JP2002280359A

JP2002280359A - プラズマエッチング装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002280359A
Application number: JP2001073745A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Imai; 伸一今井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】セルフアラインコンタクト（ＳＡＣ）エッチ
ング技術において、層間絶縁膜とエッチング停止膜の選
択比を大きくする。【解決手段】エッチング装置の反応室１の内部に、Ｃ
Ｆ₂ラジカルからＣＦラジカルにラジカル組成を変化さ
せる機能を有する触媒（銅部材）５を配設する。これに
より、銅の触媒効果でプラズマ中のラジカル組成をＣＦ
₂ドミナントからＣＦドミナントに変化させ、エッチン
グの前駆体層の厚みを制御することでプロセスマージン
の拡大を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に係り、特に、セルフアラインコンタクト
（ＳＡＣ；ＳｅｌｆＡｌｌｉｇｎｅｄｃｏｎｔａｃ
ｔ）エッチング技術を用いたコンタクトホール形成の技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの集積度の向上は目覚し
いものがある。集積度の向上とともにスイッチングトラ
ンジスタのゲートピッチ、拡散層ピッチおよび配線ピッ
チはどんどん狭くなっている。したがって、ゲート電
極、拡散層および配線層に接続するコンタクトホールの
パターニング時において重ね合わせ精度が微細パターン
を形成する以上に困難な技術課題となっている。そこ
で、ゲート電極、拡散層境界部および配線上にエッチン
グストッパー膜を予め形成し、その上に層間絶縁膜を形
成した後にコンタクトホールエッチングを行い、エッチ
ングストッパーで停止させるセルフアラインコンタクト
（ＳＡＣ）エッチング技術が注目されている。

【０００３】図１４（ａ）〜（ｃ）および図１５
（ａ）、（ｂ）を用いてＳＡＣエッチング技術を用いた
従来の半導体装置のプロセスフローを示す。このフロー
は、ＳＡＣエッチングが成功した場合である。図１４
（ａ）は、素子分離絶縁膜１０１、不純物拡散層１０２
が形成されたシリコン基板１００上に、ゲート絶縁膜１
０３、ゲート電極１０４、ゲート上絶縁膜１０５および
サイドウオール１０６が形成され、これらを覆うように
エッチング停止膜用絶縁膜１０７と層間絶縁膜１０８が
形成され、さらにレジストマスク１０９が層間絶縁膜１
０８上にパターニングされた状態を表している。

【０００４】まず、この基板をドライエッチング装置に
設置してエッチング停止膜用絶縁膜１０７が露出するま
でエッチングすると、図１４（ｂ）に示す状態となる。
次に、図１４（ｃ）に示すように、コンタクトホール底
部のエッチング停止膜用絶縁膜１０７を除去して、不純
物拡散層１０２を露出させる。

【０００５】次に、図１５（ａ）に示すように、コンタ
クトホールにポリシリコンなどの導体部材を埋め込んで
プラグ１１０を形成する。最後に、図１５（ｂ）に示す
ように、プラグに接続するように配線１１１を形成す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常、エッチングスト
ッパー膜にはシリコン窒化膜が、層間絶縁膜にはシリコ
ン酸化膜が用いられる。層間絶縁膜としてシリコン酸化
膜を用いた場合、コンタクトホールのエッチングには炭
素およびフッ素を主成分とするプラズマが用いられる。
ＳＡＣエッチング技術において最も重要なことは、基板
上のエッチング停止用絶縁膜（エッチングストッパー
膜）で、いかに確実にエッチングを停止できるかという
ことである。

【０００７】従来の半導体装置の製造方法では、層間絶
縁膜を高速でエッチングする一方エッチングストッパー
膜では確実にエッチングを停止させる必要があるため、
シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチングレ
ート比（以下、「選択比」という。）が高くなるように
「酸化膜をエッチングするがシリコン窒化膜上ではポリ
マー膜が堆積するような条件」を見出すことに重点が置
かれていた。このような条件は、プラズマ中のフッ素
濃度と炭素濃度の比を最適化することで達成することが
できる。

