(57)【要約】【課題】炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜に埋め込まれた金属配線を有する半導体装置において金属配線間の寄生容量を確実に低減できるようにする。【解決手段】シリコン基板３１の上に第１の絶縁膜３２を介して炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜３３を形成した後、第２の絶縁膜３３に対してレジストパターン３４をマスクにエッチングを行なって、第２の絶縁膜３３に配線溝３５を形成し、その後、配線溝３５にレジスト膜３６を埋め込む。次に、ドライエッチングにより、配線溝３５の外側にあるレジスト膜３６を除去した後、ウェットエッチングにより、配線溝３５の内部にあるレジスト膜３６を除去する。次に、配線溝３５に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する。【選択図】　　　図６
2004056123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に対してレジストパターンをマスクにエッチングを行なって、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
レジスト膜を前記配線溝が埋まるように形成する工程と、
ドライエッチングにより、前記レジスト膜における前記配線溝の外側に存在する部分を除去する工程と、
ウェットエッチングにより、前記レジスト膜における前記配線溝の内部に存在する部分を除去する工程と、
前記配線溝に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記レジスト膜における前記配線溝の内部に存在する部分を除去する工程と、前記配線溝に金属膜を埋め込む工程との間に、前記配線溝の内部にプラズマを供給する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記プラズマは、酸素を含んでいると共に１３．３Ｐａ以下の圧力下で供給され、
前記プラズマを供給した後に、前記配線溝の壁部又は底部にシリコン酸化層が形成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記プラズマの供給は、異方性ＲＩＥにより行なわれることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シリコン酸化層の密度は２．０ｇ／ｃｍ３　以上であり、前記シリコン酸化層の厚さは２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３に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】
本発明は、低い比誘電率を有する絶縁膜（以下、低誘電率膜と称する）に金属配線が埋め込まれてなる半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図９を参照しながら、低誘電率膜に金属配線が埋め込まれてなる半導体装置の構造について説明する。
【０００３】
図９に示すように、半導体基板１００の上に形成された第１の絶縁膜１０１の上に例えばシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１０２が形成されており、該第２の絶縁膜１０２には、例えばタンタルナイトライドからなるバリアメタル層１０５ａと例えば銅膜からなる主配線層１０５ｂとから構成される金属配線１０５が埋め込まれている。
【０００４】
ところで、前述の半導体装置においては、金属配線１０５同士の間に介在する第２の絶縁膜１０２がシリコン酸化膜（比誘電率は３．９〜４．２程度である）からなるため、金属配線１０５同士の間に発生する寄生容量が大きくなるので、半導体装置の高速動作が妨げられるという問題がある。
【０００５】
そこで、第２の絶縁膜１０２として、比誘電率が低い炭素含有シリコン酸化膜（比誘電率は２．５程度である）を用いることが考慮される。
【０００６】
以下、図１０（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜に金属配線が埋め込まれてなる半導体装置の製造方法について説明する。
【０００７】
まず、図１０（ａ）に示すように、半導体基板１００の上に形成された第１の絶縁膜１０１の上に、炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１１０を形成した後、図１０（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜１１０の上に、配線溝形成用開口部を有するレジストパターン１１１を形成する。
【０００８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第２の絶縁膜１１０に対して、レジストパターン１１１をマスクにして、フッ素及び炭素を主成分とするエッチングガスを用いるプラズマエッチングを行なって、第２の絶縁膜１１０に配線溝１１２を形成する。このようにすると、レジストパターン１１１の表面には、プラズマエッチングされる前のレジスト材料に比べて結合状態が変化し、フッ素及び炭素を主成分とするポリマーからなり５０ｎｍ程度の厚さを持つ硬化層１１１ａが形成される。硬化層１１１ａは、ウェットエッチングによっては除去することができず、酸素ガスを用いるプラズマエッチングにより除去することができる。
