JPH11204500A - 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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- JPH11204500A JPH11204500A JP209798A JP209798A JPH11204500A JP H11204500 A JPH11204500 A JP H11204500A JP 209798 A JP209798 A JP 209798A JP 209798 A JP209798 A JP 209798A JP H11204500 A JPH11204500 A JP H11204500A
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Abstract
いる際に高い選択比を実現できるようにする共にドライ
エッチング装置内を清浄な状態に保てるようにする。 【解決手段】 RIE装置を用いて、層間絶縁膜16に
おけるゲート電極13同士の間の領域にエッチング停止
膜となる窒化シリコン膜15を用いてコンタクトホール
18を形成する工程において、CHF3 の流量を40s
ccm、Heの流量を100sccm、O2 の流量を2
0sccmに設定してCHF3 に対するO2 の体積比が
30%以上且つ40%以下となるようにこれらのガスを
混合し、レジストパターン17をマスクとして、層間絶
縁膜16に対してプラズマエッチングを行なう。このと
き、窒化シリコン膜15におけるレジストパターン17
の開口部17aの下側の領域には、アンモニウム化合物
膜15aが生成される。
Description
する際に窒化シリコン膜をエッチング停止膜に用いるド
ライエッチング方法において、被エッチング膜のエッチ
ング停止膜に対する高いエッチング選択比(=被エッチ
ング膜のエッチング速度/窒化シリコン膜のエッチング
速度)を実現する半導体装置の製造方法に関する。
めの加工技術として、窒化シリコン膜をエッチング停止
膜に用いた酸化膜ドライエッチング技術が注目されてい
る。この酸化膜エッチング技術の応用例の一つとして、
自己整合コンタクト(selfaligned con
tact;SAC)技術がある。
形成することができると共に、コンタクトホール形成工
程における位置合わせのためのマスクパターンの設計余
裕を不要にできるという利点を有している。
を参照しながら説明する。
法を用いた半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を
示している。まず、図9(a)に示すように、例えばシ
リコンからなる半導体基板101の上に、ゲート絶縁膜
及び導体膜を順次形成した後、フォトリソグラフィーを
用いて所定のレジストパターンを形成すると共に、該レ
ジストパターンを用いてゲート絶縁膜及び導体膜に対し
てドライエッチングを行なってゲート絶縁膜102及び
ゲート電極103をそれぞれ形成する。その後、ゲート
電極103同士を互いに絶縁する絶縁膜104をゲート
電極103の上面及び側面を覆うように形成する。
VD法を用いて、半導体基板101の上に全面にわたっ
てコンタクトホールを形成する際のエッチング停止膜と
なる窒化シリコン膜105を堆積する。
VD法を用いて、半導体基板101の上に全面にわたっ
て酸化シリコンからなる層間絶縁膜106を堆積した
後、該層間絶縁膜106の上にフォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフィーを用いて、例えば、半導体基
板101におけるゲート電極103同士の間の領域に形
成されているソース・ドレイン領域をコンタクト形成領
域とすると、該コンタクト形成領域を含む領域に開口部
107aを有するレジストパターン107を形成する。
ここで、開口部107aの開口幅のゲート長方向の寸法
はゲート電極103同士の間隔よりも大きくてもよい。
グガスにC4 F8 等のフッ化炭素(Cx Fy )又はCH
3 F等のフッ化炭化水素(Cx Hy Fz )を用い、レジ
ストパターン107をマスクとして且つ窒化シリコン膜
105をエッチング停止膜として、層間絶縁膜106に
対してドライエッチングを行なって、層間絶縁膜106
のコンタクト形成領域を開口し、窒化シリコン膜105
の上面におけるゲート電極103の互いに対向する側の
側端部からなる凹状部105aを露出させる。
膜106のエッチング速度に対して窒化シリコン膜10
5のエッチング速度を小さくして、高選択比(選択比=
層間絶縁膜106のエッチング速度/窒化シリコン膜1
05のエッチング速度)を確保することによって、レジ
ストパターン107の開口部107aの幅寸法よりも小
さい底部を有する凹状部105aを形成できる。さら
に、レジストパターン107の位置合わせがずれたとし
ても、凹状部105aは、窒化シリコン膜105におけ
るゲート電極102の互いに対向するゲート長側の端部
に形成された段差部で規定される。このドライエッチン
グでは、エッチングガスとして、前述したフッ化炭素又
はフッ化炭化水素を用いることにより炭素原子が十分に
存在するため、フッ化炭素(CF)からなる堆積膜が窒
化シリコン膜105上に形成され、該堆積膜によって窒
化シリコン膜105が保護されることにより選択比が確
保されている。
グ停止膜としての窒化シリコン膜105の上面の凹状部
105aに露出する部分に対して、フッ化炭素又はフッ
化炭化水素を用いたドライエッチングを行なって半導体
基板101の上面を露出させるとコンタクトホール10
8が完成する。
来のSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方法は、
窒化シリコン膜105に対する層間絶縁膜106のエッ
チング速度の選択比が小さいという問題がある。
グ中に窒化シリコン膜105の上に堆積するフッ化炭素
からなる堆積膜を用いて保護するという機構であるた
め、ドライエッチング装置内にも多量の堆積膜が形成さ
れ、ダストの原因となるという問題がある。
シリコン膜105を除去するためのドライエッチング工
程が必要となるため、コストが上昇するという問題があ
る。
シリコン膜をエッチング停止膜として用いても高い選択
