JP2000232093A - ポリシリコン・プラグの形成方法 - Google Patents
ポリシリコン・プラグの形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラグロス等の欠陥の無い良好なポリシリコ
ン・プラグを形成する方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、ＳｉＯ2 膜上に第１ポリシリ
コン層を成膜し、第１ポリシリコン層に孔を開口し、第
２ポリシリコン層からなるサイドウォールを孔壁に形成
し、ポリシリコン層をマスクにしてＳｉＯ2 膜をエッチ
ングしてコンタクトホールを開口し、コンタクトホール
を埋め込みつつ基板上に第３ポリシリコン層を成膜し、
ポリシリコン層をドライエッチングしてＳｉＯ2 膜を貫
通するポリシリコン・プラグの形成する。本方法では、
ポリシリコン層をエッチングしてポリシリコン・プラグ
を形成する際、第１ステップとして、Ｆ系ガスをエッチ
ングガスとして用いてポリシリコン層２６、２２、１４
をエッチングし、次いで、第２ステップに移行し、第２
ステップではＣｌ2 ガスをエッチングガスとしてポリシ
リコン層１４、２２をエッチングしてポリシリコン・プ
ラグを形成する。
ン・プラグを形成する方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、ＳｉＯ2 膜上に第１ポリシリ
コン層を成膜し、第１ポリシリコン層に孔を開口し、第
２ポリシリコン層からなるサイドウォールを孔壁に形成
し、ポリシリコン層をマスクにしてＳｉＯ2 膜をエッチ
ングしてコンタクトホールを開口し、コンタクトホール
を埋め込みつつ基板上に第３ポリシリコン層を成膜し、
ポリシリコン層をドライエッチングしてＳｉＯ2 膜を貫
通するポリシリコン・プラグの形成する。本方法では、
ポリシリコン層をエッチングしてポリシリコン・プラグ
を形成する際、第１ステップとして、Ｆ系ガスをエッチ
ングガスとして用いてポリシリコン層２６、２２、１４
をエッチングし、次いで、第２ステップに移行し、第２
ステップではＣｌ2 ガスをエッチングガスとしてポリシ
リコン層１４、２２をエッチングしてポリシリコン・プ
ラグを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシリコン・プ
ラグの形成方法に関し、更に詳細には、プラグロス等の
欠陥のないポリシリコン・プラグを形成する方法に関す
るものである。
ラグの形成方法に関し、更に詳細には、プラグロス等の
欠陥のないポリシリコン・プラグを形成する方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、半導体装
置では、層間絶縁膜を介して配線を多層で形成する多層
配線構造が主流となっている。多層配線構造では、一の
配線（下層配線）と、層間絶縁膜を介して一の配線上に
形成された配線（上層配線）とは、配線コンタクトで接
続されている。
置では、層間絶縁膜を介して配線を多層で形成する多層
配線構造が主流となっている。多層配線構造では、一の
配線（下層配線）と、層間絶縁膜を介して一の配線上に
形成された配線（上層配線）とは、配線コンタクトで接
続されている。
【０００３】従来、配線コンタクトとして、コンタクト
ホールをタングステン金属で埋め込んだタングステン・
プラグを使用することが多かったが、近年、ポリシリコ
ン・プラグが使用されるようになっている。ポリシリコ
ン・プラグは、ポリシリコンで形成されたコンタクトで
あって、層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールを開口
して、下層配線を露出させ、次いでコンタクトホールを
ポリシリコンで埋め込んでポリシリコン・プラグを形成
し、ポリシリコン・プラグ上に上層配線を形成する。
ホールをタングステン金属で埋め込んだタングステン・
プラグを使用することが多かったが、近年、ポリシリコ
ン・プラグが使用されるようになっている。ポリシリコ
ン・プラグは、ポリシリコンで形成されたコンタクトで
あって、層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールを開口
して、下層配線を露出させ、次いでコンタクトホールを
ポリシリコンで埋め込んでポリシリコン・プラグを形成
し、ポリシリコン・プラグ上に上層配線を形成する。
【０００４】図２及び図３を参照して、従来のポリシリ
コン・プラグの形成方法を説明する。図２（ａ）から