【０００９】
そこで、図１０（ｄ）に示すように、酸素プラズマを用いるアッシングによりレジストパターン１１１を除去する。この場合のアッシングは、例えば、２６７〜４００Ｐａ程度の真空度で、１５０〜２５０℃程度の比較的高い基板温度でダウンフロー方式（基板にバイアス電圧を印加しない方式）により行なう。このようにすると、表面に硬化層１１１ａが形成されているレジストパターン１１１を確実に除去することができると共に、炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１１０の表面に例えば２００ｎｍの厚さを有するシリコン酸化膜１１３が形成される。
【００１０】
ここで、酸素プラズマを用いるアッシング工程において、第２の絶縁膜１１０を構成する炭素含有酸化シリコンから炭素成分が取り除かれて酸化シリコンが形成されるメカニズムについて、図１１及び図１２を参照しながら説明する。
【００１１】
図１１は、炭素含有酸化シリコンの化学式の一例を示しており、該化学式を持つ炭素含有酸化シリコンに酸素が結合すると、
２ＣＨ３＋７Ｏ→２ＣＯ２↑＋３Ｈ２Ｏ↑の化学反応が起こって、Ｓｉに結合していたＣＨ３　は消滅し、ＣＨ３　が消滅した後のＳｉには新たなＯが結合するので、図１２に示すような化学式を有する酸化シリコンが形成される。
【００１２】
次に、第２の絶縁膜１１０の上つまりシリコン酸化膜１１３の上に、スパッタリング法によりタンタルナイトライド膜を堆積した後、該タンタルナイトライド膜の上に電解めっき法により銅膜を堆積し、その後、ＣＭＰ法により、銅膜及びタンタルナイトライド膜における第２の絶縁膜１１０の上に存在する部分を除去して、図１２（ｅ）に示すように、タンタルナイトライド膜からなるなるバリアメタル層１１４ａと銅膜からなる主配線層１１４ｂとから構成される金属配線１１４を形成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の方法により得られる半導体装置においては、以下に説明するような問題がある。
【００１４】
まず、レジストパターン１１１を酸素プラズマにより除去する工程において、炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１１０の表面に例えば２００ｎｍの厚さを有し比誘電率の高いシリコン酸化膜１１３が形成されてしまうので、第２の絶縁膜１１０として炭素含有シリコン酸化膜を用いたにもかかわらず、金属配線１１４間の寄生容量を十分に低減することができないという問題がある。
【００１５】
また、シリコン酸化膜１１３の密度は、１．７〜１．８ｇ／ｃｍ３　であって例えばプラズマＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜に比べて低いので、後工程（例えば、金属配線１１４の上にヴィアホールを形成するためのレジストパターン又はヴィアホールの上に形成される上層の金属配線用の配線溝を形成するためのレジストパターンをアッシングにより除去する工程）において酸素プラズマが供給されると、酸素イオンがシリコン酸化膜１１３を透過して、その外側の炭素含有シリコン膜に到達し、炭素含有シリコン膜を酸化させるので、シリコン酸化膜１１３の膜厚が拡大してしまうという問題がある。
【００１６】
以上のように、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜に埋め込まれた金属配線を有する従来の半導体装置においては、絶縁膜における金属配線に接する領域に膜厚の大きいシリコン酸化膜が形成されてしまうために、金属配線間の寄生容量が増大してしまうという問題がある。
【００１７】
前記に鑑み、本発明は、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜に埋め込まれた金属配線を有する半導体装置において、金属配線間の寄生容量を確実に低減できるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の半導体装置は、基板上に形成された炭素含有シリコン膜からなる絶縁膜と、絶縁膜に形成された配線溝と、配線溝の壁部及び底部に形成されており、酸素を殆ど透過させないような高い密度を持つシリコン酸化層と、配線溝の内部におけるシリコン酸化層の内側に形成された金属配線とを備えている。
【００１９】
本発明に係る第１の半導体装置によると、配線溝の壁部及び底部に、酸素を殆ど透過させないような高い密度を持つシリコン酸化層が形成されているため、後工程において、酸素プラズマが供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層を透過できないので、シリコン酸化層の外側の炭素含有シリコン膜は酸化されない。このため、配線溝の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層の厚さが増大しないので、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００２０】
