JPH09205143A - 接続孔の形成方法 - Google Patents
接続孔の形成方法Info
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- JPH09205143A JPH09205143A JP1126596A JP1126596A JPH09205143A JP H09205143 A JPH09205143 A JP H09205143A JP 1126596 A JP1126596 A JP 1126596A JP 1126596 A JP1126596 A JP 1126596A JP H09205143 A JPH09205143 A JP H09205143A
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Abstract
Ox層間絶縁膜/エッチング停止膜間の選択比を増大さ
せる。 【解決手段】 オフセット酸化膜4やサイドウォール5
を被覆するエッチング停止膜を、従来一般的なSixN
y膜に代わり、SiOxNy膜で構成する。SiOxN
yは原子組成がSiOxやSixNyよりもSiリッチ
で、SiOxよりもOが少ないため、SiOxNyエッ
チング停止膜7上のSiOx層間絶縁膜8をフルオロカ
ーボン(FC)系ガスを用いてエッチングすると、該停
止膜7の露出面ではカーボンの除去が鈍り、FC系ポリ
マーの堆積傾向が強まる。このため、SiOx/SiO
xNy間では、SiOx/SixNy間よりもエッチン
グ選択比が大きくなる。SiOxNyエッチング停止膜
7は、膜厚を最適化すればエキシマ・レーザ波長域にお
ける反射防止膜としても働く。
Description
デバイス加工分野に適用される接続孔の形成方法に関
し、特にエッチング停止膜を用いる自己整合コンタクト
・プロセスにおいて、十分なエッチング選択比を容易に
確保する方法に関する。
用される微細な半導体デバイスの製造プロセスでは、接
続孔の設計余裕を下層配線との位置合わせのバラつきを
考慮して決定すると、接続孔の設計寸法(=ホール径+
設計余裕)が大きくなり過ぎる問題が生じている。この
位置合わせのバラつきは、フォトリソグラフィで用いら
れる縮小投影露光装置のアライメント性能の不足に起因
するものである。しかもこのバラつきは、半導体プロセ
スに含まれる様々なスケーリング・ファクターの中でも
特にスケール・ダウンが困難な項目であり、解像度以上
に露光技術の限界を決定する要因であるとすら言われて
いる。この問題を、図6ないし図8を参照しながら説明
する。
隣接するゲート電極(ワード線)の間で上層配線(ビッ
ト線)の基板コンタクトを形成する部分を示している。
すなわち、予めウェル形成や素子分離を行ったシリコン
基板21(Si)の表面には、熱酸化により形成された
ゲート酸化膜22(SiO2 )を介してゲート電極23
(polySi/WSix)が形成されている。これら
ゲート電極23は、いずれもその上面をオフセット酸化
膜24(SiOx)、側面をサイドウォール25(Si
Ox)にそれぞれ被覆されている。また、シリコン基板
21の表層部にはLDD構造を有するソース/ドレイン
領域26が、上記ゲート電極23および上記サイドウォ
ール25に対して自己整合的に形成されている。
された基体を一旦、SiOx層間絶縁膜27でほぼ平坦
化し、形成すべき接続孔(コンタクトホール)とゲート
電極23の電極間スペースとの位置合わせのバラつきを
考慮してフォトリソグラフィを行い、十分に大きな開口
を有するレジスト・パターン28を形成したとする。こ
のとき、ゲート電極間スペースが極度に縮小されている
と、図6に示されるように、レジスト・パターン28の
開口はゲート電極28のエッジと重複してしまう。
チング選択比を確保できる条件にしたがってSiOx層
間絶縁膜27をエッチングすると、図7に示されるよう
に、配線間スペースがそのまま底面となるようなコンタ
クトホール29が形成される。しかし、この例のように
局部的な膜厚差を有するSiOx層間絶縁膜27にコン
タクトホール29を開口するプロセスでは、シリコン基
板21を完全に露出させようとすると過剰なオーバーエ