比を実現できるようにする共に、ドライエッチング装置
内を清浄な状態に保てるようにすることを目的とする。
め、本発明は、エッチング停止膜である窒化シリコン膜
自体にアンモニウム化合物からなる化合物膜を生成する
構成とするものである。
は、半導体基板上に凹状部を有する窒化シリコン膜を形
成する窒化シリコン膜形成工程と、窒化シリコン膜の上
に酸化シリコン膜を堆積する酸化シリコン膜堆積工程
と、窒化シリコン膜の凹状部の少なくとも表面部にアン
モニウム化合物からなる化合物膜を生成しながら、該化
合物膜をエッチング停止膜として酸化シリコン膜に対し
て選択的にドライエッチングを行なうことにより、酸化
シリコン膜における窒化シリコン膜の凹状部の上に開口
部を形成する開口部形成工程と、窒化シリコン膜におけ
る凹状部の底部を除去する窒化シリコン膜除去工程とを
備えている。
口部形成工程において、酸化シリコン膜のエッチング停
止膜に用いる窒化シリコン膜の少なくとも表面部に、ア
ンモニウム化合物からなる化合物膜を生成するため、該
化合物膜に対する酸化シリコン膜のエッチング速度の選
択比が極めて大きくなる。また、アンモニウム化合物を
含む窒化シリコン膜はエッチングされてもフッ化炭素か
らなる堆積膜が形成されにくいため、エッチング装置内
を清浄に保つことができる。
口部形成工程が、窒化シリコン膜の凹状部に該窒化シリ
コン膜に含まれる窒素を用いて化合物膜を生成するドラ
イエッチングを行なう工程であることが好ましい。
口部形成工程におけるドライエッチングが、フッ化炭化
水素と該フッ化炭化水素に対して30体積%以上且つ4
0体積%以下の酸化性ガスとを含む反応性ガス、又はフ
ッ化炭化水素と希ガスとフッ化炭化水素に対して30体
積%以上且つ40体積%以下の酸化性ガスとを含む反応
性ガスを用いたプラズマエッチングであることが好まし
い。
ッ化炭化水素がCHF3 であることが好ましい。
化性ガスが酸素ガスであることが好ましい。
化性ガスがオゾンガスであることが好ましい。
化性ガスが、半導体基板上に形成された酸素を含有する
部材から放出される酸素を含むことが好ましい。
素を含有する部材がフォトレジストであることが好まし
い。
化シリコン膜除去工程が水又は水を含む溶液を用いた洗
浄工程であることが好ましい。
は、半導体基板上に凹状部を有する窒化シリコン膜を形
成する窒化シリコン膜形成工程と、窒化シリコン膜の凹
状部の少なくとも表面部にアンモニウム化合物からなる
化合物膜を生成する化合物膜生成工程と、窒化シリコン
膜の上に酸化シリコン膜を堆積する酸化シリコン膜堆積
工程と、化合物膜をエッチング停止膜として酸化シリコ
ン膜に対して選択的にドライエッチングを行なうことに
より、酸化シリコン膜における窒化シリコン膜の凹状部
の上に開口部を形成する開口部形成工程と、窒化シリコ
ン膜における凹状部の底部を除去する窒化シリコン膜除
去工程とを備えている。
合物膜生成工程において、酸化シリコン膜のエッチング
停止膜に用いる窒化シリコン膜の少なくとも表面部に、
アンモニウム化合物からなる化合物膜を生成するため、
該化合物膜に対する酸化シリコン膜のエッチング速度の
選択比が極めて大きくなる。また、アンモニウム化合物
を含む窒化シリコン膜はエッチングされてもフッ化炭素
からなる堆積膜が形成されにくいため、エッチング装置
内を清浄に保つことができる。
化シリコン膜形成工程が、水素を含有する窒化シリコン
膜を形成する工程を含み、アンモニウム化合物生成工程
が、水素を含有する窒化シリコン膜を酸素及びフッ素を
含むプラズマに曝す工程を含むことが好ましい。
化シリコン膜形成工程が、水素を含有する窒化シリコン
膜を形成する工程を含み、アンモニウム化合物生成工程
が、水素を含有する窒化シリコン膜に対して酸素及びフ
ッ素をイオン注入する工程を含むことが好ましい。
化シリコン膜除去工程が水又は水を含む溶液を用いた洗
浄工程であることが好ましい。
は、半導体基板上に、少なくとも表面部にアンモニウム
化合物からなる化合物膜を生成しながら、凹状部を有す
る窒化シリコン膜を形成する窒化シリコン膜形成工程
と、窒化シリコン膜の上に酸化シリコン膜を堆積する酸
化シリコン膜堆積工程と、化合物膜をエッチング停止膜
として酸化シリコン膜に対して選択的にドライエッチン
グを行なうことにより、酸化シリコン膜における窒化シ
リコン膜の凹状部の上に開口部を形成する開口部形成工
程と、窒化シリコン膜における凹状部の底部を除去する
窒化シリコン膜除去工程とを備えている。
化シリコン膜形成工程において、酸化シリコン膜のエッ
チング停止膜に用いる窒化シリコン膜の少なくとも表面
部に、アンモニウム化合物からなる化合物膜を生成する
ため、該化合物膜に対する酸化シリコン膜のエッチング
速度の選択比が極めて大きくなる。また、アンモニウム
化合物を含む窒化シリコン膜はエッチングされてもフッ
化炭素からなる堆積膜が形成されにくいため、エッチン
グ装置内を清浄に保つことができる。
化シリコン膜形成工程が、アンモニアとフッ素と酸素と
を含むガスを原料ガスに添加することにより窒化シリコ
ン膜を形成することが好ましい。
化シリコン膜除去工程が水又は水を含む溶液を用いた洗
浄工程であることが好ましい。
を用いてコンタクトホールを形成する際に、エッチング
停止膜に対する層間絶縁膜のドライエッチングのエッチ
ング速度の選択比を高める手段を種々検討した結果、エ
ッチング停止膜に用いる窒化シリコン膜にアンモニウム
化合物を生成しておくと、該エッチング速度の選択比を
高められるという知見を得ている。この場合には、フッ
化炭素からなる堆積膜が形成されにくく、エッチング装
置内を清浄に保つことができる。
半導体装置の製造方法としての第1の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
形態に係るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。まず、図1(a)
に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板11
の上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜及びポリ
シリコンからなる導体膜を順次形成した後、フォトリソ
グラフィーを用いて所定のレジストパターンを形成する
