JPH11186224A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH11186224A JPH11186224A JP35753397A JP35753397A JPH11186224A JP H11186224 A JPH11186224 A JP H11186224A JP 35753397 A JP35753397 A JP 35753397A JP 35753397 A JP35753397 A JP 35753397A JP H11186224 A JPH11186224 A JP H11186224A
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- silicon nitride
- film
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 シリコン酸化膜のシリコン窒化膜に対するエ
ッチング選択比を大幅に向上でき、段差を有するシリコ
ン窒化膜の上に形成された平坦なシリコン酸化膜を効果
的に、かつ簡便な方法でエッチングすることの可能な半
導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 反応性イオンエッチングにより半導体基
板の表面を処理するようにしてなる半導体装置の製造方
法において、水素結合を持たないフロロカーボン系ガス
を含む第１の処理ガスを用いて、段差を有するシリコン
窒化膜３０の上部平坦面に対して選択的にシリコン酸化
膜をエッチングする第１の工程と、水素結合を有するフ
ロロカーボン系ガスとＣＯガスとを含む第２の処理ガス
を用いて、第１の工程でエッチングされなかった段差を
有するシリコン窒化膜３０の側壁に対して選択的にシリ
コン酸化膜の残部および段差を有するシリコン窒化膜の
下部平坦面をエッチングする第２の工程とからなる半導
体装置の製造方法。
ッチング選択比を大幅に向上でき、段差を有するシリコ
ン窒化膜の上に形成された平坦なシリコン酸化膜を効果
的に、かつ簡便な方法でエッチングすることの可能な半
導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 反応性イオンエッチングにより半導体基
板の表面を処理するようにしてなる半導体装置の製造方
法において、水素結合を持たないフロロカーボン系ガス
を含む第１の処理ガスを用いて、段差を有するシリコン
窒化膜３０の上部平坦面に対して選択的にシリコン酸化
膜をエッチングする第１の工程と、水素結合を有するフ
ロロカーボン系ガスとＣＯガスとを含む第２の処理ガス
を用いて、第１の工程でエッチングされなかった段差を
有するシリコン窒化膜３０の側壁に対して選択的にシリ
コン酸化膜の残部および段差を有するシリコン窒化膜の
下部平坦面をエッチングする第２の工程とからなる半導
体装置の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえばフロロ
カーボン系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより
半導体基板の表面を処理するようにしてなる半導体装置
の製造方法に関するもので、特に、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ
Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）エッチン
グプロセスを用いて、ＤＲＡＭにおけるビット線コンタ
クトなどのコンタクトホールを形成する場合に用いられ
るものである。
カーボン系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより
半導体基板の表面を処理するようにしてなる半導体装置
の製造方法に関するもので、特に、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ
Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）エッチン
グプロセスを用いて、ＤＲＡＭにおけるビット線コンタ
クトなどのコンタクトホールを形成する場合に用いられ
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＤＲＡＭ等のような集積回路を
有する半導体装置は、近接する電界効果トランジスタの
ゲート間に位置した絶縁膜を貫通し、ドレイン拡散領域
に電気的に接続されたコンタクトを備えている。このコ
ンタクトは金属配線層にドレイン拡散領域を接続させる
ためにドレイン拡散領域から電極を引き出す役割を果た
している。
有する半導体装置は、近接する電界効果トランジスタの
ゲート間に位置した絶縁膜を貫通し、ドレイン拡散領域
に電気的に接続されたコンタクトを備えている。このコ
ンタクトは金属配線層にドレイン拡散領域を接続させる
ためにドレイン拡散領域から電極を引き出す役割を果た
している。
【０００３】このような半導体装置の製造にあたって
は、近接したゲート等の間隔を最小にし、このゲート間
に位置する絶縁膜に形成されるコンタクトホールの面積