（ｄ）及び図３（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、従来の
方法に従ってポリシリコン・プラグを形成する際の基板
断面図である。ポリシリコン・プラグの形成では、先
ず、下地層１１、例えばソース／ドレイン領域等の拡散
領域又は下層配線上にＳｉＯ2 膜１２を成膜し、続いて
ＳｉＯ2膜１２上に第１ポリシリコン層１４を成膜す
る。次いで第１ポリシリコン層１４上にフォトレジスト
膜を成膜し、パターニングして、図２（ａ）に示すよう
に、エッチングマスク１６を形成する。
コン・プラグの形成方法を説明する。図２（ａ）から
（ｄ）及び図３（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、従来の
方法に従ってポリシリコン・プラグを形成する際の基板
断面図である。ポリシリコン・プラグの形成では、先
ず、下地層１１、例えばソース／ドレイン領域等の拡散
領域又は下層配線上にＳｉＯ2 膜１２を成膜し、続いて
ＳｉＯ2膜１２上に第１ポリシリコン層１４を成膜す
る。次いで第１ポリシリコン層１４上にフォトレジスト
膜を成膜し、パターニングして、図２（ａ）に示すよう
に、エッチングマスク１６を形成する。
【０００５】次いで、エッチングマスク１６を使って第
１ポリシリコン層１４をエッチングし、図２（ｂ）に示
すように、第１ポリシリコン層１４に開口孔１８を開口
して、ＳｉＯ2 膜１２を露出させる。次いで、図２
（ｃ）に示すように、第１ポリシリコン層１４上及び開
口孔１８内を含めて基板全面に第２ポリシリコン層２０
を成膜する。次いで、第２ポリシリコン層２０をエッチ
ングして、図２（ｄ）に示すように、開口孔１８の側壁
にポリシリコンからなるサイドウォール２２を形成す
る。
１ポリシリコン層１４をエッチングし、図２（ｂ）に示
すように、第１ポリシリコン層１４に開口孔１８を開口
して、ＳｉＯ2 膜１２を露出させる。次いで、図２
（ｃ）に示すように、第１ポリシリコン層１４上及び開
口孔１８内を含めて基板全面に第２ポリシリコン層２０
を成膜する。次いで、第２ポリシリコン層２０をエッチ
ングして、図２（ｄ）に示すように、開口孔１８の側壁
にポリシリコンからなるサイドウォール２２を形成す
る。
【０００６】次いで、図３（ｅ）に示すように、サイド
ウォール２２及び第１ポリシリコン層１４をマスクにし
て、ＳｉＯ2 膜１２を貫通するコンタクトホール２４を
開口して下地層１１を露出させる。続いて、図３（ｆ）
に示すように、コンタクトホール２４を埋め込みつつサ
イドウォール２２上及び第１ポリシリコン層１４上を含
む基板全面に第３ポリシリコン層２６を成膜する。次い
で、Ｃｌ2 ガスを用いて、第３ポリシリコン層２６、サ
イドウォール２２及び第１ポリシリコン層２０をエッチ
バックして、図３（ｇ）に示すように、ＳｉＯ2 膜１２
を貫通して下地層１１に接続するポリシリコン・プラグ
２８を形成する。
ウォール２２及び第１ポリシリコン層１４をマスクにし
て、ＳｉＯ2 膜１２を貫通するコンタクトホール２４を
開口して下地層１１を露出させる。続いて、図３（ｆ）
に示すように、コンタクトホール２４を埋め込みつつサ
イドウォール２２上及び第１ポリシリコン層１４上を含
む基板全面に第３ポリシリコン層２６を成膜する。次い
で、Ｃｌ2 ガスを用いて、第３ポリシリコン層２６、サ
イドウォール２２及び第１ポリシリコン層２０をエッチ
バックして、図３（ｇ）に示すように、ＳｉＯ2 膜１２
を貫通して下地層１１に接続するポリシリコン・プラグ
２８を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、第３ポリシ
リコン層２６を成膜した時点で、コンタクトホール２４
内の第３ポリシリコン層２６、第１ポリシリコン層１４
及びサイドウォール２２等のリシリコン層は、図４に示
すような状態になっている。即ち、第１ポリシリコン層
１４の面、及びサイドウォール２２の面には自然酸化膜
３０が生成しており、コンタクトホール２４内の第３ポ
リシリコン層２６には、細長い形状のボイド（シームと
呼ばれる）３２が生成し、コンタクトホール２４上の第
３ポリシリコン層２６にはポーラスな（多泡状）領域３
４が生成している。
リコン層２６を成膜した時点で、コンタクトホール２４
内の第３ポリシリコン層２６、第１ポリシリコン層１４
及びサイドウォール２２等のリシリコン層は、図４に示
すような状態になっている。即ち、第１ポリシリコン層
１４の面、及びサイドウォール２２の面には自然酸化膜
