JP2002134479A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2002134479A
JP2002134479A JP2000325954A JP2000325954A JP2002134479A JP 2002134479 A JP2002134479 A JP 2002134479A JP 2000325954 A JP2000325954 A JP 2000325954A JP 2000325954 A JP2000325954 A JP 2000325954A JP 2002134479 A JP2002134479 A JP 2002134479A
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Japan
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semiconductor device
octafluorocyclobutane
etching
flow rate
insulating film
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JP2000325954A
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Japanese (ja)
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Atsuhiro Ando
厚博 安藤
Wataru Nunofuji
渉 布藤
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Fujitsu Ltd
Sony Corp
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a connecting hole communicating with a wiring material, having low plasma resistance by suppressing increase in a contact resistance, without depending on the area or the depth of an opening, and assuring a processing capability. SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor device comprises the steps of forming an insulating film on a board 10, by using a mixed gas of an octafluorocyclobutane (C4F8) or an octafluorocyclopentene (C5F8), a carbon monoxide (CO), oxygen (O2) and argon (Ar) and processing an insulating film (a second insulating film 24). In this method, supply flow rate of the octafluorocyclobutane (C4F8) or the octafluorocyclopentene is set to 15 to 25 cm3/min.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、詳しくはC4 8 もしくはC5 8を含む
エッチングガスを用いた半導体装置の製造方法に関す
る。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device using an etching gas containing C 4 F 8 or C 5 F 8 .

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造方法に用いられている
アルミニウム,アルミニウム合金等の配線間を繋ぐ接続
孔の形成には非常に深い穴の加工と、配線材料に対する
高いプラズマ耐性が求められている。
2. Description of the Related Art In forming connection holes for interconnecting aluminum, aluminum alloy, etc. wires used in a method of manufacturing a semiconductor device, it is required to process very deep holes and to have high plasma resistance to wiring materials. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配線材
料のプラズマ耐性が低いため、配線間の電気的特性、特
にコンタクト抵抗が上昇するという問題があった。特開
平11−330057号公報に開示されている技術を用
いて絶縁膜をエッチング加工した場合には、絶縁膜のエ
ッチング加工を主に受け持つC4 8 もしくはC5 8
の流量が1cm3/min以上4cm3 /min以下と
低いためにエッチング加工速度が遅くなる。そのため、
処理能力不足、それによる生産コスト増を逃れることが
できないという問題があった。また、C4 8 もしくは
5 8 の流量を10cm3 /min前後とした場合、
開口部の面積が異なる接続孔を同じように開口しようと
した場合、広い開口面積を有する接続孔のエッチングが
停止する現象が問題となっている。
However, since the plasma resistance of the wiring material is low, there has been a problem that the electrical characteristics between the wirings, especially the contact resistance, increase. When the insulating film is etched using the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-330057, C 4 F 8 or C 5 F 8 mainly serving to etch the insulating film.
Is as low as 1 cm 3 / min or more and 4 cm 3 / min or less, so that the etching rate is reduced. for that reason,
There was a problem that it was not possible to escape from insufficient processing capacity and the resulting increase in production costs. Also, when the flow rate of C 4 F 8 or C 5 F 8 is about 10 cm 3 / min,
In the case where connection holes having different opening areas are to be opened in the same manner, a phenomenon that etching of connection holes having a large opening area stops is problematic.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の製造方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device which has been made to solve the above-mentioned problems.

【0005】本発明の半導体装置の製造方法は、オクタ
フルオロシクロブタン(C4 8 )もしくはオクタフル
オロシクロペンテン(C5 8 )と、一酸化炭素(C
O)と酸素(O2 )とアルゴン(Ar)とからなる混合
ガスをエッチングガスに用いて、基板上に形成されて絶
縁膜を加工する半導体装置の製造方法において、前記オ
クタフルオロシクロブタン(C4 8 )もしくは前記オ
クタフルオロシクロペンテン(C5 8 )の供給流量を
15cm3 /min以上とする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 );
In the method for manufacturing a semiconductor device in which an insulating film is formed on a substrate by using a mixed gas of O), oxygen (O 2 ), and argon (Ar) as an etching gas, the octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or the supply flow rate of the octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) is set to 15 cm 3 / min or more.

