(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁膜に孔部を形成するときに、浅い位置でのエッチングを阻害しながら深い位置でのエッチングを促進させることができるようにする。【解決手段】最初に層間絶縁膜２の一部をエッチングして孔部４を形成し、次にエッチング条件をＣ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３００／１５０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー＝５００ｗとして孔部４の底部４ａまで反応生成物５をマスク上に堆積しながらエッチング処理を行いアスペクト比の高い孔部４を形成する。【選択図】図１
2005317863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜上にマスクパターンを形成するパターン形成工程と、
前記絶縁膜上の孔部の形成領域周辺にエッチング時の反応生成物を堆積させながら前記マスクパターンをマスクとして絶縁膜をエッチング処理し前記孔部を形成するエッチング工程を備えたことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
ラインパターン形成領域にラインパターンを形成する工程と、
ラインパターンおよび当該ラインパターン間に位置するスペースパターン形成領域上部に絶縁膜を形成する工程と、
前記ラインパターン上に形成された絶縁膜上にエッチング時の反応生成物を堆積させながら前記スペースパターン形成領域に形成された絶縁膜をエッチング処理し孔部を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３】
複数のゲート電極を分離して形成する工程と、
前記複数のゲート電極の上および側壁並びにその周辺に窒化膜を形成する工程と、
エッチング時の反応生成物を前記ゲート電極上に形成された窒化膜上に堆積させながら前記複数のゲート電極間の窒化膜をエッチング処理することで除去し孔部を形成する窒化膜除去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４】
窒化膜除去工程後、その上部に対して酸化膜を形成することで少なくとも複数のゲート電極間に酸化膜を埋込み形成する酸化膜形成工程と、
前記酸化膜上に所望のマスクパターンを形成するパターン形成工程と、
前記マスクパターンをマスクとして、前記窒化膜に対して選択比の高いエッチング条件下で前記酸化膜をエッチングすることにより前記複数のゲート電極間に形成された酸化膜を除去する酸化膜除去工程とを備えたことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
下導電層の上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜上にマスクパターンを形成する工程と、
マスクパターンをマスクとして前記シリコン酸化膜の上部に穴部を形成する工程と、
この穴部内を含む領域に対して等方的にシリコン窒化膜を形成する工程と、
エッチング時の反応生成物を前記シリコン窒化膜上に堆積させながら前記穴部の底側に形成されたシリコン窒化膜をエッチング処理することで除去し孔部を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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アスペクト比の高い孔部等を絶縁膜に形成するためのエッチング方法、およびこのエッチング方法を使用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の設計技術分野においては、設計ルールが年々顕著に縮小化されている。しかし、例えば複数の配線層間を絶縁するための層間絶縁膜（絶縁膜に相当）を形成する場合、設計ルールが縮小化してもこの膜厚は変わらない。これは層間絶縁膜の絶縁性能を確保するためである。
例えば、複数の配線層を電気的に接続するためのコンタクトプラグを層間絶縁膜内に形成するときには、層間絶縁膜にエッチング処理を施すことによりコンタクトホール（孔部に相当）を形成する必要があるが、層間絶縁膜の膜厚が変化しないまま回路設計ルールが縮小化しているためアスペクト比が高くなる。したがってパターン加工が困難になる。
【０００３】
