JPH04240728A - 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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- JPH04240728A JPH04240728A JP719391A JP719391A JPH04240728A JP H04240728 A JPH04240728 A JP H04240728A JP 719391 A JP719391 A JP 719391A JP 719391 A JP719391 A JP 719391A JP H04240728 A JPH04240728 A JP H04240728A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高融点金属膜又は窒化珪
素膜をエッチング加工する工程を含む半導体装置の製造
方法に関し、特に、高融点金属膜及び窒化珪素膜の微細
加工を制御性良く行うことができる製造方法に関する。
素膜をエッチング加工する工程を含む半導体装置の製造
方法に関し、特に、高融点金属膜及び窒化珪素膜の微細
加工を制御性良く行うことができる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板上に形成されたＷ（タングス
テン）系高融点金属膜及び窒化珪素膜は、Ｆを含むエッ
チングガス、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６等を用
いるエッチングにより、容易に加工される。
テン）系高融点金属膜及び窒化珪素膜は、Ｆを含むエッ
チングガス、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６等を用
いるエッチングにより、容易に加工される。
【０００３】これらの膜を微細に加工するには、ＲＩＥ
（リアクティブイオンエッチング）等の異方性エッチン
グ技術を用いて膜をエッチングする必要がある。等方性
エッチング技術によれば、エッチングにより形成したパ
ターンの側壁部にアンダーカット等のサイドエッチが生
じ、アスペクト比の高い配線やコンタクトホールを形成
できないからである。
（リアクティブイオンエッチング）等の異方性エッチン
グ技術を用いて膜をエッチングする必要がある。等方性
エッチング技術によれば、エッチングにより形成したパ
ターンの側壁部にアンダーカット等のサイドエッチが生
じ、アスペクト比の高い配線やコンタクトホールを形成
できないからである。
【０００４】ＲＩＥ等の異方性エッチング技術は、プラ
ズマ中に発生した正イオンが、負に帯電した基板にほぼ
垂直に照射する現象を利用するものである。イオンの照
射は、エッチャントと被エッチング膜との化学的なエッ
チング反応を促進する。しかし、基板に対して垂直な面
にはイオンがほとんど照射されないため、基板の主たる
面に対して平行な方向には、イオン衝撃によるエッチン
グ反応の促進が生じない。こうして、エッチングは、基
板の主たる面に垂直な方向にのみ進行することになる。
ズマ中に発生した正イオンが、負に帯電した基板にほぼ
垂直に照射する現象を利用するものである。イオンの照
射は、エッチャントと被エッチング膜との化学的なエッ
チング反応を促進する。しかし、基板に対して垂直な面
にはイオンがほとんど照射されないため、基板の主たる
面に対して平行な方向には、イオン衝撃によるエッチン
グ反応の促進が生じない。こうして、エッチングは、基
板の主たる面に垂直な方向にのみ進行することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｗ系高
融点金属膜及び窒化珪素膜の微細加工を、従来のエッチ
ングガスを用いたＲＩＥ等の異方性エッチングにより行
うと、サイドエッチによるアンダーカット等の形状異常
が発生しやすいという問題がある。
融点金属膜及び窒化珪素膜の微細加工を、従来のエッチ
ングガスを用いたＲＩＥ等の異方性エッチングにより行
うと、サイドエッチによるアンダーカット等の形状異常
が発生しやすいという問題がある。
【０００６】図６に、配線の形状異常の例を示す。
【０００７】半導体基板５１上に、パターニングされた
高融点金属配線５５が形成されている。高融点金属配線
５５上には、配線パターンを有するフォトレジスト５４
がエッチングマスクとして設けられている。ＲＩＥによ
る加工の際に、高融点金属配線５５の側壁部もエッチン
グされてしまったため、高融点金属配線５５の側面は湾
