JP2001250817A - Method of dry etching and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of dry etching and method of manufacturing semiconductor device

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JP2001250817A
JP2001250817A JP2000399220A JP2000399220A JP2001250817A JP 2001250817 A JP2001250817 A JP 2001250817A JP 2000399220 A JP2000399220 A JP 2000399220A JP 2000399220 A JP2000399220 A JP 2000399220A JP 2001250817 A JP2001250817 A JP 2001250817A
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JP
Japan
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etching
gas
etching gas
carbon
composition
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JP2000399220A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Kajiwara
誠二 梶原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of dry etching by which a high selection rate can be obtained and a method of manufacturing a semiconductor device by which the manufacturing yield or performance of a semiconductor device can be improved by using the method of dry etching. SOLUTION: In this method of dry etching, CH2F2 is used as an etching gas at the time of dry etching. When the etching gas is composed of a plurality of gases, the occupying ratio of the CH2F2 in the mixed gas is adjusted to >=20% and, when a C-containing gas is mixed in the mixed gas, the occupying ratio of the CH2F2 and C-containing gas in the mixed gas is adjusted to >=20% and that of the CH2F2 in the mixed gas is adjusted to >=5%. Consequently, etching takes place in the bottom section of a contact hole, but does not take place on a resist 31, because a resulted product 32 of reaction accumulates on the resist 31. Therefore, the contact hole can be formed without damaging the masking property of the resist 21.

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】この発明は、高選択比のエッ
チングが可能なドライエッチング方法及び半導体装置の
製造方法に関するもので、特に微細化の進んだ半導体装
置の製造時に使用されるドライエッチング技術に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method capable of etching with a high selectivity and a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a dry etching technique used in manufacturing a semiconductor device with advanced miniaturization. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置の微細化にはめざまし
いものがある。この微細化の鍵となる技術がリソグラフ
ィ技術とエッチング技術であり、リソグラフィ時の露光
光源やマスク材料、エッチング時の使用ガス等に関する
様々な研究が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization of semiconductor devices has been remarkable. The lithography technology and the etching technology are the key technologies for this miniaturization, and various researches on the exposure light source and the mask material in the lithography, the gas used in the etching, and the like are being advanced.

【0003】エッチング技術については、10数年前に溶
液を利用した等方性のウェットエッチング法、そしてガ
スを利用した等方性のドライエッチング法が見出され
た。その後、半導体装置の微細化が進むにつれて、エッ
チングに異方性をもつ反応性のイオンエッチング(RI
E:Reactive Ion Etching)法が導入され始めた。このR
IE法の導入により、今日の超高密度の半導体記憶装置等
が実現可能となったのである。このように、エッチング
技術は半導体装置の微細化と共に変化してきた一方で、
リソグラフィ技術によりパターニングしたレジストをマ
スクにして下地の材料を選択的にエッチングするとい
う、半導体装置の根本的な加工技術はいまだに変わって
いない。
[0003] About ten years ago, an isotropic wet etching method using a solution and an isotropic dry etching method using a gas were found about ten years ago. Then, as the miniaturization of semiconductor devices progresses, reactive ion etching (RI
E: Reactive Ion Etching) method has begun to be introduced. This R
The introduction of the IE method has made it possible to realize today's ultra-high density semiconductor memory devices. Thus, while the etching technology has changed with the miniaturization of semiconductor devices,
The fundamental processing technology for semiconductor devices, in which a base material is selectively etched using a resist patterned by lithography as a mask, has not changed.

【0004】従来の半導体装置のエッチング方法につい
て、図31(a)、(b)を用いて説明する。図31
(a)、(b)は、高アスペクト比のコンタクトホール
等をRIE法により層間絶縁膜に形成する場合について示
しており、それぞれコンタクトホール形成途中、コンタ
クトホール形成後の半導体装置の断面図である。
A conventional method for etching a semiconductor device will be described with reference to FIGS. 31 (a) and 31 (b). FIG.
(A) and (b) show a case where a contact hole or the like having a high aspect ratio is formed in an interlayer insulating film by an RIE method, and are cross-sectional views of a semiconductor device during and after formation of a contact hole, respectively. .

【0005】半導体装置をエッチングするためには、図
31(a)に示すように、まず層間絶縁膜であるSiO2
100上に所望のパターンにパターニングしたレジスト101
を形成する。そして、このレジスト101をマスクに用い
てRIE法によるエッチングを行いコンタクトホールを形
成する。従来、SiO2用のエッチングガスには、CF4、C2F
6等のF系やCHF3、CHF3にH2を混合したH-F系のガスが用
いられている。図31(a)に示すように、エッチング
の初期段階ではレジスト101はマスクとして機能する。
In order to etch a semiconductor device,
As shown in FIG. 31 (a), first, an interlayer insulating film of SiOTwofilm
Resist 101 patterned into a desired pattern on 100
To form Then, using this resist 101 as a mask
Etching by RIE to form contact holes
To achieve. Conventionally, SiOTwoCF gas for etchingFour, CTwoF
6F system and CHFThree, CHFThreeTo HTwoH-F gas mixed with
It has been. As shown in FIG.
In the initial stage, the resist 101 functions as a mask.

【0006】しかし、近年の半導体装置の微細化による
レジスト薄膜化と、コンタクトホールのアスペクト比の
増大傾向により、コンタクトホールを完全に開口するま
でレジストがエッチングに耐え得なくなりつつある。こ
の場合について示しているのが図31(b)であり、コ
ンタクトホールを形成している間にレジスト101が全て
エッチングされている。このように、エッチングマスク
がエッチングの途中で消失してしまうためにコンタクト
ホール形成部以外のSiO2膜100の表面もエッチングされ
ている。
However, due to the recent trend toward thinner resists due to the miniaturization of semiconductor devices and the tendency to increase the aspect ratio of the contact holes, the resist cannot withstand etching until the contact holes are completely opened. FIG. 31B shows this case, and the resist 101 is entirely etched during the formation of the contact hole. As described above, since the etching mask is lost during the etching, the surface of the SiO 2 film 100 other than the contact hole forming portion is also etched.

【0007】このように、半導体装置の微細化が進むと
マスクとなるレジストが薄膜化する。そのため、RIE法
により被エッチング領域のエッチングを行っている間
に、周辺のレジストのエッチングも進行してしまい、マ
スクとしての機能を果たさなくなる。この現象は、特に
高アスペクト比のコンタクトホールやトレンチを形成す
る際に顕著に見られ、製造歩留まりの低下や半導体装置
の性能を悪化させる原因になる。そのため、レジストの
マスク性の破綻による影響を回避するための技術が不可
欠となっている。
As described above, as the miniaturization of a semiconductor device progresses, the resist serving as a mask becomes thinner. Therefore, while the region to be etched is being etched by the RIE method, the etching of the peripheral resist also progresses, and the function as a mask is not achieved. This phenomenon is particularly noticeable when forming a contact hole or trench having a high aspect ratio, and causes a reduction in manufacturing yield and a deterioration in performance of a semiconductor device. Therefore, a technique for avoiding the influence of the failure of the mask property of the resist is indispensable.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のド
ライエッチング方法では、半導体装置の微細化に伴うレ
ジストの薄膜化により、特に高アスペクト比のエッチン
グを行う際にレジストのマスク性が破綻するという問題
があった。
As described above, in the conventional dry etching method, the maskability of the resist is broken particularly when etching with a high aspect ratio is performed due to the thinning of the resist accompanying the miniaturization of the semiconductor device. There was a problem.

【0009】また、このエッチングにおけるレジストの
マスク性の破綻は、半導体装置の製造歩留まりの低下や
半導体装置の性能を悪化させる原因となるという問題が
あった。
Further, there has been a problem that the failure of the mask property of the resist in the etching causes a reduction in the manufacturing yield of the semiconductor device and a deterioration in the performance of the semiconductor device.

【0010】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、高選択比を得ることの出来るドライ
エッチング方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a dry etching method capable of obtaining a high selectivity.

【0011】またこの発明の他の目的は、高選択比の得
られるドライエッチング方法を用いることにより、製造
歩留まりや半導体装置の性能を向上できる半導体装置の
製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the manufacturing yield and the performance of the semiconductor device by using a dry etching method capable of obtaining a high selectivity.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る第1のドライエッチング方法は、被
エッチング物のエッチング領域にアスペクト比が少なく
とも0.5の凹部を形成する工程と、CH2F2を含むエッチン
グガスを用いて、前記凹部のエッチングを行う工程とを
具備し、前記凹部のエッチングを行う工程において用い
る前記エッチングガスは、該エッチングガスが含有す
る、炭素を組成の少なくとも一部とするガスがCH2F2
みの場合、該エッチングガス中に占める該CH2F2の割合
は20%以上であり、CH2F2の他に、炭素を組成の少なくと
も一部とするガスを前記エッチングガス中に含有する場
合、該エッチングガス中に占める該炭素を組成の少なく
とも一部とするガスと該CH2F2の割合は20%以上であり且
つエッチングガス中に占める該CH2F2の割合は5%以上で
あることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first dry etching method according to the present invention comprises a step of forming a concave portion having an aspect ratio of at least 0.5 in an etching region of an object to be etched; using an etching gas containing 2 F 2, comprising the step of etching of the recess, the etching gas used in the step of etching of said recess, said etching gas contains at least one composition of carbon If the gas to part of only CH 2 F 2, the ratio of the CH 2 F 2 occupied in the etching gas is 20% or more, in addition to the CH 2 F 2, and at least a part of the composition of carbon When a gas is contained in the etching gas, the ratio of the gas having at least a part of the composition of the carbon and the CH 2 F 2 in the etching gas to the etching gas is 20% or more and occupied in the etching gas. The ratio of the CH 2 F 2 is at least 5%.

【0013】更にこの発明の第2のドライエッチング方
法は、被エッチング物上にエッチング用のマスク材を形
成する工程と、前記マスク材にアスペクト比が少なくと
も0.5の凹部を形成する工程と、CH2F2を含むエッチング
ガスを用いて、前記凹部のエッチングを行う工程とを具
備し、前記凹部のエッチングを行う工程において用いる
前記エッチングガスは、該エッチングガスが含有する、
炭素を組成の少なくとも一部とするガスがCH2F2のみの
場合、該エッチングガス中に占める該CH2F2の割合は20%
以上であり、CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一
部とするガスを前記エッチングガス中に含有する場合、
該エッチングガス中に占める該炭素を組成の少なくとも
一部とするガスと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエ
ッチングガス中に占める該CH2F2の割合は5%以上である
ことを特徴としている。
Furthermore the second dry etching process of the present invention comprises steps of forming a mask material for etching on the etching object, the steps of an aspect ratio on the mask material to form at least 0.5 recess, CH 2 using an etching gas containing F 2, comprising the step of etching of the recess, the etching gas used in the step of etching of said recess, said etching gas contains,
For the gas to at least a part of the composition of carbon only CH 2 F 2, the ratio of the CH 2 F 2 occupied in the etching gas 20%
As described above, in addition to CH 2 F 2 , when a gas containing at least a part of the composition of carbon is contained in the etching gas,
Ratio of the CH 2 F 2 gas and the ratio of the CH 2 F 2 to at least part of the composition of the carbon occupying in the etching gas is occupied in and the etching gas is 20% or more is 5% or more It is characterized by:

【0014】更にこの発明の第3のドライエッチング方
法は、被エッチング物上にエッチング用のマスク材を形
成する工程と、前記マスク材及び前記被エッチング物に
アスペクト比が少なくとも0.5の凹部を形成する工程
と、CH2F2を含むエッチングガスを用いて、前記凹部の
エッチングを行う工程とを具備し、前記凹部のエッチン
グを行う工程において用いる前記エッチングガスは、該
エッチングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも一
部とするガスがCH2F2のみの場合、該エッチングガス中
に占める該CH2F2の割合は20%以上であり、CH2F2の他
に、炭素を組成の少なくとも一部とするガスを前記エッ
チングガス中に含有する場合、該エッチングガス中に占
める該炭素を組成の少なくとも一部とするガスと該CH2F
2の割合は20%以上であり且つエッチングガス中に占める
該CH2F2の割合は5%以上であることを特徴としている。
Further, in a third dry etching method according to the present invention, a step of forming a mask material for etching on an object to be etched, and forming a recess having an aspect ratio of at least 0.5 in the mask material and the object to be etched. A step of etching the concave portion using an etching gas containing CH 2 F 2 , wherein the etching gas used in the step of etching the concave portion contains carbon contained in the etching gas. If at least a portion to the gas composition is only CH 2 F 2, the ratio of the CH 2 F 2 occupied in the etching gas is 20% or more, in addition to the CH 2 F 2, at least the composition of carbon When the etching gas contains a gas to be used as a part of the gas, the gas containing at least a part of the composition of the carbon occupying the etching gas and the CH 2 F
2 is 20% or more, and the ratio of the CH 2 F 2 in the etching gas is 5% or more.