【0006】上記半導体装置の製造方法では、オクタフ
ルオロシクロブタン(C4 8 )もしくはオクタフルオ
ロシクロペンテン(C5 8 )の供給流量を15cm3
/min以上25cm3 /min以下とすることから、
エッチング速度を十分に確保したうえで、エッチングし
てはならないバリア層のエッチングを抑制することがで
きる。よって、アスペクト比の大きい接続孔を高速に加
工することが可能になる。
In the method of manufacturing a semiconductor device, the supply flow rate of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) is 15 cm 3.
/ Min or more and 25 cm 3 / min or less,
The etching rate of the barrier layer that should not be etched can be suppressed while ensuring a sufficient etching rate. Therefore, it is possible to process a connection hole having a large aspect ratio at a high speed.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の製造方法に
係る実施の形態一例を、図1の概略構成断面図および図
2のエッチング装置の概略構成図によって説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. 1 and a schematic sectional view of an etching apparatus of FIG.

【0008】まず、この実施の形態で用いるエッチング
装置の一例を図2によって説明する。図2に示すよう
に、エッチング装置101には、気密に構成された処理
室102が備えられている。この処理室102内には、
上部電極111が設置されている。さらに上部電極11
1に対向する位置にはエッチングされる半導体基板10
が載置される下部電極121が設置されている。
First, an example of an etching apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the etching apparatus 101 is provided with a processing chamber 102 configured to be airtight. In the processing chamber 102,
An upper electrode 111 is provided. Further, the upper electrode 11
A semiconductor substrate 10 to be etched
Is mounted on the lower electrode 121.

【0009】上記上部電極111は、例えば配管141
によって供給されたガスが上部電極111を通して処理
室102内に供給されるような構造となっている。また
上部電極111には高周波電源113が接続されてい
る。
The upper electrode 111 is, for example, a pipe 141
Is supplied to the processing chamber 102 through the upper electrode 111. A high frequency power supply 113 is connected to the upper electrode 111.

【0010】上記処理室102の外部には、複数のガス
源131〜135により構成されたガス供給部130が
設けられている。上記ガス源131〜135は、例え
ば、オクタフルオロシクロブタン(C4 8 )ガス源1
31、オクタフルオロシクロペンテン(C5 8 )ガス
源132、酸素(O2 )ガス源133、一酸化炭素(C
O)ガス源134、アルゴン(Ar)ガス源135から
なる。各ガス源131〜135のそれぞれの供給側には
個々のガス流量を制御するバルブ136〜140が設置
されている。そして上記ガス源131〜135は上記各
バルブ136〜140を介して配管141により1系統
の配管として上記上部電極111に接続されている。ま
た配管141には各バルブ136〜140と処理室10
2との間に混合されたガス流量を制御するバルブ142
が設置されている。
[0010] Outside the processing chamber 102, a gas supply unit 130 constituted by a plurality of gas sources 131 to 135 is provided. The gas sources 131 to 135 are, for example, an octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) gas source 1
31, octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) gas source 132, oxygen (O 2 ) gas source 133, carbon monoxide (C
An O) gas source 134 and an argon (Ar) gas source 135 are provided. On the supply side of each of the gas sources 131 to 135, valves 136 to 140 for controlling individual gas flow rates are installed. The gas sources 131 to 135 are connected to the upper electrode 111 as one system pipe by a pipe 141 via the valves 136 to 140. The piping 141 has valves 136 to 140 and the processing chamber 10.
142 for controlling the flow rate of the gas mixed between
Is installed.

【0011】一方、上記下部電極121は、基板10が
載置できるサセプタ構造となっていて、高周波電源12
2が接続されている。
On the other hand, the lower electrode 121 has a susceptor structure on which the substrate 10 can be mounted.
2 are connected.

【0012】さらに上記処理室102には、室内の不要
なガスを排気する排気系に接続する排気管103が接続
されている。
Further, an exhaust pipe 103 connected to an exhaust system for exhausting unnecessary gas in the chamber is connected to the processing chamber 102.