第１の半導体装置において、シリコン酸化層の密度は、２．０ｇ／ｃｍ３　以上であることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、シリコン酸化層は酸素イオンの透過を確実に阻止するため、配線溝の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層の厚さが増大を確実に防止することができる。
【００２２】
本発明に係る第２の半導体装置は、基板上に形成された炭素含有シリコン膜からなる絶縁膜と、絶縁膜に形成された配線溝と、配線溝の壁部及び底部に形成されており、均一で且つ小さい膜厚を有するシリコン酸化層と、配線溝の内部におけるシリコン酸化層の内側に形成された金属配線とを備えている。
【００２３】
本発明に係る第２の半導体装置によると、配線溝の壁部及び底部に、均一で且つ小さい膜厚を有するシリコン酸化層が形成されているため、つまり、金属配線間に介在する比誘電率の高いシリコン酸化層は均一で且つ小さい膜厚を有しているため、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００２４】
第２の半導体装置において、シリコン酸化層の厚さは２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
このようにすると、金属配線間の寄生容量をより一層低減することができる。
【００２６】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、基板上に、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜に対してレジストパターンをマスクにエッチングを行なって、絶縁膜に配線溝を形成する工程と、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングにより、絶縁膜に対するエッチング工程によりレジストパターンの表面に形成された硬化層を除去すると共に配線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成する工程と、ウェットエッチングにより、レジストパターンを除去する工程と、配線溝に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工程とを備えている。
【００２７】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法によると、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングにより、絶縁膜に対するエッチング工程によりレジストパターンの表面に形成された硬化層を除去すると共に配線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成するため、配線溝の壁部及び底部は、酸素を含むエッチングガスに短い時間しか曝されないので、配線溝の壁部及び底部には、均一で且つ小さい膜厚を有するシリコン酸化層が形成される。また、硬化層が除去されたレジストパターンはウェットエッチングにより除去されるため、レジストパターンを除去する工程において、配線溝の壁部及び底部は酸素プラズマに曝されないので、シリコン酸化層の厚さは拡大しない。従って、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００２８】
第１の半導体装置の製造方法において、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングは、１３．３Ｐａ以下の圧力下のプラズマ雰囲気中で行なうことが好ましい。
【００２９】
このようにすると、配線溝の壁部及び底部に２０ｎｍ程度以下の厚さを持つシリコン酸化層を形成することができるので、金属配線間の寄生容量をより一層低減することができる。
【００３０】
この場合、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングは、異方性ＲＩＥであることが特に好ましい。
【００３１】
このようにすると、配線溝の壁部及び底部に、２０ｎｍ程度以下の厚さを有すると共に酸素を殆ど透過させないような高い密度を持つシリコン酸化層を形成することができるため、後工程において、酸素プラズマが供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層を透過できないので、シリコン酸化層の外側の炭素含有シリコン膜は酸化されない。このため、配線溝の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層の厚さが増大しないので、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００３２】
第１の半導体装置の製造方法は、ウェットエッチングにより、配線溝の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層を除去する工程をさらに備えていることが好ましい。
