JP3457530B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン窒化膜の
ドライエッチング方法に関するものであり、特にシリコ
ン酸化膜に対する選択的なシリコン窒化膜のドライエッ
チング方法を用いた半導体装置の製造方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for a silicon nitride film, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device using the dry etching method for a silicon nitride film selective to a silicon oxide film. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細加工におけ
るエッチング工程には、反応性ガスプラズマを利用した
ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）が一般に用い
られている。ＲＩＥは、エッチング処理室内に設置され
た電極上にウェハ（シリコン半導体基板）を置いて中性
活性種と反応性ガスイオンの相乗効果でエッチングを行
うものであり、このＲＩＥを用いれば異方性のあるエッ
チングを行うことができる。2. Description of the Related Art In recent years, RIE (Reactive Ion Etching: RIE) utilizing reactive gas plasma has been generally used in an etching process in fine processing of semiconductor devices. In RIE, a wafer (silicon semiconductor substrate) is placed on an electrode installed in an etching chamber and etching is performed by the synergistic effect of neutral active species and reactive gas ions. Etching can be performed.
【０００３】図９、図１０は、従来におけるＲＩＥを用
いた工程の一例であり、ゲート配線の側面にシリコン窒
化膜の側壁を形成する工程の断面図である。ＲＩＥを行
う前段階の構造を図９に、ＲＩＥによる側壁形成後の構
造を図１０に示す。9 and 10 show an example of a conventional process using RIE, which is a cross-sectional view of a process of forming a side wall of a silicon nitride film on a side surface of a gate wiring. The structure before the RIE is shown in FIG. 9, and the structure after the sidewall formation by RIE is shown in FIG.
【０００４】半導体基板１００上にシリコン酸化膜から
なるゲート酸化膜１０２及びゲート配線１０４が形成さ
れ、このゲート配線１０４上にキャップ膜１０６が形成
されている。さらに、これらゲート酸化膜１０２及びゲ
ート配線１０４上のキャップ膜１０６上に、側壁形成の
ためのシリコン窒化膜１０８が形成されている。このよ
うな構造の半導体基板に対してＲＩＥを行い、側壁を形
成した後の構造を図１０に示す。A gate oxide film 102 made of a silicon oxide film and a gate wiring 104 are formed on a semiconductor substrate 100, and a cap film 106 is formed on the gate wiring 104. Further, a silicon nitride film 108 for forming sidewalls is formed on the gate oxide film 102 and the cap film 106 on the gate wiring 104. FIG. 10 shows the structure after the side wall is formed by performing RIE on the semiconductor substrate having such a structure.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記図９に示すよう
に、シリコン窒化膜１０８を用いた配線及び素子の側壁
形成において、下地がゲート酸化膜１０２のように非常
に薄いものであるときには、シリコン窒化膜１０８のオ
ーバーエッチング中に、薄い前記ゲート酸化膜（シリコ
ン酸化膜）１０２等の被エッチング膜の下地や、半導体
基板１００が多量にエッチングされてしまうという問題
がある。さらに、これによってその後のイオン打ち込み
による汚染や、結晶の乱れ等のダメージが半導体基板１
００に生じるという問題がある。また、側壁の形成にお
いてはシリコン窒化膜１０８に対して制御性のよい加工
が必要であるが、従来の方法ではシリコン窒化膜１０８
が等方的にエッチングされ、側壁が細くなってしまう。As shown in FIG. 9, in the formation of the wiring and the sidewall of the element using the silicon nitride film 108, when the underlying layer is very thin like the gate oxide film 102, silicon is used. During the over-etching of the nitride film 108, there is a problem that the base of the thin film to be etched such as the gate oxide film (silicon oxide film) 102 and the semiconductor substrate 100 are largely etched. Further, as a result, damage due to subsequent ion implantation and damage such as crystal disorder are caused in the semiconductor substrate 1.
00 occurs. Further, in forming the side wall, it is necessary to process the silicon nitride film 108 with good controllability, but with the conventional method, the silicon nitride film 108 is processed.
Is isotropically etched and the side wall becomes thin.
【０００６】ところが、従来は側壁のシリコン窒化膜１
０８と下地のシリコン酸化膜１０２との選択比を高くす
ると等方的にエッチングされ、すなわち側壁が細ってい
き、逆に異方性エッチングにもっていくと、側壁のシリ
コン窒化膜１０８と下地のシリコン酸化膜１０２との選
択比が小さくなっていき、下地のシリコン酸化膜１０２
がエッチングされてしまうという問題がある。However, conventionally, the side wall silicon nitride film 1 is used.
08 and the underlying silicon oxide film 102 are made to be isotropically etched, that is, the side wall becomes thinner, and conversely, when anisotropic etching is performed, the side wall silicon nitride film 108 and the underlying silicon film 108 are etched. The selection ratio with respect to the oxide film 102 becomes smaller, and the underlying silicon oxide film 102
However, there is a problem that it is etched.
【０００７】そこで本発明は、前記問題点を解決するた
めになされたものであり、シリコン酸化膜に対して選択
比の高いシリコン窒化膜のエッチングを行い、かつシリ
コン窒化膜を異方性加工することにより、配線及び素子
等の側面にシリコン窒化膜の側壁を形成することができ
るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, in which a silicon nitride film having a high selection ratio with respect to a silicon oxide film is etched and the silicon nitride film is anisotropically processed. Thus, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device using a dry etching method capable of forming a sidewall of a silicon nitride film on a side surface of a wiring, an element, or the like.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法は、エ
ッチング処理室にガスを導入し、このガスをプラズマ化
したガスプラズマを利用してエッチングを行うドライエ
ッチング装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
フッ素を含まず少なくとも塩素（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、
及び酸素（Ｏ）の各原子を含む前記ガスプラズマを使用
し、シリコン酸化膜に対して、シリコン窒化膜を選択的
にエッチングすることを特徴とする。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention uses a gas plasma obtained by introducing a gas into an etching chamber and converting the gas into a plasma. A method of manufacturing a semiconductor device using a dry etching apparatus that performs etching, comprising:
At least chlorine (Cl), hydrogen (H), without fluorine
And using the gas plasma containing oxygen (O) atoms , the silicon nitride film is selectively selected with respect to the silicon oxide film.
Characterized by etching.
【０００９】また、本発明の他の実施形態の半導体装置
の製造方法は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜が存
在する基板に対して、フッ素を含まず少なくとも塩素
（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、及び酸素（Ｏ）の各原子を含む
ガスプラズマを使用したドライエッチング装置により、
シリコン酸化膜に対して、前記シリコン窒化膜を選択的
にエッチングすることを特徴とする。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method, wherein a substrate having a silicon oxide film and a silicon nitride film does not contain fluorine, and at least chlorine (Cl), hydrogen (H), And a dry etching apparatus using a gas plasma containing oxygen (O) atoms,
Selective silicon nitride film with respect to silicon oxide film
Characterized by etching.