曲し、高融点金属配線５５の幅はフォトレジスト５４の
幅よりも縮小してしまっている。このアンダーカット等
のサイドエッチは、Ｗ系高融点金属とそのエッチャント
（Ｆ）との化学的な反応性が高いため、イオンの照射が
起こりにくい配線５５の側壁部でも、エッチングが進行
してしまうために生じる。
高融点金属配線５５が形成されている。高融点金属配線
５５上には、配線パターンを有するフォトレジスト５４
がエッチングマスクとして設けられている。ＲＩＥによ
る加工の際に、高融点金属配線５５の側壁部もエッチン
グされてしまったため、高融点金属配線５５の側面は湾
曲し、高融点金属配線５５の幅はフォトレジスト５４の
幅よりも縮小してしまっている。このアンダーカット等
のサイドエッチは、Ｗ系高融点金属とそのエッチャント
（Ｆ）との化学的な反応性が高いため、イオンの照射が
起こりにくい配線５５の側壁部でも、エッチングが進行
してしまうために生じる。
【０００８】このようにして、配線５５の側面がエッチ
ングされると、所定幅の配線５５を形成することができ
ない。特に、幅の狭い高アスペクト比の配線を形成する
ことができなくなる。
ングされると、所定幅の配線５５を形成することができ
ない。特に、幅の狭い高アスペクト比の配線を形成する
ことができなくなる。
【０００９】また、高融点金属配線５５をゲート電極と
して用い、ゲート電極形成後に、イオン注入法により、
ゲート電極に対して自己整合的にソース及びドレインの
形成を行うタイプ（セルフアライン型）のＦＥＴでは、
ゲート電極の形状に上記のような異常が生じると、チャ
ネル長、ゲート−ソース間距離、及びゲート−ドレイン
間距離を、再現性よく所定の値に設定することができな
くなる。
して用い、ゲート電極形成後に、イオン注入法により、
ゲート電極に対して自己整合的にソース及びドレインの
形成を行うタイプ（セルフアライン型）のＦＥＴでは、
ゲート電極の形状に上記のような異常が生じると、チャ
ネル長、ゲート−ソース間距離、及びゲート−ドレイン
間距離を、再現性よく所定の値に設定することができな
くなる。
【００１０】また、配線として、２種以上の高融点金属
層が積層されたものを形成する場合、一般に、各々の層
は異なるエッチングレートを有しているため、層によっ
てサイドエッチの程度に違いが生じる。このため、高融
点金属層の積層構造配線を従来のエッチング技術により
形成することは、極めて困難なものとなる。
層が積層されたものを形成する場合、一般に、各々の層
は異なるエッチングレートを有しているため、層によっ
てサイドエッチの程度に違いが生じる。このため、高融
点金属層の積層構造配線を従来のエッチング技術により
形成することは、極めて困難なものとなる。
【００１１】また、半導体基板上に形成された窒化珪素
膜をエッチング加工することにより、窒化珪素膜に高ア
スペクト比の微細なコンタクトホールを形成する場合に
、コンタクトホールの側面にアンダカットが生じると、
コンタクト不良が発生しやすくなる。
膜をエッチング加工することにより、窒化珪素膜に高ア
スペクト比の微細なコンタクトホールを形成する場合に
、コンタクトホールの側面にアンダカットが生じると、
コンタクト不良が発生しやすくなる。
【００１２】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、高融点金属
膜及び窒化珪素膜を、アンダーカット等が生じないよう
にエッチングし、制御性良く微細に加工することができ
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、高融点金属
膜及び窒化珪素膜を、アンダーカット等が生じないよう
にエッチングし、制御性良く微細に加工することができ
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に形成された高融点金属を主たる成分とする膜をエッチ
ング加工する工程に於て、エッチングガスとして、ＣＨ
Ｆ３、ＳＦ６、及びＯ２の混合ガスを用い、そのことに
より上記目的が達成される。
に形成された高融点金属を主たる成分とする膜をエッチ
ング加工する工程に於て、エッチングガスとして、ＣＨ
Ｆ３、ＳＦ６、及びＯ２の混合ガスを用い、そのことに
より上記目的が達成される。
【００１４】また、本発明は、半導体基板上に形成され
た窒化珪素膜をエッチング加工する工程に於て、エッチ
ングガスとして、ＣＨＦ３、ＳＦ６、及びＯ２の混合ガ
スを用い、そのことにより上記目的が達成される。
た窒化珪素膜をエッチング加工する工程に於て、エッチ
ングガスとして、ＣＨＦ３、ＳＦ６、及びＯ２の混合ガ