３０が生成しており、コンタクトホール２４内の第３ポ
リシリコン層２６には、細長い形状のボイド（シームと
呼ばれる）３２が生成し、コンタクトホール２４上の第
３ポリシリコン層２６にはポーラスな（多泡状）領域３
４が生成している。
【０００８】そのために、従来の形成方法により形成し
たポリシリコン・プラグには、次のような問題があっ
た。第１には、図５に示すように、プラグロス（Plug L
oss ）が大きいことである。また、エッチングが早急に
シームに到達するために、エッチングガスの進入口が拡
大し、下地層のシリコン基板に損傷が生じるおそれがあ
る。第２には、自然酸化膜３０がエッチング残渣として
残り易いことである。第３には、多数枚のウエハ上にポ
リシリコン・プラグを連続的に形成する連続処理の場
合、ポリシリコン・プラグ自体の欠陥でないものの、エ
ッチング工程のエンドポイント波形の終点を精度良く検
出することができないことである。
たポリシリコン・プラグには、次のような問題があっ
た。第１には、図５に示すように、プラグロス（Plug L
oss ）が大きいことである。また、エッチングが早急に
シームに到達するために、エッチングガスの進入口が拡
大し、下地層のシリコン基板に損傷が生じるおそれがあ
る。第２には、自然酸化膜３０がエッチング残渣として
残り易いことである。第３には、多数枚のウエハ上にポ
リシリコン・プラグを連続的に形成する連続処理の場
合、ポリシリコン・プラグ自体の欠陥でないものの、エ
ッチング工程のエンドポイント波形の終点を精度良く検
出することができないことである。
【０００９】そこで、本発明の目的は、プラグロス等の
欠陥の無い良好なポリシリコン・プラグを形成し、しか
もエッチングの終点を精度良く検出できるようにした、
ポリシリコン・プラグの形成方法を提供することであ
る。
欠陥の無い良好なポリシリコン・プラグを形成し、しか
もエッチングの終点を精度良く検出できるようにした、
ポリシリコン・プラグの形成方法を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の方法
により形成したポリシリコン・プラグに、欠陥が発生し
易い原因を調べ、次のこと見い出した。第１には、Ｃｌ
2 ガスをエッチングガスとして使用しているために、異
方性エッチングとなって、エッチングが下方に進行し、
先ず、ポーラスな領域３４が、急速にエッチングされ
る。更に、異方性エッチングが進行して、早期に、図６
に示すように、シーム３２に到達し、更にシーム状のボ
イドを拡大しながら進行する。その結果、プラグロスが
大きくなると共に、エッチャントの進入口が広がり、下
地層のシリコン基板１１に損傷が発生することである。
第２には、Ｃｌ2 ガスの高いポリシリコン対酸化膜選択
比のために、自然酸化膜がエッチング残渣として残るこ
とである。第３には、Ｃｌ2 ガスを使った厚膜のポリシ
リコン層のエッチング処理を連続して行った場合、Ｓｉ
ＯXＣｌy等の反応生成物が大量にチャンバウォール上に
堆積して行くために、エンドポイント波形の終点を精度
良く検出することができないことである。
により形成したポリシリコン・プラグに、欠陥が発生し
易い原因を調べ、次のこと見い出した。第１には、Ｃｌ
2 ガスをエッチングガスとして使用しているために、異
方性エッチングとなって、エッチングが下方に進行し、
先ず、ポーラスな領域３４が、急速にエッチングされ
る。更に、異方性エッチングが進行して、早期に、図６
に示すように、シーム３２に到達し、更にシーム状のボ
イドを拡大しながら進行する。その結果、プラグロスが
大きくなると共に、エッチャントの進入口が広がり、下
地層のシリコン基板１１に損傷が発生することである。
第２には、Ｃｌ2 ガスの高いポリシリコン対酸化膜選択
比のために、自然酸化膜がエッチング残渣として残るこ
とである。第３には、Ｃｌ2 ガスを使った厚膜のポリシ
リコン層のエッチング処理を連続して行った場合、Ｓｉ
ＯXＣｌy等の反応生成物が大量にチャンバウォール上に
堆積して行くために、エンドポイント波形の終点を精度
良く検出することができないことである。
【００１１】そこで、本発明者は、Ｃｌ2 ガスに代え
て、従来、クリーニングガスとして使用されているＦ系
ガス、例えばＳＦ6 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 等をエッチング
ガスとして使用することを考えた。そして、種々の条件
でエッチング実験を行ったところ、比較的エッチングチ
ャンバ内の圧力を高くして、例えば３Ｐａ〜１０Ｐａの