【００１０】また、本発明の他の実施形態の半導体装置
の製造方法は、シリコン酸化膜上に配線もしくは導電性
薄膜素子を形成する工程と、前記配線もしくは電極が形
成された前記シリコン酸化膜上の全面にシリコン窒化膜
を形成する工程と、フッ素を含まず少なくとも塩素（Ｃ
ｌ）、水素（Ｈ）、及び酸素（Ｏ）の各原子を含むガス
プラズマを使用したドライエッチング装置により、前記
シリコン酸化膜に対して、前記シリコン窒化膜を選択的
にエッチングする工程とを具備することを特徴とする。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming a wiring or a conductive thin film element on a silicon oxide film, and a step of forming the wiring or the electrode on the silicon oxide film. A step of forming a silicon nitride film on the entire surface of the substrate, and at least chlorine (C
l), by a dry etching apparatus using a gas plasma containing each atom of hydrogen (H), and oxygen (O), in the
Selective silicon nitride film with respect to silicon oxide film
And a step of etching.
【００１１】また、本発明の他の実施形態の半導体装置
の製造方法は、シリコン酸化膜上に形成された配線もし
くは導電性薄膜素子の側面にシリコン窒化膜の側壁を形
成する工程において、前記配線もしくは導電性薄膜素子
が形成された前記シリコン酸化膜上の全面にシリコン窒
化膜を形成する工程と、フッ素を含まず少なくとも塩素
（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、及び酸素（Ｏ）の各原子を含む
ガスプラズマを使用したドライエッチング装置により、
前記シリコン酸化膜に対して、前記シリコン窒化膜を選
択的にエッチングすることにより、前記シリコン窒化膜
の側壁の形成を行うことを特徴とする。In a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, in the step of forming a side wall of a silicon nitride film on a side surface of a wiring formed on a silicon oxide film or a conductive thin film element, the wiring is formed. Alternatively, a step of forming a silicon nitride film on the entire surface of the silicon oxide film on which the conductive thin film element is formed, and at least chlorine (Cl), hydrogen (H), and oxygen (O) atoms containing no fluorine are included. With a dry etching system using gas plasma containing
Select the silicon nitride film for the silicon oxide film.
It is characterized in that the side wall of the silicon nitride film is formed by selectively etching .
【００１２】また、さらに前記半導体装置の製造方法
は、前記塩素（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、及び酸素（Ｏ）の
各原子を含むガスプラズマが、Ｃｌ２ 、フッ素を含ま
ないハロゲン化水素、及びＯ２ を含む混合ガスから生
成されることを特徴とする。Further, the manufacturing method of the semiconductor device to further
Is pre Symbol chlorine (Cl), hydrogen (H), and a gas plasma containing each atom of oxygen (O) is generated from Cl 2, hydrogen halides containing no fluorine, and mixed gas containing O 2 It is characterized by
【００１３】また、さらに前記半導体装置の製造方法
は、前記ハロゲン化水素がＨＣｌであることを特徴とす
る。また、さらに前記半導体装置の製造方法は、前記混
合ガスのガス流量比が、ＨＣｌ：Ｃｌ２ ：Ｏ２ ＝２
０：５：１であることを特徴とする。Further, the manufacturing method of the semiconductor device to further
Is pre Symbol hydrogen halide characterized in that it is a HCl. A method of manufacturing the semiconductor device in further, the gas flow rate ratio before Symbol mixed gas, HCl: Cl 2: O 2 = 2
It is characterized in that it is 0: 5: 1.
【００１４】また、さらに前記半導体装置の製造方法
は、前記シリコン窒化膜をエッチングする際のエッチン
グ処理室の圧力が、５００［mTorr ］以下であることを
特徴とする。Further, the manufacturing method of the semiconductor device to further
The pressure in the etching chamber for etching the front Symbol silicon nitride film, characterized in that at 500 [mTorr] or less.
【００１５】また、さらに前記半導体装置の製造方法
は、前記シリコン窒化膜をエッチングする際の高周波電
力密度が、０．７６［Ｗ／cm２ ］〜１．１５［Ｗ／cm
２ ］であることを特徴とする。Further, the manufacturing method of the semiconductor device to further
Is a pre-Symbol silicon nitride film is high-frequency power density at the time of etching, 0.76 [W / cm 2] ~1.15 [W / cm
2 ].
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。まず、この発明の実施の
形態の半導体装置の製造方法に用いられるドライエッチ
ング装置の構成について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of the dry etching apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described.
【００１７】図１は、この実施の形態の半導体装置の製
造方法に用いられるドライエッチング装置の構成の一例
を示す図である。この図１に示すように、処理室１０内
には被処理体であるシリコン半導体基板（以下シリコン
基板）１２が収容され、このシリコン基板１２はステー
ジ１４上に載置される。前記ステージ１４は、不図示の
温度調節機構を有しており、前記シリコン基板１２の温
度を制御できるようになっている。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a dry etching apparatus used in the method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a silicon semiconductor substrate (hereinafter referred to as a silicon substrate) 12, which is an object to be processed, is housed in the processing chamber 10, and the silicon substrate 12 is placed on a stage 14. The stage 14 has a temperature adjusting mechanism (not shown) so that the temperature of the silicon substrate 12 can be controlled.
【００１８】前記処理室１０の側面上部にはガス導入口
１６が設けられ、このガス導入口１６には反応ガスとし
て使用するＨＣｌ／Ｃｌ2 ／Ｏ2 の混入ガスを導入する
ための不図示のガス供給系が接続されている。さらに、
処理室１０内のステージ１４に設けられたカソード電極
１８には高周波電源２０が接続されており、このカソー
ド電極１８と外側枠２２とで対向電極を形成する。A gas inlet 16 is provided at an upper portion of the side surface of the processing chamber 10, and a gas not shown for introducing a mixed gas of HCl / Cl 2 / O 2 used as a reaction gas is introduced into the gas inlet 16. The gas supply system is connected. further,
A high frequency power source 20 is connected to the cathode electrode 18 provided on the stage 14 in the processing chamber 10, and the cathode electrode 18 and the outer frame 22 form a counter electrode.
