(57)【要約】  【課題】本発明は、前記従来の問題を解決し、微細化した金属配線を保護する保護絶縁膜を窒素を含む絶縁膜により成膜する際に、該金属配線に生じる形状不良を防止できるようにする。  【解決手段】  まず、半導体基板１１上に層間絶縁膜１２を介在させて、アルミニウムを含む金属配線１３を形成する。次に、窒素及びアンモニアのプラズマを含まないプラズマＣＶＤ法により、半導体基板１１の上に金属配線１３を覆う下部保護絶縁膜１４ａを成膜する。続いて、下部保護絶縁膜１４ａの上に、シラン及び窒素又はアンモニアのプラズマを含むプラズマＣＶＤ法により、上部保護絶縁膜１４ｂを成膜して、下部保護絶縁膜１４ａ及び上部保護絶縁膜１４ｂからなる保護絶縁膜１４を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、
プラズマＣＶＤ法により、前記基板上に前記金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備え、
前記工程（ｂ）において、
前記絶縁膜は、窒素のプラズマ及びアンモニアのプラズマを含まない条件で形成された下部絶縁膜と、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマを含む条件で形成された上部絶縁膜とにより形成されており、
前記下部絶縁膜は、前記上部絶縁膜形成時において、前記金属配線が前記窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマにさらされない膜厚に形成され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】
前記下部絶縁膜は、８０ｎｍ以上の膜厚を有する酸化シリコン膜であ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】
基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、
プラズマＣＶＤ法により、前記基板上に前記金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備え、
前記工程（ｂ）は、
前記絶縁膜の下部を、前記金属配線がプラズマと反応しない第１の印加電力でプラズマを生成する工程と、
前記絶縁膜の残部を、前記第１の印加電力よりも大きい第２の印加電力でプラズマを生成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜の下部は、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマを含み且つ前記第１の印加電力が４００Ｗ以上で且つ５５０Ｗ以下の条件で形成され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。
【請求項５】
基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、
プラズマＣＶＤ法により、前記基板上に前記金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備え、
前記工程（ｂ）において、
前記絶縁膜は、印加電力の上昇レートが０Ｗ／ｓｅｃよりも大きく且つ１００Ｗ／ｓｅｃ以下であるプラズマ生成条件で成膜を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記プラズマ生成条件は、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマを含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、
前記金属配線の表面に金属酸化物からなる保護酸化膜を形成する工程（ｂ）と、
プラズマＣＶＤ法により、表面に前記保護酸化膜が形成された前記金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｃ）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８】
前記工程（ｂ）において、
前記保護酸化膜は、前記金属配線を酸素雰囲気で熱処理することにより形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｂ）において、
前記保護酸化膜は、前記金属配線を酸素プラズマにさらすことにより形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、特に金属配線を保護する絶縁膜を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高密度化された集積回路においては金属配線はより微細化され、その結果、金属配線を覆うことにより該金属配線を確実に保護する保護膜が必要とされている。従来、金属配線の保護膜としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜が用いられてきたが、これらシリコンの酸化物又は窒化物はパターン化された金属配線に形状不良を発生させる性質がある。
【０００３】
以下、化学的気相堆積（ＣＶＤ）法により形成されたシリコン窒化膜を用いて、微細化された金属配線を保護する従来の保護絶縁膜の製造方法について図１３を参照しながら説明する（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
