(57)【要約】【課題】金属配線オーバーエッチング工程の際にエッチングガスによるドレインコンタクトプラグの損失を防止するための半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１００の上部にドレインコンタクトプラグ１０４を有する第１絶縁膜１０２が形成される。この第１絶縁膜１０２とドレインコンタクトプラグ１０４の上部に第２絶縁膜１０６が形成される。次いで、その第２絶縁膜１０６をエッチングしてドレインコンタクトプラグ１０４の上部を露出させる。その後、金属配線コンタクトホール１０８（図１Ｃ参照）を有する半導体基板１００の上部にグルー膜１１０と金属膜１１２を形成する。したがって、金属配線１１６を形成するオーバーエッチング工程時にドレインコンタクトプラグ１０４の上部に一定の厚さの第２絶縁膜１０６が残留しているので、ドレインコンタクトプラグ１０４と金属配線１１６との間に不整合部が生じた場合でも、エッチングガスのＳＦ６ガスでドレインコンタクトプラグ１０４が損失するのを防ぐ。【選択図】    図１Ｆ
2008103669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上部に、ドレインコンタクトプラグの形成された第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜およびドレインコンタクトプラグの上部に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記ドレインコンタクトプラグの上部に形成された前記第２絶縁膜をエッチングすることにより、前記ドレインコンタクトプラグの上部を露出させる工程と、
前記金属配線コンタクトホールを含んだ前記半導体基板の上部にグルー膜および金属膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
半導体基板の上部に、ドレインコンタクトプラグの形成された第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜およびドレインコンタクトプラグの上部に第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２および第１絶縁膜の一部を除去するためのエッチング工程を行い、前記ドレインコンタクトプラグから離隔した金属配線コンタクトホールを形成するが、前記エッチング工程の際に、前記ドレインコンタクトプラグの上部に形成された前記第２絶縁膜がエッチングされて前記ドレインコンタクトプラグの上部を露出させる工程と、
前記金属配線コンタクトホールを含んだ前記半導体基板の上部にグルー膜および金属膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２絶縁膜は、酸化膜で形成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記グルー膜は、チタニウムおよびチタニウム窒化膜の積層構造に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜は、ＣＶＤ法を用いてタングステンで形成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に金属配線のオーバーエッチング(over-etch)工程時にエッチングガスでドレインコンタクトプラグ(drain contact plug)が損失を受けるのを防止できるようにした半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子がますます高集積化されるに伴い、ドレインコンタクトプラグおよび金属配線幅も極細化する傾向にある。一般に、不揮発メモリの代表とされるフラッシュメモリ素子の場合、金属配線は次のようにして形成される。
【０００３】
所定の構造に形成された半導体基板の上部にドレインコンタクトホールを有する絶縁膜が形成される。その後、ドレインコンタクトホールを埋め込むようにドープド(doped)ポリシリコン膜を形成する。続いて、絶縁膜の上部が露出するまでポリシリコン膜を研磨してドレインコンタクトプラグを形成後、ドレインコンタクトプラグを有する半導体基板の上部にグルー膜(glue layer)を形成する。この際、グルー膜は、チタニウム（Ｔｉ）およびチタニウム窒化膜（Tin）を積層させて構造に形成される。続いて、グルー膜の上部にＣＶＤ(Chemical Vapor  Deposition)法を用いてタングステンＷを形成した後、写真およびエッチング工程によってタングステンおよびグルー膜を順次エッチングして金属配線を形成する。金属配線を形成する際、まずタングステンをエッチングガスであるＳＦ６ガスを用いたドライプラズマエッチング工程でエッチングした後、残留するタングステンを除去するために一定の時間オーバーエッチング工程を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようにエッチング工程で金属配線を形成する従来技術にあっては、オーバーエッチング工程の際にグルー膜が露出する。その際、グルー膜の一部分がプラズマエッチング工程によって局部的に損傷を受ける。それが原因でエッチングガスのＳＦ６ガスでドレインコンタクトプラグもまたアタックを受けて損失する。ドレインコンタクトプラグの一部が損失すると、金属配線とドレインコンタクトプラグとの間に短絡現象が生じる不具合がある。
