JPH0786236A - 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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- JPH0786236A JPH0786236A JP5230628A JP23062893A JPH0786236A JP H0786236 A JPH0786236 A JP H0786236A JP 5230628 A JP5230628 A JP 5230628A JP 23062893 A JP23062893 A JP 23062893A JP H0786236 A JPH0786236 A JP H0786236A
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- oxide film
- film
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
- H10P50/282—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials
- H10P50/283—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials by chemical means
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体製造装置の酸化膜エッチングにおいて、
シリコン及びシリコン窒化膜、窒化チタンに対して高い
選択比を得ること。 【構成】本発明は、フロロカーボンガスを用いたドライ
エッチングにより酸化膜にホールを形成する工程におい
て、プラズマ中で生成されるデポジション膜の組成の
内、炭素の含有量が５０％以上望ましくは８０％以上で
且つ、フッ素の含有量が５０以下望ましくは２０％以下
である、エッチングガスもしくはガスプラズマを用いる
ことにより、高選択酸化膜エッチングを実現する。
シリコン及びシリコン窒化膜、窒化チタンに対して高い
選択比を得ること。 【構成】本発明は、フロロカーボンガスを用いたドライ
エッチングにより酸化膜にホールを形成する工程におい
て、プラズマ中で生成されるデポジション膜の組成の
内、炭素の含有量が５０％以上望ましくは８０％以上で
且つ、フッ素の含有量が５０以下望ましくは２０％以下
である、エッチングガスもしくはガスプラズマを用いる
ことにより、高選択酸化膜エッチングを実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
に於いて、酸化膜をエッチングする工程に関する。
に於いて、酸化膜をエッチングする工程に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体装置の製造工程に於け
る酸化膜のエッチング工程では、フロロカーボンガスを
用いたドライエッチングが用いられている。一般にフロ
ロカーボンガスとしては、４フッ化炭素や３フッ化メタ
ンのガスもしくはこれらの混合ガスもしくはこれにアル
ゴン、酸素、水素等のガスを混合させたものが用いられ
てきた。
る酸化膜のエッチング工程では、フロロカーボンガスを
用いたドライエッチングが用いられている。一般にフロ
ロカーボンガスとしては、４フッ化炭素や３フッ化メタ
ンのガスもしくはこれらの混合ガスもしくはこれにアル
ゴン、酸素、水素等のガスを混合させたものが用いられ
てきた。
【０００３】酸化膜エッチング工程では、下地材料との
選択比を得ることが重要とされる。下地材料としては、
主にシリコンが存在するが、そのほかシリコン窒化膜や
窒化チタン膜が存在する。これまで、シリコンとの選択
エッチングについて、Ｇｏｔｔｌｉｅｂ Ｓ．Ｏｅｈｒ
ｌｅｉｎ等が次のような報告（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ．Ａ５ １９８７ ｐｐ１５８５）を行っ
ている。即ち、フロロカーボンガスを用いた酸化膜のド
ライエッチングに於いては、シリコン上にカーボンとフ
ッ素から形成されたデポジション膜が堆積し、エッチン
グが抑制されることにより選択比が確保されると報告を
行っている。これに対し、酸化膜上では、膜中の酸素と
カーボンが反応し、このデポジション膜が除去されるた
めにエッチングが抑制されないと説明を行っている。ま
た、堆積した膜厚と選択比とに強い依存性が存在し、堆
積膜厚が厚いほど高い選択比の得られることを報告して
いる。
選択比を得ることが重要とされる。下地材料としては、
主にシリコンが存在するが、そのほかシリコン窒化膜や
窒化チタン膜が存在する。これまで、シリコンとの選択
エッチングについて、Ｇｏｔｔｌｉｅｂ Ｓ．Ｏｅｈｒ
ｌｅｉｎ等が次のような報告（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ．Ａ５ １９８７ ｐｐ１５８５）を行っ
ている。即ち、フロロカーボンガスを用いた酸化膜のド
ライエッチングに於いては、シリコン上にカーボンとフ
ッ素から形成されたデポジション膜が堆積し、エッチン
グが抑制されることにより選択比が確保されると報告を
行っている。これに対し、酸化膜上では、膜中の酸素と
カーボンが反応し、このデポジション膜が除去されるた
めにエッチングが抑制されないと説明を行っている。ま
た、堆積した膜厚と選択比とに強い依存性が存在し、堆
積膜厚が厚いほど高い選択比の得られることを報告して
