JP2001060623A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2001060623A
JP2001060623A JP11232609A JP23260999A JP2001060623A JP 2001060623 A JP2001060623 A JP 2001060623A JP 11232609 A JP11232609 A JP 11232609A JP 23260999 A JP23260999 A JP 23260999A JP 2001060623 A JP2001060623 A JP 2001060623A
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Japan
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film
insulating film
silicon oxide
etching
oxide film
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JP11232609A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Nishimura
宏 西村
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Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure dimensions of an aperture follow as designed, when an etching is performed on first and second insulating films, which are deposited in the order on a semiconductor substrate and respectively consist of different materials when forming the aperture. SOLUTION: A silicon oxide film (SiO2 film) 104 which substantially does not contain impurities and a BPSG film 105, which contains boron and phosphorus and is a silicon oxide film, are deposited in the order on a silicon substrate 101 and thereafter, a contact hole is formed in the films 105 and 104. After a polysilicon film 108 is deposited in the interior of the contact hole and on the film 105, etchback is conducted on the film 108 to form a contact plug 109 in the film 105. In this case, a recessed part is formed in the surface of the plug 109. The film 105 is selectively removed, using a vapor phase hydrofluoric acid to reduce the recessed part formed in the surface of the plug 109, and thereafter a wiring 110 is formed on the plug 109.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、特にコンタクトプラグ又は埋め込み配線を
有する半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a contact plug or a buried wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の微細化及び高集
積化に伴って、低抵抗で且つ高信頼性のコンタクトプラ
グが広く求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, with miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, low-resistance and high-reliability contact plugs have been widely demanded.

【0003】ところが、コンタクトプラグを形成するた
めには、開口部の内部を含む絶縁膜の上に全面に亘って
導電膜を堆積した後、該導電膜における絶縁膜の上に露
出している部分を化学的機械研磨法(CMP法)又はエ
ッチバックにより除去する必要があるので、得られたコ
ンタクトプラグの表面にはリセスと呼ばれる段差が発生
してしまう。
However, in order to form a contact plug, a conductive film is deposited over the entire surface of an insulating film including the inside of an opening, and then a portion of the conductive film exposed on the insulating film is formed. Must be removed by a chemical mechanical polishing method (CMP method) or an etch back, so that a step called a recess is formed on the surface of the obtained contact plug.

【0004】そこで、特開平11―168103におい
て、以下に説明するようなリセスを低減する方法が提案
されている。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-168103 proposes a method for reducing a recess as described below.

【0005】以下、従来例として、特開平11―168
103に示されている半導体装置の製造方法について、
図7(a)〜(c)及び図8(a)〜(c)を参照しな
がら説明する。
A conventional example will be described below with reference to JP-A-11-168.
Regarding the method of manufacturing the semiconductor device shown in 103,
This will be described with reference to FIGS. 7A to 7C and FIGS. 8A to 8C.

【0006】まず、図7(a)に示すように、シリコン
基板10の表面部にフィールド酸化膜11を形成した
後、n+ 型の不純物拡散層12を形成する。
First, as shown in FIG. 7A, after a field oxide film 11 is formed on the surface of a silicon substrate 10, an n + -type impurity diffusion layer 12 is formed.

【0007】次に、図7(b)に示すように、フィール
ド酸化膜11及び不純物拡散層12の上に、酸化シリコ
ン膜からなる層間絶縁膜13、窒化シリコン膜14及び
酸化シリコン膜15を順次堆積した後、酸化シリコン膜
15の上に、コンタクトホール形成領域に開口部を有す
るレジストパターン16を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, an interlayer insulating film 13 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film 14, and a silicon oxide film 15 are sequentially formed on the field oxide film 11 and the impurity diffusion layer 12. After the deposition, a resist pattern 16 having an opening in a contact hole formation region is formed on the silicon oxide film 15.

【0008】次に、図7(c)に示すように、レジスト
パターン16をマスクにして、酸化シリコン膜15、窒
化シリコン膜14及び層間絶縁膜13に対して順次ドラ
イエッチングを行なって、コンタクトホール17を形成
した後、レジストパターン16を除去する。
Next, as shown in FIG. 7C, using the resist pattern 16 as a mask, the silicon oxide film 15, the silicon nitride film 14, and the interlayer insulating film 13 are sequentially subjected to dry etching to form contact holes. After the formation of the resist pattern 17, the resist pattern 16 is removed.

【0009】次に、図8(a)に示すように、コンタク
トホール17の内部を含む酸化シリコン膜15の上に全
面に亘って、下層のチタン膜と上層の窒化チタン膜との
積層膜からなる下地膜18を堆積した後、該下地膜18
の上にタングステン膜19を堆積する。
Next, as shown in FIG. 8A, over the entire surface of the silicon oxide film 15 including the inside of the contact hole 17, a laminated film of a lower titanium film and an upper titanium nitride film is formed. After depositing a base film 18
A tungsten film 19 is deposited thereon.

【0010】次に、図8(b)に示すように、タングス
テン膜19及び下地膜18に対して、酸化シリコン膜1
5をエッチングストッパーとするエッチバックを行なっ
て、コンタクトホール17の内部に残存するタングステ
ン膜19A及び下地膜18Aからなるコンタクトプラグ
20を形成する。この場合、コンタクトプラグ20の表
面にリセス部ができてしまう。
Next, as shown in FIG. 8B, the silicon oxide film 1
Etchback is performed using 5 as an etching stopper to form a contact plug 20 including a tungsten film 19A and a base film 18A remaining inside the contact hole 17. In this case, a recess is formed on the surface of the contact plug 20.

【0011】次に、図8(c)に示すように、酸化シリ
コン膜15をエッチバックにより除去する。この場合、
窒化シリコン膜14は酸化シリコン膜15をエッチバッ
クにより除去する際のエッチングストッパーとなる。
Next, as shown in FIG. 8C, the silicon oxide film 15 is removed by etch back. in this case,
The silicon nitride film 14 serves as an etching stopper when the silicon oxide film 15 is removed by etch back.

【0012】前記従来の方法は、コンタクトプラグ20
を形成した後に、タングステン膜19及び下地膜18を
エッチバックする際にエッチングストッパーとなった酸
化シリコン膜15を除去することにより、コンタクトプ
ラグ20のリセス量の低減を図っている。
[0012] The above conventional method uses the contact plug 20.
Then, the silicon oxide film 15 serving as an etching stopper when the tungsten film 19 and the base film 18 are etched back is removed, so that the recess amount of the contact plug 20 is reduced.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法によると、酸化シリコン膜15と窒化シリコン
膜14とのエッチング選択性が余り大きくないので、酸
化シリコン膜15をエッチバックにより除去する際に、
下地の窒化シリコン膜14がエッチングされてしまうの
で、リセス量の制御の精度に問題がある。
However, according to the above-mentioned conventional method, the etching selectivity between the silicon oxide film 15 and the silicon nitride film 14 is not so large. ,
Since the underlying silicon nitride film 14 is etched, there is a problem in the accuracy of controlling the recess amount.

【0014】また、酸化シリコン膜15に比べて比誘電
率が高い窒化シリコン膜14が層間絶縁膜13の上に残
存するため、配線間の電気的容量が高くなり、信号の遅
延を引き起こしやすいという問題がある。
In addition, since the silicon nitride film 14 having a higher relative dielectric constant than the silicon oxide film 15 remains on the interlayer insulating film 13, the electric capacity between wirings is increased, and signal delay is likely to occur. There's a problem.

【0015】また、ドライエッチングによりコンタクト
ホール17を形成する工程において、コンタクトホール
17の寸法シフトが大きくなって設計通りの開口寸法を
確保できなかったり、ドライエッチングの途中でレジス
トパターン16が消失してしまったりするという問題が
ある。以下、この問題について詳細に説明する。
In the process of forming the contact hole 17 by dry etching, the size shift of the contact hole 17 becomes large, so that an opening size as designed cannot be secured, or the resist pattern 16 disappears during the dry etching. There is a problem of getting lost. Hereinafter, this problem will be described in detail.