【００１９】また、前記処理室１０の側面下部には真空
排気口２４が設けられ、この真空排気口２４に接続され
た不図示の真空ポンプ等により処理室１０内の空気が排
気されて減圧される。そして、前記高周波電源２０によ
る高周波の印加により、カソード電極１８と外側枠２２
との電極間にプラズマ放電を発生させ、前記反応ガスを
プラズマ化する。Further, a vacuum exhaust port 24 is provided in the lower portion of the side surface of the processing chamber 10, and the air in the processing chamber 10 is exhausted and reduced in pressure by a vacuum pump or the like connected to the vacuum exhaust port 24. It The high frequency power source 20 applies a high frequency to the cathode electrode 18 and the outer frame 22.
A plasma discharge is generated between the electrodes of and, and the reaction gas is turned into plasma.
【００２０】また、前記処理室１０の左右側には永久磁
石２６ａ，２６ｂが設けられており、この永久磁石２６
ａ，２６ｂによって前記シリコン基板１２の表面に水平
磁界を形成する。水平磁界とこれに直交する高周波電源
２０による電界によってマグネトロン放電を発生させる
ことにより、前記反応ガスＨＣｌ／Ｃｌ2 ／Ｏ2 のイオ
ン化を促進する。Further, permanent magnets 26a and 26b are provided on the left and right sides of the processing chamber 10.
A horizontal magnetic field is formed on the surface of the silicon substrate 12 by a and 26b. Magnetron discharge is generated by the horizontal magnetic field and the electric field generated by the high-frequency power source 20 orthogonal to the horizontal magnetic field to promote the ionization of the reaction gas HCl / Cl 2 / O 2 .
【００２１】なお、この実施の形態では、被処理体であ
るシリコン基板１２の表面に水平磁界を形成する装置を
用いたが、このような水平磁界形成手段を持たない装置
を用いてもよく、また、これらとは異なるドライエッチ
ング装置を用いてもよい。In this embodiment, an apparatus for forming a horizontal magnetic field on the surface of the silicon substrate 12 to be processed is used, but an apparatus without such horizontal magnetic field forming means may be used. Also, a dry etching apparatus different from these may be used.
【００２２】次に、前記ドライエッチング装置を用いた
本発明に係る実施の形態の半導体装置の製造方法につい
て説明する。図２〜図４は、本発明に係る実施の形態の
半導体装置の製造方法を示す加工前後の断面図であり、
図２が加工前の半導体装置の構造を示しており、図３及
び４が加工後の半導体装置の構造を示している。Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention using the dry etching apparatus will be described. 2 to 4 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention before and after processing,
FIG. 2 shows the structure of the semiconductor device before processing, and FIGS. 3 and 4 show the structure of the semiconductor device after processing.
【００２３】まず、図２に示すように、シリコンウェハ
等からなるシリコン基板１２上に、熱酸化法によりゲー
ト絶縁膜であるシリコン酸化膜３０を形成する。さら
に、このシリコン酸化膜３０上に、ＣＶＤ法により多結
晶シリコン膜３２を形成する。その後、前記多結晶シリ
コン３２膜上にＣＶＤ法によりシリコン窒化膜３４を形
成した後、リソグラフィ法により前記シリコン窒化膜３
４及び多結晶シリコン膜３２をパターニングしてゲート
配線３２を形成する。First, as shown in FIG. 2, a silicon oxide film 30 as a gate insulating film is formed on a silicon substrate 12 made of a silicon wafer or the like by a thermal oxidation method. Further, a polycrystalline silicon film 32 is formed on the silicon oxide film 30 by the CVD method. Then, a silicon nitride film 34 is formed on the polycrystalline silicon 32 film by a CVD method, and then the silicon nitride film 3 is formed by a lithography method.
4 and the polycrystalline silicon film 32 are patterned to form the gate wiring 32.
【００２４】続いて、シリコン基板１２の全面にＣＶＤ
法によりシリコン窒化膜３６を堆積して、前記ゲート配
線３２及びシリコン窒化膜３４の側面、シリコン窒化膜
３４の上部、および前記シリコン酸化膜３０上に、前記
シリコン窒化膜３６を形成する。Then, CVD is performed on the entire surface of the silicon substrate 12.
A silicon nitride film 36 is deposited by a method, and the silicon nitride film 36 is formed on the side surfaces of the gate wiring 32 and the silicon nitride film 34, the upper part of the silicon nitride film 34, and the silicon oxide film 30.
【００２５】次に、このような構造のシリコン基板１２
を図１に示したドライエッチング装置のステージ１４上
に載置し、以下のような条件によりシリコン窒化膜３６
のエッチングを行う。Next, the silicon substrate 12 having such a structure.
Was placed on the stage 14 of the dry etching apparatus shown in FIG. 1, and the silicon nitride film 36 was formed under the following conditions.
Etching is performed.
【００２６】まず、例えばカソード電極１８に印加する
高周波電源２０の電力を０．７６〜１．１５［Ｗ／cm
2 ］、処理室１０内の圧力を５００［mTorr ］以下、シ
リコン基板１２の処理面の温度を７０℃程度に設定す
る。そして、ガス導入口１６から供給する混合ガスのガ
ス流量比を、ＨＣｌ／Ｃｌ2 ／Ｏ2 ＝２０：５：１とす
る。なお、好ましくはカソード電極１８に印加する高周
波電源２０の電力を０．７６［Ｗ／cm2 ］、処理室１０
内の圧力を１２５［mTorr ］、シリコン基板１２の処理
面の温度を約７０℃に固定する。そして、ガス導入口１
６から供給する混合ガスのガス流量を、ＨＣｌが２００
［sccm］、Ｃｌ2 が５０［sccm］、Ｏ2 が１０［sccm］
とする。First, for example, the power of the high frequency power source 20 applied to the cathode electrode 18 is 0.76 to 1.15 [W / cm.
2 ], the pressure in the processing chamber 10 is set to 500 [mTorr] or less, and the temperature of the processing surface of the silicon substrate 12 is set to about 70 ° C. Then, the gas flow rate ratio of the mixed gas supplied from the gas inlet 16 is set to HCl / Cl 2 / O 2 = 20: 5: 1. In addition, preferably, the power of the high frequency power source 20 applied to the cathode electrode 18 is 0.76 [W / cm 2 ] and the processing chamber 10
The internal pressure is fixed at 125 [mTorr] and the temperature of the processing surface of the silicon substrate 12 is fixed at about 70 ° C. And gas inlet 1
The gas flow rate of the mixed gas supplied from 6 is 200
[Sccm], Cl 2 50 [sccm], O 2 10 [sccm]
And
【００２７】前述のエッチング条件により、シリコン窒
化膜３６のエッチングを行い、図３に示すように、シリ
コン基板１２面に平行な面に形成されたシリコン窒化膜
３６のみをエッチングして、ゲート配線３２の側面にシ
リコン窒化膜３６の側壁を形成する。The silicon nitride film 36 is etched under the above-described etching conditions, and as shown in FIG. 3, only the silicon nitride film 36 formed on the surface parallel to the surface of the silicon substrate 12 is etched, and the gate wiring 32 is formed. A side wall of the silicon nitride film 36 is formed on the side surface of the.