スを用い、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】
【実施例】以下に本発明を実施例について説明する。
【００１６】まず、図１を参照しながら、半絶縁性半導
体基板上に高融点金属であるＷＮからなる配線を形成す
る第１の実施例を説明する。
体基板上に高融点金属であるＷＮからなる配線を形成す
る第１の実施例を説明する。
【００１７】まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１１上に形成
されたＷＮ膜（膜厚３００ｎｍ）１３上に、配線パター
ン（電極幅０．５μｍ）を有するフォトレジスト（東京
応化製ＯＦＰＲ８００）１４を形成した（図１（ａ））
。
されたＷＮ膜（膜厚３００ｎｍ）１３上に、配線パター
ン（電極幅０．５μｍ）を有するフォトレジスト（東京
応化製ＯＦＰＲ８００）１４を形成した（図１（ａ））
。
【００１８】この後、平行平板型のリアクタを有するＲ
ＩＥ装置内で、上記フォトレジスト１４をエッチングに
対するマスクとして、ＷＮ膜１３のエッチングを行った
。試料である基板１１は、下部石英電極上に設置され、
同電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印加された。
ＩＥ装置内で、上記フォトレジスト１４をエッチングに
対するマスクとして、ＷＮ膜１３のエッチングを行った
。試料である基板１１は、下部石英電極上に設置され、
同電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印加された。
【００１９】このエッチング工程は、ＣＨＦ３、ＳＦ６
及びＯ２の混合ガスをエッチングガスとして用い、エッ
チングガスの圧力を１０Ｐａにして行った。なお、ＳＦ
６がエッチングガスの全体に占める割合を１０ｍｏｌ％
とした。
及びＯ２の混合ガスをエッチングガスとして用い、エッ
チングガスの圧力を１０Ｐａにして行った。なお、ＳＦ
６がエッチングガスの全体に占める割合を１０ｍｏｌ％
とした。
【００２０】ＣＨＦ３、ＳＦ６及びＯ２の混合ガスを用
いた本実施例のエッチングによれば、エッチングの進行
に伴ってＷＮ膜１３の表面に凹部が形成されつつあると
き、該凹部の側壁に、ＣＨＦ３から生ずるポリマ堆積物
が形成された。この堆積物のために、ＷＮ膜１３の側壁
部のエッチングが抑制された。従って、形成されたＷＮ
配線１５の側壁は基板１の表面に対して垂直となり、し
かも、配線１５の幅はフォトレジスト１４のパターンの
幅からずれなかった（図１（ｂ））。
いた本実施例のエッチングによれば、エッチングの進行
に伴ってＷＮ膜１３の表面に凹部が形成されつつあると
き、該凹部の側壁に、ＣＨＦ３から生ずるポリマ堆積物
が形成された。この堆積物のために、ＷＮ膜１３の側壁
部のエッチングが抑制された。従って、形成されたＷＮ
配線１５の側壁は基板１の表面に対して垂直となり、し
かも、配線１５の幅はフォトレジスト１４のパターンの
幅からずれなかった（図１（ｂ））。
【００２１】Ｏ２を含有しない、ＣＨＦ３及びＳＦ６の
混合ガスを用いて、エッチングを行うと、Ｓが半絶縁性
半導体基板に導入される場合がある。Ｓはドーパントと
して機能する（例えば、ＧａＡｓ中ではｎ型ドーパント
として機能する）ため、Ｓが半絶縁性半導体基板に導入
されると、絶縁不良が発生するという問題が生じる。し
かし、本実施例では、エッチングガスがＯ２を含有する
ため、エッチングガス中のＳＦ６により、半導体基板に
Ｓが導入されてしまうことが防止され、上記問題は生じ
なかった。これは、ＣＨＦ３、ＳＦ６及びＯ２の混合ガ
スを用いてエッチングを行うことにより、エッチングガ
ス中のＯ２が、Ｓの基板表面への吸着を抑制する働きを
するためである。
混合ガスを用いて、エッチングを行うと、Ｓが半絶縁性
半導体基板に導入される場合がある。Ｓはドーパントと
して機能する（例えば、ＧａＡｓ中ではｎ型ドーパント
として機能する）ため、Ｓが半絶縁性半導体基板に導入
されると、絶縁不良が発生するという問題が生じる。し
かし、本実施例では、エッチングガスがＯ２を含有する
ため、エッチングガス中のＳＦ６により、半導体基板に
Ｓが導入されてしまうことが防止され、上記問題は生じ
なかった。これは、ＣＨＦ３、ＳＦ６及びＯ２の混合ガ
スを用いてエッチングを行うことにより、エッチングガ
ス中のＯ２が、Ｓの基板表面への吸着を抑制する働きを
するためである。
【００２２】なお、エッチングガス中に占めるＯ２の量
の割合が多くなると、ポリマ堆積による側壁保護効果を