いる。
【０００４】以上のように、カーボンとフッ素から構成
されるフロロカーボン膜が、酸化膜に於ける選択エッチ
ングでは重要な働きをしていることが知られている。
されるフロロカーボン膜が、酸化膜に於ける選択エッチ
ングでは重要な働きをしていることが知られている。
【０００５】特開平３−１６３８２４号公報では、酸化
膜エッチングに於いて不飽和結合を有する有機物を添加
する方法が報告されている。この発明では、不飽和結合
を有する有機物がシリコン表面に堆積し、エッチングを
防止することを用いている。
膜エッチングに於いて不飽和結合を有する有機物を添加
する方法が報告されている。この発明では、不飽和結合
を有する有機物がシリコン表面に堆積し、エッチングを
防止することを用いている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による酸化膜
エッチングでは、シリコンとの選択比が２０程度と十分
な値が得られていない。また、シリコン窒化膜に対して
は、２程度、更に、窒化チタンに対しては、４程度の選
択比しか得られない。この用に、フッ素の含有量が５０
％を超えるデポジション膜が形成されるような酸化膜エ
ッチングでは、高い選択比を得ることが望めない。
エッチングでは、シリコンとの選択比が２０程度と十分
な値が得られていない。また、シリコン窒化膜に対して
は、２程度、更に、窒化チタンに対しては、４程度の選
択比しか得られない。この用に、フッ素の含有量が５０
％を超えるデポジション膜が形成されるような酸化膜エ
ッチングでは、高い選択比を得ることが望めない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来技術による酸化膜エ
ッチングでは、そのプラズマ中で発生するフロロカーボ
ン膜のフッ素の含有量が５０％を超えている。このよう
なデポジション膜は、スパッタリング速度が大きく、下
地材料表面で充分な厚さが形成されず、シリコンとの選
択比５０程度と分な値が得られていない。また、シリコ
ン窒化膜に対しては、２程度、更に、窒化チタンに対し
ては、４程度の選択比しか得られない。
ッチングでは、そのプラズマ中で発生するフロロカーボ
ン膜のフッ素の含有量が５０％を超えている。このよう
なデポジション膜は、スパッタリング速度が大きく、下
地材料表面で充分な厚さが形成されず、シリコンとの選
択比５０程度と分な値が得られていない。また、シリコ
ン窒化膜に対しては、２程度、更に、窒化チタンに対し
ては、４程度の選択比しか得られない。
【０００８】これに対し、本発明では、プラズマ中で生
成されるデポジション膜の組成の内、酸素の含有量が５
０％以上望ましくは８０％以上で且つ、フッ素の含有量
が５０以下望ましくは２０％以下である、エッチングガ
スもしくはガスプラズマを用いることにより、高選択酸
化膜エッチングを実現する。炭素含有率の大きなデポジ
ション膜は、スパッタリング速度が小さく、エッチング
中に於いても下地材料表面で充分な厚さが形成され、高
選択比が実現される。
成されるデポジション膜の組成の内、酸素の含有量が５
０％以上望ましくは８０％以上で且つ、フッ素の含有量
が５０以下望ましくは２０％以下である、エッチングガ
スもしくはガスプラズマを用いることにより、高選択酸
化膜エッチングを実現する。炭素含有率の大きなデポジ
ション膜は、スパッタリング速度が小さく、エッチング
中に於いても下地材料表面で充分な厚さが形成され、高
選択比が実現される。
【０００９】高選択比を実現するカーボンリッチなフロ
ロカーボン膜を形成するためには、以下に述べるような
２つの方法が考えられる。その第一は、フロロカーボン
ガスに一酸化炭素を添加する方法である。一酸化炭素の
添加により、プラズマ中の主なデポジション種であると
考えられるＣＦ2 が希釈されると同時に、一酸化炭素と
フッ素が反応し、ＣＯＦもしくはＣＯＦ2 を形成するこ
とによりフッ素をプラズマ中から除去する効果を有して
いる。第二は、高密度プラズマを用いる方法である。高
密度プラズマ中では、エッチングガスの解離が進行し、
フロロカーボンガスからフッ素がとれることにより、カ
ーボンを主としたデポジション主が形成される。
ロカーボン膜を形成するためには、以下に述べるような
２つの方法が考えられる。その第一は、フロロカーボン
ガスに一酸化炭素を添加する方法である。一酸化炭素の
添加により、プラズマ中の主なデポジション種であると
考えられるＣＦ2 が希釈されると同時に、一酸化炭素と
フッ素が反応し、ＣＯＦもしくはＣＯＦ2 を形成するこ
とによりフッ素をプラズマ中から除去する効果を有して
いる。第二は、高密度プラズマを用いる方法である。高
密度プラズマ中では、エッチングガスの解離が進行し、
フロロカーボンガスからフッ素がとれることにより、カ
ーボンを主としたデポジション主が形成される。
【００１０】カーボンリッチなデポジション膜は、スパ
ッタリング速度が小さく、エッチング中に下地材料をエ
ッチングから守る効果が大きい。さらにこれに加え、被
エッチング材料の酸素に対し敏感である。即ち、カーボ
ンが酸素を含有した酸化膜上では、その酸素と反応し、
ＣＯもしくはＣＯ2 となることにより、エッチング除去
されてしまい、デポジション膜を生じないのに対し、酸
素を含まないシリコン、シリコン窒化膜や窒化チタン膜
上では、上記の反応が起こらないために、選択比が従来
の酸化膜エッチングに比較し、飛躍的に増大する。
ッタリング速度が小さく、エッチング中に下地材料をエ