【０００８】例えば、エッチングガスとしてＣ₄Ｆ₈やＣ
₅Ｆ₈といったフッ素に対する炭素の比率の大きいフルオ
ロカーボンガスを用いる一方、必要に応じてＣＯやＨ₂
といったガスを添加し、これらのガスとＦとを反応させ
ることにより、ＦをＣＯＦやＨＦとして排除し、プラズ
マ中の炭素比率を大きくする技術が用いられている。こ
れらの技術によってシリコン窒化膜表面にポリマー膜を
堆積させ、エッチングを停止させることができる。

【０００９】しかし、実際には、ＳＡＣエッチング技術
に適したエッチングプロセスの条件の幅、いわゆるプロ
セスマージンが狭いために、エッチングストッパー膜で
確実にエッチングを停止できないという不良が発生し、
半導体装置の製造歩留まりが安定しないという問題があ
った。

【００１０】これは、プラズマ中のフッ素ラジカルの濃
度と炭素ラジカル濃度の比を最適化する手段として従来
は、「エッチングガスの混合比を変化させる」という方
法を用いてきたためである。

【００１１】図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）、
（ｂ）にエッチングストッパー膜で十分にエッチングが
停止しない場合の不良を示す。図１２（ａ）は、ＳＡＣ
エッチングを行う直前の工程断面図であり、図１４
（ａ）と同様である。ＳＡＣエッチングを開始して、エ
ッチング停止膜用絶縁膜１０７でエッチングを停止する
ことができない場合、図１２（ｂ）に示すゲート電極の
肩部が削れ、基板表面の不純物拡散層もエッチングされ
てしまう。

【００１２】そして、図１３（ａ）に示すように、ゲー
ト肩部が削られることによりゲート電極とコンタクトが
ショートしたり、不純物拡散層が深くエッチングされる
ことによりコンタクト抵抗が上昇したりリークの原因と
なる。従って、図１３（ｂ）に示すように、形成された
コンタクトプラグに配線を接続し、以後の製造プロセス
を経ても、このチップは動作不良となるのである。

【００１３】本発明は、ＳＡＣエッチング技術におい
て、層間絶縁膜のエッチングの選択比を大きくしてプロ
セスマージンを広くする方法を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、素子
分離絶縁膜、不純物拡散層およびゲート電極が形成され
た半導体基板の表面を覆うように第１の絶縁膜を形成す
る工程（ａ）と、前記第１の絶縁膜を覆うように第２の
絶縁膜を形成する工程（ｂ）と、前記第２の絶縁膜上に
コンタクトホールのマスクパターン形成する工程（ｃ）
と、プラズマエッチング装置の反応室内で前記第１の絶
縁膜が露出するまで前記第２の絶縁膜にプラズマエッチ
ングを行う工程（ｄ）とを備え、前記工程（ｄ）は、前
記反応室内にプラズマ中のラジカル組成を変化させる触
媒を設置して行われることを特徴とする。

【００１５】本発明に係る第１の半導体装置の製造方法
において、前記工程（ｄ）の前に、前記触媒の表面を清
浄化する工程（ｅ）をさらに備えるようにしてもよい。

【００１６】本発明に係る第１の半導体装置の製造方法
において、前記工程（ｅ）は、前記触媒の表面にイオン
を照射して行うようにしてもよい。

【００１７】本発明に係る第１の半導体装置の製造方法
において、前記触媒は銅により構成されることができ
る。

【００１８】本発明に係る第１のプラズマエッチング装
置は、プラズマを発生させるための反応室と、前記反応
室内に高周波電力を印加するための電極を備えたプラズ
マエッチング装置において、前記電極の表面がプラズマ
に接するように設置され、前記電極がラジカル組成を変
化させる触媒よりなる電極であることを特徴とする。