ッチングが要求されるので、上記レジスト・パターン2
8の開口に掛かるオフセット酸化膜24やサイドウォー
ル25の一部も当然除去されてしまう。この結果、図7
に示されるように、コンタクトホール29の側壁面に
は、ゲート電極23が一部露出した状態となる。したが
って、このコンタクトホール29を図8に示されるごと
く上層配線30で被覆すると、ゲート電極23と上層配
線30とが短絡してしまう。
過剰なオーバーエッチングを行わなくともコンタクトホ
ールが開口できるよう、層間絶縁膜の形状を基体の凹凸
にならったコンフォーマル形状としておく方法が考えら
れるが、これでは基体の平坦化が不可能となる。このこ
とは、平坦化の重要性がますます高まる今後の半導体デ
バイス製造において、大きなデメリットとなる。
設計余裕をフォトマスク上で不要にできる自己整合コン
タクト(SAC)プロセスが関心を集めている。このプ
ロセスには色々な種類があるが、露光工程が増えないこ
とから最もよく検討されているのは、窒化シリコン膜
(SixNy)をエッチング停止層として用いる方法で
ある。上述のSRAMのメモリセルの例では、オフセッ
ト酸化膜24とサイドウォール25の表面をSixNy
からなるエッチング停止膜で被覆した後に、SiOx層
間絶縁膜27を形成する。
27のエッチングはエッチング停止膜が露出するとそこ
から先へは進まないため、オーバーエッチング時にもオ
フセット酸化膜24やサイドウォール25が保護され
る。被エッチング領域の全面にエッチング停止膜が露出
したら、今度はSixNy用のエッチング条件に切り替
えて、エッチング停止膜を選択的に除去することで、コ
ンタクトホールが完成される。したがって、層間絶縁膜
を平坦化しながらも良好なコンタクト形成が可能とな
る。
Ny膜を用いたSACプロセスを実用化するためには、
SiOx層間絶縁膜のドライエッチングをSixNyエ
ッチング停止膜の上で精度良く停止させるという、難度
の高い技術をクリアしなければならない。SiOx膜と
SixNy膜とを比べると、各々を構成するSi−O結
合(原子間結合エネルギー=465kJ/mol)とS
i−N結合(同440kJ/mol)とがエネルギー的
に接近しており、エッチング・ガスも基本的に同じであ
ることから、互いに選択性を確保することは本質的に難
しいのである。
応を主体とする機構によりエッチングされるのに対し、
SixNy膜はF* を主エッチング種とするラジカル反
応機構にもとづいてエッチングされ、エッチング速度も
SiOx膜より若干速い。このため、SiOx膜上にお
けるSixNy膜のドライエッチングについては、エッ
チング反応系のラジカル性を高めることで対処可能であ
り、これまでにも幾つかのプロセスが提案されてきた。
しかし、その逆のSixNy膜上におけるSiOx膜の
エッチングでは、選択性の確保はより困難である。なぜ
なら、イオン・アシスト反応を主体とする機構によりS
iOx膜をエッチングしていても、その反応系中には必
ずラジカルが生成しており、SixNy膜が露出した時
点でこのラジカルにより該SixNy膜のエッチング速
度が上昇してしまうからである。近年では、SixNy
膜上におけるSiOx膜のエッチングをフルオロカーボ
ン系ガスのプラズマを用いて行い、このとき生成するフ
ルオロカーボン系ポリマーを利用して選択比を確保する
方法が主流となっている。また、このポリマー生成によ
るエッチング速度の低下は、ECRプラズマ,誘導結合
プラズマ,ヘリコン波プラズマといった、イオン電流密
度5mA/cm2 以上を達成可能ないわゆる高密度プラ
ズマを用いることで解決しようとする傾向にある。しか
しながらこの方法には、続くSixNy膜のエッチング
に際して表面に堆積したポリマーの完全除去が難しいと
いう問題があり、技術の選択肢も少ないのが現状であ
る。
ACプロセスの新たな選択肢となり得る接続孔の形成方
法を提供することを目的とする。
法は、基板上に形成された電極パターンの隣接部位にお
いて該基板に臨む接続孔をSACプロセスにより形成す
る際に、従来のSixNy膜に代わりSiOxNy系膜
をエッチング停止膜として用いることで、上述の目的を