と共に、該レジストパターンを用いてゲート絶縁膜及び
導体膜に対してドライエッチングを行なうことにより、
ゲート絶縁膜12及びゲート電極13をそれぞれ形成す
る。その後、ゲート電極13同士を互いに絶縁する絶縁
膜14をゲート電極13の上面及び側面を覆うように形
成した後、ゲート電極13をマスクとして半導体基板1
1の所定領域に不純物イオンを注入してソース・ドレイ
ン領域を形成する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
コンタクトホールを形成する際のエッチング停止膜とな
る窒化シリコン膜15を堆積する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
酸化シリコンからなる層間絶縁膜16を堆積した後、該
層間絶縁膜16の上にフォトレジストを塗布し、フォト
リソグラフィーを用いて、半導体基板11のソース・ド
レイン領域をコンタクト形成領域とすると、該コンタク
ト形成領域を含む領域に開口部17aを有するレジスト
パターン17を形成する。ここで、コンタクトホールの
ゲート長方向の幅寸法はゲート電極13同士の間隔によ
って自己整合的に規定されるため、開口部17aの開口
幅のゲート長方向の寸法はゲート電極13同士の間隔よ
りも大きくてもよい。
ッチング装置に平行平板型リアクティブイオンエッチン
グ(RIE)装置を用いて、例えば、圧力を90Paと
し、高周波電力を600Wとして、CHF3 の流量を4
0sccm、Heの流量を100sccm、O2 の流量
を20sccmにそれぞれ設定してCHF3 に対するO
2 の体積比が30%以上且つ40%以下となるようにこ
れらのガスを混合し、レジストパターン17をマスクと
して、層間絶縁膜16に対してプラズマエッチングを行
なう。このとき、後述するように、窒化シリコン膜15
におけるレジストパターン17の開口部17aの下側の
領域には、窒化シリコン膜15の少なくとも表面部にア
ンモニウム化合物膜15aが生成される。このように生
成されたアンモニウム化合物膜15aをエッチング停止
膜に用いると、窒化シリコン膜15に対する層間絶縁膜
16のエッチング速度の選択比が大きく向上するため、
レジストパターン17の位置がずれたとしても、層間絶
縁膜16におけるレジストパターン17の開口部17a
の下側に、ゲート電極13の互いに対向する側の段差部
で規定された窒化シリコン膜15からなる凹状部15b
が浸食されることなく確実に形成される。
置から取り出し、他のエッチング装置に搬送した後、エ
ッチングガスにCHF3 又はCF4 を用いて、窒化シリ
コン膜15の凹状部15bの底部をエッチング除去して
コンタクトホール18を自己整合的に形成する。その
後、例えば、蒸着法を用いて、コンタクトホール18に
タングステン等からなるプラグを充填してコンタクトが
完成する。
チング装置にRIE装置を用いたが、これに限らず、他
の方式のエッチング装置、例えば、誘導結合型エッチン
グ装置又はヘリコン波プラズマエッチング装置等であっ
てもよい。
化水素としてCHF3 、希ガスとしてHeを用いている
が、これに限らず、他のフッ化炭化水素や他の希ガスを
用いてもよい。
下でエッチングを行なうため希ガスを添加したが、必ず
しも希ガスを添加しなくてもよい。
スを用いているが、オゾン(O3 )ガスであってもよ
い。
る層間絶縁膜にエッチング停止膜に対するエッチング速
度の高選択比が得られる理由について説明する。
の濃度依存性について図面を参照しながら説明する。
用いた半導体装置の製造方法であって、酸化シリコン膜
のエッチングに用いるエッチングガス中の酸素濃度変化
に対する酸化シリコン膜のエッチング速度、窒化シリコ
ン膜のエッチング速度及び選択比を示している。測定条
件は、フッ化炭化水素としてのCHF3 と希ガスとして
のHeとを混合し、該混合ガスと酸素ガスとをRIE装
置の反応室内に導入して高周波電力を600W、圧力を
90Pa及びHeガスの流量を100sccmと一定に
してプラズマエッチングを行なっている。図2に示すよ
うに、酸素ガスの導入量が2体積%までは、フッ化炭素
からなる堆積膜が形成されエッチングは進まない。酸素
濃度を増やすにつれて該堆積膜が除去されて窒化シリコ
ン膜のエッチング速度が増加し、選択比は徐々に低下す
る。さらに酸素濃度を増やし、酸素導入量が20体積%
以上になると、窒化シリコン膜のエッチング速度が急激
に低下し、30体積%となると窒化シリコン膜のエッチ
ングは停止し、その結果、選択比は急上昇する。さら
に、酸素濃度を増加させて40体積%を越えると窒化シ
リコン膜のエッチング速度が再度増加し始める。
ン膜の組成の酸素ガス濃度依存性を図面を参照しながら
説明する。
方法を用いた半導体装置の製造方法であって、図1
(d)に示す工程の途中における窒化シリコン膜の赤外
線吸収スペクトルを示し、図3(b)は 図3(a)に
おける波数が1300cm-1から1500cm-1までの
部分を拡大して示している。図3(a)に示す波数が8
35cm-1のピークは窒化シリコン(SiN)の吸収で
ある。また、図3(b)に示すように、酸素濃度が30
体積%の条件下においてのみNH3 +に起因する波数14
33cm-1の吸収がみられる。
件下において、窒化シリコン膜の少なくとも表面部にア
ンモニウム化合物からなる化合物膜が形成されることに
よってエッチングが停止したことが分かる。また、この
吸収ピークは、試料を水洗することにより消失すること
から、このアンモニウム化合物は水溶性であり、水洗す
ることによって容易に除去できることが分かる。
と、酸化シリコンからなる層間絶縁膜16に対して開口
部を形成するエッチング中に、エッチング停止膜となる
窒化シリコン膜15の少なくとも表面部にアンモニウム
化合物からなる化合物膜を生成するため、該化合物膜は
酸化シリコンのエッチング選択比を大きく向上させるの
で、酸化シリコン膜に対するエッチングの制御を極めて
容易にする。従って、酸化シリコンからなる層間絶縁膜
16に対して所望の形状を容易に形成することができる
ようになる。
た窒化シリコン膜15はフッ化炭素からなる堆積膜の生
成が抑制されるため、エッチング装置内を清浄に保つこ
とができる。
半導体装置の製造方法としての第2の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