【0013】上記エッチング装置101で半導体基板1
0をエッチングする方法を簡単に説明する。まず、処理
室102内に半導体基板10を搬入して、処理室102
内を工業的な真空状態とする。その後、各ガス源131
〜135からバルブ136〜140により制御されたガ
スは、ガス供給部130内にて混合され、配管141を
通して上部電極111により拡散させて処理室102内
に供給される。例えば、個々のガス流量はバルブ136
〜140により制御され、混合した後の混合ガスの流量
はバルブ142で制御される。
In the etching apparatus 101, the semiconductor substrate 1
A method of etching 0 will be briefly described. First, the semiconductor substrate 10 is loaded into the processing chamber 102, and
The inside is brought into an industrial vacuum state. Thereafter, each gas source 131
The gases controlled by the valves 135 to 135 are mixed in the gas supply unit 130, diffused by the upper electrode 111 through the pipe 141, and supplied into the processing chamber 102. For example, individual gas flows may be
140, and the flow rate of the mixed gas after mixing is controlled by the valve 142.

【0014】次いで、高周波電源113より高周波電力
を上部電極111に供給するとともに、高周波電源12
2より高周波電力を上部電極111に供給して、上部電
極111と下部電極121間で、処理室102内に供給
された混合ガスのプラズマ151を生成する。処理室1
02内の圧力は、排気装置および圧力調整バルブにより
構成される排気系により一定に調整され、その圧力は、
27mPa以上106mPa以下の範囲に設定されるこ
とが好ましい。
Next, while supplying high frequency power from the high frequency power supply 113 to the upper electrode 111,
2, a high frequency power is supplied to the upper electrode 111 to generate a plasma 151 of the mixed gas supplied into the processing chamber 102 between the upper electrode 111 and the lower electrode 121. Processing room 1
02 is regulated to a constant value by an exhaust system constituted by an exhaust device and a pressure regulating valve,
It is preferable that the pressure is set in a range from 27 mPa to 106 mPa.

【0015】半導体基板10は、下部電極121により
その温度が制御され、30℃以上110℃以下の範囲に
設定されることが好ましい。
It is preferable that the temperature of the semiconductor substrate 10 is controlled by the lower electrode 121 and set in a range of 30 ° C. or more and 110 ° C. or less.

【0016】上記プラズマ151より半導体基板10に
供給されるエッチャントは、半導体基板10上に形成さ
れた絶縁膜(図示せず)をエッチングし、接続孔が形成
される。
An etchant supplied from the plasma 151 to the semiconductor substrate 10 etches an insulating film (not shown) formed on the semiconductor substrate 10 to form a connection hole.

【0017】次に、半導体装置の製造方法における半導
体基板上に形成した絶縁膜に接続孔を形成する方法を図
1の製造工程図により説明する。
Next, a method of forming a connection hole in an insulating film formed on a semiconductor substrate in a method of manufacturing a semiconductor device will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG.

【0018】図1の(1)に示すように、半導体基板1
0上には第1の絶縁膜21が形成されている。この第1
の絶縁膜21上には、例えばポリシリコンからなる配線
部22が形成されている。この配線部22は、その上層
が少なくともチタンを含むバリア層23で形成されてい
る。上記第1の絶縁膜21上にはバリア層23を含む配
線部22を覆う第2の絶縁膜24が形成されている。さ
らに第2の絶縁膜24上にはエッチングマスク25が形
成されている。このエッチングマスク25には上記配線
部22に通じる接続孔を形成するための開口部26が形
成されている。
As shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 1
On 0, a first insulating film 21 is formed. This first
A wiring portion 22 made of, for example, polysilicon is formed on the insulating film 21. The wiring portion 22 is formed of a barrier layer 23 containing at least titanium. On the first insulating film 21, a second insulating film 24 covering the wiring portion 22 including the barrier layer 23 is formed. Further, an etching mask 25 is formed on the second insulating film 24. The etching mask 25 has an opening 26 for forming a connection hole communicating with the wiring portion 22.