圧力下でエッチングすることにより、等方性エッチング
の性質が強まり、主として第１ポリシリコン層上の第３
ポリシリコン層をエッチバックしたハーフエッチング状
態で、図７に示すように、プラグ凹部３６の段差を大き
くすることなく、良好にエッチングが進行し、シームへ
の到達時間も遅くなる。従って、プラグロス発生の程度
を低減することができる。
て、従来、クリーニングガスとして使用されているＦ系
ガス、例えばＳＦ6 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 等をエッチング
ガスとして使用することを考えた。そして、種々の条件
でエッチング実験を行ったところ、比較的エッチングチ
ャンバ内の圧力を高くして、例えば３Ｐａ〜１０Ｐａの
圧力下でエッチングすることにより、等方性エッチング
の性質が強まり、主として第１ポリシリコン層上の第３
ポリシリコン層をエッチバックしたハーフエッチング状
態で、図７に示すように、プラグ凹部３６の段差を大き
くすることなく、良好にエッチングが進行し、シームへ
の到達時間も遅くなる。従って、プラグロス発生の程度
を低減することができる。
【００１２】また、Ｆ系ガスを用いることにより、チャ
ンバウォールに堆積したＳｉXＯｙＣｌz等の反応生成物
を同時に除去することができ、Ｃｌ2 ガスによるエッチ
ングで問題となった終点検出精度が悪いという課題も同
時に解決することができる。更には、反応生成物の同時
除去により、エッチングチャンバのクリーニングサイク
ルを長くすることができる。
ンバウォールに堆積したＳｉXＯｙＣｌz等の反応生成物
を同時に除去することができ、Ｃｌ2 ガスによるエッチ
ングで問題となった終点検出精度が悪いという課題も同
時に解決することができる。更には、反応生成物の同時
除去により、エッチングチャンバのクリーニングサイク
ルを長くすることができる。
【００１３】ところで、Ｆ系ガスをエッチングガスとし
てポリシリコン層をエッチングした処理したとき、Ｆ系
ガスはポリシリコンとＳｉＯ2 との選択比が低いため
に、ＳｉＯ2 膜上の第１ポリシリコン層及びサイドウォ
ールをエッチングした段階で、露出したＳｉＯ2 膜が、
図８に示すように、エッチングされ、膜減り３８が生じ
ることが懸念される。そこで、本発明者は、Ｆ系ガスに
よるエッチングと、Ｃｌ2 ガスによるエッチングとを組
み合わせ、第１ステップでは、Ｆ系ガスをエッチングガ
スにしてＳｉＯ2 膜上のポリシリコン層をエッチング
し、次いで第２ステップでＣｌ2 ガスをエッチングガス
として使ってエッチングし、ポリシリコン・プラグを形
成することを着想し、更に実験を重ねて、本発明方法を
完成するに到った。
てポリシリコン層をエッチングした処理したとき、Ｆ系
ガスはポリシリコンとＳｉＯ2 との選択比が低いため
に、ＳｉＯ2 膜上の第１ポリシリコン層及びサイドウォ
ールをエッチングした段階で、露出したＳｉＯ2 膜が、
図８に示すように、エッチングされ、膜減り３８が生じ
ることが懸念される。そこで、本発明者は、Ｆ系ガスに
よるエッチングと、Ｃｌ2 ガスによるエッチングとを組
み合わせ、第１ステップでは、Ｆ系ガスをエッチングガ
スにしてＳｉＯ2 膜上のポリシリコン層をエッチング
し、次いで第２ステップでＣｌ2 ガスをエッチングガス
として使ってエッチングし、ポリシリコン・プラグを形
成することを着想し、更に実験を重ねて、本発明方法を
完成するに到った。
【００１４】上記目的を達成するために、本発明に係る
ポリシリコン・プラグの形成方法は、ＳｉＯ2 膜上に第
１ポリシリコン層を成膜する工程と、ＳｉＯ2 膜を露出
させる開口孔を第１ポリシリコン層に開口する工程と、
第２ポリシリコン層からなるサイドウォールを開口孔壁
に形成する工程と、第１ポリシリコン層及びサイドウォ
ールをマスクにしてＳｉＯ2 膜をエッチングしてコンタ
クトホールを開口する工程と、コンタクトホールを埋め
込みつつ第１ポリシリコン層及びサイドウォール上に第
３ポリシリコン層を成膜する工程とを備え、ドライエッ
チング法によりポリシリコン層をエッチバックして、Ｓ
ｉＯ2 膜を貫通するポリシリコン・プラグの形成方法に
おいて、ドライエッチング法によりポリシリコン層をエ
ッチバックして、ＳｉＯ2 膜を貫通するポリシリコン・
プラグを形成する際、第１ステップとして、Ｆ系ガスを
エッチングガスとして用いてポリシリコンをエッチング
し、次いで、第２ステップに移行し、第２ステップでは
Ｃｌ2 ガスをエッチングガスとしてポリシリコンをエッ
チングしてポリシリコン・プラグを形成することを特徴