達成しようとするものである。
Ny間で選択比を確保したエッチングが重要なポイント
となる。SiOxNy膜は、原子組成比がおおよそS
i:O:N=2:1:1であり、50%程度がSiで占
められるシリコン・リッチな組成を有し、このことから
も推察されるように、ドライエッチングに際してSiと
SiOxの中間的なエッチング特性を示す。このSiO
xNy膜の上でSiOx膜をフルオロカーボン系ガスを
用いてエッチングすると、SiOxNy膜は膜中のO原
子がSiOx膜に比べて少ないため、その露出面ではC
原子の除去が進行せず、結果的にカーボン系ポリマーの
堆積が促進されてエッチング速度が低下する。つまり、
SiOxNy膜の表面における選択性の達成機構は、S
i膜上におけるそれと類似している。これに対し、従来
からエッチング停止膜として多く用いられてきたSix
Ny膜は、Si組成比がSiOxに近く、前述したとお
りエッチング特性も元来SiOxに類似しており、本質
的に高い選択比を望むことができない。本発明ではSi
OxNy膜をエッチング停止膜として用いることによ
り、Si/SiOx間の選択比には及ばないものの、S
ixNy/SiOx間に比べれば2倍程度高い選択比を
達成することができ、エッチングが容易となる。
xNy膜との本来的なエッチング特性の差を利用するの
で、SiOx膜のエッチング時にフルオロカーボン系化
合物を含むエッチング・ガスを用いたとしても、従来の
ように過剰量のカーボン系ポリマーを発生させる必要が
ない。このため、SiOxNyエッチング停止膜自身の
除去も容易となる。このSiOxNyエッチング停止膜
の除去は、典型的にはSi用のエッチング条件にしたが
ってハロゲン系エッチング・ガスを用いて行うことがで
きるので、下地のSiOx膜、すなわちオフセット酸化
膜やサイドウォールに対して高選択比を達成することが
できる。ただし、SiOx膜のエッチングに用いられる
フルオロカーボン系ガスを用いた場合にも、堆積性をや
や抑え、フッ素ラジカルの生成を促進するような条件に
調整すれば、良好なエッチングは十分に可能である。
停止膜は、オフセット絶縁膜と前記サイドウォールとに
接して設けられるのが一般的である。この場合、SiO
x系絶縁膜のエッチングをSiOxNy系エッチング停
止膜に対して十分に高い選択比を確保できる条件で行っ
た後、SiOxNy系エッチング停止膜のエッチングを
今度はオフセット絶縁膜やサイドウォールに対して十分
に高い選択比を確保できる条件で行うことになる。ここ
で、エッチング停止膜は一般に数十nmの薄い膜である
ため、このエッチングを単極式静電チャックの残留電荷
除去放電を兼ねて行うことも可能である。単極式静電チ
ャックとは、絶縁ステージに埋設された単一の内部電極
に所定の極性の直流電圧を印加してウェハを吸着させる
機構である。この方式において、対向アースはプラズマ
を経由してプラズマ・チャンバの壁でとられるため、ウ
ェハをステージから脱着させる際にも何らかのガスを放
電させてプラズマを励起しなければならない。本発明で
は、このときに放電させるガスとしてSiOxNy膜用
のエッチング・ガスを導入することにより、残留電荷の
除去とSiOxNy系エッチング停止膜のエッチングと
を同時に行い、これによりスループットの向上を図るこ
とができる。
チング停止膜は、SiOx系絶縁膜の膜厚方向の一部に
介在される形で設けても良い。つまり、オフセット絶縁
膜とSiOxNy系エッチング停止膜との間に、適当な
膜厚のSiOx系絶縁膜を介在させる形式である。しか
し、エッチング停止膜の本来の役目は、平坦化により局
部的に大きな膜厚差を生じた層間絶縁膜のオーバーエッ
チングから下地パターンを保護することであるから、こ
のエッチング停止膜が層間絶縁膜の余りにも表層近くに
あったのでは意味がない。したがって、介在されるSi
Ox系絶縁膜は十分に薄く、その上のSiOxNy系エ
ッチング停止膜が下地パターンのプロファイルを十分に
反映できる様でなければならない。
止膜の下にも薄いSiOx系絶縁膜を介在させた場合、
SiOxNy系エッチング停止膜のエッチングを終了し
た後に再度SiOx系絶縁膜のエッチングを行わなけれ
