JPH11135478A - 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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- JPH11135478A JPH11135478A JP29410297A JP29410297A JPH11135478A JP H11135478 A JPH11135478 A JP H11135478A JP 29410297 A JP29410297 A JP 29410297A JP 29410297 A JP29410297 A JP 29410297A JP H11135478 A JPH11135478 A JP H11135478A
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- film
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】エッチング時のレジストマスク側壁の反射によ
るイオンの集中を低減して、サブトレンチ現象を抑制で
きる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板1の薄い第1層2(酸化膜)
上に第2層3(導電層、多結晶シリコン層)を形成し、
その第2層上にその膜厚より薄く且つ第2層エッチング
条件で選択性が十分高い第3層10(酸化シリコン膜、
テトラエトキシシランのCVD膜)を形成する工程と、
形成した第3層に対しホトレジスト4をマスクとして所
定のパターンで第1のエッチングを施しパターニングす
る工程と、パターニングされた前記第3層10をマスク
として第2層3に対し第2のエッチングを施す工程とを
含む。第2層に対するエッチングのマスク膜厚を薄くし
てイオンの反射を減らし、サブトレンチ現象を抑制す
る。
るイオンの集中を低減して、サブトレンチ現象を抑制で
きる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板1の薄い第1層2(酸化膜)
上に第2層3(導電層、多結晶シリコン層)を形成し、
その第2層上にその膜厚より薄く且つ第2層エッチング
条件で選択性が十分高い第3層10(酸化シリコン膜、
テトラエトキシシランのCVD膜)を形成する工程と、
形成した第3層に対しホトレジスト4をマスクとして所
定のパターンで第1のエッチングを施しパターニングす
る工程と、パターニングされた前記第3層10をマスク
として第2層3に対し第2のエッチングを施す工程とを
含む。第2層に対するエッチングのマスク膜厚を薄くし
てイオンの反射を減らし、サブトレンチ現象を抑制す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、更に詳しくは薄い膜上の層をエッチングす
る方法に関する。
方法に関し、更に詳しくは薄い膜上の層をエッチングす
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法として、例
えばMOSプロセスにおいては、シリコン単結晶基板に
フィールド酸化膜層を形成する。そして、フィールド酸
化膜層が形成されていないアクティブ領域にトランジス
タを形成する。トランジスタを形成するには、図2に示
すように、まず、アクティブ領域のシリコン基板1上
に厚さ100Å〜200Åのゲート酸化膜2を形成し、
次いでこのゲート酸化膜2上に多結晶シリコン(導電
層)3を3500Åの厚さで形成する。次にリソグラ
フィの技術を利用してパターニングする。すなわち、多
結晶シリコン層3上にホトレジスト4を15000Åの
厚さで塗布し、パターンマスクを使ってパターン露光
し、現像して所定パターンのホトレジスト4を多結晶シ
リコン3の上に形成する。最後にそのホトレジスト4
を保護マスクとして多結晶シリコン3に対しドライエッ
チングを施して、所定のパターンのゲート電極5や配線
6を形成している。
えばMOSプロセスにおいては、シリコン単結晶基板に
フィールド酸化膜層を形成する。そして、フィールド酸
化膜層が形成されていないアクティブ領域にトランジス
タを形成する。トランジスタを形成するには、図2に示
すように、まず、アクティブ領域のシリコン基板1上
に厚さ100Å〜200Åのゲート酸化膜2を形成し、
次いでこのゲート酸化膜2上に多結晶シリコン(導電
層)3を3500Åの厚さで形成する。次にリソグラ
フィの技術を利用してパターニングする。すなわち、多
結晶シリコン層3上にホトレジスト4を15000Åの
厚さで塗布し、パターンマスクを使ってパターン露光
し、現像して所定パターンのホトレジスト4を多結晶シ
リコン3の上に形成する。最後にそのホトレジスト4
を保護マスクとして多結晶シリコン3に対しドライエッ
