(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板、上記半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域、少なくとも上記導電領域上に積層された層間絶縁膜の上面から、上記導電領域の表面にかけて形成された導電物質からなる接続部、上記接続部に接し、上記層間絶縁膜の表面に形成されたボーダレス配線を含み、上記接続部は耐アルカリ性導電膜を含んでおり、少なくとも上記接続部の側壁を取り巻く上記耐アルカリ性導電膜の上記接続部上部における水平方向の膜厚は、上記ボーダレス配線形成時に生じる重ね合わせのズレに相当する寸法以上の値であり、上記接続部の水平方向の最大寸法の１／２よりも小さな膜厚となるように形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
耐アルカリ性導電膜の上記接続部上部における水平方向の膜厚は、１０００Å以上、１５００Å未満の大きさであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
耐アルカリ性導電膜はチタンナイトライド膜若しくはチタンナイトライド膜とチタンタングステン膜の多層構造であることを特徴とする請求項１、２のいずれか一項記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体基板、上記半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域、少なくとも上記導電領域上に積層された層間絶縁膜の上面から、上記導電領域の表面にかけて形成された導電物質からなる接続部、上記接続部に接し、上記層間絶縁膜の表面に形成された上層配線を含み、上記接続部は耐アルカリ性導電膜を含んでおり、上記耐アルカリ性導電膜は上記接続部の上面の上記上層配線と重畳しない領域に選択的に形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
上層配線は多層構造からなり、最下層に密着層を有し、少なくとも上記密着層の断面部分には耐アルカリ性窒化膜が形成されていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体基板、上記半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域、少なくとも上記導電領域上に積層された層間絶縁膜の上面から、上記導電領域の表面にかけて形成された導電物質からなる接続部、上記接続部に接し、上記層間絶縁膜の表面に形成された上層配線、少なくとも上記上層配線の底面と上記層間絶縁膜の表面とに挟まれ、かつ上記接続部の側壁に付着形成された導電膜を含み、上記導電膜にはその上記上層配線の断面に沿う断面部分にのみ耐アルカリ性窒化膜が形成され、上記導電膜は少なくとも耐アルカリ性導電膜とアルカリ可溶性導電膜との積層構造によって構成され、上記窒化膜は上記アルカリ可溶性導電膜の断面部分を窒化して形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域の表面に層間絶縁膜を積層する工程、上記層間絶縁膜の表面から上記導電領域の表面に達する開口部を形成する工程、少なくとも上記開口部の側壁を含む上記層間絶縁膜の表面に耐アルカリ性導電膜を積層する工程、上記耐アルカリ性導電膜の表面にタングステン膜を積層し、上記開口部を埋設する工程、上記層間絶縁膜の表面までのエッチバックを行い、上記開口部に埋設された上記耐アルカリ性導電膜と上記タングステン膜を含む接続部を得る工程、上記層間絶縁膜上に、上記接続部に接する状態にボーダレス配線をレジストパターンを用いて形成する工程、上記レジストパターン若しくは上記レジストパターン除去時に生じる異物を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する工程を含み、上記耐アルカリ性導電膜の上記層間絶縁膜表面の延在面における水平方向の膜厚は、上記接続部と上記ボーダレス配線とが持つ重ね合わせのズレの大きさ以上であり、上記開口部の最大径の１／２未満の膜厚であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
耐アルカリ性導電膜の層間絶縁膜表面の延在面における水平方向の膜厚は、１０００Å以上１５００Å未満の大きさであることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域の表面に層間絶縁膜を積層する工程、上記層間絶縁膜の表面から上記導電領域の表面に達する開口部を形成する工程、少なくとも上記開口部の側壁を含む上記層間絶縁膜の表面に密着層を積層する工程、上記密着層の表面にタングステン膜を積層し、上記開口部を埋設する工程、上記層間絶縁膜の表面までのエッチバックを行い、上記開口部に埋設された上記密着層と上記タングステン膜を含む接続部を得る工程、上記層間絶縁膜上に、上記接続部に接する状態に上層配線をレジストパターンを用いて形成する工程、上記上層配線と上記接続部とが重畳しない領域に位置する上記接続部の露出した上面を窒化する工程、上記レジストパターン若しくは上記レジストパターン除去時に生じる異物を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する工程を含み、上記接続部の上面を窒化することで耐アルカリ性導電膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
上層配線を密着層と金属膜を含む多層構造となるように形成し、上記密着層がアルカリ可溶性の物質からなる場合、上記上層配線と接続部とが重畳しない領域に位置する上記接続部の露出した上面を窒化する工程において、同時に上記密着層の露出部分を窒化することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域の表面に層間絶縁膜を積層する工程、上記層間絶縁膜の表面から上記導電領域の表面に達する開口部を形成する工程、少なくとも上記開口部の側壁を含む上記層間絶縁膜の表面に密着層を積層する工程、上記密着層の表面にタングステン膜を積層する工程、上記密着層をエッチングストッパとして上記タングステン膜をエッチバックし、上記開口部内に上記密着層と上記タングステン膜からなる接続部を得る工程、上記接続部及び上記密着層の表面に金属膜を積層する工程、上記金属膜上の上記接続部に重畳する位置にレジストパターンを形成する工程、上記レジストパターンをエッチングマスクとし上記金属膜及び上記密着層を順次異方性エッチングして上層配線を得る工程、上記密着層の露出した断面を窒化する工程、上記レジストパターン若しくは上記レジストパターン除去時に生じる異物を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する工程を含み、上記密着層の露出した断面を窒化することで上記露出した断面の上記密着層の部分を耐アルカリ性導電膜で完全に覆うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
接続部は、半導体基板内に形成された不純物領域と第一の金属配線とを接続するコンタクトホール、若しくは上記第一の金属配線と第二の金属配線とを接続するバイアホールとして形成することを特徴とする請求項７、９、１１のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置の構造に関し、特に半導体装置のコンタクト、若しくは上層配線−下層配線間を電気的に接続するバイアホールの構造及び製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３０は、従来の技術により形成されたコンタクトの断面構成図を示すものであり、この図において、符号１０１は半導体基板であり、この半導体基板１０１の一主面には不純物領域１０１ａが形成された状態となっている。さらに、半導体基板１０１の一主面上には層間絶縁膜１０２が成膜され、不純物領域１０１ａに接するように、層間絶縁膜１０２の表面から底面にかけてコンタクト１０３が埋設されている。コンタクト１０３は筒状に形成され、窒化チタン膜１０３ａと窒化タングステン膜１０３ｂから構成されている。
【０００３】
コンタクト１０３と半導体基板１０１との間にチタンシリサイド膜１０４が形成され、さらに層間絶縁膜１０２との境界である筒状側壁とその底面であるチタンシリサイド膜１０４上は窒化チタン膜１０３ａで覆われ、窒化チタン膜１０３ａの表面には、層間絶縁膜１０２の開口部を埋設するようにタングステン膜１０３ｂが充填されている。層間絶縁膜１０２の表面にはコンタクト１０３の上部に接する状態に配置された金属配線１０５が形成されている。
【０００４】
上記のように、タングステン膜１０３ｂが密着性の悪いシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１０２に直に接する状態に形成されるのではなく、窒化チタン膜１０３ａを介した配置とすることで両者の密着性を向上させている。
【０００５】
次に、図３０の半導体装置の製造方法を簡単に説明する。
まず、図３１（ａ）に示すように、半導体基板１０１の表面に１００００〜１５０００Åの膜厚のシリコン酸化膜を層間絶縁膜１０２として積層し、その後、層間絶縁膜１０２の表面から半導体基板１０１の一主面にかけて開口径４０００〜５０００Åのコンタクトホール１０６を形成する。その後、不純物注入を行い、半導体基板１０１の一主面に不純物領域１０１ａを形成する。この不純物領域１０１ａは層間絶縁膜１０２の成膜の前に形成することも可能である。
この開口径４０００〜５０００Åの多層構造からなるコンタクトホール１０６は、一般的にはハーフミクロンデバイスの半導体装置に用いられている。
【０００６】
次に、図３１（ｂ）に示すように、コンタクトホール１０６の側壁及び底面を含む被処理基板（以下、製造過程にある半導体装置を被処理基板と称する。）の表面にチタン膜１０７を、層間絶縁膜１０２の平坦な表面上の厚さが２００Åとなるようスパッタリング法によって積層する。その後、このチタン膜１０７の表面上に窒化チタン膜１０８を層間絶縁膜１０２の平坦な表面上の厚さが１０００Åとなるようスパッタリング法によって積層する。
【０００７】
このとき、コンタクトホール１０６の側壁には、層間絶縁膜１０２の平坦な表面上の膜厚の３０％程度の膜厚のチタン膜１０７と窒化チタン膜１０８が成膜され、この場合はコンタクトホール１０６の側壁部にはチタン膜１０７と窒化チタン膜１０８の合計の膜厚が３６０Å程度の大きさとなる。
【０００８】
その後、図３１（ｃ）に示すように、窒化雰囲気中で熱処理（例えば８００℃で３０秒間）を加える。この熱処理によってチタン膜１０７と半導体基板１０１のシリコンが反応し、コンタクトホール１０６の底面にはチタンシリサイド膜１０４が形成され、その他の領域に成膜されていたチタン膜１０７は窒化して窒化チタン膜１０３ａとなる。窒化チタン膜１０３ａの、コンタクトホール１０６の側壁の膜厚はチタン膜１０７と窒化チタン膜１０８の合計の膜厚と同程度であり、３６０Å程度の大きさとなる。
【０００９】
次に、図３１（ｄ）に示すように、ブランケットＣＶＤ法により被処理基板の表面全面にタングステン膜１０９を積層し、コンタクトホール１０６内を導電物質で埋設する。
さらに、図３１（ｅ）に示すように、タングステン膜１０９を全面エッチバックして、層間絶縁膜１０２の表面が露出する状態とし、コンタクトホール１０６内にはタングステン膜１０３ｂのみを残す。このタングステン膜１０３ｂと窒化チタン膜１０３ａとでコンタクト１０３を形成できる。
【００１０】
次に、図３１（ｆ）に示すように、アルミ合金系からなる配線用の金属膜１１０を５０００Å程度の膜厚となるように積層する。
その後、図３１（ｇ）に示すように、金属膜１１０上に金属配線１０５に相当する形状のレジストパターン１１１を写真製版工程を経ることによって形成する。
レジストパターン１１１の形状は、金属配線１０５の形状、即ちコンタクト１０３上において１．０μｍ角のパッド部分を有し、その配線幅は０．５μｍ程度の大きさのものとする。
【００１１】
次に、図３１（ｈ）に示すように、このレジストパターン１１１をエッチングマスクとして金属膜１１０に対してエッチングを行い、金属配線１０５を得る。
その後、レジストパターン１１１を除去することで図３０に示す半導体装置を得ることが可能である。
【００１２】