【0019】次いで、図1の(2)に示すように、上記
エッチングマスク25をマスクに用いて第2の絶縁膜2
4をエッチングし、第2の絶縁膜24に配線部22に通
じる接続孔27を形成する。このエッチングでは、前記
図2で説明したようなエッチング装置を用い、エッチン
グガスには、オクタフルオロシクロブタン(C4 8
と一酸化炭素(CO)と酸素(O2 )とアルゴン(A
r)とからなる混合ガスを用いる。オクタフルオロシク
ロブタン(C4 8 )の供給流量は15cm3 /min
以上25cm3 /min以下とする。また、混合ガスに
おけるオクタフルオロシクロブタン(C4 8 )の分圧
は1.33Pa以上2.66Pa以下とする。また、混
合ガスにおけるオクタフルオロシクロブタン(C
4 8 )と酸素(O2 )との流量比は0.5以上0.7
以下とする。また、混合ガスにおけるオクタフルオロシ
クロブタン(C4 8 )と一酸化炭素(CO)との流量
比は2以上3以下とする。
Next, as shown in FIG. 1B, the second insulating film 2 is formed using the etching mask 25 as a mask.
4 is etched to form a connection hole 27 communicating with the wiring portion 22 in the second insulating film 24. In this etching, the etching apparatus described with reference to FIG. 2 is used, and octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) is used as an etching gas.
And carbon monoxide (CO), oxygen (O 2 ), and argon (A
r) is used. The supply flow rate of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) is 15 cm 3 / min
At least 25 cm 3 / min. The partial pressure of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) in the mixed gas is 1.33 Pa or more and 2.66 Pa or less. Also, octafluorocyclobutane (C
4 F 8) and the flow ratio of oxygen (O 2) is 0.5 to 0.7
The following is assumed. The flow ratio of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) to carbon monoxide (CO) in the mixed gas is 2 or more and 3 or less.

【0020】上記エッチングガスでは、オクタフルオロ
シクロブタン(C4 8 )を用いたがオクタフルオロシ
クロブタン(C4 8 )の代わりにオクタフルオロシク
ロペンテン(C5 8 )を用いることも可能である。オ
クタフルオロシクロペンテン(C5 8 )を用いた場合
の流量および流量比はすべて上記オクタフルオロシクロ
ブタン(C4 8 )の場合と同様である。
In the above etching gas, octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) was used, but octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) can be used instead of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ). The flow rates and flow ratios when octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) is used are all the same as those for octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ).

【0021】エッチングの結果、マスク25の開口部2
6にそって第2の絶縁膜24がエッチングされ、接続孔
27が形成される。接続孔27の形成は、バリア層23
まで達すること、バリア層23を突き抜けないことの双
方を満たすことが求められる。また、開口面積の異なる
接続孔を同時に開口する場合には、開口部の狭い接続孔
27と開口部の広い接続孔(図示せず)とを同じ深さに
加工することも上記同様に求められる。上記エッチング
では、これらの要求を満足する結果となった。
As a result of the etching, the opening 2 of the mask 25 is formed.
The second insulating film 24 is etched along 6 to form a connection hole 27. The formation of the connection hole 27 is performed by the barrier layer 23.
It is required to satisfy both of the following conditions: In the case where connection holes having different opening areas are simultaneously opened, it is also required to process the connection hole 27 having a narrow opening and the connection hole (not shown) having a wide opening to the same depth. . In the above etching, these results were satisfied.

【0022】一方、エッチャントとなるオクタフルオロ
シクロブタン(C4 8 )もしくはオクタフルオロシク
ロペンテン(C5 8 )の流量が少ない場合には、図3
に示すように、接続孔27がバリア層23を突き抜ける
状態に形成される。これは、エッチャントの流量が少な
いために、エッチャントからの供給されるポリマー量も
少なくなり、それによってバリア層23上に形成される
ポリマーの膜厚が薄くなることに起因する。その結果、
エッチングはバリア層23を突き抜けて進行することに
なる。このような状態では、その後に形成される上部配
線(図示せず)とのコンタクト抵抗が上昇し、その結
果、電気抵抗が上昇することを確認した。
On the other hand, when the flow rate of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) as an etchant is small, FIG.
As shown in (2), the connection hole 27 is formed so as to penetrate the barrier layer 23. This is because the amount of the polymer supplied from the etchant also decreases because the flow rate of the etchant is low, and the thickness of the polymer formed on the barrier layer 23 is thereby reduced. as a result,
The etching proceeds through the barrier layer 23. In such a state, it was confirmed that the contact resistance with the upper wiring (not shown) formed later increased, and as a result, the electric resistance increased.