【００３３】
このようにすると、金属配線間には、比誘電率の高いシリコン酸化膜が介在しないので、金属配線間の寄生容量をより一層低減することができる。
【００３４】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、基板上に、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜に対してレジストパターンをマスクにエッチングを行なって、絶縁膜に配線溝を形成する工程と、配線溝にレジスト膜を埋め込む工程と、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングにより、レジスト膜における配線溝の外側に存在する部分と、絶縁膜に対するエッチング工程により表面に硬化層が形成されているレジストパターンとを除去する工程と、ウェットエッチングにより、レジスト膜における配線溝の内部に存在する部分を除去する工程と、配線溝に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工程とを備えている。
【００３５】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法によると、配線溝にレジスト膜を埋め込んでおいてから、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングにより、レジストパターンの表面に形成されている硬化層を除去するため、配線溝の壁部及び底部は、酸素を含むエッチングガスに曝されないので、配線溝の壁部及び底部にはシリコン酸化膜が形成されない。また、硬化層が除去されたレジストパターンはウェットエッチングにより除去されるため、レジストパターンを除去する工程において、配線溝の壁部及び底部は酸素プラズマに曝されないので、配線溝の壁部及び底部にはシリコン酸化膜が形成されない。従って、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００３６】
第２の半導体装置の製造方法は、レジスト膜における配線溝の内部に存在する部分を除去する工程と、配線溝に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工程との間に、１３．３Ｐａ以下の圧力下で且つ酸素を含むプラズマ雰囲気中において異方性ＲＩＥを行なうことにより、配線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成する工程をさらに備えていることが好ましい。
【００３７】
このようにすると、配線溝の壁部及び底部に、２０ｎｍ程度以下の厚さを有すると共に酸素を殆ど透過させないような高い密度を持つシリコン酸化層を形成することができるため、後工程において、酸素プラズマが供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層を透過できないので、シリコン酸化層の外側の炭素含有シリコン膜は酸化されない。このため、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置について、図１を参照しながら説明する。
【００３９】
図１は第１の実施形態に係る半導体装置の断面構造を示しており、シリコン基板１の上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜２の上に、例えばプラズマＣＶＤ法又はＳＯＧ法により形成され、１０００ｎｍの厚さを有する炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜３が形成されている。
【００４０】
第２の絶縁膜３には配線溝５が形成されており、該配線溝５の壁部及び底部には、２０ｎｍ程度以下、好ましくは１０〜１５ｎｍ程度の均一な厚さを有すると共に２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を有するシリコン酸化層６が形成されている。
【００４１】
配線溝５のシリコン酸化層６の内側には、タンタルナイトライド膜からなるなるバリアメタル層７ａと銅膜からなる主配線層７ｂとから構成される金属配線７が埋め込まれている。
【００４２】
第１の実施形態に係る半導体装置によると、配線溝５の壁部及び底部には、２０ｎｍ程度以下の均一な厚さを有するシリコン酸化層６が形成されているため、金属配線７同士の間に発生する寄生容量は大きく低減する。また、シリコン酸化層６は、炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜３と金属配線７との密着性を向上させる機能を有するため、金属配線７の配線溝５に対する密着性が向上する。
【００４３】