図１３に示すように、従来の保護絶縁膜１０４は、半導体基板１０１の上に層間絶縁膜１０２を介在させて形成された金属配線１０３を覆うように形成されている。金属配線１０３は、例えばアルミニウム単体、又はアルミニウムと該アルミニウムを上下から挟む他の金属との積層体により構成される。また、保護絶縁膜１０４に窒化シリコンを用いる場合は、例えばプラズマＣＶＤ法により、原料ガスである窒素、アンモニア及びシランガスをプラズマ状態で反応させて形成する。
【非特許文献１】公開技報８−２９２６６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者らは、前記従来の保護絶縁膜の形成方法において、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコンからなる保護絶縁膜１０４を金属配線１０３の上に形成する際に、金属配線１０３がプラズマにより活性化された窒素又はアンモニアと反応して、該金属配線１０３の上部又は側部に例えば図１４に示すような突出部１０３ａが形成されることを突き止めた。このような突出部１０３ａからなる形状不良が金属配線１０３に生ずることにより、半導体装置は製造プロセスにおける歩留りの低下や信頼性の低下を引き起こす。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題を解決し、微細化した金属配線を保護する保護絶縁膜を窒素を含む絶縁膜により形成する際に、該金属配線に生じる形状不良を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置の製造方法を、金属配線を覆う保護絶縁膜の成膜開始時に、金属配線を窒素又はアンモニアのプラズマにさらさないようにする構成とする。
【０００８】
具体的に、本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、プラズマＣＶＤ法により、基板上に金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備え、工程（ｂ）において、絶縁膜は、窒素のプラズマ及びアンモニアのプラズマを含まない条件で形成された下部絶縁膜と、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマを含む条件により形成された上部絶縁膜とにより形成されており、下部絶縁膜は、上部絶縁膜形成時において、金属配線が窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマにさらされない膜厚に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
第１の半導体装置の製造方法によると、金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）において、絶縁膜（保護絶縁膜）が、窒素のプラズマ及びアンモニアのプラズマを含まない条件で形成された下部絶縁膜と、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマを含む条件により形成された上部絶縁膜とにより形成されており、下部絶縁膜は、上部絶縁膜形成時に、金属配線が窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマにさらされない膜厚に形成されているため、金属配線の表面が窒素のプラズマ及びアンモニアのプラズマにさらされなくなるので、金属配線の上部又は側部に生じる突出部等の形状不良を防止することができる。
【００１０】
第１の半導体装置の製造方法において、下部絶縁膜は８０ｎｍ以上の膜厚を有する酸化シリコン膜であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、プラズマＣＶＤ法により、基板上に金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備え、工程（ｂ）は、絶縁膜の下部を、金属配線がプラズマと反応しない第１の印加電力でプラズマを生成する工程と、絶縁膜の残部を、第１の印加電力よりも大きい第２の印加電力でプラズマを生成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
第２の半導体装置の製造方法によると、金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）において、絶縁膜（保護絶縁膜）の下部を、金属配線がプラズマと反応しない第１の印加電力でプラズマを生成し、且つ絶縁膜の残部を第１の印加電力よりも大きい第２の印加電力でプラズマを生成するため、金属配線の上部又は側部に生じる突出部等の形状不良を防止することができる。
【００１３】
第２の半導体装置の製造方法において、絶縁膜の下部は、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマを含み且つ前記第１の印加電力が４００Ｗ以上で且つ５５０Ｗ以下の条件で形成されることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る第３の半導体装置の製造方法は、基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、プラズマＣＶＤ法により、基板上に金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）とを備え、工程（ｂ）において、絶縁膜は、印加電力の上昇レートが０Ｗ／ｓｅｃよりも大きく且つ１００Ｗ／ｓｅｃ以下であるプラズマ生成条件で成膜を開始することを特徴とする。