減じるので、異方性の高いエッチング加工を行うときに
は、Ｏ２／（ ＣＨＦ３＋ＳＦ６＋Ｏ２）を２０％以下
とすることが好ましい。 上記実施例に於て、エッチ
ングガス中に占めるＳＦ６の割合及びエッチングガスの
圧力を変化させた場合の、ＷＮ配線のエッチング形状の
変化を説明する。
の割合が多くなると、ポリマ堆積による側壁保護効果を
減じるので、異方性の高いエッチング加工を行うときに
は、Ｏ２／（ ＣＨＦ３＋ＳＦ６＋Ｏ２）を２０％以下
とすることが好ましい。 上記実施例に於て、エッチ
ングガス中に占めるＳＦ６の割合及びエッチングガスの
圧力を変化させた場合の、ＷＮ配線のエッチング形状の
変化を説明する。
【００２３】図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）の各々は
、エッチングガス中に占めるＳＦ６の割合を、各々５ｍ
ｏｌ％、１０ｍｏｌ％、及び２０ｍｏｌ％として、ＷＮ
膜のエッチングを行った後の、ＷＮ配線２５のエッチン
グ形状を示している。なお、エッチングガスの圧力は、
一定値（１０Ｐａ）である。
、エッチングガス中に占めるＳＦ６の割合を、各々５ｍ
ｏｌ％、１０ｍｏｌ％、及び２０ｍｏｌ％として、ＷＮ
膜のエッチングを行った後の、ＷＮ配線２５のエッチン
グ形状を示している。なお、エッチングガスの圧力は、
一定値（１０Ｐａ）である。
【００２４】図２からわかるように、ＳＦ６の割合が５
ｍｏｌ％のとき、ＷＮ配線２５の形状は順テーパとなっ
ている。ＳＦ６の割合が２０ｍｏｌ％のとき、ＷＮ配線
２５の側壁はアンダーカットされている。ＳＦ６の割合
が１０ｍｏｌ％のとき、ＷＮ配線２５の側壁は基板１の
表面に対して垂直になっている。このように、ＳＦ６の
割合が増加する程、ＷＮ配線２５がサイドエッチされる
ようになるのは、ＳＦ６の割合が増加すると、エッチン
グガス（反応ガス）中のＦの量が増するため、ＷＮ配線
２５の側壁へのポリマ堆積に対して、エッチングが優勢
となるためである。
ｍｏｌ％のとき、ＷＮ配線２５の形状は順テーパとなっ
ている。ＳＦ６の割合が２０ｍｏｌ％のとき、ＷＮ配線
２５の側壁はアンダーカットされている。ＳＦ６の割合
が１０ｍｏｌ％のとき、ＷＮ配線２５の側壁は基板１の
表面に対して垂直になっている。このように、ＳＦ６の
割合が増加する程、ＷＮ配線２５がサイドエッチされる
ようになるのは、ＳＦ６の割合が増加すると、エッチン
グガス（反応ガス）中のＦの量が増するため、ＷＮ配線
２５の側壁へのポリマ堆積に対して、エッチングが優勢
となるためである。
【００２５】このように、ＳＦ６の割合を調整すること
で、エッチングされた被エッチング物の加工形状を制御
することができる。
で、エッチングされた被エッチング物の加工形状を制御
することができる。
【００２６】次に、上記のエッチング工程と同様のエッ
チング工程を、エッチングガス圧力を５Ｐａに変更して
行った。その結果、図２に示す結果と同様の結果が得ら
れた。フォトレジストとの選択比の観点から、圧力は、
１０Ｐａとすることが好ましい。
チング工程を、エッチングガス圧力を５Ｐａに変更して
行った。その結果、図２に示す結果と同様の結果が得ら
れた。フォトレジストとの選択比の観点から、圧力は、
１０Ｐａとすることが好ましい。
【００２７】図３に、上述の各条件でＷＮ膜のエッチン
グを行ったときの、ＷＮ膜のエッチングレートを示す。
グを行ったときの、ＷＮ膜のエッチングレートを示す。
【００２８】ここで、グラフの縦軸はＷＮ膜のエッチン
グレート（オングストローム／ｍｉｎ）、横軸はＳＦ６
の割合（ｍｏｌ％）である。エッチングレートは、ＳＦ
６の割合が低下する程減少する。ＳＦ６の割合が０ｍｏ
ｌ％のとき、エッチングレートは実質的に０（オングス
トローム／ｍｉｎ）となる。これは、ＳＦ６の割合が低
下する程、ＣＨＦ３の割合が大きくなるために、基板に
平行な面上でのポリマ堆積レートが増加し、ＷＮ膜のエ
ッチングを抑制するためである。ＳＦ６の混合割合が０
ｍｏｌ％のとき、エッチングよりもポリマ堆積が優勢と
なり、ＷＮ膜の表面はポリマ堆積物に覆われ、基板に平
行な面に於いてもエッチングは進行しなくなる。
グレート（オングストローム／ｍｉｎ）、横軸はＳＦ６
の割合（ｍｏｌ％）である。エッチングレートは、ＳＦ
６の割合が低下する程減少する。ＳＦ６の割合が０ｍｏ
ｌ％のとき、エッチングレートは実質的に０（オングス
トローム／ｍｉｎ）となる。これは、ＳＦ６の割合が低
下する程、ＣＨＦ３の割合が大きくなるために、基板に
平行な面上でのポリマ堆積レートが増加し、ＷＮ膜のエ