上記の説明では、金属配線１０５と不純物領域１０１ａとをコンタクト１０３を介して接続する例を示したが、下層配線と上層配線とをバイアホールを介して接続する場合も同様の構造を適用することで可能となる。
【００１３】
さらに、コンタクト若しくはバイアホールの上部に接して形成する上層配線は層間絶縁膜との密着性を高めるため、多層構造とし、層間絶縁膜に接するように、チタン及び窒化チタンの２層構造とするような場合もあった。
【００１４】
また、別の従来の技術である特開平５−１１４５７８号公報に、半導体基板の一主面に形成された不純物領域と、層間絶縁膜を介して上層に形成された上層配線との電気的接続を図るために形成するコンタクトが示されている。
この特開平５−１１４５７８号公報によれば、コンタクトの構造は、層間絶縁膜内に穿たれたコンタクトホール内（側壁及び底面を含む）にチタン膜、窒化チタン膜、シリコン膜を順次積層し、さらにタングステン膜を埋め込んだ構造となっている。
【００１５】
このコンタクトでは、その構造にシリコン膜を含んでいることが特徴であり、チタン膜及び窒化チタン膜からなる密着層にクラックが形成された場合においても、タングステン形成の際の反応ガスがそのクラックを介して半導体基板にダメージを与えないよう、密着層表面のシリコン膜を犠牲反応させる構造となっているものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図３０のように形成された半導体装置における、コンタクト１０３と金属配線１０５との位置関係について次に説明する。
ハーフミクロンデバイスの半導体装置においては、図３２（ａ）に示すように、コンタクト１０３に接続する金属配線１０５は、部分的に配線幅を広げたパッド部分を有しており、カバーマージン（ｘ＝２５００Å）を確保していた。この場合、図３２（ｂ）に示すように、重ね合わせのずれが生じコンタクト１０３と金属配線１０５とが設計通りの配置とならない場合でも、カバーマージンｘを十分にとっていることから、コンタクト１０３の上面の一部が金属配線１０５からはみ出すなど、両者の接続状態が悪くなるということはなかった。
【００１７】
しかし、半導体装置の高集積化にともなう微細化により、サブクォーターミクロンデバイスが適用されるようになってきていることから、従来のように、コンタクト１０３と金属配線１０５との接続部にカバーマージンを形成することができなくなり、図３３（ａ）に示すように、カバーマージンをとっていない、ボーダーレス配線１０５ａが形成されるようになった。ボーダーレス配線１０５ａの配線幅は、コンタクト１０３ａａの径が３０００Åであるのに対し、３０００〜４０００Åの配線幅である。
【００１８】
例えば配線幅が４０００Åであるボーダーレス配線１０５ａを用いた場合には、図３３（ｂ）に示すように、重ね合わせのズレが生じ、これが１０００Åより大きなズレであれば、その分だけコンタクト１０３とボーダーレス配線１０５ａとの接続面積が小さくなってしまい、コンタクト１０３ａａの上面が一部露出した状態となっていた。
この、重ね合わせのズレが生じた場合の断面構造を図３４（ａ）に示す。
なお、この図において符号１１１ａはレジストパターンである。
【００１９】
さらに、コンタクト１０３ａａの上部とボーダーレス配線１０５ａとが完全に接続された状態ではないことによって、ボーダーレス配線１０５ａのパターニングのために形成していたレジストパターン１１１ａの除去のため、最適な強アルカリ性エッチング液を用いた場合には図３４（ｂ）に示すように、コンタクト１０３ａａを構成するタングステン膜１０３ｂが溶けだし、ボイドが形成された状態となり、コンタクト１０３とボーダーレス配線１０５ａとの接続が、窒化チタン膜１０３ａのみによってしかなされない状態となり、電気的接続に問題が生じる状態となっていた。
また、重ね合わせのズレは、例えば配線が実際に形成されるべき寸法よりも小さく形成される現象であるＣＤロスによっても生じていた。
なお、配線とコンタクトとの重ね合わせのズレは、サブクォーターミクロンのデバイスにおいては１０００Å程度、若しくはそれ以下の大きさとなることが、現在の写真製版の精度から分かっている。
【００２０】
また、上記の例ではレジストパターン１１１ａの除去のために強アルカリ性エッチング液を用いる例を示したが、レジストパターン１１１ａを、まず酸素プラズマエッチングを行って除去し、次にボーダレス配線１０５ａ形成のための異方性エッチング時に生じていた異物であるポリマーを強アルカリ性エッチング液を用いて除去する方法を採った場合においても同様に、強アルカリ性エッチング液に晒される状態にあるタングステンの消失が問題となる。
【００２１】
また別の例では図３５に示すように、層間絶縁膜１１０とコンタクト若しくはバイアホールとの密着性向上のために、ボーダレス配線１０５ａをＴｉＮ／Ｔｉの密着層１０５ａａと金属膜１０５ｂｂからなる多層構造とし、このボーダレス配線１０５ａの最下層にチタン膜が形成された状態である場合、ボーダレス配線１０５ａのパターニングにエッチングマスクとして用いるレジストパターンを酸素プラズマアッシングによって除去し、ボーダレス配線１０５ａのパターニング時に生じるポリマーの除去を強アルカリ性エッチング液を用いて行う場合がある。
【００２２】
この場合は、ボーダレス配線１０５ａを構成するチタン膜は１３０Å／minの速度で同時にエッチングされ、このチタン膜のエッチングがコンタクト若しくはバイアホール内に埋設されたタングステン１０３ｂにまで及ぶと、タングステン１０３ｂも同様に強アルカリ性エッチング液によってエッチングされ、この接続部において、電気的な接続状態が不良となる。ボーダレス配線１０５ａとコンタクト１０３ａａとのズレによりレジストパターン除去時にタングステン膜１０３ｂが露出していた場合は、強アルカリ性エッチング液によるタングステン膜１０３ｂの溶出がより顕著であることは言うまでもない。
【００２３】
この発明は、コンタクト若しくはバイアホールと、その上部に形成する上層配線とに重ね合わせのズレが生じていた場合、またはＣＤロスによるズレがある場合においても、強アルカリ性エッチング液を用いた処理時におけるコンタクト若しくはバイアホールを構成する導電物質の溶出を抑制し、良好な接続状態とできる半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る半導体装置は、半導体基板、上記半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域、少なくとも上記導電領域上に積層された層間絶縁膜の上面から、上記導電領域の表面にかけて形成された導電物質からなる接続部、上記接続部に接し、上記層間絶縁膜の表面に形成されたボーダレス配線を含み、上記接続部は耐アルカリ性導電膜を含んでおり、少なくとも上記接続部の外周を取り巻く上記耐アルカリ性導電膜の上記接続部上部における水平方向の膜厚は、上記接続部と上記ボーダレス配線とが持つ重ね合わせのズレに相当する寸法以上の値であり、上記接続部の水平方向の最大寸法の１／２よりも小さな膜厚となるように形成されるものである。
【００２５】
また、この発明の請求項２に係る半導体装置は、請求項１に係る半導体装置の構成に加え、耐アルカリ性導電膜の上記接続部上部における水平方向の寸法を、１０００Å以上、１５００Å未満の大きさとするものである。
【００２６】
さらに、この発明の請求項３に係る半導体装置は、請求項１または２に係る半導体装置の構成に加え、耐アルカリ性導電膜はチタンナイトライド膜若しくはチタンナイトライド膜とチタンタングステン膜の多層構造とするものである。
【００２８】
さらに、この発明の請求項４に係る半導体装置は、半導体基板、上記半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域、少なくとも上記導電領域上に積層された層間絶縁膜の上面から、上記導電領域の表面にかけて形成された導電物質からなる接続部、上記接続部に接し、上記層間絶縁膜の表面に形成された上層配線を含み、上記接続部は耐アルカリ性導電膜を含んでおり、上記耐アルカリ性導電膜は上記接続部の上面の上記上層配線と重畳しない領域に選択的に形成されるものである。
【００２９】
さらに、この発明の請求項５に係る半導体装置は、請求項４の半導体装置の構成に加え、上層配線は多層構造からなり、最下層に密着層を有し、少なくとも上記密着層の断面部分には耐アルカリ性窒化膜が形成されているものである。
【００３０】
また、この発明の請求項６に係る半導体装置は、半導体基板、上記半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域、少なくとも上記導電領域上に積層された層間絶縁膜の上面から、上記導電領域の表面にかけて形成された導電物質からなる接続部、上記接続部に接し、上記層間絶縁膜の表面に形成された上層配線、少なくとも上記上層配線の底面と上記層間絶縁膜の表面とに挟まれ、かつ上記接続部の側壁に付着形成された導電膜を含み、上記導電膜にはその上記上層配線の断面に沿う断面部分にのみ耐アルカリ性窒化膜が形成され、上記導電膜は少なくとも耐アルカリ性導電膜とアルカリ可溶性導電膜との積層構造によって構成され、上記窒化膜は上記アルカリ可溶性導電膜の断面部分を窒化して形成されるものである。
【００３５】
また、この発明の請求項７に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域の表面に層間絶縁膜を積層する工程、上記層間絶縁膜の表面から上記導電領域の表面に達する開口部を形成する工程、少なくとも上記開口部の側壁を含む上記層間絶縁膜の表面に耐アルカリ性導電膜を積層する工程、上記耐アルカリ性導電膜の表面にタングステン膜を積層し、上記開口部を埋設する工程、上記層間絶縁膜の表面までのエッチバックを行い、上記開口部に埋設された上記耐アルカリ性導電膜と上記タングステン膜を含む接続部を得る工程、上記層間絶縁膜上に、上記接続部に接する状態にボーダレス配線をレジストパターンを用いて形成する工程、上記レジストパターン若しくは上記レジストパターン除去時に生じる異物を、強アルカリ性エッチング液を用いて除去する工程を含み、上記耐アルカリ性導電膜の上記層間絶縁膜表面の延在面における水平方向の膜厚は、上記接続部と上記ボーダレス配線とが持つ重ね合わせのズレの大きさ以上であり、上記開口部の最大径の１／２未満の膜厚とするものである。
【００３６】
さらに、この発明の請求項８に係る半導体装置の製造方法は、請求項７の半導体装置の製造方法において、耐アルカリ性導電膜の層間絶縁膜表面の延在面における水平方向の膜厚は、１０００Å以上１５００Å未満の大きさとするものである。
【００３８】
さらに、この発明の請求項９に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域の表面に層間絶縁膜を積層する工程、上記層間絶縁膜の表面から上記導電領域の表面に達する開口部を形成する工程、少なくとも上記開口部の側壁を含む上記層間絶縁膜の表面に密着層を積層する工程、上記密着層の表面にタングステン膜を積層し、上記開口部を埋設する工程、上記層間絶縁膜の表面までのエッチバックを行い、上記開口部に埋設された上記密着層と上記タングステン膜を含む接続部を得る工程、上記層間絶縁膜上に、上記接続部に接する状態に上層配線をレジストパターンを用いて形成する工程、上記上層配線と上記接続部とが重畳しない領域に位置する上記接続部の露出した上面を窒化する工程、上記レジストパターン若しくは上記レジストパターン除去時に生じる異物を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する工程を含み、上記接続部の上面を窒化することで耐アルカリ性導電膜を形成するものである。
【００３９】
また、この発明の請求項１０に係る半導体装置の製造方法は、請求項９の半導体装置の製造方法において、上層配線を密着層と金属膜を含む多層構造となるように形成し、上記密着層がアルカリ可溶性の物質からなる場合、上記上層配線と接続部とが重畳しない領域に位置する上記接続部の露出した上面を窒化する工程において、同時に上記密着層の露出部分を窒化するものである。
【００４０】
