(57)【要約】【課題】  微細なコンタクトホールを安定して形成でき、かつコンタクト抵抗のウェーハ面内ばらつきも極めて小さくすることができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】    コンタクト領域を有する半導体層の上に第１の層間絶縁膜、第２の層間絶縁膜、前記第１の層間絶縁膜と略同一の材料からなり開口を有するハードマスクを形成し、前記ハードマスクの前記開口に露出する前記第２の層間絶縁膜を第１のエッチング条件によりエッチングすることにより、前記第１の層間絶縁膜に至る第１の接続孔を前記第２の層間絶縁膜に形成し、前記ハードマスクと、前記第１の接続孔の底に露出している前記第１の層間絶縁膜と、を前記第１のエッチング条件と異なる第２のエッチング条件によりエッチングすることにより、前記コンタクト領域に至る第２の接続孔を前記第１の層間絶縁膜に形成する半導体装置の製造方法を提供する。【選択図】    図１
2005191280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクト領域を有する半導体層の上に第１の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜の上に第２の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の層間絶縁膜の上に、前記第１の層間絶縁膜と略同一の材料からなり開口を有するハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスクの前記開口に露出する前記第２の層間絶縁膜を第１のエッチング条件によりエッチングすることにより、前記第１の層間絶縁膜に至る第１の接続孔を前記第２の層間絶縁膜に形成する工程と、
前記ハードマスクと、前記第１の接続孔の底に露出している前記第１の層間絶縁膜と、を前記第１のエッチング条件と異なる第２のエッチング条件によりエッチングすることにより、前記コンタクト領域に至る第２の接続孔を前記第１の層間絶縁膜に形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１のエッチング条件は、前記第２の層間絶縁膜のエッチング速度が、前記ハードマスク及び前記第１の層間絶縁膜のエッチング速度よりも大なる条件であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２のエッチング条件は、前記第１の層間絶縁膜及び前記ハードマスクのエッチング速度が、前記第２の層間絶縁膜のエッチング速度よりも大なる条件であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の接続孔を形成する工程において、前記ハードマスクの有無を測定し、前記測定の結果に基づいて前記エッチングの終点を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ハードマスクが実質的に無くなったと測定された時点から所定の時間だけ前記エッチングを継続することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の接続孔を形成する工程において、前記ハードマスクと前記第１の接続孔の底に露出している前記第１の層間絶縁膜とが前記エッチングにより略同時に消失することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ハードマスクの厚みは、前記第１の層間絶縁膜の厚みよりも大なることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ハードマスクは、前記開口が前記第２の層間絶縁膜に向けて徐々に縮小する順テーパ状の断面を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の層間絶縁膜と前記ハードマスクは、シリコン窒化物、シリコン炭化物、シリコン炭酸化物及びシリコン酸窒化物よりなる群から選択されたいずれかからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の層間絶縁膜は、シリコン酸化物、シリコン酸フッ化物、ホウ素リン・ケイ酸ガラス、リン・ケイ酸ガラス及び有機シリコンよりなる群から選択されたいずれかからなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記コンタクト領域は、金属のシリサイドを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つ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に関し、特に、半導体装置の素子基板部分と配線層との絶縁構造及び電気接続構造を形成するための半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、特に半導体集積回路の高集積化、微細化が進展するにつれてゲート電極が細線化され、ゲート酸化膜も薄膜化され、それに伴い、基板と配線層とを接続するコンタクト形成工程においても微細加工の限界に達しつつある。