【0023】上記実施の形態で説明したように、エッチ
ャントとなるオクタフルオロシクロブタン(C4 8
もしくはオクタフルオロシクロペンテン(C5 8 )の
流量を、従来採用されてきた流量よりも増大させること
で、エッチング速度を十分に確保することができる。ま
た、本来、エッチングしてはならないバリア層23のエ
ッチングを抑制することができる。
As described in the above embodiment, octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) serving as an etchant
Alternatively, the etching rate can be sufficiently ensured by increasing the flow rate of octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) from the flow rate conventionally used. In addition, it is possible to suppress the etching of the barrier layer 23 that should not be etched.

【0024】また、従来のエッチャント条件では、バリ
ア層23のエッチングを抑制すると、深い接続孔のエッ
チングは困難となっていた。そこで、上記説明したよう
に、エッチャントとなるオクタフルオロシクロブタン
(C4 8 )もしくはオクタフルオロシクロペンテン
(C5 8 )の分圧を1.3mPa以上2.7mPa以
下とすることにより、バリア層23のエッチングを抑制
しつつ深い接続孔の形成が可能になる。特に、アスペク
ト比が3.8を超える深い接続孔の加工では、上記のオ
クタフルオロシクロブタン(C4 8 )もしくはオクタ
フルオロシクロペンテン(C5 8 )の分圧が1.7m
Pa以上2.3mPa以下とすることが好ましい。
Under the conventional etchant conditions, if etching of the barrier layer 23 is suppressed, it is difficult to etch deep connection holes. Therefore, as described above, the barrier layer 23 is formed by setting the partial pressure of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) as an etchant to 1.3 mPa or more and 2.7 mPa or less. It is possible to form a deep connection hole while suppressing the etching of the substrate. In particular, in the processing of deep connection holes having an aspect ratio exceeding 3.8, the partial pressure of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) is 1.7 m.
It is preferable to set it to Pa or more and 2.3 mPa or less.

【0025】一方、エッチャントとなるオクタフルオロ
シクロブタン(C4 8 )もしくはオクタフルオロシク
ロペンテン(C5 8 )の分圧が高い場合には、図4に
示すように、深い接続孔27底部で発生した反応生成物
の排出が十分に行われないため、エッチング時の反応が
停止してエッチストップという現象が発生する。このよ
うに、接続孔27がバリア層23まで達しないと、バリ
ア層23上に残った第2の絶縁膜24によって電気的に
絶縁された状態となる。つまり、本来形成されるべき電
気回路が形成されないために回路形成は成り立たず不良
の原因となる。
On the other hand, when the partial pressure of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) as the etchant is high, as shown in FIG. Since the reaction product is not sufficiently discharged, the reaction at the time of etching is stopped, and a phenomenon called etch stop occurs. As described above, when the connection hole 27 does not reach the barrier layer 23, the connection hole 27 is electrically insulated by the second insulating film 24 remaining on the barrier layer 23. In other words, since an electric circuit to be originally formed is not formed, circuit formation is not feasible and causes a failure.

【0026】また、図5には、エッチャントの流量を一
定にしたときに観察されるエッチストップおよびバリア
層の突き抜けの発生度合いとエッチャント分圧との関係
を示す。図5に示すように、エッチャント分圧が高すぎ
るとバリア層の突き抜けが増し、エッチャント分圧が低
すぎるとエッチストップが増加することがわかる。この
結果では、エッチャント(オクタフルオロシクロブタン
(C4 8 )もしくはオクタフルオロシクロペンテン
(C5 8 ))の分圧は、1.3mPa以上2.7mP
a以下、好ましくは1.7mPa以上2.3mPa以下
とすることにより、エッチストップを防止し、バリア層
の突き抜けを低減することが可能になることがわかる。
FIG. 5 shows the relationship between the etch stop and the degree of penetration of the barrier layer observed when the flow rate of the etchant is constant, and the partial pressure of the etchant. As shown in FIG. 5, it is found that when the partial pressure of the etchant is too high, the penetration of the barrier layer increases, and when the partial pressure of the etchant is too low, the etch stop increases. According to this result, the partial pressure of the etchant (octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 )) is not less than 1.3 mPa and not more than 2.7 mP.
It can be seen that when the thickness is not more than a, preferably not less than 1.7 mPa and not more than 2.3 mPa, it becomes possible to prevent an etch stop and reduce the penetration of the barrier layer.