【0015】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に第1マスク材を形成する工程と、前
記第1マスク材上に第2マスク材を形成する工程と、前
記第2マスク材をパターニングして、アスペクト比が少
なくとも0.5の凹部を形成する工程と、CH2F2を含むエッ
チングガスを用いて、前記凹部に対応する領域の前記第
1マスク材をエッチングする工程と、前記凹部に対応す
る領域の前記半導体基板をエッチングしてトレンチを形
成する工程とを具備し、前記第1マスク材をエッチング
する工程において用いる前記エッチングガスは、該エッ
チングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも一部と
するガスがCH2F2のみの場合、該エッチングガス中に占
める該CH2F2の割合は20%以上であり、CH2F2の他に、炭
素を組成の少なくとも一部とするガスを前記エッチング
ガス中に含有する場合、該エッチングガス中に占める該
炭素を組成の少なくとも一部とするガスと該CH2F2の割
合は20%以上であり且つエッチングガス中に占める該CH2
F2の割合は5%以上であることを特徴としている。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a first mask material on a semiconductor substrate; a step of forming a second mask material on the first mask material; Patterning a material to form a concave portion having an aspect ratio of at least 0.5, and etching the first mask material in a region corresponding to the concave portion using an etching gas containing CH 2 F 2 ; Forming a trench by etching the semiconductor substrate in a region corresponding to the concave portion, wherein the etching gas used in the step of etching the first mask material has a composition of carbon contained in the etching gas. for the gas to at least partially only CH 2 F 2, the ratio of the CH 2 F 2 occupied in the etching gas is 20% or more, in addition to the CH 2 F 2, at least the composition of carbon When containing gas to parts in the etching gas, gas and the ratio of the CH 2 F 2 to at least part of the composition of the carbon occupying in the etching gas is 20% or more and in the etching gas Occupy the CH 2
It is characterized in that the proportion of F 2 is at least 5%.

【0016】上記第1乃至第3のドライエッチング方法
及び半導体装置の製造方法によれば、例えばRIEのエッ
チングガスにCH2F2を用いている。これによりエッチン
グすべき領域のみエッチングが行われ、エッチングすべ
きでないマスク上はエッチングされずに逆にRIEでの反
応生成物が堆積する。そのため、アスペクト比が極端に
大きな場合やマスク材の膜厚が非常に薄い場合でも、十
分に大きな、または実質的に無限大のエッチング選択比
を得ることが出来る。
According to the first to third dry etching methods and the method for manufacturing a semiconductor device, for example, CH 2 F 2 is used as an etching gas for RIE. As a result, etching is performed only on the region to be etched, and the reaction product by RIE is deposited on the mask that is not to be etched without being etched. Therefore, a sufficiently large or substantially infinite etching selectivity can be obtained even when the aspect ratio is extremely large or the thickness of the mask material is extremely small.

【0017】上記効果を得るためには、他のガスとの混
合ガスを用いても構わないが、その場合には混合ガス中
にCH2F2の占める割合が20%以上でなくてはならない。ま
た、その混合ガス中に、Cを含むガスが添加されている
場合には、そのCが反応生成物として堆積するため、混
合ガス中におけるCH2F2とCを含むガスとの占める割合が
20%以上であり且つCH2F2の全体に占める割合が5%以上で
ある必要がある。この条件でRIEを行うことで、実質的
に無限大の選択比のドライエッチングが可能となる。そ
の結果、半導体装置の製造過程におけるマスク材の消費
量を低減させることが出来、更にエッチング工程の正確
性を向上できるため、半導体装置の製造歩留まりや性能
を向上できる。
In order to obtain the above effects, a mixed gas with another gas may be used, but in that case, the proportion of CH 2 F 2 in the mixed gas must be 20% or more. . Further, when a gas containing C is added to the mixed gas, the C is deposited as a reaction product, so that the ratio of the gas containing CH 2 F 2 and the gas containing C in the mixed gas is reduced.
It must be at least 20% and the proportion of CH 2 F 2 to the whole should be at least 5%. By performing RIE under these conditions, dry etching with a substantially infinite selection ratio can be performed. As a result, the consumption of the mask material in the manufacturing process of the semiconductor device can be reduced, and the accuracy of the etching process can be improved, so that the manufacturing yield and performance of the semiconductor device can be improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、
共通する部分には共通する参照符号を付す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For this explanation,
Common parts are denoted by common reference symbols.

【0019】図1は、この発明の第1の実施形態に係る
ドライエッチング方法について説明するためのもので、
ドライエッチング装置、特にマグネトロンRIE装置の断
面構成図である。
FIG. 1 illustrates a dry etching method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of a dry etching apparatus, particularly a magnetron RIE apparatus.

【0020】図示するようにマグネトロンRIE装置10
は、エッチング室としての真空チャンバ11を有し、この
真空チャンバ11内には半導体ウェハ等の被処理物12を戴
置する戴置台13(高周波電極)と、戴置台13に対向して
設けられ、且つ接地されたアース電極14とを有してい
る。また、真空チャンバ11外には、戴置台13にブロッキ
ングコンデンサ15を介して高周波電力を印加するための
高周波電源16と、真空チャンバ11内にエッチングガスを
導入するためのガス導入管17と、エッチングガスを排出
するためのガス排出管18と、真空チャンバ11を取り囲む
ようにして設けられ、真空チャンバ11内に磁場を形成す
る磁石19とを有している。磁石19は例えば電磁石コイル
である。
As shown, the magnetron RIE device 10
Has a vacuum chamber 11 as an etching chamber, in which a mounting table 13 (high-frequency electrode) for mounting an object to be processed 12 such as a semiconductor wafer, and a vacuum chamber 11 provided opposite to the mounting table 13. And a ground electrode 14 which is grounded. Further, outside the vacuum chamber 11, a high frequency power supply 16 for applying high frequency power to the mounting table 13 via the blocking capacitor 15; a gas introduction pipe 17 for introducing an etching gas into the vacuum chamber 11; The vacuum chamber 11 includes a gas discharge pipe 18 for discharging gas, and a magnet 19 that is provided to surround the vacuum chamber 11 and forms a magnetic field in the vacuum chamber 11. The magnet 19 is, for example, an electromagnet coil.

【0021】次に、以上のような構成のマグネトロンRI
E装置10によるエッチング方法について、図2(a)、
(b)を用いて説明する。図2(a)、(b)は層間絶
縁膜にコンタクトホールを形成する様子を示す半導体装
置の断面図であり、(a)図はコンタクトホール形成途
中、(b)図はコンタクトホール形成後の様子を示して
いる。
Next, the magnetron RI constructed as described above
FIG. 2A shows an etching method using the E apparatus 10.
This will be described with reference to FIG. FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of a semiconductor device showing a state in which a contact hole is formed in an interlayer insulating film. FIG. It shows the situation.

【0022】まず、半導体ウェハの表面に層間絶縁膜と
してのSiO2膜30を形成し、このSiO2膜30上にレジスト31
を塗布して露光及び現像を行い、レジスト31を所望のパ
ターンにパターニングする。そして、この半導体ウェハ
を被処理物12として、エッチング室11内の戴置台13上に
載置する。
First, an SiO 2 film 30 as an interlayer insulating film is formed on the surface of a semiconductor wafer, and a resist 31 is formed on the SiO 2 film 30.
Is applied, exposed and developed to pattern the resist 31 into a desired pattern. Then, the semiconductor wafer is placed on the mounting table 13 in the etching chamber 11 as the processing object 12.

【0023】その後、図示しない真空ポンプにより真空
チャンバ11内の真空引きを行った後、ガス導入管17より
エッチングガスを真空チャンバ11内へ導入する。そし
て、高周波電源16により戴置台13に高周波電力を印加す
る。高周波電力を印加すると、磁石19に影響を受けて真
空チャンバ11内には高密度なプラズマが発生し、イオン
と電子が生成される。それらは高周波電力に影響を受
け、高周波電力がプラス時には電子が高周波電極13に向
かい、ブロッキングコンデンサ15は負に帯電する。逆に
高周波電力がマイナス時には、電子はアース電極14に向
かい、アースによって電子は消失する。この時、イオン
も電子と共に活動するが、イオンは電子に比べ動きが遅
く、イオンは高周波電極及びアース電極に衝突すること
が出来ない。そのためプラズマ内は、少し電子の不足す
ることによって正に帯電した状態に落ち着く。その結
果、高周波電極13(ブロッキングコンデンサ15)とプラ
ズマとの間には電界が生じる。そのため、正の電荷を持
つイオンは、電子によって負に帯電した高周波電極13に
向かって異方性を持って衝突する。このイオンの衝突に
よって、被処理物12のエッチングが行われる。
Thereafter, after the inside of the vacuum chamber 11 is evacuated by a vacuum pump (not shown), an etching gas is introduced into the vacuum chamber 11 through a gas introduction pipe 17. Then, high frequency power is applied to the mounting table 13 by the high frequency power supply 16. When high-frequency power is applied, high-density plasma is generated in the vacuum chamber 11 under the influence of the magnet 19, and ions and electrons are generated. They are affected by the high-frequency power, and when the high-frequency power is positive, the electrons go to the high-frequency electrode 13 and the blocking capacitor 15 is negatively charged. Conversely, when the high-frequency power is negative, the electrons go to the ground electrode 14, and the electrons disappear due to the ground. At this time, the ions also act together with the electrons, but the ions move slower than the electrons, and the ions cannot collide with the high-frequency electrode and the ground electrode. Therefore, the inside of the plasma is settled in a positively charged state due to a shortage of electrons. As a result, an electric field is generated between the high-frequency electrode 13 (blocking capacitor 15) and the plasma. Therefore, ions having a positive charge collide with the high-frequency electrode 13 negatively charged by electrons with anisotropy. The workpiece 12 is etched by the collision of the ions.

【0024】このエッチングに際してのエッチングガス
には、まずSiO2用のエッチングガスとして広く用いられ
ているCF4、C2F6等のF系やCHF3、CHF3にH2を混合したH-
F系のガスを用いる。そして、上記ガスをエッチングガ
スに用いたRIE法によって、レジスト31をマスクに用い
てSiO2膜30をエッチングする。このエッチングにより、
図2(a)に示すような、アスペクト比が0.5程度のコ
ンタクトホールを形成する。この程度のアスペクト比で
あれば、レジストの薄膜化は全く問題とならない。
[0024] The etching gas during the etching, the CF 4, C 2 F 6 or the like F-based or CHF 3, CHF 3, which first widely used as an etching gas for SiO 2 were mixed H 2 H-
Use F type gas. Then, the SiO 2 film 30 is etched using the resist 31 as a mask by the RIE method using the above gas as an etching gas. By this etching,
As shown in FIG. 2A, a contact hole having an aspect ratio of about 0.5 is formed. With such an aspect ratio, there is no problem in thinning the resist.

【0025】次に、エッチングガスをCH2F2に切り替え
てRIE法によるエッチングを行う。すると図2(b)に
示すように、はじめに形成したコンタクトホール底部で
はエッチングが進行するが、レジスト31上部ではRIEで
の反応生成物32が堆積し、エッチングが進まないという
現象が起きる。これによって、レジスト31のマスク性を
破綻させることなくコンタクトホールの形成を行うこと
ができる。
Next, the etching gas is switched to CH 2 F 2 to perform etching by the RIE method. Then, as shown in FIG. 2B, etching proceeds at the bottom of the contact hole formed first, but a reaction product 32 by RIE is deposited above the resist 31, and a phenomenon that etching does not proceed occurs. Thus, the contact hole can be formed without breaking the mask property of the resist 31.

【0026】次にこの発明の第2の実施形態に従ったド
ライエッチング方法について図3(a)、(b)を用い
て説明する。図3(a)、(b)は第1の実施形態と同
様に図1に示したドライエッチング装置を用いてドライ
エッチングを行うことによりコンタクトホールを形成す
る場合において、(a)図はコンタクトホール形成途
中、(b)図はコンタクトホール形成後の半導体装置の
断面図である。
Next, a dry etching method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 3A and 3B show a case where a contact hole is formed by performing dry etching using the dry etching apparatus shown in FIG. 1 as in the first embodiment. FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view of the semiconductor device after the formation of the contact hole during the formation.

【0027】図3(a)に示すように、まずエッチング
ガスとしてCF4、C2F6等のF系やCHF3、CHF3にH2を混合し
たH-F系のガスを用いたRIE法によりSiO2膜30をエッチン
グする。このエッチングによりアスペクト比0.5程度の
コンタクトホールを形成した後、レジストを全て除去す
る。
As shown in FIG. 3A, first, an RIE method using an F-based gas such as CF 4 or C 2 F 6 or an HF-based gas in which H 2 is mixed with CHF 3 or CHF 3 is used as an etching gas. The SiO 2 film 30 is etched. After forming a contact hole having an aspect ratio of about 0.5 by this etching, the resist is entirely removed.

【0028】その後エッチングガスをCH2F2に切り替え
てRIE法によるエッチングを行う。すると図3(b)に
示すように、コンタクトホール底部ではエッチングが進
行するが、SiO2膜30の表面ではRIEでの反応生成物32が
堆積し、エッチングが進まない。すなわち、表面とコン
タクトホール底部とが同一の材料であるにもかかわら
ず、コンタクトホール底部では表面と選択比をとってエ
ッチングが進行する。
After that, the etching gas is switched to CH 2 F 2 to perform etching by the RIE method. Then, as shown in FIG. 3B, the etching proceeds at the bottom of the contact hole, but the reaction product 32 by RIE is deposited on the surface of the SiO 2 film 30, and the etching does not proceed. That is, although the surface and the bottom of the contact hole are made of the same material, the etching proceeds at the bottom of the contact hole with a selectivity relative to the surface.

【0029】次にこの発明の第3の実施形態に従ったド
ライエッチング方法について図4(a)、(b)を用い
て説明する。図4(a)、(b)は第1の実施形態と同
様に図1に示したドライエッチング装置を用いてドライ
エッチングを行うことにより、内部に段差を有するコン
タクトホールを形成する場合において、(a)図はコン
タクトホール形成途中、(b)図はコンタクトホール形
成後の半導体装置の断面図である。
Next, a dry etching method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 4A and 4B show a case where a contact hole having a step inside is formed by performing dry etching using the dry etching apparatus shown in FIG. 1 similarly to the first embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view of the semiconductor device during the formation of the contact hole, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the semiconductor device after the formation of the contact hole.