を最小にして高集積化をはかるためにＳＡＣエッチング
が用いられている。
は、近接したゲート等の間隔を最小にし、このゲート間
に位置する絶縁膜に形成されるコンタクトホールの面積
を最小にして高集積化をはかるためにＳＡＣエッチング
が用いられている。
【０００４】エッチングとしては、フロロカーボン系ガ
スを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が主に用
いられている。シリコン窒化膜を下地ストッパとして、
その上のシリコン酸化膜をエッチングしようとする場
合、下地のシリコン窒化膜に対して高いエッチング選択
比が要求される。
スを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が主に用
いられている。シリコン窒化膜を下地ストッパとして、
その上のシリコン酸化膜をエッチングしようとする場
合、下地のシリコン窒化膜に対して高いエッチング選択
比が要求される。
【０００５】上記ＲＩＥにおいて、従来より一般的に用
いられている、たとえば、フロロカーボン系のＣＨＦ3
とＣＯとの混合ガスのプラズマ放電での、シリコン酸化
膜のシリコン窒化膜に対するエッチング選択比は約０．
８であり、同じく、Ｃ4 Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ混合ガスを用
いた場合のエッチング選択比は約１２であった。
いられている、たとえば、フロロカーボン系のＣＨＦ3
とＣＯとの混合ガスのプラズマ放電での、シリコン酸化
膜のシリコン窒化膜に対するエッチング選択比は約０．
８であり、同じく、Ｃ4 Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ混合ガスを用
いた場合のエッチング選択比は約１２であった。
【０００６】ＳＡＣは、マスクの臨界面積偏差、ミスア
ラインメントの公差、レンズディストーション及び絶縁
層の厚肉等により高い段差を有する金属配線層とゲート
電極との短絡を誘発させるという問題を有していた。
ラインメントの公差、レンズディストーション及び絶縁
層の厚肉等により高い段差を有する金属配線層とゲート
電極との短絡を誘発させるという問題を有していた。
【０００７】図１は、所定幅の活性領域（Ａ）等の間に
配列された４個のビットライン領域（Ｂ）と、近接した
ビットライン領域等と自らの上段および下段隅部が折り
重なるように配置されたコンタクト領域（Ｃ）等とを有
する半導体装置を示している。
配列された４個のビットライン領域（Ｂ）と、近接した
ビットライン領域等と自らの上段および下段隅部が折り
重なるように配置されたコンタクト領域（Ｃ）等とを有
する半導体装置を示している。
【０００８】図２〜５は、図１のａ−ａ’線で切断した
断面図である。これらの図を参照して、従来のＳＡＣの
製造工程を説明する。
断面図である。これらの図を参照して、従来のＳＡＣの
製造工程を説明する。
【０００９】図２において、不純物拡散領域１１が形成
された基板１０を備える半導体基板を示す。不純物拡散
領域１１は、図１に示された活性領域に位置し、さらに
フィールド領域（図示せず）に形成されたフィールド酸
化膜（図示せず）により分離されている。基板１０の上
に、第１の絶縁層１２、第１の導電層１３および第２の
絶縁層１４が順次形成される。
された基板１０を備える半導体基板を示す。不純物拡散
領域１１は、図１に示された活性領域に位置し、さらに
フィールド領域（図示せず）に形成されたフィールド酸
化膜（図示せず）により分離されている。基板１０の上
に、第１の絶縁層１２、第１の導電層１３および第２の
絶縁層１４が順次形成される。
【００１０】図３に示すように、第１の絶縁層１２、第
１の導電層１３および第２の絶縁層１４は、第１の絶縁
層パターン１２Ａ、第１の導電層パターン１３Ａおよび
第２の絶縁層パターン１４Ａを形成するように分離され
る。この第１の絶縁層パターン１２Ａ、第１の導電層パ
ターン１３Ａおよび第２の絶縁層パターン１４Ａは、ビ
ットライン用マスクを用いて前記不純物拡散領域上に位
置する第１の絶縁層１２、第１の導電層１３および第２
の絶縁層１４をエッチングすることにより形成される。
第１の導電層パターン１３Ａはビットラインに用いられ
る。第１の絶縁層パターン１２Ａ、第１の導電層パター
ン１３Ａおよび第２の絶縁層パターン１４Ａが形成され
た基板１０の表面に第３の絶縁層１５が形成され、さら
に、この第３の絶縁層１５の上にコンタクトマスク用の
感光膜パターン１６が形成される。
１の導電層１３および第２の絶縁層１４は、第１の絶縁
層パターン１２Ａ、第１の導電層パターン１３Ａおよび
第２の絶縁層パターン１４Ａを形成するように分離され
る。この第１の絶縁層パターン１２Ａ、第１の導電層パ
ターン１３Ａおよび第２の絶縁層パターン１４Ａは、ビ
ットライン用マスクを用いて前記不純物拡散領域上に位
置する第１の絶縁層１２、第１の導電層１３および第２
の絶縁層１４をエッチングすることにより形成される。
第１の導電層パターン１３Ａはビットラインに用いられ
る。第１の絶縁層パターン１２Ａ、第１の導電層パター
ン１３Ａおよび第２の絶縁層パターン１４Ａが形成され