【0016】コンタクトホール17を形成するためのド
ライエッチング工程においては、コンタクトホール17
の寸法シフトの制御、層間絶縁膜13とシリコン基板1
0とのエッチング選択比の制御、及び層間絶縁膜13と
レジストパターン16とのエッチング選択比の制御が重
要である。
In the dry etching step for forming the contact hole 17, the contact hole 17 is formed.
Of the dimensional shift of the interlayer insulating film 13 and the silicon substrate 1
It is important to control the etching selectivity to 0 and to control the etching selectivity between the interlayer insulating film 13 and the resist pattern 16.

【0017】そこで、一般的には、CHF3 、CH
22、C26、C48、C58等の炭素(C)及びフッ
素(F)を含んだエッチングガスを用いて、プラズマ重
合により適度なポリマーを生成させながらドライエッチ
ングを行なっている。すなわち、ポリマーを、コンタク
トホール17の底部となるシリコン基板10及びレジス
トパターン16の上に堆積させながらエッチングを行な
うことにより、層間絶縁膜13(一般的に酸化シリコン
を主成分とする膜が用いられている)とシリコン基板1
0との選択比(通常は50程度である)、及び層間絶縁
膜13とレジストパターン16との選択比(通常は4程
度である)を向上させている。このようにして、ポリマ
ーが堆積されたシリコン基板10及びレジストパターン
16のエッチングレートの低減を図っている。また、コ
ンタクトホール17の壁面にもポリマーを堆積させるこ
とにより、層間絶縁膜13におけるサイドエッチングを
抑制して、開口寸法が設計以上に大きくならないように
している。この場合、酸化シリコン膜15には酸素が含
まれているため、酸化シリコン膜15の上にはポリマー
は堆積されにくいが、シリコン基板10及びレジストパ
ターン16には酸素が含まれていないので、ポリマーが
堆積されやすい。
Therefore, generally, CHF 3 , CH
With 2 F 2, C 2 F 6 , C 4 F 8, C 5 F 8 or the like of carbon atoms in (C) and fluorine (F) laden etching gas, the dry etching while generating an appropriate polymer by plasma polymerization Are doing. That is, by etching while depositing the polymer on the silicon substrate 10 and the resist pattern 16 which are the bottom of the contact hole 17, the interlayer insulating film 13 (generally, a film mainly containing silicon oxide is used) is used. And silicon substrate 1
The selectivity with 0 (usually about 50) and the selectivity between the interlayer insulating film 13 and the resist pattern 16 (usually about 4) are improved. Thus, the etching rate of the silicon substrate 10 on which the polymer is deposited and the etching rate of the resist pattern 16 are reduced. Further, by depositing a polymer also on the wall surface of the contact hole 17, side etching in the interlayer insulating film 13 is suppressed, so that the opening size does not become larger than designed. In this case, since the silicon oxide film 15 contains oxygen, it is difficult for the polymer to be deposited on the silicon oxide film 15, but the silicon substrate 10 and the resist pattern 16 do not contain oxygen. Is easily deposited.

【0018】ところで、前記従来の方法においては、コ
ンタクトホール17を形成するために窒化シリコン膜1
4をエッチングする際に、通常のドライエッチング条件
では、窒化シリコン膜14のエッチングレートが低いの
で、エッチングガスに酸素を添加したり酸素の流量を増
やしたりして、ポリマーの生成量を減らし、これによっ
て窒化シリコン膜14のエッチングレートを高くしなけ
ればならない。
In the conventional method, the silicon nitride film 1 is formed to form the contact hole 17.
In etching the silicon nitride film 4, under normal dry etching conditions, the etching rate of the silicon nitride film 14 is low. Therefore, oxygen is added to the etching gas or the flow rate of oxygen is increased to reduce the amount of polymer generated. Therefore, the etching rate of the silicon nitride film 14 must be increased.

【0019】しかしながら、エッチングガスに酸素を添
加したり酸素の流量を増やしたりすると、コンタクトホ
ール17の壁面に堆積するポリマーの量が少なくなるた
め、寸法シフトが大きくなって、設計通りの開口寸法が
確保できなくなってしまうという問題が発生する。
However, when oxygen is added to the etching gas or the flow rate of oxygen is increased, the amount of the polymer deposited on the wall surface of the contact hole 17 decreases, and the dimensional shift increases. There is a problem that it cannot be secured.

【0020】また、エッチングガスに酸素を添加したり
酸素の流量を増やしたりすると、レジストパターン16
のエッチングレートが高くなるため、その膜厚が薄くな
り、その後に行なわれる層間絶縁膜13に対するエッチ
ングの途中でレジストパターン16が消失し、これによ
って、層間絶縁膜13におけるコンタクトホール17の
開口部の周辺領域がエッチングされてしまうという問題
が発生する。
When oxygen is added to the etching gas or the flow rate of oxygen is increased, the resist pattern 16
Since the etching rate becomes high, the film thickness becomes thin, and the resist pattern 16 disappears during the subsequent etching of the interlayer insulating film 13, whereby the opening of the contact hole 17 in the interlayer insulating film 13 is removed. There is a problem that the peripheral region is etched.

【0021】これらの問題は、半導体装置の微細化が進
んでコンタクトホールの寸法が小さくなるほど顕著にな
ってくる。その理由は、半導体装置の微細化が進むにつ
れて、設計寸法のマージンが小さくなるため、寸法シフ
トを抑制しなければならないからであると共に、いわゆ
るマイクロローディング効果により、コンタクトホール
の寸法が小さくなるにつれてコンタクトホール内の層間
絶縁膜のエッチングレートが低下し、層間絶縁膜とレジ
ストパターンとの選択比が低下するからである。
These problems become more remarkable as the size of the contact holes becomes smaller as the miniaturization of semiconductor devices progresses. The reason is that as the size of the contact hole becomes smaller due to the so-called micro-loading effect, the dimension shift must be suppressed because the margin of the design dimension becomes smaller as the miniaturization of the semiconductor device progresses. This is because the etching rate of the interlayer insulating film in the hole decreases, and the selectivity between the interlayer insulating film and the resist pattern decreases.

【0022】前記に鑑み、本発明は、半導体基板上に順
次堆積され材質が互いに異なる第1の絶縁膜及び第2の
絶縁膜に対してエッチングを行なって開口部を形成する
際に、設計通りの開口寸法が確保できるようにすること
を目的とする。
In view of the above, the present invention provides a method for forming an opening by etching a first insulating film and a second insulating film, which are sequentially deposited on a semiconductor substrate and have different materials, to form an opening. It is an object of the present invention to ensure the opening size of the above.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、半導
体基板上に第1の絶縁膜を堆積する工程と、第1の絶縁
膜の上に、第1の絶縁膜よりも吸湿性の高い第2の絶縁
膜を堆積する工程と、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に
対して選択的にエッチングを行なって、第2の絶縁膜及
び第1の絶縁膜に開口部を形成する工程と、第2の絶縁
膜の上に導電膜を開口部が充填されるように堆積する工
程と、導電膜における第2の絶縁膜の上に露出している
部分を除去して、導電膜からなるプラグ又は配線を形成
する工程と、第1の絶縁膜の上に残存している第2の絶
縁膜を気相のフッ化水素酸により選択的に除去する工程
とを備えている。
In order to achieve the above object, a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: depositing a first insulating film on a semiconductor substrate; Depositing a second insulating film having a higher hygroscopicity than the first insulating film on the film, and selectively etching the second insulating film and the first insulating film to form a second insulating film; Forming an opening in the second insulating film and the first insulating film; depositing a conductive film on the second insulating film so as to fill the opening; Removing a portion exposed on the film to form a plug or a wiring made of a conductive film; and forming a second insulating film remaining on the first insulating film into a vapor phase fluoride. Selectively removing with hydrogen acid.