【0030】図4(a)に示すように、半導体基板40上
にゲート電極41が設けられ、このゲート電極41及び半導
体基板40上にSiN膜42が設けられ、更にSiN膜42上にSiO2
膜43が設けられているとする。隣接するゲート電極41間
の半導体基板40に達するコンタクトホールを形成するた
めに、まずは隣接するゲート電極41間のSiO2膜43をエッ
チングにより除去する。この際、SiN膜42がエッチング
ストッパーとして機能する。
As shown in FIG. 4A, a gate electrode 41 is provided on a semiconductor substrate 40, a SiN film 42 is provided on the gate electrode 41 and the semiconductor substrate 40, and a SiO 2 film is provided on the SiN film 42.
It is assumed that the film 43 is provided. In order to form a contact hole reaching the semiconductor substrate 40 between the adjacent gate electrodes 41, first, the SiO 2 film 43 between the adjacent gate electrodes 41 is removed by etching. At this time, the SiN film 42 functions as an etching stopper.

【0031】次の工程でゲート電極41間のSiN膜42を除
去する。この際、エッチングガスにCH2F2を用いたRIE法
によりエッチングを行う。すると図4(b)に示すよう
に、ゲート電極41間のSiN膜42のみがエッチングされ、S
iO2膜43の表面やゲート電極41上のSiN膜42上ではRIEで
の反応生成物44が堆積し、エッチングが進まない。
In the next step, the SiN film 42 between the gate electrodes 41 is removed. At this time, etching is performed by the RIE method using CH 2 F 2 as an etching gas. Then, as shown in FIG. 4B, only the SiN film 42 between the gate electrodes 41 is etched,
On the surface of the iO 2 film 43 and on the SiN film 42 on the gate electrode 41, a reaction product 44 by RIE is deposited, and etching does not proceed.

【0032】上記第1乃至第3の実施形態に係るドライ
エッチング方法で説明したように、エッチングガスにCH
2F2を用いたRIE法によりエッチングを行うと、段差の最
下位に位置する領域でのみエッチングが進行し、他の領
域では反応生成物が堆積することでエッチングの進行が
妨げられる。
As described in the dry etching method according to the first to third embodiments, CH gas is used as the etching gas.
When etching is performed by RIE using 2 F 2, etching proceeds only in a region located at the bottom of the step, the progress of the etching is prevented by the reaction product is deposited in other areas.

【0033】この現象はRIE時のガスの反応に原因があ
る。従来よりエッチングガスとして用いられてきたC
F4、C2F6等のF系やCHF3、CHF3にH2を混合したH-F系のガ
スは、高周波電力により生じたマグネトロン放電により
真空チャンバ11内でプラズマ状態となる。このプラズマ
内ではイオンやラジカルが生じる。そのイオンの寿命及
びエッチングへの寄与率は、CF3 +>CF2 +>CF+>Cであ
る。一方、ラジカルのエッチングへの寄与率は、CF3 *
CF2 *>CF*>Cであり、エッチング寄与率の低いものほど
反応生成物として堆積し易いという特徴がある。
This phenomenon is caused by gas reaction during RIE. C conventionally used as an etching gas
F type gas such as F 4 , C 2 F 6 and the like, and HF type gas obtained by mixing CHF 3 and CHF 3 with H 2 are brought into a plasma state in the vacuum chamber 11 by magnetron discharge generated by high frequency power. Ions and radicals are generated in the plasma. The contribution of the ions to the lifetime and etching is CF 3 + > CF 2 + > CF + > C. On the other hand, the contribution ratio of radicals to etching is CF 3 * >
CF 2 * > CF * > C, and the lower the etching contribution ratio, the easier it is to deposit as a reaction product.

【0034】従来のCF4、C2F6等のF系ではプラズマ中で
ガスが分解しにくく、主にエッチングへの寄与率の高い
CF4 +やCF3 +、CF4 *やCF3 *等の活性種が生成され、エッチ
ングへの寄与率の低いCF(Fluoro-Carbon)やC(Carbo
n)等の不飽和種が生成されにくい。これはCHF3等のH-F
系でも同様で、不飽和種が生成されにくいためCFやC等
の反応生成物が堆積しにくい。
In the conventional F system such as CF 4 and C 2 F 6 , the gas is hardly decomposed in the plasma, and mainly has a high contribution to etching.
Active species such as CF 4 + and CF 3 + , CF 4 * and CF 3 * are generated, and CF (Fluoro-Carbon) and C (Carbo) have low contribution to etching.
Unsaturated species such as n) are not easily generated. This is HF such as CHF 3
Similarly, in the system, since unsaturated species are hardly generated, reaction products such as CF and C are hardly deposited.

【0035】それに対し、CH2F2を用いると比較的不飽
和種が出来やすい。この不飽和種が先駆物となって反応
生成物として堆積し、エッチングを抑制する方向に機能
する。それと同時にエッチャントとして機能する活性種
も生成される。不飽和種となるCF+やCは寿命が短いため
被エッチング物の表面に衝突することで反応生成物とし
て堆積する。一方、活性種であるCF3 +やCF2 +は寿命が長
いため、被エッチング物の深部まで到達できる。そのた
め、トレンチやコンタクトホールの底部のみがエッチン
グされる。勿論エッチングに寄与する活性種は被エッチ
ング物の表面にも存在するわけだが、表面では圧倒的な
数の不飽和種が存在するために、不飽和種による反応生
成物の堆積が活性種によるエッチングに勝る。結果とし
て表面では不飽和種による反応生成物が堆積してエッチ
ングが進まず、トレンチ底部でのみ活性種によるエッチ
ングが行われる。勿論、エッチング条件によって活性種
及び不飽和種の生成比を高精度に制御することが可能で
ある。
On the other hand, when CH 2 F 2 is used, relatively unsaturated species are easily generated. This unsaturated species becomes a precursor and deposits as a reaction product, and functions to suppress etching. At the same time, active species that function as etchants are also generated. Since CF + and C, which are unsaturated species, have a short life, they collide with the surface of the object to be etched and are deposited as reaction products. On the other hand, active species CF 3 + and CF 2 + have a long life, and can reach deep portions of the object to be etched. Therefore, only the bottom of the trench or the contact hole is etched. Of course, active species contributing to etching are also present on the surface of the object to be etched, but the overwhelming number of unsaturated species are present on the surface. Beats. As a result, a reaction product due to unsaturated species is deposited on the surface and etching does not proceed, and etching with active species is performed only at the bottom of the trench. Of course, it is possible to control the generation ratio of the active species and the unsaturated species with high accuracy by the etching conditions.

【0036】図5は、各エッチングガスを用いたRIE法
によりSiO2膜中にコンタクトホールを形成した場合にお
いて、コンタクトホール底面及びSiO2膜表面でのエッチ
ングレートを示すグラフである。図中の四角印は半導体
ウェハ中央、三角印は半導体ウェハの端から30mm、丸印
は端から5mmの位置でのエッチングレートである。な
お、各ガスを用いた際のエッチング条件は全て同一であ
る。
FIG. 5 is a graph showing the etching rates on the bottom surface of the contact hole and the surface of the SiO 2 film when the contact hole is formed in the SiO 2 film by the RIE method using each etching gas. In the figure, square marks indicate the etching rate at the center of the semiconductor wafer, triangle marks indicate the etching rate at a position 30 mm from the edge of the semiconductor wafer, and circles indicate the etching rate at a position 5 mm from the edge. The etching conditions when using each gas are all the same.

【0037】図示するように、エッチングガスにCF4、C
HF3及びC4F8を用いた場合では、エッチングレートに差
はあるものの、コンタクトホール底部及びSiO2膜表面と
もにエッチングが進むことが分かる。それに対しCH2F2
を用いた場合、コンタクトホール内でのエッチングレー
トが多少落ちると共に、SiO2膜表面でのエッチングレー
トはほぼマイナス100Å/min.になる。すなわちSiO2膜表
面ではエッチングが進行せずに、逆に堆積が進み、この
時点でエッチング選択比は実質的に無限大であるといえ
る。
As shown in the figure, CF 4 , C
In the case of using HF 3 and C 4 F 8 , it can be seen that although the etching rate is different, the etching proceeds at both the bottom of the contact hole and the surface of the SiO 2 film. CH 2 F 2
Is used, the etching rate in the contact hole is slightly reduced, and the etching rate on the surface of the SiO 2 film is approximately minus 100 ° / min. In other words, the etching does not proceed on the surface of the SiO 2 film, but the deposition proceeds in reverse. At this point, it can be said that the etching selectivity is substantially infinite.

【0038】なお、RIE装置として、ここではマグネト
ロンRIE装置を例に挙げたが、勿論、電子サイクロトロ
ン共鳴を利用し、磁場とマイクロ波により高密度プラズ
マを生成するECR(Electron Cyclotron Resonance)エ
ッチング装置や、ヘリコン波と電子の相互作用により高
密度プラズマを生成するヘリコン波エッチング装置、そ
して高周波誘導磁場により生じる誘導電界により電子を
加速させ、これによってプラズマを生成する誘導結合プ
ラズマエッチング装置などを用いても良い。
As the RIE apparatus, a magnetron RIE apparatus has been described as an example, but of course, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) etching apparatus that generates high-density plasma by a magnetic field and a microwave using electron cyclotron resonance, , A helicon wave etching device that generates high-density plasma by the interaction of helicon waves and electrons, and an inductively coupled plasma etching device that accelerates electrons by an induction electric field generated by a high-frequency induction magnetic field and thereby generates plasma. good.

【0039】次に、このドライエッチング方法を用いた
半導体装置の製造方法の第1の実施形態について、DRAM
(Dynamic Random Access Memory)のトレンチキャパシ
タの製造方法を例に挙げて、図6乃至図12を用いて説
明する。図6乃至図12は、トレンチキャパシタの製造
工程を順次示す断面図である。
Next, a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using this dry etching method will be described with reference to a DRAM.
(Dynamic Random Access Memory) A method for manufacturing a trench capacitor will be described as an example with reference to FIGS. 6 to 12 are sectional views sequentially showing the steps of manufacturing the trench capacitor.

【0040】まず図6に示すように、例えばシリコン基
板等の半導体基板50上に、水素燃焼酸化法により、SiO2
膜51を形成し、このSiO2膜51上にSiN膜52及びSiO2膜53
をCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成す
る。
First, as shown in FIG. 6, SiO 2 is formed on a semiconductor substrate 50 such as a silicon substrate by a hydrogen combustion oxidation method.
A film 51 is formed, and a SiN film 52 and a SiO 2 film 53 are formed on the SiO 2 film 51.
Is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

【0041】次に図7に示すように、SiO2膜53上に反射
防止膜(ARC:Anti-Reflective Coating)54を有機系の
材料にて形成する。そして、このARC54上にレジスト55
を塗布し、PEP(Photo Engraving Process)によりレジ
スト55をキャパシタ形成予定領域に開口部を有するよう
にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 7, an anti-reflective coating (ARC) 54 is formed on the SiO 2 film 53 using an organic material. And resist 55 on this ARC54
Is applied, and the resist 55 is patterned by PEP (Photo Engraving Process) so as to have an opening in an area where a capacitor is to be formed.

【0042】次に図8に示すように、レジスト55をマス
クに用いたRIE法により、トレンチキャパシタの形成予
定部のARC54及びSiO2膜53を除去する。この際、RIEのエ
ッチングガスにはSiO2をエッチングするために通常用い
られるCF4、C2F6等のF系やCHF3、CHF3にH2を混合したH-
F系のガスを用いる。SiN膜52まで一括して除去しないの
は、DRAMの記憶容量の高密度化による半導体装置の微細
化が進んだことによりレジスト55が薄膜化しており、Si
O2膜53とSiN膜52とを一括してエッチングすると、その
エッチング中にレジスト55のマスク性が破綻する恐れが
あるためである。
Next, as shown in FIG. 8, the ARC 54 and the SiO 2 film 53 at the portions where the trench capacitors are to be formed are removed by RIE using the resist 55 as a mask. At this time, the etching gas RIE were mixed with H 2 in F-based or CHF 3, CHF 3 normal CF 4, etc. C 2 F 6 which is used to etch the SiO 2 H-
Use F type gas. The reason that the SiN film 52 is not removed all at once is that the resist 55 has become thinner due to the progress in miniaturization of the semiconductor device due to the higher storage capacity of the DRAM.
This is because if the O 2 film 53 and the SiN film 52 are simultaneously etched, the mask properties of the resist 55 may be broken during the etching.

【0043】その後図9のように、レジスト55及びARC5
4をアッシングにより灰化して除去し、引き続きレジス
ト55及びARC54の剥離残しを防止するためウェットエッ
チングを行う。ウェットエッチングのエッチャントとし
ては例えばH2SO4、H2O2及びH 2Oの混合液が用いられる。
Thereafter, as shown in FIG.
4 Ashed by ashing and removed.
To prevent the peeling of 55 and ARC54,
Perform ching. As an etchant for wet etching
For example, HTwoSOFour, HTwoOTwoAnd H TwoA mixture of O is used.

【0044】そして図10に示すように、SiO2膜53をマ
スクに用いてSiN膜52及びSiO2膜51を図1に示したマグ
ネトロンRIE装置によるRIE法でエッチングして除去す
る。
Then, as shown in FIG. 10, using the SiO 2 film 53 as a mask, the SiN film 52 and the SiO 2 film 51 are etched and removed by the RIE method using the magnetron RIE apparatus shown in FIG.

