(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を有する半導体構造を製造するためのプロセスであって、
（ａ）  半導体基板（１２）を設けるステップと、
（ｂ）  前記基板の表面上に配線領域（１８）を有する半導体装置（１４）を形成するステップと、
（ｃ）  前記基板の前記表面および前記装置の上にＳｉＮＯ：Ｈの式において定義付けられるシリコンオキシムでできたエッチストップ層（２０）を形成するステップとを含み、前記エッチストップ層（２０）は４０重量％から５０重量％のシリコン含有量および８００Å±１０％の厚さを有しており、前記プロセスはさらに
（ｄ）  前記エッチストップ層（２０）上に絶縁体層（４２）を形成するステップと、
（ｅ）  前記配線領域に整列して、第１の孔（４２ａ）を前記絶縁体層（４２）を通って前記エッチストップ層（２０）までエッチングするステップと、
（ｆ）  第２の孔（２０ａ）を前記第１の孔（４２ａ）の下の前記エッチストップ層（２０）を通って前記配線領域（１８）までエッチングするステップと、
（ｇ）  前記配線領域（１８）にオーム接触する導電材料で前記第１（４２ａ）および第２（２０ａ）の孔を充填して前記配線を形成するステップとを含み、
前記ステップ（ｄ）は、二酸化シリコン、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）ガラス、ホスホシリケートガラス（ＰＳＧ）およびボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）からなるグループから選択される材料でできた前記絶縁体層（４２）を形成するステップを含む、プロセス。
【請求項２】
ステップ（ｅ）はオクタフルオロブタンで反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて前記第１の孔（４２ａ）をエッチングするステップを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
ステップ（ｆ）はフルオロメタンで反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて前記第２の孔（２０ａ）をエッチングするステップを含む、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
ステップ（ａ）はシリコンでできた前記基板（１２）を設けるステップを含み、
ステップ（ｂ）は
（ｂ１）  前記配線領域（１８）上に高融点金属シリサイド材料でできた層を形成する
サブステップと、
（ｂ２）  前記シリサイド材料を下にあるシリコンと反応させてシリサイド（１８）として前記配線領域を形成するサブステップとを含む、請求項１、２または３のいずれかに記載のプロセス。
【請求項５】
ステップ（ｇ）は、タングステンで前記第１（４２ａ）および第２（２０ａ）の孔を充填してタングステンダマシンとして前記配線を形成するステップを含む、請求項１から４のいずれかに記載のプロセス。
【請求項６】
ステップ（ｄ）とステップ（ｅ）との間に行なわれる、
（ｈ）  化学機械研磨を用いて前記絶縁体層（４２）を平坦化するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれかに記載のプロセス。
【請求項７】
ステップ（ｃ）は、４００℃±１０％の温度で前記エッチストップ層（２０）を形成するステップを含む、請求項１から６のいずれかに記載のプロセス。
【請求項８】
ステップ（ｃ）は、
１１５ｓｃｃｍ±１０％のＳｉＨ4流量と、
３４５ワット±１０％のＲＦ電力とにより、
プラズマエンハンスト化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を用いてシリコンオキシムでできた前記エッチストップ層（２０）を形成するステップを含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
ステップ（ｃ）はさらに、４１ｓｃｃｍ±１０％のＮ2Ｏ流量と、５５０ｓｃｃｍ±１０％のＮ2流量とにより前記エッチストップ層（２０）を形成するステップを含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