【0024】第1の半導体装置の製造方法によると、第
2の絶縁膜は第1の絶縁膜に比べて吸湿性が高いため水
分を多く含んでいるので、第1の絶縁膜の上に残存して
いる第2の絶縁膜を気相のフッ化水素酸により選択的に
除去する工程において、第2の絶縁膜のエッチングレー
トと第1の絶縁膜のエッチングレートとの間に大きな差
が得られ、第2の絶縁膜と第1の絶縁膜との間に高いエ
ッチング選択比が得られる。
According to the first method for manufacturing a semiconductor device, the second insulating film contains a large amount of moisture because it has a higher hygroscopicity than the first insulating film, and thus remains on the first insulating film. In the step of selectively removing the second insulating film by using hydrofluoric acid in a gas phase, a large difference is obtained between the etching rate of the second insulating film and the etching rate of the first insulating film. As a result, a high etching selectivity can be obtained between the second insulating film and the first insulating film.

【0025】従って、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との
間に、第2の絶縁膜を除去する際にエッチングストッパ
ーとなる窒化シリコン膜を介在させる必要がないため、
窒化シリコン膜に対するエッチングレートを高くするべ
くエッチングガスに酸素を添加する必要がなくなる。こ
のため、開口部の壁面に堆積されるポリマーの量が多く
なって、開口部の寸法シフトが小さくなるので、開口部
に設計通りの開口寸法を確保することができる。
Therefore, there is no need to interpose a silicon nitride film serving as an etching stopper when removing the second insulating film between the first insulating film and the second insulating film.
It is not necessary to add oxygen to the etching gas in order to increase the etching rate for the silicon nitride film. For this reason, the amount of the polymer deposited on the wall surface of the opening increases, and the dimensional shift of the opening decreases, so that the opening can have the designed opening size.

【0026】前記の目的を達成するため、本発明に係る
第2の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1の
絶縁膜を堆積する工程と、第1の絶縁膜の上に、第1の
絶縁膜よりも吸湿性の高い第2の絶縁膜を堆積する工程
と、第2の絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工
程と、レジストパターンをマスクにして第2の絶縁膜及
び第1の絶縁膜に対してエッチングを行なって、第2の
絶縁膜及び第1の絶縁膜に開口部を形成する工程と、レ
ジストパターンを除去した後、第1の絶縁膜の上に残存
している第2の絶縁膜を気相のフッ化水素酸により選択
的に除去する工程とを備えている。
In order to achieve the above object, a second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of depositing a first insulating film on a semiconductor substrate and a step of depositing a first insulating film on the first insulating film. Depositing a second insulating film having a higher hygroscopicity than the first insulating film, forming a resist pattern on the second insulating film, and using the resist pattern as a mask to form the second insulating film and the second insulating film. Etching the first insulating film to form openings in the second insulating film and the first insulating film; and removing the resist pattern and remaining on the first insulating film. Selectively removing the second insulating film with a gaseous hydrofluoric acid.

【0027】第2の半導体装置の製造方法によると、第
2の絶縁膜は第1の絶縁膜に比べて吸湿性が高いため水
分を多く含んでいるので、第1の絶縁膜の上に残存して
いる第2の絶縁膜を気相のフッ化水素酸により選択的に
除去する工程において、第2の絶縁膜のエッチングレー
トと第1の絶縁膜のエッチングレートとの間に大きな差
が得られ、第2の絶縁膜と第1の絶縁膜との間に高いエ
ッチング選択比が得られる。
According to the second method for manufacturing a semiconductor device, the second insulating film has a higher moisture absorbing property than the first insulating film and therefore contains a large amount of water, so that the second insulating film remains on the first insulating film. In the step of selectively removing the second insulating film by using hydrofluoric acid in a gas phase, a large difference is obtained between the etching rate of the second insulating film and the etching rate of the first insulating film. As a result, a high etching selectivity can be obtained between the second insulating film and the first insulating film.

【0028】従って、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に
開口部を形成する際に、レジストパターンが消滅して
も、既にパターン化されている第2の絶縁膜がハードマ
スクとして機能するため、開口部に設計通りの開口寸法
を確保することができる。
Therefore, when forming the openings in the second insulating film and the first insulating film, even if the resist pattern disappears, the already patterned second insulating film functions as a hard mask. Therefore, it is possible to secure the opening dimension as designed in the opening.

【0029】第1又は第2の半導体装置の製造方法にお
いて、開口部はコンタクトホール又はヴィアホールであ
ることが好ましい。
In the first or second method for manufacturing a semiconductor device, the opening is preferably a contact hole or a via hole.

【0030】このようにすると、アスペクト比が高くな
っても、設計通りの開口寸法を有するコンタクトホール
又はヴィアホールを形成することができる。
In this way, even if the aspect ratio increases, a contact hole or a via hole having an opening dimension as designed can be formed.

【0031】第1又は第2の半導体装置の製造方法にお
いて、第1の絶縁膜は、不純物を実質的に含まない酸化
シリコン膜であり、第2の絶縁膜は、不純物としてボロ
ン、リン及びフッ素のうちの少なくとも1つを含む酸化
シリコン膜であることが好ましい。
In the first or second method for fabricating a semiconductor device, the first insulating film is a silicon oxide film containing substantially no impurities, and the second insulating film is formed of boron, phosphorus and fluorine as impurities. Is preferably a silicon oxide film containing at least one of the following.

【0032】このようにすると、第2の絶縁膜を第1の
絶縁膜よりも吸湿性を高くして、気相のフッ化水素酸に
よりエッチングする際のエッチング選択性を高くするこ
とができると共に、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に開
口部を形成する工程においては、第2の絶縁膜と第1の
絶縁膜との間にエッチングレートの差がなくなるため、
第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に対して同一条件でエッ
チングできるので、開口部の開口寸法が変動したり、エ
ッチングの途中でレジストパターンが消失したりする事
態を回避することができる。また、ボロン、リン又はフ
ッ素を含む酸化シリコン膜は、既存の設備で形成できる
ため、新規の設備投資が不要となるので、製造コストの
削減が可能となる。
With this configuration, the second insulating film can be made more hygroscopic than the first insulating film, so that the etching selectivity when etching with the hydrofluoric acid in the gas phase can be increased. In the step of forming openings in the second insulating film and the first insulating film, since there is no difference in etching rate between the second insulating film and the first insulating film,
Since the second insulating film and the first insulating film can be etched under the same conditions, it is possible to avoid a situation in which the size of the opening changes or the resist pattern disappears during the etching. In addition, since a silicon oxide film containing boron, phosphorus, or fluorine can be formed using existing equipment, new capital investment is not required, so that manufacturing cost can be reduced.

【0033】第1又は第2の半導体装置の製造方法にお
いて、第1の絶縁膜はSiO2 膜であり、第2の絶縁膜
はBPSG膜であることが好ましい。
In the first or second method for manufacturing a semiconductor device, it is preferable that the first insulating film is a SiO 2 film and the second insulating film is a BPSG film.

【0034】このようにすると、気相のフッ化水素酸に
よりエッチングする際に第2の絶縁膜と第1の絶縁膜と
の間に高いエッチング選択比を確保することができると
共に、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に開口部を形成す
る工程において、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に対し
て同一条件でエッチングをすることができる。
In this way, a high etching selectivity between the second insulating film and the first insulating film can be secured when etching with hydrofluoric acid in the gas phase, and the second In the step of forming an opening in the insulating film and the first insulating film, the second insulating film and the first insulating film can be etched under the same conditions.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法につい
て、図1(a)〜(c)及び図2(a)〜(c)を参照
しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c) and 2 (a) to 2 (a). This will be described with reference to c).

