(57)【要約】【課題】  チタンを含む金属膜のドライエッチにフッ素系ガスを使用する際に形成される側壁を除去する際に析出異物が生成されることがなく、短絡不良の発生を確実に防止することができる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体基板上に形成されたチタンを含む金属膜１７上にエッチングマスク２３を形成し、エッチングマスク２３を介して、金属膜１７をドライエッチングする。当該ドライエッチング後に、エッチングマスク２３を除去し、金属膜１７の表面に水分子の透過を阻害する防水膜３２を形成する。そして、前記ドライエッチングの過程でエッチング部位１８の内側面に形成された反応生成物からなる側壁３１の、金属膜１７の上面より上方に突出する突出部を、フッ素元素を含むガスを用いたプラズマ処理により行うこと除去する。【選択図】  図２
2007067336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にチタンを含む金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクを介したドライエッチングにより、当該金属膜に貫通孔を形成する工程と、
前記ドライエッチング後に、前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記金属膜の表面に水分子の透過を阻害する防水膜を形成する工程と、
前記ドライエッチングの過程で前記貫通孔の内側面に形成された反応生成物からなる側壁の、前記金属膜の上面より上方に延びる先端部を、フッ素元素を含むガスを用いたプラズマ処理により除去する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記防水膜が、前記金属膜の表面酸化により形成される請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜の表面酸化が、酸素プラズマ処理により実施される請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属膜の表面酸化が、酸素を含むガスを用いて実施される請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記フッ素元素を含むガスのプラズマ処理により、前記側壁の先端部の全てが除去され、前記貫通孔の内側面を被覆する側壁が残存される請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記側壁が、防水性を有する請求項１または５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記フッ素元素を含むガスは、フルオロカーボンガス、または、フルオロカーボンガスと酸素ガスとの混合ガスである請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
チタンを含む金属膜を有する半導体装置において、
前記金属膜に設けられた貫通孔と、
前記金属膜の上面に設けられた水分子の透過を阻害する防水膜と、
前記貫通孔の内側面に設けられたチタンを含む側壁と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタンを含む金属膜をドライエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置（以下、半導体装置という。）の微細化に伴い、半導体装置を構成する半導体素子に、高濃度の不純物が半導体層の表面に浅く導入された高濃度薄層の不純物拡散領域が採用されている。高濃度薄層の不純物拡散領域は、半導体基板が加熱されて不純物に熱拡散が生じた場合、半導体素子の特性が大きく変化してしまう。このため、この種の半導体装置の製造工程において不純物拡散領域形成後に実施される熱処理は、低熱量（低温プロセスあるいは、短時間の高温プロセス）であることが求められている。
【０００３】