【0027】上記の現象は、酸素流量とエッチャント流
量の比でも同様の挙動を示し、酸素流量比が0.70よ
り高すぎる場合には図3によって説明したようなバリア
層の突き抜けが発生し、反対に酸素流量比が0.50よ
りも低すぎると、図4によって説明したようなエッチス
トップが発生する。特に酸素流量比が0.55以上0.
65以下の範囲にすることで、アスペクト比が3.8を
超える深い接続孔でもエッチストップを発生することな
く加工することができる。その際、バリア層の突き抜け
も確認されなかった。したがって、上記説明したよう
に、混合ガス(エッチャント)におけるオクタフルオロ
シクロブタン(C4 8 )と酸素(O2 )との流量比は
0.5以上0.7以下、好ましくは0.55以上0.6
5以下とする。
The above-mentioned phenomenon shows the same behavior at the ratio between the oxygen flow rate and the etchant flow rate. When the oxygen flow rate ratio is higher than 0.70, the barrier layer penetrates as described with reference to FIG. Conversely, if the oxygen flow ratio is lower than 0.50, an etch stop occurs as described with reference to FIG. In particular, the oxygen flow rate ratio should be 0.55 or more.
By setting the thickness to 65 or less, even a deep connection hole having an aspect ratio exceeding 3.8 can be processed without generating an etch stop. At that time, penetration of the barrier layer was not confirmed. Therefore, as described above, the flow ratio of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) to oxygen (O 2 ) in the mixed gas (etchant) is 0.5 or more and 0.7 or less, preferably 0.55 or more and 0 or less. .6
5 or less.

【0028】また、上記説明したように、供給するガス
として、一酸化炭素(CO)を添加する場合、一酸化炭
素(CO)とエッチャントの流量比を2.0以上3.0
以下と従来の35以上より著しく低くすることで接続孔
の形状を良好に保つことができる。
As described above, when carbon monoxide (CO) is added as a gas to be supplied, the flow ratio of carbon monoxide (CO) to the etchant should be 2.0 or more and 3.0 or more.
The shape of the connection hole can be favorably maintained by setting the value to be significantly lower than the conventional value of 35 or more.

【0029】一方、一酸化炭素(CO)の流量比が2.
0よりも低すぎる場合には、図6に示すように、第2の
絶縁膜24に形成される接続孔27は、中間部分が膨ら
んだ形状、いわゆるボーイング形状を示す。それは、一
酸化炭素(CO)の流量比が低すぎるために一酸化炭素
(CO)より供給される炭素が不足し、接続孔27の途
中が横方向にエッチャントされて広がるためである。こ
のようなボーイング形状が発生すると、接続孔27内部
に形成されるタングステンプラグの異常形成が発生し、
電気的抵抗の上昇などの問題が発生する。
On the other hand, when the flow ratio of carbon monoxide (CO) is 2.
If it is lower than 0, as shown in FIG. 6, the connection hole 27 formed in the second insulating film 24 has a so-called bowing shape in which an intermediate portion is expanded. This is because the amount of carbon supplied from carbon monoxide (CO) is insufficient because the flow ratio of carbon monoxide (CO) is too low, and the middle of the connection hole 27 is laterally etched and spread. When such a bowing shape occurs, abnormal formation of the tungsten plug formed inside the connection hole 27 occurs,
Problems such as an increase in electrical resistance occur.

