(57)【要約】【課題】本発明は、信頼性のあるトレンチのプロファイルを確保することができるデュアルダマシン配線の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のデュアルダマシン配線の製造方法は、（ａ）基板上に下部配線を形成する段階と、（ｂ）下部配線上に絶縁膜を形成する段階と、（ｃ）絶縁膜上にハードマスクを形成する段階と、（ｄ）ハードマスクをエッチングマスクで用いて絶縁膜内にビアを形成する段階と、（ｅ）ハードマスクをビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを規定するトレンチ用ハードマスクに再パターニングする段階と、（ｆ）トレンチ用ハードマスクをエッチングマスクとして用いて絶縁膜を一部エッチングしてビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを形成する段階と、（ｇ）トレンチ用ハードマスクを湿式エッチングで除去する段階と、（ｈ）トレンチ及びビアを配線物質で充填して配線を形成する段階を含む。【選択図】図３Ｈ
2006041519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板上に下部配線を形成する段階と；
（ｂ）前記下部配線上に絶縁膜を形成する段階と；
（ｃ）前記絶縁膜上にハードマスクを形成する段階と；
（ｄ）前記ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜内にビアを形成する段階と；
（ｅ）前記ハードマスクを、前記ビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを規定するトレンチ用ハードマスクに再パターニングする段階と；
（ｆ）前記トレンチ用ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜の一部をエッチングすることによって、前記ビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを形成する段階と；
（ｇ）前記トレンチ用ハードマスクを湿式エッチングで除去する段階；及び
（ｈ）前記トレンチ及びビアを配線物質で充填して配線を完成する段階を含むことを特徴とするデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２】
前記ハードマスクをＳｉＮ、ＳｉＣ、ＢＣＢ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮまたはこれらの組合で構成された物質で形成することを特徴とする請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３】
前記ハードマスクを２０００Å以上の厚さに形成することを特徴とする請求項２に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項４】
前記（ｇ）段階は、前記ハードマスクと前記絶縁膜のエッチング比が２０００：１以上になるように湿式エッチングする段階であることを特徴とする請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項５】
前記湿式エッチングは燐酸溶液を用いることを特徴とする請求項４に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項６】
前記ハードマスクをＢＮで形成することを特徴とする請求項５に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項７】
前記（ｂ）段階前に、前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階をさらに含み、
前記（ｄ）段階は、前記ハードマスクをエッチングマスクを用いて前記絶縁膜内に前記エッチング停止膜を露出させるビアを形成する段階であって、
前記（ｈ）段階前に、前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項８】
前記（ｂ）段階前に、前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階をさらに含み、
前記（ｄ）段階は、前記ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜内に前記エッチング停止膜を露出させるビアを形成する段階であって、
前記（ｇ）段階は、前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜と前記トレンチ用ハードマスクを同時に湿式エッチングで除去して、前記下部配線を露出させる段階であることを特徴とする請求項４に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項９】
前記エッチング停止膜と前記トレンチ用ハードマスクは同じ物質からなることを特徴とする請求項８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）段階は、
前記絶縁膜上にハードマスク用薄膜を形成する段階と；
前記ハードマスク用薄膜上に前記ビアを規定するフォトレジストパターンを形成する段階；及び
前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いてハードマスクをパターニングする段階を含み、