としている。
ポリシリコン・プラグの形成方法は、ＳｉＯ2 膜上に第
１ポリシリコン層を成膜する工程と、ＳｉＯ2 膜を露出
させる開口孔を第１ポリシリコン層に開口する工程と、
第２ポリシリコン層からなるサイドウォールを開口孔壁
に形成する工程と、第１ポリシリコン層及びサイドウォ
ールをマスクにしてＳｉＯ2 膜をエッチングしてコンタ
クトホールを開口する工程と、コンタクトホールを埋め
込みつつ第１ポリシリコン層及びサイドウォール上に第
３ポリシリコン層を成膜する工程とを備え、ドライエッ
チング法によりポリシリコン層をエッチバックして、Ｓ
ｉＯ2 膜を貫通するポリシリコン・プラグの形成方法に
おいて、ドライエッチング法によりポリシリコン層をエ
ッチバックして、ＳｉＯ2 膜を貫通するポリシリコン・
プラグを形成する際、第１ステップとして、Ｆ系ガスを
エッチングガスとして用いてポリシリコンをエッチング
し、次いで、第２ステップに移行し、第２ステップでは
Ｃｌ2 ガスをエッチングガスとしてポリシリコンをエッ
チングしてポリシリコン・プラグを形成することを特徴
としている。
【００１５】好適には、第１ステップでは、第１ポリシ
リコン層上の第３ポリシリコン層の全層、又は第３ポリ
シリコン層の全層及び第１ポリシリコンの一部表層をエ
ッチングし、第２ステップでは、第１ポリシリコン層及
びサイドウォールをエッチングしてポリシリコン・プラ
グを形成する。本発明方法では、Ｆ系ガスとしてＳＦ
6 、ＣＦ4 、及びＣＨＦ3 の少なくともいずれかを用い
る。
リコン層上の第３ポリシリコン層の全層、又は第３ポリ
シリコン層の全層及び第１ポリシリコンの一部表層をエ
ッチングし、第２ステップでは、第１ポリシリコン層及
びサイドウォールをエッチングしてポリシリコン・プラ
グを形成する。本発明方法では、Ｆ系ガスとしてＳＦ
6 、ＣＦ4 、及びＣＨＦ3 の少なくともいずれかを用い
る。
【００１６】更には、第１ステップ及び第２ステップで
は、エッチングチャンバ内の圧力を３Ｐａ以上１０Ｐａ
以下に保持する。これにより、第１ステップでは、Ｆ系
ガスの等方性エッチングの性質を強め、第２ステップで
は、Ｃｌ2 ガスのポリシリコンとＳｉＯ2 膜と選択性を
向上させる。
は、エッチングチャンバ内の圧力を３Ｐａ以上１０Ｐａ
以下に保持する。これにより、第１ステップでは、Ｆ系
ガスの等方性エッチングの性質を強め、第２ステップで
は、Ｃｌ2 ガスのポリシリコンとＳｉＯ2 膜と選択性を
向上させる。
【００１７】本発明方法では、第１ステップでＦ系ガス
による等方性エッチングを行うことによりプラグロス発
生を抑制し、自然酸化膜残渣の少ないエッチングを行う
ことができる。第２ステップでポリシリコンとＳｉＯ2
膜との選択性の高いＣｌ2 ガスを使ってエッチングする
ことにより、ＳｉＯ2 膜の膜減りを防止する。これによ
り、プラグロス等の欠陥のないポリシリコン・プラグを
形成することができる。同時に、第１ステップでは、チ
ャンバウォールに堆積した反応生成物をＦ系ガスで除去
できるので、エッチングのエンドポイントを精度高く安
定して検出することができる。また、チャンバウォール
に堆積した反応生成物をＦ系ガスで除去できるので、チ
ャンバのクリーニングサイクルを長くすることができ、
生産性の向上を図ることができる。
による等方性エッチングを行うことによりプラグロス発
生を抑制し、自然酸化膜残渣の少ないエッチングを行う
ことができる。第２ステップでポリシリコンとＳｉＯ2
膜との選択性の高いＣｌ2 ガスを使ってエッチングする
ことにより、ＳｉＯ2 膜の膜減りを防止する。これによ
り、プラグロス等の欠陥のないポリシリコン・プラグを
形成することができる。同時に、第１ステップでは、チ
ャンバウォールに堆積した反応生成物をＦ系ガスで除去
できるので、エッチングのエンドポイントを精度高く安
定して検出することができる。また、チャンバウォール
に堆積した反応生成物をＦ系ガスで除去できるので、チ
ャンバのクリーニングサイクルを長くすることができ、
生産性の向上を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係るポリシリコン・プラグの
形成方法の実施形態の一例であって、図１（ａ）から
（ｃ）は、それぞれ、本実施形態例の方法でポリシリコ
ンを形成する際の各工程での層構造の構成を示す基板断
面図である。前述した従来のポリシリコン・プラグの形
成方法に従って、ＳｉＯ2 膜１２を貫通するコンタクト
ホール２４を形成し、次いで、図１（ａ）に示すよう
に、コンタクトホール２４を埋め込みつつ、第１ポリシ