【0030】他方、一酸化炭素(CO)流量比が3.0
よりも高すぎる場合には、図7に示すように、接続孔2
7の形状は、いわゆるネッキング形状となる。これは、
一酸化炭素(CO)流量比が高すぎると、一酸化炭素
(CO)より供給される炭素が過多となり、接続孔27
上部がすぼまるネッキング形状となる。ネッキングが発
生すると、接続孔27の底部面積が著しく狭くなり、電
気的抵抗の上昇などの問題が発生する。
On the other hand, when the carbon monoxide (CO) flow ratio is 3.0
If it is too high, as shown in FIG.
The shape of 7 is a so-called necking shape. this is,
If the carbon monoxide (CO) flow ratio is too high, the amount of carbon supplied from carbon monoxide (CO) becomes excessive, and the connection holes 27
The necking shape is such that the upper part is narrowed. When necking occurs, the bottom area of the connection hole 27 is significantly reduced, and a problem such as an increase in electric resistance occurs.

【0031】また、図8には、ボーイングおよびネッキ
ングの発生度合いと一酸化炭素(CO)流量比との関係
を示す。図8に示すように、一酸化炭素(CO)流量比
が2.0よりも低すぎるとボーイングが増加し、一酸化
炭素(CO)流量比が高すぎるとネッキングは増加する
ことがわかる。以上により、特に、コンタクト抵抗を良
好に保つには一酸化炭素(CO)流量比を2.3以上
2.7以下の範囲にすることが好ましい。
FIG. 8 shows the relationship between the degree of occurrence of bowing and necking and the flow rate ratio of carbon monoxide (CO). As shown in FIG. 8, when the carbon monoxide (CO) flow ratio is too low, the bowing increases, and when the carbon monoxide (CO) flow ratio is too high, necking increases. As described above, it is particularly preferable that the flow rate ratio of carbon monoxide (CO) be in the range of 2.3 or more and 2.7 or less in order to maintain good contact resistance.

【0032】なお、本明細書に記載した各種ガスの流量
は、25℃、101.325kPaにおける流量を示し
ている。
The flow rates of the various gases described in this specification are those at 25 ° C. and 101.325 kPa.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体装
置の製造方法によれば、オクタフルオロシクロブタン
(C4 8 )もしくはオクタフルオロシクロペンテン
(C5 8)の供給流量を15cm3 /min以上25
cm3 /min以下とするので、エッチング速度が十分
に確保でき、しかも、エッチングしてはならないバリア
層のエッチングを抑制することができる。よって、アス
ペクト比の大きい接続孔を高速に加工することが可能に
なる。それと同時に、同一基板内に存在する広い開口を
持つ接続孔の形成を実現する。また、接続孔の形状を良
好に保持した状態で接続形成が可能となる。配線上に形
成したチタン窒化膜やシリコン窒化膜を削ることなく接
続孔を形成することができる。この結果、接続孔の良好
な電気的特性を得ることができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the supply flow rate of octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) is 15 cm 3 / min. More than 25
Since the etching rate is not more than cm 3 / min, a sufficient etching rate can be ensured, and furthermore, the etching of the barrier layer which should not be etched can be suppressed. Therefore, it is possible to process a connection hole having a large aspect ratio at a high speed. At the same time, a connection hole having a wide opening existing in the same substrate is formed. In addition, connection can be formed while the shape of the connection hole is well maintained. The connection hole can be formed without shaving the titanium nitride film or the silicon nitride film formed on the wiring. As a result, good electrical characteristics of the connection hole can be obtained.

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

【図1】本発明の半導体装置の製造方法に係る実施の形
態一例を示す概略構成断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an embodiment according to a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図2】エッチング装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus.

【図3】エッチャントの流量が少ない場合の接続孔のエ
ッチング状態を示す概略構成断面図である。
FIG. 3 is a schematic configuration sectional view showing an etching state of a connection hole when a flow rate of an etchant is small.

【図4】エッチャントの分圧が高い場合の接続孔のエッ
チング状態を示す概略構成断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an etching state of a connection hole when a partial pressure of an etchant is high.

【図5】エッチャントの流量を一定にしたときに観察さ
れるエッチストップおよびバリア層の突き抜けの発生度
合いとエッチャント分圧との関係図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the etch stop and the degree of penetration of the barrier layer observed when the flow rate of the etchant is constant, and the partial pressure of the etchant.