【００１５】
第３の半導体装置の製造方法によると、金属配線を覆う、窒素を含む絶縁膜を形成する工程（ｂ）において、絶縁膜（保護絶縁膜）を印加電力の上昇レートが０Ｗ／ｓｅｃよりも大きく且つ１００Ｗ／ｓｅｃ以下であるプラズマ生成条件で成膜を開始するため、該絶縁膜の成膜開始時に金属配線の表面が窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマと反応しなくなるので、金属配線の上部又は側部に生じる突出部等の形状不良を防止することができる。
【００１６】
第３の半導体装置の製造方法において、プラズマ生成条件として、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマを含むことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る第４の半導体装置の製造方法は、基板上に金属配線を形成する工程（ａ）と、金属配線の表面に金属酸化物からなる保護酸化膜を形成する工程（ｂ）と、プラズマＣＶＤ法により、表面に保護酸化膜が形成された金属配線を覆う絶縁膜を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
第４の半導体装置の製造方法によると、金属配線の表面に金属酸化物からなる保護酸化膜を形成しておき、その後、プラズマＣＶＤ法により、表面に保護酸化膜が形成された金属配線を覆う絶縁膜（保護絶縁膜）を形成するため、該絶縁膜の成膜時に金属配線の表面に金属酸化物からなる保護酸化膜を設けたことにより、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマにさらされなくなるので、金属配線の上部又は側部に生じる突出部等の形状不良を防止することができる。
【００１９】
第４の半導体装置の製造方法は、工程（ｂ）において、保護酸化膜は、金属配線を酸素雰囲気で熱処理することにより形成することが好ましい。
【００２０】
また、第４の半導体装置の製造方法は、工程（ｂ）において、保護酸化膜は、金属配線を酸素プラズマにさらすことにより形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体装置に設ける金属配線を窒素を含む保護絶縁膜により覆う際に、該金属配線に生じる形状不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における金属配線の断面構成を示している。図１に示すように、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板１１の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を主成分とする層間絶縁膜１２が形成され、該層間絶縁膜１２の上には、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）及びアルミニウム（Ａｌ）が順次成膜されてなる金属配線１３が選択的に形成され、該金属配線１３は保護絶縁膜１４により覆われている。ここで、金属配線１３は、幅が約０．２８μｍ〜０．３２μｍで高さが約４２０ｎｍ〜４５０ｎｍである。
【００２４】
第１の実施形態の特徴として、金属配線１３を保護する保護絶縁膜１４は、膜厚が約８０ｎｍ〜１２０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる下部保護絶縁膜１４ａと、膜厚が約９００ｎｍ〜１１００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる上部保護絶縁膜１４ｂとにより構成されている。
【００２５】
以下、前記のように構成された金属配線１３及び保護絶縁膜１４の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンを主成分とする層間絶縁膜１２を半導体基板１１の主面上に該主面を覆うように堆積する。続いて、スパッタ法により、層間絶縁膜１２の上に、厚さが１０ｎｍ〜２０ｎｍのチタン、厚さが２０ｎｍ〜５０ｎｍの窒化チタン及び厚さが４２０ｎｍ〜４５０ｎｍのアルミニウムを順次成膜する。その後、リソグラフィ法及び塩素（Ｃｌ2 ）を含むエッチングガスを用いたドライエッチング法により、成膜された金属積層膜に対して選択的にエッチングを行なって、金属配線１３を形成する。なお、ここでは、パターニングされた金属配線１３のうちの１本を示している。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、窒素（Ｎ2 ）及びアンモニア（ＮＨ3 ）以外のプラズマを含むプラズマＣＶＤ法、例えば、シラン（ＳｉＨ4 ）のプラズマを用いるＣＶＤ法により、層間絶縁膜１２の上に金属配線１３を含む全面にわたって、ＳｉＯ2 からなる下部保護絶縁膜１４ａを堆積する。ここで、下部保護絶縁膜１４ａの膜厚は、少なくとも８０ｎｍは必要である。これにより、金属配線１３の上面及び側面は、保護絶縁膜１４の成膜時に、窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマにさらされなくなるため、金属配線１３とプラズマにより活性化した窒素又はアンモニアが反応して金属配線１３に突出部等の形状不良が生ずることを防止できる。