また、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の容量素子が搭載された半導体装置では、上記低熱量の熱処理の要求に加えて、容量素子の占有面積を低減するために、高容量化が求められている。このため、近年の容量素子では、比較的低いプロセス温度で高容量の薄膜の形成が可能な酸化タンタル膜（以下、Ｔａ2Ｏ5膜という。）が容量絶縁膜に採用され、比較的低いプロセス温度で成膜可能な窒化タンタル膜（以下、ＴｉＮ膜という）が電極膜に採用されている。さらに、ＴｉＮ膜は、金属原子（Ｔｉ）の拡散を生じ難い上、他の金属原子の拡散を防止するバリア層としても機能するため、当該構成により信頼性の高い小型の容量素子を実現することができるとされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図８は、上述の半導体装置のＤＲＡＭのメモリセルの断面構造を示す断面図である。なお、図８では、層間絶縁膜１０、１２、１３、１９を空白で示している。
【０００５】
図８に示すように、メモリセルは、半導体基板１上に形成された選択トランジスタ３と、当該選択トランジスタ３に接続された容量素子２０とで構成されている。図８の例では、共通のドレイン領域７を有する２つの選択トランジスタ３が素子分離絶縁膜２に区分された半導体基板１上の領域に形成されている。選択トランジスタ３のドレイン領域７は、層間絶縁膜１０に形成されたコンタクトプラグ８、及び層間絶縁膜１２、１３、１９に形成されたコンタクトプラグ４２を通じて、上層配線９（ビット線）に電気的に接続されている。また、選択トランジスタ３のゲート電極４（ワード線）を挟んでドレイン領域７と対向する位置に形成されているソース領域５は、層間絶縁膜１０に形成されたコンタクトプラグ６を通じて、容量素子の下部電極１５ａに電気的に接続されている。
【０００６】
容量素子２０は、層間絶縁膜１２、１３に形成されたトレンチに、下部電極１５ａ、容量絶縁膜１６ａ、及び上部電極１７ａが順に積層された構造を有している。なお、本事例では、上部電極１８ａに接地電位が印加される。
【０００７】
図９〜図１１は、従来のＤＲＡＭを搭載した半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。なお、図９〜図１１は、図８において、層間絶縁膜１２より上層の形成工程を示している。層間絶縁膜１２より下層の構造は、周知のプロセスにより形成されるものであり、ここでは、下層構造１１として図示及び説明を省略する。
【０００８】
図９（ａ）に示すように、下部構造１１上に、窒化シリコン膜等からなる層間絶縁膜１２、及び酸化シリコン膜等からなる層間絶縁膜１３が順に成膜される。次に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により、図９（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３及び層間絶縁膜１２がエッチングされ、凹状のキャパシタ形成領域１４が形成される。
【０００９】
キャパシタ形成領域１４が形成された層間絶縁膜１３上には、図９（ｃ）に示すように、リン（Ｐ）等のｎ型不純物がドープされたポリシリコン膜１５が成膜される。次いで、当該ポリシリコン膜１５上にレジスト膜２１が形成され、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法、または、エッチバックによりキャパシタ形成領域１４以外の領域のポリシリコン膜１５がレジスト膜２１とともに除去され、図９（ｄ）に示すように、下部電極１５ａが形成される。この後、キャパシタ形成領域１４内に残留しているレジスト膜２１が、アッシング処理や有機洗浄により除去される。
【００１０】
下部電極１５ａが形成された半導体基板上には、図９（ｅ）に示すように、膜厚が１０ｎｍ程度のＴａ2Ｏ5膜１６が容量絶縁膜として成膜される。また、Ｔａ2Ｏ5膜１６上には、５０ｎｍ程度の膜厚を有するＴｉＮ膜１７が上部電極として成膜される。ＴｉＮ膜１７は、例えば、塩化チタン（ＴｉＣｌ4）及びアンモニア（ＮＨ3）を原料ガスとしたＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure-Chemical Vapor Deposition）法により、５８０℃の成膜温度で成膜される。
【００１１】