形態に係るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。まず、図4(a)
に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板11
の上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜及びポリ
シリコンからなる導体膜を順次形成した後、フォトリソ
グラフィーを用いて所定のレジストパターンを形成する
と共に、該レジストパターンを用いてゲート絶縁膜及び
導体膜に対してドライエッチングを行なうことにより、
ゲート絶縁膜12及びゲート電極13をそれぞれ形成す
る。その後、ゲート電極13同士を互いに絶縁する絶縁
膜14をゲート電極13の上面及び側面を覆うように形
成した後、ゲート電極13をマスクとして半導体基板1
1の所定領域に不純物イオンを注入してソース・ドレイ
ン領域を形成する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
コンタクトホールを形成する際のエッチング停止膜とな
る窒化シリコン膜21を膜厚が10nm程度となるよう
に堆積する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
酸化シリコンからなる層間絶縁膜16を堆積した後、該
層間絶縁膜16の上にフォトレジストを塗布し、フォト
リソグラフィーを用いて、半導体基板11のソース・ド
レイン領域をコンタクト形成領域とすると、該コンタク
ト形成領域を含む領域に開口部17aを有するレジスト
パターン17を形成する。
ッチング装置にRIE装置を用いて、例えば、圧力を9
0Paとし、高周波電力を600Wとして、CHF3 の
流量を40sccm、Heの流量を100sccm、O
2 の流量を20sccmにそれぞれ設定してCHF3 に
対するO2 の体積比が30%以上且つ40%以下となる
ようにこれらのガスを混合し、レジストパターン17を
マスクとして、層間絶縁膜16に対してプラズマエッチ
ングを行なう。このとき、エッチング停止膜としての窒
化シリコン膜21におけるレジストパターン17の開口
部の下側の領域がアンモニウム化合物膜21aに変化し
ており、アンモニウム化合物膜21aに対する層間絶縁
膜16のエッチング速度の選択比が大きく向上するた
め、レジストパターン17の位置がずれたとしても、層
間絶縁膜16におけるレジストパターン17の開口部1
7aの下側に、ゲート電極13の互いに対向する側の段
差部で規定された窒化シリコン膜21の凹状部21bが
確実に形成される。
において、水溶性のアンモニウム化合物に変化した窒化
シリコン膜21の凹状部21bの底部を除去してコンタ
クトホール18を自己整合的に形成する。その後、例え
ば、蒸着法を用いて、コンタクトホール18にタングス
テン等からなるプラグを充填してコンタクトが完成す
る。
チング停止膜としての窒化シリコン膜21の膜厚を、該
窒化シリコン膜21における凹状部21bの底部の全体
が水溶性のアンモニウム化合物となるように堆積してい
るため、窒化シリコン膜21の凹状部21bの底部を除
去するための新たな工程が不要となると共に、半導体基
板11のソース・ドレイン拡散領域をプラズマに曝さな
くて済むので、該ソース・ドレイン拡散領域に損傷を与
えない。
チング装置にRIE装置を用いたが、これに限らず、他
の方式のエッチング装置、例えば、誘導結合型エッチン
グ装置又はヘリコン波プラズマエッチング装置等であっ
てもよい。
化水素としてCHF3 、希ガスとしてHeを用いている
が、これに限らず、他のフッ化炭化水素や他の希ガスを
用いてもよい。
下でエッチングを行なうため希ガスを添加したが、必ず
しも希ガスを添加しなくてもよい。
スを用いているが、オゾン(O3 )ガスであってもよ
い。
半導体装置の製造方法としての第3の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
形態に係るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。まず、図5(a)
に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板11
の上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜及びポリ
シリコンからなる導体膜を順次形成した後、フォトリソ
グラフィーを用いて所定のレジストパターンを形成する
と共に、該レジストパターンを用いてゲート絶縁膜及び
導体膜に対してドライエッチングを行なうことにより、
ゲート絶縁膜12及びゲート電極13をそれぞれ形成す
る。その後、ゲート電極13同士を互いに絶縁する絶縁
膜14をゲート電極13の上面及び側面を覆うように形
成した後、ゲート電極13をマスクとして半導体基板1
1の所定領域に不純物イオンを注入してソース・ドレイ
ン領域を形成する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
コンタクトホールを形成する際のエッチング停止膜とな
る窒化シリコン膜15を堆積する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
酸化シリコンからなる層間絶縁膜16を堆積した後、エ
ッチング処理中に酸素を放出する材料、例えば、ポリビ
ニルフェノールをベースポリマーに用いた化学増幅型レ
ジスト等を用いてコンタクト形成領域を含む領域に開口
部22aを有するエッチングマスク22を形成する。
置を用いて、例えば、圧力を90Paとし、高周波電力
を600Wとして、CHF3 の流量を40sccm、H
eの流量を100sccm、O2 の流量を20sccm
にそれぞれ設定してCHF3に対するO2 の体積比が1
5%程度となるようにこれらのガスを混合し、エッチン
グマスク22を用いて層間絶縁膜16に対してプラズマ
エッチングを行なう。
上の酸素を導入しなくても、エッチングマスク22の表
面がエッチングされる際にその表面から所定量の酸素、
この場合は1cc程度の酸素が放出されるため、コンタ
クト形成領域において実質的に窒化シリコン膜のエッチ