このようなアスペクト比の高いコンタクトホールを形成するためのエッチング方法として、セルフアライン技術が現在主流である（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されているエッチング方法では、シリコン窒化膜上に形成されたシリコン酸化膜に対してアスペクト比の高い凹部を形成する場合にシリコン酸化膜の底部に対するエッチングをストップさせないようにしている。
【０００４】
具体的には、ＡｒガスとＯ2ガスとＣ5Ｆ8ガスとの混合ガスよりなりＯ2ガスのフルオロカーボンガスに対する混合割合が相対的に大きい第１のエッチングガスにより上層の層間絶縁膜に対してプラズマエッチングを行い、さらに、その下層の層間絶縁膜に対してＡｒガスとＯ2ガスとＣ5Ｆ8ガスとＣＨ2Ｆ2ガスとの混合ガスよりなりＯ2ガスのフルオロカーボンガスに対する混合割合が相対的に小さい第２のエッチングガスを使用しセルフアラインコンタクトを形成するようにしている。
【０００５】
このようにすることで、シリコン窒化膜におけるコンタクトホールの壁部が過度にエッチングされないと共に、第２のエッチングガスにＣＨ2Ｆ2ガスが混合されているため、エッチングが停止することなくコンタクトホールを形成できるようになる。
【特許文献１】特開２００３−１３３２８９号公報（第７頁，図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されているセルフアライン技術を適用すると、コンタクトホールを形成するときには、Ｃ5Ｆ8／ＣＨ2Ｆ2の混合比に注意して混合ガスを生成し、コンタクトホール以外の部分を除去しないようにプラズマエッチング処理する必要がある。しかも、特許文献１に開示されている技術を適用したとしても、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の選択比を３程度にしか得ることができず（特許文献１の図６参照）、高マージンで形成することができない。したがって、浅い位置においてエッチングを阻害しながら深い位置においてのエッチングを促進させることのできるエッチング方法が待望されている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁膜に孔部を形成するときに、浅い位置でのエッチングを阻害しながら深い位置でのエッチングを促進させることができるエッチング方法およびこのエッチング方法を使用した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】
【０００８】
本発明のエッチング方法は、絶縁膜上にマスクパターンを形成するパターン形成工程と、絶縁膜上の前記孔部の形成領域周辺にエッチング時の反応生成物を堆積させながらマスクパターンをマスクとして絶縁膜をエッチング処理し孔部を形成するエッチング工程を備えたところに特徴を有している。
本発明の半導体装置の製造方法は、ラインパターン形成領域にラインパターンを形成する工程と、ラインパターンおよび当該ラインパターン間に位置するスペースパターン形成領域上部に絶縁膜を形成する工程と、ラインパターン上に形成された絶縁膜上にエッチング時の反応生成物を堆積させながらスペースパターン形成領域に形成された絶縁膜をエッチング処理し孔部を形成する工程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、複数のゲート電極を分離して形成する工程と、複数のゲート電極の上および側壁並びにその周辺に窒化膜を形成する工程と、エッチング時の反応生成物をゲート電極上に形成された窒化膜上に堆積させながら複数のゲート電極間の窒化膜をエッチング処理することで除去し孔部を形成する窒化膜除去工程とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、下導電層の上にシリコン酸化膜を形成する工程と、シリコン酸化膜上にマスクパターンを形成する工程と、マスクパターンをマスクとして前記シリコン酸化膜の上部に穴部を形成する工程と、この穴部内を含む領域に対して等方的にシリコン窒化膜を形成する工程と、エッチング時の反応生成物をシリコン窒化膜上に堆積させながら穴部の底側に形成されたシリコン窒化膜をエッチング処理することで除去し孔部を形成する工程とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、絶縁膜に孔部を形成するときに、浅い位置でのエッチングを阻害しながら深い位置でのエッチング処理を促進させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施形態について、図１を参照しながら説明する。尚、図示する層や膜構造については、本発明の説明をわかりやすくするため、その寸法および縮尺、比率を模式的に示している。