た基板１０の表面に第３の絶縁層１５が形成され、さら
に、この第３の絶縁層１５の上にコンタクトマスク用の
感光膜パターン１６が形成される。
【００１１】感光膜パターン１６の間に露出された第３
の絶縁層１５を、第２の絶縁層パターン１４Ａの上部お
よび不純物拡散領域１１の表面が露出されるようにエッ
チングすることにより形成されたコンタクトホール２０
および第３の絶縁層の一部からなるスペーサ１５Ａを図
４に示す。図３に示された感光膜パターン１６は、エッ
チング工程後に除去される。スペーサ１５Ａは、第１の
絶縁層パターン１２Ａ、第１の導電層パターン１３Ａお
よび第２の絶縁層パターン１４Ａの側壁に位置する。
の絶縁層１５を、第２の絶縁層パターン１４Ａの上部お
よび不純物拡散領域１１の表面が露出されるようにエッ
チングすることにより形成されたコンタクトホール２０
および第３の絶縁層の一部からなるスペーサ１５Ａを図
４に示す。図３に示された感光膜パターン１６は、エッ
チング工程後に除去される。スペーサ１５Ａは、第１の
絶縁層パターン１２Ａ、第１の導電層パターン１３Ａお
よび第２の絶縁層パターン１４Ａの側壁に位置する。
【００１２】さらに、コンタクトホール２０に、金属材
料を堆積させて第２の導電層１７を形成し、その第２の
導電層１７の上部に貯蔵電極マスク用感光膜パターン１
８を形成する。
料を堆積させて第２の導電層１７を形成し、その第２の
導電層１７の上部に貯蔵電極マスク用感光膜パターン１
８を形成する。
【００１３】図５に示すように、第２の導電層パターン
１７Ａは、図４に示された感光膜パターン１８の間に露
出した第２の導電層パターン１７Ａを選択的にエッチン
グすることにより形成される。感光膜パターン１８は、
第２の導電層１７のエッチング工程後に除去される。さ
らに、第２の導電層１７のエッチング工程時に除去され
ず第３の絶縁層１５の段差部に残存する第３の導電層の
残留物１７Ｂは、第３の絶縁層１５の表面に形成される
比較的大きい段差部に形成される。第２の導電層の残留
物１７Ｂは、コンタクト形成工程の次の工程により形成
される他の配線ライン等を短絡させて半導体装置の不良
を招く。
１７Ａは、図４に示された感光膜パターン１８の間に露
出した第２の導電層パターン１７Ａを選択的にエッチン
グすることにより形成される。感光膜パターン１８は、
第２の導電層１７のエッチング工程後に除去される。さ
らに、第２の導電層１７のエッチング工程時に除去され
ず第３の絶縁層１５の段差部に残存する第３の導電層の
残留物１７Ｂは、第３の絶縁層１５の表面に形成される
比較的大きい段差部に形成される。第２の導電層の残留
物１７Ｂは、コンタクト形成工程の次の工程により形成
される他の配線ライン等を短絡させて半導体装置の不良
を招く。
【００１４】このように、従来の半導体装置の製造方法
では、特に段差を有する構造の場合は良好なコンタクト
ホールを形成することができなかった。
では、特に段差を有する構造の場合は良好なコンタクト
ホールを形成することができなかった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従
来、特に、段差を有するシリコン窒化膜においてはその
構造のために、シリコン窒化膜の上部平坦面と側壁を残
してシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の下部平坦面を選
択的にエッチングすることは難しかった。本発明者は、
これはシリコン酸化膜のシリコン窒化膜に対するエッチ
ング選択比ばかりでなく、シリコン窒化膜の上部平坦面
と側壁に対するシリコン窒化膜の下部平坦面のエッチン
グ選択比が低いことに起因することを見出した。
来、特に、段差を有するシリコン窒化膜においてはその
構造のために、シリコン窒化膜の上部平坦面と側壁を残
してシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の下部平坦面を選
択的にエッチングすることは難しかった。本発明者は、
これはシリコン酸化膜のシリコン窒化膜に対するエッチ
ング選択比ばかりでなく、シリコン窒化膜の上部平坦面
と側壁に対するシリコン窒化膜の下部平坦面のエッチン
グ選択比が低いことに起因することを見出した。
【００１６】本発明は、シリコン酸化膜のシリコン窒化
膜に対するエッチング選択比を大幅に向上できるばかり
でなく、段差を有するシリコン窒化膜の上に形成された
平坦なシリコン酸化膜と、シリコン窒化膜の下部平坦面
を効果的に、かつ簡便な方法でエッチングすることの可
能な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。
膜に対するエッチング選択比を大幅に向上できるばかり
でなく、段差を有するシリコン窒化膜の上に形成された
平坦なシリコン酸化膜と、シリコン窒化膜の下部平坦面
を効果的に、かつ簡便な方法でエッチングすることの可
能な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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体装置の製造方法にあっては、反
応性イオンエッチングにより半導体基板の表面を処理す