【００１９】本発明に係る第２のプラズマエッチング装
置は、プラズマを発生させるための反応室と、前記反応
室内に高周波電力を印加するための電極を備えたプラズ
マエッチング装置において、前記反応室の内壁のうち、
少なくともプラズマが接する部分がラジカル組成を変化
させる触媒により構成されていることを特徴とする。

【００２０】本発明に係る第１又は第２のプラズマエッ
チング装置において、前記触媒はＣＦ₂ラジカルをＣＦ
ラジカルとＦラジカルに分解させる機能を有している。
また、これらのプラズマエッチング装置は、前記触媒を
加熱する機構を更に備えていることが好ましい。

【００２１】また、本発明に係るプラズマエッチング装
置において、前記触媒は表面粗さＲａが１μｍから１０
μｍであることを特徴とする。

【００２２】また、本発明に係るプラズマエッチング装
置において、前記触媒はおよび気孔率が１から２０％で
あることを特徴とする。

【００２３】また、本発明に係るプラズマエッチング装
置において、前記触媒は銅よりなることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】（課題の解決原理）ＳＡＣエッチ
ングに用いられるフルオロカーボンガスは、その多くが
プラズマ中でＣＦ₂ラジカルに解離する。そして、プラ
ズマ中にＣＦ₂ラジカルが多数存在するとエッチング膜
の表面にポリマー膜が形成される。ポリマー膜はイオン
衝撃から下地を保護する膜として機能するので、厚く堆
積するほどエッチング速度が低下する。極端に厚く形成
された時はエッチストップ（エッチングが完全に停止す
ること）が生じる。従来のＳＡＣエッチングでは、添加
ガスを用いてポリマー膜の形成条件を制御して、選択比
が高くなる条件を用いていた。

【００２５】しかし、上述のとおり、選択比が高くなる
条件を得るためには非常に微妙な制御を必要とし、添加
ガスの量が少ないとエッチングが完全に停止してしまう
一方、添加ガスの量が多すぎると選択比が低下して、エ
ッチング停止用絶縁膜（シリコン窒化膜）で確実に停止
できなくなるため、プロセスウインドウが狭かったので
ある。

【００２６】プラズマ中に多数存在するラジカルが、Ｃ
Ｆ₂ラジカルが多数存在するとエッチング面の表面にポ
リマー膜が形成されるのに対し、プラズマ中にＣＦラジ
カルが多数存在するとフルオロカーボン層とよばれる層
が形成される。フルオロカーボン層とは酸化膜などのエ
ッチング前駆体層であり、フルオロカーボン層が厚く形
成されるほどエッチング速度は遅くなり、エッチング反
応が律速される。しかし、ポリマー膜とは異なり、フル
オロカーボン層は厚く形成されても決してエッチングが
停止（エッチストップ）することはない。フルオロカー
ボン層は、ポリマー膜のようなイオン衝撃から下地の膜
を保護するほど強固な膜ではなく、被エッチング膜の表
面の組成が変化してできた「層」だからである。本発明
の課題の解決原理は、エッチング反応を律速する（しか
し、エッチストップは起こらない）フルオロカーボン層
を生み出す「ＣＦラジカル」に着目する。

【００２７】図６は、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜
とをそれぞれエッチングした際の、プラズマ中のＣＦラ
ジカルによるシリコン窒化膜とシリコン酸化膜のエッチ
ングイールドを示したものである。エッチングイールド
が高いほどエッチングレートが高い。同図に示すよう
に、ＣＦラジカル濃度に対するイールドのピーク位置が
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜で異なることが分か
る。

【００２８】このようなピークを持つのはＣＦラジカル
濃度が大きくなると反応速度が律速される一方、ＣＦラ
ジカル濃度が小さくなるとエッチング種の供給が律速さ
れるためである。また、ピーク位置が異なるのは、シリ
コン窒化膜には酸素が含まれていないためにＣＦラジカ
ルによって形成したフルオロカーボン層が厚くなるため
である。