ステップ（ｃ）はさらに、３．５Ｔｏｒｒ±１０％の圧力で前記エッチストップ層（２０）を形成するステップを含む、請求項８または９に記載のプロセス。
【請求項１１】
ステップ（ｃ）はさらに、ＰＥＣＶＤシャワーヘッドと前記基板の前記表面との間隔が９．１４±１０％ｍｍである状態で前記エッチストップ層（２０）を形成するステップを含む、請求項８、９または１０のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１２】
半導体構造であって、
半導体基板（１２）と、
前記基板（１２）の表面上に形成される半導体装置（１４）と、
前記基板（１２）の前記表面および前記装置（１４）上に形成される、ＳｉＮＯ：Ｈの式において定義付けられるシリコンオキシムでできた層（２０）とを含み、前記層は４０重量％から５０重量％のシリコン含有量および８００Å±１０％の厚さを有し、さらに、
前記装置（１４）は配線領域（１８）を含み、
前記層はエッチストップ層（２０）であり、
前記構造はさらに
前記エッチストップ層（２０）上に形成される絶縁体層（４２）と、
前記配線領域（１８）と整列して、前記絶縁体層（４２）を通って前記エッチストップ層（２０）まで形成される第１の孔（４２ａ）と、
前記エッチストップ層（２０）を通って前記配線領域（１８）まで形成される第２の孔（２０ａ）と、
前記第１（４２ａ）および第２（２０ａ）の孔を充填し前記配線領域（１８）にオーム接触させて配線を形成する導電材料とを含み、
前記絶縁体層（４２）は、二酸化シリコン、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）ガラス、ホスホシリケートガラス（ＰＳＧ）およびボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）からなるグループから選択される材料でできている、構造。
【請求項１３】
前記層（２０）はシリコンオキシムで形成される、請求項１２に記載の構造。
【請求項１４】
前記配線（１８）はローカル配線である、請求項１２または１３に記載の構造。
【請求項１５】
前記配線（１８）は自己整合コンタクトである、請求項１２から１４のいずれかに記載の構造。
【請求項１６】
前記配線（１８）はボーダーレスバイアである、請求項１２から１５のいずれかに記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
［発明の分野］
この発明は一般的に、超小型電子集積回路の技術に関し、より特定的には、反射防止エッチストップ層を含む半導体装置を製造するためのプロセスに関する。
【０００２】
［関連技術の説明］
ＵＳ−Ａ−５  ７１０  ０６７ではプラズマエンハンスト化学気相成長法により形成される、ＳｉＮＯ：Ｈの式により定義付けられるシリコンオキシム膜が開示される。シリコンオキシム膜は写真製版時の反射防止層、エッチストップ層および保護層として用いることができる。
ＥＰ−Ａ−０  ４２５  ７８７では、コンタクトウィンドウに対して回路密度の高い自己整合された金属配線を製造する方法において約５０ｎｍの厚さの窒化シリコン層をエッチストップ層として使用することが開示される。
Ueno K他による、「プラズマエンハンスト化学気相成長法により形成される酸窒化シリコン膜の反応性イオンエッチング」（“Reactive ion etching of silicon oxynitride formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition”）（Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol.13, No.4, 1995年7月/8月, pp.1447-1450.）では、異なるエッチャントを用いてＳｉＯxＮy膜のＲＩＥ速度およびエッチング選択比を比較した実験が開示される。最も高いエッチング選択比はＣＨＦ3＋ＣＯのＲＩＥにより得られ、これはＲＩＥ時に堆積されるカーボンが豊富に含まれたＣ化合物によるものであると考えられる。
半導体集積回路は、所望の機能をもたらすために互いに接続すべき多数の個別のトランジスタおよび他の超小型電子装置を含む。当該技術においてさまざまな配線技術が開発されている。
【０００３】