るようにしてなる場合において、水素結合を持たないフ
ロロカーボン系ガスを含む第１の処理ガスを用いて、段
差を有するシリコン窒化膜の上部平坦面に対して選択的
にシリコン酸化膜をエッチングする第１の工程と、水素
結合を有するフロロカーボン系ガスとＣＯガスとを含む
第２の処理ガスを用いて、第１の工程でエッチングされ
なかった段差を有するシリコン窒化膜の上部平坦面と側
壁に対して選択的に前記シリコン酸化膜の残部および前
記段差を有するシリコン窒化膜の下部平坦面をエッチン
グする第２の工程とからなっている。
めに、この発明の半導体装置の製造方法にあっては、反
応性イオンエッチングにより半導体基板の表面を処理す
るようにしてなる場合において、水素結合を持たないフ
ロロカーボン系ガスを含む第１の処理ガスを用いて、段
差を有するシリコン窒化膜の上部平坦面に対して選択的
にシリコン酸化膜をエッチングする第１の工程と、水素
結合を有するフロロカーボン系ガスとＣＯガスとを含む
第２の処理ガスを用いて、第１の工程でエッチングされ
なかった段差を有するシリコン窒化膜の上部平坦面と側
壁に対して選択的に前記シリコン酸化膜の残部および前
記段差を有するシリコン窒化膜の下部平坦面をエッチン
グする第２の工程とからなっている。
【００１８】また、この発明の半導体装置の製造方法に
あっては、シリコン基板の表面にゲート絶縁膜を介して
形成されたゲート電極に沿って段差（上部平坦面、側
壁、下部平坦面）を有するシリコン窒化膜を形成し、こ
のシリコン窒化膜の上層に平坦なシリコン酸化膜を形成
した後、そのシリコン酸化膜にゲート電極に対して自己
整合的にコンタクトホールを形成する場合において、Ｃ
4 Ｆ8 ／ＡｒもしくはＣ4 Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒの混合ガス
プラズマ中にて、シリコン窒化膜の上部平坦面に対して
選択的にシリコン酸化膜をエッチングし、シリコン窒化
膜の上部平坦面がプラズマ中に晒された後、ＣＨＦ3 ／
ＣＯの混合ガスプラズマ中にて、シリコン窒化膜の上部
平坦面と側壁に対して選択的に、シリコン酸化膜の残部
および下部平坦面をエッチングするようになっている。
あっては、シリコン基板の表面にゲート絶縁膜を介して
形成されたゲート電極に沿って段差（上部平坦面、側
壁、下部平坦面）を有するシリコン窒化膜を形成し、こ
のシリコン窒化膜の上層に平坦なシリコン酸化膜を形成
した後、そのシリコン酸化膜にゲート電極に対して自己
整合的にコンタクトホールを形成する場合において、Ｃ
4 Ｆ8 ／ＡｒもしくはＣ4 Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒの混合ガス
プラズマ中にて、シリコン窒化膜の上部平坦面に対して
選択的にシリコン酸化膜をエッチングし、シリコン窒化
膜の上部平坦面がプラズマ中に晒された後、ＣＨＦ3 ／
ＣＯの混合ガスプラズマ中にて、シリコン窒化膜の上部
平坦面と側壁に対して選択的に、シリコン酸化膜の残部
および下部平坦面をエッチングするようになっている。
【００１９】この発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の高選択比
のエッチングはもちろんのこと、シリコン窒化膜の部位
によってエッチングレートを抑制できるようになる。こ
れにより、シリコン窒化膜の上部平坦面と側壁に対する
シリコン窒化膜の下部平坦面のエッチング選択比を十分
に確保することが可能となるものである。
ば、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の高選択比
のエッチングはもちろんのこと、シリコン窒化膜の部位
によってエッチングレートを抑制できるようになる。こ
れにより、シリコン窒化膜の上部平坦面と側壁に対する
シリコン窒化膜の下部平坦面のエッチング選択比を十分
に確保することが可能となるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００２１】図６は、本発明の実施の一形態にかかる、
フロロカーボン系ガスを用いたＲＩＥによって、ＤＲＡ
Ｍにおけるビット線コンタクトなどのコンタクトホール
を形成する際の工程を示すものである。
フロロカーボン系ガスを用いたＲＩＥによって、ＤＲＡ
Ｍにおけるビット線コンタクトなどのコンタクトホール
を形成する際の工程を示すものである。
【００２２】シリコン基板１０に、ソース・ドレイン領
域となる不純物拡散層１１を形成した後、第１の絶縁層
１２、第１の導電層１３Ａを順次形成する。次に、ビッ
トライン用マスクを用いて、不純物拡散層１１の上に位
置する第１の導電層１３Ａの部分をエッチングする。第
１の導電層１３Ａの上に窒化膜３０を形成し、ＢＰＳ
Ｇ、ＳＯＧ、ＡＰＬ等の平坦性の良い、例えばシリコン
酸化膜からなる第２の絶縁層１４を形成する。ただし、
平坦性がさほど良くない膜であってもレジストエッチバ
ックもしくはＣＭＰにより平坦化処理を施せば第２の絶
縁層１４として用いることができる。
域となる不純物拡散層１１を形成した後、第１の絶縁層
１２、第１の導電層１３Ａを順次形成する。次に、ビッ
