングを行った。この結果、図５に示されるよ
うに、レジスト・マスク７とＳ層６ａが除去された。以
上の工程により、良好な異方性形状を有する０．４μｍ
幅のＷ配線を形成することができた。

【００３０】実施例２本実施例は、本願の第４の発明を適用し、Ｂｌｋ−Ｗ層
の表面を窒化イオウ系化合物層で平滑化した後、レジス
ト・パターニングを行い、Ｂｌｋ−Ｗ層をエッチングし
た例である。本実施例でエッチング・サンプルとして使
用したウェハは、図１に示されるものと同じである。こ
のウェハをＲＦバイアス印加型の有磁場マイクロ波プラ
ズマ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条
件でプラズマ処理を行った。

【００３１】Ｓ₂Ｆ₂流量１５ＳＣＣＭＮ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）マイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗウェハ温度 −２０℃ この過程では、Ｓ₂Ｆ₂から生成するＳとＮ₂から生成
するＮとが反応して（ＳＮ）_xを主体とする窒化イオウ
系化合物が生成し、これが低温冷却されたウェハの表面
に堆積し、図２に示されるような窒化イオウ系化合物層
９が形成された。この窒化イオウ系化合物層９はほぼ黒
色を呈し、ｉ線（３６５ｎｍ）に対する光反射率は前述
のＳ層６よりもさらに低かった。

【００３２】この後、実施例１と同様にレジスト・マス
ク７の形成、Ｂｌｋ−Ｗ層５のエッチング、ＴｉＮバリ
ヤメタル４のエッチング、Ｏ₂プラズマ・アッシングを
行い、最終的には図５に示されるように、やはり良好な
異方性形状を有する微細なＷパターン５ａを形成するこ
とができた。

【００３３】実施例３本実施例では、Ｂｌｋ−Ｗ層の平滑化に寄与した窒化イ
オウ系化合物層の少なくとも一部を除去せず、配線パタ
ーンの一部として残した例である。まず、図１に示され
るウェハをＲＦバイアス印加型の有磁場マイクロ波プラ
ズマ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条
件でプラズマ処理を行った。

【００３４】Ｓ₂Ｆ₂流量１５ＳＣＣＭＮ₂流量２０ＳＣＣＭＨ₂流量１５ＳＣＣＭガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）マイクロ波パワー８５０Ｗ（２．４５ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗウェハ温度 −２０℃ このプラズマ処理において窒化イオウ系化合物層９が形
成される機構は、ほぼ実施例２で前述したとおりである
が、本実施例ではＨ₂が添加されていることにより、プ
ラズマ中のＳ／Ｆ比（Ｓ原子数とＦ原子数の比）が高く
なっている。これは、Ｈ₂から生成するＨ^*がＳ₂Ｆ₂
から生成するＦ^*の一部をを捕捉し、ＨＦ（フッ化水
素）の形で除去するからである。この効果により、窒化
イオウ系化合物層９は極めて効率良く堆積形成された。
この窒化イオウ系化合物層９は、微量のＦを含んでお
り、導電性を示す。

【００３５】次に、実施例１と同様にレジスト・マスク
７の形成、Ｂｌｋ−Ｗ層５のエッチング、およびＴｉＮ
バリヤメタル４のエッチングを行い、図４に示されるよ
うにＷパターン５ａを形成した後、ウェハをレジスト剥
離液に浸漬した。この結果、図６に示されるようにレジ
スト・マスク７は剥離除去されたが、窒化イオウ系化合
物層５ａはＷパターン５ａ表面に残存した。ただし、こ
の窒化イオウ系化合物層５ａは導電性を有しているた
め、配線パターンの一部として使用しても何ら差し支え
はない。むしろ、Ｗパターン５ａの表面が平滑化される
ことにより、その上に被覆される層間絶縁膜との密着性
が改善されるという副次的効果が得られた。

【００３６】以上、本発明を３つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、上記Ｓ層６を形成するための
プラズマ処理に用いられる処理ガスとしては、上述のＳ
₂Ｆ₂の他、ＳＦ₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀等の化合物を含
むものであっても良い。