このようなコンタクト形成工程は、例えば特許文献１に開示されている。これら接続孔形成工程においても、現在開発途上にある技術は「６５ｎｍノード」とよばれるものであり、目標の接続孔の径は９０ｎｍ程度となる。また、微細化の進展に伴い、接続孔部分が素子分離領域内に落ちることがあり、素子分離の機能が果たせずリーク電流発生につながるおそれもある。素子分離領域を保護するため、酸化膜のみの絶縁層の下に酸化膜以外の絶縁膜、例えば窒化膜を用いて、素子分離部分の酸化膜を保護する工夫も行われている。
【特許文献１】特開２００２−０２５９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、通常の接続孔の形成プロセスにおいては、レジストパターン率が極めて高く、終点検出が不可能である。そのために必要以上のオーバーエッチングを行う必要があり、コンタクト抵抗値等の電気特性値に対して「ばらつき」が生じることがある。
【０００４】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、微細なコンタクトホールを安定して形成でき、かつコンタクト抵抗のウェーハ面内ばらつきも極めて小さくすることができる半導体装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明によれば、コンタクト領域を有する半導体層の上に第１の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１の層間絶縁膜の上に第２の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第２の層間絶縁膜の上に、前記第１の層間絶縁膜と略同一の材料からなり開口を有するハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクの前記開口に露出する前記第２の層間絶縁膜を第１のエッチング条件によりエッチングすることにより、前記第１の層間絶縁膜に至る第１の接続孔を前記第２の層間絶縁膜に形成する工程と、前記ハードマスクと、前記第１の接続孔の底に露出している前記第１の層間絶縁膜と、を前記第１のエッチング条件と異なる第２のエッチング条件によりエッチングすることにより、前記コンタクト領域に至る第２の接続孔を前記第１の層間絶縁膜に形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００６】
ここで、前記第１のエッチング条件は、前記第２の層間絶縁膜のエッチング速度が、前記ハードマスク及び前記第１の層間絶縁膜のエッチング速度よりも大なる条件であるものとすることができる。
【０００７】
また、前記第２のエッチング条件は、前記第１の層間絶縁膜及び前記ハードマスクのエッチング速度が、前記第２の層間絶縁膜のエッチング速度よりも大なる条件であるものとすることができる。
【０００８】
また、前記第２の接続孔を形成する工程において、前記ハードマスクの有無を測定し、前記測定の結果に基づいて前記エッチングの終点を判断するものとすることができる。
【０００９】
ここでさらに、前記ハードマスクが実質的に無くなったと測定された時点から所定の時間だけ前記エッチングを継続するものとすることができる。
【００１０】
一方、前記第２の接続孔を形成する工程において、前記ハードマスクと前記第１の接続孔の底に露出している前記第１の層間絶縁膜とが前記エッチングにより略同時に消失するものとすることができる。
【００１１】
また、前記ハードマスクの厚みは、前記第１の層間絶縁膜の厚みよりも大なるものとすることができる。
【００１２】
また、前記ハードマスクは、前記開口が前記第２の層間絶縁膜に向けて徐々に縮小する順テーパ状の断面を有するものとすることができる。
【００１３】
また、前記第１の層間絶縁膜と前記ハードマスクは、シリコン窒化物、シリコン炭化物、シリコン炭酸化物及びシリコン酸窒化物よりなる群から選択されたいずれかからなるものとすることができる。
【００１４】
また、前記第２の層間絶縁膜は、シリコン酸化物、シリコン酸フッ化物、ホウ素リン・ケイ酸ガラス、リン・ケイ酸ガラス及び有機シリコンよりなる群から選択されたいずれかからなるものとすることができる。  