ばならないので、エッチングの手間は必然的に増える。
しかし、SiOxNy膜はH含有量によっては耐湿性が
若干不足することもあるので、このような場合に耐湿性
に優れるSiOx系絶縁膜を介在させておくことは、半
導体デバイスの信頼性を向上させる観点から有効であ
る。
マ・レーザ波長域において適度な光学定数(n,k)
(ただし、nは複素振幅屈折率の実数部,kは虚数部係
数である。)を示すことから、本願出願人が以前に反射
防止膜として提案した材料膜である。したがって、これ
をフォトリソグラフィの露光波長λに対してλ/4nの
奇数倍の膜厚dに成膜すれば、最も効果的な反射防止効
果を発揮する。この膜の光学定数(n,k)は原子組成
に依存するが、実際には、複素振幅屈折率の実数部nの
値はKrFエキシマ・レーザ波長(=248nm)にお
いてほぼ2.1で一定であり、膜の光吸収に関連する虚
数部係数kの値がO原子の組成比の増大(すなわち組成
式中のxの値の上昇)に伴って小さくなる。このような
光学特性は、反射防止膜の設計上、好都合である。それ
は、複素屈折率の実数部nがほぼ一定であるゆえ、膜厚
dの選択次第で多重干渉の位相を制御することができ、
膜の光吸収で反射光の振幅(すなわち反射光の強さ)が
制御可能となるからである。
は、典型的にはCVD法、または成膜後のイオン注入に
より成膜または形成することができる。CVDにはSi
H4とN2 Oとの混合ガスを用い、好ましくはプラズマ
CVDを行う。このとき使用可能なCVD装置として
は、たとえば平行平板型プラズマCVD装置、ECRプ
ラズマCVD装置、誘導結合プラズマCVD装置、ヘリ
コン波プラズマCVD装置を挙げることができる。この
膜の原子組成比は原料ガスの流量比にもとづいて変化さ
せることができ、これによって特にkの値が変化する。
なお、SiOxNy膜には通常、SiH4 ガスに由来す
る若干量の水素(H)原子が含まれるので、この膜の組
成をSiOxNy:Hと表記することもあるが、本明細
書ではこのことを認識した上で、簡単のためにSiOx
Nyと表記する。
停止膜をイオン注入により形成する場合には、最初にS
i膜,SiOx膜,SixNy膜から選ばれるいずれか
の膜を多結晶膜ないしアモルファス膜として成膜してお
き、不足する元素をイオン注入により導入する。たとえ
ば、最初にSi膜を成膜した場合には、この膜に酸素
(O)と窒素(N)のイオン注入を行い、また最初にS
iOx膜を成膜した場合には、この膜にNをイオン注入
すれば良い。
する。
引出し電極を基板にコンタクトさせるSACプロセスに
関するものであり、ポリサイド・ゲート電極を覆うオフ
セット酸化膜(SiOx)とサイドウォール(SiO
x)の表面をSiOxNyエッチング停止膜で被覆し
た。このプロセスを、図1ないし図4を参照しながら説
明する。
Si基板1の表面をたとえばパイロジェニック酸化法で
熱酸化することにより、厚さ約8nmのゲート酸化膜2
を形成した。続いて、たとえば減圧CVD法により厚さ
約140nmのタングステン・ポリサイド膜と厚さ約5
0nmのSiOx膜と順次成膜し、これらの膜を共通の
レジスト・マスクを介してドライエッチングすることに
より、ゲート電極3(polySi/WSix)とオフ
セット酸化膜からなる積層パターンを形成した。ここ
で、上記ゲート電極3は、下層側から順に厚さ約70n
mのn+ 型ポリシリコン膜(polySi)と、厚さ約
70nmのタングステン・シリサイド膜(WSix )と
の積層構造を有する。また、ゲート電極3の線幅および
配線間スペースは、共に約0.25μmとした。
s+ の低濃度イオン注入を行い、シリコン基板1の表層
部にLDD領域を形成した。このときのイオン注入条件
は、たとえばイオン加速エネルギー20keV,ドース
量6×1012/cm2 とした。次に、基体の全面に厚さ
約150nmのSiOx膜を堆積させた後これを等方的
にエッチバックし、上記積層パターンの側壁面にサイド
ウォール5を形成した。さらに、先の積層パターンとこ
のサイドウォール5の双方をマスクとしてAs+ の高濃
度イオン注入を行った。このときのイオン注入条件は、
たとえばイオン加速エネルギー20keV,ドース量3