リコン層１４及びサイドウォール２２（第２ポリシリコ
ン層）を含む基板全面に第３ポリシリコン層２６を成膜
する。第１ポリシリコン層１４の膜厚ｔ1 は３００ｎｍ
であり、第１ポリシリコン層１４上の第３ポリシリコン
層２６の膜厚ｔ2 は３００ｎｍである。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係るポリシリコン・プラグの
形成方法の実施形態の一例であって、図１（ａ）から
（ｃ）は、それぞれ、本実施形態例の方法でポリシリコ
ンを形成する際の各工程での層構造の構成を示す基板断
面図である。前述した従来のポリシリコン・プラグの形
成方法に従って、ＳｉＯ2 膜１２を貫通するコンタクト
ホール２４を形成し、次いで、図１（ａ）に示すよう
に、コンタクトホール２４を埋め込みつつ、第１ポリシ
リコン層１４及びサイドウォール２２（第２ポリシリコ
ン層）を含む基板全面に第３ポリシリコン層２６を成膜
する。第１ポリシリコン層１４の膜厚ｔ1 は３００ｎｍ
であり、第１ポリシリコン層１４上の第３ポリシリコン
層２６の膜厚ｔ2 は３００ｎｍである。
【００１９】次いで、本実施形態例では、第１ステップ
として、ＳＦ6 をエッチングガスとして、以下の条件
で、第１ポリシリコン層１４上の第３ポリシリコン層２
６の全層及び第１ポリシリコン層１４のうち膜厚１５０
ｎｍをエッチバックし、図１（ｂ）に示すように、第１
ポリシリコン層１４を露出させる。エッチング条件 圧力 ：３０ｍTorr ＳＦ6 ガスの流量 ：１５０sccm ＴＯＰ出力 ：３００Ｗ バイアス出力 ：２０Ｗ ポリシリコンのエッチングレート ：６００ｎｍ／分 選択比（ポリシリコン／ＳｉＯ2 ）：約１０
として、ＳＦ6 をエッチングガスとして、以下の条件
で、第１ポリシリコン層１４上の第３ポリシリコン層２
６の全層及び第１ポリシリコン層１４のうち膜厚１５０
ｎｍをエッチバックし、図１（ｂ）に示すように、第１
ポリシリコン層１４を露出させる。エッチング条件 圧力 ：３０ｍTorr ＳＦ6 ガスの流量 ：１５０sccm ＴＯＰ出力 ：３００Ｗ バイアス出力 ：２０Ｗ ポリシリコンのエッチングレート ：６００ｎｍ／分 選択比（ポリシリコン／ＳｉＯ2 ）：約１０
【００２０】第１ステップでは、ＳＦ6 のエッチングレ
ートが高く、かつポリシリコンとＳｉＯ2 との選択比が
低いので、第１ポリシリコン層１４と第３ポリシリコン
層２６との間等の自然酸化膜３０が容易に除去され、残
渣として残らない。また、化学反応性が高いので、第３
ポリシリコン層２６のコンタクトホール２４上の凹部
（図７で３６）が肩落ちすることなく、エッチングが良
好に進行する。
ートが高く、かつポリシリコンとＳｉＯ2 との選択比が
低いので、第１ポリシリコン層１４と第３ポリシリコン
層２６との間等の自然酸化膜３０が容易に除去され、残
渣として残らない。また、化学反応性が高いので、第３
ポリシリコン層２６のコンタクトホール２４上の凹部
（図７で３６）が肩落ちすることなく、エッチングが良
好に進行する。
【００２１】次いで、第２ステップとして、Ｃｌ2 ガス
をエッチングガスとして、以下の条件で、第１ポリシリ
コン層１４及びサイドウォール２２をエッチバックし、
図１（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜１２を貫通して下
地層１１に接続するポリシリコン・プラグ２８を形成す
る。エッチング条件 圧力 ：３０ｍTorr Ｃｌ2 ガスの流量 ：１５０sccm ＴＯＰ出力 ：７００Ｗ バイアス出力 ：１００Ｗ ポリシリコンのエッチングレート ：５５０ｎｍ／分 選択比（ポリシリコン／ＳｉＯ2 ）：約３０
をエッチングガスとして、以下の条件で、第１ポリシリ
コン層１４及びサイドウォール２２をエッチバックし、
図１（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 膜１２を貫通して下
地層１１に接続するポリシリコン・プラグ２８を形成す
る。エッチング条件 圧力 ：３０ｍTorr Ｃｌ2 ガスの流量 ：１５０sccm ＴＯＰ出力 ：７００Ｗ バイアス出力 ：１００Ｗ ポリシリコンのエッチングレート ：５５０ｎｍ／分 選択比（ポリシリコン／ＳｉＯ2 ）：約３０
【００２２】第２ステップでは、Ｃｌ2 ガスのポリシリ
コンとＳｉＯ2 との選択比が高いので、ＳｉＯ2 膜１２
の膜減りが殆ど発生しない。以上の工程を経て、本実施
形態例では、プラグロス等の欠陥のない良好なポリシリ
コン・プラグを形成することができる。