【0036】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板101の表面部にフィールド酸化膜102を形成し
た後、フィールド酸化膜102の内側にn+ 型の不純物
拡散層103を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 102 is formed on the surface of a silicon substrate 101, and then an n + -type impurity diffusion layer 103 is formed inside the field oxide film 102.

【0037】次に、図1(b)に示すように、フィール
ド酸化膜102及び不純物拡散層103の上に、第1の
絶縁膜としての不純物を実質的に含まない酸化シリコン
膜(SiO2 膜)104と、第2の絶縁膜としてのBP
SG膜(ボロン及びリンを含む酸化シリコン膜)105
とを順次堆積した後、BPSG膜105の上に、コンタ
クトホール形成領域に開口部を有するレジストパターン
106を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a silicon oxide film (SiO 2 film) substantially free of impurities as a first insulating film is formed on the field oxide film 102 and the impurity diffusion layer 103. ) 104 and BP as the second insulating film
SG film (silicon oxide film containing boron and phosphorus) 105
Are sequentially deposited, and a resist pattern 106 having an opening in a contact hole formation region is formed on the BPSG film 105.

【0038】次に、図1(c)に示すように、レジスト
パターン106をマスクにしてBPSG膜105及び酸
化シリコン膜104に対してドライエッチングを行なっ
てコンタクトホール107を形成した後、レジストパタ
ーン106を除去する。この場合、BPSG膜105及
び酸化シリコン膜104は、どちらも酸化シリコン膜が
主成分であるため、同じエッチング条件でドライエッチ
ングを行なうことができると共にエッチングレートも同
程度である。もっとも、ボロン及びリンの濃度によって
はBPSG膜105の方がエッチングレートが高くなる
場合がある。
Next, as shown in FIG. 1C, the BPSG film 105 and the silicon oxide film 104 are dry-etched using the resist pattern 106 as a mask to form a contact hole 107. Is removed. In this case, since both the BPSG film 105 and the silicon oxide film 104 are mainly composed of a silicon oxide film, they can be dry-etched under the same etching conditions and have substantially the same etching rate. However, the BPSG film 105 may have a higher etching rate depending on the concentrations of boron and phosphorus.

【0039】一般的に使用されているコンタクトホール
のドライエッチング条件、すなわちC26を含むエッチ
ングガスを用いてドライエッチングを行なう場合、この
エッチングガスは、コンタクトホールの壁面及びレジス
トパターンの表面にポリマーを堆積しやすい特性を持つ
ので、酸化シリコン膜104及びBPSG膜105と、
レジストパターン106との選択比を高く設定できる。
従って、コンタクトホール107の開口寸法が設計値以
上に大きくなったり、エッチング途中にレジストパター
ン106が消失してしまったりする事態を防止すること
ができる。尚、C26を含むエッチングガスに代えて、
CHF3 、C48又はC58等を含みポリマーを生成し
やすい他のエッチングガスを用いてもよい。
When dry etching is performed on a contact hole which is generally used, that is, when dry etching is performed using an etching gas containing C 2 F 6 , the etching gas is applied to the wall surface of the contact hole and the surface of the resist pattern. Since it has a characteristic of easily depositing a polymer, the silicon oxide film 104 and the BPSG film 105
The selection ratio with respect to the resist pattern 106 can be set high.
Therefore, it is possible to prevent the opening size of the contact hole 107 from becoming larger than the design value or the resist pattern 106 from being lost during the etching. Incidentally, instead of the etching gas containing C 2 F 6 ,
Other etching gas containing CHF 3 , C 4 F 8, C 5 F 8, or the like and easily producing a polymer may be used.

【0040】次に、図2(a)に示すように、コンタク
トホール107の内部及びBPSG膜105の上に、リ
ンがドーピングされたポリシリコン膜108を堆積す
る。
Next, as shown in FIG. 2A, a polysilicon film 108 doped with phosphorus is deposited inside the contact hole 107 and on the BPSG film 105.

【0041】次に、図2(b)に示すように、ポリシリ
コン膜108に対して、Cl2 及びHBrを含むエッチ
ングガスを用いてエッチバックを行なうことにより、コ
ンタクトホール107の内部にコンタクトプラグ109
を形成する。このようにすると、オーバーエッチングに
より、コンタクトプラグ109の表面にリセス部ができ
る。
Next, as shown in FIG. 2B, the polysilicon film 108 is etched back using an etching gas containing Cl 2 and HBr, so that a contact plug is formed in the contact hole 107. 109
To form By doing so, a recess is formed on the surface of the contact plug 109 by over-etching.

【0042】この場合、ポリシリコン膜108をエッチ
バックする場合、Cl2 及びHBrを含むエッチングガ
スは、ポリシリコン膜108とBPSG膜105との間
に高いエッチング選択比をとれるので(選択比は20以
上である)、BPSG膜105は殆どエッチングされず
に残る。
In this case, when the polysilicon film 108 is etched back, an etching gas containing Cl 2 and HBr can have a high etching selectivity between the polysilicon film 108 and the BPSG film 105 (selectivity is 20%). As described above, the BPSG film 105 remains almost without being etched.

【0043】尚、ポリシリコン膜108に対してエッチ
バックする代わりに、CMP法を用いて、ポリシリコン
膜108におけるBPSG膜105の上に存在する部分
を除去してもよいが、CMP法を用いても、コンタクト
プラグ109の表面にはリセス部が形成される。その理
由は、CMPの研磨レート及びポリシリコン膜108の
厚さのばらつきを考慮して、オーバー研磨を行なわねば
ならないからである。
Instead of etching back the polysilicon film 108, a portion of the polysilicon film 108 existing on the BPSG film 105 may be removed by using a CMP method. However, a recess is formed on the surface of contact plug 109. The reason is that overpolishing must be performed in consideration of the polishing rate of the CMP and the variation in the thickness of the polysilicon film 108.

【0044】次に、図2(c)に示すように、BPSG
膜105を気相のフッ化水素酸を用いて選択的に除去し
た後、コンタクトプラグ109の上に、タングステンシ
リサイド膜(WSi膜)からなる配線110を形成す
る。
Next, as shown in FIG.
After the film 105 is selectively removed using gaseous hydrofluoric acid, a wiring 110 made of a tungsten silicide film (WSi film) is formed on the contact plug 109.

【0045】ところで、気相のフッ化水素酸は、BPS
G膜105のように、吸湿性が高くて膜中に水分を多く
含んだ酸化シリコン膜に対しては良くエッチングする
が、吸湿性が低くて膜中に水分をあまり含まない酸化シ
リコン膜に対しては余りエッチングしないという性質を
持っている。従って、気相のフッ化水素酸からなるエッ
チングガスを用いてBPSG膜105を除去すると、B
PSG膜105と酸化シリコン膜104とのエッチング
選択比を高くすることができる。
By the way, the hydrofluoric acid in the gas phase is BPS
A silicon oxide film having high moisture absorption and containing a large amount of moisture in the film like the G film 105 is etched well, but a silicon oxide film having a low moisture absorption and containing little moisture in the film is etched. Has the property of not etching much. Therefore, when the BPSG film 105 is removed using an etching gas composed of gaseous hydrofluoric acid, B
The etching selectivity between the PSG film 105 and the silicon oxide film 104 can be increased.

【0046】気相のフッ化水素酸が、吸湿性が高くて膜
中に水分を多く含んだ酸化シリコン膜に対しては良くエ
ッチングするが、吸湿性が低くて膜中に水分をあまり含
まない酸化シリコン膜に対しては余りエッチングしない
理由について説明する。
The gaseous hydrofluoric acid etches well a silicon oxide film which has a high hygroscopicity and contains a large amount of water, but has a low hygroscopicity and does not contain much water in the film. The reason why the silicon oxide film is not etched much will be described.