×1015/cm2 とした。さらに1050℃,10秒間
のRTA(ラピッド・サーマル・アニール)を行って不
純物(As)を活性化させ、LDD構造を有するソース
/ドレイン領域6を形成した。
覆うSiOxNyエッチング停止膜を約30nmの厚さ
に成膜した。このときの成膜条件は、たとえば 装置 平行平板型プラズマCVD装置 ウェハ・サイズ 6 インチ SiH4 流量 50 SCCM N2 O流量 50 SCCM 圧力 10 Pa RFパワー 1000 W(13.56 MHz) 成膜温度 300 ℃ 電極間距離 400 mils(約1cm) とした。
法によりSiOx層間絶縁膜8を約500nmの厚さに
成膜して、基体の表面をほぼ平坦化した。この後、Si
Ox層間絶縁膜8の上にレジスト・パターン9を形成し
た。このときのレジスト・パターニングは、化学増幅系
ポジ型フォトレジスト材料(和光純薬社製,商品名WK
R−PT1)とKrFエキシマ・レーザ・ステッパを用
いて行い、配線間スペースをカバーする直径約0.3μ
mの開口を設けた。このときのパターニングは、定在波
効果を抑えた良好な状態で行われた。これは、先に形成
されたSiOxNyエッチング停止膜7の膜厚をほぼλ
/4n(ただし、λ=248nm,n=2.1)に等し
く設定したために、反射防止効果が得られたからであ
る。図1には、ここまでのプロセスを終了した状態を示
した。
ECR型プラズマ・エッチング装置(以下、ECR型酸
化膜エッチャーと称する。)を用い、上記SiOx層間
絶縁膜8を選択的にエッチングした。このときのエッチ
ング条件は、たとえば CHF3 流量 35 SCCM CH2 F2 流量 15 SCCM 圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45 GHz) RFバイアス・パワー 200 W(800 kHz) ウェハ温度 20 ℃ オーバーエッチング率 30 % とした。この結果、図2に示されるように、コンタクト
ホール10が途中まで形成され、その底面にSiOxN
yエッチング停止膜7が露出した状態となった。上記の
エッチングでは、高密度プラズマ中で豊富に発生するイ
オンを利用して実用的な速度でエッチングが進行する。
またこれと共に、プラズマ中に生成する適度な量のフル
オロカーボン系ポリマーがSiOxNy膜に対する選択
比を確保する役目を果たすので、エッチングは図2に示
されるように、SiOxNyエッチング停止膜7が露出
したところで停止する。このときの対SiOxNy選択
比は平坦部で約30、イオン衝撃に弱いコーナー部で約
25であり、従来の対SixNy選択比の値(平坦部で
約5,肩部で約2)よりも高い値であった。
用いて、上記のSiOxNyエッチング停止膜7の露出
部分を選択的に除去した。このときのエッチング条件
は、たとえば CHF3 流量 50 SCCM O2 流量 10 SCCM 圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1000 W(2.45 GHz) RFバイアス・パワー 150 W(800 kHz) ウェハ温度 30 ℃ オーバーエッチング率 20 % とした。
8のエッチング条件に比べてフルオロカーボン系ポリマ
ーの堆積性を弱めると共に、O2 ガスでCHF3 ガスの
解離を促進してF* を大量に生成させ、オフセット酸化
膜4やサイドウォール5に対して選択比を確保できるよ
うに設定されている。ただし、若干生成するフルオロカ
ーボン系ポリマーは、主としてシリコン基板1の表面に
堆積して対Si選択比の確保に寄与する。このエッチン
グを終了し、コンタクトホール10が完成された状態
を、図3に示す。
タクトホール10を被覆するごとくAl系多層膜からな
る上層配線11(Al)を形成し、ビット線コンタクト
を完成させた。上記Al系多層膜は、たとえばTi系密
着層/Al−1%Si膜/TiN反射防止膜の3層構造
を有するものである。本発明によれば、SiOx層間絶
縁膜8およびSiOxNyエッチング停止膜7のドライ
エッチングがいずれも制御性良く行われるため、ゲート
電極3と上層配線11との間の耐圧不良や短絡、あるい