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、下導電層の上部に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜に孔部を形成する場合のエッチング方法を模式的な断面図により示している。
【００１３】
まず、図１（ａ）に示すように、孔部形成領域Ｃの周辺の上部に層間絶縁膜２を例えば１〜２［μｍ］程度形成し、さらに、その上部にレジスト３を例えば０．３［μｍ］程度塗布し、ステッパーによりこのレジスト３を所定のパターンに形成する。レジスト３の膜厚が０．３［μｍ］程度と薄いのは孔部の径を０．１５［μｍ］程度に小さく形成するためである。そして、図１（ｂ）に示すように、レジスト３をマスクとして層間絶縁膜２をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によりエッチングし、層間絶縁膜２の途中（例えば、深さ７００［ｎｍ］程度）まで孔部４を形成する。すると、図１（ｂ）に示すように、孔部形成領域Ｃの周辺で且つ層間絶縁膜２の上部に形成されているレジスト３が除去され残存量が少なくなる。
【００１４】
その後、さらにエッチング条件を変えてレジスト３をマスクとして層間絶縁膜２をエッチングする。このときのエッチング条件は、例えば、流量比Ｃ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３００／１５０［ｓｃｃｍ］のＣＯリッチな原料ガスを用い、ＲＦ電力＝５００ｗ程度の低パワー領域にすると良い。尚、流量の単位ｓｃｃｍはstandard cc/minの略を示す。
すると、このエッチング工程時には、孔部４の底部４ａ側が除去されるようになり、層間絶縁膜２の上側壁部２ａや孔部形成領域Ｃの周辺の肩部Ｃａにエッチング時の例えばカーボン系の反応生成物５が堆積すると共に、孔部４の底部４ａ側には反応生成物５が堆積されることなく層間絶縁膜２が除去される。したがって、層間絶縁膜２の孔部形成領域Ｃ周囲の肩部２ｂに反応生成物５が覆われるため、絶縁膜２の肩部２ｂが除去されることなく、孔部形成領域Ｃの層間絶縁膜２を下導電層１の上面が露出するまでエッチング除去できるようになる。
【００１５】
この後、図示しないが、層間絶縁膜２の上部に堆積した反応生成物５や塗布されたレジスト３を除去し、下導電層１の上面に接触するように孔部４に対して例えばタングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）や多結晶シリコン材料による電極材（コンタクトプラグ：図示せず）を埋込み形成することにより、接続配線構造を構成することができる。
従来より層間絶縁膜２の上部にレジスト３を例えば膜厚０．５［μｍ］程度に塗布しパターニング形成した後エッチング処理することで、孔部４の径を０．２［μｍ］程度に形成することができたものの、近年の設計ルールの縮小化に伴いレジスト３の膜厚を例えば０．３［μｍ］程度に薄くしなければ例えば０．１５［μｍ］径の孔部４を形成することはできなくなってきていたが、アスペクト比の高い孔部４を形成する場合、通常一般に行われているエッチング方法を使用すると、反応生成物５は孔部４の底部４ａ側にも溜まると共に孔部４周辺上部にも溜まるようになる。したがって、孔部４の底部４ａに反応生成物５が溜まることによりエッチングがストップしてしまう。
【００１６】
逆に、アスペクト比の高い孔部４を形成する場合、反応生成物５を少なくする条件を使用してエッチングすると、孔部４の底部４ａ側をエッチング完了する前に孔部形成領域Ｃ周辺の特に肩部Ｃａに位置するレジスト３が消費されてしまい、層間絶縁膜２の表面近傍について孔部形成領域Ｃ周辺の層間絶縁膜２がエッチング除去されてしまう。
本実施形態においては、パターニング形成されたレジスト３をマスクとして通常のＲＩＥ法によるエッチング処理を行った後、例えばＣ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３００／１５０［ｓｃｃｍ］のＣＯリッチな原料ガスを用いて、ＲＦパワー＝５００ｗでエッチング処理を行い孔部４を形成することで、孔部４の底部４ａに反応生成物５を堆積させることなく、層間絶縁膜２の上側壁部２ａやレジスト３上部の孔部形成領域Ｃ周辺に反応生成物５を堆積させることができ、孔部４の底部４ａ側のエッチングを促進させながら孔部形成領域Ｃ周辺の層間絶縁膜２のエッチング処理を阻害させることができるようになり、下導電層１の表面が露出するまで０．１５［μｍ］以下の径の孔部４ａを形成できるようになる。