【0045】この工程では、RIE法でSiO2をエッチング
するために従来から用いられているF系やCHF3、CHF3にH
2を混合したガス、またはSiNをエッチングするために従
来から用いられているCF4やCHF3、ArO2等のガスではな
く、例えばCH2F2をエッチングガスとして用いる。ただ
しエッチング条件は従来と同様であり、ガス流量は10〜
100sccm、ガス圧力は10〜100mTorr、高周波電力は400〜
2000W、そして基板温度は-30〜60℃程度の範囲でそれぞ
れ設定して行う。CH2F2をエッチングガスに用いてRIEを
行うことにより、マスクであるSiO2膜53は全く削られ
ず、露出されているSiN膜52及びSiO2膜51とが順次エッ
チングされる。逆にSiO2膜53上には、RIEの際に生成さ
れる反応生成物56が堆積する。この反応生成物56は例え
ばCやCF等である。すなわち、CH2F2をエッチングガスに
用いてRIEを行うと、マスク上には反応生成物が堆積
し、マスクの開口部、すなわちエッチングすべき領域の
みがエッチングされるという現象が起き、この場合のエ
ッチング選択比は実質的に無限大となる。
[0045] In this step, F system has been conventionally used for etching the SiO 2 by the RIE method or CHF 3, the CHF 3 H
2 instead of the mixed gas or SiN to and CF 4 are conventionally used to etch CHF 3, ArO 2 such gases, for example, a CH 2 F 2 as the etching gas. However, the etching conditions are the same as before, and the gas flow rate is 10 to
100sccm, gas pressure is 10 ~ 100mTorr, high frequency power is 400 ~
2000 W and the substrate temperature are set in the range of about -30 to 60 ° C., respectively. By performing RIE using CH 2 F 2 as an etching gas, the SiO 2 film 53 serving as a mask is not removed at all, and the exposed SiN film 52 and the exposed SiO 2 film 51 are sequentially etched. Conversely, a reaction product 56 generated during RIE is deposited on the SiO 2 film 53. The reaction product 56 is, for example, C or CF. That is, when RIE is performed using CH 2 F 2 as an etching gas, a reaction product is deposited on the mask, and a phenomenon occurs in which only the opening of the mask, that is, the region to be etched, is etched. Is substantially infinite.

【0046】引き続き図11に示すように、アッシング
とウェットエッチングによりSiO2膜53上に堆積した反応
生成物56を除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 11, the reaction product 56 deposited on the SiO 2 film 53 is removed by ashing and wet etching.

【0047】次に、図12に示すように、SiO2膜53をマ
スクにしてRIE法により半導体基板50のエッチングを行
い、セルキャパシタ用のトレンチ57を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, the semiconductor substrate 50 is etched by RIE using the SiO 2 film 53 as a mask to form a trench 57 for a cell capacitor.

【0048】半導体基板50をRIEによりエッチングして
トレンチを形成する際のエッチングガスにもCH2F2を用
いてもよいが、エッチングレートや制御性の観点から見
て、従来からSiのエッチングガスに用いられているC
F4、SF6及びCF4のFのいくつかをCl(Chlorine)やBr(B
romine)で置換したガスを用いて行うのが望ましい。
CH 2 F 2 may be used as an etching gas when the semiconductor substrate 50 is etched by RIE to form a trench. However, from the viewpoint of an etching rate and controllability, a conventional Si etching gas is used. C used for
Some of F of F 4 , SF 6 and CF 4 are Cl (Chlorine) or Br (B
It is desirable to use the gas replaced by romine).

【0049】その後、ウェットエッチング等によりSiO2
膜53を除去する。そして周知のように、トレンチ57の内
部に不純物を含有する絶縁膜を形成し、熱処理を行うこ
とで前記絶縁膜内に含まれる不純物を半導体基板50中に
固相拡散させて、トレンチ50の周囲にプレート電極とな
る不純物拡散層を形成する。引き続き、前記絶縁膜を除
去した後トレンチ50の内周面上にキャパシタ絶縁膜を形
成する。このキャパシタ絶縁膜の材料には例えばSiO2
やONO膜(SiO2膜、SiN膜及びSiO2膜の3層構造)、ON膜
(SiO2膜及びSiN膜の2層構造)が用いられる。そし
て、このトレンチ57内をストレージノード電極となる例
えば多結晶シリコン膜等で埋め込みセルキャパシタを完
成する。
Thereafter, the SiO 2 is formed by wet etching or the like.
The film 53 is removed. Then, as is well known, an insulating film containing impurities is formed inside the trench 57, and the impurities contained in the insulating film are solid-phase diffused into the semiconductor substrate 50 by performing a heat treatment. Then, an impurity diffusion layer serving as a plate electrode is formed. Subsequently, after removing the insulating film, a capacitor insulating film is formed on the inner peripheral surface of the trench 50. As the material of the capacitor insulating film, for example, an SiO 2 film, an ONO film (three-layer structure of SiO 2 film, SiN film and SiO 2 film), and an ON film (two-layer structure of SiO 2 film and SiN film) are used. Then, the trench 57 is filled with, for example, a polycrystalline silicon film or the like serving as a storage node electrode to complete a cell capacitor.

【0050】通常セルキャパシタ用のトレンチのアスペ
クト比は非常に大きく、256Mbitクラスの記憶容量を有
するDRAMでは、アスペクト比は約20程度にもなる。ま
た、1GbitクラスのDRAMではセルキャパシタの容量確保
の観点から20を越えることが予想される。
Normally, the aspect ratio of a trench for a cell capacitor is very large, and in a DRAM having a storage capacity of 256 Mbit class, the aspect ratio is about 20. It is expected that 1Gbit class DRAM will exceed 20 from the viewpoint of securing the capacity of the cell capacitor.

【0051】このような高アスペクト比のトレンチを形
成しようとすると、そのエッチング中のマスク材の消費
もかなり大きいことと、マスク材自体をパターニングす
る際のレジスト破綻によるマスク材のエッチングを考慮
に入れる必要があり、マスク材の膜厚を大きくする必要
がある。
In order to form a trench having such a high aspect ratio, the consumption of the mask material during the etching is considerably large, and the etching of the mask material due to the breakdown of the resist when patterning the mask material itself is taken into consideration. It is necessary to increase the thickness of the mask material.

【0052】しかし、本実施形態で説明した半導体装置
の製造方法によれば、マスク材を形成する際、エッチン
グガスにCH2F2を用いたRIE法によってエッチングを行っ
ている。すると、エッチングすべき領域でのみエッチン
グが進行し、マスク材表面はエッチングされないという
現象が起きる。その結果、マスク材の膜厚をセルキャパ
シタのトレンチを形成する際に必要な最低限の膜厚にす
ることが出来る。
However, according to the method of manufacturing a semiconductor device described in this embodiment, when forming a mask material, etching is performed by RIE using CH 2 F 2 as an etching gas. Then, a phenomenon occurs in which the etching proceeds only in the region to be etched, and the surface of the mask material is not etched. As a result, the thickness of the mask material can be reduced to the minimum required for forming the trench of the cell capacitor.

【0053】また、セルキャパシタのトレンチを形成す
る際のRIEにもCH2F2を用いれば、エッチングレートは落
ちるものの、厚いマスク材を必要とせずマスク材の破綻
の恐れが無いため、信頼性の高いセルキャパシタを形成
できる。
When CH 2 F 2 is also used for RIE for forming a trench of a cell capacitor, the etching rate is reduced, but a thick mask material is not required and there is no fear of the mask material being broken. Cell capacitor having a high density can be formed.

【0054】なお、上記トレンチ型のセルキャパシタを
形成した後、半導体基板50のメモリセルアレイ領域及び
周辺回路領域に素子分離領域をSTI(Shallow Trench Is
olation)技術により形成する。STI技術は半導体基板に
浅いトレンチを形成し、そのトレンチ内を絶縁物で埋め
込むことにより素子分離領域を形成する技術であるが、
この素子分離領域に用いるトレンチも、前述したセルキ
ャパシタのトレンチ57を形成する際と全く同様の手順で
形成することが出来る。
After forming the above-mentioned trench type cell capacitor, an element isolation region is formed in the memory cell array region and the peripheral circuit region of the semiconductor substrate 50 by STI (Shallow Trench Isch).
olation) technology. STI technology is a technology that forms a shallow trench in a semiconductor substrate and forms an element isolation region by filling the trench with an insulator.
The trench used for this element isolation region can also be formed in exactly the same procedure as when forming the trench 57 of the cell capacitor described above.

【0055】次にこの発明の第2の実施形態に従った半
導体装置の製造方法について、SAC(Self Align Contac
t)技術を利用した、DRAMのコンタクトプラグの製造方
法を例に挙げて、図13乃至図18を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to SAC (Self Align Control).
t) An example of a method of manufacturing a DRAM contact plug using technology will be described with reference to FIGS.

【0056】まず、図13に示すように、セルキャパシ
タ及び素子分離領域の形成された半導体基板60上に、Si
O2膜によるゲート絶縁膜61を乾燥酸素酸化法等により形
成する。このゲート絶縁膜61上に多結晶シリコン膜62を
CVD法等により形成し、この多結晶シリコン膜62上にCVD
法または酸化法によりSiO2膜63を形成する。そしてSiO2
膜63上にW(Tungsten)膜を形成し、熱処理によるシリ
サイデーションを行いWSi膜64を形成する。SiO2膜63は
非常に膜厚が小さく、WSi膜64からのW抜けを防止するた
めに形成されるものである。更に、WSi膜64上にはSiN膜
65が形成される。そして、上記多結晶シリコン膜62、Si
O2膜63、WSi膜64及びSiN膜65を、リソグラフィ技術とエ
ッチングにより所望のパターンにパターニングすること
によりゲート電極を形成する。次に、イオン注入技術に
より不純物を半導体基板60中に導入して、ソース、ドレ
イン領域となる不純物拡散層66を形成する。なお、メモ
リセル領域に形成されるセルトランジスタのソース電極
は、前述したセルキャパシタのストレージノード電極に
接続するように形成される。この時不純物はゲート電極
にも同時に導入される。引き続き、熱処理により導入し
た不純物の活性化を行い、DRAMのセルトランジスタ及び
周辺回路領域のMOSトランジスタが形成される。
First, as shown in FIG. 13, a Si substrate is formed on a semiconductor substrate 60 on which a cell capacitor and an element isolation region are formed.
A gate insulating film 61 of an O 2 film is formed by a dry oxygen oxidation method or the like. A polycrystalline silicon film 62 is formed on the gate insulating film 61.
It is formed by a CVD method or the like, and a CVD
The SiO 2 film 63 is formed by a method or an oxidation method. And SiO 2
A W (Tungsten) film is formed on the film 63, and silicidation by heat treatment is performed to form a WSi film 64. The SiO 2 film 63 has a very small thickness, and is formed in order to prevent W from coming out of the WSi film 64. Furthermore, a SiN film is formed on the WSi film 64.
65 are formed. Then, the polycrystalline silicon film 62, Si
A gate electrode is formed by patterning the O 2 film 63, the WSi film 64, and the SiN film 65 into a desired pattern by lithography and etching. Next, an impurity is introduced into the semiconductor substrate 60 by an ion implantation technique to form an impurity diffusion layer 66 to be a source / drain region. The source electrode of the cell transistor formed in the memory cell region is formed so as to be connected to the storage node electrode of the cell capacitor described above. At this time, impurities are simultaneously introduced into the gate electrode. Subsequently, the impurities introduced by the heat treatment are activated to form the DRAM cell transistor and the MOS transistor in the peripheral circuit region.

【0057】その後、全面にSiN膜67と、BPSG(Boron P
hosphorous Silicate Glass)膜による層間絶縁膜68をC
VD法等で形成し、CMP(Chemical Mechanical Polishin
g)法等により平坦化する。
Thereafter, an SiN film 67 and a BPSG (Boron P
(Hosphorous Silicate Glass)
It is formed by the VD method or the like, and the CMP (Chemical Mechanical Polishin
g) Flatten by a method or the like.

【0058】そして不純物拡散層66とコンタクトを取る
コンタクトホールを形成するために、層間絶縁膜66上に
ARC69を形成し、ARC69上にレジスト70を塗布する。この
レジスト70をPEPによりコンタクトホールの形成パター
ンにパターニングする。
Then, in order to form a contact hole for making contact with the impurity diffusion layer 66,
ARC69 is formed, and a resist 70 is applied on ARC69. This resist 70 is patterned into a contact hole formation pattern by PEP.

【0059】次に図14に示すように、パターニングさ
れたレジスト70をマスクに用いて、RIE法によりARC69と
層間絶縁膜68をエッチングして、SiN膜67に到達するコ
ンタクトホール71を形成する。RIEに用いるエッチング
ガスは、通常用いられるCF4、C2F6等のF系やCHF3、CHF3
にH2を混合したH-F系のガスである。この工程では、SiN
膜67をストッパーに用いたSAC技術により、高選択のエ
ッチングが行われる。
Next, as shown in FIG. 14, using the patterned resist 70 as a mask, the ARC 69 and the interlayer insulating film 68 are etched by RIE to form a contact hole 71 reaching the SiN film 67. The etching gas used for RIE may be a commonly used F-based gas such as CF 4 , C 2 F 6 , CHF 3 , CHF 3
It is a HF-based gas mixed with H 2 in. In this step, the SiN
High-selectivity etching is performed by the SAC technique using the film 67 as a stopper.

【0060】そして図15のように、アッシングと有機
物除去用のウェットエッチングによりレジスト70とARC6
9とを除去する。
Then, as shown in FIG. 15, the resist 70 and the ARC6 are etched by ashing and wet etching for removing organic substances.
Remove 9 and.