チングを施して、所定のパターンのゲート電極5や配線
6を形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の製造方法にあっては、通常、ホトレジ
スト4は15000Å程度の厚さがあるため、ドライエ
ッチングに際して次のような問題が発生する。すなわ
ち、図3に示すように、イオン7が厚みのあるレジスト
マスク4の側壁で反射されて、パターンが形成されつつ
ある多結晶シリコン3の基部にイオンが集中してしま
い、その結果、基部近傍の下地のゲート酸化膜2に微細
な孔(トレンチ)8が発生する。この現象はサブトレン
チ現象といわれ、特に下地酸化膜が薄い場合には、問題
となる場合がある。
来の半導体装置の製造方法にあっては、通常、ホトレジ
スト4は15000Å程度の厚さがあるため、ドライエ
ッチングに際して次のような問題が発生する。すなわ
ち、図3に示すように、イオン7が厚みのあるレジスト
マスク4の側壁で反射されて、パターンが形成されつつ
ある多結晶シリコン3の基部にイオンが集中してしま
い、その結果、基部近傍の下地のゲート酸化膜2に微細
な孔(トレンチ)8が発生する。この現象はサブトレン
チ現象といわれ、特に下地酸化膜が薄い場合には、問題
となる場合がある。
【0004】そこで本発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたもので、エッチング時のレジストマ
スク側壁の反射によるイオンの集中を低減し、もってサ
ブトレンチ現象を抑制する半導体装置の製造方法を提供
することを課題とする。
に着目してなされたもので、エッチング時のレジストマ
スク側壁の反射によるイオンの集中を低減し、もってサ
ブトレンチ現象を抑制する半導体装置の製造方法を提供
することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に係る発明は、薄い第1層上に第2層を
形成し、該第2層を所定のパターンでエッチングする半
導体装置の製造方法において、前記第2層上に、該第2
層の膜厚より薄く且つ第2層エッチング条件で選択性が
十分高い第3層を形成する工程と、形成した前記第3層
に対しホトレジストをマスクとして所定のパターンで第
1のエッチングを施しパターニングする工程と、パター
ニングされた前記第3層をマスクとして前記第2層に対
し第2のエッチングを施す工程とを含むことを特徴とす
る。
めに、請求項1に係る発明は、薄い第1層上に第2層を
形成し、該第2層を所定のパターンでエッチングする半
導体装置の製造方法において、前記第2層上に、該第2
層の膜厚より薄く且つ第2層エッチング条件で選択性が
十分高い第3層を形成する工程と、形成した前記第3層
に対しホトレジストをマスクとして所定のパターンで第
1のエッチングを施しパターニングする工程と、パター
ニングされた前記第3層をマスクとして前記第2層に対
し第2のエッチングを施す工程とを含むことを特徴とす
る。
【0006】また、請求項2係る発明は、上記請求項1
の半導体装置の製造方法において、第1層をゲート酸化
膜、第2層を導電層、第3層を酸化シリコーン膜とした
ものである。
の半導体装置の製造方法において、第1層をゲート酸化
膜、第2層を導電層、第3層を酸化シリコーン膜とした
ものである。
【0007】さらに、請求項3係る発明は、上記請求項
2の半導体装置の製造方法において、前記導電層は多結
晶シリコン層であり、前記酸化シリコン層はテトラエト
キシシランのCVD膜であって、酸化シリコン層の膜厚
は多結晶シリコン層の膜厚の3分の1〜1倍であること
を特徴とするものである。
2の半導体装置の製造方法において、前記導電層は多結
晶シリコン層であり、前記酸化シリコン層はテトラエト
キシシランのCVD膜であって、酸化シリコン層の膜厚
は多結晶シリコン層の膜厚の3分の1〜1倍であること
を特徴とするものである。
【0008】本願発明者らは、マスクとなる膜の膜厚
は、被エッチング膜とマスクとなる膜との選択性が大き
ければ薄くすることができる点に注目した。すなわち、
マスクとなる膜の膜厚が、被エッチング膜の膜厚に対
し、被エッチング膜とマスクとなる膜との選択性の逆数
倍以上あれば、マスクとして機能する。但し、膜厚が厚
くなりすぎると、イオンの反射が多くなる。そこで、イ
オンの反射が多くならない程度の膜厚が維持できるよう
に選択性を考慮してマスク膜を選べば、マスク側壁の反
射によるイオンの集中を低減し、サブトレンチ現象を抑
制することができる筈である。
は、被エッチング膜とマスクとなる膜との選択性が大き
ければ薄くすることができる点に注目した。すなわち、
マスクとなる膜の膜厚が、被エッチング膜の膜厚に対
し、被エッチング膜とマスクとなる膜との選択性の逆数
倍以上あれば、マスクとして機能する。但し、膜厚が厚