【００２８】このとき、シリコン酸化膜３０上には、シ
リコン窒化膜３６の残渣３６ａが残っている場合があ
る。そこで、さらにオーバーエッチングぎみにシリコン
窒化膜３６のエッチングを行い、図４に示すように、シ
リコン酸化膜３０上のシリコン窒化膜３６の前記残渣３
６ａを完全に除去する。At this time, a residue 36a of the silicon nitride film 36 may remain on the silicon oxide film 30. Therefore, the silicon nitride film 36 is further etched just before over-etching to remove the residue 3 of the silicon nitride film 36 on the silicon oxide film 30 as shown in FIG.
Completely remove 6a.
【００２９】すなわち、図１に示したようなドライエッ
チング装置で前記条件によりエッチングを行うと、シリ
コン基板１２面に平行な面に存在するシリコン窒化膜３
６のエッチングレートは速くなり、ゲート配線３２の側
面に存在するシリコン窒化膜３６の側面側のエッチング
レートは非常に遅くなるという異方性エッチングを行う
ことができる。さらに、シリコン基板１２面に平行な面
に存在するシリコン窒化膜３６がエッチングされた後、
さらにエッチングを行っても、シリコン酸化膜３０のエ
ッチングレートは非常に遅いため、この下地のシリコン
酸化膜３０が多量にエッチングされることはない。That is, when etching is performed by the dry etching apparatus as shown in FIG. 1 under the above conditions, the silicon nitride film 3 existing on the surface parallel to the surface of the silicon substrate 12 is formed.
The etching rate of No. 6 is high, and the etching rate of the side surface of the silicon nitride film 36 existing on the side surface of the gate wiring 32 is very slow, so that anisotropic etching can be performed. Further, after the silicon nitride film 36 existing on the surface parallel to the surface of the silicon substrate 12 is etched,
Even if etching is further performed, since the etching rate of the silicon oxide film 30 is very slow, a large amount of the underlying silicon oxide film 30 is not etched.
【００３０】ここで、前記エッチング条件によるシリコ
ン窒化膜及びシリコン酸化膜のエッチングレートの変
化、およびシリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエ
ッチング選択比の変化を調べた結果を述べる。前記エッ
チング選択比とは、（シリコン窒化膜のエッチングレー
ト）／（シリコン酸化膜のエッチングレート）である。Here, the results of investigating changes in the etching rates of the silicon nitride film and the silicon oxide film and changes in the etching selection ratio of the silicon nitride film to the silicon oxide film under the above etching conditions will be described. The etching selection ratio is (silicon nitride film etching rate) / (silicon oxide film etching rate).
【００３１】このときのドライエッチング装置の設定条
件は、上述した条件と同様に、印加する高周波電源２０
の電力を０．７６［Ｗ／cm2 ］、処理室１０内の圧力を
１２５［mTorr ］、シリコン基板１２の処理面の温度を
約７０℃とする。The setting conditions of the dry etching apparatus at this time are similar to the above-mentioned conditions, and the high frequency power source 20 to be applied.
Is 0.76 [W / cm 2 ], the pressure in the processing chamber 10 is 125 [mTorr], and the temperature of the processing surface of the silicon substrate 12 is about 70 ° C.
【００３２】まず、Ｃｌ2 、Ｏ2 のガス系にＨＣｌを添
加していったときのエッチングレート及びエッチング選
択比のＨＣｌ添加量依存性について述べる。図５は、Ｃ
ｌ2 、Ｏ2 のガス系にＨＣｌを添加していったときのＨ
Ｃｌの添加量に対するエッチングレート及びエッチング
選択比の変化を示す図である。First, the dependency of the HCl addition amount on the etching rate and etching selection ratio when HCl is added to the Cl 2 and O 2 gas system will be described. FIG. 5 shows C
H when adding HCl to the gas system of l 2 and O 2
It is a figure which shows the change of the etching rate and etching selection ratio with respect to the addition amount of Cl.
【００３３】シリコン窒化膜（ＳｉＮ）のエッチングレ
ートは、ＨＣｌの添加量が０〜１００［sccm］に増加す
るにつれて上昇し１００［sccm］で最大となるが、さら
に添加量が１００〜２００［sccm］に増加するにつれて
下降する。The etching rate of the silicon nitride film (SiN) increases as the amount of HCl added increases from 0 to 100 [sccm], and reaches its maximum at 100 [sccm]. ] As it increases.
【００３４】このような特性は、以下の理由によるもの
と考えられる。シリコン窒化膜のエッチングは、Ｃｌ２
のみの系では次式（１）に示すような反応で行われ
る。
Ｓｉ3 Ｎ4 ＋６Ｃｌ2 ↑ → ３（ＳｉＣｌ4 ）↑＋２Ｎ2 ↑ …（１）
すなわち、この系においてはプラズマ中のＣｌにより反
応が進行すると考えられる。Such characteristics are considered to be due to the following reasons. For etching the silicon nitride film, Cl2 is used.
In the only system, the reaction is carried out as shown in the following formula (1). Si 3 N 4 + 6Cl 2 ↑ → 3 (SiCl 4 ) ↑ + 2N 2 ↑ (1) That is, it is considered that the reaction in this system is caused by Cl in the plasma.
【００３５】一方、ＨＣｌを用いたとき、シリコン窒化
膜のエッチングは次式（２）に示すような反応で行われ
る。
Ｓｉ3 Ｎ4 ＋１２ＨＣｌ↑ → ３（ＳｉＣｌ4 ）↑＋４ＮＨ3 ↑…（２）
つまり、Ｃｌ2 、Ｏ2 のガス系にＨＣｌを添加していっ
たときは、プラズマ中のＣｌとＨの両方がシリコン窒化
膜と反応すると考えられる。しかし、ＨＣｌの添加量が
１００［sccm］より多くなると、エッチング時の反応生
成物がシリコン窒化膜上に堆積しこの堆積量の増加がエ
ッチング量の増加を上回るため、シリコン窒化膜のエッ
チングが抑制されると考えられる。よって、ＨＣｌの添
加量が増加するにつれてシリコン窒化膜のエッチングレ
ートは増加し、さらにＨＣｌの添加量が増加すると、１
００［sccm］を境にシリコン窒化膜のエッチングレート
は下降する。On the other hand, when HCl is used, the etching of the silicon nitride film is performed by the reaction represented by the following equation (2). Si 3 N 4 + 12HCl ↑ → 3 (SiCl 4 ) ↑ + 4NH 3 ↑ (2) That is, when HCl is added to the Cl 2 and O 2 gas system, both Cl and H in the plasma are It is considered to react with the silicon nitride film. However, when the amount of HCl added exceeds 100 [sccm], the reaction product at the time of etching is deposited on the silicon nitride film, and the increase of this deposition amount exceeds the increase of the etching amount, so that the etching of the silicon nitride film is suppressed. It is thought to be done. Therefore, as the amount of HCl added increases, the etching rate of the silicon nitride film increases.