【0061】次に不純物拡散層66とのコンタクトを取る
ために、コンタクトホール71の底部の、ゲート電極間の
SiN膜67及びゲート絶縁膜61をRIE法によりエッチングす
る。この際、RIEのエッチングガスには例えばCH2F2、CF
4、及びArの混合ガスを用いる。そしてそれらの混合比
はそれぞれ10sccm、30sccm、160sccmであり、チャンバ2
1内の圧力を50mTorr、高周波電力を300Wとする。上記混
合ガスを用いることにより、図16に示すように、コン
タクトホール71底部のSiN膜67及びゲート絶縁膜61のみ
がエッチングされ、層間絶縁膜68上及びコンタクトホー
ル71内のゲート電極上のSiN膜67上には反応生成物72が
堆積する。そのため、通常のRIE法でエッチングガスを
変えてエッチングするだけで、不純物拡散層66に達する
コンタクトホール71を形成できる。
Next, in order to make contact with the impurity diffusion layer 66, the bottom of the contact hole 71 is formed between the gate electrodes.
The SiN film 67 and the gate insulating film 61 are etched by RIE. At this time, for example, CH 2 F 2 , CF
4 and a mixed gas of Ar is used. And their mixing ratio is 10 sccm, 30 sccm, 160 sccm respectively, and chamber 2
The pressure in 1 is 50 mTorr, and the high frequency power is 300 W. By using the above mixed gas, as shown in FIG. 16, only the SiN film 67 and the gate insulating film 61 at the bottom of the contact hole 71 are etched, and the SiN film on the interlayer insulating film 68 and the gate electrode in the contact hole 71 is etched. A reaction product 72 is deposited on 67. Therefore, the contact hole 71 reaching the impurity diffusion layer 66 can be formed only by performing etching by changing the etching gas by the normal RIE method.

【0062】そして図17に示すように、堆積した反応
生成物72をアッシングとウェットエッチングにより除去
する。
Then, as shown in FIG. 17, the deposited reaction product 72 is removed by ashing and wet etching.

【0063】その後図18に示すように、コンタクトホ
ール71を例えば多結晶シリコン等により埋め込んだ後、
CMPによる平坦化を行いコンタクトプラグ73を形成す
る。なお、コンタクトプラグ73は、例えばTi(Titaniu
m)膜とW膜との多層構造により形成してもかまわない。
After that, as shown in FIG. 18, the contact hole 71 is filled with, for example, polycrystalline silicon or the like.
The contact plug 73 is formed by planarization by CMP. The contact plug 73 is made of, for example, Ti (Titaniu
m) It may be formed by a multilayer structure of a film and a W film.

【0064】上記のような製造方法によれば、隣接する
ゲート電極間のSiN膜67及びゲート絶縁膜61のエッチン
グを、CH2F2を含む混合ガスをエッチングガスに用いたR
IE法によって行っている。上記のエッチングガスを用い
れば、ゲート電極間のSiN膜67及びゲート絶縁膜61のみ
が選択的にエッチングされる。そのため、ゲート電極間
以外の領域をマスク材でマスクする必要が無く、DRAMの
製造工程を簡単化でき、製造コストの低減と歩留まりの
向上を図ることが出来る。
According to the above-described manufacturing method, the etching of the SiN film 67 and the gate insulating film 61 between the adjacent gate electrodes is performed by using a mixed gas containing CH 2 F 2 as an etching gas.
It is done by IE method. By using the above etching gas, only the SiN film 67 and the gate insulating film 61 between the gate electrodes are selectively etched. Therefore, it is not necessary to mask a region other than between the gate electrodes with a mask material, so that the manufacturing process of the DRAM can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the yield can be improved.

【0065】なお本実施形態においては、SiN膜67の側
面をより垂直化することと、コンタクトホール71底部の
SiN膜67を均一にエッチングするために、Cを含むガス
(CF4)と、希釈効果のためのAr(Argon)とを、CH2F2
と混合させてエッチングガスとして用いたが、勿論CH2F
2ガスの単ガスでも構わない。
In this embodiment, the side surface of the SiN film 67 is made more vertical and the bottom of the contact hole 71 is
In order to uniformly etch the SiN film 67, a gas containing CF (CF 4 ) and an Ar (Argon) for a dilution effect are mixed with CH 2 F 2
And used as an etching gas. Of course, CH 2 F
A single gas of two gases may be used.

【0066】次にこの発明の第3の実施形態に従った半
導体装置の製造方法について、DRAMのコンタクトプラグ
の製造方法を例に挙げて、図19乃至図23を用いて説
明する。図19乃至図23はコンタクトプラグの製造工
程を順次示す断面図である。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 to 23, taking a method of manufacturing a DRAM contact plug as an example. 19 to 23 are sectional views sequentially showing the steps of manufacturing the contact plug.

【0067】まず図19に示すように、上記第2の実施
形態で説明した製造工程により、周辺回路領域にMOSト
ランジスタを形成する。そして、MOSトランジスタを被
覆する層間絶縁膜68をBPSG膜にて形成し、更に層間絶縁
膜68上に、TEOS(Tetraethylorthosilicate ; Si(OC
2H5)4))を用いたCVD法により形成したSiO2膜74を形成
する。引き続き、隣接するゲート電極間の不純物拡散層
66に達するコンタクトホールを形成し、このコンタクト
ホールを金属等により埋め込みコンタクトプラグ73を形
成する。SiO2膜74が設けられるレベルは、メモリセル領
域においてビット線の形成されるレベルであり、周辺回
路領域のコンタクトプラグ73はビット線の配線層を利用
して形成しても良い。更に上記SiO2膜74及びコンタクト
プラグ73上に層間絶縁膜75を形成する。
First, as shown in FIG. 19, a MOS transistor is formed in the peripheral circuit region by the manufacturing process described in the second embodiment. Then, an interlayer insulating film 68 covering the MOS transistor is formed by a BPSG film, and further, TEOS (Tetraethylorthosilicate; Si (OC
An SiO 2 film 74 is formed by a CVD method using 2 H 5 ) 4 )). Then, an impurity diffusion layer between adjacent gate electrodes
A contact hole reaching 66 is formed, and the contact hole is buried with a metal or the like to form a contact plug 73. The level at which the SiO 2 film 74 is provided is a level at which a bit line is formed in the memory cell region, and the contact plug 73 in the peripheral circuit region may be formed using a wiring layer of the bit line. Further, an interlayer insulating film 75 is formed on the SiO 2 film 74 and the contact plug 73.

【0068】引き続き、周辺回路領域において層間絶縁
膜75中にコンタクトプラグ73とコンタクトを取るコンタ
クトホールを形成するために、層間絶縁膜75上にARC76
及びレジスト77を形成する。そして、このレジスト77を
PEPによりパターニングして、コンタクトプラグ73に対
応する位置に開口を設ける。
Subsequently, an ARC 76 is formed on the interlayer insulating film 75 in order to form a contact hole for making contact with the contact plug 73 in the interlayer insulating film 75 in the peripheral circuit region.
Then, a resist 77 is formed. And this resist 77
An opening is provided at a position corresponding to the contact plug 73 by patterning using PEP.

【0069】次に図20に示すように、レジスト77をマ
スクに用いたRIE法により層間絶縁膜75のエッチングを
行う。この際、RIEのエッチングガスにはSiO2をエッチ
ングするために通常用いられるCF4、C2F6等のF系やCH
F3、CHF3にH2を混合したH-F系のガスを用いる。
Next, as shown in FIG. 20, the interlayer insulating film 75 is etched by the RIE method using the resist 77 as a mask. At this time, an RIE etching gas such as CF-based and CH-F6 such as CF 4 and C 2 F 6 which are generally used for etching SiO 2 is used.
An HF-based gas in which H 2 is mixed with F 3 and CHF 3 is used.

【0070】しかしこのレベルの層間絶縁膜は膜厚が大
きいため、通常のガスを用いたRIE法でコンタクトホー
ルを開口しようとすると、RIEの途中で図20に示すよ
うにレジスト77及びARC76のエッチングが進み、マスク
が破綻する恐れがある。
However, since the interlayer insulating film at this level has a large thickness, if an attempt is made to open a contact hole by the RIE method using a normal gas, the resist 77 and the ARC 76 are etched during the RIE as shown in FIG. And the mask may break down.

【0071】そこでマスクが破綻若しくは破綻しかけた
時点で、エッチングガスをCH2F2に切り替えてエッチン
グを行う。上記のガスを用いることにより、図21に示
すように、層間絶縁膜75のみがエッチングされる一方、
レジスト77上にはCやCF等の反応生成物79が堆積する。
無論、コンタクトホール78の形成のためのRIEによるエ
ッチングにおいて、エッチングガスに終始CH2F2を用い
ても良いが、エッチングレートの観点から見て、従来か
ら用いられているF系やCHF3、CHF3にH2を混合したH-F系
のガスとCH2F2との2段階でRIEを行うのが最も効率的と
いえる。
Therefore, when the mask is broken or is about to be broken, the etching gas is switched to CH 2 F 2 to perform etching. By using the above gas, as shown in FIG. 21, only the interlayer insulating film 75 is etched,
Reaction products 79 such as C and CF are deposited on the resist 77.
Of course, in the etching by RIE for forming the contact hole 78, CH 2 F 2 may be used as an etching gas all the time, but from the viewpoint of the etching rate, conventionally used F-based or CHF 3 , to CHF 3 to perform the RIE in two steps between the gas and the CH 2 F 2 in HF based mixed with H 2 be the most efficient.

【0072】そして図22に示すように、アッシングと
ウェットエッチングによりレジスト55、ARC76、及びレ
ジスト77上に堆積した反応生成物79を除去する。
Then, as shown in FIG. 22, the reaction products 79 deposited on the resist 55, the ARC 76, and the resist 77 are removed by ashing and wet etching.

【0073】引き続き全面にスパッタリングなどにより
TiN膜及びW膜を形成して、前工程により形成したコンタ
クトホール78を埋め込み、CMPによる平坦化を行って図
23に示すようなコンタクトプラグ80を形成する。
Subsequently, the entire surface is formed by sputtering or the like.
A TiN film and a W film are formed, the contact holes 78 formed in the previous process are buried, and planarization is performed by CMP to form a contact plug 80 as shown in FIG.

【0074】上記のような製造方法によれば、層間絶縁
膜75へのコンタクトホールの形成のためのRIEのエッチ
ングガスにCH2F2を用いている。このガスをエッチング
ガスに用いることにより、エッチングすべき領域でのみ
エッチングが進行し、マスク材表面はエッチングされな
い。そのため、マスク材を必要最低限の膜厚にすること
が出来る。
According to the above manufacturing method, CH 2 F 2 is used as an RIE etching gas for forming a contact hole in the interlayer insulating film 75. By using this gas as an etching gas, etching proceeds only in the region to be etched, and the surface of the mask material is not etched. Therefore, the thickness of the mask material can be reduced to the minimum necessary.

【0075】図24及び図25は、本実施形態の変形例
について説明するためのもので、DRAMのコンタクトプラ
グの製造工程を順次示す断面図である。
FIGS. 24 and 25 are cross-sectional views for explaining a modification of the present embodiment, and sequentially show the steps of manufacturing a DRAM contact plug.

【0076】すなわち、図24に示すように、RIEによ
り層間絶縁膜75にコンタクトホールを形成する際、はじ
めにCH2F2をエッチングガスに用いて行う。この場合、
コンタクトホール78が形成されるのと同時にレジスト77
上には反応生成物79が堆積していく。
That is, as shown in FIG. 24, when forming a contact hole in the interlayer insulating film 75 by RIE, first, CH 2 F 2 is used as an etching gas. in this case,
The resist 77 is formed at the same time when the contact hole 78 is formed.
Reaction products 79 are deposited on the top.

【0077】そして図25に示すように、反応生成物79
がある程度の膜厚に堆積した後、エッチングガスを従来
のF系やCHF3、CHF3にH2を混合したH-F系のガスに切り替
える。そして、反応生成物79をマスクに用いて最終的に
コンタクトホール78を形成する。
Then, as shown in FIG. 25, the reaction product 79
Is deposited to a certain thickness, the etching gas is switched to a conventional F-based gas, CHF 3 , or an HF-based gas in which H 2 is mixed with CHF 3 . Then, a contact hole 78 is finally formed using the reaction product 79 as a mask.

【0078】このような製造方法によっても上記実施形
態と同様の効果を得ることが出来る。
According to such a manufacturing method, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0079】上記第1乃至第3の実施形態で説明したド
ライエッチング方法及び半導体装置の製造方法によれ
ば、トレンチやコンタクトホール形成時のRIE法による
エッチングにおいて、そのエッチングガスにCH2F2を用
いている。このガスを用いることにより、エッチングす
べき領域のみエッチングが行われ、エッチングすべきで
ないマスク上はエッチングされずに逆にRIEでの反応生
成物が堆積する。そのため、アスペクト比が極端に大き
な場合やマスク材の膜厚が非常に薄い場合でも、十分に
大きな、または実質的に無限大のエッチング選択比を得
ることが出来る。
According to the dry etching method and the semiconductor device manufacturing method described in the first to third embodiments, CH 2 F 2 is used as an etching gas in the etching by the RIE method when forming a trench or a contact hole. Used. By using this gas, etching is performed only on the region to be etched, and the reaction product of RIE is deposited on the mask that is not to be etched without being etched. Therefore, a sufficiently large or substantially infinite etching selectivity can be obtained even when the aspect ratio is extremely large or the thickness of the mask material is extremely small.