【００１７】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態の説明図を示している。第２の実施形態は、層間絶縁膜をエッチングすることで順テーパ形状に孔部を形成した後、層間絶縁膜の上部をＣＭＰ(Chemical and Mechanical Polishing)処理したところに特徴を有している。第１の実施形態と同一部分については同一符号を用いて説明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明する。
【００１８】
本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２の膜厚Ｙ１を例えば１［μｍ］、孔部４の上開口部４ｂの径Ｘ１を例えば０．１５［μｍ］、孔部４の底部４ａの径Ｘ２を例えば０．１［μｍ］とするような順テーパ形状にエッチング加工する実施形態を示す。
図２（ａ）に示すように、下導電層１の上部に層間絶縁膜２を所定厚さ（１［μｍ］を超える膜厚、例えば２［μｍ］）に形成し、その上部にレジスト３を例えば０．３［μｍ］程度塗布すると共にこのレジスト３をパターニング形成する。レジスト３の開口寸法Ｘ３を例えば０．２［μｍ］とするように形成する。そして、パターニング形成されたレジスト３をマスクとして例えばＣ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３００／１５０ｓｃｃｍのＣＯリッチな原料ガスを用いてＲＦパワー＝５００ｗでエッチング処理する。
【００１９】
このエッチングにより、図２（ａ）に示すように、孔部４の底部４ａの径Ｘ２を０．１［μｍ］、上開口部４ｂの径Ｘ３を０．２［μｍ］として上開口部４ｂから底部４ａにかけて順テーパ状に孔部４を形成することができるようになる。そして、このレジスト３をＯ2ガスによりアッシング処理することでレジスト３を層間絶縁膜２の上部から除去する。
【００２０】
層間絶縁膜２の上部からレジスト３を除去した後、層間絶縁膜２をＣＭＰ法により平坦化し、図２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２の膜厚Ｙ１を約１［μｍ］程度に調整する。すると、上開口部４ｂの径Ｘ１を０．１５［μｍ］、底部４ａの径Ｘ２を０．１［μｍ］としたテーパ状の孔部４を形成することができる。
本実施形態のエッチング方法によれば、前述したエッチング条件により順テーパ状の孔部４を形成した後、層間絶縁膜２をＣＭＰ法により平坦化することにより、層間絶縁膜２の上開口部４ｂの径Ｘ１（０．１５［μｍ］）が層間絶縁膜２上にパターニング形成されたレジスト３の開口径Ｘ３（０．２［μｍ］）よりも狭くなり、たとえレジスト３を上開口部４ｂの径Ｘ１に略一致するようにパターニング形成できなくても、上開口部４ｂの径Ｘ１を径Ｘ３よりも狭くするように孔部４を形成できるようになる。
【００２１】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態の説明図を示している。第３の実施形態は、ライン／スペースパターンを形成するためのエッチング方法に特徴を備えている。
図３（ａ１）および図３（ｂ１）は、ラインパターンが密に配設される場合の形成工程を模式的な断面図により示しており、図３（ａ２）および図３（ｂ２）は、ラインパターンが疎に配設される場合の形成工程を模式的な断面図により示している。図３（ａ１）に示すように、第１の絶縁膜１０上のラインパターン形成領域Ｌには、例えば多結晶シリコン材料からなる導電層１１（本発明のラインパターンに相当）を形成し、その後導電層１１を覆うように第２の絶縁膜１２（本発明の絶縁膜に相当）を等方的に形成する。
【００２２】
すると、スペースパターン形成領域Ｓでは、第２の絶縁膜１２が第１の絶縁膜１０の上部に形成されるようになる。第１および第２の絶縁膜１０および１２は、互いに異なる材料により形成されているが、それぞれ例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の膜により形成されることが望ましい。