The etching rate of the silicon nitride film decreases at the boundary of 00 [sccm].
【００３６】これに対し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）
のエッチングレートは、ＨＣｌの添加量が０〜１００
［sccm］に増加するにつれてほんのわずかづつ下降し、
さらに添加量が１００〜２００［sccm］に増加するにつ
れて下降率が大きくなる。これは、シリコン酸化膜の表
面上に前記式（２）で示した反応生成ガスが再結合し
て、堆積層が形成されやすくなり、シリコン酸化膜のエ
ッチングが阻害されているためと考えられる。On the other hand, a silicon oxide film (SiO 2 )
The etching rate is 0-100 when the amount of HCl added is 0-100.
As it increases to [sccm], it descends only slightly,
Further, as the addition amount increases from 100 to 200 [sccm], the descending rate increases. It is considered that this is because the reaction product gas represented by the above formula (2) is recombined on the surface of the silicon oxide film, a deposited layer is easily formed, and etching of the silicon oxide film is hindered.
【００３７】すなわち、ＨＣｌの添加量が多くなるにつ
れてシリコン窒化膜のエッチングレートは上昇するが、
さらにＨＣｌの添加量が多くなると下降する。これに対
して、シリコン酸化膜のエッチングレートは下降し続け
ている。このようなエッチングレートの違いから、シリ
コン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比
は、ＨＣｌの添加量が０〜１００［sccm］に増加するに
つれてわずかづつ上昇し、さらに添加量が１００〜２０
０［sccm］に増加するにつれて上昇率が大きくなる。こ
の結果より、前述したように最適なＨＣｌのガス流量は
２００［sccm］であることがわかる。That is, although the etching rate of the silicon nitride film increases as the amount of HCl added increases,
Further, it decreases as the amount of HCl added increases. On the other hand, the etching rate of the silicon oxide film continues to decrease. Due to such a difference in etching rate, the etching selection ratio of the silicon nitride film to the silicon oxide film slightly increases as the amount of HCl added increases from 0 to 100 [sccm], and the amount of addition of 100 to 20 increases.
The rate of increase increases as it increases to 0 [sccm]. From this result, it is understood that the optimum HCl gas flow rate is 200 [sccm] as described above.
【００３８】次に、ＨＣｌ、Ｏ2 のガス系にＣｌ2 を添
加していったときのエッチングレート及びエッチング選
択比のＣｌ2 添加量依存性について述べる。図６は、Ｈ
Ｃｌ、Ｏ2 のガス系にＣｌ2 を添加していったときのＣ
ｌ2 の添加量に対するエッチングレート及びエッチング
選択比の変化を示す図である。Next, the dependency of the etching rate and the etching selection ratio on the amount of Cl 2 added when Cl 2 is added to the gas system of HCl and O 2 . FIG. 6 shows H
C when Cl 2 is added to Cl, O 2 gas system
is a graph showing changes in etching rate and etching selection ratio relative to the addition amount of l 2.
【００３９】シリコン窒化膜（ＳｉＮ）のエッチングレ
ートは、Ｃｌ2 の添加量が０〜５０［sccm］に増加する
につれて上昇するが、さらに添加量が５０〜１００［sc
cm］に増加するにつれて上昇率が小さくなる。The etching rate of the silicon nitride film (SiN) increases as the added amount of Cl 2 increases from 0 to 50 [sccm].
The rate of increase decreases with increasing [cm].
【００４０】これに対し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）
のエッチングレートは、Ｃｌ2 の添加量が０〜５０［sc
cm］に増加するにつれてほんのわずかづつ下降するが、
さらに添加量が５０〜１００［sccm］に増加するにつれ
て、５０［sccm］を境にわずかづつ上昇する。On the other hand, a silicon oxide film (SiO 2 )
Etching rate, the amount of Cl 2 is 0 to 50 [sc of
cm], it only slightly drops as
Further, as the amount of addition increases to 50 to 100 [sccm], the temperature gradually increases at the boundary of 50 [sccm].
【００４１】すなわち、Ｃｌ2 の添加量が多くなるにつ
れてシリコン窒化膜のエッチングレートは上昇するが、
添加量が５０［sccm］以上になると上昇率が小さくな
る。一方、シリコン酸化膜のエッチングレートは下降し
た後、上昇して、５０［sccm］付近が最も低いエッチン
グレートになる。このようなエッチングレートの違いか
ら、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチン
グ選択比は、Ｃｌ2 の添加量が０〜５０［sccm］に増加
するにつれて上昇して５０［sccm］で最大となり、さら
に添加量が５０〜１００［sccm］に増加するにつれて下
降する。この結果より、前述したように最適なＣｌ2 の
ガス流量は５０［sccm］であることがわかる。That is, the etching rate of the silicon nitride film increases as the added amount of Cl 2 increases,
When the added amount is 50 [sccm] or more, the increase rate becomes small. On the other hand, the etching rate of the silicon oxide film decreases and then increases, and the lowest etching rate is around 50 [sccm]. Due to such a difference in etching rate, the etching selection ratio of the silicon nitride film to the silicon oxide film increases as the addition amount of Cl 2 increases from 0 to 50 [sccm] and reaches a maximum at 50 [sccm]. It decreases as the added amount increases from 50 to 100 [sccm]. From this result, it is understood that the optimum Cl 2 gas flow rate is 50 [sccm] as described above.
【００４２】次に、ＨＣｌ、Ｃｌ2 のガス系にＯ2 を添
加していったときのシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の
エッチングレート、及びシリコン酸化膜に対するシリコ
ン窒化膜のエッチング選択比のＯ2 添加量依存性につい
て述べる。Next, the etching rate of the silicon nitride film and the silicon oxide film when O 2 was added to the gas system of HCl and Cl 2 and the etching selection ratio O 2 of the silicon nitride film to the silicon oxide film. The dependency on the amount added will be described.