トライン用マスクを用いて、不純物拡散層１１の上に位
置する第１の導電層１３Ａの部分をエッチングする。第
１の導電層１３Ａの上に窒化膜３０を形成し、ＢＰＳ
Ｇ、ＳＯＧ、ＡＰＬ等の平坦性の良い、例えばシリコン
酸化膜からなる第２の絶縁層１４を形成する。ただし、
平坦性がさほど良くない膜であってもレジストエッチバ
ックもしくはＣＭＰにより平坦化処理を施せば第２の絶
縁層１４として用いることができる。
【００２３】図７に示すように、第２の絶縁層１４上に
形成したコンタクトマスク用の感光膜パターン１６をマ
スクに、水素を含有しないＣ4 Ｆ8 主体のガス系（すな
わち、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒ）でＲＩＥを行う。例え
ば、このガスの流量は１０／１００／２００secm、圧力
は４０ｍTorr、ＲＦ．出力は８５０Ｗとする。基板の温
度は約２０℃である。
形成したコンタクトマスク用の感光膜パターン１６をマ
スクに、水素を含有しないＣ4 Ｆ8 主体のガス系（すな
わち、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒ）でＲＩＥを行う。例え
ば、このガスの流量は１０／１００／２００secm、圧力
は４０ｍTorr、ＲＦ．出力は８５０Ｗとする。基板の温
度は約２０℃である。
【００２４】第１の導電層１３Ａの上部の平坦な窒化膜
３０が露出すると、これがエッチストッパとして機能す
る。ここでガスをＣＨＦ3 主体のガス系（すなわち、Ｃ
ＨＦ3 ／ＣＯ）に切り替え、自己整合的に、窒化膜３０
の上部平坦面と側壁に対して選択的に、不純物拡散層１
１の表面が露出されるまで窒化膜３０の下部平坦面およ
び第１の絶縁層１２をエッチングする。例えば、このガ
スの流量を４５／１５５secmとし、圧力を４０ｍRorr、
ＲＦ．出力を８００Ｗとする。
３０が露出すると、これがエッチストッパとして機能す
る。ここでガスをＣＨＦ3 主体のガス系（すなわち、Ｃ
ＨＦ3 ／ＣＯ）に切り替え、自己整合的に、窒化膜３０
の上部平坦面と側壁に対して選択的に、不純物拡散層１
１の表面が露出されるまで窒化膜３０の下部平坦面およ
び第１の絶縁層１２をエッチングする。例えば、このガ
スの流量を４５／１５５secmとし、圧力を４０ｍRorr、
ＲＦ．出力を８００Ｗとする。
【００２５】次に、図８および９に示すように、コンタ
クトマスク用の感光膜１６を除去し、金属材料を堆積さ
せて第２の導電層１７を形成し、感光膜パターン１８を
マスクとしてその金属材料をエッチング後、感光膜パタ
ーン１８を除去し、配線を形成する。
クトマスク用の感光膜１６を除去し、金属材料を堆積さ
せて第２の導電層１７を形成し、感光膜パターン１８を
マスクとしてその金属材料をエッチング後、感光膜パタ
ーン１８を除去し、配線を形成する。
【００２６】ＲＩＥにおけるガスのタイミングは、たと
えば、窒化膜の表面がプラズマ中にさらされることによ
って減少するＣＯの変化を、発光分光法などによってエ
ンドポイントとしてモニタすることで、比較的正確に検
知することができる。
えば、窒化膜の表面がプラズマ中にさらされることによ
って減少するＣＯの変化を、発光分光法などによってエ
ンドポイントとしてモニタすることで、比較的正確に検
知することができる。
【００２７】こうして、エッチングの途中で条件を切り
換えることにより、高選択性をもって第１の絶縁層がパ
タ−ニングされる、つまり、窒化膜の削れ量（エッチン
グレート）を抑制しつつ、第１の導電層１２Ａに対して
自己整合的にコンタクトホールを形成できる。
換えることにより、高選択性をもって第１の絶縁層がパ
タ−ニングされる、つまり、窒化膜の削れ量（エッチン
グレート）を抑制しつつ、第１の導電層１２Ａに対して
自己整合的にコンタクトホールを形成できる。
【００２８】これにより、ＳＡＣエッチングプロセスの
実行が確実に可能となるため、セルサイズを大幅に低減
できるとともに、小型で信頼性の高いＤＲＡＭが得られ
るようになる。
実行が確実に可能となるため、セルサイズを大幅に低減
できるとともに、小型で信頼性の高いＤＲＡＭが得られ
るようになる。
【００２９】以下、本発明の半導体装置の製造方法にお
いて、シリコン酸化膜のシリコン窒化膜に対するエッチ
ング選択比を、本発明と従来技術とを比較して表１に示
す。
いて、シリコン酸化膜のシリコン窒化膜に対するエッチ
ング選択比を、本発明と従来技術とを比較して表１に示
す。
【表１】 本発明のガス系によるプラズマ条件下においては、上部
平坦面と側壁のシリコン窒化膜に対するエッチングレー
トが極端に減少する一方、シリコン酸化膜のエッチング
レー卜はほとんど落ちない。このため、シリコン窒化膜
に対するエッチング選択比を、従来技術に比して格段に
向上させることが可能となる。
平坦面と側壁のシリコン窒化膜に対するエッチングレー
トが極端に減少する一方、シリコン酸化膜のエッチング
レー卜はほとんど落ちない。このため、シリコン窒化膜
に対するエッチング選択比を、従来技術に比して格段に
向上させることが可能となる。
【００３０】ここで、上記した本発明における、Ｃ4 Ｆ
8 ／ＣＯ／Ａｒの混合ガスでのエッチングの途中で、Ｃ
ＨＦ3 ／ＣＯの混合ガスでのエッチングに切り換えるこ