また、配線溝５の壁部及び底部に２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を有するシリコン酸化層６が形成されており、該シリコン酸化層６は酸素を殆ど透過させないため、後工程（例えば、金属配線７の上にヴィアホールを形成するためのレジストパターン又はヴィアホールの上に形成される上層の金属配線用の配線溝を形成するためのレジストパターンをアッシングにより除去する工程）において、酸素プラズマが供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層６を透過できない。このため、シリコン酸化層６の外側の炭素含有シリコン膜は酸化されず、配線溝５の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層６の厚さが増大しないので、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００４５】
まず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板１１の上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜１２の上に、例えばプラズマＣＶＤ法又はＳＯＧ法により、１０００ｎｍの厚さを有する炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１３を形成する。
【００４６】
次に、第２の絶縁膜１３の上にレジスト膜を塗布した後、該レジスト膜に対してＫｒＦエキシマレーザを照射してパターン露光を行ない、その後、パターン露光されたレジスト膜を現像することにより、図２（ｂ）に示すように、配線溝形成用の開口部を有するレジストパターン１４を形成する。
【００４７】
次に、第２の絶縁膜１３に対して、炭素及びフッ素を主成分とするエッチングガス、例えば、ＣＦ４　ガス及びＣＨＦ３　ガスのうちの少なくとも１つを含むガスに、アルゴンガス又は酸素ガスが添加されてなるエッチングガスからなるプラズマを用いてドライエッチングを行なって、図２（ｃ）に示すように、第２の絶縁膜１３に５００ｎｍ程度の深さを持つ配線溝１５を形成する。このようにすると、レジストパターン１４の表面には、プラズマエッチングされる前のレジスト材料に比べて結合状態が変化し、炭素及びフッ素を主成分とするポリマーからなり５０ｎｍ程度の厚さを持つ硬化層１４ａが形成される。
【００４８】
次に、図３（ａ）に示すように、酸素ガスを用いるプラズマエッチングにより硬化層１４ａを除去する。この際、硬化層１４ａの下側のレジストパターン１４も若干除去されるが差し支えはない。また、このようにすると、第２の絶縁膜１３における配線溝１５の表面も酸素プラズマに曝されるので、配線溝１５の壁部及び底部にはシリコン酸化層１６が形成されるが、酸素ガスを用いるプラズマエッチングは、硬化層１４ａのみを除去することを目的として行なわれるので、プラズマエッチングの時間は、レジストパターン１４の全体を除去する場合に比べて著しく減少する。このため、プラズマ中の酸素イオンは、炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１３において表面から内部方向に深く侵入しないので、配線溝１５の壁部及び底部には厚さの小さいシリコン酸化層１６が形成される。
【００４９】
ここで、酸素ガスを用いるプラズマエッチングの条件について説明する。
【００５０】
第１のエッチング方法としては、１３．３Ｐａ以下の真空度でダウンフロー方式のエッチングを短時間行なって、レジストパターン１４を大部分残した状態で硬化層１４ａを除去する方法が挙げられる。このようにすると、プラズマ中の酸素イオンは、炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜１３において表面から内部方向に深く侵入しないので、配線溝１５の壁部及び底部には、２０ｎｍ程度以下の厚さを持つシリコン酸化層１６が形成される。
【００５１】
第２のエッチング方法としては、シリコン基板１１にバイアス電圧を印加する異方性ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行なって、レジストパターン１４を大部分残した状態で硬化層１４ａを除去する方法が挙げられる。このようにすると、配線溝１５の壁部及び底部には、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を持つと共に２０ｎｍ程度以下の厚さを持つシリコン酸化層１６が形成される。この場合、１３．３Ｐａ以下の真空度で酸素プラズマを用いる異方性ＲＩＥを行なうと、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を持ち且つ１０〜１５ｎｍ程度の厚さを持つシリコン酸化層１６を形成することができる。
【００５２】
次に、レジスト溶解性を有する薬液、例えばアミン系薬液を用いるウェットエッチングにより、図３（ｂ）に示すように、残存しているレジストパターン１４を除去する。
【００５３】
次に、配線溝１５の内部を含む第２の絶縁膜１３の上つまりシリコン酸化層１６の上に、スパッタリング法によりタンタルナイトライド膜を堆積した後、該タンタルナイトライド膜の上に電解めっき法により銅膜を堆積し、その後、ＣＭＰ法により、銅膜及びタンタルナイトライド膜における第２の絶縁膜１３の上に存在する部分を除去して、図３（ｃ）に示すように、配線溝１５の内部に、タンタルナイトライド膜からなるなるバリアメタル層１７ａと銅膜からなる主配線層１７ｂとから構成される金属配線１７を形成する。
【００５４】