ッチングを抑制するためである。ＳＦ６の混合割合が０
ｍｏｌ％のとき、エッチングよりもポリマ堆積が優勢と
なり、ＷＮ膜の表面はポリマ堆積物に覆われ、基板に平
行な面に於いてもエッチングは進行しなくなる。
【００２９】このように、サイドエッチを防ぐために、
ＳＦ６の割合を比較的小さくするのが好ましい。特に好
ましいＳＦ６の割合は、５〜１０ｍｏｌ％である。なお
、ＳＦ６の割合が５ｍｏｌ％以下では、エッチングレー
トが小さく、順テーパ形状となり、又、ＳＦ６の割合が
１０ｍｏｌ％以上では、サイドエッチが大きくなる。
ＳＦ６の割合を比較的小さくするのが好ましい。特に好
ましいＳＦ６の割合は、５〜１０ｍｏｌ％である。なお
、ＳＦ６の割合が５ｍｏｌ％以下では、エッチングレー
トが小さく、順テーパ形状となり、又、ＳＦ６の割合が
１０ｍｏｌ％以上では、サイドエッチが大きくなる。
【００３０】次に、図４を参照しながら、ＷＮゲート電
極を有するセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴを作製した第
２の実施例を説明する。
極を有するセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴを作製した第
２の実施例を説明する。
【００３１】まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上の所定領
域に対して、選択的に、Ｓｉを注入した。注入条件とし
て、加速エネルギを４０ｋｅＶ、注入ドーズ量を４×１
０１２ｃｍ−２とした。イオン注入後、不純物の活性化
のために、８５０℃で２０分間の熱処理を行った。こう
して、半絶縁性ＧａＡｓ基板１のＳｉが注入された領域
に、ｎ型ＧａＡｓ能動層２を形成した（図４（ａ））。
域に対して、選択的に、Ｓｉを注入した。注入条件とし
て、加速エネルギを４０ｋｅＶ、注入ドーズ量を４×１
０１２ｃｍ−２とした。イオン注入後、不純物の活性化
のために、８５０℃で２０分間の熱処理を行った。こう
して、半絶縁性ＧａＡｓ基板１のＳｉが注入された領域
に、ｎ型ＧａＡｓ能動層２を形成した（図４（ａ））。
【００３２】次に、ＲＦ（高周波）スパッタリング法に
より、高融点金属膜であるＷＮ膜３を基板１上の全面に
形成した（図４（ｂ））。ＲＦスパッタリングは、Ｗタ
ーゲットを用い、ＡｒとＮ２の混合ガス雰囲気（圧力２
Ｐａ）中に於て、電力１００Ｗで行った。雰囲気ガスの
混合比は、Ａｒ：Ｎ２＝９：１とした。
より、高融点金属膜であるＷＮ膜３を基板１上の全面に
形成した（図４（ｂ））。ＲＦスパッタリングは、Ｗタ
ーゲットを用い、ＡｒとＮ２の混合ガス雰囲気（圧力２
Ｐａ）中に於て、電力１００Ｗで行った。雰囲気ガスの
混合比は、Ａｒ：Ｎ２＝９：１とした。
【００３３】ＷＮ膜３上に、ゲート電極パターン（電極
幅０．５μｍ）を有するフォトレジスト４を形成した後
、基板１を平行平板型リアクタを有するＲＩＥ装置内で
、フォトレジスト４をエッチングに対するマスクとして
、ＷＮ膜３のエッチング加工を行うことにより、ＷＮゲ
ート電極５を形成した（図４（ｃ））。このエッチング
は、ＣＨＦ３、ＳＦ６、及びＯ２との混合ガスをエッチ
ングガスとして用い、圧力１０Ｐａ、電力１００Ｗの条
件で行った。ここで、混合比は、ＳＦ６／（ＣＨＦ３＋
ＳＦ６）＝１０％、Ｏ２／（ ＣＨＦ３＋ＳＦ６＋Ｏ２
）＝１０％とした。
幅０．５μｍ）を有するフォトレジスト４を形成した後
、基板１を平行平板型リアクタを有するＲＩＥ装置内で
、フォトレジスト４をエッチングに対するマスクとして
、ＷＮ膜３のエッチング加工を行うことにより、ＷＮゲ
ート電極５を形成した（図４（ｃ））。このエッチング
は、ＣＨＦ３、ＳＦ６、及びＯ２との混合ガスをエッチ
ングガスとして用い、圧力１０Ｐａ、電力１００Ｗの条
件で行った。ここで、混合比は、ＳＦ６／（ＣＨＦ３＋
ＳＦ６）＝１０％、Ｏ２／（ ＣＨＦ３＋ＳＦ６＋Ｏ２
）＝１０％とした。
【００３４】本実施例のエッチングによれば、ＷＮゲー
ト電極５の側壁部へ堆積されたポリマのために、ＷＮゲ
ート電極５のサイドエッチが抑制された。こうして、Ｗ
Ｎゲート電極５の側面は基板１の表面に垂直なものとな
った。従って、ＷＮゲート電極５の幅は、フォトレジス
ト４のＷＮゲート電極パターンの幅を忠実に再現したも
のとなった。
ト電極５の側壁部へ堆積されたポリマのために、ＷＮゲ
ート電極５のサイドエッチが抑制された。こうして、Ｗ
Ｎゲート電極５の側面は基板１の表面に垂直なものとな
った。従って、ＷＮゲート電極５の幅は、フォトレジス
ト４のＷＮゲート電極パターンの幅を忠実に再現したも