とにより、シリコン窒化膜のパタ−ニングが高選択性を
もって可能となる理由について考察する。
8 ／ＣＯ／Ａｒの混合ガスでのエッチングの途中で、Ｃ
ＨＦ3 ／ＣＯの混合ガスでのエッチングに切り換えるこ
とにより、シリコン窒化膜のパタ−ニングが高選択性を
もって可能となる理由について考察する。
【００３１】表２は、それぞれのガス系によるプラズマ
条件下における、シリコン窒化膜上での反応生成膜の組
成をＥＳＣＡ分析した際の結果を示すものである。
条件下における、シリコン窒化膜上での反応生成膜の組
成をＥＳＣＡ分析した際の結果を示すものである。
【００３２】
【表２】 この分析の結果において、ＳｉもしくはＮの値が大きい
ということは、下地のシリコン窒化膜が見えやすく、シ
リコン窒化膜上に堆積した反応生成膜の膜厚が薄いこと
を意味する。
ということは、下地のシリコン窒化膜が見えやすく、シ
リコン窒化膜上に堆積した反応生成膜の膜厚が薄いこと
を意味する。
【００３３】また、Ｃ／Ｆ比が大きいということは、有
機物膜としての結合度が高く、反応生成膜としても強い
ことを意味する。
機物膜としての結合度が高く、反応生成膜としても強い
ことを意味する。
【００３４】このことから、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒのガ
ス系によるプラズマ条件下においては、シリコン窒化膜
上に成長する反応生成膜は厚いが、その膜は弱く、ま
た、ＣＨＦ3 ／ＣＯのガス系によるプラズマ条件下にお
いては、反応生成膜は薄いが、強いことが分かる。
ス系によるプラズマ条件下においては、シリコン窒化膜
上に成長する反応生成膜は厚いが、その膜は弱く、ま
た、ＣＨＦ3 ／ＣＯのガス系によるプラズマ条件下にお
いては、反応生成膜は薄いが、強いことが分かる。
【００３５】したがって、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒの混合
ガスを用いてエッチングを行い、その後、ＣＨＦ3 ／Ｃ
Ｏの混合ガスを用いてエッチングを行う、本発明のガス
系によるプラズマ条件下においては、理論上、シリコン
窒化膜上に、厚いが弱い（Ｃ／Ｆ比が小さい）反応生成
膜と薄いが強い（Ｃ／Ｆ比が大きい）反応生成膜とが連
続して形成されることになる。
ガスを用いてエッチングを行い、その後、ＣＨＦ3 ／Ｃ
Ｏの混合ガスを用いてエッチングを行う、本発明のガス
系によるプラズマ条件下においては、理論上、シリコン
窒化膜上に、厚いが弱い（Ｃ／Ｆ比が小さい）反応生成
膜と薄いが強い（Ｃ／Ｆ比が大きい）反応生成膜とが連
続して形成されることになる。
【００３６】このことは、シリコン窒化膜上に、かなり
厚くて強い反応生成膜を形成することと等しく、よっ
て、シリコン窒化膜をイオンの衝撃から充分に保護でき
るようになる結果、シリコン窒化膜に対するエッチング
レートが落ちるものと考えられる。
厚くて強い反応生成膜を形成することと等しく、よっ
て、シリコン窒化膜をイオンの衝撃から充分に保護でき
るようになる結果、シリコン窒化膜に対するエッチング
レートが落ちるものと考えられる。
【００３７】すなわち、本発明のガス系によるプラズマ
条件下においては、まず、Ｃ4 Ｆ8／ＣＯ／Ａｒの混合
ガスを用いてエッチングを行ってシリコン窒化膜上に厚
い反応生成膜を形成した後、その上に、ＣＨＦ3 ／ＣＯ
の混合ガスを用いて強い反応生成膜を成長させながらエ
ッチングを行うことで、シリコン窒化膜に対するイオン
の衝撃を緩和させ、これにより、シリコン窒化膜のエッ
チングレートを抑えて、シリコン窒化膜が過度にエッチ
ングされるのを防ぐことが可能となるものである。
条件下においては、まず、Ｃ4 Ｆ8／ＣＯ／Ａｒの混合
ガスを用いてエッチングを行ってシリコン窒化膜上に厚
い反応生成膜を形成した後、その上に、ＣＨＦ3 ／ＣＯ
の混合ガスを用いて強い反応生成膜を成長させながらエ
ッチングを行うことで、シリコン窒化膜に対するイオン
の衝撃を緩和させ、これにより、シリコン窒化膜のエッ
チングレートを抑えて、シリコン窒化膜が過度にエッチ
ングされるのを防ぐことが可能となるものである。
【００３８】しかも、段差を有するシリコン窒化膜に対
するエッチング選択比が向上されることにより、高選択
性をもってシリコン酸化膜のパターニングが行えるよう
になるため、コンタクトホールをゲート電極に対して自
己整合的に形成することができる。
するエッチング選択比が向上されることにより、高選択
性をもってシリコン酸化膜のパターニングが行えるよう
になるため、コンタクトホールをゲート電極に対して自
己整合的に形成することができる。
【００３９】上記したように、シリコン窒化膜のエッチ
ングレートを抑制することが可能となり、これにより、
ＳＡＣエッチングプロセスを高精度に実行できるもので
ある。
ングレートを抑制することが可能となり、これにより、
ＳＡＣエッチングプロセスを高精度に実行できるもので
ある。
【００４０】なお、上記した本発明の実施の一形態にお
いては、第１の処理ガスとしてＣ4Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒの
混合ガスを、第２の処理ガスとしてＣＨＦ3 ／ＣＯの混