第２の実施形態において、酸素ガスを用いるプラズマエッチングにより硬化層１４ａを除去する工程に、前述の第１のエッチング方法を用いると、配線溝１５の壁部及び底部に、２０ｎｍ程度以下の厚さを持つシリコン酸化層１６を形成できるため、比誘電率の高いシリコン酸化層１６の厚さを小さくできるので、金属配線１７間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００５５】
また、第２の実施形態において、酸素ガスを用いるプラズマエッチングにより硬化層１４ａを除去する工程に、前述の第２のエッチング方法を用いると、配線溝１５の壁部及び底部に、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を持つと共に２０ｎｍ程度以下の厚さを持つシリコン酸化層１６を形成できる。この場合、１３．３Ｐａ以下の真空度で酸素プラズマを用いる異方性ＲＩＥを行なうと、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を持ち且つ１０〜１５ｎｍ程度の厚さを持つシリコン酸化層１６を形成することができる。
【００５６】
第２のエッチング方法によると、従来から行なわれている酸素プラズマを用いるアッシングに比べて、真空度が高く（圧力が低く）且つ基板温度が低い一方、酸素イオンのエネルギーが高いので、２．０ｇ／ｃｍ３　以上の高い密度を有するシリコン酸化層１６を形成することができるため、後工程において、酸素プラズマが供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層１６を透過できず、シリコン酸化層６の厚さが増大しないので、金属配線１７間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００５８】
まず、図４（ａ）に示すように、シリコン基板２１の上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜２２の上に、例えばプラズマＣＶＤ法又はＳＯＧ法により、１０００ｎｍの厚さを有する炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜２３を形成した後、図４（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜２３の上に、配線溝形成用の開口部を有するレジストパターン２４を形成する。
【００５９】
次に、第２の絶縁膜２３に対して、炭素及びフッ素を主成分とするエッチングガス、例えば、ＣＦ４　ガス及びＣＨＦ３　ガスのうちの少なくとも１つのガスに、アルゴンガス又は酸素ガスが添加されてなるエッチングガスからなるプラズマを用いてドライエッチングを行なって、図４（ｃ）に示すように、第２の絶縁膜２３に５００ｎｍ程度の深さを持つ配線溝２５を形成する。このようにすると、レジストパターン２４の表面には、炭素及びフッ素を主成分とするポリマーからなり５０ｎｍ程度の厚さを持つ硬化層２４ａが形成される。
【００６０】
次に、図５（ａ）に示すように、酸素ガスを用いるプラズマエッチングにより硬化層２４ａを除去する。この際、硬化層２４ａの下側のレジストパターン２４も若干除去されるが差し支えはない。また、第２の絶縁膜２３における配線溝２５の壁部及び底部には厚さの小さいシリコン酸化層２６が形成される。酸素ガスを用いるプラズマエッチングの条件については、第２の実施形態と同様であるから、ここでは説明を省略する。
【００６１】
次に、レジスト溶解性を有する薬液、例えばアミンを含む薬液を用いるウェットエッチングにより、図５（ｂ）に示すように、残存しているレジストパターン２４を除去した後、酸化膜除去性を有する薬液、例えばフッ化アンモンを含む薬液を用いるウェットエッチングにより、配線溝２５の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層２６を除去する。
【００６２】
次に、配線溝２５の内部を含む第２の絶縁膜２３の上に、スパッタリング法によりタンタルナイトライド膜を堆積した後、該タンタルナイトライド膜の上に電解めっき法により銅膜を堆積し、その後、ＣＭＰ法により、銅膜及びタンタルナイトライド膜における第２の絶縁膜２３の上に存在する部分を除去して、図５（ｃ）に示すように、配線溝２５の内部に、タンタルナイトライド膜からなるなるバリアメタル層２７ａと銅膜からなる主配線層２７ｂとから構成される金属配線２７を形成する。
【００６３】
第３の実施形態によると、配線溝２５の壁部に形成されているシリコン酸化層２６を除去した後に、配線溝２５の内部に金属配線２７を形成するため、金属配線２７同士の間にはシリコン酸化層２６が全く介在していないので、金属配線２７間の寄生容量は一層大きく低減する。
【００６４】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図６（ａ）〜（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００６５】
まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板３１の上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜３２の上に、例えばプラズマＣＶＤ法又はＳＯＧ法により、１０００ｎｍの厚さを有する炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜３３を形成した後、図６（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜３３の上に、配線溝形成用の開口部を有するレジストパターン３４を形成する。
【００６６】
次に、第２の絶縁膜３３に対して、炭素及びフッ素を主成分とするエッチングガス、例えば、ＣＦ４　ガス及びＣＨＦ３　ガスのうちを少なくとも１つを含むガスに、アルゴンガス又は酸素ガスが添加されてなるエッチングガスからなるプラズマを用いてドライエッチングを行なって、図６（ｃ）に示すように、第２の絶縁膜３３に５００ｎｍ程度の深さを持つ配線溝３５を形成する。このようにすると、レジストパターン３４の表面には、炭素及びフッ素を主成分とするポリマーからなり５０ｎｍ程度の厚さを持つ硬化層３４ａが形成される。
【００６７】
次に、図６（ｄ）に示すように、配線溝３５の内部が埋まるようにレジストパターン３４の上に全面に亘ってレジスト膜３６を形成する。
【００６８】
次に、図７（ａ）に示すように、酸素プラズマを用いるアッシングにより、レジスト膜３６における第２の絶縁膜３３の上に存在する部分と、硬化層３４ａが形成されているレジストパターン３４の全てを除去する。ここで行なう酸素ガスを用いるプラズマエッチングとしては、１３．３Ｐａ以下の真空度でダウンフロー方式のエッチングを第２の実施形態よりも長い時間行なう。このようにすると、レジスト膜３６及びレジストパターン３４はエッチバックされると共に、炭素含有シリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜３３の上面（配線溝３５の側面及び底部を除く面）は、レジストパターン３４が除去された後に、短時間ではあるが酸素プラズマに曝されるので、第２の絶縁膜３３の上面に、厚さの小さいシリコン酸化層３７が形成される。一方、配線溝３５の内部にはレジスト膜３６が埋め込まれているため、配線溝３５の側面及び底部にはシリコン酸化層は形成されない。
【００６９】
次に、図７（ｂ）に示すように、レジスト溶解性の有る薬液、例えばアミンを含む薬液を用いるウェットエッチ法により、配線溝３５の内部に埋め込まれているレジスト膜３６を除去する。
【００７０】
次に、配線溝３５の内部を含む第２の絶縁膜３３の上に、スパッタリング法によりタンタルナイトライド膜を堆積した後、該タンタルナイトライド膜の上に電解めっき法により銅膜を堆積し、その後、ＣＭＰ法により、銅膜及びタンタルナイトライド膜における第２の絶縁膜３３の上に存在する部分を除去して、図７（ｃ）に示すように、配線溝３５の内部に、タンタルナイトライド膜からなるなるバリアメタル層３８ａと銅膜からなる主配線層３８ｂとから構成される金属配線３８を形成する。この際、ＣＭＰ法のオーバー研磨を行なうことにより、第２の絶縁膜３３の上面に形成されているシリコン酸化層３７を除去する。
【００７１】
第４の実施形態によると、レジストパターン３５を酸素プラズマにより除去する工程において、配線溝３５の内部にはレジスト膜３６が埋め込まれているため、配線溝３５の側面及び底部にシリコン酸化層が形成されないため、金属配線３８間の寄生容量を低減することができる。
【００７２】
（第４の実施形態の変形例）
以下、第４の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について、図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。
【００７３】
第４の実施形態と同様のプロセスを経た後、酸素プラズマを用いるアッシングを行なって、図８（ａ）に示すように、レジスト膜３６における第２の絶縁膜３３の上に存在する部分と、硬化層３４ａが形成されているレジストパターン３４の全てを除去する。ここで行なう酸素ガスを用いるプラズマエッチングとしては、１３．３Ｐａ以下の真空度でダウンフロー方式のエッチングを第２の実施形態よりも長い時間行なう。このようにすると、第４の実施形態と同様、第２の絶縁膜３３の上面には、厚さの小さい第１のシリコン酸化層３７が形成される一方、配線溝３５の側面及び底部にはシリコン酸化層は形成されない。
【００７４】
次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト溶解性の有る薬液、例えばアミンを含む薬液を用いるウェットエッチ法により、配線溝３５の内部に埋め込まれているレジスト膜３６を除去する。
【００７５】
次に、シリコン基板３１にバイアス電圧を印加する異方性ＲＩＥを行なって、配線溝３５の壁部及び底部に、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を持つと共に２０ｎｍ程度以下の厚さを持つ第２のシリコン酸化層３９を形成する。この場合、１３．３Ｐａ以下の真空度で異方性ＲＩＥを行なうと、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を持ち且つ１０〜１５ｎｍ程度の厚さを持つ第２のシリコン酸化層３９を形成することができる。尚、この異方性ＲＩＥにより、第２の絶縁膜３３の上面に形成されている第１のシリコン酸化層３７は、高密度化されると共に厚さは増大するが、後に行なわれるＣＭＰ法により除去されるので、、特に問題にはならない。