くなりすぎると、イオンの反射が多くなる。そこで、イ
オンの反射が多くならない程度の膜厚が維持できるよう
に選択性を考慮してマスク膜を選べば、マスク側壁の反
射によるイオンの集中を低減し、サブトレンチ現象を抑
制することができる筈である。
【0009】例えば、多結晶シリコンを被エッチング膜
とした場合に、そのエッチング条件で選択性の十分高い
マスク膜としてTEOS膜(テトラエトキシシランによ
るCVD膜)を好適に用いることができる。このTEO
S膜を多結晶シリコンのマスク膜とすると、従来のホト
レジストを用いた場合よりマスク膜厚を大幅に薄くする
ことができる。因みにホトレジスト膜は多結晶シリコン
膜の4倍の厚みである。これに対し、TEOS膜の厚さ
は多結晶シリコン膜の約3分の1以上、1倍以下とする
ことができる。TEOS膜の厚さが多結晶シリコン膜の
約3分の1未満では、多結晶シリコン膜のエッチングに
際してTEOS膜のマスク機能が不足し、正確なパター
ンが形成できない。一方、TEOS膜の厚さが多結晶シ
リコン膜の1倍を超えると、エッチングに際してTEO
S膜の側壁でのイオン反射量が増大し過ぎてサブトレン
チ現象を抑制できない。
とした場合に、そのエッチング条件で選択性の十分高い
マスク膜としてTEOS膜(テトラエトキシシランによ
るCVD膜)を好適に用いることができる。このTEO
S膜を多結晶シリコンのマスク膜とすると、従来のホト
レジストを用いた場合よりマスク膜厚を大幅に薄くする
ことができる。因みにホトレジスト膜は多結晶シリコン
膜の4倍の厚みである。これに対し、TEOS膜の厚さ
は多結晶シリコン膜の約3分の1以上、1倍以下とする
ことができる。TEOS膜の厚さが多結晶シリコン膜の
約3分の1未満では、多結晶シリコン膜のエッチングに
際してTEOS膜のマスク機能が不足し、正確なパター
ンが形成できない。一方、TEOS膜の厚さが多結晶シ
リコン膜の1倍を超えると、エッチングに際してTEO
S膜の側壁でのイオン反射量が増大し過ぎてサブトレン
チ現象を抑制できない。
【0010】このTEOS膜の膜厚は、具体的には、多
結晶シリコン膜の膜厚が3500Åであれば、約120
0Åから3000Å程度が好ましい。これは、通常のレ
ジストが10000Åから20000Åであることを考
えると、3分1から15分の1程度であり、マスク側壁
のイオンの反射を効果的に低減することができる。
結晶シリコン膜の膜厚が3500Åであれば、約120
0Åから3000Å程度が好ましい。これは、通常のレ
ジストが10000Åから20000Åであることを考
えると、3分1から15分の1程度であり、マスク側壁
のイオンの反射を効果的に低減することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の半導体装置の製
造方法の一例を示した工程図である。従来と同一部分に
は同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
を参照して説明する。図1は、本発明の半導体装置の製
造方法の一例を示した工程図である。従来と同一部分に
は同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0012】第1の工程で、シリコーン基板1に第1層
としてのゲート酸化膜2を約100〜200Åの厚さ
に、例えば熱酸化により形成する。第2の工程で、ゲー
ト酸化膜2上に、第2層としての多結晶シリコン層(導
電層)3を、公知の方法により例えば3500±300
Åの厚さで形成する。この第2層の膜厚は任意である
が、次工程で述べるマスク膜の膜厚に関係する。
としてのゲート酸化膜2を約100〜200Åの厚さ
に、例えば熱酸化により形成する。第2の工程で、ゲー
ト酸化膜2上に、第2層としての多結晶シリコン層(導
電層)3を、公知の方法により例えば3500±300
Åの厚さで形成する。この第2層の膜厚は任意である
が、次工程で述べるマスク膜の膜厚に関係する。
【0013】第3の工程で、前記多結晶シリコン層3の
上に、第3層としてのテトラエトキシシラン(TEO
S)のCVD膜10を、例えば1700±200Åの厚
さに形成する。この第3層を形成するTEOS(酸化シ
リコン)膜10は、多結晶シリコン層3の膜厚の3分の
1〜1倍、すなわち多結晶シリコン層3が3500Åの
場合には、1200Åから3000Åの範囲内の膜厚と
するのが好ましく、後述する多結晶シリコン層3のエッ
チングに際してそのマスク膜として機能する。
上に、第3層としてのテトラエトキシシラン(TEO
S)のCVD膜10を、例えば1700±200Åの厚
さに形成する。この第3層を形成するTEOS(酸化シ
リコン)膜10は、多結晶シリコン層3の膜厚の3分の
1〜1倍、すなわち多結晶シリコン層3が3500Åの
場合には、1200Åから3000Åの範囲内の膜厚と
するのが好ましく、後述する多結晶シリコン層3のエッ
チングに際してそのマスク膜として機能する。
【0014】第4の工程では、前記TEOS膜10の上
に、TEOS膜10をエッチングする際のマスク膜とし
て機能するホトレジスト4を例えば10500Åの厚さ
で塗布する。そして、公知のリソグラフィの手法により
露光,現像の工程を経て所定パターンにパターニングす
る。このホトレジスト4の厚さは10500Åとした
が、これに限定するものではなく、10000〜200
00Åの範囲の膜厚であればよく、TEOS膜10のパ
ターン形成が可能であればよい。
に、TEOS膜10をエッチングする際のマスク膜とし
て機能するホトレジスト4を例えば10500Åの厚さ
で塗布する。そして、公知のリソグラフィの手法により
露光,現像の工程を経て所定パターンにパターニングす
る。このホトレジスト4の厚さは10500Åとした
が、これに限定するものではなく、10000〜200
00Åの範囲の膜厚であればよく、TEOS膜10のパ
ターン形成が可能であればよい。
【0015】第5の工程では、形成した前記第3層であ
るTEOS膜10に対して、ホトレジスト4をマスクと
して所定のパターンで第1のエッチングを施しパターニ
ングする。このエッチングは、例えばプラズマエッチン
グで行う。エッチングガスは例えば、CF4 を24sc
cm、CHF3 ガスを24sccm、Heガスを98s
ccmとし、RFパワーを300W、圧力を0.5to
rrとした。エッチングガスとしては、F−H系ガスま
たは、F/C<4ガス(フッ素Fと炭素Cの原子数比率
が4未満のガス)を用いることができ、例えば、C2 F
6 、C3 F8 ガス等を例示することができる。第5工程
の図には、上記第1のエッチング後に多結晶シリコン層
3の上に残されたTEOS膜10のマスクパターンが示
されている。
るTEOS膜10に対して、ホトレジスト4をマスクと
して所定のパターンで第1のエッチングを施しパターニ
ングする。このエッチングは、例えばプラズマエッチン
グで行う。エッチングガスは例えば、CF4 を24sc
cm、CHF3 ガスを24sccm、Heガスを98s
ccmとし、RFパワーを300W、圧力を0.5to
rrとした。エッチングガスとしては、F−H系ガスま
たは、F/C<4ガス(フッ素Fと炭素Cの原子数比率
が4未満のガス)を用いることができ、例えば、C2 F
6 、C3 F8 ガス等を例示することができる。第5工程
の図には、上記第1のエッチング後に多結晶シリコン層
3の上に残されたTEOS膜10のマスクパターンが示
されている。
【0016】第6の工程では、上記第1のエッチングに
よりパターニングされたTEOS膜10をマスクとし、
多結晶シリコン層3に対して第2のエッチングを施す。
この例では、エッチングガスは、例えばF123ガス
(CHCl2 CF3 )を51sccm、SF6 ガスを1
9sccm、冷却SF6 ガスを3ccmとし、RFパワ
ーを80W、圧力を0.01torr、マイクロ波パワ
ーを190mAとしてプラズマドライエッチングを施し
た。多結晶シリコン層3のエッチングガスとしては、F
系ではSF6 、Cl−F系ではCClF3 、Cl系では
Cl2 、Br系としてはHBr等を用いることができ
る。
よりパターニングされたTEOS膜10をマスクとし、
多結晶シリコン層3に対して第2のエッチングを施す。
この例では、エッチングガスは、例えばF123ガス
(CHCl2 CF3 )を51sccm、SF6 ガスを1
9sccm、冷却SF6 ガスを3ccmとし、RFパワ
ーを80W、圧力を0.01torr、マイクロ波パワ
ーを190mAとしてプラズマドライエッチングを施し
た。多結晶シリコン層3のエッチングガスとしては、F
系ではSF6 、Cl−F系ではCClF3 、Cl系では
Cl2 、Br系としてはHBr等を用いることができ
る。
【0017】このようにして、ホトレジスト4に代え
て、TEOS膜10等の薄いマスクを用いて多結晶シリ
コン層3にエッチングを施せば、イオンがマスク膜の側
壁で反射されて下地酸化膜2に微細な孔が発生する現象
が抑制され、サブトレンチを生じにくくなる。
て、TEOS膜10等の薄いマスクを用いて多結晶シリ
コン層3にエッチングを施せば、イオンがマスク膜の側
壁で反射されて下地酸化膜2に微細な孔が発生する現象
が抑制され、サブトレンチを生じにくくなる。
【0018】なお、上記の実施形態では、MOSプロセ
スにおいてシリコーン基板上に所定のパターンを形成す
る場合について説明したが、本発明はこれに限らず、そ
の他のタイプの半導体装置の製造にも適用可能である。
スにおいてシリコーン基板上に所定のパターンを形成す
る場合について説明したが、本発明はこれに限らず、そ
の他のタイプの半導体装置の製造にも適用可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体基板上に形成した第2層の上に厚さの薄い第3層
を形成し、パターニングされた当該第3層をマスクとし
て第2層に対しエッチングを施すものとしたため、エッ
チングの際に、マスク膜側壁でのイオンの反射による基
板面へのイオンの集中を低減できて、その結果サブトレ
ンチ現象を抑制することができるという効果を奏する。
半導体基板上に形成した第2層の上に厚さの薄い第3層
を形成し、パターニングされた当該第3層をマスクとし
て第2層に対しエッチングを施すものとしたため、エッ
チングの際に、マスク膜側壁でのイオンの反射による基
板面へのイオンの集中を低減できて、その結果サブトレ
ンチ現象を抑制することができるという効果を奏する。
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明す
る工程図である。
る工程図である。
【図2】従来の半導体装置の製造方法の一例を説明する
工程図である。
工程図である。
【図3】従来の半導体装置の製造方法におけるサブトレ
ンチ現象の発生説明図である。
ンチ現象の発生説明図である。
1 基板 2 第1層(ゲート酸化膜) 3 第2層(導電層、多結晶シリコン層) 4 ホトレジスト 10 第3層(酸化シリコン層、TEOS膜)
Claims (3)
- 【請求項1】 薄い第1層上に第2層を形成し、該第2
層を所定のパターンでエッチングする半導体装置の製造
方法において、 前記第2層上に、該第2層の膜厚より薄く且つ第2層エ
ッチング条件で選択性が十分高い第3層を形成する工程
と、 形成した前記第3層に対しホトレジストをマスクとして
所定のパターンで第1のエッチングを施しパターニング
する工程と、 パターニングされた前記第3層をマスクとして前記第2
層に対し第2のエッチングを施す工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1の第1層がゲート酸化膜、第2
層が導電層、第3層が酸化シリコーン膜である半導体装
置の製造方法。 - 【請求項3】 前記導電層は多結晶シリコン層であり、
前記酸化シリコン層はテトラエトキシシランのCVD膜
であって、酸化シリコン層の膜厚は多結晶シリコン層の
膜厚の3分の1〜1倍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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29410297A JPH11135478A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29410297A JPH11135478A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135478A true JPH11135478A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17803321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29410297A Withdrawn JPH11135478A (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11135478A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007208134A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体光デバイスを作製する方法 |
| JP2014150268A (ja) * | 2002-10-31 | 2014-08-21 | Applied Materials Inc | シリコン含有ハードマスクをエッチングする方法 |
-
1997
- 1997-10-27 JP JP29410297A patent/JPH11135478A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014150268A (ja) * | 2002-10-31 | 2014-08-21 | Applied Materials Inc | シリコン含有ハードマスクをエッチングする方法 |
| JP2007208134A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体光デバイスを作製する方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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