その後、図２（ｂ１）および図２（ｂ２）に示すように、スペースパターン形成領域Ｓに形成された第２の絶縁膜１２を除去する。このとき使用するエッチング条件は第２の絶縁膜が酸化膜の場合は、例えばＣ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３００／１５０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー＝５００ｗ、第２の絶縁膜が窒化膜の場合はＣＨ２Ｆ２／ＣＯ／Ａｒ＝５０／３００／１５０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー＝５００ｗとする。
【００２３】
この条件においてエッチング処理することで、ラインパターンが密に形成される領域においては、図３（ｂ１）に示すように、導電層１１上部に形成された第２の絶縁膜１２の上部にエッチング時の反応生成物１３を堆積させながら、スペースパターン形成領域Ｓの第１の絶縁膜１０上に形成された第２の絶縁膜１２を除去することができ、浅い位置（ラインパターン形成領域Ｌ）における第２の絶縁膜１２のエッチングを阻害しながら深い位置（スペースパターン形成領域Ｓ）における第２の絶縁膜１２のエッチングを進行させることができ孔部１４を形成することができる。したがって、導電部１１の側壁部１１ａおよび上面部１１ｂに第２の絶縁膜１２が残存するようになる。
【００２４】
また、図３（ｂ２）に示すように、ラインパターンが疎に形成された領域では、ラインパターン形成領域Ｌの周辺領域（例えば０．１［μｍ］幅領域）について、第１の絶縁膜１０の上部に形成された第２の絶縁膜１２が除去され、孔部１４が形成されるようになる。
以上説明したように、第３の実施形態によれば、導電部１１の上面部１１ｂ側に形成された絶縁膜１２上に反応生成物１３を堆積させながらスペースパターン形成領域Ｓに形成された第２の絶縁膜１２を除去することで孔部１４を形成するため、ラインパターン形成領域Ｌについて導電部１１の側壁部１１ａおよび上面部１１ｂに形成された第２の絶縁膜１２が除去されることなく、スペースパターン形成領域Ｓに形成された第２の絶縁膜１２を選択的に除去し孔部１４を形成できるようになる。
【００２５】
（第４の実施形態）
図４および図５は、本発明の第４の実施形態の説明図を示すもので、本実施形態では、ゲート電極の上部にメタルシリサイド層を形成し、複数のゲート電極間にコンタクト領域を形成する場合についてその適用例を説明する。
図４（ａ１）〜図４（ｄ１）は、ゲート電極が密に形成される領域についてその形成工程を模式的に示しており、図４（ａ２）〜図４（ｄ２）は、ゲート電極が疎に形成される領域についてその形成工程を模式的に示している。
【００２６】
図４（ａ１）および図４（ａ２）に示すように、ｐ型のシリコン半導体基板２０の上にシリコン酸化膜２１をゲート絶縁膜として成膜し、その後、そのシリコン酸化膜２１の上部にｐ型の不純物がドープされた多結晶シリコン層２２を形成し、所定幅Ｘ４（例えば０．３［μｍ］、１［μｍ］）毎に分離するようにエッチング処理することで複数のゲート電極Ｇを形成する。
【００２７】
このとき、図４（ａ１）に示すように、ゲート電極Ｇの構造が密となる領域では、所定幅Ｘ５（１［μｍ］未満、例えば０．３［μｍ］）のスペースを空けてゲート電極Ｇを形成する。その後、図４（ａ１）および図４（ａ２）に示すように、多結晶シリコン層２２の上部２２ａおよび側壁部２２ｂ並びにその周辺部に対して等方的にシリコン窒化膜２３（本発明の窒化膜に相当：第１の絶縁膜）を形成する。
【００２８】
その後、図４（ｂ１）および図４（ｂ２）に示すように、多結晶シリコン層２２の側壁部２２ｂに形成されたシリコン窒化膜２３を除き、多結晶シリコン層２２の上部に形成されたシリコン窒化膜２３や多結晶シリコン層２２の側方に形成されたシリコン窒化膜２３をＲＩＥ法（異方性エッチング）により除去する。ＲＩＥ法によりエッチングすることでシリコン半導体基板２０の上部（ゲート電極Ｇの周辺部）と多結晶シリコン層２２上部の絶縁膜２３を除去した後、これらを含む領域に対して例えばコバルト（Ｃｏ）材料によるメタルの成膜を行う。
【００２９】
メタルの成膜を行った後、熱処理工程によりメタルを多結晶シリコン層２２と反応させることにより、図４(ｂ１）および図４（ｂ２）に示すように、ゲート電極Ｇの多結晶シリコン層２２の上面や、シリコン半導体基板２０のコンタクト領域ＣＢの表面をサリサイド技術により同時にシリサイド化する。これにより、ゲート電極Ｇの上部およびコンタクト領域ＣＢにメタルシリサイド層２４および２９を形成することができる。尚、説明の便宜上、ゲート電極Ｇの上部に形成されたメタルシリサイド層を符号２９、ゲート電極Ｇの側方に形成されたコンタクト領域ＣＢを含む領域に形成されたメタルシリサイド層に符号２４を付して説明する。
【００３０】