はエッチング残渣が発生せず、信頼性の高い半導体デバ
イスを作成することが可能となる。
間的なエッチング特性を有するので、本実施例2では、
このSiOxNyエッチング停止膜7をSi用のエッチ
ング条件でエッチングした例について説明する。サンプ
ル・ウェハの構成およびSiOx層間絶縁膜8のエッチ
ングまでは、実施例1で説明した通りである。
グ用ECR型プラズマ・エッチング装置(以下、ECR
型シリコン・エッチャーと称する。)を用い、SiOx
Nyエッチング停止膜7を選択的にエッチングした。こ
のときのエッチング条件は、たとえば Cl2 流量 50 SCCM 圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1000 W(2.45 GHz) RFバイアス・パワー 100 W(800 kHz) ウェハ温度 30 ℃ オーバーエッチング率 10 % とした。
%を占めており、上記のようなシリコン用のエッチング
条件でも十分に実用的な速度でエッチングでき、オフセ
ット酸化膜4やサイドウォール5に対する選択性も何ら
問題ない。ただし、Si用のエッチング条件ではシリコ
ン基板1に対する選択性は原理的に得られないので、上
記の例ではオーバーエッチング量を少なく設定すること
により、シリコン基板1の侵食を最小限に抑えた。
ルファス・シリコン膜へのO2 +およびN2 +のイオン注入
により形成した。
実施例1と同様に行った後、プラズマCVD法によりま
ずアモルファス・シリコン膜を成膜した。成膜条件はた
とえば、 装置 平行平板型プラズマCVD装置 ウェハ・サイズ 6 インチ SiH4 流量 50 SCCM Ar流量 50 SCCM 圧力 10 Pa RFパワー 800 W(13.56 MHz) 成膜温度 300 ℃ 電極間距離 400 mils(約1cm) とした。
に、イオン注入を行った。このイオン注入は、たとえば ドーパント O2 +,N2 + イオン加速エネルギー 20keV,50keVの2段階 ドース量 各1×1017/cm2 とした。これにより、SiOxNyエッチング停止膜7
を完成させた。
膜8の成膜およびレジスト・パターニングを行った後、
酸化シリコン膜エッチング用誘導結合型プラズマ・エッ
チング装置(以下、ICP型酸化膜エッチャーと称す
る。)を用いて上記SiOx層間絶縁膜8を選択的にド
ライエッチングした。このときのエッチング条件は、た
とえば C3 F8 流量 20 SCCM Ar流量 40 SCCM 圧力 0.27 Pa RFソース・パワー 2000 W(2 MHz) RFバイアス・パワー 1000 W(1.8 MHz) ウェハ温度 30 ℃ 上部電極温度 250 ℃ オーバーエッチング率 30 % とした。このエッチングは、SiOxNyエッチング停
止膜7に対して約30(コーナー部では約25)と高い
選択比を維持しながら進行した。
yエッチング停止膜7をドライエッチングした。このと
きのエッチング条件は、たとえば CHF3 流量 50 SCCM O2 流量 30 SCCM 圧力 0.27 Pa RFソース・パワー 1500 W(2 MHz) RFバイアス・パワー 800 W(1.8 MHz) ウェハ温度 30 ℃ 上部電極温度 150 ℃ オーバーエッチング率 20 % とした。本実施例によっても、良好なエッチングを行っ
てコンタクトホール10を形成することができた。
グ停止膜7をSi用のドライエッチング条件でエッチン
グした例について述べる。SiOx層間絶縁膜7のエッ
チングまでは、実施例3で説明した通りである。
停止膜7のエッチングには、市販のICP型シリコン・
エッチャーを用いた。ただし、実施例3で述べたICP
型酸化膜エッチャーが石英シリンダ型のチャンバの周囲
にマルチターンRFアンテナを巻回させた構造であった
のに対し、本実施例4で用いるICP型シリコン膜エッ
チャーは、チャンバの天板の真上に渦巻状RFアンテナ
を備えた構造とされている。エッチング条件は、たとえ
ば Cl2 流量 50 SCCM 圧力 0.3 Pa RFソース・パワー 2000 W(13.56 MHz) RFバイアス・パワー 300 W(13.56 MHz) ウェハ温度 30 ℃ オーバーエッチング率 10 % とした。本実施例によっても、良好なエッチングを行っ