ッチングから守る効果が大きい。さらにこれに加え、被
エッチング材料の酸素に対し敏感である。即ち、カーボ
ンが酸素を含有した酸化膜上では、その酸素と反応し、
ＣＯもしくはＣＯ2 となることにより、エッチング除去
されてしまい、デポジション膜を生じないのに対し、酸
素を含まないシリコン、シリコン窒化膜や窒化チタン膜
上では、上記の反応が起こらないために、選択比が従来
の酸化膜エッチングに比較し、飛躍的に増大する。
【００１１】上記のようなエッチングにより、カーボン
リッチなデポジション膜が形成され、高選択比エッチン
グが実現される。
リッチなデポジション膜が形成され、高選択比エッチン
グが実現される。
【００１２】
【実施例】次に、本発明を用いた実施例について図面を
参照し工程順に説明する。
参照し工程順に説明する。
【００１３】図１は本発明の高選択比酸化膜エッチング
に於いてプラズマ中で形成されたデポジション膜の分析
結果を示す。シリコン基板をプラズマ中に導入し、プラ
ズマ照射を実施し、この基板上に形成されたデポジショ
ン膜について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用い分析
した。図１は、ＸＰＳ分析のカーボン（Ｃ１ｓ）につい
ての分析についての分析結果である。ここで、この高選
択比酸化膜エッチングが実現されたエッチング装置は、
マグメネトロン反応性イオンエッチング（ＭＲＩＥ）で
ある。また、エッチングガスには、ＣＨＦ3 とＣＯとの
混合ガスを用い、エッチング条件としては、ガス流量Ｃ
ＨＦ3 ：１０ｓｏｏｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチ
ング圧力：４０ｍＴｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗとし
た。
に於いてプラズマ中で形成されたデポジション膜の分析
結果を示す。シリコン基板をプラズマ中に導入し、プラ
ズマ照射を実施し、この基板上に形成されたデポジショ
ン膜について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用い分析
した。図１は、ＸＰＳ分析のカーボン（Ｃ１ｓ）につい
ての分析についての分析結果である。ここで、この高選
択比酸化膜エッチングが実現されたエッチング装置は、
マグメネトロン反応性イオンエッチング（ＭＲＩＥ）で
ある。また、エッチングガスには、ＣＨＦ3 とＣＯとの
混合ガスを用い、エッチング条件としては、ガス流量Ｃ
ＨＦ3 ：１０ｓｏｏｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチ
ング圧力：４０ｍＴｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗとし
た。
【００１４】図１から分かるように、本プラズマ中で形
成されたデポジション膜のＣ１ｓの信号では、Ｃ−Ｃ結
合に起因するピークが支配的であり、更に、Ｃ−Ｆ2 そ
してＣ−Ｆ3 及びＣ−ＣＦｘ（Ｘ＝１，２または３）に
起因するとピークが観測される。この信号から、カーボ
ンとフッ素の存在割合を計算すると、カーボン６０％、
フッ素４０％であることが結論される。そして、このエ
ッチングでは、シリコンとの選択比が６０が得られる。
成されたデポジション膜のＣ１ｓの信号では、Ｃ−Ｃ結
合に起因するピークが支配的であり、更に、Ｃ−Ｆ2 そ
してＣ−Ｆ3 及びＣ−ＣＦｘ（Ｘ＝１，２または３）に
起因するとピークが観測される。この信号から、カーボ
ンとフッ素の存在割合を計算すると、カーボン６０％、
フッ素４０％であることが結論される。そして、このエ
ッチングでは、シリコンとの選択比が６０が得られる。
【００１５】次に、本ガス系に於いて、ガスの混合比を
変化させた場合の酸化膜のエッチング速度と選択比につ
いて図２に示す。酸化膜のエッチング速度は、最大４０
００オングストローム／ｍｉｎが得られる。ＣＯの添加
量の増加にともない減少するが、選択比は増加する。Ｃ
Ｏ添加量９０％では、シリコンとの選択比６０、シリコ
ン窒化膜と窒化チタン膜に対しては、それぞれ２０及び
１０が実現される。
変化させた場合の酸化膜のエッチング速度と選択比につ
いて図２に示す。酸化膜のエッチング速度は、最大４０
００オングストローム／ｍｉｎが得られる。ＣＯの添加
量の増加にともない減少するが、選択比は増加する。Ｃ
Ｏ添加量９０％では、シリコンとの選択比６０、シリコ
ン窒化膜と窒化チタン膜に対しては、それぞれ２０及び
１０が実現される。
【００１６】第一の実施例に於いて、ＣＨＦ3 の変わり
にＣ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ8 もしくはＣ4Ｆ8 を用いた場合も
同様の効果が得られる。即ち、ＣＯの添加の増加にとも
ない選択比は、増大する。Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ8 もしくは
Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合、シリコンに対する選択比はＣＨ
Ｆ3 を用いた場合と同程度の６０が実現されるが、シリ
コン窒化膜と窒化チタン膜に対しては、効果が大きくな
り、実施例１に比較し、２倍程度の値が得られる。
にＣ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ8 もしくはＣ4Ｆ8 を用いた場合も