【0080】更に、上記実施形態で説明したように、エ
ッチング時に導入するエッチングガスはCH2F2のみの単
体ガスだけでなく、他のガスとの混合ガスであっても良
い。CH2F2に加えるガスとしては例えばCOが好ましい。
これらのガスに含まれる元素の内、C(Carbon)は勿論
反応生成物として堆積する方向に働く。逆にO(Oxyge
n)は不飽和種としてのCを酸化させることで除去するの
でエッチングを進行させる方向に働く。そのため、COを
加えることでCH2F2による効果を更に顕著なものとする
ことが出来る。また、COだけでなく、例えばCF4やC4F8
といったCを含むガスとの混合ガスを用いれば、当然に
反応生成物の堆積を促進させる効果が得られる。その
他、O2やN2(Nitrogen)等のガスを添加しても構わな
い。但し、これらのガスは反応生成物と反応して、その
反応生成物を除去する方向に寄与するため、多量に入れ
ることは好ましくない。また、ガス全体の希釈効果を得
る目的で、ArやHe(Helium)等を添加しても良い。
Further, as described in the above embodiment, the etching gas introduced at the time of etching is not limited to a single gas of CH 2 F 2 alone, but may be a mixed gas with another gas. As a gas added to CH 2 F 2 , for example, CO is preferable.
Of the elements contained in these gases, C (Carbon), of course, acts in the direction of depositing as a reaction product. Conversely, O (Oxyge
In the case of n), since C as an unsaturated species is removed by oxidization, it works in the direction of promoting the etching. Therefore, the effect of CH 2 F 2 can be further enhanced by adding CO. In addition to CO, for example, CF 4 and C 4 F 8
If a mixed gas with a gas containing C is used, the effect of accelerating the deposition of the reaction product can be naturally obtained. In addition, a gas such as O 2 or N 2 (Nitrogen) may be added. However, since these gases react with the reaction products and contribute to the direction of removing the reaction products, it is not preferable to add a large amount of these gases. Further, Ar or He (Helium) may be added for the purpose of obtaining a dilution effect of the entire gas.

【0081】このように、エッチングガスにはCH2F2
みの単ガスのみならず、他のガスとの混合ガスを用いて
も構わないが、その混合ガス中にCH2F2の占める割合が2
0%以上でなくてはならない。また、その混合ガス中に、
Cを含むガスが添加されている場合には、そのCが反応生
成物として堆積するため、混合ガス中におけるCH2F2とC
を含むガスとの占める割合が20%以上であり且つCH2F2
全体に占める割合が5%以上である必要がある。
As described above, as the etching gas, not only a single gas of CH 2 F 2 but also a mixed gas with other gas may be used, but the ratio of CH 2 F 2 in the mixed gas may be used. Is 2
Must be at least 0%. In the mixed gas,
When a gas containing C is added, the C is deposited as a reaction product, so that CH 2 F 2 and C
The proportion of the gas containing gas must be 20% or more and the proportion of the gas to CH 2 F 2 as a whole must be 5% or more.

【0082】まず、CH2F2とCを含むガスとの占める割合
が20%以上であるという条件について図26(a)乃至
(c)を用いて説明する。図26(a)乃至(c)は、
それぞれCH2F2/CF4/Arからなる混合ガスをエッチングガ
スとして用いてRIEを行った場合の半導体装置の断面図
を示している。なお、チャンバ内の圧力を40mTorr、高
周波電力を1000Wに設定している。
First, the condition that the proportion of the gas containing CH 2 F 2 and C is 20% or more will be described with reference to FIGS. 26 (a) to 26 (c). FIGS. 26 (a) to 26 (c)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device when RIE is performed using a mixed gas of CH 2 F 2 / CF 4 / Ar as an etching gas. The pressure in the chamber was set to 40 mTorr, and the high frequency power was set to 1000 W.

【0083】初めに、CH2F2及びCF4のガス流量をそれぞ
れ10sccm、30sccmに固定し、Arのガス流量を変化させた
場合について説明する。
First, the case where the gas flow rates of CH 2 F 2 and CF 4 are fixed at 10 sccm and 30 sccm, respectively, and the gas flow rate of Ar is changed will be described.

【0084】図26(a)はArのガス流量を50sccmにし
た場合について示している。このガス流量条件では、全
体のガス流量は90sccmで、CH2F2とCF4とが占める割合は
44%である。この場合、コンタクトホール底部のエッチ
ングが進むと同時に表面に反応生成物が堆積し、実質的
に選択比が無限大のエッチングが可能となる。
FIG. 26A shows a case where the Ar gas flow rate is set to 50 sccm. Under these gas flow conditions, the total gas flow is 90 sccm, and the ratio of CH 2 F 2 and CF 4 is
44%. In this case, a reaction product is deposited on the surface at the same time as the etching of the bottom of the contact hole progresses, so that etching with a substantially infinite selectivity becomes possible.

【0085】図26(b)はArのガス流量が150sccmの
場合について示している。この場合、CH2F2とCF4とが全
体に占める割合は21%であり、図26(a)の条件より
反応生成物の量は減少するものの、やはり選択比が無限
大のエッチングが可能である。
FIG. 26B shows the case where the Ar gas flow rate is 150 sccm. In this case, the ratio of CH 2 F 2 and CF 4 to the whole is 21%, and although the amount of the reaction product is smaller than the condition of FIG. It is.

【0086】図26(c)はArのガス流量が250sccmの
場合について示している。この条件ではCH2F2とCF4とが
全体に占める割合が14%に過ぎない。その結果、コンタ
クトホール底部だけでなく、半導体装置の表面でもエッ
チングが進行してしまい、選択的なエッチングが不可能
になっていることが分かる。
FIG. 26C shows the case where the Ar gas flow rate is 250 sccm. Under these conditions, the ratio of CH 2 F 2 and CF 4 to the whole is only 14%. As a result, it can be seen that the etching progresses not only at the bottom of the contact hole but also at the surface of the semiconductor device, making it impossible to perform selective etching.

【0087】次に、CF4及びArのガス流量をそれぞれ30s
ccm、160sccmに固定し、CH2F2のガス流量を変化させた
場合について説明する。
Next, the gas flow rates of CF 4 and Ar were set to 30 seconds, respectively.
The case where the gas flow rate of CH 2 F 2 is changed while fixing to ccm and 160 sccm will be described.

【0088】CH2F2のガス流量を20sccmに設定すると、C
H2F2とCF4とが全体に占める割合は24%となり、図26
(a)に示す結果が得られる。すなわち無限大の選択比
を有するエッチングが可能である。
When the gas flow rate of CH 2 F 2 is set to 20 sccm,
H 2 F 2 and CF 4 account for 24% of the total, and FIG.
The result shown in (a) is obtained. That is, etching having an infinite selection ratio is possible.

【0089】CH2F2のガス流量を10sccmに減少させる
と、CH2F2とCF4とが全体に占める割合は20%となり、図
26(b)に示す結果が得られる。この条件でも無限大
の選択比を有するエッチングが可能である。
When the gas flow rate of CH 2 F 2 is reduced to 10 sccm, the ratio of CH 2 F 2 and CF 4 to the whole becomes 20%, and the result shown in FIG. 26B is obtained. Even under these conditions, etching with an infinite selection ratio is possible.

【0090】CH2F2のガス流量を更に減少させ、5sccmに
設定すると、CH2F2とCF4とが全体に占める割合は18%と
なり、図26(c)に示すように選択的なエッチングは
不可能となっている。
When the gas flow rate of CH 2 F 2 is further reduced and set to 5 sccm, the ratio of CH 2 F 2 and CF 4 to the whole becomes 18%, and as shown in FIG. Etching is not possible.

【0091】次に、CH2F2及びArのガス流量をそれぞれ1
0sccm、160sccmに固定し、CF4のガス流量を変化させた
場合について説明する。
Next, the gas flow rates of CH 2 F 2 and Ar were set to 1 respectively.
A case where the gas flow rate of CF 4 is changed while fixing to 0 sccm and 160 sccm will be described.

【0092】図26(a)に示すように、CF4のガス流
量を50sccmに設定すれば、CH2F2とCF 4とが全体に占める
割合は27%となり、無限大の選択比を有するエッチング
が可能である。
As shown in FIG. 26A, CFFourGas flow
If the amount is set to 50sccm, CHTwoFTwoAnd CF FourAnd occupy the whole
The ratio is 27%, etching with infinite selectivity
Is possible.

【0093】図26(b)に示すように、CF4のガス流
量を30sccmに減らすと、CH2F2とCF4とが全体に占める割
合は20%となり、この条件でも無限大の選択比を有する
エッチングが可能である。
As shown in FIG. 26B, when the gas flow rate of CF 4 is reduced to 30 sccm, the ratio of CH 2 F 2 and CF 4 to the whole becomes 20%. Is possible.

【0094】図26(c)に示すように、CF4のガス流
量を更に減らして10sccmに設定すると、CH2F2とCF4とが
全体に占める割合は11%となり、選択的なエッチングが
不可能となっている。
As shown in FIG. 26 (c), when the gas flow rate of CF 4 is further reduced and set to 10 sccm, the ratio of CH 2 F 2 and CF 4 to the whole becomes 11%, and selective etching becomes impossible. It is impossible.

【0095】このように、Cを組成の少なくとも一部と
するガスをエッチングガスに添加する場合には、このC
を含むガスとCH2F2との割合が、エッチングガス全体の2
0%以上であることが必要である。この様子をグラフ化し
たものが図27である。図27は、Cを含むガスとCH2F2
ガスとが全体に占める割合に対する、反応生成物の堆積
レートを示している。図示するように、Cを含むガスとC
H2F2ガスとが全体に占める割合が20%を越えた付近から
反応生成物が堆積し始め、その割合が大きくなるにつれ
て、反応生成物の堆積レートが大きくなっていくことが
分かる。勿論、反応生成物の堆積レートは高周波電力の
印加電力やチャンバ内の圧力によって変わってくるもの
である。しかし、両者の値は大略図27のグラフに示す
ような関係を有している。
As described above, when a gas containing C as a part of the composition is added to the etching gas,
And the ratio of CH 2 F 2 is 2 % of the total etching gas.
It must be 0% or more. FIG. 27 is a graph of this state. FIG. 27 shows a gas containing C and CH 2 F 2.
It shows the deposition rate of the reaction product with respect to the ratio of the gas to the total. As shown, gas containing C and C
It can be seen that the reaction products start to be deposited from the vicinity where the ratio of the H 2 F 2 gas to the whole exceeds 20%, and the deposition rate of the reaction products increases as the ratio increases. Of course, the deposition rate of the reaction product depends on the applied power of the high-frequency power and the pressure in the chamber. However, the two values have a relationship roughly as shown in the graph of FIG.

【0096】また、Cを含むガスをエッチングガスに添
加する場合には、CH2F2の割合がエッチングガス全体の5
%以上を占めている必要がある。この点について図28
(a)乃至(c)を用いて説明する。図28(a)乃至
(c)は、それぞれCH2F2/CF4からなる混合ガスを用い
てRIEを行った場合の半導体装置の断面図を示してお
り、CF4のガス流量を100sccm一定としてCH2F2のガス流
量を変化させた場合について示している。なお、チャン
バ内の圧力を40mTorr、高周波電力を500Wに設定してい
る。
When a gas containing C is added to the etching gas, the ratio of CH 2 F 2 is 5% of the total etching gas.
Must account for at least%. In this regard, FIG.
This will be described with reference to (a) to (c). FIGS. 28A to 28C are cross-sectional views of a semiconductor device when RIE is performed using a mixed gas composed of CH 2 F 2 / CF 4, and the gas flow rate of CF 4 is kept constant at 100 sccm. Shows the case where the gas flow rate of CH 2 F 2 is changed. The pressure in the chamber was set to 40 mTorr, and the high frequency power was set to 500 W.

【0097】図28(a)はCH2F2のガス流量を10sccm
に設定した場合について示している。このガス流量条件
では、全体のガス流量は110sccmであり、その中でCH2F2
の占める割合は9%である。この場合、コンタクトホール
底部のエッチングが進むと同時に表面に反応生成物が堆
積し、実質的に選択比が無限大のエッチングが可能とな
る。
FIG. 28 (a) shows a gas flow rate of CH 2 F 2 of 10 sccm.
The case where it is set to is shown. Under these gas flow conditions, the total gas flow is 110 sccm, in which CH 2 F 2
Accounts for 9%. In this case, a reaction product is deposited on the surface at the same time as the etching of the bottom of the contact hole progresses, so that etching with a substantially infinite selectivity becomes possible.

【0098】図28(b)はCH2F2のガス流量を5sccmに
設定した場合について示しており、CH2F2が占める割合
は5%である。この場合、反応生成物の堆積量は大幅に減
少するものの、それでも実質的に無限大の選択比を有す
るエッチングが可能である。
FIG. 28 (b) shows a case where the gas flow rate of CH 2 F 2 is set to 5 sccm, and the ratio occupied by CH 2 F 2 is 5%. In this case, although the deposition amount of the reaction product is greatly reduced, etching with a substantially infinite selectivity is still possible.

【0099】図28(c)はCH2F2のガス流量を3sccmに
設定した場合について示しており、CH2F2の占める割合
は3%である。この条件ではコンタクトホール底部だけで
なく、半導体装置の表面でもエッチングが進行してしま
い、選択的なエッチングが不可能になる。
FIG. 28C shows the case where the gas flow rate of CH 2 F 2 is set to 3 sccm, and the ratio of CH 2 F 2 is 3%. Under this condition, etching proceeds not only at the bottom of the contact hole but also at the surface of the semiconductor device, making selective etching impossible.

【0100】このように、ガスの組成によって反応生成
物の堆積レート及びエッチングレートを制御できるが、
勿論、印加する高周波電力及びチャンバ内圧力を変化さ
せることで、プラズマ内に発生するラジカルやイオンを
調節して反応生成物の堆積レート及びエッチングレート
を制御することも可能である。この点について図29
(a)乃至(c)を用いて説明する。図29(a)乃至
(c)は、それぞれCH2F 2/CF4からなる混合ガスを用い
てRIEを行った場合の半導体装置の断面図を示してい
る。なお、CH2F2とCF4のガス流量は、それぞれ40sccm、
50sccmに設定している。
As described above, the reaction product depends on the gas composition.
Can control the deposition rate and etching rate of the material,
Of course, the applied high frequency power and
Radicals and ions generated in the plasma
Adjust the reaction product deposition rate and etching rate
Can also be controlled. In this regard, FIG.
This will be described with reference to (a) to (c). FIG. 29 (a) through
(C) is CHTwoF Two/ CFFourUsing a mixed gas consisting of
FIG. 2 shows a cross-sectional view of a semiconductor device when RIE is performed.
You. Note that CHTwoFTwoAnd CFFourThe gas flow rates of each were 40 sccm,
It is set to 50sccm.