【００２９】図７（ａ）、（ｂ）は、図６を模式的に示
したものである。プラズマ中にＣＦラジカルが多数存在
する場合にエッチング膜の表面に形成されるフルオロカ
ーボン層の膜厚は、被エッチング物がシリコン窒化膜の
場合（同図（ａ））の方が、シリコン酸化膜の場合（同
図（ｂ））と比較して厚くなり、そのためエッチング速
度が相対的に小さくなる。すなわち、フルオロカーボン
層の膜厚ｄが、ｄ_SiN（窒化膜上）＞ｄ_SiO2（酸化膜上）となる条件を実現すればよい。

【００３０】ところが、通常のプラズマエッチング装置
の反応室内において、ＳＡＣエッチングに用いられるＣ
₄Ｆ₈やＣ₅Ｆ₈といったフッ素に対する炭素の比率の大き
いガスは、プラズマ中では多くがＣＦ₂ラジカルに解離
するがＣＦラジカルに解離することはない。

【００３１】そこで、エッチング中に形成される堆積物
をポリマー膜からフルオロカーボン層に変化させ、厚く
形成されてもエッチングが停止しないのでプロセスマー
ジンの拡大を図ることができる。そのためには、プラズ
マ中のラジカル組成を、ＣＦ ₂ドミナントからＣＦドミ
ナントに変化させ、プラズマ中のＣＦラジカルの量を増
大させればよい。

【００３２】具体的には、それ自体は変化することなく
プラズマ中のラジカル組成をＣＦ₂リッチからＣＦリッ
チに変化させる機能を有する触媒を用いれば、相対的に
ＣＦラジカル量を増大させることが可能になる。このよ
うな触媒としては、銅が挙げられる。ＣＦ₂ラジカルは
銅触媒が存在すると下記の化学反応式に示すように、Ｃ
ＦラジカルとＦラジカルとに解離する。

【００３３】ＣＦ₂ → ＣＦ＋Ｆ（銅触媒）本発明における課題の解決原理は、エッチングガスの混
合比率を変化させるのではなく、プラズマ中のラジカル
組成を、触媒を用いてエッチング中に変化させることに
より実現する。

【００３４】図１１は、銅部材を反応室内に用いた場合
と用いない場合の選択比の表を示す図である。この時に
用いたガスはＣＨＦ₃、ＣＦ₄、Ｏ₂およびＡｒの混合ガ
スであり、その流量比は１：３：１：７である。この図
からも、触媒（銅部材）を用いることでエッチング選択
比を大きくすることができることが分かる。

【００３５】（第１の実施形態）第１の実施形態に係る
プラズマエッチング装置の構成図の一例を、図１に示
す。同図において、１はプラズマエッチング装置の反応
室、５は銅により形成された上部電極、６は下部電極で
あり、下部電極６の上にウェーハ７が設置される。上部
電極５はアース１５に接続されて接地されている。下部
電極６には、第１整合器（マッチャー）８を介して第１
高周波電源９が接続され、反応室１にはガスボンベ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃからマスフローコントローラ１１
ａ，１１ｂ，１１ｃを介してガス孔１２から反応室内に
各種のエッチングガスが供給され、排気ポンプ２から排
出される。

【００３６】このプラズマエッチング装置において重要
なことは、反応室１の内部のプラズマが接する部分に銅
部材を配設した点にあり、プラズマの生成方式などは、
平行平板型ではなく、誘導結合型（ＩＣＰ）などの他の
方式であってもよい。

【００３７】上部電極５に用いた銅部材はラジカルの解
離を進行させる触媒として機能するものである。従っ
て、同じ機能を有する触媒であれば、銅に限られること
はない。これは、以下の実施形態でも同様である。

【００３８】エッチング装置は、図５に示すように、銅
部材からなる上部電極５に第２整合器１３を介して第２
高周波電源１４を印加できる構成としてもよい。このよ
うにすると、第２高周波電源１４の印加電力の大きさを
制御することができ、銅により形成された上部電極５へ
のイオン衝撃量を制御できる。その結果、銅部材の表面
状態を制御できる効果がある。