また、前記コンタクト領域は、トランジスタのソース及びドレインの少なくともいずれかに接続されたものとすることができる。  
また、前記コンタクト領域は、金属のシリサイドを含むものとすることができる。
すなわち、本発明においては、例えば、半導体層の上の第１の層間絶縁膜およびハードマスク部分にシリコン窒化膜を用いた場合において、シリコン窒化膜の上に所望の接続孔のパターンを有するレジストパターンを形成する。その後、ＣＦ系ガスや酸素などを用いてエッチングを行う。この際、形状がハードマスクの断面が順テーパ状あれば、さらなる微細コンタクトホールの加工が可能となる。
【００１５】
次いで、酸素プラズマにてレジストを除去する。さらに、例えば、第２の層間絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いた場合には、ＣＦ系ガス、ＡｒおよびＯ２を用い接続孔を形成する。さらに、ＣＦ系ガス、酸素等を用いて第１の層間絶縁膜およびハードマスクのエッチングを行う。これらの膜厚を適宜設定することにより、ハードマスクの除去とほぼ同時に第１の層間絶縁膜に接続孔を形成できる。すなわち、ハードマスクの有無をモニタすることによりエッチングの終点検出が可能となり、安定した性状のコンタクトホールを形成できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、微細なコンタクトホールを安定して形成でき、かつコンタクト抵抗のウェーハ面内ばらつきも極めて小さくすることができる半導体装置の製造方法を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明により製造される半導体装置の要部断面構造を例示する模式図である。  すなわち、同図は、半導体集積回路を構成するＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transister）の要部断面構造を表す。
【００１８】
シリコン基板の表面部分が素子分離領域１０１により絶縁分離され、これら分離されたウエル１０２のそれぞれにＭＯＳＦＥＴが形成されている。それぞれのＭＯＳＦＥＴは、ソース領域１０７、ドレイン領域１０８と、これらの間に設けられたチャネル１０３と、を有する。チャネル１０３の上には、ゲート絶縁膜１０４を介してゲート電極１０６が設けられている。ソース・ドレイン領域１０７、１０８とチャネル１０３との間には、いわゆる「ショートチャネル効果」などを防ぐ目的で、ＬＤＤ（lightly doped drain）領域１０３Ｄが設けられている。そして、これらＬＤＤ領域１０３Ｄの上には、ゲート電極１０６に隣接してゲート側壁１０５が設けられている。ゲート側壁１０５は、ＬＤＤ領域１０３Ｄをセルフアライン（自己整合）的に形成するために設けられている。
【００１９】
また、ソース・ドレイン領域１０７、１０８とゲート電極１０６の上には、電極とのコンタクトを改善するためにシリサイド層１１９が設けられている。これら構造体の上は、シリコン窒化膜１１０と層間絶縁膜１１１により覆われ、これらを貫通するコンタクトホールを介して、ソース配線１１５Ｓ、ゲート配線１１５Ｇ、ドレイン配線１１５Ｄが形成されている。
【００２０】
以上説明したような半導体装置を製造するに際して、本発明によれば、シリコン窒化膜１１０と同様のシリコン窒化膜からなるハードマスク層（図示せず）を層間絶縁膜１１１の上に形成し、これを用いて層間絶縁膜１１１にコンタクトホールを形成する。しかる後に、シリコン窒化膜１１０にコンタクトホールを開口する際にこのハードマスク層をエッチング終点検出用モニタとして用いることができ、エッチング量のばらつきを抑制して安定したコンタクト抵抗が得られる。
【００２１】
図２乃至図４は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。  
まず、図２（ａ）に表したように、ＭＯＳトランジスタの要部を形成する。すなわち、Ｓｉ基板上に素子分離領域１０１、ウェル１０２、チャネル１０３、ゲート絶縁膜１０４、ゲート電極１０６、ＬＤＤ注入サイドウォール１０５を順次形成し、ソース領域１０７、ドレイン領域１０８の形成を行う。さらに、コバルトスパッタ、ＲＴＰ（rapid thermalprocessing）を順次行い、シリサイド領域１０９を形成する。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に表したように、第１の層間絶縁膜１１０及び第２の層間絶縁膜１１１を形成する。