合ガスを用いた場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば第１の処理ガスとしてＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ、Ｃ3
Ｆ6 ／Ａｒ等の混合ガス、第２の処理ガスとして、ＣＨ
3 Ｆ／ＣＯ、ＣＨ2 Ｆ2 ／ＣＯ、ＣＨＦ2 ＣＦ3 ／ＣＯ
等の混合ガスを用いても同様の効果が期待できる。ま
た、第２の処理ガスの成分としてＣＯは必須である。
いては、第１の処理ガスとしてＣ4Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒの
混合ガスを、第２の処理ガスとしてＣＨＦ3 ／ＣＯの混
合ガスを用いた場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば第１の処理ガスとしてＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ、Ｃ3
Ｆ6 ／Ａｒ等の混合ガス、第２の処理ガスとして、ＣＨ
3 Ｆ／ＣＯ、ＣＨ2 Ｆ2 ／ＣＯ、ＣＨＦ2 ＣＦ3 ／ＣＯ
等の混合ガスを用いても同様の効果が期待できる。ま
た、第２の処理ガスの成分としてＣＯは必須である。
【００４１】また、ＤＲＡＭに限らず、各種の半導体装
置の製造に適用することが可能である。
置の製造に適用することが可能である。
【００４２】その他、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチン
グ選択比はもちろん、シリコン窒化膜の上部平坦面と側
壁に対するシリコン窒化膜の下部平坦面のエッチング選
択比を大幅に向上できる。すなわち、ガスの組成を変え
るだけで窒化膜の部位による選択比を非常に高くするこ
とができるため、特に、段差を有する構造のシリコン窒
化膜において、セルフアラインエッチングを実現するこ
とのできる半導体装置の製造方法を提供できる。
ば、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチン
グ選択比はもちろん、シリコン窒化膜の上部平坦面と側
壁に対するシリコン窒化膜の下部平坦面のエッチング選
択比を大幅に向上できる。すなわち、ガスの組成を変え
るだけで窒化膜の部位による選択比を非常に高くするこ
とができるため、特に、段差を有する構造のシリコン窒
化膜において、セルフアラインエッチングを実現するこ
とのできる半導体装置の製造方法を提供できる。
【図１】 半導体装置のコンタクト領域およびビットラ
インのレイアウトを示す平面図。
インのレイアウトを示す平面図。
【図２】 従来の半導体装置のコンタクト形成方法の工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図３】 従来の半導体装置のコンタクト形成方法の工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図４】 従来の半導体装置のコンタクト形成方法の工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図５】 従来の半導体装置のコンタクト形成方法の工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図６】 本発明の半導体装置のコンタクト形成方法の
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図７】 本発明の半導体装置のコンタクト形成方法の
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図８】 本発明の半導体装置のコンタクト形成方法の
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図９】 本発明の半導体装置のコンタクト形成方法の
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【符号の説明】 １０…基板、１１…不純物拡散層、１２…第１の絶縁
層、１３…第１の導電層、１４…第２の絶縁層、１５…
第３の絶縁層、１５Ａ…スペーサ、１６…感光膜パター
ン、１７…第２の導電層、１８…感光膜パターン、２０
…コンタクトホール、３０…窒化膜
層、１３…第１の導電層、１４…第２の絶縁層、１５…
第３の絶縁層、１５Ａ…スペーサ、１６…感光膜パター
ン、１７…第２の導電層、１８…感光膜パターン、２０
…コンタクトホール、３０…窒化膜
Claims (9)
- 【請求項１】 反応性イオンエッチングにより半導体基
板の表面を処理するようにしてなる半導体装置の製造方
法において、 水素結合を持たないフロロカーボン系ガスを含む第１の
処理ガスを用いて、段差を有するシリコン窒化膜の上部
平坦面に対して選択的にシリコン酸化膜をエッチングす
る第１の工程と、 水素結合を有するフロロカーボン系ガスとＣＯガスとを
含む第２の処理ガスを用いて、前記第１の工程でエッチ
ングされなかった前記段差を有するシリコン窒化膜の前
記上部平坦面と側壁に対して選択的に前記シリコン酸化