【００３９】図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）、
（ｂ）を用いて、本発明に係るＳＡＣエッチング技術を
用いた半導体装置の製造工程断面図（プロセスフロー）
を示す。図２（ａ）は、素子分離絶縁膜２１、不純物拡
散層２２が形成されたシリコン基板２０上に、ゲート絶
縁膜２３、ゲート電極２４、ゲート上絶縁膜２５および
サイドウオール２６が形成され、これらを覆うようにエ
ッチング停止膜用絶縁膜２７と層間絶縁膜２８が形成さ
れ、さらにレジストマスク２９が層間絶縁膜２８上にパ
ターニングされた状態を表している。

【００４０】まず、この基板をドライエッチング装置に
設置してエッチング停止膜用絶縁膜２７が露出するまで
エッチングすると、図２（ｂ）に示す状態となる。次
に、図２（ｃ）に示すように、エッチング停止膜用絶縁
膜２７を除去して、不純物拡散層２２を露出させ、コン
タクトホールを形成する。

【００４１】次に、図３（ａ）に示すように、コンタク
トホールにポリシリコンなどの導体部材を埋め込んでプ
ラグ３０を形成する。最後に、図３（ｂ）に示すよう
に、プラグに接続するように配線３１を形成する。

【００４２】図４は、第１の実施形態に係る半導体装置
の製造方法のフローチャートを示したものである。ま
ず、ステップＳＡ１では、素子分離絶縁膜、不純物拡散
層およびゲート電極が形成された半導体基板の表面を覆
うように第１のエッチング停止用絶縁膜を形成する。次
のステップＳＡ２では前記エッチング停止用絶縁膜を覆
うように層間絶縁膜を形成する。次のステップＳＡ３で
は、前記層間絶縁膜上にコンタクトホールのマスクパタ
ーンを形成する。これが、図２（ａ）に示す状態であ
る。

【００４３】この状態で基板をプラズマエッチング装置
の反応室内に設置する。そして、次のステップＳＡ４
で、図２（ｂ）に示すように層間絶縁膜のエッチングを
開始する。この時、反応室内の上部電極５は銅部材で構
成されているようにする。続いて、図２（ｃ）に示すよ
うに、エッチング停止膜を除去する。次の工程ＳＡ５で
レジストパターン２９を除去する（不図示）。次の工程
ＳＡ６で、基板を洗浄する。以後は、通常のプロセスと
同様に、コンタクトホールにアルミニウムやポリシリコ
ンなどのプラグ用導体材料を埋め込んでプラグ３０を形
成し（図３（ａ））、上部に配線３１を形成する（図３
（ｂ））。

【００４４】このようにすると、エッチング選択比が大
幅に向上し、プロセスマージンを広くすることが可能と
なる。

【００４５】（第２の実施形態）図８は、第２の実施形
態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートを示し
たものである。まず、ステップＳＢ１では、素子分離絶
縁膜、不純物拡散層およびゲート電極が形成された半導
体基板の表面を覆うように第１のエッチング停止用絶縁
膜を形成する。次のステップＳＢ２では前記エッチング
停止用絶縁膜を覆うように層間絶縁膜を形成する。次の
ステップＳＢ３では、前記層間絶縁膜上にコンタクトホ
ールのマスクパターンを形成する。これが、図２（ａ）
に示す状態であり、第１の実施形態と同様である。

【００４６】銅の触媒効果を利用してプラズマ中のラジ
カル組成をＣＦ₂ドミナントからＣＦドミナントに変化
させるためには、銅の表面を常に清浄に保持する必要が
ある。そこで、ＳＡＣエッチングを開始する前の工程で
あるステップＳＢ４ａで、銅部材表面の清浄化を行う。
「清浄化」とは、前のウェーハを処理した際に銅部材の
表面に付着もしくは形成した不純物を除去しておくとい
う意味である。具体的には、製品ウェーハを下部電極
（サセプタ）上に搬送する前に、ダミーのウェーハを設
置し、ＣＦ₄ガス若しくはＣ₂Ｆ₆ガスをエッチングチャ
ンバーに導入し、１０００Ｗ程度の高周波電力を約３０
秒間印加することにより銅部材にイオンを照射し、表面
の不純物層を取り除く。このようにすることで、清浄な
銅表面を維持することができる。次に、ステップＳＢ４
ｂでＳＡＣエッチングを行い、次にステップＳＢ５でパ
ターンを除去し、最後にステップＳＢ６で洗浄を行う。