同様の効果が得られる。即ち、ＣＯの添加の増加にとも
ない選択比は、増大する。Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ8 もしくは
Ｃ4 Ｆ8 を用いた場合、シリコンに対する選択比はＣＨ
Ｆ3 を用いた場合と同程度の６０が実現されるが、シリ
コン窒化膜と窒化チタン膜に対しては、効果が大きくな
り、実施例１に比較し、２倍程度の値が得られる。
【００１７】実施例２に述べたように、シリコン窒化膜
と高選択比が得られることにより、次に示すような半導
体の製造方法が可能となる。図３に、本実施例の概要を
工程順に説明するための断面図で示す。この実施例は、
自己整合型のコンタクトに適応した実施例である。
と高選択比が得られることにより、次に示すような半導
体の製造方法が可能となる。図３に、本実施例の概要を
工程順に説明するための断面図で示す。この実施例は、
自己整合型のコンタクトに適応した実施例である。
【００１８】シリコン基板３０１上に、ゲート酸化膜３
０２を熱酸化法により成膜に、更に、多結晶シリコンの
配線３０３を形成する。この配線層は、その上部に形成
された酸化膜３０４と同時にパターニングされ、更に、
酸化膜のサイドウォールを形成する。こののちセルフア
ラインストッパ用のシリコン窒化膜３０５と層間絶縁膜
の酸化膜３０６を形成する。この後、コンタクトエッチ
ング用のマスクであるレジスト３０７をリソグラフィ工
程により形成し、図３（ａ）を得る。窒化膜と高選択比
を有する本発明の酸化膜エッチングを施すことにより、
酸化膜エッチングは窒化膜３０５で止まり、図３（ｂ）
を得る。本実施例で用いたのは、マグネトロン反応性イ
オンエッチング（ＭＲＩＥ）である。この時のエッチン
グガスには、Ｃ4 Ｆ8 とＣＯとの混合ガスを用い、エッ
チング条件としては、ガス流量Ｃ4 Ｆ8 ：１０ｓｃｃ
ｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチング圧力：４０ｍＴ
ｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗとした。この時、酸化膜
のエッチング速度は、４５００オングストローム／ｍｉ
ｎ、シリコン窒化膜との選択比は、４０が得られる。こ
のエッチングにより、自己整合的にコンタクトが形成さ
れる。
０２を熱酸化法により成膜に、更に、多結晶シリコンの
配線３０３を形成する。この配線層は、その上部に形成
された酸化膜３０４と同時にパターニングされ、更に、
酸化膜のサイドウォールを形成する。こののちセルフア
ラインストッパ用のシリコン窒化膜３０５と層間絶縁膜
の酸化膜３０６を形成する。この後、コンタクトエッチ
ング用のマスクであるレジスト３０７をリソグラフィ工
程により形成し、図３（ａ）を得る。窒化膜と高選択比
を有する本発明の酸化膜エッチングを施すことにより、
酸化膜エッチングは窒化膜３０５で止まり、図３（ｂ）
を得る。本実施例で用いたのは、マグネトロン反応性イ
オンエッチング（ＭＲＩＥ）である。この時のエッチン
グガスには、Ｃ4 Ｆ8 とＣＯとの混合ガスを用い、エッ
チング条件としては、ガス流量Ｃ4 Ｆ8 ：１０ｓｃｃ
ｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチング圧力：４０ｍＴ
ｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗとした。この時、酸化膜
のエッチング速度は、４５００オングストローム／ｍｉ
ｎ、シリコン窒化膜との選択比は、４０が得られる。こ
のエッチングにより、自己整合的にコンタクトが形成さ
れる。
【００１９】次に、窒化膜と酸化膜をそれぞれ等方的に
エッチングし、コンタクトが開口される。これにより、
図３（ｃ）が得られる。
エッチングし、コンタクトが開口される。これにより、
図３（ｃ）が得られる。
【００２０】実施例２に述べたように、窒化チタン膜と
高選択比が得られることにより、次に示すような半導体
の製造方法が可能となる。図４に、本実施例の概要を工
程順に説明するための断面図を示す。この実施例は、ア
ルミの反射防止膜として窒化チタン膜を用いた場合に適
応した実施例である。
高選択比が得られることにより、次に示すような半導体
の製造方法が可能となる。図４に、本実施例の概要を工
程順に説明するための断面図を示す。この実施例は、ア
ルミの反射防止膜として窒化チタン膜を用いた場合に適
応した実施例である。
【００２１】シリコン基板４０１上に、酸化膜４０２を
ＣＶＤ法により成膜し、更に、アルミの配線４０３を形
成する。この配線層は、その上部に形成されたリソグラ
フィ工程に於ける反射防止膜である窒化チタン４０４と
同時にパターニングされる。層間絶縁膜である酸化膜４
０５をＣＶＤ法により成膜し、この後、スルーホールエ
ッチング用のマスクであるレジスト０６をリソグラフィ
工程により形成し、図４（ａ）を得る。窒化チタンと高
選択比を有る本発明の酸化膜エッチングを施すことによ
り、酸化膜エッチングは窒化チタン膜４０４で止まり、
図４（ｂ）を得る。本実施例で用いたのは、マグネトロ
ン反応性イオンエッチング（ＭＲＩＥ）である。この時
のエッチングガスには、Ｃ4 Ｆ8 とＣＯとの混合ガスを
用い、エッチング条件としては、ガス流量Ｃ4 Ｆ8 ：１
０ｓｃｃｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチング圧力：