【０００５】
短絡という問題点を解消するために、チタニウムとチタニウム窒化膜からなるグルー膜の膜厚を増加させるか、もしくはタングステンのオーバーエッチングターゲットを減少させる方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、グルー膜の膜厚を厚く増加させると、金属配線の全体の線厚が増えることになってキャパシタンスが増大する。また、タングステンのオーバーエッチングターゲットを減少させる場合、そのタングステンが完全には除去されず、金属配線と金属配線との間にブリッジを誘発してしまう。また、タングステンエッチング工程の際、ドレインコンタクトプラグと金属配線との間にミスアライン（不整合）が生じると、金属配線と金属配線との間のブリッジ問題は深刻化する。
【０００７】
以上に鑑み、本発明の目的は、金属配線をオーバーエッチングする際にエッチングガスでドレインコンタクトプラグが損失を受けるのを防止できる半導体素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の半導体素子の製造方法は、半導体基板の上部に、ドレインコンタクトプラグの形成された第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜およびドレインコンタクトプラグの上部に第２絶縁膜を形成する工程と、前記ドレインコンタクトプラグの上部に形成された前記第２絶縁膜をエッチングすることにより、前記ドレインコンタクトプラグの上部を露出させる工程と、前記金属配線コンタクトホールを含んだ前記半導体基板の上部にグルー膜および金属膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明による半導体素子の製造方法は、半導体基板の上部に、ドレインコンタクトプラグの形成された第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜およびドレインコンタクトプラグの上部に第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２および第１絶縁膜の一部を除去するためのエッチング工程を行い、前記ドレインコンタクトプラグから離隔した金属配線コンタクトホールを形成するが、前記エッチング工程の際に、前記ドレインコンタクトプラグの上部に形成された前記第２絶縁膜がエッチングされて前記ドレインコンタクトプラグの上部を露出させる工程と、前記金属配線コンタクトホールを含んだ前記半導体基板の上部にグルー膜および金属膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体素子の製造方法によれば、以下のいくつかの効果を奏する。
【００１１】
（１）金属配線を形成するためのオーバーエッチング工程の際に、ドレインコンタクトプラグの上部に一定の厚さの第２絶縁膜が残留する。そのため、エッチングガスであるＳＦ６ガスのためにドレインコンタクトプラグが損失を受けるのを根本的に防止できる。
【００１２】
（２）グルー膜の膜厚を減少させた場合でも、ドレインコンタクトプラグの上部に一定の厚さの第２絶縁膜が残留する。したがって、ドレインコンタクトプラグの損失を防止することができる。
【００１３】
（３）グルー膜の膜厚を減少させることが可能であり、あるいは金属膜の膜厚を増加させることが可能であり、その結果、金属配線の抵抗を減少させ、キャパシタンスを減少させることができる。
【００１４】
（４）ドレインコンタクトプラグと金属配線との間にミスアラインが発生した場合でも、ドレインコンタクトプラグの上部に一定の厚さのグルー膜と金属膜が残留している。そのため、ＳＦ６ガスでドレインコンタクトプラグが損失するのを根本的に防止できる。
【００１５】
（５）不良品の発生を抑えて歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る半導体素子の製造方法についてその好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１（Ａ）〜（Ｆ）は、本実施形態による半導体素子の製造方法による各工程を順に示す素子の断面図である。
【００１８】
まず、図１（Ａ）に示すように、素子分離膜、ゲート、ソースおよびドレインを含んだ所定の構造が形成された半導体基板１００の上部に第１絶縁膜１０２を形成する。それから、写真およびエッチング工程によって半導体基板１００の一部が露出するまで第１絶縁膜１０２をエッチングしてドレインコンタクトホールを形成する。ドレインコンタクトホールが埋め込まれるように、第１絶縁膜１０２を含んだ半導体基板１００の上部に導電膜を形成した後、第１絶縁膜１０２の上部が露出するまで研磨工程を行い、ドレインコンタクトプラグ１０４を形成する。その際、導電膜としてはポリシリコン膜で形成する。
【００１９】