さらに、この発明の請求項１１に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面若しくは上部に形成された導電領域の表面に層間絶縁膜を積層する工程、上記層間絶縁膜の表面から上記導電領域の表面に達する開口部を形成する工程、少なくとも上記開口部の側壁を含む上記層間絶縁膜の表面に密着層を積層する工程、上記密着層の表面にタングステン膜を積層する工程、上記密着層をエッチングストッパとして上記タングステン膜をエッチバックし、上記開口部内に上記密着層と上記タングステン膜からなる接続部を得る工程、上記接続部及び上記密着層の表面に金属膜を積層する工程、上記金属膜上の上記接続部に重畳する位置にレジストパターンを形成する工程、上記レジストパターンをエッチングマスクとし上記金属膜及び上記密着層を順次異方性エッチングして上層配線を得る工程、上記密着層の露出した断面を窒化する工程、上記レジストパターン若しくは上記レジストパターン除去時に生じる異物を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する工程を含み、上記密着層の露出した断面を窒化することで上記露出した断面の上記密着層の部分を耐アルカリ性導電膜で完全に覆うものである。
【００４２】
さらに、この発明の請求項１２に係る半導体装置の製造方法は、請求項７、９、１１のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法において、接続部は、半導体基板内に形成された不純物領域と第一の金属配線とを接続するコンタクトホール、若しくは上記第一の金属配線と第二の金属配線とを接続するバイアホールとして形成するものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の半導体装置のＩＣを構成するコンタクト、若しくはバイアホールと、それらに接続される配線との構造を示したものである。
【００４４】
図１において、符号１は半導体基板、２は半導体基板１の一主面の不活性領域に形成されたＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）酸化膜、３は半導体基板１の一主面の活性領域に選択的に形成され、ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域となる不純物領域、４は半導体基板１の一主面の不純物領域３に挟まれたチャネルとなる領域上に積層されたゲート酸化膜、５はゲート絶縁膜４上に形成されたＭＯＳ（metal oxide semiconductor）トランジスタのゲート電極であり、このゲート電極５はポリシリコン膜５ａとタングステンシリサイド膜５ｂとの積層構造からなっている。またゲート電極５の側断面には絶縁膜からなるサイドウォール６が付着形成されている。
【００４５】
さらに、符号７は半導体素子の構成要素が形成された半導体基板１の全面に積層された層間絶縁膜、８は層間絶縁膜７の表面から不純物領域３の表面にかけて形成されたコンタクト８であり、このコンタクト８は層間絶縁膜７及び不純物領域３に接して成膜されたチタンナイトライド膜８ａと、チタンナイトライド膜８ａが構成する凹部に埋設されたタングステン膜８ｂから構成されている。
【００４６】
また、符号９はコンタクト８の上面に接し、層間絶縁膜７の表面にパターニングされた第一の金属配線、１０は第一の金属配線９及び層間絶縁膜７上に積層された層間絶縁膜、１１は層間絶縁膜１０の上面から第一の金属配線１１に接するように形成されたバイアホールであり、このバイアホール１１はコンタクト８と同様に、チタンナイトライド膜１１ａとタングステン膜１１ｂとから構成されている。さらに符号１２は層間絶縁膜１０の表面にパターニングされ、バイアホール１１の上面に接する状態の第二の金属配線、１３は第二の金属配線１２及び層間絶縁膜１０の表面に成膜されたパッシベーション膜をそれぞれ示している。
【００４７】
図１に示すコンタクト８及びバイアホール１１は、チタンナイトライド膜８ａまたは１１ａと、タングステン膜８ｂまたは１１ｂの複数の層から構成されており、コンタクト８及びバイアホール１１の少なくとも側面は厚さ１０００Å程度の耐アルカリ性のチタンナイトライド膜８ａまたは１１ａが形成された状態となっている。
【００４８】
図２に図１のコンタクト８及び第一の金属配線９を中心とする拡大図を示す。図１の断面が第一の金属配線９の配線長方向に沿うものであるのに対して、図２の断面は第一の金属配線９の配線幅方向に沿うものを示している。
また図２において符号１４はコンタクト８の底面に形成されるチタンシリサイド膜を示しており、その他、既に説明のために用いた符号と同一記号は同一、若しくは相当部分を示している。
【００４９】
図２のように形成されるコンタクト８は、厚さ１０００Å程度のチタンナイトライド膜８ａがコンタクト８の外周を取り囲むように形成されている。従ってコンタクト８の径の寸法とほとんど同じ大きさの配線幅の、ボーダレス配線である第一の金属配線９をコンタクト８上に形成した場合に、重ね合わせのズレが最大で１０００Å程度生じたとしてもコンタクト８を構成する耐アルカリ性の物質であるチタンナイトライド膜８ａが一部露出するにとどまり、強アルカリ性エッチング液に対して可溶であるタングステン膜８ｂが露出することはない。
【００５０】
即ち、第一の金属配線９をパターニングする際に用いるレジストパターン、若しくはレジストパターンをアッシングによって除去する際に生じる異物であるポリマーを除去する際に強アルカリ性エッチング液を用いた場合に、コンタクト８が溶け出し、接続不良となることを抑制できるものである。
【００５１】
次に、図２に示す半導体装置の、特にこの発明の特徴となるコンタクト８と第一の金属配線９との接続部を中心に製造方法を説明する。なお、製造方法を説明するための図面ではＭＯＳトランジスタを構成するための構成要素であるゲート絶縁膜４、ゲート電極５等は記載を省略する。
【００５２】
まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１の表面の不活性領域となる領域上にＬＯＣＯＳ酸化膜２を形成し、さらに、ＭＯＳトランジスタを構成するゲート絶縁膜４、ゲート電極５、サイドウォール６等を形成し（ＬＯＣＯＳ酸化膜２、ゲート絶縁膜４、ゲート電極５、サイドウォール６は図示せず。）、その上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜７を１００００〜１５０００Åの膜厚となるように成膜する。その後、層間絶縁膜７に対して選択的に異方性エッチングを行い、不純物領域３の表面にまで達する開口径３０００Å程度の大きさのコンタクトホール１５を形成する。不純物領域３は層間絶縁膜７の成膜前に形成しても良いし、コンタクトホール１５の開口後、不純物イオン注入を行うことで形成しても問題ない。
なお、コンタクトホール１５の水平方向の断面形状は、円形若しくはそれに近い形状となる。
【００５３】
次に、図３（ｂ）に示すように、コンタクトホール１５の内壁及び底面を含む被処理基板（製造過程にある半導体装置を、以下被処理基板と称する。）の表面にスパッタリング法若しくはＣＶＤ法によってチタン膜１６を２００Å程度の膜厚となるように積層し、さらに上層に熱ＣＶＤ法によりＴｉＣｌ4とＮＨ3との混合ガスを用いてチタンナイトライド膜８ａを１０００Å程度の膜厚となるように積層する。
【００５４】
その後、図３（ｃ）に示すように、窒素雰囲気中において８００℃の温度で３０秒間の熱処理を行い、チタン膜１６をチタンナイトライド８ａに変化させる。この熱処理において、コンタクトホール１５の底面においては、半導体基板１の構成要素であるシリコンとチタン膜１６が互いに反応し、チタンシリサイド膜１４が形成される。
【００５５】
次に、図３（ｄ）に示すように、タングステン膜８ｂを被処理基板の表面にブランケットＣＶＤ法を用いてタングステン膜８ｂを積層し、コンタクトホール１５の内部を完全にタングステン膜８ｂで埋設する。
【００５６】
その後、図３（ｅ）に示すように、被処理基板に対して全面エッチバックを行い、層間絶縁膜７の上面を表出させる。これによりチタンナイトライド膜８ａ及びタングステン膜８ｂからなるコンタクト８が形成された状態となる。このコンタクト８の上部の水平方向の断面を見た場合、コンタクト８の外周を囲んだ状態のチタンナイトライド膜８ａの膜厚は１０００Å以上となっている。
【００５７】
次に、図３（ｆ）に示すように、第一の金属配線９を構成するＡｌ合金膜である金属膜９ａを５０００Å程度の厚さとなるように積層する。
その後、図３（ｇ）に示すように、金属膜９ａの上に、第一の金属配線９（ボーダレス配線）に相当するレジストパターン１７を形成する。
【００５８】
次に、図３（ｈ）に示すように、レジストパターン１７をエッチングマスクとして金属膜９ａに対して異方性エッチングを行う第一の金属配線９を得る。
その後、図３（ｉ）に示すように、レジストパターン１７を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する。ここで、例えば強アルカリ性エッチング液には２−２アミノエトキシエタノール（６０％）ヒドロキシルアミン（１８％）、水（１７％）カテコール（５％）：強アルカリ（ｐＨ＝１２）を用いる。
また、まずアッシングを行うことによってレジストパターン１７を除去し、第一の金属配線９のパターニング時に生成され、積層配線の側断面に付着する異物のポリマーを強アルカリ性エッチング液を用いて除去する方法を用いても良い。
なお、強アルカリ性エッチング液によってのみレジストパターン１７の除去を行う場合は、異方性エッチングによって生じるポリマーは、レジストと一緒に除去される。
【００５９】
その後、被処理基板上に層間絶縁膜１０を積層することで図２に示す構造の半導体装置を得ることができる。
なお、簡単のため、第一の金属配線９よりも上層に形成された素子については説明を省略する。
【００６０】
上記の製造方法に示すように、この半導体装置の製造方法によれば、図３（ｇ）に示すエッチングマスクとなるレジストパターン１７の形成段階において写真製版の誤差によって、本来形成されるべき位置から１０００Å以下の範囲での重ね合わせのズレが生じたとしても、コンタクト８をチタンナイトライド膜８ａとタングステン膜８ｂの２層構造とし、コンタクト８の外周から内部にかけて１０００Å以上の膜厚となるように耐アルカリ性の物質であるチタンナイトライド膜８ａが成膜されている。
【００６１】
従って、レジストパターン１７を強アルカリ性エッチング液を用いて除去した場合においても、第一の金属配線９とコンタクト８との重ね合わせのズレがあるにもかかわらず、コンタクト８を構成する物質が溶出することがなく、良好な接続状態を得ることが可能である。
【００６２】
また、上記の説明においては、コンタクト８と第一の金属配線９との接続部についてのみ述べたが、図４に示すように、第一の金属配線９と第二の金属配線１２とを電気的に接続するためのバイアホール１１の構造も、コンタクト８の構造と同様にチタンナイトライド膜１１ａとタングステン膜１１ｂをからなる２層構造とすることで良好な接続状態のバイアホール１１を得ることが可能である。
なお、バイアホール１１の底面には、第一の金属配線９の構成要素であるアルミとチタンナイトライド膜１１ａの構成要素であるチタンとの化合物であるチタンアルミ合金膜１８が形成される。
【００６３】
この図４に示すようなバイアホール１１とすることでも、コンタクト８の場合と同様に、第二の金属配線１２とバイアホール１１とが重ね合わせのズレを生じる状態に形成された場合においても、強アルカリ性エッチング液を用いてもバイアホール１１を構成する物質が溶出することを抑制でき、良好な接続状態を得ることが可能である。
【００６４】
なお、コンタクト８を構成するチタンナイトライド８ａの膜厚は、例えばコンタクトホール１５の上部から底面にかけて１０００Å以上の厚さであり、かつコンタクトホール１５が完全にチタンナイトライド膜８ａで埋設されないような厚さを保った状態に形成しなくても良く、少なくともコンタクトホール１５の内壁及び底面に付着した状態であり、上部の開口部近傍の厚さが１０００Å以上の膜厚であれば、その上部に形成する第一の金属配線９が重ね合わせのズレを生じていたとしてもコンタクト８のもう一つの構成要素であり、強アルカリ溶液に対して可溶なタングステン膜８ｂをこの強アルカリ性エッチング液に晒すことが無いため、コンタクト８の溶出を抑制することが可能である。第一の金属配線９がＣＤロスにより形成されるべき寸法よりも小さく形成された場合においても、チタンナイトライド膜８ａを設けているため、第一の金属配線９とコンタクト８とを良好な接続状態とすることが可能である。
【００６５】
バイアホール１１の構造についても同様のことが言え、バイアホール１１を構成するチタンナイトライド膜１１ａを１０００Å以上の膜厚として開口部の上部から底面まで、同一の厚さとして形成していなくても、重ね合わせのズレと強アルカリ性エッチング液によるレジスト若しくはポリマーの除去を組み合わせる場合においても良好な接続状態を得ることが可能となることは言うまでもない。