【００３７】また、上記窒化イオウ系化合物層９を形成
するためのプラズマ処理に用いられる処理ガスとして
は、上述のＳ₂Ｆ₂／Ｎ₂混合系やＳ₂Ｆ₂／Ｎ₂／Ｈ
₂混合系の他、Ｈ₂Ｓ／ＮＨ₃／ＳＦ₆混合系〔たとえ
ば、流量比２０／２０／５（ＳＣＣＭ）〕、Ｈ₂Ｓ／Ｎ
₂／ＳＦ₆混合系〔たとえば、流量比２０／１５／５
（ＳＣＣＭ）〕等を使用しても良い。

【００３８】あるいは、本発明者が先に特願平３−３３
５５６５号明細書において提案したように、処理チャン
バの内壁部の一部をＳ，ＳｉＳ₂，または（ＳＮ）_x等
のＳ系材料層で被覆したプラズマ装置を使用し、このＳ
系材料層とＳＦ₆プラズマ等との接触面積をシャッタに
より変化させることによりこの接触面積に応じて該Ｓ系
材料層からＳ，（ＳＮ）_x等を供給するようにしても良
い。

【００３９】高融点金属層は、上述のＷの他、Ｍｏ，Ｔ
ｉ，Ｔａ等からなるものであっても良い。バリヤメタル
は、上述のようなＴｉＮの単層膜のみならず、通常使用
されている組成もしくは構成のものを適宜選択すること
ができる。その他、エッチング・ガスの組成、使用する
エッチング装置、エッチング条件等は、適宜変更可能で
あることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の半導体装置の製造方法によれば、ブランケットＣＶ
Ｄ法により形成された高融点金属層のレジスト・プロセ
スによるパターニングを、高精度および高解像度をもっ
て行うことができる。これにより、本来的にストレスマ
イグレーション耐性，エレクトロマイグレーション耐性
に優れる高融点金属のメリットを活かした微細配線形成
が可能となる。

【００４１】したがって、本発明は微細なデザイン・ル
ールにもとづいて設計され、高集積度，高性能，高信頼
性を要求される半導体装置の製造に極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法を適用したプロ
セス例において、接続孔が開口されたＳｉＯ₂層間絶縁
膜上にＢｌｋ−Ｗ層が形成された状態を示す概略断面図
である。

【図２】図１のＢｌｋ−Ｗ層の表面がＳ層または窒化イ
オウ系化合物層により平滑化された状態を示す概略断面
図である。

【図３】図２の平滑化されたＢｌｋ−Ｗ層の上面にレジ
スト・マスクが形成された状態を示す概略断面図であ
る。

【図４】図３のレジスト・マスクを介してＢｌｋ−Ｗ層
とＴｉＮバリヤメタルが選択的にエッチングされた状態
を示す概略断面図である。

【図５】図４のレジスト・マスク、側壁保護膜、および
Ｓ層または窒化イオウ系化合物層とが除去された状態を
示す概略断面図である。

【図６】本発明の半導体装置の製造方法の他のプロセス
例において、図４のレジスト・マスクと側壁保護膜のみ
が除去された状態を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１・・・シリコン基板２・・・不純物拡散領域３・・・ＳｉＯ₂層間絶縁膜３ａ・・・接続孔４・・・ＴｉＮバリヤメタル５・・・Ｂｌｋ−Ｗ層５ａ・・・Ｗパターン６・・・Ｓ層７・・・レジスト・マスク８・・・側壁保護膜９・・・窒化イオウ系化合物層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に高融点金属層を全面成長させる
工程と、前記高融点金属層の表面をイオウ系材料層もしくは窒化
イオウ系化合物層により平滑化する工程と、平滑化された前記高融点金属層上で有機材料層をパター
ニングする工程と、前記有機材料層をマスクとして少なくとも前記高融点金
属層をエッチングする工程と、少なくとも前記有機材料層を除去する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記イオウ系材料層は、放電解離条件下
で遊離のイオウを生成し得る化合物を含む処理ガスを用
いてプラズマ処理を行うことにより堆積形成されること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記窒化イオウ系化合物層は、イオウ系
化合物と窒素系化合物を含む処理ガスを用いてプラズマ
処理を行うことにより堆積形成され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。
【請求項４】前記窒化イオウ系化合物層がフッ素を含
有す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。