続いて、ＴｉＮ膜１７及びＴａ2Ｏ5膜１６に、上層配線９（図８参照）とコンタクトプラグ８（図８参照）とを接続するためのコンタクトプラグ４２が充填されるコンタクト孔１８（図１０（ｂ）参照）が形成される。当該工程では、キャパシタ形成領域１４が埋め込み材２２により充填された後、ＴｉＮ膜１７上にレジスト膜が成膜され、フォトリソグラフィによりコンタクト孔１８の形成位置に開口を有するレジストパターン２３が形成される。
【００１２】
次に、レジストパターン２３をエッチングマスクとして、ＴｉＮ膜１７及びＴａ2Ｏ5膜１６のエッチングが行われる。当該エッチングは、例えば、ＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）エッチング方式のドライエッチング装置に、エッチングガスとして、Ｃｌ2ガスを５０ｍｌ／ｍｉｎ（１℃、１気圧）の流量で導入するとともに、内部圧力を５ｍＴｏｒｒに維持した状態で、３００Ｗの高周波電力を印加することにより実施することができる。なお、以下では、ガスの流量は全て１℃、１気圧である場合の流量である。
【００１３】
図１０（ｂ）に示すように、当該エッチングによりＴｉＮ膜１７及びＴａ2Ｏ5膜１６に形成されたコンタクト孔１８の内側面には、Ｔｉ及びＴａを含む反応生成物からなる側壁（フェンス）３１が形成される。なお、コンタクト孔１８の形成により、ＴｉＮ膜１７は、上部電極１７ａとなり、Ｔａ2Ｏ5膜１６は容量絶縁膜１６ａとなる。この後、図１０（ｃ）に示すように、アッシング処理等によりレジストパターン２３及び埋め込み材２２が除去される。このように、レジスタパターン２３が除去されることにより、側壁３１の上端は、ＴｉＮ膜１７の上面よりも上方に突出することになる。このような、突出部を有する側壁３１は、以降の工程で容易に剥離してパーティクルとなり、半導体装置の製造歩留まりを低下させる要因となる。このため、図１０（ｄ）に示すように、次工程において、コンタクト孔１８の内側面に形成された側壁３１が除去される。
【００１４】
側壁３１を除去するエッチングは、例えば、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）エッチング方式のドライエッチング装置に、エッチングガスとしてＣＨＦ3を１０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｏ2ガスを８００ｍｌ／ｍｉｎの流量で導入するとともに、内部圧力を１００Ｐａに維持した状態で実施される。
【００１５】
上述のように、側壁３１は、ＴｉＮ膜１７、及びＴａ2Ｏ5膜１６のエッチングの過程で形成される反応生成物が堆積したものであり、その主成分は、Ｔｉ、Ｔａ及びレジストパターン２３中に存在していたＣ等の元素である。したがって、側壁３１は、エッチングガスであるＣＨＦ3やＯ2と反応することにより、ＴｉＦ4、ＴａＦ5、ＣＯ2となって除去される。
【００１６】
この後、コンタクト孔１８内の有機物残渣を除去するための洗浄が、例えば、アミン系の薬液を用いて行われる。なお、洗浄液がアミン系の薬液である理由は、ＳＰＭ（Sulfuric acid-hydrogen Peroxide Mixture）や、ＡＰＭ（Ammonium hydroxide-hydrogen Peroxide Mixture）等により洗浄を行うとＴｉＮ膜１７が溶解するからである。なお、アミン系薬剤による洗浄は、温度７０℃で５分間程度実施される。
【００１７】
次に、ＮＳＧ（Non-Doped Silicate Glass）等からなる層間絶縁膜１９が堆積され、ＣＭＰ法により層間絶縁膜１９の平坦化が行われる（図１１（ａ））。そして、層間絶縁膜１９上に、コンタクト孔１８に対応する位置に開口を有するレジストパターン２４がフォトリソグラフィにより形成される。そして、当該レジストパターン２４をエッチングマスクとして、層間絶縁膜１９、層間絶縁膜１３及び層間絶縁膜１２がエッチングされ、図１１（ｂ）に示すように、コンタクトホール４１が形成される。当該エッチングは、例えば、ＥＣＲエッチング方式のドライエッチング装置により、エッチングガスとして、Ｃ4Ｆ8ガスを２６ｍｌ／ｍｉｎ、及びＯ2ガスを２２ｍｌ／ｍｉｎの流量で導入し、内部圧力１００Ｐａに維持した状態で行われる。この後、アッシング処理等によりレジストパターン２４が除去される。
【００１８】