４０ｍＴｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗととした。この
時、酸化膜のエッチング速度は、４５００オングストロ
ーム／ｍｉｎ、窒化チタン膜との選択比は、２０が得ら
れる。従来のスルーホールエッチングでは、窒化チタン
膜との選択比が、４程度しか得られないために、スルー
ホールエッチング中にこの窒化チタン膜は、エッチング
されてしまい、図５に示すようなアルミのスパッタ再付
着層５０６が発生し、スルーホール抵抗の高抵抗化と良
品率の低下を生じていた。これに対し、本発明を適応す
ることにより、これらの問題は解決される。
ＣＶＤ法により成膜し、更に、アルミの配線４０３を形
成する。この配線層は、その上部に形成されたリソグラ
フィ工程に於ける反射防止膜である窒化チタン４０４と
同時にパターニングされる。層間絶縁膜である酸化膜４
０５をＣＶＤ法により成膜し、この後、スルーホールエ
ッチング用のマスクであるレジスト０６をリソグラフィ
工程により形成し、図４（ａ）を得る。窒化チタンと高
選択比を有る本発明の酸化膜エッチングを施すことによ
り、酸化膜エッチングは窒化チタン膜４０４で止まり、
図４（ｂ）を得る。本実施例で用いたのは、マグネトロ
ン反応性イオンエッチング（ＭＲＩＥ）である。この時
のエッチングガスには、Ｃ4 Ｆ8 とＣＯとの混合ガスを
用い、エッチング条件としては、ガス流量Ｃ4 Ｆ8 ：１
０ｓｃｃｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチング圧力：
４０ｍＴｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗととした。この
時、酸化膜のエッチング速度は、４５００オングストロ
ーム／ｍｉｎ、窒化チタン膜との選択比は、２０が得ら
れる。従来のスルーホールエッチングでは、窒化チタン
膜との選択比が、４程度しか得られないために、スルー
ホールエッチング中にこの窒化チタン膜は、エッチング
されてしまい、図５に示すようなアルミのスパッタ再付
着層５０６が発生し、スルーホール抵抗の高抵抗化と良
品率の低下を生じていた。これに対し、本発明を適応す
ることにより、これらの問題は解決される。
【００２２】本実施例は、反応ガスとして、４フッ化メ
タンと水素との混合ガスを用いた場合である。エッチン
グ装置として、マグネトロン反応性イオンエッチング
（ＭＲＩＥ）を用い、また、エッチング圧力として、３
０ｍＴｏｒｒを用いる。ＣＦ4とＨ2 との混合ガスを用
いた場合、その水素の混合比を６０％以上とした場合、
第一の実施例と同様の効果が得られる。即ち、プラズマ
中で形成されるデポジション膜は、カーボンリッチとな
り、更に、シリコンとの選択比６０、シリコン窒化膜と
窒化チタン膜に対しては、それぞれ２０及び１０が実現
される。
タンと水素との混合ガスを用いた場合である。エッチン
グ装置として、マグネトロン反応性イオンエッチング
（ＭＲＩＥ）を用い、また、エッチング圧力として、３
０ｍＴｏｒｒを用いる。ＣＦ4とＨ2 との混合ガスを用
いた場合、その水素の混合比を６０％以上とした場合、
第一の実施例と同様の効果が得られる。即ち、プラズマ
中で形成されるデポジション膜は、カーボンリッチとな
り、更に、シリコンとの選択比６０、シリコン窒化膜と
窒化チタン膜に対しては、それぞれ２０及び１０が実現
される。
【００２３】ここで、ガス流量ＣＨＦ3 ：１０ｓｃｃ
ｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチング圧力：３０ｍＴ
ｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗとした。
ｍ、ＣＯ：１００ｓｃｃｍ、エッチング圧力：３０ｍＴ
ｏｒｒ、高周波電力：６００Ｗとした。
【００２４】図６は本発明を実施するための高密度プラ
ズマ源である。本発明は、高密度のプラズマ源を用いる
ことにより、より有効性を増すことが可能となる。
ズマ源である。本発明は、高密度のプラズマ源を用いる
ことにより、より有効性を増すことが可能となる。
【００２５】上述まで用いてきたエッチング装置は、Ｍ
ＲＩＥ装置であるが、この装置のプラズマ密度は、５ｘ
１０10ｃｍ-3程度である。図６に示したエッチング装置
では、１ｘ１０12ｃｍ-3以上のプラズマ密度が得られ
る。このプラズマを用いることにより、エッチングガス
として用いるフロロカーボンガスの解離が進行し、より
カーボンリッチなデポジション膜を得ることが可能とな
る。更に、高密度プラズマでは、非常に高いエッチング
速度が得られ、スループットが向上される。
ＲＩＥ装置であるが、この装置のプラズマ密度は、５ｘ
１０10ｃｍ-3程度である。図６に示したエッチング装置
では、１ｘ１０12ｃｍ-3以上のプラズマ密度が得られ
る。このプラズマを用いることにより、エッチングガス
として用いるフロロカーボンガスの解離が進行し、より
カーボンリッチなデポジション膜を得ることが可能とな
る。更に、高密度プラズマでは、非常に高いエッチング
速度が得られ、スループットが向上される。
【００２６】以下、本発明に用いる高密度プラズマ源の
一例を説明する。エッチング装置の概要を図６に示し、
説明を行う。図６（ａ），（ｂ）は、本装置の断面図及
び上部電極図である。図６（ａ），（ｂ）に於いて、ド
ライエッチング装置は、チャンバ１内に設けられた半導
体基板９を載置する試料台８としての下部電極と、これ
に対向して設けられた電極２Ａと、チャンバ１に隣接し