【００２９】
続いて、シラン（ＳｉＨ4 ）と窒素又はアンモニアのプラズマとを含むプラズマＣＶＤ法により、下部絶縁膜１４ａの上に窒化シリコンからなる上部保護絶縁膜１４ｂを堆積することにより、下部保護絶縁膜１４ａ及び上部保護絶縁膜１４ｂからなる保護絶縁膜１４を形成する。
【００３０】
図３は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法による金属配線と従来の半導体装置の製造方法による金属配線とに発生する形状不良の発生数を比較して表わしている。図３に示すように、従来の半導体装置の製造方法においては、金属配線とプラズマ化された窒素原子との反応により、該金属配線には３００個程度の形状不良が発生している。
【００３１】
これに対し、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、保護絶縁膜１４の成膜の開始時に、窒素等のプラズマを含まない原料により下部保護絶縁膜１４ａを形成するため、該下部保護絶縁膜１４ａと金属配線１３との反応による配線の形状不良はまったく発生しない。
【００３２】
このように、第１の実施形態によると、金属配線１３を覆う保護絶縁膜１４を、その成膜開始時に少なくとも窒素及びアンモニアを含まないプラズマを用いて成膜するため、窒素等のプラズマと金属配線１３とが反応しなくなるので、金属配線１３に突出部等の形状不良が生じなくなり、その結果、高信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図４は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置における金属配線の断面構成を示している。図４に示すように、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板２１の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を主成分とする層間絶縁膜２２が形成され、該層間絶縁膜２２の上には、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）及びアルミニウム（Ａｌ）が順次成膜されてなる金属配線２３が選択的に形成され、該金属配線２３は保護絶縁膜２４により覆われている。ここで、金属配線２３は、幅が約０．２８μｍ〜０．３２μｍで高さが約４２０ｎｍ〜４５０ｎｍである。
【００３５】
第２の実施形態の特徴として、金属配線２３を保護する保護絶縁膜２４は、膜厚が約１０ｎｍ〜３０ｎｍで、金属配線２３と反応しない程度の印加電力で生成された窒素又はアンモ二アのプラズマを用いた窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる下部保護絶縁膜２４ａと、膜厚が約９００ｎｍ〜１１００ｎｍで、下部保護絶縁膜２４ａの成膜時よりも高い印加電力で生成された窒素又はアンモ二アのプラズマを用いた窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる上部保護絶縁膜２４ｂとにより構成されている。
【００３６】
以下、前記のように構成された金属配線２３及び保護絶縁膜２４の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００３８】
まず、図５（ａ）に示すように、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンを主成分とする層間絶縁膜２２を半導体基板２１の主面上に該主面を覆うように堆積する。続いて、スパッタ法により、層間絶縁膜２２の上に、厚さが１０ｎｍ〜２０ｎｍのチタン、厚さが２０ｎｍ〜５０ｎｍの窒化チタン及び厚さが４２０ｎｍ〜４５０ｎｍのアルミニウムを順次成膜する。その後、リソグラフィ法及び塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチング法により、成膜された金属積層膜に対して選択的にエッチングを行なって、金属配線２３を形成する。なお、ここでは、パターニングされた金属配線２３のうちの１本を示している。
【００３９】
続いて、シランと窒素又はアンモニアのプラズマを含むプラズマＣＶＤ法により、例えば、印加電力を４５０Ｗ〜５００Ｗとして、層間絶縁膜２２の上に金属配線２３を含む全面にわたって、窒化シリコンからなる下部保護絶縁膜２４ａを堆積する。このような印加電力を採用すると、金属配線２３の上面及び側面は、保護絶縁膜２４の成膜時に窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマと反応を起こさなくなるため、金属配線２３とプラズマにより活性化した窒素又はアンモニアが反応して金属配線２３に突出部等の形状不良が生ずることを防止できる。なお、窒素等のプラズマが金属配線２３と反応しない程度の印加電力は、例えば４００Ｗ以上で且つ５５０Ｗ以下である。
【００４０】
次に、図５（ｂ）に示すように、シランと窒素又はアンモニアのプラズマとを含むプラズマＣＶＤ法により、印加電力を下部絶縁膜２４ａの場合よりも高い６００Ｗ〜８００ＷＷとして、下部絶縁膜２４ａの上に窒化シリコンからなる上部保護絶縁膜２４ｂを堆積することにより、下部保護絶縁膜２４ａ及び上部保護絶縁膜２４ｂからなる保護絶縁膜２４を形成する。