【0047】まず、気相のフッ化水素酸が酸化シリコン
膜の上に供給されると、 2HF+H2O→H3++HF2 -……(1) (1) 式に示すように、気相のフッ化水素(HF)と酸化
シリコン膜中の水分(H2O )とが反応して、活性種
(H3+、HF2 -)が生成される。
[0047] First, when the hydrofluoric acid in the gas phase is supplied onto the silicon oxide film, 2HF + H 2 O → H 3 O + + HF 2 - ...... (1) (1) As shown in equation care The hydrogen fluoride (HF) in the phase reacts with the moisture (H 2 O) in the silicon oxide film to generate active species (H 3 O + , HF 2 ).

【0048】 SiO2+2H3+ +2HF2 - →SiF4+4H2O……(2) SiO2+H3+ +3HF2 - →SiF6 2-+3H2O……(3) 活性種が生成されると、(2) 式又は(3) 式の反応が起こ
って、酸化シリコン膜(SiO2 )が分解されるので、
酸化シリコン膜に対するエッチングが進行する。従っ
て、酸化シリコン膜中に水分が含まれない場合には、
(1) 式の反応が起こらないため、活性種が生成されな
い。このため、気相のフッ化水素酸は、水分が含まれな
い酸化シリコン膜を分解できないことになる。
[0048] SiO 2 + 2H 3 O + + 2HF 2 - → SiF 4 + 4H 2 O ...... (2) SiO 2 + H 3 O + + 3HF 2 - → SiF 6 2- + 3H 2 O ...... (3) active species are generated Then, the reaction of the formula (2) or the formula (3) occurs, and the silicon oxide film (SiO 2 ) is decomposed.
Etching of the silicon oxide film proceeds. Therefore, when moisture is not contained in the silicon oxide film,
Since the reaction of the formula (1) does not occur, no active species is generated. Therefore, hydrofluoric acid in a gas phase cannot decompose a silicon oxide film containing no water.

【0049】実験の結果によると、気相のフッ化水素酸
によるBPSG膜105のエッチングレートは約60n
m/秒であるのに対して、気相のフッ化水素酸による、
不純物を実質的に含まない酸化シリコン膜104のエッ
チングレートは0.3nm/秒以下であるから、エッチ
ング選択比は200以上であった。従って、BPSG膜
105を選択的に除去する際に、不純物を実質的に含ま
ない酸化シリコン膜104は殆どエッチングされない。
According to the result of the experiment, the etching rate of the BPSG film 105 by the hydrofluoric acid in the gas phase is about 60 n.
m / sec, but with hydrofluoric acid in the gas phase,
Since the etching rate of the silicon oxide film 104 substantially containing no impurities was 0.3 nm / sec or less, the etching selectivity was 200 or more. Therefore, when the BPSG film 105 is selectively removed, the silicon oxide film 104 substantially containing no impurities is hardly etched.

【0050】ところで、BPSG膜とSiO2 膜とを昇
温脱離分析法により170℃付近でのスペクトルの相対
強度を比較したところ、BPSG膜から脱離した水分の
量はSiO2 膜から脱離した水分の量の約13倍であっ
た。このことからも、気相のフッ化水素酸によるエッチ
ングにおいて、BPSG膜とSiO2 膜との間に高いエ
ッチング選択比が得られることが分かる。
When the relative intensities of the spectrum of the BPSG film and the SiO 2 film at around 170 ° C. were compared by a thermal desorption spectroscopy, the amount of water desorbed from the BPSG film was found to be desorbed from the SiO 2 film. It was about 13 times the amount of water. This also indicates that a high etching selectivity can be obtained between the BPSG film and the SiO 2 film in the etching using gas phase hydrofluoric acid.

【0051】また、気相のフッ化水素酸はポリシリコン
膜108からなるコンタクトプラグ109を殆どエッチ
ングしない。従って、第1の実施形態によると、コンタ
クトプラグ109の表面におけるリセス量を、BPSG
膜105の膜厚分だけ低減することが可能となる。例え
ば、ポリシリコン膜108をエッチバックする際に、コ
ンタクトプラグ109のリセス量が150nmとなる場
合、BPSG膜105の膜厚を150nmに設定してお
けば、エッチングの条件及びオーバーエッチング率にも
依存するが、最終のリセス量をほぼ0nmにすることが
できる。
The hydrofluoric acid in the gas phase hardly etches the contact plug 109 made of the polysilicon film 108. Therefore, according to the first embodiment, the recess amount on the surface of the contact plug 109 is reduced by BPSG.
The thickness can be reduced by the thickness of the film 105. For example, when the recess amount of the contact plug 109 is 150 nm when the polysilicon film 108 is etched back, if the film thickness of the BPSG film 105 is set to 150 nm, it depends on the etching conditions and the over-etching rate. However, the final recess amount can be made almost 0 nm.

【0052】第1の実施形態によると、第1の絶縁膜と
しては酸化シリコン膜104を用い、第2の絶縁膜とし
てはBPSG膜105を用いたため、一般的なコンタク
トホールのドライエッチング条件においては、酸化シリ
コン膜104のエッチングレートとBPSG膜105の
エッチングレートとがほぼ等しい。このため、コンタク
トホール107を形成するエッチング工程においては、
ポリマーの生成量が比較的多いエッチング条件を設定す
ることができると共に該エッチング条件を途中で変更す
る必要がない。従って、コンタクトホール107におけ
る設計通りの開口寸法を確保することができると共に、
エッチングの途中でレジストパターン106が消失する
事態を回避できる。また、窒化シリコン膜をエッチング
ストッパーとして使用してしないので、比誘電率が高い
窒化シリコン膜により配線間の電気的容量が増加して信
号遅延が引き起こされる事態を回避することができる。
According to the first embodiment, the silicon oxide film 104 is used as the first insulating film, and the BPSG film 105 is used as the second insulating film. The etching rate of the silicon oxide film 104 is substantially equal to the etching rate of the BPSG film 105. Therefore, in the etching step for forming the contact hole 107,
It is possible to set an etching condition in which a relatively large amount of polymer is generated, and it is not necessary to change the etching condition on the way. Therefore, it is possible to secure the opening dimension as designed in the contact hole 107, and
The situation where the resist pattern 106 disappears during the etching can be avoided. Further, since the silicon nitride film is not used as an etching stopper, it is possible to avoid a situation where the silicon nitride film having a high relative dielectric constant increases the electric capacity between wirings and causes a signal delay.

【0053】尚、第1の実施形態における気相のフッ化
水素酸としては、フッ化水素酸に酢酸等の他の薬品が添
加されていてもよく、気相のフッ化水素酸を主成分とす
るエッチングガスであればよい。
As the gaseous hydrofluoric acid in the first embodiment, other chemicals such as acetic acid may be added to hydrofluoric acid. Any etching gas may be used.

【0054】また、第2の絶縁膜としては、BPSG膜
105に代えて、ボロン、リン及びフッ素のうちの少な
くとも1つを含む酸化シリコン膜のように、膜中に水分
を多く含む酸化シリコン膜であってもよい。これらのボ
ロン、リン及びフッ素のうちの少なくとも1つを含む酸
化シリコン膜は、既存の設備を利用できるため、新規設
備の投資が不要であるから、製造コストの上昇を抑制す
ることができる。
As the second insulating film, instead of the BPSG film 105, a silicon oxide film containing a large amount of water, such as a silicon oxide film containing at least one of boron, phosphorus and fluorine. It may be. An existing facility can be used for the silicon oxide film containing at least one of boron, phosphorus, and fluorine, so that investment in a new facility is not required. Therefore, an increase in manufacturing cost can be suppressed.

【0055】また、第1の絶縁膜としては、酸化シリコ
ン膜104に代えて、膜中に含まれる水分の量が少ない
膜、例えば、テトラエトキシシランを原料ガスとして用
いる酸化シリコン膜(TEOS膜)を用いてもよいと共
に、堆積方法としては、プラズマ化学気相成長(CV
D)法、常圧CVD法、減圧CVD法等を用いてもよ
い。
As the first insulating film, instead of the silicon oxide film 104, a film having a small amount of water contained therein, for example, a silicon oxide film (TEOS film) using tetraethoxysilane as a source gas May be used, and as a deposition method, plasma enhanced chemical vapor deposition (CV) may be used.
D) method, normal pressure CVD method, low pressure CVD method, or the like may be used.