コンとＳｉＯ2 との選択比が高いので、ＳｉＯ2 膜１２
の膜減りが殆ど発生しない。以上の工程を経て、本実施
形態例では、プラグロス等の欠陥のない良好なポリシリ
コン・プラグを形成することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明方法によれば、第３ポリシリコン
層をエッチバックし、更に第１ポリシリコン層及びサイ
ドウォールをエッチバックしてポリシリコン・プラグを
形成する際、第１ステップとして、Ｆ系ガスをエッチン
グガスとして用いてポリシリコンをエッチングし、次い
で、第２ステップに移行し、第２ステップではＣｌ2 ガ
スをエッチングガスとしてポリシリコンをエッチングす
ることにより、自然酸化膜の残渣を残すことなく、プラ
グロス等の欠陥のないポリシリコン・プラグを形成する
ことができる。ポリシリコンのエッチングと同時に、チ
ャンバウォールに堆積した反応生成物を除去し、エッチ
ングのエンドポイントを安定して確実に検出することが
できる。また、チャンバウォールに堆積した反応生成物
を除去することができるので、、チャンバのクリーニン
グサイクルを延長することができる。
層をエッチバックし、更に第１ポリシリコン層及びサイ
ドウォールをエッチバックしてポリシリコン・プラグを
形成する際、第１ステップとして、Ｆ系ガスをエッチン
グガスとして用いてポリシリコンをエッチングし、次い
で、第２ステップに移行し、第２ステップではＣｌ2 ガ
スをエッチングガスとしてポリシリコンをエッチングす
ることにより、自然酸化膜の残渣を残すことなく、プラ
グロス等の欠陥のないポリシリコン・プラグを形成する
ことができる。ポリシリコンのエッチングと同時に、チ
ャンバウォールに堆積した反応生成物を除去し、エッチ
ングのエンドポイントを安定して確実に検出することが
できる。また、チャンバウォールに堆積した反応生成物
を除去することができるので、、チャンバのクリーニン
グサイクルを延長することができる。
【図１】図１（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例の方法でポリシリコンを形成する際の各工程での層構
造の構成を示す基板断面図である。
例の方法でポリシリコンを形成する際の各工程での層構
造の構成を示す基板断面図である。
【図２】図２（ａ）から（ｄ）は、それぞれ、従来の方
法に従ってポリシリコン・プラグを形成する際の基板断
面図である。
法に従ってポリシリコン・プラグを形成する際の基板断
面図である。
【図３】図３（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、図２
（ｄ）に続いて、従来の方法に従ってポリシリコン・プ
ラグを形成する際の基板断面図である。
（ｄ）に続いて、従来の方法に従ってポリシリコン・プ
ラグを形成する際の基板断面図である。
【図４】第３ポリシリコン層をエッチングする時点での
ポリシリコン層の状態を示す断面図である。
ポリシリコン層の状態を示す断面図である。
【図５】従来の方法に従ってポリシリコン・プラグを形
成した際の欠陥を説明する断面図である。
成した際の欠陥を説明する断面図である。
【図６】従来の方法に従ってポリシリコン層をエッチン
グした際の欠陥を説明する断面図である。
グした際の欠陥を説明する断面図である。
【図７】Ｆ系ガスをエッチングガスとして用いて、ポリ
シリコン層をエッチングした際の途中の状態を説明する
断面図である。
シリコン層をエッチングした際の途中の状態を説明する
断面図である。
【図８】Ｆ系ガスをエッチングガスとして用いて、ポリ
シリコン層をエッチングし、ポリシリコン・プラグを形
成したときの膜減りを説明する断面図である。
シリコン層をエッチングし、ポリシリコン・プラグを形
成したときの膜減りを説明する断面図である。
１１……下地層、１２……ＳｉＯ2 膜、１４……第１ポ
リシリコン層、１６……エッチングマスク、１８……開
口孔、２０……第２ポリシリコン層、２２……サイドウ
ォール、２４……コンタクトホール、２６……第３ポリ
シリコン層、２８……ポリシリコン・プラグ、３０……
自然酸化膜、３２……細長い形状のボイド（シーム）、
３４……ポーラスな（多泡状）な領域、３６……凹部。
リシリコン層、１６……エッチングマスク、１８……開
口孔、２０……第２ポリシリコン層、２２……サイドウ
ォール、２４……コンタクトホール、２６……第３ポリ
シリコン層、２８……ポリシリコン・プラグ、３０……
自然酸化膜、３２……細長い形状のボイド（シーム）、