【００４３】図７は、ＨＣｌ、Ｃｌ2 のガス系にＯ2 を
添加していったときのＯ2 の添加量に対するエッチング
レート及びエッチング選択比の変化を示す図である。こ
の図７に示すように、Ｏ2 の添加量が増加するにつれて
（０〜１０［sccm］）、シリコン酸化膜のエッチングレ
ートは下降する。これは、Ｏ2 がシリコン酸化膜のエッ
チングの抑制に寄与しているためと考えられる。つま
り、反応生成物であるＳｉ−ＯとＳｉ−ＣｌではＳｉ−
Ｏのほうが安定であるため、ＯとＣｌが共存する系では
Ｓｉ−Ｏを形成する反応が起きやすくなる。前記反応生
成物Ｓｉ−Ｏは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の両
方に堆積するが、表面の分極作用はシリコン酸化膜のほ
うが大きいことから、シリコン酸化膜の表面へより堆積
しやすくなる。FIG. 7 is a diagram showing changes in etching rate and etching selectivity with respect to the amount of O 2 added when O 2 is added to a gas system of HCl and Cl 2 . As shown in FIG. 7, as the amount of O 2 added increases (0 to 10 [sccm]), the etching rate of the silicon oxide film decreases. It is considered that this is because O 2 contributes to the suppression of etching of the silicon oxide film. That is, in the reaction products Si-O and Si-Cl, Si-
Since O is more stable, in a system in which O and Cl coexist, a reaction of forming Si—O is likely to occur. The reaction product Si-O is deposited on both the silicon oxide film and the silicon nitride film, but since the silicon oxide film has a larger surface polarization effect, it is easier to deposit on the surface of the silicon oxide film.
【００４４】ただし、この反応生成物は、シリコン窒化
膜表面にも堆積するため、Ｏ2 の添加量が増加するにつ
れて（０〜１５［sccm］）シリコン窒化膜のエッチング
レートも下降する。However, since this reaction product is also deposited on the surface of the silicon nitride film, the etching rate of the silicon nitride film also decreases as the amount of O 2 added increases (0 to 15 [sccm]).
【００４５】このようなエッチングレートの違いから、
シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選
択比は、Ｏ2 の添加量が０〜１０［sccm］に増加するに
つれて上昇して１０［sccm］で最大となり、さらに添加
量が１０〜１５［sccm］に増加するにつれて下降する。
この結果より、前述したように最適なＯ2 のガス流量は
１０［sccm］であることがわかる。Due to such a difference in etching rate,
The etching selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film increases as the amount of O 2 added increases from 0 to 10 [sccm] and reaches a maximum at 10 [sccm], and the addition amount of 10 to 15 [sccm]. It decreases as it increases.
From this result, it is understood that the optimum gas flow rate of O 2 is 10 [sccm] as described above.
【００４６】次に、図１に示したドライエッチング装置
において、印加する高周波電源２０の電力を変化させた
ときのシリコン窒化膜とシリコン酸化膜のエッチングレ
ート、及びシリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエ
ッチング選択比の電力依存性について述べる。ここで、
供給する混合ガスのガス流量は、ＨＣｌを２００［scc
m］、Ｃｌ2 を５０［sccm］、Ｏ2 を１０［sccm］と
し、ドライエッチング装置のその他の設定条件は処理室
１０内の圧力を１２５［mTorr ］、シリコン基板１２の
処理面の温度を約７０℃とする。Next, in the dry etching apparatus shown in FIG. 1, the etching rate of the silicon nitride film and the silicon oxide film when the power of the high frequency power source 20 applied is changed, and the etching of the silicon nitride film with respect to the silicon oxide film. The power dependence of the selection ratio will be described. here,
The gas flow rate of the mixed gas to be supplied is 200 [scc of HCl].
m], Cl 2 is 50 [sccm], O 2 is 10 [sccm], and other setting conditions of the dry etching apparatus are that the pressure in the processing chamber 10 is 125 [mTorr] and the temperature of the processing surface of the silicon substrate 12 is The temperature is about 70 ° C.
【００４７】図８は、ドライエッチング装置において印
加する高周波電源２０の電力を変化させたときのエッチ
ングレート及びエッチング選択比の変化を示す図であ
る。シリコン窒化膜（ＳｉＮ）のエッチングレートは、
高周波電源２０の電力（RFPower）が０．７６〜１．１
５［Ｗ／cm2 ］に増加するにつれて上昇する。これに対
し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）のエッチングレート
も、高周波電源２０の電力（RF Power）が０．７６〜
１．１５［Ｗ／cm2 ］に増加するにつれて上昇する。FIG. 8 is a diagram showing changes in the etching rate and the etching selection ratio when the power of the high frequency power source 20 applied in the dry etching apparatus is changed. The etching rate of the silicon nitride film (SiN) is
The power (RFPower) of the high frequency power supply 20 is 0.76 to 1.1
It rises as it increases to 5 [W / cm 2 ]. On the other hand, as for the etching rate of the silicon oxide film (SiO 2 ), the power (RF Power) of the high frequency power source 20 is 0.76 to
It rises as it increases to 1.15 [W / cm 2 ].
【００４８】しかし、シリコン酸化膜に対するシリコン
窒化膜のエッチング選択比は、高周波電源２０の電力
（RF Power）が０．７６〜１．１５［Ｗ／cm2 ］に増加
するにつれて下降する。この結果より、前述したように
図１に示すドライエッチング装置において印加する最適
な高周波電源２０の電力は、０．７６［Ｗ／cm2 ］であ
ることがわかる。However, the etching selection ratio of the silicon nitride film to the silicon oxide film decreases as the power (RF Power) of the high frequency power source 20 increases from 0.76 to 1.15 [W / cm 2 ]. From this result, it is understood that the optimum power of the high frequency power source 20 applied in the dry etching apparatus shown in FIG. 1 is 0.76 [W / cm 2 ] as described above.
【００４９】以上に述べた実験結果をまとめると次のよ
うになる。まず、最適な混合ガスのガス流量は、ＨＣｌ
が２００［sccm］、Ｃｌ2 が５０［sccm］、Ｏ2 が１０
［sccm］であり、ガス流量比で表すと、ＨＣｌ：Ｃｌ
2 ：Ｏ2 ＝２０：５：１となる。なお、この混合ガスの
ガス流量比については、前述したＨＣｌ：Ｃｌ2 ：Ｏ2
＝２０：５：１以外の流量比であっても、エッチング選
択比の高いエッチングが可能であることは容易に類推で
きる。例えば、ＨＣｌ：Ｃｌ2 ：Ｏ2 ＝０〜４０：０〜
２０：１〜３であればよい。The experimental results described above can be summarized as follows. First, the optimum gas flow rate of the mixed gas is HCl
Is 200 [sccm], Cl 2 is 50 [sccm], and O 2 is 10
[Sccm], and expressed as a gas flow rate ratio, HCl: Cl
2 : O 2 = 20: 5: 1. Regarding the gas flow rate ratio of this mixed gas, the above-mentioned HCl: Cl 2 : O 2
It can be easily inferred that etching with a high etching selection ratio is possible even if the flow rate ratio is other than = 20: 5: 1. For example, HCl: Cl 2 : O 2 = 0 to 40: 0
It may be 20: 1 to 3.