そして、コンタクトホール４１が形成された層間絶縁膜１９上に、タングステン膜が形成され、ＣＭＰ法によりコンタクトホール４１以外の領域に成膜された不要なタングステン膜が除去され、コンタクトプラグ４２が形成される。
【特許文献１】特開平６-１５１３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述のように、ＴｉＮ膜１７やＴａ2Ｏ5膜１６等の高融点金属含有膜のエッチングは、コンタクト孔１８の形成ではハロゲン系ガスが使用され、側壁３１の除去ではフッ素系ガスが使用される。しかしながら、側壁３１を除去する際にフッ素元素を含有するガスを使用した場合、図１２（ａ）に示すように、側壁３１やＴｉＮ膜１７に含まれるチタンとエッチングガスに含まれていた残留フッ素とが反応し、チタンフッ化物ＴｉＦX（１≦Ｘ≦３）５２が生成される。
【００２０】
チタンフッ化物５２は固体であるが、チタンとフッ素のイオン溶反応は、Ｔｉ＋６Ｆ- ⇔ ＴｉＦ62-＋４ｅ- であり、チタンフッ化物５２と水とが反応して水和物が生成され異物として析出する。ＴｉＮ膜１７（上部電極１７ａ）中には、水５３が含まれているため、当該水５３とチタンフッ化物５２とが反応し、図１２（ｂ）に示すように、析出異物５１を生じる。
【００２１】
図１０（ｄ）に示すように、側壁３１を除去する工程で上述の析出異物５１がコンタクト孔１８に残留した場合、図１１（ｃ）に示すように、コンタクト孔６８にコンタクトプラグ４２が形成された際に、上部電極１７ａとコンタクトプラグ４２とが析出異物５１により接続されることがある。析出異物５１は導電性であるため、上部電極１７ａとコンタクトプラグ４２との間で短絡が生じ、半導体装置として不良となる。
【００２２】
析出異物５１に含まれているＴｉＦX（１≦Ｘ≦３）は、析出異物とフッ素イオン（Ｆ-）とが反応することにより溶解する。このため、図１０（ｄ）の状態で、他の膜を腐食することのないフッ素イオンを含む薬液（例えば、フッ化アンモニウム等）により洗浄を行うことにより析出異物５１を除去することが対策として考えられる。しかしながら、フッ化アンモニウムは解離度が低いためフッ素イオンと析出異物５１との反応が生じ難く、析出異物５１を十分に除去することはできない。さらに言えば、析出異物５１の洗浄除去に有効な洗浄薬液が存在しないのが実情である。
【００２３】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、析出異物が生成されることがなく、短絡不良の発生を確実に防止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を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成されたチタンを含む金属膜上にエッチングマスクが形成され、当該エッチングマスクを介したドライエッチングにより、前記金属膜に貫通孔が形成される。当該ドライエッチング後に、前記エッチングマスクが除去され、前記金属膜の表面に水分子の透過を阻害する防水膜が形成される。そして、前記ドライエッチングの過程で貫通孔の側面に形成された反応生成物からなる側壁の、前記金属膜の上面より上方に延びる先端部を、フッ素元素を含むガスを用いたプラズマ処理により除去する構成である。
【００２５】
前記防水膜は、金属膜の表面酸化により形成することができる。当該表面酸化は、酸素プラズマ処理、あるいは、酸素を含むガスを用いて実施することができる。
【００２６】
さらに、上記フッ素元素を含むガスを用いたプラズマ処理では、前記側壁の先端部のみが完全に除去され、前記貫通孔の内側面には前記側壁が残存していることが好ましく、当該側壁は、防水性を有することがより好ましい。
【００２７】
なお、上記フッ素元素を含むガスは、フルオロカーボンガス、または、フルオロカーボンガスと酸素ガスとの混合ガスを使用することができる。
【００２８】