前記（ｄ）段階は、前記フォトレジストパターン及びハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜を乾式エッチングして前記ビアを形成する段階であることを特徴とする請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１１】
前記（ｅ）段階は、トレンチを規定するフォトレジストパターンを用いてトレンチ用ハードマスクを形成することを特徴とし、
前記（ｅ）段階後に、トレンチを規定する前記フォトレジストパターンを除去する段階をさらに含み、
前記（ｆ）段階は、前記トレンチ用ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜と前記ハードマスクのエッチング比が３０：１以上になるように乾式エッチングして前記トレンチを形成する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１２】
前記ハードマスクをＢＮで形成して、前記絶縁膜を酸化膜で形成することを特徴とする請求項１１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１３】
前記乾式エッチングは、ＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚガスを主エッチングガスとして用いることを特徴とする請求項１２に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１４】
前記（ｈ）段階における前記配線は銅配線であることを特徴とする請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１５】
前記絶縁膜をＦＳＧまたはＳｉＯＣで形成することを特徴とする請求項１４に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１６】
（ａ）基板上に下部配線を形成する段階と；
（ｂ）前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階と；
（ｃ）前記エッチング停止膜上に絶縁膜を形成する段階と；
（ｄ）前記絶縁膜上にＢＮ系ハードマスクを形成する段階と；
（ｅ）前記ＢＮ系ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜内に前記エッチング停止膜を露出させるビアを形成する段階と；
（ｆ）前記ＢＮ系ハードマスクを、前記ビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを規定するトレンチ用ハードマスクに再パターニングする段階と；
（ｇ）前記トレンチ用ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜の一部をエッチングすることによって、前記ビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを形成する段階と；
（ｈ）前記トレンチ用ハードマスクを燐酸溶液を用いた湿式エッチングで除去する段階と；
（ｉ）前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階；及び
（ｊ）前記トレンチ及びビアを配線物質で充填して配線を完成する段階を含むことを特徴とするデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１７】
前記（ｄ）段階は、
前記絶縁膜上にＢＮ系ハードマスク用薄膜を形成する段階と；
前記ＢＮ系ハードマスク用薄膜上に前記ビアを規定するフォトレジストパターンを形成する段階；及び
前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いてＢＮ系ハードマスクをパターニングする段階を含み、
前記（ｅ）段階は、前記フォトレジストパターン及びＢＮ系ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜を乾式エッチングすることによって前記エッチング停止膜を露出させる前記ビアを形成する段階であることを特徴とする請求項１６に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１８】
前記（ｆ）段階は、トレンチを規定するフォトレジストパターンを用いてトレンチ用ハードマスクを形成することを特徴とし、
前記（ｆ）段階後に、トレンチを規定する前記フォトレジストパターンを除去する段階をさらに含み、
前記（ｇ）段階は前記トレンチ用ハードマスクをエッチングマスクにして前記絶縁膜と前記ハードマスクのエッチング比が３０：１以上になるように乾式エッチングして前記トレンチを形成する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１９】
前記乾式エッチングは、ＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚガスを主エッチングガスとして用いることを特徴とする請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２０】
前記（ｈ）段階における前記配線は銅配線であることを特徴とする請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２１】
前記絶縁膜をＦＳＧまたはＳｉＯＣで形成することを特徴とする請求項２０に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細電子素子（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）の製造方法に係り、より具体的には微細電子素子のデュアルダマシン配線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロジック素子の高速化、高集積化は急速に進行しているが、これはトランジスタの微細化によって成り立っている。トランジスタの集積度向上に対応して配線は微細化されていて、これによる配線遅延の問題が深刻になっていて素子の高速化を妨害する原因で台頭している。