サブクォータミクロンデバイスにおけるコンタクトまたはバイアホールとボーダレス配線との接続は、コンタクト又はバイアホールの外周を耐アルカリ性の物質で厚さ１０００Å以上となるように覆うことで良好に行うことが可能となる。
【００６６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。
図５はこの発明の実施の形態２を示す半導体装置の断面拡大図であり、図１に示す半導体装置のコンタクト８と第一の金属配線９との接続部を示している。
この図５に付した符号のうち、８ｃはコンタクト８の構成要素を示しており、コンタクト８を構成するチタンナイトライド膜８ａとタングステン膜８ｂとの間に介在する窒化タングステン膜を示している。この窒化タングステン膜８ｃは耐アルカリ性の物質であり、強アルカリ性エッチング液に晒されても溶解することがない。
その他の符号は、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【００６７】
図５のように形成されるコンタクト８の外周は、合計の厚さが１０００Å程度となるチタンナイトライド膜８ａと窒化タングステン膜８ｃからなる膜により、取り囲まれて形成されている。従ってコンタクト８の径の寸法とほとんど同じ大きさの配線幅である第一の金属配線９をコンタクト８上に形成した場合に、重ね合わせのズレが最大で１０００Å程度生じたとしてもコンタクト８を構成する耐アルカリ性のチタンナイトライド膜８ａ及び同じく耐アルカリ性の窒化タングステン膜８ｃが一部露出するにとどまり、強アルカリ性エッチング液に対して可溶であるタングステン膜８ｂが露出することはない。
【００６８】
即ち、第一の金属配線９をパターニングする際に用いるレジストパターン、若しくはレジストパターンをアッシングによって除去する際に生じる異物であるポリマーを除去する際に強アルカリ性エッチング液を用いる場合、コンタクト８を構成する導電物質が溶出して接続不良となることを抑制でき、良好な接続状態を得ることが可能となる。
【００６９】
次に、図５に示す半導体装置の、特にこの発明の特徴となるコンタクト８と第一の金属配線９との接続部を中心に製造方法を説明する。なお、実施の形態１の場合と同様に、製造方法を説明するための図面ではＭＯＳトランジスタを構成するための構成要素であるゲート絶縁膜４、ゲート電極５等は記載を省略する。
【００７０】
まず、図６（ａ）に示すように、実施の形態１の図３（ａ）に示す場合と同様に、半導体基板１上に積層された層間絶縁膜７に開口径３０００Å程度のコンタクトホール１５を開口し、不純物領域３を形成する。さらに層間絶縁膜７の表面に２００Åのチタン膜と１０００Åの窒化チタン膜を順次スパッタ法を用いて全面に積層する。このとき、コンタクトホール１５の内壁及び底面には、その３０％程度の膜厚のチタン膜及び窒化チタン膜が積層される。さらに窒化雰囲気中において８００℃で３０秒間の熱処理を行い、１０００Å程度の膜厚の窒化チタン膜８ａを形成する。
この熱処理時にコンタクトホール１５の底面に位置するチタンが半導体基板１を構成するシリコンと反応し、チタンシリサイド膜１４が形成される。
【００７１】
次に、図６（ｂ）に示すように、ブランケットＣＶＤ法を用いて１０００Å以上の膜厚で、コンタクトホール１５を埋め込んでしまわない程度の膜厚のタングステン膜１９を被処理基板の全面に積層する。
【００７２】
その後、図６（ｃ）に示すように、被処理基板をＮＨ3雰囲気中などの窒化雰囲気中に置き、７００℃で１分間程度の熱処理を行い、タングステン膜１９を窒化し、窒化タングステン膜８ｃを得る。この窒化タングステン膜８ｃを形成した段階においてもコンタクトホール１５の内部を埋設することがないように、タングステン膜１９の膜厚をあらかじめ調整する必要がある。またタングステン膜１９を窒化する他の方法として、ＮＨ3雰囲気（１Ｔｏｒｒ）でＲＦ＝１００Ｗにて１分間のプラズマ処理を行う方法があり、このプラズマ処理は半導体基板１を加熱しつつ行っても良い。
【００７３】
次に、図６（ｄ）に示すように、被処理基板の全面にブランケットＣＶＤ法を用いてタングステン膜８ｂを積層し、コンタクトホール１５の内部に完全に導電物質が充填された状態とする。
【００７４】
その後、図６（ｅ）に示すように、被処理基板の表面側から層間絶縁膜７の上面が露出するまで全面エッチバックを行い、チタンナイトライド膜８ａ、窒化タングステン膜８ｃ、タングステン膜８ｂの３種類の導電膜からなるコンタクト８を得る。
【００７５】
次に、図６（ｆ）に示すように、実施の形態１で示した場合と同様に、被処理基板の全面に第一の金属配線９となる金属膜９ａを積層し、さらに図６（ｇ）に示すように写真製版によって第一の金属配線９に相当する形状（ボーダレス配線）のレジストパターン１７をパターニングする。このレジストパターン１７は重ね合わせのズレにより、コンタクト８の完全に重なる位置ではなく、一部がコンタクト８と重ならず、最大で１０００Å程度ずれた状態に形成されるとする。
【００７６】
その後、図６（ｈ）に示すようにレジストパターン１７をエッチングマスクとして金属膜９ａに対して異方性エッチングを行い、第一の金属配線９を得、さらに図６（ｉ）に示すように、レジストパターン１７は強アルカリ性エッチング液を用いて除去する。また、別の方法としては、まず酸素プラズマアッシングを行うことによってレジストパターン１７を除去し、第一の金属配線９のパターニング時に生成され、積層配線の側断面に付着する異物のポリマーを強アルカリ性エッチング液を用いて除去する方法があり、どちらの方法を用いても良い。
【００７７】
コンタクト８を構成する耐アルカリ性の物質であるチタンナイトライド膜８ａと窒化タングステン膜８ｃの合計の膜厚が１０００Å以上であることから、レジストパターン１７が重ね合わせのズレを持って形成され、これをエッチングマスクとして形成する第一の金属配線９が、その重ね合わせのズレを反映して形成されたとしても、そのズレは最大で１０００Å程度である。従って強アルカリ性エッチング液に晒された場合も、このエッチング液に可溶であるタングステン膜８ｂは晒されることはなく、最終的に良好な形状のコンタクト８を得ることが可能となる。
その後、層間絶縁膜１０を積層する工程を経て図５に示すような半導体装置を得ることが可能となる。
【００７８】
また、第一の金属配線９がＣＤロスのために形成されるべき寸法よりもその配線幅が小さく形成されてしまった場合において、コンタクト８の一部が露出した状態で強アルカリ性エッチング液を用いた処理を行っても、第一の金属配線９とコンタクト８とのズレにより露出した部分は耐アルカリ性の物質であるチタンナイトライド膜８ａと窒化タングステン膜８ｃとで構成されるため、コンタクト８を構成する導電物質が溶出することがなく、良好な電気的接続が可能となる。
【００７９】
また、図７に示すように、実施の形態１において説明した場合と同様に、バイアホール１１の構造を図５に示すコンタクト８の構造と同様に形成することも可能である。
図７において、符号１１ｃは、コンタクト８を構成する窒化タングステン８ｃに相当する窒化タングステンを示しており、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示している。
この第二の金属配線１２とバイアホール１１は良好な接続状態となり、両者間に重ね合わせのズレが生じていたとしても、バイアホール１１の一部が強アルカリ性エッチング液のために溶出するなどの問題は生じることがなく、良好な接続状態を得ることが可能となる。
【００８０】
この実施の形態２のコンタクト８（若しくはバイアホール１１）の構造と、既に実施の形態１において示したバイアホール１１（若しくはコンタクト８）の構造を組み合わせて一つの半導体装置に用いることも可能であることは言うまでもない。
【００８１】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。
図８はこの発明の実施の形態３を示す半導体装置の一断面図を示す図であり、図において符号８ｄはコンタクト８を構成するチタンナイトライド膜８ａとタングステン膜８ｂとの間に介在するチタンタングステン膜を示しており、このチタンタングステン膜８ｄは耐アルカリ性の物質である。その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【００８２】
この図８に示すコンタクト８を構成するチタンナイトライド膜８ａとチタンタングステン膜８ｄのコンタクト上部における合計の膜厚（水平方向の膜厚）は、サブクォーターミクロンデバイスにおいて生じうる重ね合わせのズレの最大値である１０００Å程度の値よりも大きく形成されている点に特徴がある。
【００８３】
次に、この図８に示す半導体装置の製造方法を図９を用いて順次説明する。
まず、実施の形態２の場合と同様に、半導体基板１上の層間絶縁膜７に開口径３０００Å程度のコンタクトホール１５を開口し、このコンタクトホール１５の内壁及び底面を含む層間絶縁膜７の上面にチタンナイトライド膜８ａを形成する。また、不純物領域３はチタンナイトライド膜８ａの形成までに形成する。コンタクトホール１５の内壁に形成されるチタンナイトライド膜８ａの膜厚は３６０Å程度の大きさとする。
【００８４】
さらに、被処理基板上にブランケットＣＶＤ法によって７００Å程度の膜厚のタングステン膜１９を成膜後、続いてスパッタリング法若しくはＣＶＤ法によって膜厚７００Å程度のチタン膜２０を成膜する。このチタン膜２０成膜後において、コンタクトホール１５内は完全に埋設された状態ではなく、空洞がある状態となる。
【００８５】
次に、図９（ｂ）に示すように、７００℃程度の窒素雰囲気中で２０分間の熱処理を行い、タングステン膜１９とチタン膜２０を反応させチタンタングステン膜８ｄを形成する。このチタンタングステン膜８ｄの膜厚は、少なくともコンタクトホール１５の開口端の水平方向の寸法で１０００Å以上の値となるようにする。このチタンタングステン膜８ｄを形成した際にもコンタクトホール１５の内部が完全に埋まらないように膜厚を調整する。
【００８６】
その後、図９（ｃ）に示すように、被処理基板の表面にブランケットＣＶＤ法によってタングステン膜８ｂを成膜し、コンタクトホール１５の内部を導電物質で埋設する。
次に、図９（ｄ）に示すように、全面エッチバックを行い、層間絶縁膜７の表面を露出させ、チタンナイトライド膜８ａ及びチタンタングステン膜８ｄ及びタングステン膜８ｂからなるコンタクト８を形成する。
【００８７】
その後、実施の形態１〜２と同様に、図９（ｅ）に示すように、層間絶縁膜７の表面に第一の金属配線９となる金属膜９ａを積層し、図９（ｆ）に示すように、金属膜９ａの表面に、第一の金属配線９に相当する形状のレジストパターン１７を写真製版によってパターニングする。ここで、レジストパターン１７を形成した際に、重ね合わせのズレにより、本来形成される位置から最大で１０００Å程度の大きさのズレが生じたとする。
【００８８】
次に、図９（ｇ）に示すように、レジストパターン１７をエッチングマスクとして金属膜９ａに対してパターニングを行い、重ね合わせのズレが生じた第一の金属配線９を得る。
その後、図９（ｈ）に示すように、エッチングマスクとして用いたレジストパターン１７を強アルカリ性エッチング液を用いて除去するか、若しくは、まずアッシングを行うことによってレジストパターン１７を除去し、第一の金属配線９のパターニング時に生成され、積層配線の側断面に付着する異物のポリマーを強アルカリ性エッチング液を用いて除去するかの、どちらの方法を用いても良い。
【００８９】
従来の技術のように、コンタクトの外周部分に、重ね合わせのズレの寸法よりも小さな膜厚の耐アルカリ性膜（例えばチタンナイトライド膜）を形成した場合は、タングステン膜の一部が第一の金属配線と重ならず、露出した状態となり、この部分から強アルカリ性エッチング液によるタングステンの溶出が起こるという問題があった。
【００９０】
しかし、この実施の形態３によるコンタクト８の構造は、コンタクト８の外周の側壁に、膜厚が１０００Å程度よりも大きな、即ち重ね合わせのズレの寸法よりも大きな膜厚の耐アルカリ性の導電膜（チタンナイトライド膜８ａとチタンタングステン膜８ｄ）を持つものとしたことにより、強アルカリ性エッチング液に対して可溶であるタングステン膜８ｂが強アルカリ性エッチング液による処理時に露出しない状態となる。従って、重ね合わせのズレが生じた場合においても、コンタクト８の一部がレジストパターン１７の除去に用いる強アルカリ性エッチング液によって溶出することなく、第一の金属配線９とコンタクト８との良好な接続状態を得ることが可能となる。
【００９１】