メタルシリサイド層２４および２９を形成した後、図４（ｃ１）および図４（ｃ２）に示すように、メタルシリサイド層２９の上（ゲート電極Ｇの上に相当）やシリコン窒化膜２３の外側壁（ゲート電極Ｇの側壁に相当）やその周辺（コンタクト領域ＣＢを含む）に対してシリコン窒化膜２５を等方的に形成する。すると、図４（ｃ１）に示すように、複数のゲート電極Ｇ間にはシリコン窒化膜２５が凹部状に埋込み形成されるようになる。
【００３１】
シリコン窒化膜２５を形成した後、複数のゲート電極Ｇ間に凹部状に埋込み形成されたシリコン窒化膜２５のうち、コンタクト領域ＣＢに形成されたシリコン窒化膜２５についてエッチングにより除去する。このとき、エッチング条件を例えばＣ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３００／１５０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー＝５００ｗとする。
この条件下においてエッチングすると、図４（ｄ１）および図４（ｄ２）に示すように、コンタクト領域ＣＢに形成されたシリコン窒化膜２５をエッチングするときに生成される反応生成物２６がゲート電極Ｇ上に形成されたシリコン窒化膜２５上に堆積しながら、各ゲート電極Ｇ間に挟まれた領域のシリコン窒化膜２５がエッチングにより除去され孔部２７が形成されるようになり、浅い位置でのエッチング処理を阻害しながら深い位置でのエッチングを促進できるようになる。
【００３２】
しかも、図４（ｄ１）および図４（ｄ２）に示すように、シリコン窒化膜２５の肩部２５ａはほとんど除去されることなく分厚く残存したまま、コンタクト領域ＣＢのメタルシリサイド２４上部を露出させることができる。
尚、このエッチング条件によりエッチング処理を行うと、ゲート電極Ｇが疎に配列された形成領域においては、図４（ｄ２）に示すように、シリコン窒化膜２５の壁部２５ｂ周辺の例えば０．１［μｍ］の幅のみシリコン窒化膜２５が除去されるようになる。
【００３３】
この工程後、反応生成物２６を除去し、図５（ｅ１）および図５（ｅ２）に示すように、シリコン酸化膜２７（本発明の酸化膜に相当：第２の絶縁膜）を層間絶縁膜として厚く形成することで、コンタクト領域ＣＢを含む領域にシリコン酸化膜２７を埋込み形成すると共に、シリコン窒化膜２５上にシリコン酸化膜２７を形成する。そして、その上部にレジスト２８を塗布し当該レジスト２８をパターニング形成し、このレジスト２８をマスクパターンとしてシリコン窒化膜２５に対して選択比の高いエッチング条件を使用しセルフアライン技術によりシリコン酸化膜２７をエッチング処理する。
【００３４】
すると、図５（ｅ１）および図５（ｅ２）に示すように、コンタクト領域ＣＢにおけるメタルシリサイド層２４を外部に露出させることができる。このとき、コンタクト領域ＣＢ周辺のシリコン窒化膜２５の肩部２５ａが一部除去されるものの、ゲート電極Ｇ（ゲート電極Ｇ上部のメタルシリサイド２９（図５（ｅ１）参照））が露出することがなく、シリコン窒化膜２３および２５の絶縁性能を維持することができる。
【００３５】
この後、図示しないが、レジスト２８をアッシングにより除去すると共に、コンタクト領域ＣＢのメタルシリサイド層２４に接触するように例えば多結晶シリコン（図示せず）を埋込み形成することでコンタクト領域ＣＢにコンタクトを形成できる。
【００３６】
本実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。すなわち、エッチング時の反応生成物２６をシリコン窒化膜２５の肩部２５ａ上に堆積させながら複数のゲート電極Ｇ間に凹部状に埋込み形成されたシリコン窒化膜２５の底部（コンタクト領域ＣＢ）をエッチング処理し除去しているためシリコン窒化膜２５の肩部２５ａは分厚く残存する。その後、シリコン酸化膜２７を埋込み形成し、シリコン窒化膜２５に対して選択比の高いエッチング条件を使用しセルフアライン技術によりシリコン酸化膜２７をエッチングする。このエッチング処理によりシリコン窒化膜２５の肩部２５ａがたとえ削り取られたとしても、この肩部２５ａのシリコン窒化膜２５が残存するようになり、ゲート電極Ｇやメタルシリサイド層２９が外部に露出することなく、この工程後コンタクト形成領域ＣＢに多結晶シリコン（図示せず）が埋込み形成されたとしても、埋込み形成された多結晶シリコンおよび多結晶シリコン層２２間のシリコン窒化膜２５による絶縁性能が保持されるようになる。
【００３７】
（第５の実施形態）