すなわち、第１の層間絶縁膜１１０として、ジクロロシランとアンモニアガスを用い、ＬＰ−ＣＶＤ（low pressure chemical vapor deposition）により７６０℃において厚みが５０ｎｍのシリコン窒化膜を形成する。次いで、第２の層間絶縁膜１１１として、ＴＥＯＳ（tetra ethoxy silane）ガスを用い、プラズマＣＶＤにより６００℃において厚みが６００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に表したように、この上にハードマスク１１２として、第１の層間絶縁膜１１０と同様にＬＰ−ＣＶＤにより７６０℃において例えば厚み１２０ｎｍ程度のシリコン窒化膜を形成する。さらに、レジストを塗布してパターニングすることにより、レジストパターン１１３を形成する。レジストパターン１１３は、例えば、ＡｒＦ露光機を用いて１２０ｎｍ径に露光することにより形成する。
【００２４】
次に、図３（ａ）に表したように、レジストパターン１１３をマスクとしてハードマスク１１２のエッチングを行う。エッチング方法としては、例えば、ＩＣＰ（induction coupled prasma）型反応性イオンエッチング装置を用いることができる。ハードマスク１１２のエッチングに際しては、例えば、ＣＨ２Ｆ２：５０ｓｃｃｍ  Ｏ２：５０ｓｃｃｍ  の混合ガスを用いて６．７パスカル（Ｐａ）にてエッチングすることにより、ハードマスク１１２に開口部１１４を形成することができる。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に表したように、酸素プラズマによるアッシングを実施してレジストマスク１１３を除去する。
【００２６】
その後、図３（ｃ）に表したように、第２の層間絶縁膜１１１に接続孔（コンタクトホール）を形成する。第２の層間絶縁膜１１１の接続孔形成を行う際には、Ｃ４Ｆ６：５０ｓｃｃｍ、ＣＯ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ２：５０ｓｃｃｍおよびＡｒ：２００ｓｃｃｍの混合ガスを用いて６．７パスカルにて反応性イオンエッチング行う。このようにして、第２の層間絶縁膜１１１の接続孔１１５を形成する。
【００２７】
この時に、シリコン窒化膜からなるハードマスク１１２をエッチングマスクして用いることにより、安定したエッチングができる。すなわち、第２の層間絶縁膜１１１を構成するシリコン酸化膜と、ハードマスク１１２を構成するシリコン窒化膜とでは、エッチング速度を異ならせることにより、大きなエッチング選択比を得ることが容易である。従って、ハードマスク１１２により確実にマスクされた状態を維持しつつ、第２の層間絶縁膜１１１をエッチングできる。つまり、マスクの劣化によるエッチング開口サイズの変動などの問題を解消して、所望の開口を安定的に形成することがてきる。
【００２８】
さらに、第１の層間絶縁膜１１０もハードマスク１１２と同一のシリコン窒化膜により形成されているので、エッチングストッパとして確実に作用する。つまり、オーバーエッチングやアンダーエッチングなどによる問題を解消することもできる。
【００２９】
次に、図４（ａ）に表したように、第１の層間絶縁膜１１０に接続孔を形成する。ここで、ハードマスク１１２のエッチング量をモニタすることにより終点検出することができる。すなわち、反応性イオンエッチング法により、ＣＨ２Ｆ２：５０ｓｃｃｍ  Ｏ２：５０ｓｃｃｍおよびＡｒ：２００ｓｃｃｍの混合ガスを用いて６．７パスカルにてエッチング行う。
【００３０】
このエッチングの際に、ハードマスク１１２をエッチングモニタとして用いることができる。すなわち、第１の層間絶縁膜１１０とハードマスク１１２とは同一の材料により形成されているので、エッチングも同時に進行する。従って、ハードマスク１１２のエッチングの進行状況をモニタすることにより、第１の層間絶縁膜１１０のエッチングの終点検出することができる。このためには、例えば、Ｃ（炭素）−Ｎ（窒素）結合に対応する波長３８５．５ナノメータ特性光の発光強度を測定することにより、ハードマスク１１２の有無を調べることができる。  
図５は、終点検出の具体例を表すグラフ図である。  
すなわち、第１の層間絶縁膜１１０のエッチングが進行すると、ハードマスク１１２のエッチングも進行する。そして、ハードマスク１１２がエッチングされてなくなると、特性光の検出強度も減少するこの時点を第１の層間絶縁膜１１０のエッチング終点とすることができる。この後、さらに、所定の時間、オーバーエッチングすることにより、接続孔のコンタクトを安定して得ることができる。
【００３１】