のとなった。
【００３５】上記のエッチング工程後、ＷＮゲート電極
５の側壁部に形成されているポリマ堆積物を除去するた
めに、同じＲＩＥ装置内で、Ｏ２プラズマによるアッシ
ング処理を連続的に行った。この処理の際のＯ２ガスの
放電条件は、圧力５Ｐａ、電力５０Ｗであった。この処
理により、ＷＮゲート電極５の側壁部のポリマ堆積物は
酸化され、ＷＮゲート電極５の側壁部から除去された。
５の側壁部に形成されているポリマ堆積物を除去するた
めに、同じＲＩＥ装置内で、Ｏ２プラズマによるアッシ
ング処理を連続的に行った。この処理の際のＯ２ガスの
放電条件は、圧力５Ｐａ、電力５０Ｗであった。この処
理により、ＷＮゲート電極５の側壁部のポリマ堆積物は
酸化され、ＷＮゲート電極５の側壁部から除去された。
【００３６】フォトレジスト４を除去した後、ｎ＋型拡
散領域６を基板１内に形成するためのマスクパターンを
有するフォトレジスト（不図示）を基板上に形成した。
散領域６を基板１内に形成するためのマスクパターンを
有するフォトレジスト（不図示）を基板上に形成した。
【００３７】上記のフォトレジスト及びＷＮゲート電極
５をマスクとして、イオン注入法により、Ｓｉを基板１
に注入した。注入条件として、加速エネルギを５０ｋｅ
Ｖ、注入ドーズ量を２×１０１３ｃｍ−２とした。
５をマスクとして、イオン注入法により、Ｓｉを基板１
に注入した。注入条件として、加速エネルギを５０ｋｅ
Ｖ、注入ドーズ量を２×１０１３ｃｍ−２とした。
【００３８】フォトレジストを除去した後、Ｎ２雰囲気
中にてランプアニールを行うことにより、ＷＮゲート電
極５に対して自己整合したソース６ａ及びドレイン６ｂ
等のｎ＋型ＧａＡｓ層６を形成した（図４（ｄ））。
中にてランプアニールを行うことにより、ＷＮゲート電
極５に対して自己整合したソース６ａ及びドレイン６ｂ
等のｎ＋型ＧａＡｓ層６を形成した（図４（ｄ））。
【００３９】次に、リフトオフ法により、オーミック電
極７をｎ＋型ＧａＡｓ層６上の所定位置に形成した後、
４００℃での熱処理によりオーミック電極７のアロイ化
を行った。
極７をｎ＋型ＧａＡｓ層６上の所定位置に形成した後、
４００℃での熱処理によりオーミック電極７のアロイ化
を行った。
【００４０】こうして、サイドエッチの無い微細なＷＮ
ゲート電極５を有するセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴが
作製された（図４（ｅ））。本実施例によれば、幅が１
μｍ程度以下の微細なゲート電極を有するＭＥＳＦＥＴ
を歩留り良く製造することが可能である。
ゲート電極５を有するセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴが
作製された（図４（ｅ））。本実施例によれば、幅が１
μｍ程度以下の微細なゲート電極を有するＭＥＳＦＥＴ
を歩留り良く製造することが可能である。
【００４１】このように、本実施例では、ＣＨＦ３、Ｓ
Ｆ６及びＯ２の混合ガスを用いて、ＷＮ膜３をＷＮゲー
ト電極５の形状にエッチングすることにより、ＷＮゲー
ト電極５の側壁部にＣＨＦ３から生ずるポリマを堆積し
、側壁をエッチングから保護することができた。このた
め、ＷＮゲート電極５の側壁部には、サイドエッチによ
る形状異常が発生せず、制御性の高い微細加工を実施す
ることができた。
Ｆ６及びＯ２の混合ガスを用いて、ＷＮ膜３をＷＮゲー
ト電極５の形状にエッチングすることにより、ＷＮゲー
ト電極５の側壁部にＣＨＦ３から生ずるポリマを堆積し
、側壁をエッチングから保護することができた。このた
め、ＷＮゲート電極５の側壁部には、サイドエッチによ
る形状異常が発生せず、制御性の高い微細加工を実施す
ることができた。
【００４２】また、ＷＮゲート電極５の幅にバラツキが
少なく、しかも、側壁が基板１の表面に対して垂直であ
るため、チャネル長、ゲート−ソース間距離、及びゲー
ト−ドレイン間距離の制御を精度良く行うことができた
。
少なく、しかも、側壁が基板１の表面に対して垂直であ
るため、チャネル長、ゲート−ソース間距離、及びゲー
ト−ドレイン間距離の制御を精度良く行うことができた
。
【００４３】さらに、半絶縁性ＧａＡｓ基板中に於いて
、エッチングガス中のＳによる絶縁不良等の問題が生じ
なかった。
、エッチングガス中のＳによる絶縁不良等の問題が生じ
なかった。
【００４４】なお、上記の何れの実施例に於いても、被
エッチング物である高融点金属膜としてＷＮ膜を用いた
が、他の高融点金属膜、例えば、ＷＳｉＸ膜及びＷＳｉ
Ｎ膜等を用いても同様の効果を得ることができる。