図６ないし図８は、本発明の第５の実施形態の説明を示すもので、第１ないし第４の実施形態と異なるところは、孔部の上側壁部に保護膜を形成したところにある。以下、前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００３８】
＜構造について＞
以下、図６を参照しながら、接続配線構造３３を例に挙げて詳細に説明する。この接続配線構造３３は、例えばシリコン半導体基板と上層配線の接続や複数層の配線接続に使用される構造であり、本実施形態においては上配線層３０および下配線層３１を電気的に接続する接続配線層３２が複数縦列形成される場合に適用した例を説明する。
【００３９】
図６に示すように、接続配線構造３３は、上配線層３０と、下配線層３１と、接続配線層としての電極材３２と、シリコン酸化膜３４と、保護膜３５とを備えてなっている。下配線層３１は、例えば多結晶シリコンにより形成されており、その上面部３１ａが略平坦に形成されている。下配線層３１の上面部３１ａの上部にはシリコン酸化膜３４が形成されている。シリコン酸化膜３４は、層間絶縁膜として機能し下配線層３１および上配線層３０間を電気的に絶縁する機能を有している。
【００４０】
このシリコン酸化膜３４には、複数の孔部３６が縦並列に隣接するように形成されている。これらの孔部３６は、下孔部３６ａおよび上孔部３６ｂ（本発明の穴部に相当）により構成されており、この両孔部３６ａおよび３６ｂにより壺状に構成されている。下孔部３６ｂは樽状に形成されており、その下端が下配線部３１に係合し、さらに上孔部３６ｂは円筒状に形成されており上配線部３０に係合する。この孔部３６内には電極材３２が埋込み形成されている。この電極材３２は例えば多結晶シリコンやタングステンもしくはアルミニウム等により形成されている。電極材３２の上側壁部３２ａおよびシリコン酸化膜３４の上部（上孔部３６ｂの上部周辺）には保護膜３５が形成されている。
【００４１】
この保護膜３５は、例えばシリコン窒化膜により形成されており、シリコン酸化膜３４をエッチングし孔部３６を形成する際に当該孔部３６の形成領域Ｚ（図６参照）以外の領域についてシリコン酸化膜３４の上面部および上肩部３４ｂを保護するために設けられている。なお、コンタクトを半導体基板におとす際も同様である。
【００４２】
＜製造方法について＞
まず、図７（ａ）に示すように、表面が平面状に形成された下導電層３１の上部にシリコン酸化膜３４を同一膜厚だけ等方的に形成し、シリコン酸化膜３４の上面部にレジスト３７を塗布しレジスト３７をパターニング形成する。さらに、図７（ｂ）に示すように、パターンニング形成されたレジスト３７をマスクとしてシリコン酸化膜３４の上部を除去し穴部３４ａを形成する。
【００４３】
この後、図７（ｃ）に示すように、レジスト３７をアッシングにより除去する。そして、図８（ｄ）に示すように、穴部３４ａ内およびシリコン酸化膜３４の上にシリコン窒化膜３５を等方的に形成する。このシリコン窒化膜３５は、保護膜として機能する。シリコン窒化膜３５を等方的に形成した後、図８（ｅ）に示すように、穴部３４ａの底側に形成されたシリコン窒化膜３５をエッチングにより除去する。このときのエッチングは、例えばＣ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３００／１５０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー＝５００ｗとする。
【００４４】
このような条件下でエッチング処理することにより、図８（ｅ）に示すように、穴部３４ａ周辺に位置するシリコン酸化膜３４の上肩部３４ｂにエッチング時の反応生成物３８が堆積するようになり、穴部３４ａ周辺の上肩部３４ｂに位置するシリコン酸化膜３４を除去することなく穴部３４の底側に形成されたシリコン窒化膜３５を除去できるようになる。これにより、図８（ｅ）に示すように、上孔部３６ｂを形成できるようになる。
【００４５】
そして、図８（ｆ）に示すように、反応生成物３８を除去し、シリコン窒化膜３５をマスクパターンとして上孔部３６ｂの底側のシリコン酸化膜３４を例えばＲＩＥ法によりエッチングすることで、上孔部３６ｂの底側を深く掘り下げ下配線層３１に達するように形成することにより下孔部３６ａを円筒状に形成することができる。
さらに、図８（ｇ）に示すように、下導電層３１との電気的接続を有効に確保するためＨＦ（フッ化水素）を使用してウェットエッチング処理を行う。このとき、ＨＦ（フッ化水素）によりウェットエッチングしたとしても保護膜３５がウェットエッチング処理時のバリアとして機能するようになり、シリコン窒化膜３５により保護されたシリコン酸化膜３４の上部が除去されることがない。したがって、図８（ｇ）に示すように、掘り下げられた下孔部３６ａの側壁をエッチングすることができ、下孔部３６ａの外径（開口径）を拡大させることができ、下孔部３６ａが樽状に形成されるようになる。なお、下孔部３６ａが樽状になってもシリコン窒化膜はエッチングされることはない。