【００４１】
図６は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法による金属配線と従来の半導体装置の製造方法による金属配線とに発生する形状不良の発生数を比較して表わしている。図６に示すように、従来の半導体装置の製造方法においては、金属配線とプラズマ化された窒素原子との反応により、該金属配線には２００個程度の形状不良が発生している。
【００４２】
これに対し、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、保護絶縁膜２４の成膜の開始時に、窒素等のプラズマを金属配線２３と反応しない程度の印加電力で生成することにより下部保護絶縁膜２４ａを形成するため、該下部保護絶縁膜２４ａと金属配線２３との反応による配線の形状不良はまったく発生しない。
【００４３】
このように、第２の実施形態によると、金属配線２３を覆う保護絶縁膜２４を、その成膜開始時に窒素又はアンモニアのプラズマを金属配線２３と反応しない程度の印加電力で生成して成膜するため、窒素等のプラズマと金属配線２３とが反応しなくなる。このため、金属配線２３に突出部等の形状不良が生じなくなるので、高信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図７は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置における金属配線の断面構成を示している。図７に示すように、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板３１の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を主成分とする層間絶縁膜３２が形成され、該層間絶縁膜３２の上には、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）及びアルミニウム（Ａｌ）が順次成膜されてなる金属配線３３が選択的に形成され、該金属配線３３は保護絶縁膜３４により覆われている。ここで、金属配線３３は、幅が約０．２８μｍ〜０．３２μｍで高さが約４２０ｎｍ〜４５０ｎｍである。
【００４６】
第３の実施形態の特徴として、金属配線３３を保護する保護絶縁膜３４は、成膜の開始時から印加電力が０ｗ／ｓｅｃよりも大きく１００Ｗ／ｓｅｃ以下の上昇レートで生成される窒素又はアンモニアのプラズマを含むプラズマＣＶＤ法により成膜された窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる下部保護絶縁膜３４ａと、印加電力が６００Ｗ〜７００Ｗで生成された窒素又はアンモ二アのプラズマを用いた窒化シリコン（ＳｉＮx ）からなる上部保護絶縁膜２４ｂとにより構成されている。ここで、下部保護絶縁膜３４ａの膜厚は１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。
【００４７】
以下、前記のように構成された金属配線３３及び保護絶縁膜３４の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００４９】
まず、図８（ａ）に示すように、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンを主成分とする層間絶縁膜３２を半導体基板３１の主面上に該主面を覆うように堆積する。続いて、スパッタ法により、層間絶縁膜３２の上に、厚さが１０ｎｍ〜２０ｎｍのチタン、厚さが２０ｎｍ〜５０ｎｍの窒化チタン及び厚さが４２０ｎｍ〜４５０ｎｍのアルミニウムを順次成膜する。その後、リソグラフィ法及び塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチング法により、成膜された金属積層膜に対して選択的にエッチングを行なって、金属配線３３を形成する。なお、ここでは、パターニングされた金属配線３３のうちの１本を示している。
【００５０】
次に、図８（ｂ）に示すように、印加電力の上昇レートが０Ｗ／ｓｅｃよりも大きく且つ１００Ｗ／ｓｅｃ以下であるプラズマ生成条件のプラズマＣＶＤ法により、シランと窒素又はアンモニアのプラズマを生成して、層間絶縁膜２２の上に金属配線３３を含む全面にわたって、窒化シリコンからなる下部保護絶縁膜３４ａを堆積する。これにより、金属配線３３の上面及び側面は、保護絶縁膜３４の成膜時に窒素のプラズマ又はアンモニアのプラズマと反応を起こさなくなるため、金属配線３３とプラズマにより活性化した窒素又はアンモニアが反応して、金属配線３３に突出部等の形状不良が生ずることを防止できる。なお、ここでの印加電力の上昇レートは０Ｗ／ｓｅｃよりも大きく２０Ｗ／ｓｅｃ以下である。
【００５１】
続いて、印加電力を６００Ｗ〜７００Ｗとし、シランと窒素又はアンモニアのプラズマとを含むプラズマＣＶＤ法により、下部絶縁膜３４ａの上に窒化シリコンからなる上部保護絶縁膜３４ｂを堆積することにより、下部保護絶縁膜３４ａ及び上部保護絶縁膜３４ｂからなる保護絶縁膜３４を形成する。
【００５２】
図９は第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法による金属配線と従来の半導体装置の製造方法による金属配線とに発生する形状不良の発生数を比較して表わしている。図９に示すように、従来の半導体装置の製造方法においては、金属配線とプラズマ化された窒素原子との反応により、該金属配線には１００個程度の形状不良が発生している。