３４……ポーラスな（多泡状）な領域、３６……凹部。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＳｉＯ2 膜上に第１ポリシリコン層を成
膜する工程と、ＳｉＯ2 膜を露出させる開口孔を第１ポ
リシリコン層に開口する工程と、第２ポリシリコン層か
らなるサイドウォールを開口孔壁に形成する工程と、第
１ポリシリコン層及びサイドウォールをマスクにしてＳ
ｉＯ2 膜をエッチングしてコンタクトホールを開口する
工程と、コンタクトホールを埋め込みつつ第１ポリシリ
コン層及びサイドウォール上に第３ポリシリコン層を成
膜する工程とを備え、ドライエッチング法によりポリシ
リコン層をエッチバックして、ＳｉＯ2 膜を貫通するポ
リシリコン・プラグの形成方法において、 ドライエッチング法によりポリシリコン層をエッチバッ
クして、ＳｉＯ2 膜を貫通するポリシリコン・プラグを
形成する際、 第１ステップとして、Ｆ系ガスをエッチングガスとして
用いてポリシリコンをエッチングし、 次いで、第２ステップに移行し、第２ステップではＣｌ
2 ガスをエッチングガスとしてポリシリコンをエッチン
グしてポリシリコン・プラグを形成することを特徴とす
るポリシリコン・プラグの形成方法。 - 【請求項２】 第１ステップでは、第１ポリシリコン
層上の第３ポリシリコン層の全層、又は第３ポリシリコ
ン層の全層及び第１ポリシリコンの一部表層をエッチン
グし、第２ステップでは、第１ポリシリコン層及びサイ
ドウォールをエッチングしてポリシリコン・プラグを形
成することを特徴とする請求項１に記載のポリシリコン
・プラグの形成方法。 - 【請求項３】 Ｆ系ガスとしてＳＦ6 、ＣＦ4 、及びＣ
ＨＦ3 の少なくともいずれかを用いることを特徴とする
請求項２に記載のポリシリコン・プラグの形成方法。 - 【請求項４】 第１ステップ及び第２ステップでは、エ
ッチングチャンバ内の圧力を３Ｐａ以上１０Ｐａ以下に
保持することを特徴とする請求項１から３のうちのいず
れか１項に記載のポリシリコン・プラグの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031515A JP2000232093A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | ポリシリコン・プラグの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031515A JP2000232093A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | ポリシリコン・プラグの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000232093A true JP2000232093A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12333354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11031515A Pending JP2000232093A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | ポリシリコン・プラグの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000232093A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9318328B2 (en) | 2012-05-29 | 2016-04-19 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming silicon film |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP11031515A patent/JP2000232093A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9318328B2 (en) | 2012-05-29 | 2016-04-19 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming silicon film |
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