【図6】一酸化炭素の流量比が2.0よりも低すぎる場
合の接続孔のエッチング状態を示す概略構成断面図であ
る。
FIG. 6 is a schematic configuration sectional view showing an etching state of a connection hole when a flow ratio of carbon monoxide is too lower than 2.0.

【図7】一酸化炭素の流量比が3.0よりも高すぎる場
合の接続孔のエッチング状態を示す概略構成断面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an etching state of a connection hole when a flow ratio of carbon monoxide is too high than 3.0.

【図8】ボーイングおよびネッキングの発生度合いと一
酸化炭素の流量比との関係図である。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the degree of occurrence of bowing and necking and the flow rate ratio of carbon monoxide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…基板、24…第2の絶縁膜 10: substrate, 24: second insulating film

フロントページの続き (72)発明者 布藤 渉 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 4M104 DD08 DD15 HH15 5F004 AA05 BA04 BB28 CA02 CA04 DA00 DA23 DA26 DA30 DB00 EA23 EB01 5F033 KK04 KK18 MM01 MM05 MM13 QQ09 QQ12 QQ15 QQ37 WW05 WW06 XX04 Continued on the front page (72) Inventor Wataru Fudo 4-1-1, Kamidadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Fujitsu Limited (Reference) 4M104 DD08 DD15 HH15 5F004 AA05 BA04 BB28 CA02 CA04 DA00 DA23 DA26 DA30 DB00 EA23 EB01 5F033 KK04 KK18 MM01 MM05 MM13 QQ09 QQ12 QQ15 QQ37 WW05 WW06 XX04

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 オクタフルオロシクロブタン(C
4 8 )もしくはオクタフルオロシクロペンテン(C5
8 )と、一酸化炭素(CO)と酸素(O2 )とアルゴ
ン(Ar)とからなる混合ガスをエッチングガスに用い
て、基板上に形成されて絶縁膜を加工する半導体装置の
製造方法において、 前記オクタフルオロシクロブタン(C4 8 )もしくは
前記オクタフルオロシクロペンテン(C5 8 )の供給
流量を15cm3 /min以上25cm3 /min以下
とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. An octafluorocyclobutane (C)
4 F 8 ) or octafluorocyclopentene (C 5
F 8 ) and a method for manufacturing a semiconductor device in which an insulating film formed on a substrate is processed using a mixed gas of carbon monoxide (CO), oxygen (O 2 ), and argon (Ar) as an etching gas. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a supply flow rate of the octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) or the octafluorocyclopentene (C 5 F 8 ) is 15 cm 3 / min or more and 25 cm 3 / min or less.
【請求項2】 前記混合ガスにおける前記オクタフルオ
ロシクロブタン(C 4 8 )もしくは前記オクタフルオ
ロシクロペンテン(C5 8 )の分圧を1.33Pa以
上2.66Pa以下とすることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
2. The octafluoro in the gas mixture.
Rocyclobutane (C FourF8) Or the octafluoro
Locyclopentene (CFiveF8) Is less than 1.33Pa
2. The pressure is set to 2.66 Pa or less.
Manufacturing method of the semiconductor device described above.
【請求項3】 前記混合ガスにおける前記オクタフルオ
ロシクロブタン(C 4 8 )もしくは前記オクタフルオ
ロシクロペンテン(C5 8 )と酸素(O2)との流量
比を0.5以上0.7以下とすることを特徴とする請求
項1もしくは請求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The octafluor in the mixed gas.
Rocyclobutane (C FourF8) Or the octafluoro
Locyclopentene (CFiveF8) And oxygen (OTwo) And flow rate
Claims wherein the ratio is between 0.5 and 0.7
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記混合ガスにおける前記オクタフルオ
ロシクロブタン(C 4 8 )もしくは前記オクタフルオ
ロシクロペンテン(C5 8 )と一酸化炭素(CO)と
の流量比を2以上3以下とすることを特徴とする請求項
1、請求項2もしくは請求項3記載の半導体装置の製造
方法。
4. The octafluor in the gas mixture.
Rocyclobutane (C FourF8) Or the octafluoro
Locyclopentene (CFiveF8) And carbon monoxide (CO)
Wherein the flow rate ratio is between 2 and 3 inclusive.
1. Manufacture of the semiconductor device according to claim 2 or claim 3.
Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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