【００５３】
これに対し、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、保護絶縁膜３４の成膜の開始時に、窒素等のプラズマを印加電力の上昇レートが０Ｗ／ｓｅｃよりも大きく且つ１００Ｗ／ｓｅｃ以下であるプラズマ生成条件で生成して、窒素等のプラズマが金属配線３３と反応しないように下部保護絶縁膜３４ａを形成するため、該下部保護絶縁膜３４ａと金属配線３３との反応による配線の形状不良はまったく発生しない。
【００５４】
このように、第３の実施形態によると、金属配線３３を保護する保護絶縁膜３４の成膜開始時に、プラズマ生成用の印加電力を金属配線３３と反応しない程度の上昇レートで生成するため、窒素等のプラズマと金属配線３３とが反応しなくなる。このため、金属配線３３に突出部等の形状不良が生じなくなるので、高信頼性を有する半導体装置を得られるようになる。
【００５５】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図１０は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置における金属配線の断面構成を示している。図１０に示すように、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板４１の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を主成分とする層間絶縁膜４２が形成され、該層間絶縁膜４２の上には、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）及びアルミニウム（Ａｌ）が順次成膜されてなる金属配線４３が選択的に形成され、該金属配線４３は保護絶縁膜４４により覆われている。ここで、金属配線４３は、幅が約０．２８μｍ〜０．３２μｍで高さが約４２０ｎｍ〜４５０ｎｍである。
【００５７】
第４の実施形態の特徴として、金属配線４３の上面及び側面は、該金属配線４３が熱酸化処理された、厚さが２ｎｍ〜１５ｎｍの金属酸化物からなる保護酸化膜４３ａにより覆われている。
【００５８】
以下、前記のように構成された金属配線４３、保護酸化膜４３ａ及び保護絶縁膜４４の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００５９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００６０】
まず、図１１（ａ）に示すように、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンを主成分とする層間絶縁膜４２を半導体基板４１の主面上に該主面を覆うように堆積する。続いて、スパッタ法により、層間絶縁膜４２の上に、厚さが１０ｎｍ〜２０ｎｍのチタン、厚さが２０ｎｍ〜５０ｎｍの窒化チタン及び厚さが４２０ｎｍ〜４５０ｎｍのアルミニウムを順次成膜する。その後、リソグラフィ法及び塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチング法により、成膜された金属積層膜に対して選択的にエッチングを行なって、金属配線４３を形成する。なお、ここでは、パターニングされた金属配線４３のうちの１本を示している。
【００６１】
続いて、温度が５００℃〜７００℃程度の酸化性雰囲気、例えば酸素雰囲気により、１分間程度の熱処理を行なうことにより、金属配線４３の上面及び側面に、厚さが５ｎｍ〜１５ｎｍ程度に金属配線４３の表面が酸化され、該金属配線４３の金属酸化物からなる保護酸化膜４３ａを形成する。
【００６２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、シランと窒素又はアンモニアのプラズマとを含むプラズマＣＶＤ法により、層間絶縁膜４２の上に保護酸化膜４３ａを覆うように窒化シリコンからなる保護絶縁膜４４を堆積する。
【００６３】
このように、第４の実施形態によると、金属配線４３の上面及び側面を覆う保護酸化膜４３ａを設けた後に、通常のプラズマＣＶＤ法による窒化シリコンからなる保護絶縁膜４３を形成するため、金属配線４３は窒素等のプラズマにさらされなくなる。このため、金属配線４３は窒素等のプラズマと反応しなくなるので、金属配線４３に突出部等の形状不良が生じなくなり、その結果、高信頼性を有する半導体装置を得られるようになる。
【００６４】
（第４の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第４の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は本発明の第４の実施形態の一変形例に係る半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００６６】
まず、図１２（ａ）に示すように、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンを主成分とする層間絶縁膜４２を半導体基板４１の主面上に該主面を覆うように形成する。続いて、スパッタ法により、層間絶縁膜４２の上に、厚さが１０ｎｍ〜２０ｎｍのチタン、厚さが２０ｎｍ〜５０ｎｍの窒化チタン及び厚さが４２０ｎｍ〜４５０ｎｍのアルミニウムを順次成膜する。その後、リソグラフィ法及び塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチング法により、成膜された金属積層膜に対して選択的にエッチングを行なって、金属配線４３を形成する。なお、ここでは、パターニングされた金属配線４３のうちの１本を示している。