【０００３】
このような状況で従来からＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の配線材料で一般的に利用してきたアルミニウム合金の代わりにさらに抵抗が小さくて、高いＥＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性を有する材料である銅（Ｃｕ）を利用した配線が活発に開発されている。ところが、銅はエッチングが容易ではなく、工程中に酸化される問題点があるので、銅配線形成のためにはデュアルダマシン（Ｄｕａｌ  ｄａｍａｓｃｅｎｅ）工程用いられている。
【０００４】
デュアルダマシン工程は絶縁膜に上層配線が形成されるトレンチ（Ｔｒｅｎｃｈ）とこの上層配線を下層配線または基板に接続するビア（Ｖｉａ）を形成して、銅を充填した後に化学的機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；以下ＣＭＰとする）工程で平坦化する充填工程である。
【０００５】
このようなデュアルダマシン工程は金属配線以外にビットラインまたはワードライン形成に利用され、特に多層金属配線で上層金属配線と下層金属配線を接続させるためのビアを同時に形成することができるだけでなく、金属配線により発生する段差を除去することができるので後続工程を容易にする長所がある。
【０００６】
デュアルダマシン工程は大別してビアファースト法（Ｖｉａ  ｆｉｒｓｔ）とトレンチファースト法（Ｔｒｅｎｃｈ  ｆｉｒｓｔ）に区分されるが、ビアファースト法は絶縁膜（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌａｙｅｒ）を露光・現像およびエッチングによってビアを先に形成した後、絶縁膜を再びエッチングしてビア上部にトレンチ（Ｔｒｅｎｃｈ）を形成する方法である。そして、トレンチファースト法は反対にトレンチを先に形成した後、ビアを形成する方法である。
【０００７】
前記した二つの方法のうちビアファースト法が主に適用されている。
【０００８】
一方、従来のデュアルダマシン工程において、トレンチを形成するためのトレンチエッチング工程でエッチングマスクとしてハードマスク（Ｈａｒｄ  ｍａｓｋ）を利用する場合がある。
【０００９】
以下、図１Ａないし図２Ｂを参照して従来技術によるデュアルダマシン配線の製造方法を説明する。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂは従来技術によるデュアルダマシン配線の製造方法を説明するための断面図である。
【００１１】
図１Ａに示したように、従来技術によるデュアルダマシン配線の製造方法でトレンチ１７０を規定するハードマスク１５０が層間絶縁膜（ＩｎｔｅｒＭｅｔａｌｌｉｃ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ、ＩＭＤ）１４０上にパターニング（Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）されている。このようなハードマスク１５０をエッチングマスクにして層間絶縁膜１４０を乾式エッチング（Ｄｒｙ  ｅｔｃｈｉｎｇ）する場合、トレンチ１７０が形成される間、プラズマ（Ｐｌａｓｍａ）内のイオン（Ｉｏｎ）の衝撃（Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）によりハードマスク１５０もある程度エッチングが起こるようになる。特に、トレンチ１７０のサイズを決定するハードマスク１５０の端の部分（図１ＡのＡ部分）が多くエッチングされて端がラウンド（Ｒｏｕｎｄ）されたプロファイルを有するようになる。したがって、トレンチ１７０の上部に該当するハードマスク１５０の端の部分Ａの下にある層間絶縁膜１４０もエッチングされて端がラウンドされたプロファイルを有するようになる。このような、ラウンドされたプロファイルによって配線間のＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が減少するようになる。
【００１２】
また、図１Ｂに示したように、従来技術によるデュアルダマシン配線の製造方法で層間絶縁膜１４０内にトレンチ１７０を形成した後、ハードマスク１５０とビア１６０により露出したエッチング停止膜１３０を除去するために一般的にエッチバック（Ｅｔｃｈ−ｂａｃｋ）１８０工程を実施する。このようなエッチバック１８０によりハードマスク１５０とビア１６０により露出したエッチング停止膜１３０は除去されるが、エッチバック１８０の機械的エッチング（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｅｔｃｈｉｎｇ）によって外部に露出した層間絶縁膜１４０のトレンチ１７０上部（図１ＢのＢ）がエッチングされてさらにラウンドされたプロファイルを有するようになる。したがって、このようなラウンドされたプロファイルによって配線間のＣＤはさらに減少するようになる。
【００１３】
尚、説明を略した図面符号１１０は基板を示して、１２０は下部配線を示す。
【００１４】
図２Ａは図１ＡのＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真であって、図２Ｂは図１ＢのＳＥＭ写真である。
【００１５】
図２Ａに示したように、トレンチ形成のための乾式エッチング時にハードマスク２１０がエッチングされて端がラウンドされたプロファイルを有するようになる。そして、図２Ｂに示したように、ハードマスク（図２Ａの２１０）とビアにより露出したエッチング停止膜２３０を除去するためにエッチバックをする場合、トレンチ上部２２０の端の部分がエッチングされて端がラウンドされたプロファイルを有するようになることが分かる。
【００１６】
このように、トレンチ１７０エッチングのための乾式エッチングと、ハードマスク１５０及びエッチング停止膜１３０を除去するためのエッチバック１８０工程において、プラズマによる機械的エッチングの場合には、ハードマスク１５０に対する層間絶縁膜１４０のエッチング選択比が高くなく、層間絶縁膜１４０も一部エッチングされてトレンチ１７０の幅が臨界寸法以上に大きくなってトレンチ１７０臨界寸法を正確に調節できなくなる。したがって、配線間のＣＤが減るようになって、これによって電流の漏洩（Ｌｅａｋａｇｅ）が増加したり配線間に短絡（Ｓｈｏｒｔ）が発生するようになる。これを改善するためにビア１６０とトレンチ１７０内に配線物質を形成した後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を利用して素子を平坦化する時に、過度にＣＭＰを実施して配線間のＣＤを確保することができる。しかし、このような過度なＣＭＰによって全体の製造時間が増えるようになって、それによって製造収率が落ちる等多くの副作用が発生するようになる。
【特許文献１】大韓民国特開第２００４−００００９００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、信頼性のあるトレンチのプロファイルを確保することができるデュアルダマシン配線の製造方法を提供しようとするものである。
【００１８】
本発明の目的は上述した目的に制限されるものではなく、上述していない他の目的についても下記の記載から当業者に明確に理解されるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記技術的課題を達成するための本発明の一実施形態によるデュアルダマシン配線の製造方法は、（ａ）基板上に下部配線を形成する段階と、（ｂ）前記下部配線上に絶縁膜を形成する段階と、（ｃ）前記絶縁膜上にハードマスクを形成する段階と、（ｄ）前記ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜内にビアを形成する段階と、（ｅ）前記ハードマスクを前記ビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを規定するトレンチ用ハードマスクに再パターニングする段階と、（ｆ）前記トレンチ用ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜の一部をエッチングすることによって前記ビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを形成する段階と、（ｇ）前記トレンチ用ハードマスクを湿式エッチングで除去する段階と、（ｈ）前記トレンチ及びビアを配線物質で充填して配線を完成する段階を含む。
【００２０】
また、前記技術的課題を達成するための本発明の他の実施形態によるデュアルダマシン配線の製造方法は、（ａ）基板上に下部配線を形成する段階と、（ｂ）前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階と、（ｃ）前記エッチング停止膜上に絶縁膜を形成する段階と、（ｄ）前記絶縁膜上にＢＮ系ハードマスクを形成する段階と、（ｅ）前記ＢＮ系ハードマスクをエッチングマスクとして用いて前記絶縁膜内に前記エッチング停止膜を露出させるビアを形成する段階と、（ｆ）前記ＢＮ系ハードマスクを前記ビアと連結されるとともに配線が形成されるトレンチを規定するトレンチ用ハードマスクに再パターニングする段階と、（ｇ）前記トレンチ用ハードマスクをエッチングマスクで利用して前記絶縁膜の一部をエッチングして前記ビアと連結されて配線が形成されるトレンチを形成する段階と、（ｈ）前記トレンチ用ハードマスクを燐酸溶液を用いた湿式エッチングで除去する段階と、（ｉ）前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階と、（ｊ）前記トレンチ及びビアを配線物質で充填して配線を完成する段階を含む。
【００２１】
その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように本発明によるデュアルダマシン配線の製造方法によれば、トレンチのプロファイルを安定的に再現できて、過度なＣＭＰ工程を経なくても配線間のＣＤを確保することができる性能が向上したデュアルダマシン配線の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付した図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になることである。しかし本発明は以下で開示する実施形態に限られることでなく相異なる多様な形態で具現されるものであり、単に本実施形態は本発明の開示が完全なようにしており、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は特許請求の範囲により定義されるものである。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を示す。
【００２４】
本発明のデュアルダマシン配線製造方法が適用される素子は高集積回路半導体素子、プロセッサー、ＭＥＭ'ｓ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）素子、光電子（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）素子、ディスプレー素子（ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）などの微細電子素子である。特に、本発明のデュアルダマシン配線製造方法は高速特性が要求されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＣＰＵとＤＳＰの組合、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ロジック素子、ＳＲＡＭなどにさらに有用である。
【００２５】
以下、本発明の実施形態では、下部配線を露出させる開口部をビアと称し、配線が形成される領域をトレンチと称する。また、ミスアラインが発生してもビアのサイズがそのまま維持することができる方法であるビア先行（Ｖｉａ  ｆｉｒｓｔ）デュアルダマシン配線製造方法を例に挙げてデュアルダマシン配線製造方法を説明する。
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図３Ａないし図３Ｉに基づいて説明する。図３Ａないし図３Ｉは本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【００２７】
まず、図３Ａに示したようにデュアルダマシン配線製造方法が適用される基板３１０を準備する。デュアルダマシン配線製造方法が適用される基板３１０上には下部配線３２０が形成されている。基板３１０としてはシリコーン基板、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、ガリウム砒素基板、シリコーンゲルマニウム基板、セラミック基板、石英基板、またはディスプレー用ガラス基板などを例に挙げることができる。基板３１０上には多様な種類のアクティブ素子及びパッシブ素子などを含むことができる。下部配線３２０は多様な種類の配線物質、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などで構成することができる。低抵抗の観点で下部配線３２０は銅で形成することが望ましい。下部配線３２０の表面は平坦化されていることが望ましい。
【００２８】
図３Ｂを参照すると、下部配線３２０が形成された基板３１０全面にエッチング停止膜（Ｅｔｃｈ  ｓｔｏｐ  ｌａｙｅｒ）３３０、層間絶縁膜（Ｉｎｔｅｒ  Ｍｅｔａｌ  ＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃまたはＩＭＤ）３４０及びハードマスク（Ｈａｒｄ  ｍａｓｋ）用薄膜３５０を順に形成する。そして、図３Ｃに示したように、ハードマスク用薄膜３５０上にビアを規定するフォトレジストパターン３５５を形成する。
【００２９】
ここで、エッチング停止膜３３０は、後続のビア形成のための乾式エッチング工程時およびトレンチ形成のための乾式エッチング工程時に下部配線３２０がエッチング工程に露出して電気的特性が損傷されることを防止するために形成する。したがって、エッチング停止膜３３０はその上に形成される層間絶縁膜３４０に対するエッチング選択比が大きい物質で形成する。望ましくは、エッチング停止膜３３０は誘電率が４〜５であるＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ／Ｎ系列の物質、ＢＮ（Ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）またはこれらの組合で構成された物質等で形成する。エッチング停止膜３３０の厚さは、層間絶縁膜３４０の誘電率に及ぼす影響を考慮して可能な限り最小化するがエッチング停止膜３３０としての機能を遂行するに十分な厚さで形成する。そして、エッチング停止膜３３０はエッチング阻止のために用いることができるだけでなく、基板３１０に形成された下部配線３２０が銅で形成されている場合には銅拡散阻止膜の役割も果たすことができる。
【００３０】
層間絶縁膜３４０は熱的安定性に優れ、誘電率も低い低誘電率物質で形成する。下部配線３２０と形成しようとするデュアルダマシン配線間のＲＣ信号遅延を防止して相互干渉及び電力消費の増加を抑制するために層間絶縁膜３４０は低誘電率物質で形成することが望ましい。層間絶縁膜３４０は内部にビア及びトレンチを形成するに十分な厚さを有しており、低誘電率（Ｌｏｗ−ｋ）を有する有機ポリマーとドープ（ｄｏｐｅ）された種々の酸化膜などで形成することができる。ドープされた種々の酸化膜としてはフッ素がドーピングされた酸化膜（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ｏｘｉｄｅまたはＦＳＧ）、炭素がドーピングされた酸化膜（ｃａｒｂｏｎ−ｄｏｐｅｄ  ｏｘｉｄｅ）、シリコーン酸化膜、ＨＳＱ（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）（ＳｉＯ：Ｈ）、ＭＳＱ（ｍｅｔｈｙｌ  ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）（ＳｉＯ：ＣＨ３）またはａ−ＳｉＯＣ（ＳｉＯＣ：Ｈ）などで形成することができる。低誘電率を有する有機ポリマーとしてはポリアリルエーテル系樹脂、環状フッ素樹脂、シロキサン共重合体、フッ化ポリアリルエーテル系樹脂、ポリペンタフルオロスチレン（ｐｏｌｙｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｓｔｙｌｅｎｅ）、ポリテトラフルオロスチレン系樹脂、フッ化ポリイミド樹脂、フッ化ポリナフタリン（ｐｏｌｙｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ  ｆｌｕｒｉｄｅ）、ポリサイド（ｐｏｌｙｃｉｄｅ）樹脂などがある。また、層間絶縁膜３４０としては既存のＳｉＯ２膜に多量の炭素を含有させたいわゆるＳｉＯＣ薄膜を用いることができる。ＳｉＯＣ薄膜はメチルシラン（ｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、ジメチルシラン（ｄｉ−ｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチルシラン（ｔｒｉ−ｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、テトラメチルシラン（ｔｅｔｒａ−ｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）などのソースを用いて形成することができる。
【００３１】
このような層間絶縁膜３４０はＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）、ＨＤＰ−ＣＶＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  ＣＶＤ）、ＡＰＣＶＤ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ＣＶＤ）、スピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）方式などを用いて形成することができる。層間絶縁膜３４０は３０００ないし２００００Åの厚さに、望ましくは６０００ないし７０００Åの厚さに形成する。しかし、層間絶縁膜３４０の厚さは当業者により多様に変形可能なことはもちろんである。
【００３２】
ハードマスク用薄膜３５０は後続するトレンチエッチング工程でトレンチを規定するエッチングマスクとして用いるために形成する。したがって、ハードマスク用薄膜３５０はトレンチが形成される層間絶縁膜３４０に対して選択的エッチング比が高い物質で形成することが望ましい。ハードマスク用薄膜３５０としてはＳｉＮ、ＳｉＣ、ＢＣＢ（ＢｅｎｚｏＣｙｃｌｏＢｕｔｅｎｅ）、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮまたはこれらの組合で構成された物質等で形成することが望ましい。ハードマスク用薄膜３５０は後続するトレンチエッチング工程でエッチングマスクとして使われるが、トレンチエッチング時にハードマスク用薄膜３５０下部に位置した層間絶縁膜３４０がエッチングされることを防止するために、ハードマスク用薄膜３５０は１０００Å以上の厚さで形成することが望ましく、後続する湿式エッチング工程で十分に除去した厚さで形成することが望ましい。
【００３３】
フォトレジストパターン３５５は２４８ｎｍ以下の光源に適合なフォトレジストを塗布した後、ビアを規定するフォトマスクを用いた露光及び現像を経て形成する。
【００３４】
図３Ｄを参照すると、フォトレジストパターン３５５をエッチングマスクとして用いてハードマスク用薄膜３５０を乾式エッチングでパターニングしてハードマスク３５１を形成する。そして、フォトレジストパターン３５５とハードマスク３５１をエッチングマスクで用いて層間絶縁膜３４０を乾式エッチングしてビア３６０を形成する。この時、エッチング停止膜３３０が露出されるまでエッチングを実施する。このような乾式エッチングは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で進行することが望ましく、ハードマスク３５１と層間絶縁膜３４０だけ選択的にエッチングしてエッチング停止膜３３０はエッチングしないように反応性イオンエッチングの条件を調節して進行する。
【００３５】
そして、後続するエッチング工程と洗浄工程でビア３６０と隣接した下部配線３２０を保護するためにビア３６０を充填材（図示せず）で充填することができる。このような充填材（図示せず）はＨＳＱ（ＨｙｄｒｏｇｅｎＳｉｌｓｅｓＱｕｉｏｘａｎｅ）またはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）などの物質を用いてスピンコーティング法などにより形成することができる。このような充填材は当業者に周知の物質と方法で形成することができ、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
図３Ｅを参照すると、ビア３６０を形成するためのエッチングマスクに用いられたフォトレジストパターン３５５を除去する。ここで、フォトレジストパターン３５５はＯ２灰化（ａｓｈｉｎｇ）工程または水素系（Ｈ２  ｂａｓｅｄ）プラズマ処理後ストリッパーを用いる工程で除去する。その後、ハードマスク３５０上にトレンチを規定するフォトレジストパターン３６５を形成する。ここで、フォトレジストパターン３６５は２４８ｎｍ以下の光源に適合なフォトレジストを塗布した後、トレンチを規定するフォトマスクを用いた露光及び現像を経て形成する。
【００３７】
図３Ｆを参照すると、フォトレジストパターン３６５をエッチングマスクとして用いてハードマスク３５０を乾式エッチングしてトレンチ用ハードマスク３５２を再パターニングする。この時、層間絶縁膜３４０が露出されるまで乾式エッチングを実施する。このような乾式エッチングは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で進行することが望ましく、ハードマスク３５１だけ選択的にエッチングして層間絶縁膜３４０はエッチングしないように反応性イオンエッチングの条件を調節して進行する。その後、フォトレジストパターン３６５はＯ２灰化（ａｓｈｉｎｇ）工程または水素系（Ｈ２  ｂａｓｅｄ）プラズマ処理後ストリッパーを用いる工程で除去する。
【００３８】
図３Ｇはトレンチ３７０を形成する段階を示す。トレンチ用ハードマスク３５２をエッチングマスクとして用いて層間絶縁膜３４０を所定の深さで乾式エッチングしてトレンチ３７０を形成する。このような乾式エッチングはＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚなどの主エッチングガスとＡｒガスなどの不活性ガスの混合ガスまたはここにＯ２、Ｎ２、及びＣＯｘから選択された一つ以上のガスをさらに添加した混合ガスを用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で進行する。この時、層間絶縁膜３４０とハードマスク３５２間の選択的エッチング比は３０：１以上であることが望ましい。このような乾式エッチングに対して本発明の一実施形態によるハードマスク３５２はＢＮで形成して、層間絶縁膜３４０はＳｉＯ２、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣなどを含む種々の酸化膜で形成する場合、高い選択的エッチング比を得ることができる。
【００３９】
トレンチ３７０が形成される深さを調節するためにエッチング時間制御方式またはエッチング停止膜を利用した方式を用いることができる。ここで、エッチング時間制御方式とは、トレンチ３７０形成のための乾式エッチングの進行時間を制御して一定の深さのトレンチ３７０を形成することを言う。そして、エッチング停止膜を利用した方式とは、層間絶縁層３４０内であってトレンチ３７０が形成される領域の下部にエッチング停止膜（図示せず）を形成して乾式エッチングのエンドポイント（Ｅｎｄ  ｐｏｉｎｔ）をあらかじめ形成して置く方式である。
【００４０】
トレンチ３７０形成のための乾式エッチング時、層間絶縁膜３４０がエッチングされる間ハードマスク３５２の端の部分もエッチングされて図３Ｇに示したようにラウンドされたプロファイルを有するようになる。本発明の一実施形態によるハードマスク３５２は、トレンチ３７０形成のための乾式エッチング時ハードマスク３５２下部に位置した層間絶縁膜３４０の上部がエッチングされてトレンチ３７０の端がラウンドされたプロファイルを有することを防止するために１０００Å以上の厚さで形成することが望ましい。
【００４１】
図３Ｈを参照すると、トレンチ３７０形成のために用いたハードマスク３５２を湿式エッチングで除去する。ハードマスク３５２を湿式エッチングで除去する過程で、トレンチ３７０とビア３６０を構成している層間絶縁膜３４０がエッチングされることを最小化するために、ハードマスク３５２と層間絶縁膜３４０の選択的エッチング比が２０００：１以上になるエッチング液を用いることが望ましい。本発明の一実施形態によるハードマスク３５２除去用エッチング液として燐酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いる場合、ＢＮ（Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）で構成されたハードマスク３５２と種々の酸化膜の層間絶縁膜３４０に対して５０００：１以上の選択的エッチング比を得ることができる。このように、ハードマスク３５２を高いエッチング選択比を有する湿式エッチングにより除去する場合、トレンチ３７０とビア３６０のプロファイルに影響を与えないでハードマスク３５２だけ選択的に除去することができる。
【００４２】
そして、ビア３６０により露出したエッチング停止膜３３０を除去して下部配線３２０を露出させる。エッチング停止膜３３０を除去するために乾式エッチングまたは湿式エッチングを用いることができ、望ましくは乾式エッチングを利用して下部配線３２０が露出されるまでエッチングを実施する。このような乾式エッチングは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で進行することができる。エッチング停止膜３３０エッチングは下部配線３２０に影響を及ぼさないでエッチング停止膜３３０のみを選択的に除去することができるエッチング条件で実施する。
【００４３】
このように、本発明はハードマスク３５０とビア３６０により露出したエッチング停止膜３３０を順次除去することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、一つの湿式エッチング工程でハードマスク３５２とエッチング停止膜３３０を同時に除去することもできる。この場合、ハードマスク３５２とエッチング停止膜３３０は同じ種類の物質で形成するとよい。
【００４４】
図３Ｉに示したように、下部配線３２０が露出されてビア３６０とトレンチ３７０が形成された層間絶縁膜３４０内に導電膜を形成した後、平坦化して上部配線３８０を形成する。上述した過程でトレンチ用ハードマスク３５２を湿式エッチングにより除去することによって、トレンチ３７０上部のプロファイルを初期に形成したとおり維持することができる。したがって、層間絶縁膜３４０内に導電膜を形成した後平坦化する過程で配線間のＣＤを確保するためのオーバーＣＭＰ（Ｏｖｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）をする必要がなくなる。
【００４５】