具体的には、例えば、３８５．６ナノメータ特性光の減少波形による終点検出作用を利用して、ハードマスク１１２を構成するシリコン窒化膜が除去されることを確認し、さらに例えば１０パーセントのオーバーエッチングを行うことにより、第１の層間絶縁膜１１０の接続孔１１６を形成する。なお、この際得られた接続孔１１６の直径は、表面付近で１１０ナノメータ程度であった。
【００３２】
この後、接続孔部分を金属電極で埋め込むことにより、図４（ｂ）に表したような構造が得られる。さらに、図示しない金属配線の形成を適宜行うことにより、半導体装置の要部が完成する。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の層間絶縁膜１１０と同一の材料からなるハードマスク１１２を設けることにより、これをエッチングマスクとして用いて、図３（ｃ）に表したように第２の層間絶縁膜１１１に接続孔１１５を開口できる。
【００３４】
そしてさらに、図３（ｃ）乃至図４（ａ）に表したように、その下の第１の層間絶縁膜１１０に接続孔１１６を開口するエッチング工程においては、ハードマスク１１２の残量をモニタすることにより、エッチング終点を確実且つ容易に検出できる。従って、オーバーエッチング量も精度よくコントロールできる。その結果として、エッチング量の「ばらつき」に起因するコンタクト抵抗の「ばらつき」を抑制できる。
【００３５】
図６は、ハードマスク１１２による終点検出作用を説明するための模式断面図である。  すなわち、基体Ｓの上に形成された第１の層間絶縁膜１１０に接続孔を形成するエッチング工程において、反応性イオンエッチングなどの方法により上方からエッチングを進行させる。
【００３６】
この時、第１の層間絶縁膜１１０とハードマスク１１２とは同一の材料（例えば、シリコン窒化膜）により形成されているので、図６（ａ）及び（ｂ）に表したように、それぞれエッチングが進行し、同図（ｃ）に表したように、第１の層間絶縁膜１１０が完全にエッチング除去された時点でハードマスク１１２も同時にエッチング除去されるようにすることができる。従って、ハードマスク１１２の残量をモニタすることにより、第１の層間絶縁膜１１０のエッチング残量を検出できる。
【００３７】
ただし、ハードマスク１１２はウェーハの最表面に露出し、一方、第１の層間絶縁膜１１０はコンタクト開口Ｔの底に露出しているので、これらのエッチング速度は必ずしも同一ではない。すなわち、コンタクト開口Ｔの開口幅Ｗが小さく、深さＤが大きい場合には、その底に露出する第１の層間絶縁膜１１０のエッチング速度は相対的に低下する。これは、エッチャントの供給速度が低下するからである。従って、コンタクト開口Ｔのアスペクト比（開口幅Ｗに対する深さＤの割合）に応じて、ハードマスク１１２の膜厚を適宜調節することが望ましい。
【００３８】
本発明者の実験によれば、例えば、コンタクト開口の幅Ｗが１００ナノメータで、深さが５００ナノメータ程度の場合には、第１の層間絶縁膜１１０のエッチング速度は、ハードマスク１１２のエッチング速度の１／３程度にまで低下することが分かった。つまり、この場合には、ハードマスク１１２の膜厚を第１の層間絶縁膜１１０の膜厚の３倍程度とすると、エッチングがほぼ同時に終了する。このように、コンタクト開口のアスペクト比に応じて、ハードマスク１１２の膜厚を適宜決定すれば、第１の層間絶縁膜１１０のエッチングの終点を確実且つ容易に検出することができる。
【００３９】
本発明者が上記具体例にかかる半導体装置の製造方法を実施した結果８インチウェーハ内で、コンタクトホールの寸法ばらつきが３ナノメータ以下、コンタクト抵抗の平均値が３０オームで、そのばらつきがプラスマイナス１．５オーム以下であった。
【００４０】
なお、第１の層間絶縁膜１１０及びハードマスク１１２の材料としては、上記具体例において用いたシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）の他にも、例えば、シリコン炭化物（ＳｉＣｘ）、シリコン炭酸化物（ＳｉＣｘＯｙ）あるいはシリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）などを用いることができる。また、第２の層間絶縁膜１１１の材料としては、上記具体例の他にも、例えば、ＢＰＳＧ（Boron-doped Phospho-Silicate Glass：ホウ素・リン・ケイ酸ガラス）、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass：リン・ケイ酸ガラス）、酸化フッ化シリコン（ＳｉＯｘＦｙ）などを用いることもできる。またさらに、第２の層間絶縁膜１１１の材料としては、有機シリコンを用いることもできる。すなわち、第１の層間絶縁膜１１０及びハードマスク１１２と、第２の層間絶縁膜１１１と、の間で適切なエッチング選択比が得られればよい。
【００４１】