タングステンダマシンとは、集積回路の超小型電子装置上にたとえば二酸化シリコンの絶縁体層を形成することを含むプロセスである。フォトレジスト層を絶縁体層上に形成し、写真製版技術を用いて露光し現像して、所望の配線に対応する領域を通る孔を有するマスクを形成する。
【０００４】
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて絶縁体層をマスクの孔を通してエッチングして、装置の配線領域（ソース、ドレイン、金属配線など）まで対応する孔を絶縁体層に形成する。これらの孔を、配線領域にオーム接触するタングステンで充填してローカル配線、自己整合コンタクト、縦方向配線（バイア）などを形成する。
【０００５】
絶縁体層のエッチングは従来、オクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）エッチャントを用いて行なうが、このオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）エッチャントはシリコンに対しても高いエッチング速度を有する。このため、下にある配線領域のシリコンにエッチャントが作用することのないようにこのエッチングを行なう機構が必要となる。
【０００６】
このような機構には、絶縁体層の下にたとえば窒化シリコンまたは酸窒化シリコンのエッチストップ層を形成してエッチングを２段階において行なうことが含まれる。第１の段階は絶縁体層のオクタフルオロブタンエッチングであり、これはオクタフルオロブタンがエッチストップ層に対して比較的低いエッチング速度を有するためエッチストップ層のところで終わる。次に、第２のＲＩＥエッチングをフルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）を用いて行ない、これによって絶縁体層の孔を通して露出するエッチストップ層の部分に、装置の配線領域まで孔を形成する。これが可能となるのは、フルオロメタンがエッチストップ層に対しては高いエッチング速度を有するが二酸化シリコンに対してはエッチング速度が低いためである。
【０００７】
この構造は、装置の配線領域の導電率を増すためにシリサイド技術を用いることによってさらに容易にすることができる。シリサイド化とは、抵抗および容量の低減された電気配線を作ることを可能にする製造技術である。
【０００８】
シリサイドプロセスは、オーム接触が取られるポリシリコンゲートまたはシリコン配線領域（ソースまたはドレイン拡散領域）上にタングステン、チタン、タンタル、モリブデンなどの高融点金属シリサイド材料の層を形成し、このシリサイド材料に下にあるシリコン材料と反応させて、高濃度にドープされたシリコンまたはポリシリコンよりはるかに抵抗の低いシリサイド表面層を形成することを含む。ポリシリコンゲート上に形成されるシリサイド表面層は「ポリサイド」と称され、自己整合プロセスを用いてシリコン上に形成されるシリサイド表面層は「サリサイド」と称される。
【０００９】
反応性イオンエッチングおよび従来のエッチストップ層を用いた半導体集積回路の製造において未解決である問題は選択比が比較的低いことである。この選択比とは、上にある二酸化シリコン絶縁体層のエッチング速度に対するエッチストップ層のエッチング速度を指していう。従来のエッチストップ材料の選択比は比較的低く、８：１のオーダであり、このためエッチングプロセスを正確に終了することが困難である。
【００１０】
オクタフルオロブタンエッチングを停止するのが早すぎると、二酸化シリコン絶縁体層を完全に貫通してエッチングすることができない。この点で、一般的に、絶縁体材料に縦方向孔の壁を確実に形成するためにオーバエッチングを行なう必要がある。エッチングを停止するのが遅すぎると、エッチストップ層を貫通してエッチングが行なわれ、望ましくないエッチングにより下にあるシリコン層の部分が損なわれることがある。
【００１１】
【発明の概要】
この発明は、エッチストップ層と組合せて反応性イオンエッチングを用いてタングステンダマシン配線を形成することにより半導体装置を製造することによって先行技術の欠点に向かうものである。エッチストップ層は、約４０から５０重量％の高いシリコン含有量および８００オングストローム±１０％の厚さを有するＳｉＮＯ：Ｈの式により定義付けられるシリコンオキシム（silicon oxime）で作られる。
【００１２】