膜の残部および前記段差を有するシリコン窒化膜の下部
平坦面をエッチングする第２の工程とからなることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記水素結合を持たないフロロカーボン
系ガスは、プラズマ中にＣＦ2 + イオンを多く生成でき
るもの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】 前記プラズマ中にＣＦ2 + イオンを多く
生成できるフロロカーボン系ガスとは、Ｃ4 Ｆ8 である
ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】 前記第１の処理ガスはＣ4 Ｆ8 とＡｒと
の混合ガス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５】 前記第１の処理ガスはＣ4 Ｆ8 とＣＯと
Ａｒとの混合ガス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６】 前記水素結合を有するフロロカーボン系
ガスとは、ＣＨＦ3 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７】 前記水素結合を有するフロロカーボン系
ガスとは、ＣＨ3 Ｆ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８】 前記段差を有するシリコン窒化膜の上部
平坦面は、エッチング停止層として機能するものである
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９】 シリコン基板の表面にゲート絶縁膜を介
してゲート電極を形成し、前記ゲート絶縁膜および前記
ゲート電極に沿って段差を有するシリコン窒化膜を形成
し、前記段差を有するシリコン窒化膜の上に平坦なシリ
コン酸化膜を形成した後、そのシリコン酸化膜に前記ゲ
ート電極に対して自己整合的にコンタクトホールを形成
する半導体装置の製造方法において、 Ｃ4 Ｆ8 ／ＡｒもしくはＣ4 Ｆ8 ／ＣＯ／Ａｒの混合ガ
スプラズマ中にて、前記段差を有するシリコン窒化膜の
上部平坦面に対して選択的に前記シリコン酸化膜をエッ
チングし、 ＣＨＦ3 ／ＣＯの混合ガスプラズマ中にて、前記段差を
有するシリコン窒化膜の前記上部平坦面と側壁に対して
選択的に、前記シリコン酸化膜の残部および前記段差を
有するシリコン窒化膜の下部平坦面をエッチングするよ
うにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35753397A JPH11186224A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35753397A JPH11186224A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11186224A true JPH11186224A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18454621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35753397A Withdrawn JPH11186224A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11186224A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002100612A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Sony Corp | エッチング方法および半導体装置の製造方法 |
| US6893973B2 (en) | 1999-12-21 | 2005-05-17 | Nec Electronics Corporation | Method of etching silicon nitride film and method of producing semiconductor device |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35753397A patent/JPH11186224A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6893973B2 (en) | 1999-12-21 | 2005-05-17 | Nec Electronics Corporation | Method of etching silicon nitride film and method of producing semiconductor device |
| JP2002100612A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Sony Corp | エッチング方法および半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |