JPH11186241A - 平面化エッチング及び切り欠きエッチングを行なう方法 - Google Patents
平面化エッチング及び切り欠きエッチングを行なう方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高度のエッチング深さ制御を有利に提供する
が、一方窒化けい素層に対する浸食を最小にする、平面
化／切り欠きエッチングシーケンスを行なう改善された
技術を提供する。 【解決手段】 ＲＦ−ベースのプラズマ処理チャンバ
（６００）内において半導体ウエハ（６１４）上におけ
る第１の層の平面化エッチング及び切り欠きエッチング
を行なう方法を開示する。この方法において、トレンチ
を含む半導体ウエハをプラズマ処理チャンバ内に配置
し；第１の層を半導体の表面上及びトレンチ内に堆積
し；プラズマ処理チャンバ内において第１の層の平面化
エッチング、及び切り欠きエッチングを行ない；切り欠
きエッチングの際のイオン密度レベルが、平面化エッチ
ングの際のイオン密度レベルよりも高い。
が、一方窒化けい素層に対する浸食を最小にする、平面
化／切り欠きエッチングシーケンスを行なう改善された
技術を提供する。 【解決手段】 ＲＦ−ベースのプラズマ処理チャンバ
（６００）内において半導体ウエハ（６１４）上におけ
る第１の層の平面化エッチング及び切り欠きエッチング
を行なう方法を開示する。この方法において、トレンチ
を含む半導体ウエハをプラズマ処理チャンバ内に配置
し；第１の層を半導体の表面上及びトレンチ内に堆積
し；プラズマ処理チャンバ内において第１の層の平面化
エッチング、及び切り欠きエッチングを行ない；切り欠
きエッチングの際のイオン密度レベルが、平面化エッチ
ングの際のイオン密度レベルよりも高い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造に関する。さらに特定すれば、本発明は、有利にも
コスト、帯電によるデバイスの損傷を最小にし、かつ歩
留りを改善する、集積回路の製造の間に平面化及び切り
欠きエッチングを行なうための改善された技術に関す
る。
製造に関する。さらに特定すれば、本発明は、有利にも
コスト、帯電によるデバイスの損傷を最小にし、かつ歩
留りを改善する、集積回路の製造の間に平面化及び切り
欠きエッチングを行なうための改善された技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】平面化及び切り欠きエッチングのシーケ
ンスは、種々の集積回路（ＩＣ）の製造において必要で
ある。例えばダイナミックランダムアクセスメモリ（Ｄ
ＲＡＭ）集積回路の製造において、堆積、化学的機械的
平面化及び切り欠きエッチングの繰返しシーケンスによ
って、トレンチコンデンサを形成することができる。議
論を容易にするために、図１−３は、ＤＲＡＭにおいて
トレンチコンデンサを製造するために、従来の技術にお
いて利用することができる堆積、化学的機械的平面化及
び切り欠きエッチングの簡単化したシーケンスを示して
いる。初めに図１によれば、典型的にはシリコンからな
る基板１０２は、二酸化けい素（ＳｉＯ２）の層１０４
（これはほぼ１０ｎｍの厚さでよい）を形成するために
熱酸化される。酸化物層１０４の上に、窒化けい素の層
１０６が、全面的に堆積される。
ンスは、種々の集積回路（ＩＣ）の製造において必要で
ある。例えばダイナミックランダムアクセスメモリ（Ｄ
ＲＡＭ）集積回路の製造において、堆積、化学的機械的
平面化及び切り欠きエッチングの繰返しシーケンスによ
って、トレンチコンデンサを形成することができる。議
論を容易にするために、図１−３は、ＤＲＡＭにおいて
トレンチコンデンサを製造するために、従来の技術にお
いて利用することができる堆積、化学的機械的平面化及
び切り欠きエッチングの簡単化したシーケンスを示して
いる。初めに図１によれば、典型的にはシリコンからな
る基板１０２は、二酸化けい素（ＳｉＯ２）の層１０４
（これはほぼ１０ｎｍの厚さでよい）を形成するために
熱酸化される。酸化物層１０４の上に、窒化けい素の層
１０６が、全面的に堆積される。
【０００３】それから窒化けい素層１０６及び酸化物層
１０４を通して基板１０２にトレンチ１０８をエッチン
グすることを容易にするために、基板の表面に通常のフ
ォトレジストマスクが形成される。フォトレジストマス
クを除去した後に、基板１０２の頂面上及びトレンチ１
０８内にポリシリコンを堆積するために、ポリシリコン
充填ステップが利用される。図１において、このポリシ
リコン充填層は、ポリシリコン層１１０として示されて
いる。トレンチ１０８におけるポリシリコン材料の後続
の切り欠きエッチングを容易にするために、かつポリシ
リコン層１１０の頂面を平面化するために、次に化学的
機械的研磨（ＣＭＰ）ステップを行なうことができる。
ポリシリコン層１１０のＣＭＰは、ＣＭＰエッチングス
トッパとして窒化けい素層１０６を利用する。
１０４を通して基板１０２にトレンチ１０８をエッチン
グすることを容易にするために、基板の表面に通常のフ
ォトレジストマスクが形成される。フォトレジストマス
クを除去した後に、基板１０２の頂面上及びトレンチ１
０８内にポリシリコンを堆積するために、ポリシリコン
充填ステップが利用される。図１において、このポリシ
リコン充填層は、ポリシリコン層１１０として示されて
いる。トレンチ１０８におけるポリシリコン材料の後続
の切り欠きエッチングを容易にするために、かつポリシ
リコン層１１０の頂面を平面化するために、次に化学的
機械的研磨（ＣＭＰ）ステップを行なうことができる。
ポリシリコン層１１０のＣＭＰは、ＣＭＰエッチングス
トッパとして窒化けい素層１０６を利用する。
【０００４】図２において、ポリシリコン層１１０は、
窒化けい素層１０６の頂面まで平面化されている。しか
しながらポリシリコン材料のカラムが、トレンチ１０８
内に残っている。続いてトレンチ１０８内のポリシリコ
ンカラムを切り欠きエッチングするために、反応イオン
エッチング（ＲＩＥ）が利用される。
窒化けい素層１０６の頂面まで平面化されている。しか
しながらポリシリコン材料のカラムが、トレンチ１０８
内に残っている。続いてトレンチ１０８内のポリシリコ
ンカラムを切り欠きエッチングするために、反応イオン
エッチング（ＲＩＥ）が利用される。
【０００５】図３において、ＲＩＥエッチングは、トレ
ンチ１０８内のポリシリコンカラムの部分を除去してい
る。図３において、フォトレジストマスクも除去されて
いる。図１−３において明らかなように、堆積（図
１）、化学的機械的平面化（図２）及び切り欠きエッチ
ング（図３）のシーケンスの後に、トレンチ１０８内に
ポリシリコンプラグが形成されている。堆積、化学的機
械的平面化及び切り欠きエッチングのシーケンスは、ト
レンチコンデンサの形成を容易にするために、複数回繰
返すことができる。
ンチ１０８内のポリシリコンカラムの部分を除去してい
る。図３において、フォトレジストマスクも除去されて
いる。図１−３において明らかなように、堆積（図
１）、化学的機械的平面化（図２）及び切り欠きエッチ
ング（図３）のシーケンスの後に、トレンチ１０８内に
ポリシリコンプラグが形成されている。堆積、化学的機
械的平面化及び切り欠きエッチングのシーケンスは、ト
レンチコンデンサの形成を容易にするために、複数回繰
返すことができる。
【０００６】しかしながら図１−３において説明した堆
積、化学的機械的平面化及び切り欠きエッチングのシー
ケンスに結び付いた欠点が存在する。例えばポリシリコ
ン層１１０を平面化するためにＣＭＰステップを利用す
ることは、ときにはトレンチ内に凹所形成を引起こすこ
とがあり（すなわちトレンチ内にわずかな凹所）、その
結果、切り欠きの深さ制御の損失、及びその後の段階に
おけるプロセスの困難を生じる。凹所形成効果は、図２
において明らかであり、これは、トレンチ１０８内にお
けるシリコンプラグの上に凹所を示している。
積、化学的機械的平面化及び切り欠きエッチングのシー
ケンスに結び付いた欠点が存在する。例えばポリシリコ
ン層１１０を平面化するためにＣＭＰステップを利用す
ることは、ときにはトレンチ内に凹所形成を引起こすこ
とがあり（すなわちトレンチ内にわずかな凹所）、その
結果、切り欠きの深さ制御の損失、及びその後の段階に
おけるプロセスの困難を生じる。凹所形成効果は、図２
において明らかであり、これは、トレンチ１０８内にお
けるシリコンプラグの上に凹所を示している。
【０００７】ＣＭＰステップは、窒化物に対しても低い
選択度を有し、かつパッド窒化物層１０６の浸食を引起
こす。窒化けい素層１０６が、多重ＣＭＰステップのた
めにＣＭＰエッチングストッパとして利用される場合、
過剰の量の窒化物浸食が結果として生じることがあり、
場合によってはデバイスを不完全にする。さらにＣＭＰ
エッチングステップは、窒化けい素層１０６の不均一な
浸食を引起こすことがあり、これは、後続のプロセスス
テップにも困難を引起こす。ＣＭＰは、高価なプロセス
として広く知られており、すなわち不利なことにコスト
のかかるツールを必要とし、かつウエハの歩留りを低下
させる。不利なことにＣＭＰプロセスは、スラリの形の
粒子汚染を発生し、これは、後に、時間を浪費する清浄
化及び乾燥ステップを必要とする。
選択度を有し、かつパッド窒化物層１０６の浸食を引起
こす。窒化けい素層１０６が、多重ＣＭＰステップのた
めにＣＭＰエッチングストッパとして利用される場合、
過剰の量の窒化物浸食が結果として生じることがあり、
場合によってはデバイスを不完全にする。さらにＣＭＰ
エッチングステップは、窒化けい素層１０６の不均一な
浸食を引起こすことがあり、これは、後続のプロセスス
テップにも困難を引起こす。ＣＭＰは、高価なプロセス
として広く知られており、すなわち不利なことにコスト
のかかるツールを必要とし、かつウエハの歩留りを低下
させる。不利なことにＣＭＰプロセスは、スラリの形の
粒子汚染を発生し、これは、後に、時間を浪費する清浄
化及び乾燥ステップを必要とする。
【０００８】従来の技術のＣＭＰステップが、高価なば
かりでなく、トレンチ１０８におけるポリシリコンカラ
ムを切り欠きエッチングするために利用される反応イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）ステップも、その自身のコスト
のかかるＲＩＥツールを必要とする。トレンチ１０８に
おけるポリシリコン材料を切り欠きエッチングするため
にＲＩＥ技術を利用するということは、窒化けい素層１
０６の追加的なかつ／又は不均一な浸食をも引起こす。
なぜならＲＩＥエッチングは、衝撃イオンが窒化物に対
して低い選択度を有する傾向を有する物理的なエッチン
グである傾向を有するからである。
かりでなく、トレンチ１０８におけるポリシリコンカラ
ムを切り欠きエッチングするために利用される反応イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）ステップも、その自身のコスト
のかかるＲＩＥツールを必要とする。トレンチ１０８に
おけるポリシリコン材料を切り欠きエッチングするため
にＲＩＥ技術を利用するということは、窒化けい素層１
０６の追加的なかつ／又は不均一な浸食をも引起こす。
なぜならＲＩＥエッチングは、衝撃イオンが窒化物に対
して低い選択度を有する傾向を有する物理的なエッチン
グである傾向を有するからである。
【０００９】窒化物に対して良好な選択度を有する通常
の切り欠きエッチング技術も、その問題を有する。例え
ば等方性エッチング技術（すなわち主エッチング機構と
して反応中性点を利用するもの）は、窒化物に対して良
好な選択度を有する傾向を有するとはいえ、これらの等
方性エッチングプロセスは、トレンチ１０８内における
ポリシリコンカラムに空所又は継ぎ目の増幅を結果とし
て生じる傾向を有する。このことは、ポリシリコン堆積
プロセスが注意深く構成されていないか、又はトレンチ
１０８の縦横比が著しく攻撃的である場合、図１におけ
るポリシリコン層１１０を形成するポリシリコン充填ス
テップが、トレンチ１０８に継ぎ目又は空所を構成する
ことがあるためである。継ぎ目又は空所は、図４に空所
４０２として示されている。次にトレンチ１０８におけ
るポリシリコンカラムを切り欠くために、純粋に又は支
配的に等方性のツールが利用される場合、側方の浸食
（これは、等方性エッチングのプラズマ内における中性
の種の存在によって引起こされる）は、空所を増幅する
ことがあり、切り欠きエッチングの間の深さ制御の損失
を引起こす。前記のことを図示するために、側方浸食機
構は、図５に示されており、ここでは空所４０２は、等
方性エッチングステップのプラズマ中に存在する反応中
性種の等方性エッチング作用のために増幅される。
の切り欠きエッチング技術も、その問題を有する。例え
ば等方性エッチング技術（すなわち主エッチング機構と
して反応中性点を利用するもの）は、窒化物に対して良
好な選択度を有する傾向を有するとはいえ、これらの等
方性エッチングプロセスは、トレンチ１０８内における
ポリシリコンカラムに空所又は継ぎ目の増幅を結果とし
て生じる傾向を有する。このことは、ポリシリコン堆積
プロセスが注意深く構成されていないか、又はトレンチ
１０８の縦横比が著しく攻撃的である場合、図１におけ
るポリシリコン層１１０を形成するポリシリコン充填ス
テップが、トレンチ１０８に継ぎ目又は空所を構成する
ことがあるためである。継ぎ目又は空所は、図４に空所
４０２として示されている。次にトレンチ１０８におけ
るポリシリコンカラムを切り欠くために、純粋に又は支
配的に等方性のツールが利用される場合、側方の浸食
（これは、等方性エッチングのプラズマ内における中性
の種の存在によって引起こされる）は、空所を増幅する
ことがあり、切り欠きエッチングの間の深さ制御の損失
を引起こす。前記のことを図示するために、側方浸食機
構は、図５に示されており、ここでは空所４０２は、等
方性エッチングステップのプラズマ中に存在する反応中
性種の等方性エッチング作用のために増幅される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記のことから明らか
なように、高度のエッチング深さ制御を有利に提供する
が、一方窒化けい素層に対する浸食を最小にする、平面
化／切り欠きエッチングシーケンスを行なう改善された
技術が望まれる。それ故に改善された技術及び装置は、
前記のことを有利に達成するが、一方コストを減少し、
帯電によるデバイスの損傷を減少し、かつウエハの歩留
りを改善する。
なように、高度のエッチング深さ制御を有利に提供する
が、一方窒化けい素層に対する浸食を最小にする、平面
化／切り欠きエッチングシーケンスを行なう改善された
技術が望まれる。それ故に改善された技術及び装置は、
前記のことを有利に達成するが、一方コストを減少し、
帯電によるデバイスの損傷を減少し、かつウエハの歩留
りを改善する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、一構成におい
て、ＲＦ−ベースのプラズマ処理チャンバ内において半
導体ウエハ上における第１の層の平面化エッチング及び
切り欠きエッチングを行なう方法に関する。方法は、そ
の中に形成されたトレンチを含む半導体ウエハをプラズ
マ処理チャンバ内に配置することを含む。方法は、第１
の層を半導体の表面上及びトレンチ内に堆積することも
含む。さらにプラズマ処理チャンバ内において第１の層
を実質的に平面化する平面化エッチングを行なうことが
含まれており、平面化エッチングは、第１のイオン密度
レベルにより行なわれる。追加的にプラズマ処理チャン
バを利用して、トレンチ内における第１の層を切り欠く
第１の層における切り欠きエッチングを行なうことが含
まれている。切り欠きエッチングは、プラズマ処理チャ
ンバ内において第２のイオン密度レベルにより行なわ
れ、第２のイオン密度レベルは、第１のイオン密度レベ
ルよりも高い。
て、ＲＦ−ベースのプラズマ処理チャンバ内において半
導体ウエハ上における第１の層の平面化エッチング及び
切り欠きエッチングを行なう方法に関する。方法は、そ
の中に形成されたトレンチを含む半導体ウエハをプラズ
マ処理チャンバ内に配置することを含む。方法は、第１
の層を半導体の表面上及びトレンチ内に堆積することも
含む。さらにプラズマ処理チャンバ内において第１の層
を実質的に平面化する平面化エッチングを行なうことが
含まれており、平面化エッチングは、第１のイオン密度
レベルにより行なわれる。追加的にプラズマ処理チャン
バを利用して、トレンチ内における第１の層を切り欠く
第１の層における切り欠きエッチングを行なうことが含
まれている。切り欠きエッチングは、プラズマ処理チャ
ンバ内において第２のイオン密度レベルにより行なわ
れ、第２のイオン密度レベルは、第１のイオン密度レベ
ルよりも高い。
【００１２】別の構成において、本発明は、半導体ウエ
ハ上における第１の層の平面化エッチング及び切り欠き
エッチングを行なうように構成されたＲＦ−ベースのプ
ラズマ処理系に関する。ＲＦ−ベースのプラズマ処理系
は、プラズマを収容するように構成されたチャンバを含
み、プラズマは、ウエハをエッチングするように構成さ
れている。ＲＦ−ベースのプラズマ処理系は、チャンバ
の外側に配置されたコイルも含む。コイルは、コイルが
付勢されたときに、チャンバ内のプラズマに誘導結合す
るように構成されている。ＲＦ−ベースのプラズマ処理
系は、さらにチャンバとコイルとの間に配置された可変
電界シールドを含む。可変電界シールドは、チャンバ内
に透過する電界の量を変更するように構成されており、
それにより前記のチャンバ内における前記のプラズマの
イオン密度を変更する。
ハ上における第１の層の平面化エッチング及び切り欠き
エッチングを行なうように構成されたＲＦ−ベースのプ
ラズマ処理系に関する。ＲＦ−ベースのプラズマ処理系
は、プラズマを収容するように構成されたチャンバを含
み、プラズマは、ウエハをエッチングするように構成さ
れている。ＲＦ−ベースのプラズマ処理系は、チャンバ
の外側に配置されたコイルも含む。コイルは、コイルが
付勢されたときに、チャンバ内のプラズマに誘導結合す
るように構成されている。ＲＦ−ベースのプラズマ処理
系は、さらにチャンバとコイルとの間に配置された可変
電界シールドを含む。可変電界シールドは、チャンバ内
に透過する電界の量を変更するように構成されており、
それにより前記のチャンバ内における前記のプラズマの
イオン密度を変更する。
【００１３】本発明のこれら及びその他の特徴は、本発
明の詳細な説明において、かつ図面に関連して、次にさ
らに詳細に説明する。
明の詳細な説明において、かつ図面に関連して、次にさ
らに詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を、例としてかつ制限する
ものとしてではなく、添付図面の図に示し、かつここに
おいて同様な参照符号は、類似の要素を指し示す。
ものとしてではなく、添付図面の図に示し、かつここに
おいて同様な参照符号は、類似の要素を指し示す。
【００１５】本発明を、添付の図面に示すようなそのい
くつかの例示的な実施態様を引用してここで詳細に説明
する。次の説明において、数値的に特定した詳細は、本
発明の全体的な理解を提供するために述べられている。
しかしながら本発明が、これら特定の詳細のいくつか又
はすべてを使用することなく、実施することができるこ
とは、当該技術分野の専門家には明らかであろう。その
他の点において、本発明を不必要に不明瞭にしないよう
に、周知のプロセスステップ及び／又は構造は、詳細に
は説明されていない。
くつかの例示的な実施態様を引用してここで詳細に説明
する。次の説明において、数値的に特定した詳細は、本
発明の全体的な理解を提供するために述べられている。
しかしながら本発明が、これら特定の詳細のいくつか又
はすべてを使用することなく、実施することができるこ
とは、当該技術分野の専門家には明らかであろう。その
他の点において、本発明を不必要に不明瞭にしないよう
に、周知のプロセスステップ及び／又は構造は、詳細に
は説明されていない。
【００１６】本発明の１つの態様によれば、有利にコス
トを最小にし、帯電によるデバイスの損傷を最小にする
が、ウエハの歩留りを改善する、平面化／切り欠きエッ
チングシーケンスを実行する改善された技術が提供され
る。図１−３の従来の技術の場合におけるように、異な
った２つのツール、例えばＣＭＰツール及びＲＩＥツー
ルを利用する代わりに、単一のプラズマ処理チャンバ内
において、本発明は、平面化エッチング及び切り欠きエ
ッチングを容易にする。平面化エッチングは、実質的に
等方性の様式において行なわれるが、一方後続の切り欠
きエッチングは、異なったセットのパラメータを利用
し、それ以上の異方性エッチングを利用して、ポリシリ
コンカラムを切り欠く。
トを最小にし、帯電によるデバイスの損傷を最小にする
が、ウエハの歩留りを改善する、平面化／切り欠きエッ
チングシーケンスを実行する改善された技術が提供され
る。図１−３の従来の技術の場合におけるように、異な
った２つのツール、例えばＣＭＰツール及びＲＩＥツー
ルを利用する代わりに、単一のプラズマ処理チャンバ内
において、本発明は、平面化エッチング及び切り欠きエ
ッチングを容易にする。平面化エッチングは、実質的に
等方性の様式において行なわれるが、一方後続の切り欠
きエッチングは、異なったセットのパラメータを利用
し、それ以上の異方性エッチングを利用して、ポリシリ
コンカラムを切り欠く。
【００１７】本発明の１つの態様によれば、平面化エッ
チングは、比較的低いイオン密度を有するプラズマを利
用して、窒化物層にまでポリシリコン層を平面化するＲ
Ｆ−ベースのツールを利用して行なわれる。一度ポリシ
リコン層が、窒化けい素層の頂面にまで平面化される
と、イオン援助された切り欠きエッチングは、それより
高いイオン密度を有するプラズマを利用するにもかかわ
らず、同じＲＦ−ベースのツールを利用して行なわれ
る。
チングは、比較的低いイオン密度を有するプラズマを利
用して、窒化物層にまでポリシリコン層を平面化するＲ
Ｆ−ベースのツールを利用して行なわれる。一度ポリシ
リコン層が、窒化けい素層の頂面にまで平面化される
と、イオン援助された切り欠きエッチングは、それより
高いイオン密度を有するプラズマを利用するにもかかわ
らず、同じＲＦ−ベースのツールを利用して行なわれ
る。
【００１８】平面化エッチングのプラズマにおける比較
的低いイオン密度は、エッチングプロファイルが実質的
に平面であることを確実にするが、窒化物に対するその
高い選択度は、窒化物浸食の最小レベルを保証してい
る。他方において、イオン援助された切り欠きエッチン
グステップのプラズマ中におけるそれより高いイオン密
度は、ポリシリコン切り欠きエッチングの間の空所の増
幅を最小にするために、切り欠きエッチングの方向性を
増加する。平面化エッチング及びイオン援助された切り
欠きエッチング両方のために、同じＲＦ−ベースのツー
ルが利用されるので、図１−３の従来の技術により図示
された場合のように、２つの分離したツールを取得しか
つ維持する必要はない。さらに平面化及びイオン援助切
り欠きエッチング両方のために、同じＲＦ−ベースのツ
ールが利用されるので、１つのプロセスツールから次の
ものへウエハを動かす（図２及び３の従来の技術のＣＭ
ＰステップとＲＩＥエッチングステップとの間において
行なわれたような）必要はない。したがって平面化／切
り欠きエッチングシーケンスのために、さらにわずかな
時間しか必要なく、このことは、ウエハの歩留りを有利
に改善する。
的低いイオン密度は、エッチングプロファイルが実質的
に平面であることを確実にするが、窒化物に対するその
高い選択度は、窒化物浸食の最小レベルを保証してい
る。他方において、イオン援助された切り欠きエッチン
グステップのプラズマ中におけるそれより高いイオン密
度は、ポリシリコン切り欠きエッチングの間の空所の増
幅を最小にするために、切り欠きエッチングの方向性を
増加する。平面化エッチング及びイオン援助された切り
欠きエッチング両方のために、同じＲＦ−ベースのツー
ルが利用されるので、図１−３の従来の技術により図示
された場合のように、２つの分離したツールを取得しか
つ維持する必要はない。さらに平面化及びイオン援助切
り欠きエッチング両方のために、同じＲＦ−ベースのツ
ールが利用されるので、１つのプロセスツールから次の
ものへウエハを動かす（図２及び３の従来の技術のＣＭ
ＰステップとＲＩＥエッチングステップとの間において
行なわれたような）必要はない。したがって平面化／切
り欠きエッチングシーケンスのために、さらにわずかな
時間しか必要なく、このことは、ウエハの歩留りを有利
に改善する。
【００１９】本発明の特徴及び利点は、次の図面を参照
すればさらに明らかになることができる。図６は、カリ
フォルニア在、フレモントから入手することができるマ
ットソン技術の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバを
なす従来の技術の誘導結合プラズマ処理チャンバ６００
を示している。
すればさらに明らかになることができる。図６は、カリ
フォルニア在、フレモントから入手することができるマ
ットソン技術の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバを
なす従来の技術の誘導結合プラズマ処理チャンバ６００
を示している。
【００２０】図６に示すように、チャンバ６００は、連
結器６０６を介してチャンバ６０４内に反応源ガスを供
給するガス入口６０２を含んでいる。コイル６１０は、
付勢されたとき、ウエハ６１４をエッチングするプラズ
マ６１２を形成するために、チャンバ６０４内における
反応源ガスに誘導結合する。ウエハ６１４とプラズマ６
１２の間に、イオンスクリーン６１６が示されており、
その機能は、プラズマ６１２内におけるイオンがウエハ
６１４に到達することを防止する点にある。
結器６０６を介してチャンバ６０４内に反応源ガスを供
給するガス入口６０２を含んでいる。コイル６１０は、
付勢されたとき、ウエハ６１４をエッチングするプラズ
マ６１２を形成するために、チャンバ６０４内における
反応源ガスに誘導結合する。ウエハ６１４とプラズマ６
１２の間に、イオンスクリーン６１６が示されており、
その機能は、プラズマ６１２内におけるイオンがウエハ
６１４に到達することを防止する点にある。
【００２１】ウエハ６１４は、均一な抵抗加熱プラテン
６２０上に配置されて示されており、この加熱プラテン
は、エッチングの間に、ウエハ６１４の温度を安定化す
るように動作する。端部の開いた円筒の形のファラデー
シールド６２２は、コイル６１０とチャンバ６０４の外
壁６２４との間に配置されている。典型的には従来の技
術においてアースに接続されたファラデーシールド６２
２は、コイル６１０によって発生される電気力線がチャ
ンバ６０４内に透過することを防止する。したがって磁
力線だけが、プラズマ６１２に連結するようにチャンバ
６０４内に透過することができる。
６２０上に配置されて示されており、この加熱プラテン
は、エッチングの間に、ウエハ６１４の温度を安定化す
るように動作する。端部の開いた円筒の形のファラデー
シールド６２２は、コイル６１０とチャンバ６０４の外
壁６２４との間に配置されている。典型的には従来の技
術においてアースに接続されたファラデーシールド６２
２は、コイル６１０によって発生される電気力線がチャ
ンバ６０４内に透過することを防止する。したがって磁
力線だけが、プラズマ６１２に連結するようにチャンバ
６０４内に透過することができる。
【００２２】ファラデーシールド６２２は、導体材料か
らなり、かつ典型的にはアース接続されており、この導
体材料は、実質的にすべての電気力線がチャンバ６０４
内に透過することを阻止する。したがってたとえあるに
してもわずかなイオンしか、プラズマ６１２内に発生さ
れない。なんらかのイオンが発生される程度まで、これ
らのほとんどは、イオンスクリーン６１６によってウエ
ハ６１４に達することを阻止される。したがって従来の
技術の誘導結合されたプラズマチャンバ６００は、いつ
でも実質的に等方性のエッチングを行ない、その際、反
応中性点が、主なエッチング機構をなしている。
らなり、かつ典型的にはアース接続されており、この導
体材料は、実質的にすべての電気力線がチャンバ６０４
内に透過することを阻止する。したがってたとえあるに
してもわずかなイオンしか、プラズマ６１２内に発生さ
れない。なんらかのイオンが発生される程度まで、これ
らのほとんどは、イオンスクリーン６１６によってウエ
ハ６１４に達することを阻止される。したがって従来の
技術の誘導結合されたプラズマチャンバ６００は、いつ
でも実質的に等方性のエッチングを行ない、その際、反
応中性点が、主なエッチング機構をなしている。
【００２３】図７は、本発明の一実施態様により、図６
の前記の誘導結合されたプラズマチャンバ６００に対す
る変形を示している。有利にも変形は、ＣＭＰ及び／又
はＲＩＥエッチングステップを必要とすることなく、平
面化及び切り欠きエッチングシーケンスを単一のプラズ
マ処理チャンバ内において行なうことを可能にする。し
かしながらここにおいて議論を容易にするために、マッ
トソン技術のエッチング器を利用するとはいえ、本発明
が、このようなエッチング器に限定されるものではな
く、平面化エッチング及び切り欠きエッチングのステッ
プの間にイオン密度及び／又はイオンエネルギーを変更
することができるどのようなプラズマ処理チャンバにお
いて実際に実行することができることに注意する。
の前記の誘導結合されたプラズマチャンバ６００に対す
る変形を示している。有利にも変形は、ＣＭＰ及び／又
はＲＩＥエッチングステップを必要とすることなく、平
面化及び切り欠きエッチングシーケンスを単一のプラズ
マ処理チャンバ内において行なうことを可能にする。し
かしながらここにおいて議論を容易にするために、マッ
トソン技術のエッチング器を利用するとはいえ、本発明
が、このようなエッチング器に限定されるものではな
く、平面化エッチング及び切り欠きエッチングのステッ
プの間にイオン密度及び／又はイオンエネルギーを変更
することができるどのようなプラズマ処理チャンバにお
いて実際に実行することができることに注意する。
【００２４】図７において、コイル６１０とチャンバ６
０４の外壁６２４との間に可変の電界シールド７０２が
配置されている。可変の電界シールド７０２は、チャン
バ６０４内に透過する電界の強さを変更するように制御
することができるシールドをなしている。エッチングの
均一度を改善するために、任意のガス分配板が、プラズ
マ処理チャンバ内におけるエッチング剤源ガスをさらに
均一に分配するために利用することができる。
０４の外壁６２４との間に可変の電界シールド７０２が
配置されている。可変の電界シールド７０２は、チャン
バ６０４内に透過する電界の強さを変更するように制御
することができるシールドをなしている。エッチングの
均一度を改善するために、任意のガス分配板が、プラズ
マ処理チャンバ内におけるエッチング剤源ガスをさらに
均一に分配するために利用することができる。
【００２５】一実施態様において、可変の電界シールド
７０２は、なんらかの適当な可変電界シールドをなして
いる。有利には可変の電界シールド７０２は、二重のフ
ァラデーシールドにより、すなわち互いに入り込んだ２
つのファラデーシールドによって構成されている。ファ
ラデーシールドの少なくとも一方は（又は両方でさ
え）、１つ又は複数の開口、例えばスリット又は穴を有
することができる。互いに相対的なシールドの回転によ
って、外壁６２４の可変の面積が、電界の透過に対して
露出する。このようにしてチャンバ内における容量結合
とイオン発生の量が可変である。
７０２は、なんらかの適当な可変電界シールドをなして
いる。有利には可変の電界シールド７０２は、二重のフ
ァラデーシールドにより、すなわち互いに入り込んだ２
つのファラデーシールドによって構成されている。ファ
ラデーシールドの少なくとも一方は（又は両方でさ
え）、１つ又は複数の開口、例えばスリット又は穴を有
することができる。互いに相対的なシールドの回転によ
って、外壁６２４の可変の面積が、電界の透過に対して
露出する。このようにしてチャンバ内における容量結合
とイオン発生の量が可変である。
【００２６】選択的に及び／又は追加的に、可変の電界
シールド７０２は、フローティング又はアース接続のい
ずれかのモードで動作するように構成することもでき
る。可変電界シールド７０２がアース接続されていると
き、さらに多くの発生された電気力線が吸収され、かつ
容量結合は実質的に減少する。フローティングモードに
おいて、容量結合は増加し、付随してチャンバ６０４内
において発生されるイオンの量を増加し、それによりこ
の中におけるエッチングをさらに物理的にかつ異方性に
する。
シールド７０２は、フローティング又はアース接続のい
ずれかのモードで動作するように構成することもでき
る。可変電界シールド７０２がアース接続されていると
き、さらに多くの発生された電気力線が吸収され、かつ
容量結合は実質的に減少する。フローティングモードに
おいて、容量結合は増加し、付随してチャンバ６０４内
において発生されるイオンの量を増加し、それによりこ
の中におけるエッチングをさらに物理的にかつ異方性に
する。
【００２７】イオンスクリーン７０４は、チャンバ６０
４からウエハ７０６に可変の量のイオンを通過させるこ
とができるイオンスクリーンをなしている。一実施態様
において、可変のイオンスクリーン７０４は、可動のイ
オンスクリーンをなしており、これは、チャンバ６０４
内において発生されたさらに多くのイオンにウエハ７０
６をさらすように動かすことができる。
４からウエハ７０６に可変の量のイオンを通過させるこ
とができるイオンスクリーンをなしている。一実施態様
において、可変のイオンスクリーン７０４は、可動のイ
オンスクリーンをなしており、これは、チャンバ６０４
内において発生されたさらに多くのイオンにウエハ７０
６をさらすように動かすことができる。
【００２８】ＲＦ−電源７１０は、静電チャック７１２
にＲＦ−エネルギーを供給する。一実施態様において、
ＲＦ−電源７１０は、１２．５６ＭＨｚのＲＦ−電源を
なしている。ＥＳＣチャック７１２に供給されるＲＦ−
電力の量を変えることによって、発生されるイオンのエ
ネルギーは、エッチングの垂直方向性を増加し、又は減
少するように変更することができ、すなわちエッチング
は、さらに多く又は少なく等方性になる。チャックに供
給されるＲＦ−電力の量の変更は、実質的に等方性の平
面化エッチング又はさらに物理的な切り欠きエッチング
を行なうために、チャンバ６０４内におけるエッチング
プロセスの性質を変更する追加的な又は代替的な機構を
なしている。
にＲＦ−エネルギーを供給する。一実施態様において、
ＲＦ−電源７１０は、１２．５６ＭＨｚのＲＦ−電源を
なしている。ＥＳＣチャック７１２に供給されるＲＦ−
電力の量を変えることによって、発生されるイオンのエ
ネルギーは、エッチングの垂直方向性を増加し、又は減
少するように変更することができ、すなわちエッチング
は、さらに多く又は少なく等方性になる。チャックに供
給されるＲＦ−電力の量の変更は、実質的に等方性の平
面化エッチング又はさらに物理的な切り欠きエッチング
を行なうために、チャンバ６０４内におけるエッチング
プロセスの性質を変更する追加的な又は代替的な機構を
なしている。
【００２９】本発明の一実施態様によれば、平面化エッ
チングは、イオン援助された切り欠きエッチングを行な
うために利用されるイオン密度よりも低いイオン密度で
行なわれる。例えば可変の電界シールド７０２は、チャ
ンバ６０４内への電界の透過を最小にする（すなわち互
いに相対的なファラデーシールドの回転によって）よう
に構成することができ、それにより容量結合機構を実質
的に除去し、平面化エッチングの間にチャンバ６０４内
において発生されるイオンの量を減少する。当該技術分
野の専門家には明らかなように、イオン発生の最小化
は、平面化エッチングの間にエッチングを実質的に等方
性にする。選択的に又は追加的に、平面化エッチング
は、イオン援助された切り欠きエッチングにおいて利用
されるイオンエネルギーのレベルよりも低いイオンエネ
ルギーのレベルで行なうことができる。平面化エッチン
グの間のイオンエネルギーの低いレベルは、例えばＥＳ
Ｃチャック７１２に供給されるＲＦ−電力の量を変更す
ることによって達成することができる。
チングは、イオン援助された切り欠きエッチングを行な
うために利用されるイオン密度よりも低いイオン密度で
行なわれる。例えば可変の電界シールド７０２は、チャ
ンバ６０４内への電界の透過を最小にする（すなわち互
いに相対的なファラデーシールドの回転によって）よう
に構成することができ、それにより容量結合機構を実質
的に除去し、平面化エッチングの間にチャンバ６０４内
において発生されるイオンの量を減少する。当該技術分
野の専門家には明らかなように、イオン発生の最小化
は、平面化エッチングの間にエッチングを実質的に等方
性にする。選択的に又は追加的に、平面化エッチング
は、イオン援助された切り欠きエッチングにおいて利用
されるイオンエネルギーのレベルよりも低いイオンエネ
ルギーのレベルで行なうことができる。平面化エッチン
グの間のイオンエネルギーの低いレベルは、例えばＥＳ
Ｃチャック７１２に供給されるＲＦ−電力の量を変更す
ることによって達成することができる。
【００３０】図８−９は、本発明の一実施態様により、
本発明の平面化／切り欠きエッチングシーケンスを示し
ている。トレンチの形成、及びトレンチ内及びウエハ表
面上へのポリシリコン材料の堆積の後に（図１に示すよ
うに）、可変のイオンチャンバ７００は、実質的に等方
性のエッチングを行なうように、すなわち低いイオン密
度及び／又はイオンエネルギーレベルを利用して行なう
ように構成されている。平面化イオンエッチングは、な
るべくその下にある窒化物層に対して選択的なエッチン
グ剤を利用して行なわれる。一実施態様において、平面
化エッチング及びイオン援助された切り欠きエッチング
両方に、ＣＦ４／Ｏ２からなるエッチング剤源ガスが利
用される。ＣＭＰは、平面化のために利用されないの
で、凹所形成又は不均一なパッド窒化物浸食は、実質的
に最小にされる。このことは、平面化／切り欠きエッチ
ングシーケンスが、例えば深いトレンチコンデンサを製
造する間に、繰返し行なわなければならないときに、と
くに有利である。
本発明の平面化／切り欠きエッチングシーケンスを示し
ている。トレンチの形成、及びトレンチ内及びウエハ表
面上へのポリシリコン材料の堆積の後に（図１に示すよ
うに）、可変のイオンチャンバ７００は、実質的に等方
性のエッチングを行なうように、すなわち低いイオン密
度及び／又はイオンエネルギーレベルを利用して行なう
ように構成されている。平面化イオンエッチングは、な
るべくその下にある窒化物層に対して選択的なエッチン
グ剤を利用して行なわれる。一実施態様において、平面
化エッチング及びイオン援助された切り欠きエッチング
両方に、ＣＦ４／Ｏ２からなるエッチング剤源ガスが利
用される。ＣＭＰは、平面化のために利用されないの
で、凹所形成又は不均一なパッド窒化物浸食は、実質的
に最小にされる。このことは、平面化／切り欠きエッチ
ングシーケンスが、例えば深いトレンチコンデンサを製
造する間に、繰返し行なわなければならないときに、と
くに有利である。
【００３１】図８においてポリシリコン層が平面化され
た後に、さらに高いレベルのイオン密度及び／又はイオ
ンエネルギーを利用するイオン援助されたエッチング
が、トレンチ内におけるポリシリコンのカラムを切り欠
くために利用される。一実施態様において、イオン援助
された切り欠きエッチングの増加したレベルのイオン密
度及び／又はイオンエネルギーは、その中のプラズマに
容量結合するためにそれより多くの電気力線がチャンバ
を透過することができるように、可変の電界シールド７
０２を構成することによって達成することができる。こ
のようにしてさらに多くのイオンが、イオン援助された
切り欠きエッチングにさらに多くの方向性を与えるため
に、プラズマ内に構成される。
た後に、さらに高いレベルのイオン密度及び／又はイオ
ンエネルギーを利用するイオン援助されたエッチング
が、トレンチ内におけるポリシリコンのカラムを切り欠
くために利用される。一実施態様において、イオン援助
された切り欠きエッチングの増加したレベルのイオン密
度及び／又はイオンエネルギーは、その中のプラズマに
容量結合するためにそれより多くの電気力線がチャンバ
を透過することができるように、可変の電界シールド７
０２を構成することによって達成することができる。こ
のようにしてさらに多くのイオンが、イオン援助された
切り欠きエッチングにさらに多くの方向性を与えるため
に、プラズマ内に構成される。
【００３２】プラズマプロセスチャンバ内におけるイオ
ン密度及び／又はイオンエネルギーを増加するために、
その他の機構も存在する。図７によれば、ＲＦ−電源７
１０は、追加的に又は選択的に、エッチングをさらに異
方性にするようにイオンエネルギーを増加するため、Ｅ
ＳＣチャック７１２に対するバイアスを増加するように
構成することができる。追加的に又は選択的に、可変イ
オンスクリーン７０４は、エッチングをさらに異方性に
するためにそれ以上のイオンがウエハ７０６に到達でき
るように、すなわち可変のイオンスクリーン７０４を経
路から外へ動かすことによって到達できるように構成す
ることができる。追加的に又は選択的に、可変の電界シ
ールド７０２は、容量結合の量を増加するために、アー
ス接続しない又はフローティングすることができ、それ
によりチャンバ内にさらに多くのイオンを発生する。イ
オン援助された切り欠きエッチングの結果は、図９に示
されている。
ン密度及び／又はイオンエネルギーを増加するために、
その他の機構も存在する。図７によれば、ＲＦ−電源７
１０は、追加的に又は選択的に、エッチングをさらに異
方性にするようにイオンエネルギーを増加するため、Ｅ
ＳＣチャック７１２に対するバイアスを増加するように
構成することができる。追加的に又は選択的に、可変イ
オンスクリーン７０４は、エッチングをさらに異方性に
するためにそれ以上のイオンがウエハ７０６に到達でき
るように、すなわち可変のイオンスクリーン７０４を経
路から外へ動かすことによって到達できるように構成す
ることができる。追加的に又は選択的に、可変の電界シ
ールド７０２は、容量結合の量を増加するために、アー
ス接続しない又はフローティングすることができ、それ
によりチャンバ内にさらに多くのイオンを発生する。イ
オン援助された切り欠きエッチングの結果は、図９に示
されている。
【００３３】
【実施例】１つの例において、２００ｍｍのシリコンウ
エハは、窒化けい素上にかつ８ミクロンの深いトレンチ
内に（これは３２：１の縦横比を有する）配置された
３，０００オングストロームの厚さのポリシリコン層を
その上に有する。ポリシリコンは、トレンチ内に１．５
ミクロン＋／−０．２ミクロンの深さまで切り欠かれて
いる。
エハは、窒化けい素上にかつ８ミクロンの深いトレンチ
内に（これは３２：１の縦横比を有する）配置された
３，０００オングストロームの厚さのポリシリコン層を
その上に有する。ポリシリコンは、トレンチ内に１．５
ミクロン＋／−０．２ミクロンの深さまで切り欠かれて
いる。
【００３４】下記の表１は、このようなウエハ上におけ
るポリシリコンの実質的に等方性の平面化エッチング及
びイオン援助された切り欠きエッチングを行なうために
適した近似的な値を示している。示された値が、日本
在、シバウラ・コーポレーションから入手することがで
きるシバウラＣＤＥ８０システムにおいて利用するため
に最適化されていることに注意されたい。種々のツール
の要求に合わせるための開示された値の最適化は、この
開示を与えられた当該技術分野の専門家の技術の範囲内
にある。
るポリシリコンの実質的に等方性の平面化エッチング及
びイオン援助された切り欠きエッチングを行なうために
適した近似的な値を示している。示された値が、日本
在、シバウラ・コーポレーションから入手することがで
きるシバウラＣＤＥ８０システムにおいて利用するため
に最適化されていることに注意されたい。種々のツール
の要求に合わせるための開示された値の最適化は、この
開示を与えられた当該技術分野の専門家の技術の範囲内
にある。
【００３５】
【表１】
【００３６】前記のことから明らかなように、有利にも
本発明は、高価な化学機械研磨ステップ（及びそのため
に必要なツール）を排除する。したがって従来の技術の
平面化／切り欠きエッチングシーケンスのＣＭＰに関連
する問題は、有利に除去される。例えば図２に示すＣＭ
Ｐによって引起こされる凹所形成効果は、ＣＭＰエッチ
ングステップを実質的に等方性の平面化エッチングに置
き換えた場合、除去されている。凹所形成現象が存在し
ないことは、後続の切り欠きエッチングにおいてエッチ
ング深さ制御を改善する。
本発明は、高価な化学機械研磨ステップ（及びそのため
に必要なツール）を排除する。したがって従来の技術の
平面化／切り欠きエッチングシーケンスのＣＭＰに関連
する問題は、有利に除去される。例えば図２に示すＣＭ
Ｐによって引起こされる凹所形成効果は、ＣＭＰエッチ
ングステップを実質的に等方性の平面化エッチングに置
き換えた場合、除去されている。凹所形成現象が存在し
ないことは、後続の切り欠きエッチングにおいてエッチ
ング深さ制御を改善する。
【００３７】ＣＭＰステップの除去は、窒化けい素層の
浸食も最小にする。なぜなら低いイオンの実質的に等方
性の平面化エッチングは、従来の技術のＣＭＰ平面化エ
ッチングステップよりも窒化けい素に対して高い選択度
を有するからである。窒化物層は、もはや化学機械研磨
エッチング停止層として利用されないので、窒化けい素
層のわずかな磨耗しか存在しない。このことは、多重平
面化／切り欠きエッチングシーケンスを、例えばＤＲＡ
Ｍのためにトレンチコンデンサを製造する間に行なわな
ければならない用途においてさらに重要である。
浸食も最小にする。なぜなら低いイオンの実質的に等方
性の平面化エッチングは、従来の技術のＣＭＰ平面化エ
ッチングステップよりも窒化けい素に対して高い選択度
を有するからである。窒化物層は、もはや化学機械研磨
エッチング停止層として利用されないので、窒化けい素
層のわずかな磨耗しか存在しない。このことは、多重平
面化／切り欠きエッチングシーケンスを、例えばＤＲＡ
Ｍのためにトレンチコンデンサを製造する間に行なわな
ければならない用途においてさらに重要である。
【００３８】前記のように平面化エッチング及びイオン
援助された切り欠きエッチング両方を行なうための単一
プラズマ処理チャンバの利用は、もはや一方のツールか
ら別のものへウエハを動かす必要がないので、ウエハプ
ロセス時間を有利に減少する。多重平面化／切り欠きエ
ッチングシーケンスの用途において、時間の節約は、重
要なことがある。
援助された切り欠きエッチング両方を行なうための単一
プラズマ処理チャンバの利用は、もはや一方のツールか
ら別のものへウエハを動かす必要がないので、ウエハプ
ロセス時間を有利に減少する。多重平面化／切り欠きエ
ッチングシーケンスの用途において、時間の節約は、重
要なことがある。
【００３９】追加的にポリシリコンカラムを切り欠くた
めのイオン援助された切り欠きエッチングステップの利
用は、ポリシリコンにおける継ぎ目又は空所の増幅を有
利に最小化する。イオン援助された切り欠きエッチング
ステップにおけるイオン密度及び／又はイオンエネルギ
ーの増加は、エッチングの方向性を増加し、それにより
継ぎ目又は空所の横向きの攻撃を最小化し、それにより
改善されたエッチング深さ制御を可能にする。
めのイオン援助された切り欠きエッチングステップの利
用は、ポリシリコンにおける継ぎ目又は空所の増幅を有
利に最小化する。イオン援助された切り欠きエッチング
ステップにおけるイオン密度及び／又はイオンエネルギ
ーの増加は、エッチングの方向性を増加し、それにより
継ぎ目又は空所の横向きの攻撃を最小化し、それにより
改善されたエッチング深さ制御を可能にする。
【００４０】イオン援助された切り欠きエッチングステ
ップは、従来の技術のＲＩＥ切り欠きエッチングの間に
利用されるレベルよりも低いレベルのイオン密度及び／
又はイオンエネルギーを利用するので、イオン援助され
た切り欠きエッチングステップの間にウエハは、わずか
な衝撃しか受けない。減少した衝撃は、有利にもエッチ
ングを、従来の技術のＲＩＥ切り欠きエッチングよりも
わずかに物理的に、かつ窒化けい素に対してさらに選択
的にする。さらに低レベルのイオンエネルギー及び／又
はイオン密度は、イオン援助された切り欠きエッチング
の間の帯電によるデバイスの損傷の可能性も最小にす
る。
ップは、従来の技術のＲＩＥ切り欠きエッチングの間に
利用されるレベルよりも低いレベルのイオン密度及び／
又はイオンエネルギーを利用するので、イオン援助され
た切り欠きエッチングステップの間にウエハは、わずか
な衝撃しか受けない。減少した衝撃は、有利にもエッチ
ングを、従来の技術のＲＩＥ切り欠きエッチングよりも
わずかに物理的に、かつ窒化けい素に対してさらに選択
的にする。さらに低レベルのイオンエネルギー及び／又
はイオン密度は、イオン援助された切り欠きエッチング
の間の帯電によるデバイスの損傷の可能性も最小にす
る。
【００４１】本発明をいくつかの実施態様により説明し
たが、一方本発明の権利範囲内に、代案、置き換え及び
均等物が存在する。議論を容易にするために、ここでは
平面化及び切り欠きのエッチングシーケンスが利用され
たとはいえ、本発明は、一方が他方よりも等方性である
２つの連続したエッチングを必要とするどのようなプロ
セスシーケンスに適用してもよい。例えば本発明は、そ
の後に単一プラズマ処理チャンバ内においてトレンチエ
ッチング及びフォトレジスト引きはがしを行なうために
利用してもよい。別の例として、本発明は、レジスト平
面化及び切り欠きを行なうために利用することができ
る。その他の例として、本発明は、ウエハ上におけるポ
リシリコンスタッドの形成に利用することができる。そ
れ故に添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び
権利範囲内に入るようなすべての代案、置き換え及び均
等物を含むと解釈するものとする。
たが、一方本発明の権利範囲内に、代案、置き換え及び
均等物が存在する。議論を容易にするために、ここでは
平面化及び切り欠きのエッチングシーケンスが利用され
たとはいえ、本発明は、一方が他方よりも等方性である
２つの連続したエッチングを必要とするどのようなプロ
セスシーケンスに適用してもよい。例えば本発明は、そ
の後に単一プラズマ処理チャンバ内においてトレンチエ
ッチング及びフォトレジスト引きはがしを行なうために
利用してもよい。別の例として、本発明は、レジスト平
面化及び切り欠きを行なうために利用することができ
る。その他の例として、本発明は、ウエハ上におけるポ
リシリコンスタッドの形成に利用することができる。そ
れ故に添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び
権利範囲内に入るようなすべての代案、置き換え及び均
等物を含むと解釈するものとする。
【図１】トレンチコンデンサの製造におけるＣＭＰ平面
化及びＲＩＥ切り欠きエッチングの従来の技術のプロセ
スを示す図である。
化及びＲＩＥ切り欠きエッチングの従来の技術のプロセ
スを示す図である。
【図２】トレンチコンデンサの製造におけるＣＭＰ平面
化及びＲＩＥ切り欠きエッチングの従来の技術のプロセ
スを示す図である。
化及びＲＩＥ切り欠きエッチングの従来の技術のプロセ
スを示す図である。
【図３】トレンチコンデンサの製造におけるＣＭＰ平面
化及びＲＩＥ切り欠きエッチングの従来の技術のプロセ
スを示す図である。
化及びＲＩＥ切り欠きエッチングの従来の技術のプロセ
スを示す図である。
【図４】ポリシリコン堆積の間にポリシリコンプラグ内
に形成されることがある継ぎ目又は空所を示す図であ
る。
に形成されることがある継ぎ目又は空所を示す図であ
る。
【図５】ポリシリコンプラグにおける継ぎ目又は空所が
等方性エッチングにより増幅されることがある機構を示
す図である。
等方性エッチングにより増幅されることがある機構を示
す図である。
【図６】従来の技術の誘導結合されたプラズマ処理チャ
ンバを示す図である。
ンバを示す図である。
【図７】実質的に等方性の平面化エッチング及びイオン
援助された切り欠きエッチングシーケンスを容易にする
ために本発明の一実施態様による図６の前記の誘導結合
されたプラズマチャンバに対する変形を示す図である。
援助された切り欠きエッチングシーケンスを容易にする
ために本発明の一実施態様による図６の前記の誘導結合
されたプラズマチャンバに対する変形を示す図である。
【図８】本発明の１つの態様により実質的に等方性のエ
ッチングをポリシリコン層の平面化のために利用した後
の図１のウエハを示す図である。
ッチングをポリシリコン層の平面化のために利用した後
の図１のウエハを示す図である。
【図９】本発明の１つの態様によりイオン援助切り欠き
エッチングを行なった後のトレンチ内におけるポリシリ
コンプラグを示す図である。
エッチングを行なった後のトレンチ内におけるポリシリ
コンプラグを示す図である。
６０４ チャンバ、 ６１０ コイル、 ６１４ ウエ
ハ、 ６２４ 外壁、７０２ 可変電界シールド、 ７
０４ イオンスクリーン、 ７１０ ＲＦ−電源、 ７
１２ 静電チャック
ハ、 ６２４ 外壁、７０２ 可変電界シールド、 ７
０４ イオンスクリーン、 ７１０ ＲＦ−電源、 ７
１２ 静電チャック
Claims (21)
- 【請求項１】 ＲＦ−ベースのプラズマ処理チャンバ内
において半導体ウエハ上における第１の層の平面化エッ
チング及び切り欠きエッチングを行なう方法において：
その中に形成されたトレンチを含む前記の半導体ウエハ
を前記のプラズマ処理チャンバ内に配置し；前記の第１
の層を前記の半導体の表面上及び前記のトレンチ内に堆
積し；前記のプラズマ処理チャンバ内において前記の第
１の層を実質的に平面化する前記の平面化エッチングを
行ない、前記の平面化エッチングを、第１のイオン密度
レベルにより行ない；前記のプラズマ処理チャンバを利
用して、前記のトレンチ内における前記の第１の層を切
り欠く前記の第１の層における前記の切り欠きエッチン
グを行ない、前記の切り欠きエッチングを、前記のプラ
ズマ処理チャンバ内において第２のイオン密度レベルに
より行ない、前記の第２のイオン密度レベルが、前記の
第１のイオン密度レベルよりも高いことを特徴とする、
平面化エッチング及び切り欠きエッチングを行なう方
法。 - 【請求項２】 前記の第１の層が、ポリシリコン層をな
している、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記の表面が、窒化けい素層を含み、前
記の窒化けい素層を、前記の堆積の後に前記のポリシリ
コン層の下に配置する、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記のトレンチが、トレンチコンデンサ
を形成するためのトレンチをなしている、請求項２に記
載の方法。 - 【請求項５】 さらに前記のプラズマ処理チャンバ内へ
の電界の透過のレベルを増加するために、前記のプラズ
マ処理チャンバの可変電界シールドを調節し、それによ
り前記の第２のイオン密度レベルを発生することを含む
請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記のプラズマ処理チャンバが、誘導結
合されたプラズマ処理チャンバをなしている、請求項５
に記載の方法。 - 【請求項７】 前記の平面化エッチング及び前記の切り
欠きエッチングに、ＣＦ４を利用する、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項８】 さらに前記のプラズマ処理チャンバ内に
おいてプラズマにさらに多くの前記のウエハをさらすた
めに、イオンシールドを動かし、それにより一層多くの
イオンが前記の切り欠きエッチングの間に前記のウエハ
に到達することを可能にすることを含む、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項９】 さらに前記のプラズマ処理チャンバ内へ
の電界の透過のレベルを増加するために、前記のプラズ
マ処理チャンバの電界シールドに供給される電位を増加
し、それにより前記の第２のイオン密度レベルを発生す
ることを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 半導体ウエハ上における第１の層の平
面化エッチング及び切り欠きエッチングを行なうように
構成されたＲＦ−ベースのプラズマ処理系において：プ
ラズマを収容するように構成されたチャンバを含み、前
記のプラズマが、前記のウエハをエッチングするように
構成されており；前記のチャンバの外側に配置されたコ
イルを含み、前記のコイルが付勢されたときに、前記の
コイルが、前記のチャンバ内の前記のプラズマに誘導結
合するように構成されており；かつ前記のチャンバと前
記のコイルとの間に配置された可変電界シールドを含
み、前記の可変電界シールドが、前記のチャンバ内に透
過する電界の量を変更するように構成されており、それ
により前記のチャンバ内における前記のプラズマのイオ
ン密度を変更することを特徴とする、ＲＦ−ベースのプ
ラズマ処理系。 - 【請求項１１】 前記の可変の電界シールドが、二重の
ファラデーシールドをなしており、前記の二重のファラ
デーシールドが、互いに入り込んだ少なくとも２つのフ
ァラデーシールドを含み、前記のファラデーシールドの
少なくとも１つが、該ファラデーシールドに形成された
開口を有する、請求項１０に記載のプラズマ処理系。 - 【請求項１２】 ＲＦ−ベースのプラズマ処理チャンバ
内において半導体ウエハ上における第１の層の平面化エ
ッチング及び切り欠きエッチングを行なう方法におい
て：その中に形成されたトレンチを含む前記の半導体ウ
エハを前記のプラズマ処理チャンバ内に配置し；前記の
第１の層を前記の半導体の表面上及び前記のトレンチ内
に堆積し；前記のプラズマ処理チャンバ内において前記
の第１の層を実質的に平面化する前記の平面化エッチン
グを行ない、前記の平面化エッチングを、第１のイオン
密度レベルにより行ない；前記のプラズマ処理チャンバ
を利用して、前記のトレンチ内における前記の第１の層
を切り欠く前記の第１の層における前記の切り欠きエッ
チングを行ない、前記の切り欠きエッチングを、前記の
プラズマ処理チャンバ内において第２のイオン密度レベ
ルにより行ない、前記の第２のイオン密度レベルが、前
記の第１のイオン密度レベルよりも高いことを特徴とす
る、平面化エッチング及び切り欠きエッチングを行なう
方法。 - 【請求項１３】 前記の第１の層が、ポリシリコン層を
なしている、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記のトレンチが、トレンチコンデン
サを形成するためのトレンチをなしている、請求項１３
に記載の方法。 - 【請求項１５】 さらに前記のプラズマ処理チャンバ内
への電界の透過のレベルを増加するために、前記のプラ
ズマ処理チャンバの可変電界シールドを調節し、それに
より前記の第２のイオン密度レベルを発生することを含
む請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記のプラズマ処理チャンバが、誘導
結合されたプラズマ処理チャンバをなしている、請求項
１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記の平面化エッチング及び前記の切
り欠きエッチングに、ＣＦ４を利用する、請求項１２に
記載の方法。 - 【請求項１８】 さらに前記のプラズマ処理チャンバ内
においてプラズマにさらに多くの前記のウエハをさらす
ために、イオンシールドを動かし、それにより一層多く
のイオンが前記の切り欠きエッチングの間に前記のウエ
ハに到達することを可能にすることを含む、請求項１２
に記載の方法。 - 【請求項１９】 さらに前記のプラズマ処理チャンバ内
への電界の透過のレベルを増加するために、前記のプラ
ズマ処理チャンバの電界シールドに供給される電位を増
加し、それにより前記の第２のイオン密度レベルを発生
することを含む、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項２０】 ＲＦ−ベースのプラズマ処理系におい
て発生されるイオンの量を変更するように構成された装
置において、前記のＲＦ−ベースのプラズマ処理系が、
チャンバ、及び前記のチャンバの外側に配置されたコイ
ルを含み、前記のコイルが付勢されたときに、前記のコ
イルが、前記のチャンバ内のプラズマに誘導結合するよ
うに構成されており：前記のチャンバと前記のコイルと
の間に配置された可変電界シールドを含み、前記の可変
電界シールドが、前記のチャンバ内に透過する電界の量
を変更するように構成されており、それにより前記のチ
ャンバ内において発生される前記のイオンの量を変更す
ることを特徴とする、ＲＦ−ベースのプラズマ処理系に
おいて発生されるイオンの量を変更するように構成され
た装置。 - 【請求項２１】 前記の可変の電界シールドが、二重の
ファラデーシールドをなしており、前記の二重のファラ
デーシールドが、互いに入り込んだ少なくとも２つのフ
ァラデーシールドを含み、前記のファラデーシールドの
少なくとも１つが、該ファラデーシールド形成された開
口を有する、請求項２０に記載の装置。
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