エッチストップ層は二酸化シリコンなどの上にある絶縁体材料に対して高いエッチング選択比を有する。またエッチストップ層は屈折率が高く、反射防止性のものであるため、写真製版の像の投影時に臨界寸法の制御性が向上される。
【００１３】
より特定的には、この発明による半導体構造は、半導体基板と、基板の表面に形成される半導体装置と、基板および装置の表面に形成されるシリコンオキシムからなる材料でできたエッチストップ層とを含む。エッチストップ層は約４０から５０重量％のシリコン含有量および８００Å±１０％の厚さを有する。
【００１４】
装置は配線領域を有する。構造はさらに、エッチストップ層上に形成される絶縁体層と、絶縁体層を通ってエッチストップ層まで配線領域に整列して形成される第１の孔と、第１の孔の下のエッチストップ層を通して配線領域まで形成される第２の孔とを含む。第１および第２の孔は導電材料で充填され、配線領域をオーム接触して配線を形成する。
【００１５】
この発明のこれらおよび他の特徴および利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を考慮することから当業者には明らかになるであろう。添付の図面において類似の参照番号は類似の部分を示す。
【００１６】
【詳細な説明】
図１ａから図１ｊはこの発明による半導体装置を製造するためのプロセスを示す簡略化された断面図である。装置の詳細な構成は特にこの発明の主題ではなく、この発明を理解するのに必要となる要素のみを説明し示す。
【００１７】
図１ａに見られるように、半導体構造１０はシリコンまたは他の半導体基板１２を含む。金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）トランジスタ１４などの超小型電子装置は基板１２の表面１２ａに形成され、ソース１４ａ、ドレイン１４ｂ、ゲート酸化層１４ｃ、およびゲート酸化層１４ｃの下にあるチャネル１４ｄを含む。ポリシリコンゲート１４ｅがゲート酸化層１４ｃ上に形成される。サイドウォールスペーサ１４ｆがゲート１４ｅの向かい合った端部に形成される。トランジスタ１４はフィールド酸化膜領域１６によって他の装置から物理的かつ電気的に分離される。
【００１８】
トランジスタ１４の詳細な構成および動作は特にこの発明の主題ではなく、詳しく説明しない。さらに、トランジスタ１４の個々の要素を示す参照番号はこの発明の理解に必要でなければ見やすくするために以下の図面から省く。
【００１９】
図１ａは、この発明によるプロセスの始めのステップを示しており、そのステップは基板１２を設けるステップと、基板１２の表面１２ａ上にトランジスタ１４などの半導体装置を形成するステップとを含む。
【００２０】
図１ｂは、導電率を向上するためにシリサイド技術を用いてトランジスタ１４に対しどのように配線を形成するかを示す。このプロセスは、オーム接触が取られるソース１４ａ、ドレイン１４ｂおよびゲート１４ｅ上にタングステン、チタン、タンタル、モリブデンなどの高融点金属シリサイド材料の層を形成するステップと、次に、そのシリサイド材料を下にあるシリコン材料と反応させ、シリサイドソース配線領域１８ａ、ドレイン配線領域１８ｂおよびゲート配線領域１８ｃを形成するステップとを含む。
【００２１】
図１ｃは、この発明に従って、どのように窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4：Ｈ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ：Ｈ）またはシリコンオキシム（ＳｉＮＯ：Ｈ）でできたエッチストップ層２０がトランジスタ１４および基板１２の表面１２ａ上に形成されるかを示す。式中の「Ｈ」は層２０が残留量の水素を含むことを示している。
【００２２】
エッチストップ層２０を形成するためのＰＥＣＶＤ反応室２２は図２に示され、容器２４を含む。電気的に接地されたサセプタ２６が容器２４内につるされている。半導体構造１０が上に形成される１つ以上のダイを含むシリコンウェハ３０がサセプタ２６上に支持される。ウェハ３０をサセプタ２６上に配置するためにリフトピン２８が設けられる。ウェハ３０はランプ３２によって約４００℃の温度に加熱される。
【００２３】
当該技術分野においてシャワーヘッド３４として知られるガス放出ノズルが容器２４内でウェハ３０の上方に取付けられる。酸窒化シリコン層２０を形成するのに用いられるガス混合物３６が、導入管３８を通してシャワーヘッド３４に供給されオリフィス３４ａを介してウェハ３０に向かって下方に放出される。ガス３６は好ましくは、シラン（ＳｉＨ4）、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）および窒素（Ｎ2）を含む。