【0056】また、第1の実施形態においては、コンタ
クトプラグ109を形成する膜として、ポリシリコン膜
108を用いたが、これに代えて、アルミニウム膜、タ
ングステン膜又は銅膜等の他の導電膜を用いてもよい。
タングステン膜を用いる場合には、従来例に示されるよ
うな下地膜を形成することが好ましく、また銅膜を用い
る場合にも銅の拡散を防止する下地膜を形成することが
好ましい。
In the first embodiment, the polysilicon film 108 is used as the film for forming the contact plug 109. However, instead of this, another conductive film such as an aluminum film, a tungsten film or a copper film is used. May be used.
When a tungsten film is used, it is preferable to form a base film as shown in the conventional example, and when a copper film is used, it is preferable to form a base film for preventing copper diffusion.

【0057】ところで、第1の実施形態は、積層コンタ
クト及び積層ヴィアにも応用することができる。従来の
方法で、積層コンタクト又は積層ヴィアを形成する場合
には、リソグラフィ工程におけるマスクのアライメント
ずれによって、コンタクトホールの下部とコンタクトホ
ールの上部とが位置ずれして積層コンタクト又は積層ヴ
ィアの下部と上部との接触面積が小さくなってしまうこ
とがある。
Incidentally, the first embodiment can also be applied to a laminated contact and a laminated via. When a stacked contact or a laminated via is formed by a conventional method, the lower part of the contact hole and the upper part of the contact hole are misaligned due to misalignment of a mask in a lithography process, and the lower part and the upper part of the laminated contact or the laminated via are formed. The contact area with the contact may be reduced.

【0058】ところが、第1の実施形態において、BP
SG膜105の膜厚を大きくしておくと、BPSG膜1
05を除去したときには、コンタクトプラグ109が酸
化シリコン膜104の表面から突出した形状になる。従
って、第1の実施形態で得られたコンタクトプラグ(積
層コンタクトプラグの下部)109の上に上層の層間絶
縁膜を堆積し、該上層の層間絶縁膜に積層コンタクトプ
ラグの上部を形成すると、マスクのアライメントずれが
発生しても、積層コンタクトプラグの上部はコンタクト
プラグ(積層コンタクトプラグの下部)109の上面及
び側面の両方で接触するため、十分な接触面積を確保で
きるので、低抵抗のコンタクトを実現することができ
る。
However, in the first embodiment, the BP
If the thickness of the SG film 105 is increased, the BPSG film 1
When 05 is removed, the contact plug 109 has a shape protruding from the surface of the silicon oxide film 104. Therefore, when an upper interlayer insulating film is deposited on the contact plug (lower portion of the stacked contact plug) 109 obtained in the first embodiment and the upper portion of the stacked contact plug is formed on the upper interlayer insulating film, a mask is formed. Even if a misalignment occurs, the upper portion of the stacked contact plug contacts both the upper surface and the side surface of the contact plug (the lower portion of the stacked contact plug) 109, so that a sufficient contact area can be ensured. Can be realized.

【0059】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図3
(a)〜(c)及び図4(a)〜(c)を参照しながら
説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) to (c) and FIGS. 4 (a) to (c).

【0060】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板201上に、第1の絶縁膜としての不純物を実質的
に含まない酸化シリコン膜(SiO2 膜)202と、第
2の絶縁膜としてのBPSG膜203とを順次堆積した
後、BPSG膜203の上に、埋め込み配線形成領域に
開口部を有するレジストパターン204を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a silicon oxide film (SiO 2 film) 202 substantially free of impurities as a first insulating film and a second insulating film After sequentially depositing a BPSG film 203 as a film, a resist pattern 204 having an opening in a buried wiring formation region is formed on the BPSG film 203.

【0061】次に、図3(b)に示すように、レジスト
パターン204をマスクとしてBPSG膜203及び酸
化シリコン膜202に対してドライエッチングを行なっ
て配線溝205を形成した後、レジストパターン204
を除去する。
Next, as shown in FIG. 3B, the BPSG film 203 and the silicon oxide film 202 are dry-etched using the resist pattern 204 as a mask to form wiring grooves 205, and then the resist pattern 204 is formed.
Is removed.

【0062】次に、図3(c)に示すように、配線溝2
05の壁面及び底面並びにBPSG膜203の上に窒化
タンタル膜からなるバリア層206を形成した後、該バ
リア層206の上に、メッキ法、スパッタリング法又は
化学気相成長法(CVD法)により銅膜207を形成す
る。尚、銅膜207としては、前記の成長法を組み合わ
せて成膜された多層構造を有する銅膜でもよい。
Next, as shown in FIG.
After a barrier layer 206 made of a tantalum nitride film is formed on the wall surface and bottom surface of the substrate 05 and the BPSG film 203, copper is deposited on the barrier layer 206 by plating, sputtering, or chemical vapor deposition (CVD). A film 207 is formed. Incidentally, the copper film 207 may be a copper film having a multilayer structure formed by combining the above-mentioned growth methods.

【0063】次に、図4(a)に示すように、例えばC
MP法により、銅膜207及びバリア層206における
BPSG膜203の上に露出している部分を除去して、
銅膜207A及びバリア層206Aからなる埋め込み配
線208を形成する。このようにすると、銅膜207A
及びバリア層206Aがオーバー研磨されるので、埋め
込み配線208の表面にリセス部ができる。
Next, as shown in FIG.
By the MP method, portions of the copper film 207 and the barrier layer 206 that are exposed on the BPSG film 203 are removed,
A buried wiring 208 including a copper film 207A and a barrier layer 206A is formed. By doing so, the copper film 207A
Since the barrier layer 206A is overpolished, a recess is formed on the surface of the embedded wiring 208.

【0064】次に、図4(b)に示すように、BPSG
膜203を気相のフッ化水素酸を用いて選択的に除去し
て、埋め込み配線208の表面に形成されているリセス
部を低減する。
Next, as shown in FIG.
The film 203 is selectively removed using hydrofluoric acid in a gas phase, so that the recess formed on the surface of the embedded wiring 208 is reduced.

【0065】次に、図4(c)に示すように、埋め込み
配線208の上を含む酸化シリコン膜202の上に全面
に亘って、銅の拡散を防止する窒化シリコン膜209及
び層間絶縁膜210を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 4C, a silicon nitride film 209 for preventing copper diffusion and an interlayer insulating film 210 are formed over the entire surface of the silicon oxide film 202 including the buried wiring 208. Are sequentially deposited.

【0066】第2の実施形態によると、CMP法により
埋め込み配線208を形成した後、BPSG膜203を
気相のフッ化水素酸を用いて選択的に除去して、埋め込
み配線208の表面に形成されているリセス部を低減す
るため、埋め込み配線208の表面を平坦にすることが
できる。従って、後に行なうリソグラフィ工程において
微細なパターンを形成することが可能になる。
According to the second embodiment, after the buried wiring 208 is formed by the CMP method, the BPSG film 203 is selectively removed using gaseous hydrofluoric acid to form on the surface of the buried wiring 208. In order to reduce the recessed portion, the surface of the embedded wiring 208 can be flattened. Therefore, a fine pattern can be formed in a lithography process performed later.

【0067】また、BPSG膜203を気相のフッ化水
素酸を用いて除去するため、BPSG膜203を選択的
に除去できるので、埋め込み配線208の表面に形成さ
れているリセス部を精度良く除去することができる。
Further, since the BPSG film 203 is removed by using gaseous hydrofluoric acid, the BPSG film 203 can be selectively removed, so that the recess formed on the surface of the buried wiring 208 can be removed accurately. can do.