一方、他の観点では、本発明は、上記製造方法により形成される半導体装置を提供することができる。すなわち、本発明に係る半導体装置は、チタンを含む金属膜を有する半導体装置において、前記金属膜に設けられた貫通孔と、前記金属膜の上面に設けられた水分子の透過を阻害する防水膜と、前記貫通孔の内側面に設けられた、チタンを含む側壁とを備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、コンタクト孔の内側面に形成された側壁を除去する際に発生するチタンフッ化物と、ＴｉＮ膜中に含まれる水分との反応を抑制することができる。このため、コンタクト孔にコンタクトプラグが形成された際に、ＴｉＮ膜とコンタクトプラグとの間に短絡が生じることを確実に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】
【００３０】
以下、本発明をＤＲＡＭを搭載した半導体装置に適用した事例に基づいて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３は、本実施形態の半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。本実施形態の半導体装置は、図８に示した半導体装置とほぼ同様の構造を有している。このため、図１〜図３では、従来と同一の構造を有する部位に図８〜図１１に付した符号と同一の符号を付している。また、図１〜図３は、図９〜図１１と同様に、層間絶縁膜１２より上層の形成工程を示している。層間絶縁膜１２より下層の構造は、周知のプロセスにより形成されるものである。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、下部構造１１上に、窒化シリコン膜等からなる層間絶縁膜１２、及び酸化シリコン膜等からなる層間絶縁膜１３が順に成膜される。次に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により、図１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１３及び層間絶縁膜１２がエッチングされ、凹状のキャパシタ形成領域１４が形成される。
【００３２】
キャパシタ形成領域１４が層間絶縁膜１３上には、図１（ｃ）に示すように、リン（Ｐ）等のｎ型不純物がドープされたポリシリコン膜１５が成膜される。当該ポリシリコン膜１５上にレジスト膜２１が形成され、ＣＭＰ法、またはエッチバックによりキャパシタ形成領域１４以外の領域のポリシリコン膜１５がレジスト膜２１とともに除去され、図１（ｄ）に示すように、下部電極１５ａが形成される。この後、キャパシタ形成領域１４内に残留しているレジスト膜２１が、アッシング処理や有機洗浄により除去される。
【００３３】
下部電極１５ａが形成された半導体基板上には、図１（ｅ）に示すように、膜厚が１０ｎｍ程度のＴａ2Ｏ5膜１６が容量絶縁膜として成膜される。Ｔａ2Ｏ5膜１６は、例えば、原料ガスに、ペンタエトキシタンタル（ＰＥＴ:Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5）5）及びＯ2を含有するガスを使用したＬＰ−ＣＶＤ法により成膜される。このとき、基板温度は４７０℃である。この後、Ｔａ2Ｏ5膜１６は、例えば、酸素雰囲気中で、温度８００℃、６０秒間のアニールが行われ多結晶化が行われる。
【００３４】
次に、Ｔａ2Ｏ5膜１６上には、５０ｎｍ程度の膜厚を有するＴｉＮ膜１７が上部電極として成膜される。ＴｉＮ膜１７は、例えば、塩化チタン及びアンモニアを原料ガスとしたＬＰ−ＣＶＤ法により成膜することができる。本実施形態では、従来とは異なり、成膜温度を６３０℃に設定している。このように、従来に比べて高い成膜温度でＴｉＮ膜１７を成膜することにより、ＴｉＮ膜１７中に含まれる水分量を減少させることができる。図４は、成膜されたＴｉＮ膜中に含まれる水分量の成膜温度依存性を示す図である。図４に示すように、ＴｉＮ膜１７中の水分量は、成膜温度の上昇とともに減少する。一方、ＴｉＮ膜１７の段差被覆性は、成膜温度の上昇とともに低下する。このため、従来は、段差被覆性を高める観点から、５８０℃程度の成膜温度が用いられてきたが、本実施形態では、段差被覆性とＴｉＮ膜１７中に含まれる水分量のトレードオフの観点から、成膜温度を６３０℃に設定しているのである。なお、成膜温度が、６００℃〜６３０℃に範囲であれば、ＴｉＮ膜１７の段差被覆性を大きく低下させることなく、膜中に含まれる水分量を減少させる効果を得ることができる。
【００３５】