【００５０】また、このときのドライエッチング装置の
設定条件は、カソード電極１８に印加する高周波電源２
０の電力を０．７６〜１．１５［Ｗ／cm2 ］、処理室１
０内の圧力を５００［mTorr ］以下、シリコン基板１２
の処理面の温度を７０℃程度とする。なお、好ましくは
高周波電源２０の電力を０．７６［Ｗ／cm2 ］、処理室
１０内の圧力を１２５［mTorr ］、シリコン基板１２の
処理面の温度を約７０℃とする。The setting conditions of the dry etching apparatus at this time are as follows: the high frequency power source 2 applied to the cathode electrode 18.
0 power is 0.76 to 1.15 [W / cm 2 ], processing chamber 1
The pressure in 0 is 500 [mTorr] or less, the silicon substrate 12
The temperature of the treated surface is about 70 ° C. In addition, preferably, the power of the high frequency power source 20 is 0.76 [W / cm 2 ], the pressure in the processing chamber 10 is 125 [mTorr], and the temperature of the processing surface of the silicon substrate 12 is about 70 ° C.
【００５１】以上説明したようにこの実施の形態によれ
ば、シリコン酸化膜に対して選択比の高いシリコン窒化
膜のエッチングを行えるとともに、シリコン窒化膜を異
方性エッチング可能なことにより、配線及び素子等の側
面にシリコン窒化膜の側壁を形成することができる。As described above, according to this embodiment, the silicon nitride film having a high selection ratio with respect to the silicon oxide film can be etched, and the silicon nitride film can be anisotropically etched. A side wall of a silicon nitride film can be formed on the side surface of an element or the like.
【００５２】さらに、シリコン窒化膜のオーバーエッチ
ング中に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜がエッ
チングされることがないため、その後の工程におけるイ
オン打ち込み等によって汚染や結晶の乱れ等のダメージ
が半導体基板に生じるのを防ぐことができる。Furthermore, since the gate insulating film made of the silicon oxide film is not etched during the over-etching of the silicon nitride film, damages such as contamination and crystal disorder due to ion implantation in the subsequent process are caused. Can be prevented.
【００５３】なお、前記実施の形態では、ＨＣｌ、Ｃｌ
2 、Ｏ2 の混合ガスを導入してＣｌ、Ｈ、Ｏを含む反応
ガスを生成したが、前記ＨＣｌ、Ｃｌ2 、Ｏ2 の混合ガ
スに限定されるものではなく、少なくともＣｌ、Ｈ、Ｏ
を含む反応ガスが生成できる混合ガスを導入すればよ
い。In the above embodiment, HCl, Cl
A reaction gas containing Cl, H, and O was generated by introducing a mixed gas of 2 , 2 and O 2, but the mixed gas of HCl, Cl 2 , and O 2 is not limited thereto, and at least Cl, H, and O may be used.
It suffices to introduce a mixed gas capable of generating a reaction gas containing
【００５４】前記反応ガスは、プラズマ化することによ
り、活性種（イオン、ラジカル）に生成され、さらにエ
ッチングされた反応生成ガスによって選択的にエッチン
グされることから、少なくともＣｌ、Ｈ、Ｏを含むガス
プラズマを生成するためには、Ｈ2 、Ｈ2 Ｏ、ＨＣｌ
Ｏ、ＨＢｒのようなガスや、反応に寄与するＮ2 やＮＨ
3 との混合ガスであっても十分に効果があることは容易
に想像できる。The reaction gas contains at least Cl, H, and O because it is converted into active species (ions, radicals) by being turned into plasma and is selectively etched by the reaction product gas which has been etched. In order to generate a gas plasma, H 2 , H 2 O, HCl
Gases such as O and HBr, N 2 and NH that contribute to the reaction
It can be easily imagined that even a mixed gas with 3 is sufficiently effective.
【００５５】また、前記シリコン基板１２はガラスやそ
の他の基板であってもよく、また前記ゲート配線３２は
その他の配線や素子のパッド等であってもよい。また、
前記実施に形態は、シリコン窒化膜の側壁をより垂直な
形状に加工しようとした場合に、下地のシリコン酸化膜
が露出するまで垂直加工性の高い条件によりエッチング
を行った後において、部分的に残ったシリコン窒化膜を
下地シリコン酸化膜に対して高選択に除去するためのオ
ーバーエッチングとして用いることが可能である。Further, the silicon substrate 12 may be glass or other substrate, and the gate wiring 32 may be other wiring or device pad. Also,
In the above-described embodiment, when it is attempted to process the side wall of the silicon nitride film into a more vertical shape, after the etching is performed under the condition of high vertical processability until the underlying silicon oxide film is exposed, It is possible to use the remaining silicon nitride film as over-etching for removing the underlying silicon oxide film with high selectivity.
【００５６】また、厳密な寸法制御性が特に必要となる
場合に、これまでのプロセスにおいては等方性エッチン
グによってシリコン窒化膜からなる側壁の細りが見ら
れ、寸法の制御性がよくなかったが、前記実施の形態を
用いれば細りのないシリコン窒化膜のエッチングが可能
である。Further, when strict dimensional controllability is particularly required, the side wall made of the silicon nitride film is thinned by the isotropic etching in the processes so far, but the dimensional controllability is not good. By using the embodiment described above, it is possible to etch a silicon nitride film having no thinness.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シリ
コン酸化膜に対して選択比の高いシリコン窒化膜のエッ
チングを行い、かつシリコン窒化膜を異方性加工するこ
とにより、配線及び素子等の側面にシリコン窒化膜の側
壁を形成することができるドライエッチング方法を用い
た半導体装置の製造方法を提供することが可能である。As described above, according to the present invention, a wiring and an element are formed by etching a silicon nitride film having a high selection ratio with respect to a silicon oxide film and anisotropically processing the silicon nitride film. It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method capable of forming a side wall of a silicon nitride film on the side surface of the semiconductor device.