【0068】尚、第2の実施形態における気相のフッ化
水素酸としては、フッ化水素酸に酢酸等の他の薬品が添
加されていてもよく、気相のフッ化水素酸を主成分とす
るエッチングガスであればよい。
As the gaseous hydrofluoric acid in the second embodiment, other chemicals such as acetic acid may be added to hydrofluoric acid. Any etching gas may be used.

【0069】また、第2の絶縁膜としては、BPSG膜
203に代えて、ボロン、リン及びフッ素のうちの少な
くとも1つを含む酸化シリコン膜のように、膜中に水分
を多く含む酸化シリコン膜であってもよい。
As the second insulating film, instead of the BPSG film 203, a silicon oxide film containing a large amount of water, such as a silicon oxide film containing at least one of boron, phosphorus and fluorine. It may be.

【0070】また、第1の絶縁膜としては、酸化シリコ
ン膜202に代えて、膜中に含まれる水分の量が少ない
膜、例えば、テトラエトキシシランを原料ガスとして用
いる酸化シリコン膜(TEOS膜)を用いてもよいと共
に、堆積方法としては、プラズマCVD法、常圧CVD
法、減圧CVD法等を用いてもよい。
As the first insulating film, instead of the silicon oxide film 202, a film having a small amount of water contained therein, for example, a silicon oxide film (TEOS film) using tetraethoxysilane as a source gas May be used, and a plasma CVD method, a normal pressure CVD method may be used as a deposition method.
Or a low pressure CVD method.

【0071】また、銅膜207に代えて、アルミニウム
膜又はタングステン膜等の他の導電膜を用いてもよい
し、バリア層206としては、窒化タンタルに代えて、
窒化チタン等の他のバリア膜又は多層膜を用いてもよ
い。
In place of the copper film 207, another conductive film such as an aluminum film or a tungsten film may be used. As the barrier layer 206, instead of tantalum nitride,
Another barrier film or a multilayer film such as titanium nitride may be used.

【0072】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図5
(a)〜(c)及び図6(a)〜(c)を参照しながら
説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) to (c) and FIGS. 6 (a) to (c).

【0073】まず、図5(a)に示すように、シリコン
基板301の表面部にフィールド酸化膜302を形成し
た後、該フィールド酸化膜302の内側にn+ 型の不純
物拡散層303を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, after forming a field oxide film 302 on the surface of a silicon substrate 301, an n + -type impurity diffusion layer 303 is formed inside the field oxide film 302. .

【0074】次に、図5(b)に示すように、フィール
ド酸化膜302及び不純物拡散層303の上に、第1の
絶縁膜としての不純物を実質的に含まない酸化シリコン
膜(SiO2 膜)304と、第2の絶縁膜としてのBP
SG膜305とを順次堆積した後、BPSG膜305の
上に、コンタクトホール形成領域に開口部を有するレジ
ストパターン306を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a silicon oxide film (SiO 2 film) substantially free of impurities as a first insulating film is formed on the field oxide film 302 and the impurity diffusion layer 303. ) 304 and BP as the second insulating film
After sequentially depositing the SG film 305, a resist pattern 306 having an opening in a contact hole formation region is formed on the BPSG film 305.

【0075】次に、図5(c)に示すように、レジスト
パターン306をマスクにしてBPSG膜305及び酸
化シリコン膜304に対してドライエッチングを行なっ
てコンタクトホール307を形成した後、レジストパタ
ーン306を除去する。
Next, as shown in FIG. 5C, a contact hole 307 is formed by performing dry etching on the BPSG film 305 and the silicon oxide film 304 using the resist pattern 306 as a mask. Is removed.

【0076】次に、図6(a)に示すように、BPSG
膜305を気相のフッ化水素酸を用いて選択的に除去す
る。
Next, as shown in FIG.
The film 305 is selectively removed using hydrofluoric acid in a gas phase.

【0077】次に、図6(b)に示すように、コンタク
トホール307の内部を含む酸化シリコン膜304の上
に全面に亘ってポリシリコン膜308を堆積する。
Next, as shown in FIG. 6B, a polysilicon film 308 is deposited over the entire surface of the silicon oxide film 304 including the inside of the contact hole 307.

【0078】次に、図6(c)に示すように、ポリシリ
コン膜308に対してエッチバックを行なって、ポリシ
リコン膜308における酸化シリコン膜304の上に露
出している部分を除去して、ポリシリコン膜308から
なるコンタクトプラグ309を形成した後、コンタクト
プラグ309の上に、WSi膜からなる配線310を形
成する。
Next, as shown in FIG. 6C, the polysilicon film 308 is etched back to remove the portion of the polysilicon film 308 exposed on the silicon oxide film 304. After forming the contact plug 309 made of the polysilicon film 308, the wiring 310 made of the WSi film is formed on the contact plug 309.

【0079】ところで、高アスペクト比を有する微細な
コンタクトホール307をエッチングにより形成する場
合、コンタクトホール307の内部においては酸化シリ
コン膜304に対するエッチングレートが低下するた
め、長時間のエッチングを行なう必要があるので、エッ
チング工程の途中でレジストパターン306が消滅して
しまう場合がある。従来の方法によると、レジストパタ
ーン306が消滅すると、酸化シリコン膜304がエッ
チングされてしまい、コンタクトホールの形状、特にコ
ンタクトホールの上部の形状が乱れてしまうという問題
がある。
When a fine contact hole 307 having a high aspect ratio is formed by etching, the etching rate for the silicon oxide film 304 is reduced inside the contact hole 307, so that it is necessary to perform etching for a long time. Therefore, the resist pattern 306 may disappear during the etching process. According to the conventional method, when the resist pattern 306 disappears, the silicon oxide film 304 is etched, and there is a problem that the shape of the contact hole, especially the shape of the upper part of the contact hole is disturbed.

【0080】ところが、第3の実施形態のように、酸化
シリコン膜304とレジストパターン306との間にB
PSG膜305が介在していると、レジストパターン3
06が消滅したときにはBPSG膜305がハードマス
クになるので、コンタクトホールの形状が乱れる事態を
回避することができる。
However, as in the third embodiment, the distance between the silicon oxide film 304 and the resist pattern
If the PSG film 305 is interposed, the resist pattern 3
When 06 disappears, the BPSG film 305 serves as a hard mask, so that it is possible to avoid a situation in which the shape of the contact hole is disturbed.

【0081】また、エッチング工程においてBPSG膜
305が部分的にエッチングされても、BPSG膜30
5はエッチング後に除去されるので、特に問題はない。
Even if the BPSG film 305 is partially etched in the etching process,
Since 5 is removed after etching, there is no particular problem.

【0082】さらに、気相のフッ化水素酸を用いてBP
SG膜305を除去する場合に、前述したように、BP
SG膜305の酸化シリコン膜304に対するエッチン
グ選択比は200以上であるから、従来のハードマスク
を用いたエッチング技術に比べて、コンタクトホールの
深さを高精度に制御することができる。
Further, BP is added using gaseous hydrofluoric acid.
When removing the SG film 305, as described above, the BP
Since the etching selectivity of the SG film 305 to the silicon oxide film 304 is 200 or more, the depth of the contact hole can be controlled with higher precision as compared with the conventional etching technique using a hard mask.

【0083】尚、第3の実施形態における気相のフッ化
水素酸としては、フッ化水素酸に酢酸等の他の薬品が添
加されていてもよく、気相のフッ化水素酸を主成分とす
るエッチングガスであればよい。
As the gaseous hydrofluoric acid in the third embodiment, other chemicals such as acetic acid may be added to hydrofluoric acid. Any etching gas may be used.