て設けられたマイクロ波発信器４と上部電極２Ａの上部
に設けられた導波管５を介してマイクロ波発信器４より
チャンバ内にマイクロ波を導入するテフロン板３からな
る誘電体線路と、試料台８に接続した高周波電源１０と
から主に構成される。本実施例のエッチング装置は、基
本的には平行平板型である。導波管５を伝播してきたマ
イクロ波は、誘電体線路に入り、進行方向に対し横方向
に広がり伝播する。この時、横方向の電界強度は一様で
あり、進行方向には、定在波が生じる。テフロン板内部
のマイクロ波は、下方のマイクロ波放射口１３から放出
され、高密度プラズマを発生させる。このマイクロ波放
射口を複数個設け、それぞれ、発生したプラズマを半導
体基板９まで拡散させることにより、基板上では均一な
プラズマが得られる。
一例を説明する。エッチング装置の概要を図６に示し、
説明を行う。図６（ａ），（ｂ）は、本装置の断面図及
び上部電極図である。図６（ａ），（ｂ）に於いて、ド
ライエッチング装置は、チャンバ１内に設けられた半導
体基板９を載置する試料台８としての下部電極と、これ
に対向して設けられた電極２Ａと、チャンバ１に隣接し
て設けられたマイクロ波発信器４と上部電極２Ａの上部
に設けられた導波管５を介してマイクロ波発信器４より
チャンバ内にマイクロ波を導入するテフロン板３からな
る誘電体線路と、試料台８に接続した高周波電源１０と
から主に構成される。本実施例のエッチング装置は、基
本的には平行平板型である。導波管５を伝播してきたマ
イクロ波は、誘電体線路に入り、進行方向に対し横方向
に広がり伝播する。この時、横方向の電界強度は一様で
あり、進行方向には、定在波が生じる。テフロン板内部
のマイクロ波は、下方のマイクロ波放射口１３から放出
され、高密度プラズマを発生させる。このマイクロ波放
射口を複数個設け、それぞれ、発生したプラズマを半導
体基板９まで拡散させることにより、基板上では均一な
プラズマが得られる。
【００２７】本プラズマ源では、プラズマ密度、最大５
ｘ１０12ｃｍ-3が得られる。このプラズマを用いること
により、エッチングガスとして用いるフロロカーボンガ
スの解離が進行し、よりカーボンリッチなデポジション
膜を得ることが可能となる。更に、高密度プラズマで
は、非常に高いエッチング速度が得られ、スループット
が向上される。
ｘ１０12ｃｍ-3が得られる。このプラズマを用いること
により、エッチングガスとして用いるフロロカーボンガ
スの解離が進行し、よりカーボンリッチなデポジション
膜を得ることが可能となる。更に、高密度プラズマで
は、非常に高いエッチング速度が得られ、スループット
が向上される。
【００２８】
【発明の効果】本発明では、フロロカーボンガスを用い
たドライエッチングにより酸化膜にホールを形成する工
程に於いて、プラズマ中で生成されるデポジション膜の
組成の内、炭素の含有量が５０％以上望ましくは８０％
以上で且つ、フッ素の含有量が５０以下望ましくは２０
％以下である、エッチングガスもしくはガスプラズマを
用いることにより、高選択酸化膜エッチングを実現す
る。
たドライエッチングにより酸化膜にホールを形成する工
程に於いて、プラズマ中で生成されるデポジション膜の
組成の内、炭素の含有量が５０％以上望ましくは８０％
以上で且つ、フッ素の含有量が５０以下望ましくは２０
％以下である、エッチングガスもしくはガスプラズマを
用いることにより、高選択酸化膜エッチングを実現す
る。
【図１】本発明のエッチングプラズマ中で得られるデポ
ジション膜のＸＰＳ分析結果。
ジション膜のＸＰＳ分析結果。
【図２】酸化膜のエッチング速度とシリコンに対する選
択比のＣＯ添加量依存性。
択比のＣＯ添加量依存性。
【図３】本発明を用い形成したセルフアラインコンタク
ト実施例の工程順説明縦断面図である。
ト実施例の工程順説明縦断面図である。
【図４】本発明を、スルーホール工程に適応した実施例
である。
である。
【図５】スルーホールエッチング工程についての従来技
術を用い実施した縦断面図である。
術を用い実施した縦断面図である。
【図６】本発明で用いる高密度プラズマ源の縦断面図と
電極である。
電極である。
１ チャンバ ２Ａ 上部電極 ３ テフロン板 ４ マイクロ波発信器 ５ 導波管 ６ ガス導入部 ７ 真空排気系 ８ 下部電極 ９ 半導体基板 １０ 高周波電源 １１ 磁石 １２ アルマイト １３ マイクロ波放射口
Claims (5)
- 【請求項１】 フロロカーボンガスを用いたドライエッ
チングにより酸化膜にホールを形成する工程に於いて、
プラズマ中で生成されるデポジション膜の組成が、炭素
の含有量が５０％以上望ましくは８０％以上で且つ、フ
ッ素の含有量が５０以下望ましくは２０％以下であるこ
とを特徴とするとする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 反応ガスとして、３フッ化メタンと１酸
化炭素との混合ガスを用い、その１酸化炭素の混合比を
８０％望ましくは９０％以上とす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】 反応ガスとして、３フッ化メタンの代わ
りとして６フッ化エタンもしくは８フッ化プロパンもし
くは８フッ化ブタン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４】 反応ガスとして、４フッ化メタンと水素
の混合ガスを用い、その水素混合比を６０％以上とする
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】 プラズマ密度が５ｘ１０10ｃｍ-3以上望