【００２４】
シャワーヘッド３４に高周波（ＲＦ）電力を電力リード線４０を介して印加する。遮断プレート３４ｂをシャワーヘッド３４の上端に設け、ガスが上方に逃げるのを防ぐ。
【００２５】
シャワーヘッド３４に印加されるＲＦ電力によりシャワーヘッド３４と接地されたサセプタ２６との間に交番電界が生じ、これによりその間のガス３６にグローまたはプラズマ放電を形成する。プラズマ放電により上に特記した温度においてエッチストップ層２０を形成することができる。
【００２６】
ＰＥＣＶＤ堆積パラメータは、エッチストップ層２０をシリコンが豊富なものになるよう、より特定的には約４０から５０重量％のシリコン含有量を有するよう、この発明に従って選択される。このことは、窒素に対してシランの濃度が高いガス３６を与えることによって達成できる。市販のＰＥＣＶＤ室のための堆積パラメータの具体的な例を以下に示す。
【００２７】
次に図１ｄを参照して、プロセスの次のステップはエッチストップ層２０の上に絶縁体層４２′を形成することである。絶縁体層４２′は好ましくは二酸化シリコンで形成されるが、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）ガラス、ホスホシリケートガラス（ＰＳＧ）およびボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）を含む他の適当な材料で形成されてもよい。絶縁体層４２′は図１ｅに示されるように、好ましくは化学機械研磨を用いて平坦化される。これは新たに４２として示される。
【００２８】
残りのステップにより、メモリ１０のためのタングステンダマシンローカル配線が形成される。示される例では、それぞれシリサイド配線領域１８ｃおよび１８ｂを介してトランジスタ１４のゲート１４ｅをドレイン１４ｂに接続するローカル配線が形成される。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、どんな適当なタイプの配線を形成するのにも用いることができる。
【００２９】
図１ｆでは、フォトレジスト層４４が絶縁体層４２上に形成され、写真製版によりパターニングされてシリサイド配線領域１８ｂおよび１８ｃにわたる孔４４ａが形成される。図１ｇおよび図１ｈでは、好ましくは２段階の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスを用いて、絶縁体層４２およびエッチストップ層２０を通って配線領域１８ｂおよび１８ｃまで孔がエッチングされる。
【００３０】
図１ｇでは、絶縁体層４２に対しては選択的に高いエッチング速度を有するがエッチストップ層２０に対しては低いエッチング速度を有するオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）または他の適当なエッチャントを用いてＲＩＥエッチングが行なわれる。これにより、配線領域１８ｂおよび１８ｃの対応する部分に整列して、フォトレジスト層４４の孔４４ａから絶縁体層４２を通って下方に延在しエッチストップ層２０で止まる縦方向孔４２ａが形成される。
【００３１】
図１ｈでは、フォトレジスト層４４が剥ぎ取られ、エッチストップ層２０に対して選択的に高いエッチング速度を有するが絶縁体層４２に対して低いエッチング速度を有するフルオロメタン（ＣＨ3Ｆ）または他の適当なエッチャントを用いて第２のＲＩＥエッチングが行なわれる。これにより、エッチストップ層２０に孔２０ａが形成される。孔２０ａは絶縁体層４２の孔４２ａの延長であり、配線領域１８ｂおよび１８ｃのところで終わる。
【００３２】
図１ｉでは、タングステン５０が図１ｈの構造の上に堆積される。タングステン５０は、絶縁体層４２およびエッチストップ層２０を通る孔４２ａおよび孔２０ａを充填して、配線領域１８ｂおよび１８ｃをオーム接触させる。タングステン５０はさらに、５０ａで示されるように絶縁体層４２の頂部に形成される。
【００３３】