【0101】図29(a)は、高周波電力を500W、また
はチャンバ内圧力を80mTorrに設定した場合について示
している。この条件では、コンタクトホール底部のエッ
チングが進むと同時に表面に反応生成物が堆積し、実質
的に選択比が無限大のエッチングが可能となる。
FIG. 29A shows a case where the high frequency power is set to 500 W or the pressure in the chamber is set to 80 mTorr. Under these conditions, a reaction product is deposited on the surface at the same time as the etching of the bottom of the contact hole proceeds, and etching with a substantially infinite selectivity becomes possible.

【0102】図29(b)は、高周波電力を1000W、ま
たはチャンバ内圧力を40mTorrに設定した場合について
示している。この場合、図29(a)の条件より反応生
成物の量は減少するものの、やはり選択比が無限大のエ
ッチングが可能である。
FIG. 29B shows a case where the high frequency power is set to 1000 W or the pressure in the chamber is set to 40 mTorr. In this case, although the amount of the reaction product is smaller than the condition of FIG. 29A, etching with an infinite selection ratio is still possible.

【0103】図29(c)は、高周波電力を1500W、ま
たはチャンバ内圧力を20mTorrに設定した場合について
示している。この条件下では、コンタクトホール底部だ
けでなく、半導体装置の表面でもエッチングが進行して
しまい、選択的なエッチングが不可能になっていること
が分かる。
FIG. 29C shows the case where the high frequency power is set to 1500 W or the pressure in the chamber is set to 20 mTorr. Under these conditions, it can be seen that the etching proceeds not only at the bottom of the contact hole but also at the surface of the semiconductor device, making selective etching impossible.

【0104】上記の結果をグラフ化したものが図30で
ある。図示するように、反応生成物の堆積レートは、高
周波電力に反比例し、チャンバ内圧力に比例して変化す
ることが分かる。高周波電力を大きくすればイオンエネ
ルギーも大きくなるため、反応生成物にイオンアシスト
効果等がもたらされる。これによって反応生成物の堆積
レートは低下する。逆にチャンバ内圧力を高く設定すれ
ばイオンエネルギーが低下するため、反応生成物の堆積
レートが大きくなるのである。
FIG. 30 is a graph of the above results. As shown in the figure, it can be seen that the deposition rate of the reaction product is inversely proportional to the high frequency power and changes in proportion to the pressure in the chamber. If the high-frequency power is increased, the ion energy is also increased, so that the reaction product has an ion assist effect or the like. This reduces the deposition rate of reaction products. Conversely, if the pressure in the chamber is set high, the ion energy decreases, and the deposition rate of the reaction product increases.

【0105】上記のように、この発明によれば、CH2F2
をエッチングガスの少なくとも一部に用いてRIEを行う
ことにより、実質的に無限大の選択比を有するエッチン
グが可能となる。但し、その条件としてエッチングガス
全体にCH2F2が20%以上含有されていること、Cを含むガ
スが添加されている場合には、そのガスとCH2F2との混
合ガスが20%以上含有され且つCH2F2の割合が5%以上であ
ることが必要となる。
As described above, according to the present invention, CH 2 F 2
By performing RIE using at least a part of the etching gas, etching having a substantially infinite selectivity can be performed. However, the condition is that the entire etching gas contains 20% or more of CH 2 F 2 , and when a gas containing C is added, the mixed gas of the gas and CH 2 F 2 is 20%. It is necessary that the content of CH 2 F 2 be at least 5%.

【0106】また、上記実施形態においてはエッチング
ガスにCH2F2を例に挙げて説明したが、エッチングガス
の組成はCnHxFy(nは任意の整数)においてx/y≧0.6の
条件を満たしていれば、ほぼ同様の傾向が得られる。す
なわち、例えばCH3FやC3H5F3等のガスを用いても同様の
効果が得られる。ただし、H(Hydrogen)の組成比が大
きくなるに従って反応生成物の堆積率が大きくなり、か
つエッチングレートが低下する傾向にあるため、状況に
よって適当なガスを選択してエッチングを行う必要があ
る。また、反応生成物の堆積量があまりに多い場合、RI
E装置の真空チャンバ内が汚染される恐れも考えられ
る。そのためエッチングすべきでない領域ではエッチン
グレートと反応生成物の堆積レートとを同じにして、反
応生成物が堆積せずかつエッチングも進まないという条
件に設定することがより好ましい。しかし、必ずしもエ
ッチングすべきでない領域でエッチングレートと反応生
成物の堆積レートとを同じにする必要もなく、エッチン
グレートと反応生成物の堆積レートとをなるべく均衡さ
せることで、表面を薄くエッチングする、または薄く反
応生成物を堆積させるようにしても良い。
Further, in the above embodiment, the description has been given by taking CH 2 F 2 as an example of the etching gas, but the composition of the etching gas satisfies the condition of x / y ≧ 0.6 in CnHxFy (n is an arbitrary integer). If so, almost the same tendency can be obtained. That is, the same effect can be obtained by using a gas such as CH 3 F or C 3 H 5 F 3 . However, as the composition ratio of H (Hydrogen) increases, the deposition rate of reaction products tends to increase and the etching rate tends to decrease. Therefore, it is necessary to perform etching by selecting an appropriate gas depending on the situation. Also, if the amount of reaction products deposited is too large, RI
The inside of the vacuum chamber of the E apparatus may be contaminated. Therefore, it is more preferable to set the etching rate and the deposition rate of the reaction product to be the same in the region not to be etched, so that the reaction product is not deposited and the etching does not proceed. However, it is not necessary to make the etching rate and the deposition rate of the reaction product the same in the region that should not be etched, and the surface is etched thin by balancing the etching rate and the deposition rate of the reaction product as much as possible. Alternatively, the reaction product may be deposited thinly.

【0107】被エッチング材料としては、SiO2及びSiN
を例に挙げて説明したが、勿論これらの材料に限られる
ものではなく、Siや有機、無機SiO2にも適用できる。有
機SiO2は、低誘電率膜を達成できるとして注目されはじ
めている材料であり、層間絶縁膜を形成するのに適した
材料ということが出来る。
[0107] Materials to be etched include SiO 2 and SiN.
However, the present invention is not limited to these materials, but can be applied to Si, organic, and inorganic SiO 2 . Organic SiO 2 is a material that is starting to attract attention as a material that can achieve a low dielectric constant film, and can be said to be a material suitable for forming an interlayer insulating film.

【0108】更にこの発明は、上記第1乃至第3の実施
形態で説明したDRAMだけでなく、その他の半導体装置に
広く適用できる。
Further, the present invention is widely applicable not only to the DRAM described in the first to third embodiments, but also to other semiconductor devices.

【0109】なお、本願発明は上記実施形態に限定され
るものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範
囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の
発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構
成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が
解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発
明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合に
は、この構成要件が削除された構成が発明として抽出さ
れ得る。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified at the stage of implementation without departing from the scope of the invention. Further, the embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved and the effects described in the column of the effect of the invention can be solved. Is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高選択比を得ることの出来るドライエッチング方法
を提供できる。
As described above, according to the present invention, a dry etching method capable of obtaining a high selectivity can be provided.

【0111】更にこの発明によれば、高選択比の得られ
るドライエッチング方法を用いることにより、製造歩留
まりや半導体装置の性能を向上できる半導体装置の製造
方法を提供できる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the manufacturing yield and the performance of the semiconductor device by using a dry etching method capable of obtaining a high selectivity.

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

【図1】この発明の実施形態に係るドライエッチング方
法を行うためのマグネトロンRIE装置の断面構成図。
FIG. 1 is a sectional configuration diagram of a magnetron RIE apparatus for performing a dry etching method according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態に係るドライエッチ
ング方法について示しており、(a)図はトレンチの形
成途中、(b)図は形成後の半導体装置の断面図。
FIGS. 2A and 2B show a dry etching method according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a sectional view of the semiconductor device during the formation of a trench, and FIG.

【図3】この発明の第2の実施形態に係るドライエッチ
ング方法について示しており、(a)図はトレンチの形
成途中、(b)図は形成後の半導体装置の断面図。
FIGS. 3A and 3B show a dry etching method according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a sectional view of a semiconductor device during formation of a trench, and FIG.

【図4】この発明の第3の実施形態に係るドライエッチ
ング方法について示しており、(a)図はコンタクトホ
ールの形成途中、(b)図は形成後の半導体装置の断面
図。
4A and 4B show a dry etching method according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a sectional view of a semiconductor device during the formation of a contact hole, and FIG.

【図5】この発明の第1乃至第3の実施形態に係るドラ
イエッチング方法において、各ガスによるエッチングレ
ートを示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing an etching rate by each gas in the dry etching method according to the first to third embodiments of the present invention.

【図6】この発明の第1の実施形態に係るDRAMのトレン
チキャパシタの第1の製造工程の断面図。
FIG. 6 is a sectional view of a first manufacturing step of the trench capacitor of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図7】この発明の第1の実施形態に係るDRAMのトレン
チキャパシタの第2の製造工程の断面図。
FIG. 7 is a sectional view of a second manufacturing step of the trench capacitor of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図8】この発明の第1の実施形態に係るDRAMのトレン
チキャパシタの第3の製造工程の断面図。
FIG. 8 is a sectional view of a third manufacturing step of the trench capacitor of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図9】この発明の第1の実施形態に係るDRAMのトレン
チキャパシタの第4の製造工程の断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a fourth manufacturing step of the trench capacitor of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図10】この発明の第1の実施形態に係るDRAMのトレ
ンチキャパシタの第5の製造工程の断面図。
FIG. 10 is a sectional view of a fifth step of manufacturing the trench capacitor of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図11】この発明の第1の実施形態に係るDRAMのトレ
ンチキャパシタの第6の製造工程の断面図。
FIG. 11 is a sectional view of a sixth manufacturing step of the trench capacitor of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図12】この発明の第1の実施形態に係るDRAMのトレ
ンチキャパシタの第7の製造工程の断面図。
FIG. 12 is a sectional view of a seventh step of manufacturing the trench capacitor of the DRAM according to the first embodiment of the present invention;

【図13】この発明の第2の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第1の製造工程の断面図。
FIG. 13 is a sectional view of a first step of manufacturing a contact plug of the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図14】この発明の第2の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第2の製造工程の断面図。
FIG. 14 is a sectional view of a second step of manufacturing the contact plug of the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図15】この発明の第2の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第3の製造工程の断面図。
FIG. 15 is a sectional view of a third step of manufacturing the contact plug of the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図16】この発明の第2の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第4の製造工程の断面図。
FIG. 16 is a sectional view of a fourth manufacturing step of the contact plug of the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図17】この発明の第2の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第5の製造工程の断面図。
FIG. 17 is a sectional view of a fifth step of manufacturing the contact plug of the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図18】この発明の第2の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第6の製造工程の断面図。
FIG. 18 is a sectional view of a sixth manufacturing step of the contact plug of the DRAM according to the second embodiment of the present invention;

【図19】この発明の第3の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第1の製造工程の断面図。
FIG. 19 is a sectional view of a first step of manufacturing a contact plug of the DRAM according to the third embodiment of the present invention;

【図20】この発明の第3の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第2の製造工程の断面図。
FIG. 20 is a sectional view of a second manufacturing step of the contact plug of the DRAM according to the third embodiment of the present invention;

【図21】この発明の第3の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第3の製造工程の断面図。
FIG. 21 is a sectional view showing a third manufacturing step of the contact plug of the DRAM according to the third embodiment of the present invention;

【図22】この発明の第3の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第4の製造工程の断面図。
FIG. 22 is a sectional view of a fourth step of manufacturing the contact plug of the DRAM according to the third embodiment of the present invention;

【図23】この発明の第3の実施形態に係るDRAMのコン
タクトプラグの第5の製造工程の断面図。
FIG. 23 is a sectional view of a fifth step of manufacturing the contact plug of the DRAM according to the third embodiment of the present invention;

【図24】この発明の第3の実施形態の変形例に係るDR
AMのコンタクトプラグの第1の製造工程の断面図。
FIG. 24 is a diagram showing a DR according to a modification of the third embodiment of the present invention.
Sectional drawing of the 1st manufacturing process of the contact plug of AM.

【図25】この発明の第3の実施形態の変形例に係るDR
AMのコンタクトプラグの第2の製造工程の断面図。
FIG. 25 is a diagram showing a DR according to a modification of the third embodiment of the present invention.
Sectional drawing of the 2nd manufacturing process of the contact plug of AM.

【図26】この発明の実施形態において、エッチングガ
スの組成の影響について説明するためのもので、(a)
乃至(c)図はCH2F2の流量比を順次減少させてドライ
エッチングを行った場合に得られる半導体装置の断面
図。
FIG. 26 is a view for explaining the influence of the composition of the etching gas in the embodiment of the present invention.
FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views of a semiconductor device obtained when dry etching is performed while the flow ratio of CH 2 F 2 is sequentially reduced.

【図27】エッチングガス中において、炭素を含むガス
とCH2F2との混合ガスが全体に占める割合に対する反応
生成物の堆積レートの変化を示すグラフ。
FIG. 27 is a graph showing a change in a deposition rate of a reaction product with respect to a ratio of a mixed gas of a gas containing carbon and CH 2 F 2 in an etching gas.

【図28】この発明の実施形態において、エッチングガ
スの組成の影響について説明するためのもので、(a)
乃至(c)図はCH2F2の流量比を順次減少させてドライ
エッチングを行った場合に得られる半導体装置の断面
図。
FIG. 28 is a view for explaining the influence of the composition of the etching gas in the embodiment of the present invention.
FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views of a semiconductor device obtained when dry etching is performed while the flow ratio of CH 2 F 2 is sequentially reduced.