図７は、本発明の比較例としての半導体装置の製造方法の一部を表す工程断面図である。
【００４２】
本比較例の要部について簡単に説明すると以下の如くである。  
すなわちまず、Ｓｉ基板上に素子分離領域３０１、ウェル３０２、チャネル３０３、ゲート絶縁膜３０４、ゲート電極膜３０５、ＬＤＤ注入サイドウォール３０６形成し、さらにソース領域３０７、ドレイン領域３０８を形成した。
【００４３】
その後、コバルト（Ｃｏ）をスパッタし、ＲＴＰを順次行いシリサイド領域３０９を形成した。その後、ジクロロシランとアンモニアガスを用い、ＬＰ−ＣＶＤにより７６０℃にて形成した５０ｎｍの窒化膜を第１の層間絶縁膜３１０として形成した。
【００４４】
次に、ＴＥＯＳガスを用い、プラズマＣＶＤにより６００℃にて形成した６００ｎｍの酸化膜を第２の層間絶縁膜３１１として形成した。そして、この上に、図７（ａ）に表したように、レジストパターン３１３をマスクとしてエッチングを行った。なお、レジストマスクはＡｒＦ露光機を用いて１２０ｎｍ径に露光した。
【００４５】
次に、図７（ｂ）に表したように、接続孔を開口した。  
まず第２の層間絶縁膜３１１の接続孔形成を行う際には、Ｃ４Ｆ６：５０ｓｃｃｍ、ＣＯ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ２：５０ｓｃｃｍおよびＡｒ：２００ｓｃｃｍの混合ガスを用いて６．７パスカルにてエッチング行い、第２の層間絶縁膜部分３１１の接続孔３１４を形成した。次に、レジストパターン３１３を酸素プラズマにて除去した後に、ＣＨ２Ｆ２：５０ｓｃｃｍ  Ｏ２：５０ｓｃｃｍおよびＡｒ：２００ｓｃｃｍの混合ガスを用いて６．７パスカルにてエッチング行い、第１の層間絶縁膜部分の接続孔３１５を形成した。
【００４６】
なお、この際得られた接続孔の直径は表面部分で１１０ｎｍ程度であった。以後、接続孔部分を金属電極で埋め込み、さらに金属配線の形成を行った。その結果、８インチウェーハ内で、コンタクトホールの寸法ばらつきが１０ナノメータ以下、コンタクト抵抗の平均値が３０オームで、そのばらつきがプラスマイナス７オーム以下であった。
【００４７】
図８及び図９は、本発明の第２の具体例の半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。  
すなわち、本具体例においては、ハードマスク２１２をエッチングする際のエッチング条件を変えることにより、その開口形状を略テーパ状とする。こうすることにより、より微小なコンタクトホールを形成することができる。
【００４８】
すなわちまず、図８（ａ）に表したように、Ｓｉ基板上に素子分離領域２０１、ウェル２０２、チャネル２０３、ゲート絶縁膜２０４、ゲート電極膜２０５、ＬＤＤ注入サイドウォール２０６形成し、さらに、ソース領域２０７、ドレイン領域２０８を形成する。さらに、コバルトスパッタ、ＲＴＰを順次行いシリサイド領域２０９を形成する。
【００４９】
その後、５０ｎｍの窒化膜を第１の層間絶縁膜２１０として形成し、６００ｎｍの酸化膜を第２の層間絶縁膜２１１として形成する。これらの形成条件は、図２に関して前述したものと同様とすることができる。  
そして、この上に、厚さ１５０ｎｍの窒化膜をハードマスク２１２として形成した。その上に、図８（ａ）に表したように、レジストパターン２１３を形成した。なお、レジストパターン２１３は、ＡｒＦ露光機を用いて１２０ｎｍ径の開口をパターニングした。
【００５０】
次に、図８（ｂ）に表したように、レジストパターン２１３をマスクとしてハードマスク２１２のエッチングを行った。エッチング方法としてはＩＣＰ型反応性イオンエッチング装置を用いた。ここで、ハードマスク２１２の形成を行うため、ＣＨ２Ｆ２：５０ｓｃｃｍ  Ｏ２：５０ｓｃｃｍ  の混合ガスを用いて１３．３パスカルにて窒化膜をエッチングしハードマスクの開口部２１４を形成した。この時、エッチング圧力を図２に関して前述し条件（６．７パスカル）よりも上げることにより、図８（ｂ）に表したように、窒化膜からなるハードマスク２１２を略テーパ状にエッチングすることができる。
【００５１】
この後、図８（ｃ）に表したように、酸素プラズマによるアッシングにてレジストパターン２１３を除去する。  
しかる後に、図９（ａ）に表したように、第２の層間絶縁膜部分２１１の接続孔を形成する。このエッチング条件は、図３に関して前述したものと同様とすることができる。そして、この場合も、シリコン窒化膜からなるハードマスク２１２をマスクとして用い、さらに、これと同一の材料からなる第１の層間絶縁膜２１０をエッチングストッパとして用いることにより、所望のサイズの接続孔を安定して形成することができる。
【００５２】