ング速度が低下するガス比である、CHF3 に対するO
2 の体積比が30%以上且つ40%以下の酸素濃度が達
成されることによって、窒化シリコン膜15におけるエ
ッチングマスク22の開口部22aの下側の領域に、窒
化シリコン膜15の少なくとも表面部にアンモニウム化
合物膜15aが生成されるので十分な選択比が確保され
る。
置から取り出し、他のエッチング装置に搬送した後、エ
ッチングガスにCHF3 又はCF4 を用いて、窒化シリ
コン膜15の凹状部15bの底部をエッチング除去して
コンタクトホール18を自己整合的に形成する。その
後、例えば、蒸着法を用いて、コンタクトホール18に
タングステン等からなるプラグを充填してコンタクトが
完成する。
ングマスク22に酸素原子を多量に含むフォトレジスト
を用いるため、エッチングガスに含ませる酸素ガスの濃
度の設定の自由度を向上させることができる。
チング装置にRIE装置を用いたが、これに限らず、他
の方式のエッチング装置、例えば、誘導結合型エッチン
グ装置又はヘリコン波プラズマエッチング装置等であっ
てもよい。
化水素としてCHF3 、希ガスとしてHeを用いている
が、これに限らず、他のフッ化炭化水素や他の希ガスを
用いてもよい。
下でエッチングを行なうため希ガスを添加したが、必ず
しも希ガスを添加しなくてもよい。
スを用いているが、オゾン(O3 )ガスであってもよ
い。
半導体装置の製造方法としての第4の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
形態に係るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。まず、図6(a)
に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板11
の上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜及びポリ
シリコンからなる導体膜を順次形成した後、フォトリソ
グラフィーを用いて所定のレジストパターンを形成する
と共に、該レジストパターンを用いてゲート絶縁膜及び
導体膜に対してドライエッチングを行なうことにより、
ゲート絶縁膜12及びゲート電極13をそれぞれ形成す
る。その後、ゲート電極13同士を互いに絶縁する絶縁
膜14をゲート電極13の上面及び側面を覆うように形
成した後、ゲート電極13をマスクとして半導体基板1
1の所定領域に不純物イオンを注入してソース・ドレイ
ン領域を形成する。
ラズマCVD法を用いて、半導体基板11の上に全面に
わたってコンタクトホールを形成する際のエッチング停
止膜となる窒化シリコン膜23を水素を含むように、例
えば原料であるシラン及びアンモニアの混合ガスをプラ
ズマ化して堆積させる。
TEOS,CF4 及び酸素の混合ガスを原料とするCV
D法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたってフ
ッ素を含む酸化シリコンからなる層間絶縁膜24を堆積
した後、該層間絶縁膜24の上にフォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフィーを用いて、半導体基板11の
ソース・ドレイン領域をコンタクト形成領域とすると、
該コンタクト形成領域を含む領域に開口部17aを有す
るレジストパターン17を形成する。
含むと共に、層間絶縁膜24がフッ素を含むため、窒化
シリコン膜23の少なくとも表面部にはアンモニウム化
合物膜23aが生成される。
やCHF3 等のフッ化炭化水素等を用いレジストパター
ン17をマスクとして、層間絶縁膜24に対してドライ
エッチングを行なう。このとき、エッチング停止膜とし
ての窒化シリコン膜23にはあらかじめアンモニウム化
合物膜23aが生成されているため、該アンモニウム化
合物膜23aに対する層間絶縁膜24のエッチング速度
の選択比が大きく向上する。
グガスにCHF3 又はCF4 を用いて、窒化シリコン膜
23の凹状部23bの底部をエッチング除去してコンタ
クトホール18を自己整合的に形成する。その後、例え
ば、蒸着法を用いて、コンタクトホール18にタングス
テン等からなるプラグを充填してコンタクトが完成す
る。
縁膜24に対してドライエッチングを行なう前に、エッ
チング停止膜としての窒化シリコン膜23に、あらかじ
め酸化シリコンに対して高い選択比を持つアンモニウム
化合物膜23aを生成しているため、ドライエッチング
を行なう際の各種設定条件の自由度が増す。
半導体装置の製造方法としての第5の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
形態に係るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。まず、図7(a)
に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板11
の上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜及びポリ
シリコンからなる導体膜を順次形成した後、フォトリソ
グラフィーを用いて所定のレジストパターンを形成する
と共に、該レジストパターンを用いてゲート絶縁膜及び
導体膜に対してドライエッチングを行なうことにより、
ゲート絶縁膜12及びゲート電極13をそれぞれ形成す
る。その後、ゲート電極13同士を互いに絶縁する絶縁
膜14をゲート電極13の上面及び側面を覆うように形
成した後、ゲート電極13をマスクとして半導体基板1
1の所定領域に不純物イオンを注入してソース・ドレイ
ン領域を形成する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
コンタクトホールを形成する際のエッチング停止膜とな
る窒化シリコン膜25Aをシラン及びアンモニアの混合
ガスを原料として水素を含むように堆積させる。
コン膜25Aの全面に対して酸素とフッ素とを用いたイ
オン注入を行なうことにより、窒化シリコン膜25Aの
少なくとも表面部にアンモニウム化合物膜25aが生成
された窒化シリコン膜25Bを形成する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