なお、コンタクト８を構成する耐アルカリ性の物質であるチタンナイトライド膜８ａとチタンタングステン膜８ｄとの水平方向の膜厚は、コンタクト８の上部の、即ちコンタクトホール１５の開口端における膜厚であり、コンタクト８の底面及び開口端よりも深い位置での膜厚については、その膜厚が１０００Å程度の大きさに限定されるものではない。
【００９２】
また、図１０に示すように、図１において示した半導体装置のバイアホール１１として、図８及び図９に示すコンタクト８の構造及びその製造方法を適応することが可能である。
図１０において、符号１１ｄはチタンタングステン膜を示すものであり、このチタンタングステン膜１１ｄは図８のチタンタングステン膜８ｄに相当している。その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【００９３】
第二の金属配線１２とバイアホール１１とに重ね合わせのズレが生じた場合においても、その製造過程において強アルカリ性エッチング液を用いる際に、バイアホール１１の構成要素であるタングステン膜１１ｂが晒されることはなく、バイアホール１１と第二の金属配線１２とを良好な接続状態とすることができる。
【００９４】
この実施の形態３のコンタクト８（若しくはバイアホール１１）の構造と、既に実施の形態１〜２において示したバイアホール１１（若しくはコンタクト８）の構造のいずれかを組み合わせて一つの半導体装置に用いることも可能であることは言うまでもない。
【００９５】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４について説明する。
図１１はこの発明の実施の形態４の半導体装置の断面図を示している。
この図１１において符号２１はチタンタングステン膜であり、コンタクト８の構成要素であるタングステン上にチタンからなる膜を形成し、これに熱処理を加えることで形成する膜である。２２はチタンタングステン膜２１の形成のために層間絶縁膜７の表面に成膜されるチタン膜であり、第一の金属配線９の形成後も、この第一の金属配線９の底面に付着した状態で残っているものである。その他、既に説明のため用いた符号のうち、同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【００９６】
この実施の形態４は、図１１に示すように、上部にチタンタングステン膜２１を形成し、これを介してコンタクト８と第一の金属配線９が電気的に接続された状態とすることで、第一の金属配線９とコンタクト８とに重ね合わせのズレが最大で１０００Å程度の大きさとして生じても、良好な接続状態とすることが可能となる。
【００９７】
次に、図１１の半導体装置の製造方法を図１２を用いて説明する。
まず、図１２（ａ）に示すように、半導体基板１上に層間絶縁膜７を積層し、コンタクトホールを開口後、実施の形態２の場合と同様に、コンタクトホールの少なくとも側壁に付着するチタンナイトライド膜８ａの膜厚が３６０Å程度となるように成膜を行う。このときの熱処理によって半導体基板１のシリコンとチタンが反応し、コンタクトホールの底面にはチタンシリサイド膜１４が形成される。次に、タングステン膜８ｂの成膜を行い、コンタクトホール内をこれで充填し、その後、エッチバックを行い層間絶縁膜７の表面が露出するまでエッチバックし、コンタクト８を得る。
【００９８】
その後、図１２（ｂ）に示すように、被処理基板の表面にチタン膜２２ａをスパッタリング法によって５００Å程度の膜厚となるように積層する。
次に、図１２（ｃ）に示すように、チタン膜２２ａの表面が酸化しないような雰囲気中、例えば不活性ガスであるアルゴン雰囲気中において７００℃の温度で２０分間程度の熱処理を行う。この熱処理によってタングステン８ｂとチタン膜２２ａの接触部分でチタンタングステン膜２１が形成される。
【００９９】
その後、図１２（ｄ）に示すように、第一の金属配線９となる金属膜９ａを積層する。次に、図１２（ｅ）に示すように、この金属膜９ａの表面に、第一の金属膜９に相当するレジストパターン１７を写真製版工程によって形成する。このレジストパターン１７とコンタクト８との重ね合わせのズレは最大で１０００Å程度の大きさとなる。
【０１００】
その後、図１２（ｆ）に示すように、レジストパターン１７をエッチングマスクとして用いて金属膜９ａに対し、異方性エッチングを行い第一の金属配線９を得る。なお、この段階でチタン膜２２の断面を選択的に窒化して耐アルカリ性の物質としておくことで、次の強アルカリ性エッチング液処理でのチタン膜２２の溶出を完全に抑制することができる。
次に、図１２（ｇ）に示すように、レジストパターン１７を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する。若しくは、まずアッシングを行うことによってレジストパターン１７を除去し、第一の金属配線９のパターニング時に生成され、積層配線の側断面に付着する異物のポリマーを強アルカリ性のエッチング溶液を用いて除去する方法を用いても良い。
【０１０１】
このように、コンタクト８と第一の金属配線９とに重ね合わせのズレが生じていた場合にも、コンタクト８の上部に耐アルカリ性の物質であるチタンタングステン膜２１を成膜していることによって、アルカリに対して可溶であるタングステン膜８ｂがこのエッチング液に晒されることを防止できる。
従ってタングステンの溶出という問題なしに、第一の金属配線９とコンタクト８との良好な接続状態を形成することが可能である。
また、第一の金属配線９がＣＤロスにより小さな寸法として形成された場合においても、同様にコンタクト８との良好な接続を可能とする。
【０１０２】
なお、この実施の形態４は、既に説明した他の実施の形態の構造と異なっており、コンタクト８の水平方向の上面全面が耐アルカリ性の物質で覆われた状態となるため、より大きな重ね合わせのズレをもカバーし、コンタクト８と第一の金属配線９とを電気的に良好な接続状態とすることが可能である。
【０１０３】
さらに、この実施の形態４のような構造を採用することで、第一の金属配線９と層間絶縁膜７との間にチタン膜２２を介在させることが可能であり、両者の密着性を向上させることができるという効果がある。
【０１０４】
また、図１３に示すように、図１の半導体装置の構成要素であるバイアホール１１の構造にも図１１のコンタクト８の構造を適用することが可能である。
図１３において、符号２３は図１１のチタンタングステン膜２１に相当しており、また２４はチタン膜２２に相当する膜をそれぞれ示している。その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示している。
【０１０５】
図１３に示すようなバイアホール１１を形成することで、第二の金属配線１２とバイアホール１１とに重ね合わせのズレが生じた場合においても、その製造過程において強アルカリ性エッチング液を用いる際に、バイアホール１１の構成要素であるタングステン膜１１ｂが晒されることはなく、バイアホール１１と第二の金属配線１２とを良好な接続状態とすることができる。
【０１０６】
この実施の形態４のコンタクト８（若しくはバイアホール１１）の構造と、既に実施の形態１〜３において示したバイアホール１１（若しくはコンタクト８）の構造を組み合わせて一つの半導体装置に用いることも可能であることは言うまでもない。
【０１０７】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５について説明する。
図１４は、この実施の形態５の半導体装置の断面図である。図において符号２５はコンタクト８を構成するタングステン膜８ｂの上部を窒化することで得られる窒化タングステン膜であり、その他、既に説明のために用いた符号のうち、同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【０１０８】
図１４に示すように、コンタクト８の上部に位置するタングステン膜８ｂの上部全面を窒化することで窒化タングステン膜２５を形成し、耐アルカリ性とすることで、第一の金属配線９のパターニングに用いるレジストパターンのエッチング除去に用いる強アルカリ性エッチング液に晒された場合もコンタクト８を構成する導電物質が溶出しないようにしている。
【０１０９】
よって、コンタクト８と第一の金属配線９とに重ね合わせのズレが生じていた場合も、コンタクト８の強アルカリ性エッチング液に対して可溶な物質が、このエッチング液に晒されず、良好な形状のコンタクト８を得ることが可能であり、窒化タングステン膜２５を介してコンタクト８と第一の金属配線９とを良好な接続状態とすることが可能である。
【０１１０】
次に、図１４に示すような半導体装置の形成方法を図１５を用いて説明する。
まず、図１５（ａ）に示すように、実施の形態４の図１２（ａ）に示した場合と同様にコンタクト８を形成する。
その後、図１５（ｂ）に示すように、ＮＨ3雰囲気中で７００℃の温度で１分間の窒化処理を行い、コンタクト８を構成するタングステン膜８ｂの上部全面を耐アルカリ性の物質である窒化タングステン膜２５に変化させる。この窒化タングステン膜２５をコンタクト８の構成要素とすることで、コンタクト８の上部を完全に耐アルカリ性とできる。なお、窒化タングステン膜２５の形成は、例えばＮＨ3雰囲気（１Torr）でＲＦ＝１００Ｗにて１分間のプラズマ処理を行うことでも実施できる。
【０１１１】
次に、図１５（ｃ）に示すように、第一の金属配線９となる金属膜９ａを全面に積層し、さらに、その上部に、第一の金属配線９に相当する形状のレジストパターン１７を写真製版によって形成する。このレジストパターン１７は、写真製版時に生じる重ね合わせのズレにより、最大で１０００Å程度のズレを持って形成される。
【０１１２】
その後、図１５（ｄ）に示すように、レジストパターン１７をエッチングマスクとして金属膜９ａに対して異方性エッチングを行い、第一の金属配線９をパターニングする。
次に、図１５（ｅ）に示すように、レジストパターン１７を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する。その後、層間絶縁膜１０、バイアホール１１、第二の金属配線１２等を形成することで図１４、また図１に示すような半導体装置を得ることが可能である。
【０１１３】
なお、レジストパターン１７の除去方法は、強アルカリ性エッチング液のみによるものではなく、まず酸素プラズマアッシングを行うことによってレジストパターン１７を除去し、第一の金属配線９のパターニング時に生成され、積層配線の側断面に付着する異物であるポリマーを強アルカリ性エッチング液を用いて除去する方法であっても良い。
【０１１４】
コンタクト８の上部が強アルカリ性エッチング液に対して可溶な物質であればコンタクト８を構成するタングステン膜８ｂ等の溶出により、コンタクト８と第一の金属配線９との良好な接続状態を得ることはできない。しかし、この実施の形態５の構造を採用することで、コンタクト８の上部を完全に耐アルカリ性とでき、強アルカリ性エッチング液を用いた処理を行っても、完全に導電物質が埋設された状態のコンタクト８を得ることが可能である。
また、第一の金属配線９がＣＤロスにより小さな寸法として形成された場合においても、同様にコンタクト８との良好な接続を可能とする。
【０１１５】
また、図１６に示すように、図１４の構造のコンタクト８の構造をバイアホール１１に適応することも可能である。図１６において符号２６は、バイアホール１１の構成要素である耐アルカリ性の窒化タングステン膜であり、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【０１１６】
図１６のように形成された半導体装置は、窒化タングステン膜２６を含む構造のバイアホール１１を形成することで、バイアホール１１に対し第二の金属配線１２が重ね合わせのズレを持った状態で形成されたとしても、強アルカリ性エッチング液によってバイアホール１１を構成する導電物質が溶出することがなく、バイアホール１１と第二の金属配線１２とを良好な接続状態とすることが可能である。なお、図１４〜図１６において示した構造のコンタクト８若しくはバイアホール１１の構造はサブクォーターミクロンデバイスの半導体装置に限らず、他の設計ルールの半導体装置に応用することも可能である。
【０１１７】
この実施の形態５のコンタクト８（若しくはバイアホール１１）の構造と、既に実施の形態１〜４において示したバイアホール１１（若しくはコンタクト８）の構造を組み合わせて一つの半導体装置に用いることも可能であることは言うまでもない。
【０１１８】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６について説明する。
図１７は実施の形態６による半導体装置の断面図を示したものである。
図において符号２７はコンタクト８を構成する導電膜であり、この側壁及び底面に付着した状態のチタン膜、２８はコンタクト８を構成するタングステン膜８ｂの上部を窒化することで形成された窒化タングステン膜、また２９はチタン膜２７の上部を窒化することで形成されたチタンナイトライド膜をそれぞれ示しており、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【０１１９】
図１７に示すようなコンタクト８の構造を採用することで、コンタクト８に対して重ね合わせのズレを持った状態に第一の金属配線９を形成したとしても、その形成過程において用いる強アルカリ性エッチング液に晒された場合も、コンタクト８の構成要素である導電物質、例えばタングステン膜８ｂが溶出することがなく、良好な接続状態を得られるものである。
【０１２０】
次に、この実施の形態６の半導体装置の製造方法を図１８を用いて説明する。
まず、図１８（ａ）に示すように、他の実施の形態に示した製造方法と同様に、半導体基板１上の層間絶縁膜７にコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールの開口径は３０００Å程度とする。次に層間絶縁膜７の表面にスパッタリング法によってチタン膜２７及びチタンナイトライド膜８ａをそれぞれ２００Å程度の膜厚となるように積層し、さらに、タングステン膜８ｂをＣＶＤ法により５０００Å程度の膜厚となるように積層してコンタクトホール内部を埋め込む。コンタクトホールの側壁及び底面には、スパッタリング法によって積層した膜は、層間絶縁膜７の上面に積層される膜厚よりも小さい膜厚のものが形成される。
【０１２１】
次に、図１８（ｂ）に示すように、層間絶縁膜７をエッチングストッパーとして全面エッチバックを行い、順次タングステン膜８ｂ、チタンナイトライド膜８ａ、チタン膜２７を異方性エッチングする。これによってチタン膜２７、チタンナイトライド膜８ａ、タングステン膜８ｂからなるコンタクト８を得る。
【０１２２】
その後、図１８（ｃ）に示すように、コンタクト８の表面に、強アルカリ性エッチング液に対して可溶であるチタン膜２７が露出することを抑制するため、被処理基板表面を、例えば窒素雰囲気中で４００℃程度の温度で１５分間程度アニールし、チタン膜２７の上部をチタンナイトライド膜２９に変化させる。このとき同時にタングステン膜８ｂの上部も窒化され、窒化タングステン膜２８が形成される。
【０１２３】
次に、図１８（ｄ）に示すように、被処理基板の表面に第一の金属配線９となる金属膜９ａを積層し、さらにその表面に、第一の金属配線９に相当する形状のレジストパターン１７を写真製版によって形成する。このとき、コンタクト８に対して重ね合わせのズレを持った状態にレジストパターン１７が形成されるとする。
【０１２４】
その後、図１８（ｅ）に示すように、レジストパターン１７をエッチングマスクとして金属膜９ａに対して異方性エッチングを行い、第一の金属配線９を得る。この第一の金属配線９はレジストパターン１７と同じ配置形状となるように形成されるため、レジストパターン１７と同様に重ね合わせのズレを持った状態に形成される。
【０１２５】
次に、レジストパターン１７を強アルカリ性エッチング液を用いて除去する。また別のレジスト除去方法として、まず酸素プラズマアッシングを行うことによってレジストパターン１７を除去し、第一の金属配線９のパターニング時に生成され、積層配線の側断面に付着する異物のポリマーを強アルカリ性エッチング液を用いて除去するという方法を用いても良い。
【０１２６】
強アルカリ性エッチング液を用い、コンタクト８の上部が部分的にこのエッチング液に晒させる状態となるが、チタン膜２７及びタングステン膜８ｂ等、強アルカリ性のエッチング液に対して可溶である物質に対してはあらかじめ窒化処理を行い、それぞれチタンナイトライド膜２９、窒化タングステン膜２８としておくことで、コンタクト８の一部が溶出することを抑制でき、コンタクト８と第一の金属配線９との良好な接続状態を得ることができる。
また、第一の金属配線９がＣＤロスにより小さな寸法として形成された場合においても、同様にコンタクト８との良好な接続を可能とする。
【０１２７】
また、図１９に示すように、図１７のコンタクト８の構造をバイアホール１１に適応することも可能である。
図１９において、符号３０はバイアホール１１の構成要素の一つであるチタン膜、３１はタングステン膜８ｂの上部を窒化することで得られる窒化タングステン膜、３２はチタン膜３０の上部を窒化することで得られるチタンナイトライド膜をそれぞれ示している。
【０１２８】
図１９に示すように、バイアホール１１と第二の金属配線１２とに重ね合わせのズレが生じた場合において、強アルカリ性エッチング液を用いた処理を行っても、バイアホール１１の上面を耐アルカリ性の物質であるチタンナイトライド膜１１ａ、３２、窒化タングステン膜３１で覆うことでバイアホール１１の溶出を抑制でき、良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１２９】
また、例えば、この実施の形態６コンタクト８（若しくはバイアホール１１）の構造と、既に実施の形態１〜５において示したバイアホール１１（若しくはコンタクト８）の構造を組み合わせて一つの半導体装置に用いることも可能であることは言うまでもない。
【０１３０】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７の半導体装置について説明する。
図２０は実施の形態７の半導体装置の断面図であり、図において符号３３はコンタクト８を構成する耐アルカリ性の導電性物質であり、コンタクト８の上部の、第一の金属配線９と重畳していない部分のコンタクト８の上部のタングステン膜８ｂを窒化することで得られるものである。
【０１３１】
第一の金属配線９のパターニングに用いるレジストパターンの除去前、即ち、強アルカリ性エッチング液にコンタクト８を晒す前の段階で窒化タングステン膜３３を形成するため、強アルカリ性エッチング液に可溶であるタングステン膜８ｂがそのエッチング液に晒されることがなく、良好な形状のコンタクト８を得ることができ、コンタクト８と第一の金属配線９との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１３２】
図２０に示す構造の半導体装置の製造方法を図２１を用いて製造工程に従って説明する。
まず、実施の形態４の図１２（ａ）に示す製造工程に従ってチタンナイトライド膜８ａとタングステン膜８ｂからなるコンタクト８を形成し、さらにレジストパターン１７をエッチングマスクとして金属膜に対してパターニングを行い、次に図２１（ａ）に示すように、コンタクト８に重畳するように第一の金属配線９を形成する。第一の金属配線９はレジストパターン１７の写真製版時の重ね合わせのズレの影響を受け、コンタクト８に対する配置に重ね合わせのズレが生じた状態に形成される。
【０１３３】
その後、図２１（ｂ）に示すように、窒化雰囲気中においてプラズマ処理を行い、露出したタングステン膜８ｂの窒化を行い、窒化タングステン膜３３を形成する。この窒化タングステン膜３３は耐アルカリ性の導電性物質である。
【０１３４】
次に、図２１（ｃ）に示すように、強アルカリ性エッチング液を用いてレジストパターン１７の除去を行う。また、別の方法としては、まず酸素プラズマアッシングを行うことによってレジストパターン１７を除去し、第一の金属配線９のパターニング時に生成され、積層配線の側断面に付着する異物のポリマーを強アルカリ性エッチング液を用いて除去するかの、どちらの方法を用いても良い。
【０１３５】
この強アルカリ性エッチング液を用いたレジスト若しくはポリマーの除去時に、重ね合わせのズレによってコンタクト８の上部はエッチング液に晒されるが、窒化タングステン膜３３を形成していることで、コンタクト８の溶出は抑制でき、コンタクト８と第一の金属配線９との良好な接続状態を得ることが可能である。
また、第一の金属配線９がＣＤロスにより小さな寸法として形成された場合においても、同様にコンタクト８との良好な接続を可能とする。
【０１３６】
また、図２２に示すように、コンタクト８の構造をバイホール１１に適応することも可能である。図２２において、符号３４は窒化タングステン膜を示しており、図２０の窒化タングステン膜３３に相当する膜である。その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【０１３７】
バイアホール１１の上部であって第二の金属配線１２と重畳していない部分に相当するタングステン膜１１ｂを選択的に窒化し、窒化タングステン膜３４を形成することで、耐アルカリ性の物質に変化させている。
従って強アルカリ性エッチング液を用いた処理時にバイアホール１１の構成要素であるタングステン膜１１ｂが溶出することなく、第二の金属配線１２とバイアホール１１との良好な接続状態を得ることが可能となる。
【０１３８】
また、コンタクトとその上部に形成する金属配線との重ね合わせのズレに相当する部分を選択的に窒化する方法は、図２０若しくは図２２に示した構造のコンタクト８若しくはバイアホール１１、またそれらに接続される配線に限るものでなく、例えば実施の形態６において示したコンタクト８の構造、また最下層にチタン膜を有する金属配線構造にも応用して用いることが可能である。
【０１３９】
図２３は実施の形態６において示したコンタクト８と類似の構造を持つものであり、コンタクト８に接続される第一の金属配線９の底面には密着層としてチタン膜３５が形成されている。その他、符号２８ａはコンタクト８を構成するタングステン膜８ｂが選択的に窒化されて形成される窒化タングステン膜、２９ａはコンタクト８を構成するチタン膜２７が窒化されて形成されるチタンナイトライド膜、３５ａは第一の金属配線９の底面のチタン膜３５の側断面が選択的に窒化されてなるチタンナイトライド膜をそれぞれ示しており、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【０１４０】
第一の金属配線９及びチタン膜３５をレジストパターンをエッチングマスクとしてパターニングした際、コンタクト８と第一の金属配線９とに重ね合わせのズレが生じたとしても、窒化雰囲気中でプラズマ処理をする工程を経て、窒化タングステン膜２８ａ、チタンナイトライド膜２９ａ、３５ａを形成することで、コンタクト８及び第一の金属配線９及びチタン膜３５の露出部分を耐アルカリ性の物質とできる。従って、強アルカリ性エッチング液を用いてエッチングマスクであったレジストパターンを除去しても、コンタクト８若しくは第一の金属配線９、チタン膜３５が溶出することがなく、良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１４１】
さらに、図２３のような構造を採用すると、チタン膜３５を形成したことで第一の金属配線９と層間絶縁膜７との密着性が向上するという効果もある。
なお、図２３の構造をバイホール１１に適応し、バイアホール１１と第二の金属配線１２との良好な接続状態を得ることも可能であることは言うまでもない。
【０１４２】
この実施の形態７のコンタクト８（若しくはバイアホール１１）の構造と、既に実施の形態１〜６において示したバイアホール１１（若しくはコンタクト８）の構造を組み合わせて一つの半導体装置に用いることも可能である。
さらに、この実施の形態７の図２３に示した場合と同様に、既に説明した実施の形態１〜６の配線構造に、密着層としてチタン膜３５を付加し、さらに断面部分がチタンナイトライド膜３５ａを形成して耐アルカリ化することで、下層の層間絶縁膜と配線との密着性の向上を図ることが可能であることは言うまでもない。
【０１４３】
実施の形態８．
次に、この発明の実施の形態８について説明する。
既に説明した実施の形態１〜７の構造では、コンタクト８若しくはバイアホール１１は開口部内及び層間絶縁膜７、１０の表面上に導電物質を全面的に積層し、その後、層間絶縁膜７、１０の表面までのエッチバックを行い、開口部内部に埋設された状態のコンタクト８、バイアホール１１をそれぞれ形成していた。
この実施の形態８による半導体装置は、コンタクト８となる導電物質を埋設すると同時に、層間絶縁膜７の表面に積層される導電物質のうち、タングステン膜以外の膜は、完全には除去せず、一部を層間絶縁膜上に残した状態で用いることを特徴としている。
【０１４４】
図２４は実施の形態８による半導体装置の断面図である。
図２４において、符号２７ａａ、８ａａはそれぞれコンタクト８の構成要素であり、層間絶縁膜７表面の第一の金属配線９の底面に付着する状態に形成されたチタン膜とチタンナイトライド膜、８ｂｂは層間絶縁膜７内に埋設されたタングステン膜、３５ａａは層間絶縁膜７の表面に積層されたチタン膜２７ａａの側断面を選択的に窒化することで得られるチタンナイトライド膜を示しており、その他、既に説明に用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示すものである。
【０１４５】
図２４のような構造の半導体装置では、その製造過程において強アルカリ性エッチング液を用いたレジスト若しくはポリマーの除去時に、このエッチング液に対して可溶であるチタン膜２７ａａ及びタングステン膜８ｂｂが晒されることがないように、タングステン膜８ｂｂの周囲をチタンナイトライド膜８ａａと第一の金属配線９で完全に覆い、またチタン膜２７ａａの露出部分は選択的に窒化し、耐アルカリ性のチタンナイトライド膜３５ａａとしている。
【０１４６】
次に、図２４の半導体装置の製造方法について図２５を用いて説明する。
まず、図２５（ａ）に示すように、半導体基板１上に積層された、コンタクトホール開口径３０００Å程度が形成された層間絶縁膜７の表面にスパッタリング法によって２００Å程度の膜厚のチタン膜２７ａａ、５００Å程度の膜厚のチタンナイトライド膜８ａａを順次積層する。さらにその上面にＣＶＤ法によって５０００Å程度の膜厚のタングステン膜８ｂｂを積層し、完全に層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホールを導電物質で埋設する。なお、積層する膜の厚さは層間絶縁膜７の表面においての厚さであり、スパッタリング法による場合、コンタクトホールの内壁及び底面には層間絶縁膜７の表面に積層される膜厚よりも小さな厚さの膜が積層された状態となる。
【０１４７】
その後、図２５（ｂ）に示すように、チタンナイトライド膜８ａａをエッチングストッパーとしてタングステン膜８ｂｂに対してエッチバックを行い、層間絶縁膜７の内部のみにタングステン膜８ｂｂを残し、チタン膜２７ａａ、チタンナイトライド膜８ａａ、タングステン膜８ｂｂからなるコンタクト８を得る。
【０１４８】
次に、図２５（ｃ）に示すように、被処理基板上にスパッタリング法によってアルミ合金からなる金属膜９ａを４０００Å程度の厚さとなるように積層する。
さらに、図２５（ｄ）に示すように、被処理基板上に、第一の金属配線９に相当する形状のレジストパターン１７を写真製版によって形成する。
【０１４９】
その後、図２５（ｅ）に示すように、レジストパターン１７をエッチングマスクとし、層間絶縁膜７をエッチングストッパーとして、金属膜９ａ、チタンナイトライド膜８ａａ、チタン膜８ａａを順次異方性エッチングし、第一の金属配線９を得る。
この異方性エッチングを行うことで、異物としてポリマー３６が生成され、パターニングによって形成された積層配線の側断面に付着する。
【０１５０】
次に、図２５（ｆ）に示すように、酸素プラズマアッシングを行うことによりレジストパターン１７の除去を行う。
さらに、４００℃の温度で窒素（ＮＨ3）雰囲気中で１５分間のアニールを行うことで、露出したチタン膜２７ａａの側断面を窒化し、選択的にチタンナイトライド膜３５ａａとする。
また、この窒化は窒素プラズマに晒すことによっても行うことが可能である。
【０１５１】
その後、図２５（ｇ）に示すように、ポリマー３６を除去するために、強アルカリ性エッチング液を用いて除去する。具体的には、強アルカリ性エッチング液として、２−２アミノエトキシエタノール（６０％）ヒドロキシルアミン（１８％）、水（１７％）カテコール（５％）：強アルカリ（ｐＨ＝１２）を用いて６０℃、３０分間の除去処理を行い、ポリマー３６を剥離、除去する。
その後、層間絶縁膜１０等を形成することで図２４に示すような半導体装置を得ることが可能となる。
【０１５２】
このポリマー除去のための強アルカリ性エッチング液を用いた処理を行った場合においても、エッチング液に浸潤する前に窒化処理を施し、アルカリ性エッチング液に可溶であるチタン膜２７ａａを選択的に耐アルカリ性のチタンナイトライド膜３５ａａに変化させているため、配線若しくは接続部（コンタクト）を構成する導電物質の溶出を抑制することができる。従って、コンタクト８と第一の金属配線９との良好な接続状態を得ることが可能となる。
また、第一の金属配線９がＣＤロスにより小さな寸法として形成された場合においても、同様にコンタクト８との良好な接続を可能とする。
【０１５３】
また、図２５（ｅ）〜（ｇ）に示すような方法によってレジストパターン１７の除去を行う他、レジストパターン１７及びポリマー３６の除去を、強アルカリ性エッチング液を用いて同時に除去する方法もある。その場合は、強アルカリ性エッチング液にチタン膜２７ａａが晒されないように、第一の金属配線９を異方性エッチングによって得た後、エッチング液を用いた処理の前に露出したチタン膜２７ａａの窒化処理を行い、チタンナイトライド膜３５ａａを形成しておく必要がある。
【０１５４】
また、図２６に示すように、図２４に示したコンタクト８の構造をバイアホール１１の構造に適応することも可能である。
図２６において符号９ｂ、１１ａａ、１２ｂ、３５ｂｂはチタンナイトライド膜を示すものであり、２７ｂｂはチタン膜、１１ｂｂはタングステン膜をそれぞれ示している。
【０１５５】
なお、第一の金属配線９及び第二の金属配線１２の上面には、反射防止膜としてのチタンナイトライド膜９ｂ、１２ｂを形成している例を示している。
バイアホール１１を構成するチタン膜２７ｂｂ及びチタンナイトライド膜１１ａａは層間絶縁膜１０の上部の、バイアホール１１の外側にはみ出して形成されているが、第二の金属配線１２のパターニング後の、強アルカリ性エッチング液によるレジスト若しくはポリマーの除去を行う前にアルカリ溶液に可溶であるチタン膜２７ｂｂを選択的に窒化し、チタンナイトライド膜３５ｂｂとすることで耐アルカリ性とする。
【０１５６】
従って、強アルカリ性エッチング液を用いたレジスト若しくはポリマーの除去工程を行ってもチタン膜２７ｂｂ及びタングステン膜１１ｂｂが溶出するということはなく、バイアホール１１と第二の金属配線１２との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１５７】
また、コンタクト８と第一の金属配線９、またはバイアホール１１と第二の金属配線１２との間に重ね合わせのズレが生じた場合においても、第一、第二の金属配線９、１２のパターニング後に、露出しているアルカリ可溶性の部分を選択的に窒化し、耐アルカリ性の物質とできるため、強アルカリ性エッチング液によって導電物質が溶出することを抑制でき、最終的に良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１５８】
なお、この実施の形態８のコンタクト８（若しくはバイアホール１１）の構造と、既に実施の形態１〜７において示したバイアホール１１（若しくはコンタクト８）の構造を組み合わせて一つの半導体装置に用いることも可能であることは言うまでもない。
【０１５９】
実施の形態９．
次に、この発明の実施の形態９について説明する。
図２７はこの実施の形態９の半導体装置を示しており、この半導体装置の特徴は、コンタクト８の上部に接続される第一の金属配線９の底面に、この第一の金属配線９よりも大きな形成面積を有する耐アルカリ性のチタンナイトライド膜３７ａが形成されているという点である。このチタンナイトライド膜３７ａをコンタクト８の水平方向の寸法よりも大きな寸法とすることで、コンタクト８と第一の金属配線９とのカバーマージンが向上する。
【０１６０】
図２７において、符号３８ａは第一の金属配線９の側断面に付着して形成される絶縁膜からなるサイドウォールであり、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示している。
【０１６１】
次に図２７に示す半導体装置の製造方法を図２８を用いて説明する。
まず、図２８（ａ）に示すように、実施の形態６の図１８（ａ）〜図１８（ｂ）の製造方法に沿って、コンタクト８を形成する。
【０１６２】
その後、図２８（ｂ）に示すように、スパッタリング法によって膜厚７００Åのチタンナイトライド膜３７ａ、膜厚４０００Åのアルミニウムからなり、第一の金属配線９となる金属膜９ａ、膜厚６００Åのチタンナイトライド膜９ｂを順次積層し、さらにプラズマＣＶＤ法によって、膜厚３０００Åのシラン系酸化膜３９ａを積層する。さらに、第一の金属配線９に相当する形状のレジストパターン１７を写真製版によってパターニングする。
【０１６３】
次に、図２８（ｃ）に示すように、レジストパターン１７をエッチングマスクとし、チタンナイトライド膜９ｂをエッチングストッパーとしてシラン系酸化膜３９ａに対して異方性エッチングを行い、シラン系酸化膜からなるエッチングマスク３９を得る。このときの異方性エッチングによって形成された断面には、ポリマー３６が付着した状態となる。
【０１６４】
また、図２８（ｄ）に示すように、レジストパターン１７を酸素プラズマアッシングによって除去し、続いて強アルカリ性エッチング液として、２−２アミノエトキシエタノール（６０％）ヒドロキシルアミン（１８％）、水（１７％）カテコール（５％）：強アルカリ（ｐＨ＝１２）を用いて６０℃、３０分間の除去処理を行い、ポリマー３６を剥離、除去する。
このレジストパターン１７とポリマー３６の除去は、強アルカリ性エッチング液を用いた一度の除去工程で行うことも可能である。
【０１６５】
次に、図２８（ｅ）に示すように、エッチングマスク３９を用いてチタンナイトライド膜９ｂに対して異方性エッチングを行い、続いてチタンナイトライド膜３７ａをエッチングストッパーとして金属膜９ａに対して異方性エッチングを行うことで第一の金属配線９を得る。
このときの異方性エッチングによって異物として生成されたポリマー３６は、後工程で酸素プラズマアッシングと強アルカリ性エッチング液による処理によって除去する。
【０１６６】
その後、図２８（ｆ）に示すように、シラン系酸化膜を全面に積層し、続いて全面異方性エッチングを行うことでチタンナイトライド膜９ｂと第一の金属配線９の側断面にシラン系酸化膜からなるサイドウォール３８ａを形成する。この異方性エッチングによってシラン系酸化膜からなるエッチングマスク３９も同時に除去される。
次に、チタンナイトライド膜９ｂ及びサイドウォール３８ａをエッチングマスクとしてチタンナイトライド膜３７ａに対して異方性エッチングを行い、第一の金属配線９及びその周囲に形成されたサイドウォール３８ａの底面に付着し、コンタクト８の上部を完全に被覆するチタンナイトライド膜３７ａを得る。さらに層間絶縁膜１０等の製造工程を経ることで図２７に示す半導体装置を得ることが可能である。
【０１６７】
このように形成された半導体装置では、第一の金属配線９とコンタクト８とが重ね合わせのズレを有する状態に形成されていたとしても、第一の金属配線９とコンタクト８との間に介在させたチタンナイトライド膜３７ａを第一の金属配線９よりも大きな形成面積となるようにパターニングすることで、両者の接続を確実なものとしている。また、チタンナイトライド膜３７ａによってコンタクト８の上部を覆い、コンタクト８がエッチング液等に晒されないようにしているため、コンタクト８を構成する導電物質の溶出等がないことは言うまでもない。
また、第一の金属配線９がＣＤロスにより小さな寸法として形成された場合においても、同様にコンタクト８との良好な接続を可能とする。
【０１６８】
また、図２９に示すように、図２７の第一の金属配線９及びその上下層に形成するチタンナイトライド膜９ｂ、３７ａ、サイドウォール３８ａの形状を、バイアホール１１上に形成する配線構造として用いることも可能である。なお、バイアホール１１はタングステン膜１１ｂとこのタングステン膜１１の外周を取り巻くチタンナイトライド膜１１ａとで形成することが可能である。なお、図２９において符号３７ｂはチタンナイトライド膜、３８ｂはサイドウォールを示しており、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分を示している。
【０１６９】
この図２９に示すように、第二の金属配線１２とバイアホール１１との間に、第二の金属配線１２の形成面積よりも大きく、第二の金属配線１２の両側面から水平方向に広がりを持つ状態のチタンナイトライド膜３７ｂを形成したことにより、第二の金属配線１２とバイアホール１１との間に重ね合わせのズレが生じていたとしても、両者の良好な接続状態を得ることが可能である。また、バイアホール１１を強アルカリ性エッチング液に晒すことがないため、バイアホール１１を構成する導電物質の溶出がなく、バイアホール１１と第二の金属配線１２との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１７０】
なお、この実施の形態９の技術を用いてコンタクト８及びその上部に接続される第一の金属配線９とチタンナイトライド膜３７ａを形成し、既に説明した実施の形態１〜８のいずれかの技術を用いて、バイアホール１１及びその上部に接続される第二の金属配線１２を形成するなどの組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【０１７１】
【発明の効果】
以下に、この発明の各請求項の効果について記載する。
この発明の請求項１による半導体装置によれば、耐アルカリ性導電膜の接続部上部における水平方向の寸法を、ボーダレス配線形成時に生じる重ね合わせのズレに相当する寸法以上であり、上記接続部の水平方向の最大寸法の１／２よりも小さな膜厚となるように形成することで、重ね合わせのズレまたはＣＤロスを持ってボーダレス配線が形成された段階で、接続部上部の露出した領域は耐アルカリ性導電膜が形成された状態となるため、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質が溶出することがなく、ボーダレス配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１７２】
さらに、この発明の請求項２による半導体装置によれば、接続部上における耐アルカリ性導電膜の水平方向の膜厚を１０００Å以上１５００Å未満の大きさとすることで、サブクォーターミクロンデバイスにおいてボーダレス配線と接続部とに生じる重ね合わせのズレ（１０００Å以下の大きさ）のため露出する接続部の表面を耐アルカリ性の物質とできる。従って強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質が溶出することがなく、ボーダレス配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１７３】
また、この発明の請求項３による半導体装置によれば、耐アルカリ性導電膜としては具体的にチタンナイトライド膜若しくはチタンナイトライド膜とチタンタングステン膜の多層構造のものを用いることができ、接続部とボーダレス配線との配置に重ね合わせのズレが生じた場合もこれらの膜からなる耐アルカリ性導電膜を形成していることで、強アルカリ性エッチング液による導電物質の溶出がなく、ボーダレス配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１７５】
また、この発明の請求項４による半導体装置によれば、接続部と上層配線とが重畳しない領域、すなわち重ね合わせのズレの部分に相当する接続部の上部に耐アルカリ性導電膜を形成することで、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質が溶出することがなく、上層配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１７６】
さらに、この発明の請求項５による半導体装置によれば、上層配線が多層構造である場合、その最下層の密着層の断面を耐アルカリ性の物質とすることで、アルカリ性のエッチング液に対して耐性を持たせ、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質を溶出させず、上層配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能となる。
【０１７７】
また、この発明の請求項６による半導体装置によれば、アルカリ可溶性導電膜の断面部分には耐アルカリ性の物質である窒化膜を形成することで、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質が溶出することがなく、上層配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能となる。
【０１８２】
また、この発明の請求項７による半導体装置の製造方法によれば、耐アルカリ性導電膜の接続部上部における水平方向の寸法を、ボーダレス配線形成時に生じる重ね合わせのズレに相当する寸法以上であり、上記接続部の水平方向の最大寸法の１／２よりも小さな膜厚となるように形成することで、その後の工程において重ね合わせのズレを持ってボーダレス配線が形成されても、接続部上部の露出した領域は耐アルカリ性導電膜が形成された状態となるため、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質が溶出することがなく、ボーダレス配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１８３】
さらに、この発明の請求項８による半導体装置の製造方法によれば、接続部上における耐アルカリ性導電膜の水平方向の膜厚を１０００Å以上１５００Å未満の大きさとする工程を含んでいるため、サブクォーターミクロンデバイスにおいてボーダレス配線と接続部とに生じる重ね合わせのズレ（１０００Å以下の大きさ）によって、配線形成時に露出する接続部を耐アルカリ性の物質とでき、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質が溶出することがなく、ボーダレス配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１８５】
さらに、この発明の請求項９による半導体装置の製造方法によれば、接続部と上層配線とが重畳しない領域、すなわち重ね合わせのズレの部分に相当する接続部の上部に選択的に耐アルカリ性導電膜を形成することで、上層配線形成後、強アルカリ性エッチング液処理を行っても接続部を構成する導電物質が溶出することがなく、上層配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能である。
【０１８６】
また、この発明の請求項１０による半導体装置の製造方法によれば、上層配線が多層構造であり、その最下層の密着層の断面を耐アルカリ性の物質とすることに相当する製造工程を設けていることで、アルカリ性のエッチング液に対して耐性を持たせ、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質を溶出させず、上層配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能となる。
【０１８７】
さらに、この発明の請求項１１による半導体装置の製造方法によれば、上層配線の底面と層間絶縁膜の表面とに挟まれ、かつ上記接続部の側壁に付着形成された導電膜の断面部分には耐アルカリ性の物質である窒化膜を形成することに相当する製造工程、また接続部の側壁に付着形成された導電膜として耐アルカリ性導電膜とアルカリ可溶性導電膜の積層構造とする場合は、アルカリ可溶性導電膜の露出した断面を窒化して耐アルカリ性の窒化膜とすることに相当する製造工程を設けていることで、強アルカリ性エッチング液に晒されても接続部を構成する導電物質を溶出させず、上層配線と接続部との良好な接続状態を得ることが可能となる。
【０１８９】
さらに、この発明の請求項１２による半導体装置の製造方法によれば、請求項７、９、１１に相当する製造方法によって得られる接続部のうちのいずれかを、コンタクトホールとして、またバイアホールとして用い、半導体装置を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の半導体装置を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１の半導体装置の要部断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態１の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１の半導体装置の要部断面図である。
【図５】  この発明の実施の形態２の半導体装置の要部断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態２の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態２の半導体装置の要部断面図である。
【図８】  この発明の実施の形態３の半導体装置の要部断面図である。
【図９】  この発明の実施の形態３の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図１０】  この発明の実施の形態３の半導体装置の要部断面図である。
【図１１】  この発明の実施の形態４の半導体装置の要部断面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態４の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図１３】  この発明の実施の形態４の半導体装置の要部断面図である。
【図１４】  この発明の実施の形態５の半導体装置の要部断面図である。
【図１５】  この発明の実施の形態５の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図１６】  この発明の実施の形態５の半導体装置の要部断面図である。
【図１７】  この発明の実施の形態６の半導体装置の要部断面図である。
【図１８】  この発明の実施の形態６の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図１９】  この発明の実施の形態６の半導体装置の要部断面図である。
【図２０】  この発明の実施の形態７の半導体装置の要部断面図である。
【図２１】  この発明の実施の形態７の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図２２】  この発明の実施の形態７の半導体装置の要部断面図である。
【図２３】  この発明の実施の形態７の半導体装置の要部断面図である。
【図２４】  この発明の実施の形態８の半導体装置の要部断面図である。
【図２５】  この発明の実施の形態８の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図２６】  この発明の実施の形態８の半導体装置の要部断面図である。
【図２７】  この発明の実施の形態９の半導体装置の要部断面図である。
【図２８】  この発明の実施の形態９の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図２９】  この発明の実施の形態９の半導体装置の要部断面図である。
【図３０】  従来の技術による半導体装置を示す図である。
【図３１】  従来の技術による半導体装置の製造フローを示す図である。
【図３２】  従来の技術を説明するための平面図である。
【図３３】  従来の技術を説明するための平面図である。
【図３４】  従来の技術による半導体装置を示す図である。
【図３５】  従来の技術による半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
１．半導体基板
２．ＬＯＣＯＳ酸化膜
３．不純物領域
４．ゲート酸化膜
５．ゲート電極
５ａ．ポリシリコン膜
５ｂ．タングステンシリサイド膜
６、３８ａ、３８ｂ．サイドウォール
７、１０．層間絶縁膜
８．コンタクト
８ａ、８ａａ、９ｂ、１１ａ、１１ａａ、２９、２９ａ、３２、３５ａ、３５ａａ、３５ｂｂ、３７ａ、３７ｂ．チタンナイトライド膜
８ｂ、８ｂｂ、１１ｂ、１１ｂｂ、１９．タングステン膜
８ｃ、１１ｃ、２５、２６、２８、３１、３３、３４、２８ａ．窒化タングステン膜
８ｄ、１１ｄ、２１、２３．チタンタングステン膜
９．第一の金属配線
９ａ．金属膜
１１．バイアホール
１２．第二の金属配線
１３．パッシベーション膜
１４．チタンシリサイド膜
１５．コンタクトホール
１６、２０、２２，２２ａ、２４、２７、２７ａａ、２７ｂｂ、３０、３５．チタン膜
１７．レジストパターン
１８．チタンアルミ合金膜
３６．ポリマー
３９．シラン系酸化膜
３９ａ．エッチングマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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