ましくは５ｘ１０11ｃｍ-3以上であるプラズマを用いる
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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5230628A JP2720763B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 半導体装置の製造方法 |
| EP94114728A EP0644584A1 (en) | 1993-09-17 | 1994-09-19 | Improvement on selectivity in etching an oxidation film in a method for fabricating a semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5230628A JP2720763B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786236A true JPH0786236A (ja) | 1995-03-31 |
| JP2720763B2 JP2720763B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=16910767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5230628A Expired - Lifetime JP2720763B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0644584A1 (ja) |
| JP (1) | JP2720763B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08291299A (ja) * | 1995-04-21 | 1996-11-05 | Central Glass Co Ltd | クリーニングガス、エッチングガス |
| JPH1092792A (ja) * | 1996-09-18 | 1998-04-10 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH11111677A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| KR100616178B1 (ko) * | 1997-09-29 | 2006-10-24 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 실리콘이산화물-함유층을에칭하기위한방법 |
| JP2021163839A (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びプラズマ処理装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6171974B1 (en) | 1991-06-27 | 2001-01-09 | Applied Materials, Inc. | High selectivity oxide etch process for integrated circuit structures |
| US5880036A (en) | 1992-06-15 | 1999-03-09 | Micron Technology, Inc. | Method for enhancing oxide to nitride selectivity through the use of independent heat control |
| US6184150B1 (en) | 1992-09-08 | 2001-02-06 | Applied Materials Inc. | Oxide etch process with high selectivity to nitride suitable for use on surfaces of uneven topography |
| US5880037A (en) * | 1992-09-08 | 1999-03-09 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch process using a mixture of a fluorine-substituted hydrocarbon and acetylene that provides high selectivity to nitride and is suitable for use on surfaces of uneven topography |
| US6194325B1 (en) | 1992-09-08 | 2001-02-27 | Applied Materials Inc. | Oxide etch process with high selectivity to nitride suitable for use on surfaces of uneven topography |