酸化シリコンからなる層間絶縁膜16を堆積した後、該
層間絶縁膜16の上にフォトレジストを塗布し、フォト
リソグラフィーを用いて、半導体基板11のソース・ド
レイン領域をコンタクト形成領域とすると、該コンタク
ト形成領域を含む領域に開口部17aを有するレジスト
パターン17を形成する。
やCHF3 等のフッ化炭化水素等を用いレジストパター
ン17をマスクとして、層間絶縁膜16に対してドライ
エッチングを行なう。このとき、エッチング停止膜とし
ての窒化シリコン膜25Bにはあらかじめアンモニウム
化合物膜25aが生成されているため、該アンモニウム
化合物膜25aに対する層間絶縁膜16のエッチング速
度の選択比が大きく向上する。
グガスにCHF3 又はCF4 を用いて、窒化シリコン膜
25Bの凹状部25bの底部をエッチング除去してコン
タクトホール18を自己整合的に形成する。その後、例
えば、蒸着法を用いて、コンタクトホール18にタング
ステン等からなるプラグを充填してコンタクトが完成す
る。
縁膜16に対してドライエッチングを行なう前に、エッ
チング停止膜としての窒化シリコン膜25Bに、あらか
じめ酸化シリコンに対して高い選択比を持つアンモニウ
ム化合物膜25aを生成しているため、ドライエッチン
グを行なう際の各種設定条件の自由度が増す。
半導体装置の製造方法としての第6の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
形態に係るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。まず、図8(a)
に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板11
の上に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜及びポリ
シリコンからなる導体膜を順次形成した後、フォトリソ
グラフィーを用いて所定のレジストパターンを形成する
と共に、該レジストパターンを用いてゲート絶縁膜及び
導体膜に対してドライエッチングを行なうことにより、
ゲート絶縁膜12及びゲート電極13をそれぞれ形成す
る。その後、ゲート電極13同士を互いに絶縁する絶縁
膜14をゲート電極13の上面及び側面を覆うように形
成した後、ゲート電極13をマスクとして半導体基板1
1の所定領域に不純物イオンを注入してソース・ドレイ
ン領域を形成する。
ラズマCVD法を用いて、半導体基板11の上に全面に
わたってコンタクトホールを形成する際のエッチング停
止膜となる窒化シリコン膜26を、通常用いる原料ガス
であるSiH4 ,NH3 及びN2 にCF4 とO2 とを添
加した混合ガスを用いて堆積させる。これにより、窒化
シリコン膜26は該窒化シリコン膜26の少なくとも表
面部に、アンモニウム化合物膜26aが生成されながら
堆積する。
VD法を用いて、半導体基板11の上に全面にわたって
酸化シリコンからなる層間絶縁膜16を堆積した後、該
層間絶縁膜16の上にフォトレジストを塗布し、フォト
リソグラフィーを用いて、半導体基板11のソース・ド
レイン領域をコンタクト形成領域とすると、該コンタク
ト形成領域を含む領域に開口部17aを有するレジスト
パターン17を形成する。
やCHF3 等のフッ化炭化水素等を用いレジストパター
ン17をマスクとして、層間絶縁膜16に対してドライ
エッチングを行なう。このとき、エッチング停止膜とし
ての窒化シリコン膜26にはあらかじめアンモニウム化
合物膜26aが生成されているため、該アンモニウム化
合物膜26aに対する層間絶縁膜16のエッチング速度
の選択比が大きく向上する。
グガスにCHF3 又はCF4 を用いて、窒化シリコン膜
26の凹状部26bの底部をエッチング除去してコンタ
クトホール18を自己整合的に形成する。その後、例え
ば、蒸着法を用いて、コンタクトホール18にタングス
テン等からなるプラグを充填してコンタクトが完成す
る。
縁膜16に対してドライエッチングを行なう前に、エッ
チング停止膜としての窒化シリコン膜26に、あらかじ
め酸化シリコンに対して高い選択比を持つアンモニウム
化合物膜26aを生成しているため、ドライエッチング
を行なう際の各種設定条件の自由度が増す。
よると、開口部形成工程において、エッチング停止膜で
ある窒化シリコン膜の少なくとも表面部に、酸化シリコ
ン膜のエッチング速度の選択比が極めて大きくなるアン
モニウム化合物からなる化合物膜が生成されるため、窒
化シリコン膜が確実にエッチング停止膜となるので、エ
ッチングの制御が容易になり、その結果、酸化シリコン
膜の開口部形成領域に所望の開口部を形成することがで
きる。
コン膜はエッチングされてもフッ化炭素からなる堆積膜
が形成されにくいため、エッチング装置内を清浄に保つ
ことができるので、該装置内を清掃するのに要する工数
を削減できる。
口部形成工程が、窒化シリコン膜の凹状部に該窒化シリ
コン膜に含まれる窒素を用いて化合物膜を生成するドラ
イエッチングを行なう工程であると、窒化シリコン膜に
おける凹状部の露出部分にアンモニウム化合物が確実に
生成されると共に、アンモニウム化合物生成工程をわざ
わざ設ける必要がないので、製造コストを削減できる。
口部形成工程におけるドライエッチングが、フッ化炭化
水素と該フッ化炭化水素に対して30体積%以上且つ4
0体積%以下の酸化性ガスとを含む反応性ガス、又はフ
ッ化炭化水素と希ガスとフッ化炭化水素に対して30体
積%以上且つ40体積%以下の酸化性ガスとを含む反応
性ガスを用いたプラズマエッチングであると、窒化シリ
コン膜における開口部形成領域の露出部分にアンモニウ
ム化合物からなる化合物膜が確実に生成される。
ッ化炭化水素がCHF3 であり、酸化性ガスが酸素ガス
又はオゾンガスであると、窒化シリコンにアンモニウム
化合物からなる化合物膜を確実に生成することができ
る。
化性ガスが、半導体基板上に形成された酸素を含有する
部材から放出される酸素を含むと、エッチングガスに対
する酸素ガスの濃度を設定する際に酸素ガス濃度の設定
値の自由度が大きくなるため、製造工程における設計の
余裕度が向上する。
素を含有する部材がフォトレジストであると、開口部形
成工程において該フォトレジストが確実に酸素を放出す
る。
ると、化合物膜生成工程において、エッチング停止膜で