【００７６】
次に、図８（ｄ）に示すように、第２のシリコン酸化層３９が形成されている配線溝３５の内部を含む第２の絶縁膜３３の上に、スパッタリング法によりタンタルナイトライド膜を堆積した後、該タンタルナイトライド膜の上に電解めっき法により銅膜を堆積し、その後、ＣＭＰ法により、銅膜及びタンタルナイトライド膜における第２の絶縁膜３３の上に存在する部分を除去して、図７（ｃ）に示すように、第２のシリコン酸化層３９が形成されている配線溝３５の内部に、タンタルナイトライド膜からなるなるバリアメタル層３８ａと銅膜からなる主配線層３８ｂとから構成される金属配線３８を形成する。この際、ＣＭＰ法のオーバー研磨を行なうことにより、第２の絶縁膜３３の上面に形成されている第１のシリコン酸化層３７を除去する。
【００７７】
第４の実施形態の変形例によると、配線溝３５の壁部及び底部に、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ３　程度の高い密度を持つと共に２０ｎｍ程度以下の厚さを持つ第２のシリコン酸化層３９を形成することができるので、後工程において、酸素プラズマが供給されても、酸素イオンは第２のシリコン酸化層３９を透過できず、第２のシリコン酸化層３９の厚さが増大しないので、金属配線３８間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明に係る第１の半導体装置によると、後工程において、酸素プラズマが供給されても、配線溝の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層の厚さが増大しないので、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００７９】
本発明に係る第２の半導体装置によると、金属配線間に介在する比誘電率の高いシリコン酸化層は均一で且つ小さい膜厚を有しているため、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００８０】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法によると、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングにより、レジストパターン表面の硬化層を除去した後、ウェットエッチングによりレジストパターンを除去するため、レジストパターンを除去する工程において、配線溝の壁部及び底部は酸素プラズマに曝されないので、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【００８１】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法によると、配線溝にレジスト膜を埋め込んでおいてから、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングにより、レジストパターン表面の硬化層を除去した後、ウェットエッチングによりレジストパターンを除去するため、レジストパターンを除去する工程において、配線溝の壁部及び底部は酸素プラズマに曝されないので、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、第４の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図９】従来の半導体装置の断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１１】炭素含有酸化シリコンの化学式の一例を示す図である。
【図１２】炭素含有酸化シリコンに酸素が結合することにより得られる酸化シリコンの化学式を示す図である。
【符号の説明】
１　シリコン基板
２　第１の絶縁膜
３　第２の絶縁膜
５　配線溝
６　シリコン酸化層
７　金属配線
７ａ　バリアメタル層
７ｂ　主配線層
１１　シリコン基板
１２　第１の絶縁膜
１３　第２の絶縁膜
１４　レジストパターン
１４ａ　硬化層
１５　配線溝
１６　シリコン酸化層
１７　金属配線
１７ａ　バリアメタル層
１７ｂ　主配線層
２１　シリコン基板
２２　第１の絶縁膜
２３　第２の絶縁膜
２４　レジストパターン
２４ａ　硬化層
２５　配線溝
２６　シリコン酸化層
２７　金属配線
２７ａ　バリアメタル層
２７ｂ　主配線層
３１　シリコン基板
３２　第１の絶縁膜
３３　第２の絶縁膜
３４　レジストパターン
３４ａ　硬化層
３５　配線溝
３６　レジスト膜
３７　シリコン酸化層（第１のシリコン酸化層）
３８　金属配線
３８ａ　バリアメタル層
３８ｂ　主配線層
３９　第２のシリコン酸化層
【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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