【0084】また、第2の絶縁膜としては、BPSG膜
305に代えて、ボロン、リン及びフッ素のうちの少な
くとも1つを含む酸化シリコン膜のように、膜中に水分
を多く含む酸化シリコン膜であってもよい。
As the second insulating film, instead of the BPSG film 305, a silicon oxide film containing a large amount of water, such as a silicon oxide film containing at least one of boron, phosphorus and fluorine, is used. It may be.

【0085】また、第3の実施形態においては、コンタ
クトプラグ309を形成する膜として、ポリシリコン膜
308を用いたが、これに代えて、アルミニウム膜、タ
ングステン膜又は銅膜等の他の導電膜を用いてもよい。
In the third embodiment, the polysilicon film 308 is used as a film for forming the contact plug 309. However, instead of this, another conductive film such as an aluminum film, a tungsten film or a copper film is used. May be used.

【0086】また、第1の絶縁膜としては、酸化シリコ
ン膜304に代えて、膜中に含まれる水分の量が少ない
膜、例えば、テトラエトキシシランを原料ガスとして用
いる酸化シリコン膜(TEOS膜)を用いてもよいと共
に、堆積方法としては、プラズマCVD法、常圧CVD
法、減圧CVD法等を用いてもよい。
As the first insulating film, instead of the silicon oxide film 304, a film having a small amount of water contained therein, for example, a silicon oxide film (TEOS film) using tetraethoxysilane as a source gas May be used, and a plasma CVD method, a normal pressure CVD method may be used as a deposition method.
Or a low pressure CVD method.

【0087】[0087]

【発明の効果】第1の半導体装置の製造方法によると、
第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との間に、第2の絶縁膜を
除去する際にエッチングストッパーとなる窒化シリコン
膜を介在させる必要がないため、開口部の寸法シフトを
小さくできるので、開口部に設計通りの開口寸法を確保
することができる。
According to the first method for manufacturing a semiconductor device,
Since it is not necessary to interpose a silicon nitride film serving as an etching stopper when removing the second insulating film between the first insulating film and the second insulating film, a dimensional shift of the opening can be reduced. In addition, it is possible to secure an opening dimension as designed in the opening.

【0088】第2の半導体装置の製造方法によると、第
2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に開口部を形成する際に、
レジストパターンが消滅しても、既にパターン化されて
いる第2の絶縁膜がハードマスクとして機能するため、
開口部に設計通りの開口寸法を確保することができる。
According to the second method for manufacturing a semiconductor device, when forming openings in the second insulating film and the first insulating film,
Even if the resist pattern disappears, the already patterned second insulating film functions as a hard mask,
An opening dimension as designed can be secured in the opening.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図である。
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】(a)〜(c)は従来の半導体装置の製造方法
の工程を示す断面図である。
7A to 7C are cross-sectional views illustrating steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図8】(a)〜(c)は従来の半導体装置の製造方法
の工程を示す断面図である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコン基板 102 フィールド酸化膜 103 不純物拡散層 104 酸化シリコン膜 105 BPSG膜 106 レジストパターン 107 コンタクトホール 108 ポリシリコン膜 109 コンタクトプラグ 110 配線 201 シリコン基板 202 酸化シリコン膜 203 BPSG膜 204 レジストパターン 205 配線溝 206 バリア層 207 銅膜 208 埋め込み配線 209 窒化シリコン膜 210 層間絶縁膜 301 シリコン基板 302 フィールド酸化膜 303 不純物拡散層 304 酸化シリコン膜 305 BPSG膜 306 レジストパターン 307 コンタクトホール 308 ポリシリコン膜 309 コンタクトプラグ 310 配線 Reference Signs List 101 silicon substrate 102 field oxide film 103 impurity diffusion layer 104 silicon oxide film 105 BPSG film 106 resist pattern 107 contact hole 108 polysilicon film 109 contact plug 110 wiring 201 silicon substrate 202 silicon oxide film 203 BPSG film 204 resist pattern 205 wiring groove 206 Barrier layer 207 copper film 208 buried wiring 209 silicon nitride film 210 interlayer insulating film 301 silicon substrate 302 field oxide film 303 impurity diffusion layer 304 silicon oxide film 305 BPSG film 306 resist pattern 307 contact hole 308 polysilicon film 309 contact plug 310 wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH28 JJ04 JJ08 JJ11 JJ19 JJ32 JJ33 KK01 NN06 NN07 NN12 NN15 PP06 PP15 PP26 QQ09 QQ10 QQ11 QQ18 QQ35 QQ37 QQ48 QQ49 QQ58 QQ77 RR04 RR11 RR13 RR14 RR15 SS12 SS13 SS15 XX01 XX09 XX34 5F043 AA10 DD16 FF01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page F term (reference) AA10 DD16 FF01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に第1の絶縁膜を堆積する
工程と、 前記第1の絶縁膜の上に、前記第1の絶縁膜よりも吸湿
性の高い第2の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に対して選択的にエ
ッチングを行なって、前記第2の絶縁膜及び第1の絶縁
膜に開口部を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜の上に導電膜を前記開口部が充填され
るように堆積する工程と、 前記導電膜における前記第2の絶縁膜の上に露出してい
る部分を除去して、前記導電膜からなるプラグ又は配線
を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜の上に残存している前記第2の絶縁膜
を気相のフッ化水素酸により選択的に除去する工程とを
備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of depositing a first insulating film on a semiconductor substrate; and a step of depositing a second insulating film having a higher hygroscopicity than the first insulating film on the first insulating film. A step of selectively etching the second insulating film and the first insulating film to form an opening in the second insulating film and the first insulating film; Depositing a conductive film on the insulating film so that the opening is filled; removing a portion of the conductive film exposed on the second insulating film; Forming a plug or a wiring, and selectively removing the second insulating film remaining on the first insulating film with gaseous hydrofluoric acid. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 半導体基板上に第1の絶縁膜を堆積する
工程と、 前記第1の絶縁膜の上に、前記第1の絶縁膜よりも吸湿
性の高い第2の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第2の絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工
程と、 前記レジストパターンをマスクにして前記第2の絶縁膜
及び第1の絶縁膜に対してエッチングを行なって、前記
第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜に開口部を形成する工程
と、 前記レジストパターンを除去した後、前記第1の絶縁膜
の上に残存している前記第2の絶縁膜を気相のフッ化水
素酸により選択的に除去する工程とを備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of depositing a first insulating film on a semiconductor substrate; and depositing a second insulating film having a higher hygroscopicity than the first insulating film on the first insulating film. Forming a resist pattern on the second insulating film; performing etching on the second insulating film and the first insulating film using the resist pattern as a mask; Forming an opening in the insulating film and the first insulating film; and, after removing the resist pattern, removing the second insulating film remaining on the first insulating film by gas-phase fluorine. Selectively removing with hydrofluoric acid.
【請求項3】 前記開口部は、コンタクトホール又はヴ
ィアホールであることを特徴とする請求項1又は2に記
載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the opening is a contact hole or a via hole.
【請求項4】 前記第1の絶縁膜は、不純物を実質的に
含まない酸化シリコン膜であり、前記第2の絶縁膜は、
不純物としてボロン、リン及びフッ素のうちの少なくと
も1つを含む酸化シリコン膜であることを特徴とする請
求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
4. The first insulating film is a silicon oxide film substantially free of impurities, and the second insulating film is
The method according to claim 1, wherein the silicon oxide film contains at least one of boron, phosphorus, and fluorine as an impurity.
【請求項5】 前記第1の絶縁膜はSiO2 膜であり、
前記第2の絶縁膜はBPSG膜であることを特徴とする
請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
5. The first insulating film is a SiO 2 film,
3. The method according to claim 1, wherein the second insulating film is a BPSG film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006191056A (en) * 2004-12-28 2006-07-20 Hynix Semiconductor Inc Process for fabricating semiconductor memory having recessed storage node contact plug

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JP2006191056A (en) * 2004-12-28 2006-07-20 Hynix Semiconductor Inc Process for fabricating semiconductor memory having recessed storage node contact plug

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