| EP0777267A1 (en) * | 1995-11-28 | 1997-06-04 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch process with high selectivity to nitride suitable for use on surfaces of uneven topography |
| TW348296B (en) * | 1995-12-16 | 1998-12-21 | Hyundai Electronics Ind | Method for forming contact hole in semiconductor device |
| US5874345A (en) * | 1996-11-18 | 1999-02-23 | International Business Machines Corporation | Method for planarizing TEOS SiO2 filled shallow isolation trenches |
| US6183655B1 (en) | 1997-09-19 | 2001-02-06 | Applied Materials, Inc. | Tunable process for selectively etching oxide using fluoropropylene and a hydrofluorocarbon |
| US6387287B1 (en) | 1998-03-27 | 2002-05-14 | Applied Materials, Inc. | Process for etching oxide using a hexafluorobutadiene and manifesting a wide process window |
| US6602434B1 (en) | 1998-03-27 | 2003-08-05 | Applied Materials, Inc. | Process for etching oxide using hexafluorobutadiene or related fluorocarbons and manifesting a wide process window |
| US6174451B1 (en) | 1998-03-27 | 2001-01-16 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch process using hexafluorobutadiene and related unsaturated hydrofluorocarbons |
| US6184119B1 (en) | 1999-03-15 | 2001-02-06 | Vlsi Technology, Inc. | Methods for reducing semiconductor contact resistance |
| US6849193B2 (en) | 1999-03-25 | 2005-02-01 | Hoiman Hung | Highly selective process for etching oxide over nitride using hexafluorobutadiene |
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| JPH04258117A (ja) * | 1991-02-12 | 1992-09-14 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
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| JPH07118474B2 (ja) * | 1984-12-17 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | エツチングガス及びこれを用いたエツチング方法 |
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| DE69226253T2 (de) * | 1992-01-24 | 1998-12-17 | Applied Materials, Inc., Santa Clara, Calif. | Plasmaätzverfahren und Reaktor zur Plasmabearbeitung |
| EP0552490A1 (en) * | 1992-01-24 | 1993-07-28 | Applied Materials, Inc. | Process for etching an oxide layer over a nitride |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP5230628A patent/JP2720763B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-09-19 EP EP94114728A patent/EP0644584A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2720763B2 (ja) | 1998-03-04 |
| EP0644584A1 (en) | 1995-03-22 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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