ある窒化シリコン膜の少なくとも表面部に、酸化シリコ
ン膜のエッチング速度の選択比が極めて大きくなるアン
モニウム化合物からなる化合物膜が生成されるため、窒
化シリコン膜が確実にエッチング停止膜となるので、エ
ッチングの制御が容易になり、その結果、酸化シリコン
膜の開口部形成領域に所望の開口部を形成することがで
きる。
コン膜はエッチングされてもフッ化炭素からなる堆積膜
が形成されにくいため、エッチング装置内を清浄に保つ
ことができる。
化シリコン膜形成工程が、水素を含有する窒化シリコン
膜を形成する工程を含み、アンモニウム化合物生成工程
が、水素を含有する窒化シリコン膜を酸素及びフッ素を
含むプラズマに曝す工程を含むと、エッチング停止膜と
なる窒化シリコン膜の少なくとも表面部にアンモニウム
化合物からなる化合物膜を確実に生成することができ
る。
化シリコン膜形成工程が、水素を含有する窒化シリコン
膜を形成する工程を含み、アンモニウム化合物生成工程
が、水素を含有する窒化シリコン膜に対して酸素及びフ
ッ素をイオン注入する工程を含むと、エッチング停止膜
となる窒化シリコン膜にアンモニウム化合物を確実に生
成することができる。
ると、窒化シリコン膜形成工程において、エッチング停
止膜である窒化シリコン膜の少なくとも表面部に、酸化
シリコン膜のエッチング速度の選択比が極めて大きくな
るアンモニウム化合物からなる化合物膜が生成されるた
め、開口部形成工程において窒化シリコン膜が確実にエ
ッチング停止膜となるので、エッチングの制御が容易に
なり、その結果、酸化シリコン膜の開口部形成領域に所
望の開口部を形成することができる。
コン膜はエッチングされてもフッ化炭素からなる堆積膜
が形成されにくいため、エッチング装置内を清浄に保つ
ことができるので、該装置内を清掃するのに要する工数
を削減できる。
化シリコン膜形成工程が、アンモニアとフッ素と酸素と
を含むガスを原料ガスに添加することにより窒化シリコ
ン膜を形成すると、エッチング停止膜である窒化シリコ
ン膜の少なくとも表面部にアンモニウム化合物からなる
化合物が確実に生成される。
て、窒化シリコン膜除去工程が水又は水を含む溶液を用
いた洗浄工程であると、エッチング停止膜となる窒化シ
リコン膜の全体がアンモニウム化合物からなる化合物膜
の場合には、該化合物膜が水溶性であるため、窒化シリ
コン膜を除去する工程をわざわざ設ける必要がなくなる
ので、製造コストを削減できる共に、エッチングを用い
た除去工程を経ないため、半導体基板上のコンタクト領
域に損傷を与えるおそれがない。
るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方法を示す
工程順断面図である。
置の製造方法であって、酸化シリコン膜のエッチングに
用いるエッチングガス中の酸素濃度変化に対する酸化シ
リコン膜のエッチング速度、窒化シリコン膜のエッチン
グ速度及び選択比をそれぞれ示すグラフである。
半導体装置の製造方法であって、窒化シリコン膜の赤外
線吸収スペクトルを示すグラフであり、(b)は拡大図
である。
るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方法を示す
工程順断面図である。
るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方法を示す
工程順断面図である。
るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方法を示す
工程順断面図である。
るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方法を示す
工程順断面図である。
るSAC形成方法を用いた半導体装置の製造方法を示す
工程順断面図である。
造方法を示す工程順断面図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 半導体基板上に凹状部を有する窒化シリ
コン膜を形成する窒化シリコン膜形成工程と、 前記窒化シリコン膜の上に酸化シリコン膜を堆積する酸
化シリコン膜堆積工程と、 前記窒化シリコン膜の凹状部の少なくとも表面部にアン
モニウム化合物からなる化合物膜を生成しながら、該化
合物膜をエッチング停止膜として前記酸化シリコン膜に
対して選択的にドライエッチングを行なうことにより、
前記酸化シリコン膜における前記窒化シリコン膜の凹状
部の上に開口部を形成する開口部形成工程と、 前記窒化シリコン膜における凹状部の底部を除去する窒
化シリコン膜除去工程とを備えていることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記開口部形成工程は、 前記窒化シリコン膜の凹状部に該窒化シリコン膜に含ま
れる窒素を用いて前記化合物膜を生成するドライエッチ
ングを行なう工程であることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記開口部形成工程における前記ドライ
エッチングは、 フッ化炭化水素と該フッ化炭化水素に対して30体積%
以上且つ40体積%以下の酸化性ガスとを含む反応性ガ
ス、又はフッ化炭化水素と希ガスと前記フッ化炭化水素
に対して30体積%以上且つ40体積%以下の酸化性ガ
スとを含む反応性ガスを用いたプラズマエッチングであ
ることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項4】 前記フッ化炭化水素はCHF3 であるこ
とを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項5】 前記酸化性ガスは酸素ガスであることを
特徴とする請求項3又は4に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項6】 前記酸化性ガスはオゾンガスであること
を特徴とする請求項3又は4に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項7】 前記酸化性ガスは、前記半導体基板上に
形成された酸素を含有する部材から放出される酸素を含
むことを特徴とする請求項3又は4に記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項8】 前記酸素を含有する部材はフォトレジス
トであることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項9】 前記窒化シリコン膜除去工程は水又は水
を含む溶液を用いた洗浄工程であることを特徴とする請
求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項10】 半導体基板上に凹状部を有する窒化シ
リコン膜を形成する窒化シリコン膜形成工程と、 前記窒化シリコン膜の凹状部の少なくとも表面部にアン
モニウム化合物からなる化合物膜を生成する化合物膜生
成工程と、 前記窒化シリコン膜の上に酸化シリコン膜を堆積する酸
化シリコン膜堆積工程と、 前記化合物膜をエッチング停止膜として前記酸化シリコ
ン膜に対して選択的にドライエッチングを行なうことに
より、前記酸化シリコン膜における前記窒化シリコン膜
の凹状部の上に開口部を形成する開口部形成工程と、 前記窒化シリコン膜における凹状部の底部を除去する窒
化シリコン膜除去工程とを備えていることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記窒化シリコン膜形成工程は、水素
を含有する窒化シリコン膜を形成する工程を含み、 前記アンモニウム化合物生成工程は、水素を含有する前
記窒化シリコン膜を酸素及びフッ素を含むプラズマに曝
す工程を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項12】 前記窒化シリコン膜形成工程は、水素
を含有する窒化シリコン膜を形成する工程を含み、 前記アンモニウム化合物生成工程は、水素を含有する前
記窒化シリコン膜に対して酸素及びフッ素をイオン注入
する工程を含むことを特徴とする請求項10に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項13】 前記窒化シリコン膜除去工程は水又は
水を含む溶液を用いた洗浄工程であることを特徴とする
請求項10〜12のいずれか1項に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項14】 半導体基板上に、少なくとも表面部に
アンモニウム化合物からなる化合物膜を生成しながら、
凹状部を有する窒化シリコン膜を形成する窒化シリコン
膜形成工程と、 前記窒化シリコン膜の上に酸化シリコン膜を堆積する酸
化シリコン膜堆積工程と、 前記化合物膜をエッチング停止膜として前記酸化シリコ
ン膜に対して選択的にドライエッチングを行なうことに
より、前記酸化シリコン膜における前記窒化シリコン膜
の凹状部の上に開口部を形成する開口部形成工程と、 前記窒化シリコン膜における凹状部の底部を除去する窒
化シリコン膜除去工程とを備えていることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項15】 前記窒化シリコン膜形成工程は、アン
モニアとフッ素と酸素とを含むガスを原料ガスに添加す
ることにより窒化シリコン膜を形成することを特徴とす
る請求項14に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項16】 前記窒化シリコン膜除去工程は水又は
水を含む溶液を用いた洗浄工程であることを特徴とする
請求項14又は15に記載の半導体装置の製造方法。
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JPH11204500A true JPH11204500A (ja) | 1999-07-30 |
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1153803A2 (en) | 2000-04-13 | 2001-11-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle power source device wherein cooling air is introduced into battery casing through opening formed through vehicle floor |
KR100400302B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2003-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조 방법 |
KR100763673B1 (ko) | 2006-08-31 | 2007-10-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 아이엠디 형성방법 |
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WO2020150100A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Tokyo Electron Limited | Selective plasma etching of silicon oxide relative to silicon nitride by gas pulsing |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP00209798A patent/JP3628863B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR100400302B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2003-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조 방법 |
KR100763673B1 (ko) | 2006-08-31 | 2007-10-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 아이엠디 형성방법 |
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