このような導電膜を形成する物質はアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（Ａｌ−ａｌｌｏｙ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、タングステン（Ｗ）及びモリブデン（Ｍｏ）で構成された群から選択された少なくともいずれか一つで構成されることができる。そして、導電膜を形成する方法は導電物質をスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法で膜を形成してリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）する方法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成する方法、電気メッキ法（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ｐｌａｔｉｎｇ）のうちから選択されたいずれか一つの方法で形成することができる。電気メッキ法を利用する場合には電解時に電流を流すためにシード層（ｓｅｅｄ  ｌａｙｅｒ）を形成する必要がある。
【００４６】
また、上部配線３８０を形成する前に拡散防止膜（図示せず）を形成することができる。特に銅（Ｃｕ）をダマシン工程で形成する時には拡散防止膜（図示せず）は銅導電物質の拡散によって層間絶縁膜３４０の絶縁特性劣化などを防止するために必需的に使われることができる。拡散防止膜（図示せず）の材料としてはＴａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴａＣ、ＷＣ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮのうちから選択された少なくとも一つを用いることができ、形成方法としてはＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のうちから選択されたいずれか一つの方法を用いることができる。
【００４７】
前記図３Ａないし図３Ｉを参照しながら説明したビア先行デュアルダマシン配線製造方法をトレンチ先行デュアルダマシン配線製造方法に適用することができることはもちろんである。
【００４８】
以上添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できることが容易に理解できる。それゆえに以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであって限定的でないことに理解しなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のデュアルダマシン配線製造方法が適用される素子は高集積回路半導体素子、プロセッサー、ＭＥＭ'ｓ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）素子、光電子（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）素子、ディスプレー素子（ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）などの微細電子素子である。特に、本発明のデュアルダマシン配線製造方法は高速特性が要求されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＣＰＵとＤＳＰの組合、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ロジック素子、ＳＲＡＭなどにさらに有用である。但し、上述したデュアルダマシン配線製造方法が適用される素子は例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】従来技術によるデュアルダマシン配線の製造方法を説明するための断面図である。
【図１Ｂ】従来技術によるデュアルダマシン配線の製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ａ】図１ＡのＳＥＭ写真である。
【図２Ｂ】図１ＢのＳＥＭ写真である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｆ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｇ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｈ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【図３Ｉ】本発明の一実施形態によるデュアルダマシン工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
３１０  基板
３２０  下部配線
３３０  エッチング停止膜
３４０  層間絶縁膜
３５０  ハードマスク用薄膜
３５１  ハードマスク
３５２  トレンチ用ハードマスク
３５５  フォトレジストパターン
３６０  ビア
３６５  フォトレジストパターン
３７０  トレンチ
３８０  上部配線
【図１Ａ】
2006041519.tif 000003
【図１Ｂ】
2006041519.tif 000004
【図２Ａ】
2006041519.tif 000005
【図２Ｂ】
2006041519.tif 000006
【図３Ａ】
2006041519.tif 000007
【図３Ｂ】
2006041519.tif 000008
【図３Ｃ】
2006041519.tif 000009
【図３Ｄ】
2006041519.tif 000010
【図３Ｅ】
2006041519.tif 000011
【図３Ｆ】
2006041519.tif 000012
【図３Ｇ】
2006041519.tif 000013
【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
2006041519.tif 000015