続いて、ＴｉＮ膜１７及びＴａ2Ｏ5膜１６に、上層配線９（図８参照）とコンタクトプラグ８（図８参照）とを接続するコンタクトプラグ４２を形成するためのコンタクト孔１８（図２（ｂ）参照）が形成される。当該工程では、キャパシタ形成領域１４が埋め込み材２２により充填された後、ＴｉＮ膜１７上にレジスト膜が成膜され、フォトリソグラフィによりコンタクト孔１８の形成位置に開口を有するレジストパターン２２が形成される。
【００３６】
次に、レジストパターン２２をエッチングマスクとして、ＴｉＮ膜１７及びＴａ2Ｏ5膜１６のエッチングが行われる。当該エッチングは、例えば、ＩＣＰ方式のドライエッチング装置に、エッチングガスとして、Ｃｌ2ガスを５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で導入するとともに、内部圧力を５ｍＴｏｒｒに維持した状態で、３００Ｗの高周波電力を印加することにより実施することができる。なお、コンタクト孔１８の形成により、ＴｉＮ膜１７は、上部電極１７ａとなり、Ｔａ2Ｏ5膜１６は容量絶縁膜１６ａとなる。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、当該エッチングによりＴｉＮ膜１７及びＴａ2Ｏ5膜１６に形成されたコンタクト孔１８の内側面には、Ｔｉ及びＴａを含む反応生成物からなる側壁３１が形成される。この後、図２（ｃ）に示すように、アッシング処理等によりレジストパターン２３及び埋め込み材２２が除去される。このとき、コンタクト孔１８の内側面に形成された側壁３１の上端部がＴｉＮ膜１７の上面より上方に突出する。
【００３８】
この状況下において、次に、例えば、Ｏ2ガスのみを８００ｍｌ／ｍｉｎの流量で導入したＭＷＳ（Microwave stripper）により、内部圧力１００Ｐａ、処理時間３０秒の条件でアッシング処理（酸素プラズマ処理）を行い、ＴｉＮ膜１７の表面を酸化する。これにより、図２（ｄ）に示すように、酸化膜３２（防水膜）がＴｉＮ膜１７の表面に形成される。当該酸化膜３２を形成することにより、ＴｉＮ膜１７中に含まれる水分がＴｉＮ膜１７表面から外部に抜け出すことが防止される。なお、表面酸化膜の形成は、プラズマ処理に限るものではなく、他の手法により、表面酸化を行ってもよい。
【００３９】
本実施形態では、次に、図２（ｅ）に示すように、側壁３１の上端部で上方に突出した部分を除去する。この突出部の除去は、例えばＥＣＲ方式のエッチング装置により、５ｍｌ／ｍｉｎの流量のＣＨＦ3ガスと、８００ｍｌ／ｍｉｎの流量のＯ2ガスをエッチングガスに用い、内部圧力１００Ｐａとした処理時間３０秒のドライエッチングにより行うことができる。図５は、当該エッチング条件において、残存する側壁３１の高さのＣＨＦ3ガス流量に対する依存性を示す図である。図５から、ＣＨＦ3ガス流量を制御することにより、側壁高さ（側壁３１の下端から上端までの長さ）を精度よく制御できることが理解できる。図５によれば、上記エッチング条件によれば、側壁３１の高さは６０ｎｍとなり、本実施形態におけるＴｉＮ膜１７とＴａ2Ｏ5膜１６の合計膜厚に一致することが理解できる。したがって、上記エッチング条件によれば、ＴｉＮ膜１７の上面より上方に突出した側壁３１の突出部のみを除去することができ、ＴｉＮ膜１７とＴａ2Ｏ5膜１６の積層膜の側面を被覆する側壁３１を残存させることができる。なお、酸化膜３２は非常に薄いため、その膜厚は無視することができる。また、このように、側壁３１の突出部が除去されることにより、以降の工程において側壁３１が剥離してパーティクルが生成されることを抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、図６に示すように、上記側壁３１の突出部を除去した後、コンタクト孔１８内部に残留しているフッ素と側壁３１に含まれるＴｉとが反応して、ＴｉＦX（１≦Ｘ≦３）５２が形成される。しかしながら、ＴｉＮ膜１７中の水分は、ＴｉＮ膜１７表面の酸化膜３２と側壁３１によりほぼ完全にＴｉＮ膜１７中に閉じ込められている。このため、ＴｉＦX（１≦Ｘ≦３）５２とＴｉＮ膜１７中の水分とが反応することがない。したがって、析出異物５１が生じることもない。
【００４１】
図７は、本実施形態の製造工程で生じる析出異物５１の量と、従来の製造工程において生じる析出異物５１の量とを示す図である。なお、析出異物５１の量は、電子顕微鏡により、コンタクト孔１８の密集部に存在する析出異物５１の数を計数したものである。図７から理解できるように、本発明によれば、析出異物５１が従来に比べて１／８０に減少していることが理解できる。