てコンタクトホール10を形成することができた。
が薄く、そのドライエッチングが短時間で済むことに着
目し、これをSiOx層間絶縁膜8のエッチングを終了
した後の単極式静電チャックの残留電荷の除去を兼ねて
行った。レジスト・パターニングまでは、実施例3と同
様である。
とSiOxNyエッチング停止膜7のドライエッチング
を、ECR型酸化膜エッチャーの同じチャンバ内で連続
して行った。最初のSiOx層間絶縁膜8のエッチング
は、たとえば前述の実施例1と同様に、 CHF3 流量 35 SCCM CH2 F2 流量 15 SCCM 圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45 GHz) RFバイアス・パワー 100 W(800 kHz) ウェハ温度 20 ℃ オーバーエッチング率 30 % の条件で行った。
ッチングは、たとえば Cl2 流量 50 SCCM 圧力 0.27 Pa マイクロ波パワー 1000 W(2.45 GHz) RFバイアス・パワー 100 W(800 kHz) ウェハ温度 30 ℃ 放電時間 30 秒 の条件で行った。この条件は、基本的には実施例2で上
述したシリコン用のエッチング条件と同じである。上記
の放電時間内で単極式静電チャックの残留電荷が除去さ
れる共に、SiOxNyエッチング停止膜7を選択的に
除去することができ、スループットが大幅に向上した。
なお、このようにエッチング停止膜と残留電荷除去とを
兼ねて行う場合には、単極式静電チャックへの逆極性電
荷の帯電やエッチング量の過不足が生じない様、放電時
間の設定に細心の注意を要する。
たが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるもので
はない。たとえば、本発明のSiOxNyエッチング停
止膜7は、図5に示されるように、SiOx絶縁膜の膜
厚方向の中途部に形成されていても良い。この場合、コ
ンタクトホール10を開口するためのエッチングは、上
層側SiOx膜8U ,SiOxNyエッチング停止膜
7,下層側SiOx膜8L の順にて、各膜の最適条件を
選択しながら行うことになる。この他、プラズマ源、サ
ンプル・ウェハの構成、使用するCVD装置、堆積条
件、使用するエッチング装置、エッチング条件の細部
は、適宜変更および選択が可能である。
明によれば、SixNy膜をエッチング停止膜として用
いる従来のSACプロセスよりも遥かに容易に、コンタ
クトホール形成のためのエッチングを行うことが可能と
なる。これにより、製造される半導体デバイスの性能や
信頼性が向上することはもちろん、SACプロセスの実
用性が高まり、さらにデバイス構造設計の自由度やスル
ープットも向上する。
トの形成プロセスにおいて、SiOx層間絶縁膜上でレ
ジスト・パターニングを行った状態を示す模式的断面図
である。
状態を示す模式的断面図である。
OxNyエッチング停止膜を選択的に除去した状態を示
す模式的断面図である。
状態を示す模式的断面図である。
トを形成する別のプロセス例において、SiOx層間絶
縁膜の中途部に設けられたSiOxNyエッチング停止
膜が露出した状態を示す模式的断面図である。
ロセスにおいて、SiOx層間絶縁膜上でレジスト・パ
ターニングを行った状態を示す模式的断面図である。
際に、ゲート電極を被覆するオフセット酸化膜とサイド
ウォールの一部が侵食された状態を示す模式的断面図で
ある。
ゲート電極と短絡した状態を示す模式的断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 基板上に、共にSiOx系材料からなる
オフセット絶縁膜とサイドウォールとに囲まれた電極パ
ターンを形成する第1工程と、 SiOx系絶縁膜の膜厚方向の一部にSiOxNy系エ
ッチング停止膜を含む層間絶縁膜で基体の全面を被覆す
る第2工程と、 前記SiOx系絶縁膜と前記SiOxNy系エッチング
停止膜とを、これら両膜間で互いにエッチング選択比を