エッチング物である高融点金属膜としてＷＮ膜を用いた
が、他の高融点金属膜、例えば、ＷＳｉＸ膜及びＷＳｉ
Ｎ膜等を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４５】被エッチング物が、２以上の異なる高融点
金属層からなる多層膜であっても、上記の実施例と同様
の効果を得ることができる。
金属層からなる多層膜であっても、上記の実施例と同様
の効果を得ることができる。
【００４６】エッチングマスクとして、フォトレジスト
以外のもの、例えば、ＳｉＯ２膜を用いても、実施例と
同様の効果を得ることができる。エッチングマスクの材
料は、実施例のものに限定されない。
以外のもの、例えば、ＳｉＯ２膜を用いても、実施例と
同様の効果を得ることができる。エッチングマスクの材
料は、実施例のものに限定されない。
【００４７】被エッチング物である高融点金属膜を堆積
する下地として、上記何れの実施例に於いても、ＧａＡ
ｓ基板を用いたが、他の材料からなる基板、例えばシリ
コン基板を用いてもよい。
する下地として、上記何れの実施例に於いても、ＧａＡ
ｓ基板を用いたが、他の材料からなる基板、例えばシリ
コン基板を用いてもよい。
【００４８】図５は、上述のエッチングガスを用いて、
半絶縁性ＧａＡｓ基板３１上に形成された窒化珪素膜３
２をエッチング加工した第３の実施例を説明するための
図である。
半絶縁性ＧａＡｓ基板３１上に形成された窒化珪素膜３
２をエッチング加工した第３の実施例を説明するための
図である。
【００４９】図５に示されるように、半絶縁性ＧａＡｓ
基板３１上に、窒化珪素膜（３００ｎｍ）３２が堆積さ
れた後、２μｍ×２μｍの開口部３４を有するポジ型レ
ジスト３３を窒化珪素膜３２上に形成した。このあと、
このポジ型レジスト３３をエッチングマスクとして、窒
化珪素膜３２のエッチングを行った。このエッチングは
、圧力５Ｐａ、電力１００Ｗの条件で行った。ここで、
エッチングガスの混合比は、ＳＦ６／（ＣＨＦ３＋ＳＦ
６）＝５％、Ｏ２／（ ＣＨＦ３＋ＳＦ６＋Ｏ２）＝１
０％とした。
基板３１上に、窒化珪素膜（３００ｎｍ）３２が堆積さ
れた後、２μｍ×２μｍの開口部３４を有するポジ型レ
ジスト３３を窒化珪素膜３２上に形成した。このあと、
このポジ型レジスト３３をエッチングマスクとして、窒
化珪素膜３２のエッチングを行った。このエッチングは
、圧力５Ｐａ、電力１００Ｗの条件で行った。ここで、
エッチングガスの混合比は、ＳＦ６／（ＣＨＦ３＋ＳＦ
６）＝５％、Ｏ２／（ ＣＨＦ３＋ＳＦ６＋Ｏ２）＝１
０％とした。
【００５０】このエッチング工程により、図５に示され
るような、サイドエッチのないコンタクトホール３５を
窒化珪素膜３２中に形成することができた。本実施例に
よれば、３μｍ×３μｍ程度以下の微細なコンタクトホ
ールを形成することも可能である。
るような、サイドエッチのないコンタクトホール３５を
窒化珪素膜３２中に形成することができた。本実施例に
よれば、３μｍ×３μｍ程度以下の微細なコンタクトホ
ールを形成することも可能である。
【００５１】この方法によれば、アスペクト比の高い微
細なコンタクトホール３５を窒化珪素膜３２中に形成す
ることができる。しかも、エッチングガス中のＳの半絶
縁性基板３１表面への吸着が防止されるため、Ｓによる
コンタクト特性の劣化が抑制される。
細なコンタクトホール３５を窒化珪素膜３２中に形成す
ることができる。しかも、エッチングガス中のＳの半絶
縁性基板３１表面への吸着が防止されるため、Ｓによる
コンタクト特性の劣化が抑制される。
【００５２】
【発明の効果】このように本発明によれば、半導体基板
上に形成された高融点金属を主たる成分とする膜及び窒
化珪素膜対して、異方性の高いエッチングを行うことが
できるので、これらの膜を微細に加工することができる
。また、エッチングガス中のＳのために半導体基板の特
性が劣化してしまうということもない。
上に形成された高融点金属を主たる成分とする膜及び窒
化珪素膜対して、異方性の高いエッチングを行うことが
できるので、これらの膜を微細に加工することができる
。また、エッチングガス中のＳのために半導体基板の特
性が劣化してしまうということもない。
【００５３】本発明により高融点金属ゲート電極を有す
るセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴを製造すれば、高融点
金属ゲート電極の側壁を基板表面に対して垂直となるよ
うに加工することが容易であるので、高精度で制御され
たチャネル長、ゲート−ソース間距離、及びゲート−ド