【００４２】
この後、コンタクト孔１８内の有機物残渣を除去するための洗浄が、例えば、アミン系の薬液を用いて行われた後、全面にＮＳＧ等からなる層間絶縁膜１９が堆積され、ＣＭＰ法により層間絶縁膜１９の平坦化が行われる（図３（ａ））。そして、層間絶縁膜１９上に、コンタクト孔１８に対応する位置に開口を有するレジストパターン２４がフォトリソグラフィにより形成される。そして、当該レジストパターン２４をエッチングマスクとして、層間絶縁膜１９、層間絶縁膜１３及び層間絶縁膜１２がエッチングされ、図３（ｂ）に示すように、コンタクトホール４１が形成される。当該エッチングは、例えば、ＥＣＲエッチング方式のドライエッチング装置により、エッチングガスとして、Ｃ4Ｆ8ガスを２６ｍｌ／ｍｉｎ、及びＯ2ガスを２２ｍｌ／ｍｉｎの流量で導入し、内部圧力１００Ｐａに維持した状態で行われる。この後、アッシング処理等によりレジストパターン２４が除去される。
【００４３】
そして、コンタクトホール４１が形成された層間絶縁膜１９上に、タングステン膜が形成され、ＣＭＰ法によりコンタクトホール４１以外の領域に成膜された不要なタングステン膜が除去され、コンタクトプラグ４２が形成される。この後、当該コンタクトプラグ上に、公知の微細加工技術により、上層配線９（図８参照）が形成される。
【００４４】
以上説明したように、コンタクト孔の内側面に形成された側壁を除去する際に発生するチタンフッ化物と、ＴｉＮ膜中に含まれる水分とが反応することを抑制することができる。このため、コンタクト孔にコンタクトプラグが形成された際に、ＴｉＮ膜１７とコンタクトプラグ４２との間に短絡が生じることを確実に防止することができる。
【００４５】
なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記では、チタンを含む金属膜の表面酸化により酸化膜を形成して防水膜としたが、当該防水膜は側壁３１のエッチングに耐性を有し、水分子の透過を阻害する膜であれば任意の膜を使用することができる。したがって、他の堆積膜であってもよい。側壁３１のエッチングにＣＨＦ3を使用したが、他の任意のフルオロカーボンガスを使用することも可能である。
【００４６】
また、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、上記各工程に採用したプロセスは、他の等価なプロセスに置換することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ＤＲＡＭのキャパシタを形成する工程等の、チタンを含む金属膜をドライエッチングする工程を含む半導体装置の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態を示す工程断面図
【図２】本発明の一実施形態を示す工程断面図
【図３】本発明の一実施形態を示す工程断面図
【図４】ＴｉＮ膜中の水分量の成膜温度依存性を示す図
【図５】側壁高さのＣＨＦ3流量依存性を示す図
【図６】析出異物の発生抑制を説明する模式図
【図７】本発明と従来法の異物析出量を比較した図
【図８】従来の半導体装置を示す断面図
【図９】従来の半導体装置の製造工程を示す工程断面図
【図１０】従来の半導体装置の製造工程を示す工程断面図
【図１１】従来の半導体装置の製造工程を示す工程断面図
【図１２】析出異物の発生を説明する模式図
【符号の説明】
【００４９】
１  半導体基板
１１  下部構造
１２  層間絶縁膜（窒化シリコン膜）
１３  層間絶縁膜（酸化シリコン膜）
１４  キャパシタ形成領域
１５  ポリシリコン膜
１５ａ  下部電極
１６  酸化タンタル膜
１６ａ  容量絶縁膜
１７  窒化チタン膜
１７ａ  上部電極
１８  コンタクト孔
１９  層間絶縁膜（ＮＳＧ膜）
２０  容量素子
３１  側壁
３２  酸化膜（防水膜）
４２  コンタクトプラグ
【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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