図１ｊでは、構造の頂部を好ましくは化学機械研磨を用いて平坦化し、絶縁体層４２からタングステン５０ａを除去する。この結果、絶縁体層４２およびエッチストップ層２０に嵌め込まれるタングステンでできたローカル配線５０′が得られる。ローカル配線５０′は、それぞれシリサイド配線領域１８ｃおよび１８ｂを介してトランジスタ１４のゲート１４ｅおよびドレイン１４ｂを接続する。
【００３４】
この発明に従って形成されるエッチストップ層２０は４０から５０重量％のオーダの高いシリコン含有量を有し、その最適値はこの範囲のほぼ中間である。この発明の発明者らは、このレベルのシリコン含有量により先行技術において用いられる従来のエッチストップ層材料と比べ、この発明のエッチストップ層の選択比がかなり向上することを発見した。典型的な先行技術の値である８：１と比較して、この発明によれば３０：１を超える選択比が達成された。
【００３５】
さらに、発明者らは、この発明のエッチストップ層が１．２から２．７の範囲内でその最適値がこの範囲のほぼ中間である高い屈折率を有することを発見した。これにより、先行技術の材料と比べてこの発明のエッチストップ層の不透明度が増し、この発明のエッチストップ層２０に反射防止特性が与えられる。
【００３６】
より具体的には、超小型電子装置の地形からの内部反射で写真製版の像の投影ステップ時における投映光に対して垂直ではないものは臨界寸法の制御性（写真製版により形成される形状の寸法上の許容度）を劣化させ得る。従来のエッチストップ層はそれ自体がこのような反射を生じ、上に説明した配線エッチングステップにおいてはその意図される機能を果たすが、解像度および臨界寸法の制御性に対しては有害である。
【００３７】
この発明のエッチストップ層は先行技術のエッチストップ層材料に対して向上したエッチング選択比を有するだけでなく反射防止性でもある。すなわち、この発明は先行技術に対して二重の改善をもたらす。
【００３８】
図２に示されるようなＰＥＣＶＤリアクタにおいて、シリコンオキシムエッチストップ層を形成するためのプロセス条件の好ましい例を以下に示す。例Ｉでは、リアクタは、カリフォルニア州サンタ・クララのアプライド・マテリアルズ・コーポレイション（Applied Materials Corporation）から市販されているＡＭＴ５０００型である。例ＩＩでは、リアクタはカリフォルニア州サン・ノゼのノベラス・システムズ・インコーポレイテッド（Novellus Systems, Inc.）から市販されるNovellus Concept I System型である。
【００３９】
これらの条件は例示のためだけであり、異なった型またはタイプのリアクタにおいてはこれらの層を形成するための条件がかなり異なったものとなり得ることが理解されるであろう。酸窒化シリコンおよび窒化シリコンのエッチストップ層を形成するためのプロセス条件もまたかなり異なったものとなり得る。
【００４０】
例Ｉ（アプライド・マテリアルズ  ＡＭＴ５０００）
エッチストップ層２０は以下の条件の下で形成され、以下の条件はすべて、列挙される値から約±１０％変化し得る。
【００４１】
シラン（ＳｉＨ4）流量：１１５ｓｃｃｍ
窒素（Ｎ2）流量：５５０ｓｃｃｍ
一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）流量：４１ｓｃｃｍ
圧力：３．５Ｔｏｒｒ
ＲＦ電力：３２５ワット
温度：４００℃
処理時間：１０秒（８００オングストローム厚さに対して）
シャワーヘッド３４とウェハ３０の表面との間の間隔（図２のＳ）：３６０ミル（９．１４ミリメートル）
層厚：８００オングストローム
例ＩＩ（Novellus Concept I System）
エッチストップ層２０は以下の条件の下で形成され、この条件はすべて、約±１０％変化し得る。
【００４２】
シラン（ＳｉＨ4）流量：２８７ｓｃｃｍ
窒素（Ｎ2）流量：４０００ｓｃｃｍ
一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）流量：１６０ｓｃｃｍ
圧力：３．０Ｔｏｒｒ
ＲＦ電力：２５０ワット（ＨＦ）、２１０ワット（ＬＦ）
温度：４００℃
処理時間：５．５秒
ソークタイム（温度ランプアップ時間）：３０秒
シャワーヘッド３４とウェハ３０の表面との間の間隔（図２におけるＳ）：５５０ミル（１３．９７ミリメートル）
層厚：８００オングストローム
図１ａから図１ｊにはローカル配線の形成が示されるが、この発明はこれに限定されるものではない。この発明によるエッチストップ層は以下に説明するような異なったタイプを形成するのに用いてもよい。