つぎに、図１（Ｂ）に示すように、ドレインコンタクトプラグ１０４を含んだ半導体基板１００の上部に第２絶縁膜１０６を形成する。その際、第２絶縁膜１０６は酸化膜で形成するが、酸化膜の膜厚は後続の工程である金属配線の形成工程時に行われるオーバーエッチングターゲットに合わせて設定する。
【００２０】
つぎに、図１（Ｃ）に示すように、第２絶縁膜１０６および第１絶縁膜１０２の一部を除去するためのエッチング工程を行い、ドレインコンタクトプラグ１０４から離隔した金属配線コンタクトホール１０８を形成する。この際、第２絶縁膜１０６および第１絶縁膜１０２をエッチングするエッチング工程を行う間に、ドレインコンタクトプラグ１０４の上部に形成された第２絶縁膜１０６がエッチングされてドレインコンタクトプラグ１０４の上部が露出する。
【００２１】
つぎに、図１（Ｄ）に示すように、金属配線コンタクトホール１０８を含んだ半導体基板１００の表面にグルー膜１１０を形成する。この際、グルー膜１１０はチタニウム（Ｔｉ）およびチタニウム窒化膜（ＴｉＮ）の積層構造に形成する。金属配線コンタクトホール１０８が埋め込まれるように、グルー膜１１０を含んだ半導体基板１００の上部に金属膜１１２を形成する。この際、金属膜１１２はＣＶＤを用いてタングステンで形成する。
【００２２】
続いて図１（Ｅ）に示すように、金属膜１１２の一部が露出するように、金属膜１１２を含んだ半導体基板１００の上部にフォトレジストパターン１１４を形成する。
【００２３】
そして、図１（Ｆ）に示すように、フォトレジストパターン１１４をマスクとして金属膜１１２およびグルー膜１１０をエッチングして金属配線１１６を形成した後、フォトレジストパターン１１４を除去する。この際、金属膜１１２は、ＳＦ２ガスを用いたオーバーエッチング工程によって完全に除去する。
【００２４】
前述したように、金属配線１１６を形成するためのオーバーエッチング工程の際にドレインコンタクトプラグ１０４の上部に一定の厚さ（Ａ）の第２絶縁膜１０６が残留するため、エッチングガスであるＳＦ６ガスによるドレインコンタクトプラグ１０４の損失を根本的に防止することができる。
【００２５】
また、グルー膜１１０の膜厚を減少させても、ドレインコンタクトプラグ１０４の上部に一定の厚さ（Ａ）の第２絶縁膜１０６が残留するため、ドレインコンタクトプラグ１０４の損失を防止することができる。これにより、グルー膜１１０の膜厚の減少または金属膜１１２の膜厚の増加が可能であって金属配線１１６の抵抗の減少またはキャパシタンスの減少が可能である。
【００２６】
一方、図２に示すように、本実施形態の製造方法においては、ドレインコンタクトプラグと金属配線との間に不整合が発生した場合でも、以下のようにしてドレインコンタクトプラグの損失を防ぐことができる。
【００２７】
不整合が生じたフォトレジストパターンをマスクとして、図１（Ｅ）中の符号１１２で示す金属膜をエッチングして金属配線１１６を形成する。このとき、金属膜１１２は、ＳエッチングガスであるＦ６ガスを用いたオーバーエッチング工程にて除去する。不整合のフォトレジストパターンを用いて金属配線１１６を形成すると、ドレインコンタクトプラグ１０４と金属配線１１６との間に不整合部Ｂが発生する。
【００２８】
そのようにドレインコンタクトプラグ１０４と金属配線１１６との間に不整合部Ｂが発生した場合でも、ドレインコンタクトプラグ１０４の上部に一定の厚さのグルー膜１１０と金属膜１１２が残留しているので、ＳＦ６ガスによってドレインコンタクトプラグ１０４が損失を受けることがないよう根本的に防止できる。
【００２９】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、そうした実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態、応用例、変形例、そしてそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】は本発明による半導体素子の製造方法の実施形態において工程を順に示す素子の断面図。
【図１Ｂ】は本実施形態における次工程を示す断面図。
【図１Ｃ】は本実施形態における次工程を示す断面図。
【図１Ｄ】は本実施形態における次工程を示す断面図。
【図１Ｅ】は本実施形態における次工程を示す断面図。
【図１Ｆ】は本実施形態における次工程を示す断面図。
【図２】本実施形態においてドレインコンタクトプラグと金属配線との間に不整合部が生じた場合にドレインコンタクトプラグ損失を防止する態様を示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１００    半導体基板
１０２    第１絶縁膜
１０４    ドレインコンタクトプラグ
１０６    第２絶縁膜
１０８    金属配線コンタクトホール
１１０    グルー膜
１１２    金属膜
１１４    フォトレジストパターン
１１６    金属配線
【図１Ａ】
2008103669.tif 000003
【図１Ｂ】
2008103669.tif 000004
【図１Ｃ】
2008103669.tif 000005
【図１Ｄ】
2008103669.tif 000006
【図１Ｅ】
2008103669.tif 000007
【図１Ｆ】
2008103669.tif 000008
【図２】
2008103669.tif 000009