【００６７】
続いて、金属配線４３を酸素プラズマに１０分間程度さらすことにより、金属配線４３の上面及び側面に、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍ程度に金属配線４３の表面が酸化され、該金属配線４３の金属酸化物からなる保護酸化膜４３ｂを形成する。ここで、保護酸化膜４３ｂは、ほぼ酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなり良好な絶縁性を有する。酸素プラズマを用いた酸化処理により得られる保護酸化膜４３ｂは、ＣＶＤ法により堆積した絶縁膜と異なり緻密であるため、金属配線４３の表面を緻密な酸化アルミニウム（アルミナ）に改質することができる。
【００６８】
次に、図１２（ｂ）に示すように、シランと窒素又はアンモニアのプラズマとを含むプラズマＣＶＤ法により、層間絶縁膜４２の上に保護酸化膜４３ｂを覆うように窒化シリコンからなる保護絶縁膜４４を堆積する。
【００６９】
このように、第４の実施形態の一変形例によると、金属配線４３と保護絶縁膜４４との間に、酸素プラズマによる金属酸化物からなる保護酸化膜４３ｂを設けているため、金属配線４３を覆う保護絶縁膜４４の形成時には、該金属配線４３は、窒素等のプラズマに直接にさらされることがない。従って、金属配線４３は窒素等のプラズマと反応しなくなるので、金属配線４３に突出部等の形状不良が生じなくなり、その結果、高信頼性を有する半導体装置を得られるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体装置に設ける金属配線を窒素を含む保護絶縁膜で覆う際に、該金属配線に生じる形状不良を防止することができるという効果を有し、従って、金属配線を保護する保護絶縁膜を有する半導体装置の製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の配線部分を示す構成断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における配線部分の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と従来の半導体装置の製造方法とによりそれぞれの金属配線に生じる形状不良の発生数を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の配線部分を示す構成断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置における配線部分の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法と従来の半導体装置の製造方法とによりそれぞれの金属配線に生じる形状不良の発生数を示すグラフである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の配線部分を示す構成断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置における配線部分の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法と従来の半導体装置の製造方法とによりそれぞれの金属配線に生じる形状不良の発生数を示すグラフである。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の配線部分を示す構成断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置における配線部分の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４の実施形態の一変形例に係る半導体装置における配線部分の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図１３】従来の半導体装置の配線部分を示す構成断面図である。
【図１４】従来の半導体装置の金属配線に生じる形状不良を示す構成断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１    半導体基板
１２    層間絶縁膜
１３    金属配線
１４ａ  下部保護絶縁膜
１４ｂ  上部保護絶縁膜
１４    保護絶縁膜
２１    半導体基板
２２    層間絶縁膜
２３    金属配線
２４ａ  下部保護絶縁膜
２４ｂ  上部保護絶縁膜
２４    保護絶縁膜
３１    半導体基板
３２    層間絶縁膜
３３    金属配線
３４ａ  下部保護絶縁膜
３４ｂ  上部保護絶縁膜
３４    保護絶縁膜
４１    半導体基板
４２    層間絶縁膜
４３    金属配線
４３ａ  保護酸化膜
４３ｂ  保護酸化膜
４４    保護絶縁膜
【図１】
2005197570.tif 000003
【図２】
2005197570.tif 000004
【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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