レイン間距離を有するセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴを
歩留り良く製造できる。本発明によれば、トランジスタ
特性のバラツキ及び異常の少ないセルフアライン型の微
細ＭＥＳＦＥＴを得ることができる。
るセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴを製造すれば、高融点
金属ゲート電極の側壁を基板表面に対して垂直となるよ
うに加工することが容易であるので、高精度で制御され
たチャネル長、ゲート−ソース間距離、及びゲート−ド
レイン間距離を有するセルフアライン型ＭＥＳＦＥＴを
歩留り良く製造できる。本発明によれば、トランジスタ
特性のバラツキ及び異常の少ないセルフアライン型の微
細ＭＥＳＦＥＴを得ることができる。
【００５４】また、本発明によれば、窒化珪素膜に高ア
スペクト比の微細なコンタクトホールを形成することが
でき、しかも、半導体基板表面の特性を、エッチングガ
ス中のＳにより劣化させることがないため、コンタクト
特性に優れた半導体装置を歩留り良く製造することがで
きる。
スペクト比の微細なコンタクトホールを形成することが
でき、しかも、半導体基板表面の特性を、エッチングガ
ス中のＳにより劣化させることがないため、コンタクト
特性に優れた半導体装置を歩留り良く製造することがで
きる。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図２】（ａ）から（ｃ）は第１の実施例に於てエッチ
ングガス中に占めるＳＦ６の割合を変化させたときのＷ
Ｎ配線のエッチング形状の変化を示す断面図である。
ングガス中に占めるＳＦ６の割合を変化させたときのＷ
Ｎ配線のエッチング形状の変化を示す断面図である。
【図３】各条件でＷＮ膜のエッチングを行ったときの、
ＷＮ膜のエッチングレートを示すグラフである。
ＷＮ膜のエッチングレートを示すグラフである。
【図４】（ａ）から（ｅ）は第２の実施例を示す断面図
である。
である。
【図５】第３の実施例を示す断面図である。
【図６】従来技術により作製された配線を示す断面図で
ある。
ある。
１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板
２ ｎ型ＧａＡｓ能動層
３ ＷＮ膜
４ フォトレジスト
５ ＷＮゲート電極
６ ｎ＋型拡散層
７ オーミック電極
１１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板
１３ ＷＮ膜
１４ フォトレジスト
１５ ＷＮ配線
２５ ＷＮ配線
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された高融点金属を主
たる成分とする膜をエッチング加工する工程に於て、エ
ッチングガスとして、ＣＨＦ３、ＳＦ６、及びＯ２の混
合ガスを用いる半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】半導体基板上に形成された窒化珪素膜をエ
ッチング加工する工程に於て、エッチングガスとして、
ＣＨＦ３、ＳＦ６、及びＯ２の混合ガスを用いる半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP719391A JPH04240728A (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP719391A JPH04240728A (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240728A true JPH04240728A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11659202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP719391A Withdrawn JPH04240728A (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04240728A (ja) |
-
1991
- 1991-01-24 JP JP719391A patent/JPH04240728A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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