【００４６】
そして、図６に示すように、ＣＶＤ法やスパッタ法により多結晶シリコン層やタングステン、アルミニウム等の電極材３２を孔部３６に埋込み形成する。この電極材３２は、下配線層３１および上配線層３０の電気的接続を確保するために埋込み形成される。さらにその上部にアルミニウム等からなる上配線層３０を積層形成すると、図６に示すような構成の接続配線構造３３を形成できるようになる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、上孔部３２ａを形成した後、保護膜３５を電極材３２の側壁部３２ａおよびシリコン酸化膜３４の上肩部３４ｂに形成したので、たとえアスペクト比の高い孔部３６を複数隣接するように形成する場合であっても、孔部３６の上部周辺のシリコン酸化膜３４が除去されることなく、複数の電極材３２間の絶縁性能を保持することができるようになる。
【００４８】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示すような変形もしくは拡張が可能である。
レジスト３７をパターニング形成したマスクパターンを使用してエッチング処理する実施形態を示したが、アモルファスシリコン等のシリコンを主成分とする材料や、シリコン窒化膜材料によりマスクパターンを形成してエッチング処理するようにしても良い。
【００４９】
孔部３６は、貫通した孔のみにとどまらず、底を有する穴（窪み，凹部，窪部）をも含んでいても良い。また、円筒形状の孔（穴）にとどまらず、直方体形状の孔（穴），窪部，凹部に適用することができる。
本発明に係る実施形態のエッチング方法は、プラズマＴＥＯＳ膜、ＬＰ(Low Pressure)−ＴＥＯＳ膜、ＢＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜、Ｐ−ＳｉＨ4膜、Ｔ−ＳｉＯ2膜、等の絶縁膜に対してエッチングする場合にも適用することができる。また、これらの膜を積層した膜構造をエッチングする場合にも適用することができる。
【００５０】
メタルシリサイド層２４、２９は、コバルト（Ｃｏ）材料によるメタルを成膜し熱処理することで形成するようにしたが、これは、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）の何れかの材料を成膜し当該材料を熱処理することでメタルシリサイド層２４を形成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す模式的な断面図（（ａ）〜（ｃ）は一製造工程を示す模式的な断面図（その１〜その３））
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図（（ａ）〜（ｂ）は一製造工程を示す模式的な断面図（その１〜その２））
【図３】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図（（ａ１）〜（ｂ２）は一製造工程を示す模式的な断面図（その１〜その４））
【図４】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図（（ａ１）〜（ｄ２）は一製造工程を示す模式的な断面図（その１〜その８））
【図５】図１相当図（（ｅ１）〜（ｅ２）は一製造工程を示す模式的な断面図（その９〜その１０））
【図６】本発明の第５の実施形態を示す模式的な断面構成図
【図７】図１相当図（（ａ）〜（ｃ）は一製造工程を示す模式的な断面図（その１〜その３））
【図８】図１相当図（（ｄ）〜（ｇ）は一製造工程を示す模式的な断面図（その４〜その７））
【符号の説明】
【００５２】
図面中、３はレジスト（マスクパターン）、４は孔部、１１は導電層（ラインパターン）、１２は第２の絶縁膜（絶縁膜）、１４は孔部、２５はシリコン窒化膜（窒化膜）、２７はシリコン酸化膜（酸化膜）、３４ａは穴部、３５はシリコン窒化膜、３６は孔部、Ｃは孔部の形成領域、Ｌはラインパターン形成領域、Ｓはスペースパターン形成領域、Ｇはゲート電極を示す。
【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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