【００４３】
図３ａから図３ｅには、この発明に従ってどのように自己整合コンタクト（ＳＡＣ）が形成されるかが示される。この例では、上方からの外部接続のため、２つの横方向に間隔のあけられたトランジスタ１４の間の共通ドレイン１４ｂの上にあるシリサイド配線領域１８ｂにオーム接触するＳＡＣが形成される。
【００４４】
図３ａでは、第１のエッチストップ層５２がトランジスタ１４のゲート１４ｅ上のシリサイド配線領域１８ｃ上に選択的に形成される。次に、第２のエッチストップ層５４が第１のエッチストップ層５２およびトランジスタ１４の露出された部分上に形成される。第１のエッチストップ層５２の目的は、トランジスタ１４のゲート１４ｅ上の全エッチストップ層厚を共通ドレイン１４ｂ上のそれより厚くすることである。
【００４５】
図３ｂに示されるように、絶縁体層５６およびフォトレジスト層５８を構造上に形成する。フォトレジスト層５８に写真製版で像を投影して現像し、孔５８ａを形成し、下にある絶縁体層５６をオクタフルオロブタンを用いてエッチストップ層５４までエッチングして図１ａから図１ｊに関連して上に説明した態様で孔５６ａを形成する。孔５６ａおよび孔５８ａは共通ドレイン１４ｂおよびトランジスタ１４のゲート１４ｅの隣接する部分の上にある。
【００４６】
図３ｃのステップにおいて、エッチストップ層５４をフルオロメタンを用いてエッチングして、ドレイン１４ｂ上のシリサイド配線領域１８ｂまで延在する孔５４ａを形成する。ゲート１４ｅ上に形成される層５４の部分は部分的にエッチングで除去されるが、エッチストップ層５２およびエッチストップ層５４の合せた厚さがこれらの領域では厚いためゲート１４ｅは保護される。
【００４７】
エッチングは、ドレイン１４ｂの上にある層５４の部分がエッチングにより除去されて下にある配線領域１８ｂを露出するがゲート１４ｅを露出するには不十分なエッチストップ材料しかゲート１４ｅ上の領域から除去されないような時間にわたって行なわれる。このように、孔５４ａは何らパターニングステップを必要とすることなく、自己整合された態様で形成される。
【００４８】
図３ｄでは、タングステン６０が構造上に形成され孔５４ａ、孔５６ａおよび孔５８ａを充填し、シリサイド配線領域１８ｂにオーム接触する。図３ｅにおいて、構造を平坦化し、上部タングステン領域６０ａを除去してドレイン１８ｂの外部接続のための自己整合コンタクト６０′を作る。
【００４９】
この発明はまた、埋込金属配線に対する外部接続のための縦方向配線（バイア）を形成するのに適用することができる。図４は、拡大された配線領域６２ａを備えるよう形成される従来の金属配線（アルミニウムなど）６２を示す。配線６２への接続は上にある絶縁体層を通って下方向に延在するバイアによってなされる。バイアはＲＩＥを用いて孔をエッチングし、上述のようにタングステンまたは他の適当な金属で孔を充填することによって形成される。
【００５０】
拡大された領域６２ａは相互接続バイアを形成する上でミスアライメントに対応するため設けられる。バイアホール６４が６４′によって破線で示されるその意図される中心位置からミスアライメントによってずれた場合が図４に示される。
【００５１】
図５は、バイアミスアライメントに対応するように拡大された領域を設けて形成されていない「ボーダーレス」金属配線６６を示す。示されるように、バイアホール６８が意図される位置６８′からずれて配線６６に対して整合されずに形成されている。金属で孔６８を充填することによって形成されるバイア、バイアが配線６６とオーム接触するため機能するが、これはその断面領域の部分においてのみである。
【００５２】
図６ａおよび図６ｂは、図５に示されるボーダーレス配線６６とのバイアミスアライメントにより半導体構造がどのように損なわれるかを示す。図面では、配線６６は半導体基板７０上に形成され、絶縁体層７２が基板７０の表面および配線６６上に形成される。フォトレジスト層７４は絶縁体層７２上に形成され、バイアのための孔７４ａがパターニングされる。孔７４ａは図５に示される態様で配線６６とは整合されていない。
【００５３】
図６ｂでは、絶縁体層７２がオクタフルオロブタンを用いて配線６６までエッチングされ、バイアホール６８が形成される。しかしながら、孔６８と配線６６とのミスアライメントのため、孔６８の下にあり配線６６に横方向に隣接する絶縁体層７２の部分、および７０ａで示される下にある基板７０の部分もまたエッチングにより除去される。こうした基板７０の望ましくないエッチングは、さまざまな問題を引起こすことになる損傷となる。