【図１】この実施の形態の半導体装置の製造方法に用い
られるドライエッチング装置の構成の一例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a dry etching apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
【図２】この実施の形態の半導体装置の製造方法を示す
加工前の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view before processing showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
【図３】この実施の形態の半導体装置の製造方法を示す
加工後の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view after processing showing the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment.
【図４】この実施の形態の半導体装置の製造方法を示す
加工後の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view after processing showing the method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment.
【図５】ＨＣｌの添加量に対するエッチングレート及び
エッチング選択比の変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in etching rate and etching selectivity with respect to the amount of HCl added.
【図６】Ｃｌ2 の添加量に対するエッチングレート及び
エッチング選択比の変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing changes in etching rate and etching selection ratio with respect to the amount of Cl 2 added.
【図７】Ｏ2 の添加量に対するエッチングレート及びエ
ッチング選択比の変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing changes in etching rate and etching selectivity with respect to the amount of O 2 added.
【図８】図１に示すドライエッチング装置において高周
波電源の電力を変化させたときのエッチングレート及び
エッチング選択比の変化を示す図である。8 is a diagram showing changes in an etching rate and an etching selection ratio when the power of a high frequency power source is changed in the dry etching apparatus shown in FIG.
【図９】従来の半導体装置の製造方法を示す加工前の断
面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device before processing.
【図１０】従来の半導体装置の製造方法を示す加工後の
断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view after processing showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
１０…処理室 １２…シリコン半導体基板（シリコン基板） １４…ステージ １６…ガス導入口 １８…カソード電極 ２０…高周波電源 ２２…外側枠 ２４…真空排気口 ２６ａ、２６ｂ…永久磁石 ３０…シリコン酸化膜 ３２…多結晶シリコン膜 ３４、３６…シリコン窒化膜 ３６ａ…残渣 10 ... Processing room 12 ... Silicon semiconductor substrate (silicon substrate) 14 ... Stage 16 ... Gas inlet 18 ... Cathode electrode 20 ... High frequency power supply 22 ... Outer frame 24 ... Vacuum exhaust port 26a, 26b ... Permanent magnets 30 ... Silicon oxide film 32 ... Polycrystalline silicon film 34, 36 ... Silicon nitride film 36a ... residue
Claims (9)
ガスをプラズマ化したガスプラズマを利用してエッチン
グを行うドライエッチング装置を用いた半導体装置の製
造方法において、 フッ素を含まず少なくとも塩素（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、
及び酸素（Ｏ）の各原子を含む前記ガスプラズマを使用
し、シリコン酸化膜に対して、シリコン窒化膜を選択的
にエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。1. A method of manufacturing a semiconductor device using a dry etching apparatus in which a gas is introduced into an etching processing chamber and the gas is converted into plasma, and etching is performed using gas plasma. ), Hydrogen (H),
And using the gas plasma containing oxygen (O) atoms , the silicon nitride film is selectively selected with respect to the silicon oxide film.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
在する基板に対して、フッ素を含まず少なくとも塩素
（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、及び酸素（Ｏ）の各原子を含む
ガスプラズマを使用したドライエッチング装置により、
シリコン酸化膜に対して、前記シリコン窒化膜を選択的
にエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。2. A gas plasma containing no fluorine and containing at least chlorine (Cl), hydrogen (H), and oxygen (O) atoms is used for a substrate having a silicon oxide film and a silicon nitride film. With a dry etching device,
Selective silicon nitride film with respect to silicon oxide film
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
薄膜素子を形成する工程と、 前記配線もしくは電極が形成された前記シリコン酸化膜
上の全面にシリコン窒化膜を形成する工程と、 フッ素を含まず少なくとも塩素（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、
及び酸素（Ｏ）の各原子を含むガスプラズマを使用した
ドライエッチング装置により、前記シリコン酸化膜に対
して、前記シリコン窒化膜を選択的にエッチングする工
程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A step of forming a wiring or a conductive thin film element on a silicon oxide film; a step of forming a silicon nitride film on the entire surface of the silicon oxide film on which the wiring or an electrode is formed; At least chlorine (Cl), hydrogen (H),
The silicon oxide film is exposed to the dry etching apparatus using a gas plasma containing oxygen and oxygen (O) atoms .
And a step of selectively etching the silicon nitride film.
くは導電性薄膜素子の側面にシリコン窒化膜の側壁を形
成する工程において、 前記配線もしくは導電性薄膜素子が形成された前記シリ
コン酸化膜上の全面にシリコン窒化膜を形成する工程
と、 フッ素を含まず少なくとも塩素（Ｃｌ）、水素（Ｈ）、
及び酸素（Ｏ）の各原子を含むガスプラズマを使用した
ドライエッチング装置により、前記シリコン酸化膜に対
して、前記シリコン窒化膜を選択的にエッチングするこ
とにより、前記シリコン窒化膜の側壁の形成を行うこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。4. A step of forming a side wall of a silicon nitride film on a side surface of a wiring or a conductive thin film element formed on a silicon oxide film, wherein the wiring or the conductive thin film element on the silicon oxide film is formed. A step of forming a silicon nitride film on the entire surface, and at least chlorine (Cl), hydrogen (H), which does not contain fluorine,
The silicon oxide film is exposed to the dry etching apparatus using a gas plasma containing oxygen and oxygen (O) atoms .
To selectively etch the silicon nitride film.
A method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that the side wall of the silicon nitride film is formed by.
素（Ｏ）の各原子を含むガスプラズマは、Ｃｌ２ 、フ
ッ素を含まないハロゲン化水素、及びＯ２を含む混合ガ
スから生成されることを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれかに記載の半導体装置の製造方法。5. The gas plasma containing chlorine (Cl), hydrogen (H), and oxygen (O) atoms is generated from a mixed gas containing Cl 2 , fluorine-free hydrogen halide, and O 2. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is performed.
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。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the hydrogen halide is HCl.
Ｃｌ２ ：Ｏ２ ＝２０：５：１であることを特徴とす
る請求項６に記載の半導体装置の製造方法。7. The gas flow rate ratio of the mixed gas is HCl:
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein Cl 2 : O 2 = 20: 5: 1.
のエッチング処理室の圧力は、５００［mTorr ］以下で
あることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the pressure in the etching processing chamber when etching the silicon nitride film is 500 [mTorr] or less.
の高周波電力密度は、０．７６［Ｗ／cm２ ］〜１．１
５［Ｗ／cm２ ］であることを特徴とする請求項１乃至
８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。9. The high frequency power density when etching the silicon nitride film is 0.76 [W / cm 2 ] to 1.1.
It is 5 [W / cm < 2 >], The manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claim 1 thru | or 8 characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
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