この後、図９（ｂ）に表したように、ハードマスク２１２と第１の層間絶縁膜２１０を同時にエッチングする。この際にも、図４乃至図６に関して前述したように、例えば、Ｃ−Ｎ結合３８５．５ナノメータの特性光の減少波形を測定することにより、ハードマスク２１２の残量を測定でき、これにより、第１の層間絶縁膜２１０のエッチングの終点検出を行うことができる。なお、本具体例においては、接続孔の幅が狭くなるので、第１の層間絶縁膜２１０のエッチング速度がハードマスク２１２のエッチング速度よりも相対的に低下する。そこで、ハードマスク２１２の厚みを増加させることより、これら第１の層間絶縁膜２１０とハードマスク２１２のエッチングが同時に終了させることができる。  
これ以降、図４に関して前述したものと同様の工程により半導体装置の要部が完成する。
【００５３】
以上説明したように、本具体例においては、ハードマスク２１２を略テーパ状にエッチングすることにより、接続孔（コンタクトホール）のサイズを縮小させ、素子サイズをさらに微細化させて、集積度を上げることができる。
【００５４】
本具体例において、第１の層間絶縁膜２１０に形成された接続孔２１６の直径は、表面部分で９０ｎｍ程度であった。その結果、８インチウェーハ内で、コンタクトホールの寸法ばらつきが２．５ナノメータ以下、コンタクト抵抗の平均値が４０オームでばらつきがプラスマイナス２オーム以下であった。
【００５５】
すなわち、本変型例においても、図２乃至図４に関して前述したものと同様にコンタクトホールのサイズのばらつきやコンタクト抵抗のばらつきが極めて小さく、同時に、安定して低いコンタクト抵抗が得られた。
【００５６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００５７】
例えば、半導体装置の具体的な構造やサイズ、材料などついては、当業者が適宜設計変更して適用したものも、本発明の要旨を含む限り、本発明の範囲に包含される。
【００５８】
また、各層の形成方法、形成条件、加工条件、エッチング条件、熱処理条件などについても、具体例にとして前述したもの以外にも当業者が適宜設計したものも本発明の範囲に包含される。
【００５９】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての触媒ＣＶＤ装置及び触媒ＣＶＤ法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明により製造される半導体装置の要部断面構造を例示する模式図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
【図５】終点検出の具体例を表すグラフ図である。
【図６】ハードマスク１１２による終点検出作用を説明するための模式断面図である。
【図７】本発明の比較例としての半導体装置の製造方法の一部を表す工程断面図である。
【図８】本発明の第２の具体例の半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
【図９】本発明の第２の具体例の半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ 素子分離領域
１０２ ウェル
１０３ チャネル
１０３Ｄ ＬＤＤ領域
１０４ ゲート絶縁膜
１０５ ゲート側壁
１０６ ゲート電極
１０７ ソース領域
１０８ ドレイン領域
１０９ シリサイド領域
１１０ 第１の層間絶縁膜（シリコン窒化膜）
１１１ 第２の層間絶縁膜（シリコン酸化膜）
１１２ ハードマスク（シリコン窒化膜）
１１３ レジストパターン
１１４ 開口部
１１５ 接続孔
１１５Ｄ ドレイン配線
１１５Ｇ ゲート配線
１１５Ｓ ソース配線
１１６ 接続孔
１１９ シリサイド層
２０１ 素子分離領域
２０２ ウェル
２０３ チャネル
２０４ ゲート絶縁膜
２０５ ゲート電極膜
２０６ 側壁
２０７ ソース領域
２０８ ドレイン領域
２０９ シリサイド領域
２１０ 第１の層間絶縁膜
２１１ 第２の層間絶縁膜
２１２ ハードマスク
２１３ レジストパターン
２１４ 開口部
２１６ 接続孔
３０１ 素子分離領域
３０２ ウェル
３０３ チャネル
３０４ ゲート絶縁膜
３０５ ゲート電極膜
３０６ 側壁（注入サイドウォール）
３０７ ソース領域
３０８ ドレイン領域
３０９ シリサイド領域
３１０ 第１の層間絶縁膜
３１１ 第２の層間絶縁膜
３１３ レジストパターン
３１４ 接続孔
３１５ 接続孔
Ｓ 基体
Ｔ コンタクト開口
【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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