とり得るごとく個別に調整されたエッチング条件にもと
づいて選択的にエッチングすることにより、少なくとも
底面の一部が前記電極パターンの隣接部位において前記
基板に臨む接続孔を開口する第3工程とを有する接続孔
の形成方法。 - 【請求項2】 前記SiOxNy系エッチング停止膜の
エッチングを、ハロゲン系エッチング・ガスを用いて行
う請求項1記載の接続孔の形成方法。 - 【請求項3】 前記SiOxNy系エッチング停止膜の
エッチングを、フルオロカーボン系化合物を含むエッチ
ング・ガスを用いて行う請求項1記載の接続孔の形成方
法。 - 【請求項4】 前記SiOxNy系エッチング停止膜
を、前記オフセット絶縁膜と前記サイドウォールとに接
して設ける請求項1記載の接続孔の形成方法。 - 【請求項5】 前記SiOxNy系エッチング停止膜の
エッチングは、前記SiOx系絶縁膜のエッチングが終
了した後、プラズマ中で被エッチング基板を保持する単
極式静電チャックの残留電荷を除去するためのプラズマ
放電を兼ねて行われる請求項4記載の接続孔の形成方
法。 - 【請求項6】 前記SiOxNy系エッチング停止膜
を、これより上層側のパターンを形成するためのフォト
リソグラフィ用の反射防止膜を兼ねて形成する請求項1
記載の接続孔の形成方法。 - 【請求項7】 前記SiOxNy系エッチング停止膜を
CVD法により成膜する請求項1記載の接続孔の形成方
法。 - 【請求項8】 前記SiOxNy系エッチング停止膜
を、予め形成されたSi膜,SiOx膜,SixNy膜
から選ばれるいずれかの膜に対して不足する元素のイオ
ン注入を行うことにより形成する請求項1記載の接続孔
の形成方法。
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|---|---|---|---|
| JP01126596A JP3700231B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 接続孔の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01126596A JP3700231B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 接続孔の形成方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09205143A true JPH09205143A (ja) | 1997-08-05 |
| JP3700231B2 JP3700231B2 (ja) | 2005-09-28 |
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ID=11773139
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01126596A Expired - Fee Related JP3700231B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 接続孔の形成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3700231B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1154502A (ja) * | 1997-05-07 | 1999-02-26 | Applied Materials Inc | エッチング停止層の堆積方法及び装置 |
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-
1996
- 1996-01-25 JP JP01126596A patent/JP3700231B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3700231B2 (ja) | 2005-09-28 |
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