【００５４】
図７ａから図７ｃは、この問題がこの発明による高選択比のエッチストップ層を用いてどのように克服されるかを示す。図７ａに示すように、エッチストップ層７６を基板７０と絶縁体層７２との間に形成する。図７ｂでは、図６ｂに関連して上に説明した態様でバイアホール６８′がエッチングされる。しかしながら、エッチストップ層７６によってエッチャントが基板７０に到達するのを防ぐため基板７０は損傷を受けない。
【００５５】
図７ｃは、上述のようにタングステン堆積および平坦化によって孔６８′内に形成されるバイア７８を示す。このように、この発明によるエッチストップ層により、ボーダーレス金属配線を用いる構成においてバイアミスアライメントを許容することができる。
【００５６】
すなわち、この発明は、二酸化シリコンなどの上にある絶縁体材料に対して高いエッチング選択比を有するエッチストップ層を設けることによって先行技術の欠点を克服する。このエッチストップ層はまた、高い屈折率を有し、反射防止性であるため、写真製版の像の投影時の臨界寸法の制御性を向上する。
【００５７】
当業者には、この開示の教示を受けた後、この発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行なうことが可能となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｂ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｃ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｄ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｅ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｆ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｇ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｈ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｉ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図１ｊ】  この発明によるローカル配線を含む半導体装置を製造するためのプロセスのステップを示す簡略化された断面図である。
【図２】  この発明を実施するためのプラズマエンハンスト化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）装置を示す概略図である。
【図３ａ】  図１ａから図１ｊに類似した、自己整合コンタクトを含む装置の製造を示す図である。
【図３ｂ】  図１ａから図１ｊに類似した、自己整合コンタクトを含む装置の製造を示す図である。
【図３ｃ】  図１ａから図１ｊに類似した、自己整合コンタクトを含む装置の製造を示す図である。
【図３ｄ】  図１ａから図１ｊに類似した、自己整合コンタクトを含む装置の製造を示す図である。
【図３ｅ】  図１ａから図１ｊに類似した、自己整合コンタクトを含む装置の製造を示す図である。
【図４】  従来の縦方向配線構成を示す図である。
【図５】  図４に類似しているが、ボーダーレスの縦方向配線構成を示す図である。
【図６ａ】  エッチストップ層を用いない場合の配線ミスアライメントの有害な影響を示す図である。
【図６ｂ】  エッチストップ層を用いない場合の配線ミスアライメントの有害な影響を示す図である。
【図７ａ】  この発明によるエッチストップ層を用いたボーダーレス縦方向配線の形成を示す図である。
【図７ｂ】  この発明によるエッチストップ層を用いたボーダーレス縦方向配線の形成を示す図である。
【図７ｃ】  この発明によるエッチストップ層を用いたボーダーレス縦方向配線の形成を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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