【図29】この発明の実施形態において、エッチングガ
スの組成の影響について説明するためのもので、(a)
乃至(c)図は高周波電力を順次増加、または真空チャ
ンバ内圧力を順次低下させてドライエッチングを行った
場合に得られる半導体装置の断面図。
FIG. 29 is a view for explaining the influence of the composition of the etching gas in the embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views of a semiconductor device obtained when dry etching is performed by sequentially increasing high-frequency power or sequentially reducing the pressure in a vacuum chamber.

【図30】高周波電力及び真空チャンバ内圧力に対する
反応生成物の堆積レートの変化を示すグラフ。
FIG. 30 is a graph showing a change in a deposition rate of a reaction product with respect to a high-frequency power and a pressure in a vacuum chamber.

【図31】従来のドライエッチング方法について示して
おり、(a)図はコンタクトホールの形成途中、(b)
図は形成後の半導体装置の断面図。
31A and 31B show a conventional dry etching method. FIG. 31A shows a state in which a contact hole is being formed, and FIG.
The figure is a cross-sectional view of the semiconductor device after formation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…マグネトロンRIE装置 11…真空チャンバ 12…被処理物 13…高周波電極 14…アース電極 15…ブロッキングコンデンサ 16…高周波電源 17…ガス導入管 18…ガス排出管 19…磁石 30、53、63、65、74、100…SiO2膜 31、55、70、77、101…レジスト 32、44、56、72、79…反応生成物 40、50、60…半導体基板 41、61…ゲート電極 42、52、67…SiN膜 43、68、75…層間絶縁膜 51…ゲート絶縁膜 54、69、76…ARC 57…トレンチ 62…多結晶シリコン膜 64…WSi膜 71、78…コンタクトホール 73、80…コンタクトプラグ10 magnetron RIE equipment 11 vacuum chamber 12 workpiece 13 high-frequency electrode 14 ground electrode 15 blocking capacitor 16 high-frequency power supply 17 gas introduction pipe 18 gas exhaust pipe 19 magnet 30, 53, 63, 65 , 74, 100 ... SiO 2 films 31, 55, 70, 77, 101 ... resists 32, 44, 56, 72, 79 ... reaction products 40, 50, 60 ... semiconductor substrates 41, 61 ... gate electrodes 42, 52, 67 ... SiN film 43,68,75 ... interlayer insulating film 51 ... gate insulating film 54,69,76 ... ARC 57 ... trench 62 ... polycrystalline silicon film 64 ... WSi film 71,78 ... contact hole 73,80 ... contact plug

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F004 AA04 AA05 BA04 BA13 BA14 BB07 BB13 BB14 CA02 DA01 DA02 DA15 DA16 DA24 DB01 DB03 DB07 EA02 EA10 EB01 5F032 AA35 AA66 CA17 DA23 5F083 AD15 JA35 JA39 MA02 MA06 MA15 NA01 PR03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 5F004 AA04 AA05 BA04 BA13 BA14 BB07 BB13 BB14 CA02 DA01 DA02 DA15 DA16 DA24 DB01 DB03 DB07 EA02 EA10 EB01 5F032 AA35 AA66 CA17 DA23 5F083 AD15 JA35 JA39 MA02 MA06 MA15 NA03

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被エッチング物のエッチング領域にアス
ペクト比が少なくとも0.5の凹部を形成する工程と、 CH2F2を含むエッチングガスを用いて、前記凹部のエッ
チングを行う工程とを具備し、 前記凹部のエッチングを行う工程において用いる前記エ
ッチングガスは、 該エッチングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも
一部とするガスがCH2F 2のみの場合、該エッチングガス
中に占める該CH2F2の割合は20%以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
するドライエッチング方法。
1. An etching method according to claim 1, wherein the etching area of the object to be etched is
Forming a recess with a pect ratio of at least 0.5; CHTwoFTwoUsing an etching gas containing
Performing a step of performing etching.
The etching gas contains at least carbon having a composition contained in the etching gas.
Part of the gas is CHTwoF TwoOnly if the etching gas
The occupied CHTwoFTwoIs more than 20%, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
Dry etching method.
【請求項2】 被エッチング物上にエッチング用のマス
ク材を形成する工程と、 前記マスク材にアスペクト比が少なくとも0.5の凹部を
形成する工程と、 CH2F2を含むエッチングガスを用いて、前記凹部のエッ
チングを行う工程とを具備し、 前記凹部のエッチングを行う工程において用いる前記エ
ッチングガスは、 該エッチングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも
一部とするガスがCH2F 2のみの場合、該エッチングガス
中に占める該CH2F2の割合は20%以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
するドライエッチング方法。
2. An etching mass on an object to be etched.
Forming a mask material; and forming a recess having an aspect ratio of at least 0.5 in the mask material.
Forming process and CHTwoFTwoUsing an etching gas containing
Performing a step of performing etching.
The etching gas contains at least carbon having a composition contained in the etching gas.
Part of the gas is CHTwoF TwoOnly if the etching gas
The occupied CHTwoFTwoIs more than 20%, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
Dry etching method.
【請求項3】 被エッチング物上にエッチング用のマス
ク材を形成する工程と、 前記マスク材及び前記被エッチング物にアスペクト比が
少なくとも0.5の凹部を形成する工程と、 CH2F2を含むエッチングガスを用いて、前記凹部のエッ
チングを行う工程とを具備し、 前記凹部のエッチングを行う工程において用いる前記エ
ッチングガスは、 該エッチングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも
一部とするガスがCH2F 2のみの場合、該エッチングガス
中に占める該CH2F2の割合は20%以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
するドライエッチング方法。
3. An etching mass on an object to be etched.
Forming a mask material, and the mask material and the object to be etched have an aspect ratio.
Forming a recess of at least 0.5; CHTwoFTwoUsing an etching gas containing
Performing a step of performing etching.
The etching gas contains at least carbon having a composition contained in the etching gas.
Part of the gas is CHTwoF TwoOnly if the etching gas
The occupied CHTwoFTwoIs more than 20%, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
Dry etching method.
【請求項4】 前記被エッチング物は、有機SiO2、無機
SiO2、SiN、及びSiからなるグループの中から選択され
た少なくともいずれか1つの材料であることを特徴とす
る請求項1乃至3いずれか1項記載のドライエッチング
方法。
4. The object to be etched is organic SiO 2 , inorganic
4. The dry etching method according to claim 1, wherein the material is at least one material selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, and Si.
【請求項5】 前記エッチングガスは炭素及び酸素を組
成の少なくとも一部とするガスを更に含有し、 前記炭素によりエッチングの際に生成される反応生成物
の堆積レートを促進させ、前記酸素によりエッチングレ
ートを促進させることを特徴とする請求項1乃至4いず
れか1項記載のドライエッチング方法。
5. The etching gas further contains a gas containing carbon and oxygen as at least a part of a composition, the carbon promotes a deposition rate of a reaction product generated at the time of etching, and the oxygen etches the gas. 5. The dry etching method according to claim 1, wherein the rate is increased.
【請求項6】 半導体基板上に第1マスク材を形成する
工程と、 前記第1マスク材上に第2マスク材を形成する工程と、 前記第2マスク材をパターニングして、アスペクト比が
少なくとも0.5の凹部を形成する工程と、 CH2F2を含むエッチングガスを用いて、前記凹部に対応
する領域の前記第1マスク材をエッチングする工程と、 前記凹部に対応する領域の前記半導体基板をエッチング
してトレンチを形成する工程とを具備し、 前記第1マスク材をエッチングする工程において用いる
前記エッチングガスは、 該エッチングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも
一部とするガスがCH2F 2のみの場合、該エッチングガス
中に占める該CH2F2の割合は20%以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
6. A first mask material is formed on a semiconductor substrate.
Forming a second mask material on the first mask material; and patterning the second mask material to obtain an aspect ratio.
Forming a recess of at least 0.5; CHTwoFTwoCorresponds to the recess using an etching gas containing
Etching the first mask material in a region to be etched, and etching the semiconductor substrate in a region corresponding to the concave portion
Forming a trench by etching the first mask material.
The etching gas contains at least carbon which is contained in the etching gas.
Part of the gas is CHTwoF TwoOnly if the etching gas
The occupied CHTwoFTwoIs more than 20%, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
Semiconductor device manufacturing method.
【請求項7】 前記半導体基板をエッチングしてトレン
チを形成する工程内の少なくとも一部工程では、CH2F2
を含むエッチングガスを用いてエッチングを行い、 前記エッチングガスは、該エッチングガスが含有する、
炭素を組成の少なくとも一部とするガスがCH2F2のみの
場合、該エッチングガス中に占める該CH2F2の割合は20%
以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
する請求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The semiconductor substrate is etched to form a trench.
In at least some of the steps of formingTwoFTwo
Etching is performed using an etching gas containing: the etching gas contains:
Gas containing carbon as at least part of the composition is CHTwoFTwoOnly
In the case, the CH occupied in the etching gasTwoFTwo20%
That's it, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
【請求項8】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
工程と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に絶縁膜を形成
する工程と、 前記絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜をストッパーに用いて、隣接する前記ゲート
電極間の該絶縁膜に達するコンタクトホールを形成する
工程と、 CH2F2を含むエッチングガスを用いて、前記ゲート電極
間の前記絶縁膜のエッチングを行う工程とを具備し、 前記ゲート電極間の前記絶縁膜のエッチングを行う工程
において用いるエッチングガスは、 該エッチングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも
一部とするガスがCH2F 2のみの場合、該エッチングガス
中に占める該CH2F2の割合は20%以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
8. A gate insulating film is formed on a semiconductor substrate
Forming a gate electrode on the gate insulating film; forming an insulating film on the gate insulating film and the gate electrode
Forming an interlayer insulating film on the insulating film; and using the insulating film as a stopper to form the adjacent gate.
Forming a contact hole between the electrodes to reach the insulating film
Process and CHTwoFTwoThe gate electrode using an etching gas containing
Etching the insulating film between the gate electrodes, and etching the insulating film between the gate electrodes.
The etching gas used in the above, the carbon contained in the etching gas at least in the composition
Part of the gas is CHTwoF TwoOnly if the etching gas
The occupied CHTwoFTwoIs more than 20%, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
Semiconductor device manufacturing method.
【請求項9】 前記ゲート電極間の前記絶縁膜をエッチ
ングする工程の後、CH2F2を含むエッチングガスを用い
て、前記ゲート電極間の前記ゲート絶縁膜のエッチング
を行う工程を更に具備し、 前記エッチングガスは、該エッチングガスが含有する、
炭素を組成の少なくとも一部とするガスがCH2F2のみの
場合、該エッチングガス中に占める該CH2F2の割合は20%
以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
する請求項8記載の半導体装置の製造方法。
9. The insulating film between the gate electrodes is etched.
After the step ofTwoFTwoUsing an etching gas containing
Etching the gate insulating film between the gate electrodes
Further comprising the step of: wherein the etching gas contains
Gas containing carbon as at least part of the composition is CHTwoFTwoOnly
In the case, the CH occupied in the etching gasTwoFTwo20%
That's it, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
【請求項10】 半導体基板上に層間絶縁膜を形成する
工程と、 前記層間絶縁膜上にマスク材を形成する工程と、 前記マスク材を所望のパターンにパターニングする工程
と、 前記マスク材をマスクに用いて前記層間絶縁膜をエッチ
ングしてコンタクトホールを形成する工程とを具備し、 前記層間絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールを形
成する工程の少なくとも一部工程では、CH2F2を含むエ
ッチングガスを用いてエッチングを行い、 前記CH2F2を含むエッチングガスを用いてエッチングを
行う際の該エッチングガスは、 該エッチングガスが含有する、炭素を組成の少なくとも
一部とするガスがCH2F 2のみの場合、該エッチングガス
中に占める該CH2F2の割合は20%以上であり、 CH2F2の他に、炭素を組成の少なくとも一部とするガス
を前記エッチングガス中に含有する場合、該エッチング
ガス中に占める該炭素を組成の少なくとも一部とするガ
スと該CH2F2の割合は20%以上であり且つエッチングガス
中に占める該CH 2F2の割合は5%以上であることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
10. An interlayer insulating film is formed on a semiconductor substrate.
Forming a mask material on the interlayer insulating film; and patterning the mask material into a desired pattern.
Etching the interlayer insulating film using the mask material as a mask
Forming a contact hole by etching the interlayer insulating film.
In at least some of the steps of formingTwoFTwoIncluding d
Etching using a etching gas, the CHTwoFTwoEtching using an etching gas containing
The etching gas at the time of performing is at least carbon having a composition contained in the etching gas.
Part of the gas is CHTwoF TwoOnly if the etching gas
The occupied CHTwoFTwoIs more than 20%, CHTwoFTwoGas containing carbon as at least a part of the composition
Is contained in the etching gas,
Gas containing at least part of its composition in carbon
And the CHTwoFTwoIs more than 20% and etching gas
The occupied CH TwoFTwoIs characterized by being at least 5%
Semiconductor device manufacturing method.
【請求項11】 前記エッチングガスは炭素及び酸素を
組成の少なくとも一部とするガスを更に含有し、前記炭
素によりエッチングの際に生成される反応生成物の堆積
レートを促進させ、前記炭素によりエッチングレートを
促進させることを特徴とする請求項6乃至10いずれか
1項記載の半導体装置の製造方法。
11. The etching gas further contains a gas containing carbon and oxygen as at least a part of a composition, the carbon promotes a deposition rate of a reaction product generated at the time of etching, and the carbon etches a gas. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the rate is increased.
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