【００４７】以後は、通常のプロセスと同様に、コンタ
クトホールにアルミニウムやポリシリコンなどのプラグ
用導体材料を埋め込み（図３（ａ））、上部配線を形成
する（図３（ｂ））。

【００４８】（第３の実施形態）図９は、第３の実施形
態に係るプラズマエッチング装置を示している。第２の
実施形態では銅触媒表面を清浄に保つため製品ウェーハ
処理前にダミーウェーハを用いて銅部材の表面不純物層
を取り除いた。しかし、この方法ではダミーウェーハが
必要であると共にダミー処理をする時間も必要となり、
コストがかかるという欠点がある。そこで、本実施形態
では図９に示すように、触媒である銅電極５の表面を清
浄に保つために、銅電極５の上部にヒーター１６を設け
て銅を加熱するようにしたことが特徴である。銅は熱伝
導率が高いために、壁が常温になっておれば、壁の熱容
量とエッチング時間にもよるが１００℃前後の温度にな
ると考えられる。しかし、この程度の温度では、イオン
の照射エネルギーが小さいためにポリマー膜が堆積しや
すい。

【００４９】そこで、銅部材の裏側にヒーター１６を付
加し、１５０℃以上の温度になるように制御する。この
温度では銅表面はフルオロカーボンプラズマによるポリ
マー膜の堆積も起こらず、常に清浄な状態を保つことが
できる。また、温度が高くなることにより、触媒効果が
より円滑かつ効果的に働くようになる。

【００５０】（第４の実施形態）図１０は、第４の実施
形態に係るプラズマエッチング装置を示している。これ
まで示した製造装置において触媒としての銅部材は、す
べてバルクの金属材料を用いていた。しかし、バルク材
料では表面の粗さが当初から決まっているため、条件に
応じた制御が不可能である。本実施形態では、反応に寄
与する銅部材１７をバルク材料からプラズマ溶射によっ
て作成するようにしたことを特徴としている。プラズマ
溶射によれば表面の粗さＲａを、０．１から１００μｍ
程度まで任意に制御することが可能である。表面を荒く
することで、表面積が増加し、触媒効果がより強く働く
ようにできる。また、プラズマ溶射法によって荒さだけ
ではなく気孔率も制御できるので、深さ方向の制御が可
能になり、大きな表面積が得られるだけでなく、より精
度よく表面積制御が可能になる。ただし、１０００μｍ
より大きくなると、エッチングによって銅の一部が削れ
落ちてパーティクルになるため、１μｍから１０μｍの
幅で制御することが好ましい。本実施形態では、銅部材
１７は上部電極ではなく、反応室の内壁に設置している
が、プラズマが接する場所に触媒が設置されていれば、
ラジカルの解離反応を進めることができるので、このよ
うな態様でも何ら問題なく実施することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係るプラズマエッチング装置を
用いると、ＳＡＣエッチング技術において、層間絶縁膜
とエッチング停止膜のエッチングの選択比をも大きくし
てプロセスマージンを広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置
の構成図

【図２】本発明に係るＳＡＣエッチング技術を用いた半
導体装置の製造工程断面図

【図３】本発明に係るＳＡＣエッチング技術を用いた半
導体装置の製造工程断面図

【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の
フローチャート

【図５】第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置
の構成の変形例を示す図

【図６】ＣＦラジカルによるシリコン窒化膜とシリコン
酸化膜のエッチングイールドの差異を示した図

【図７】図６に示した内容の模式図

【図８】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の
フローチャート

【図９】第３の実施形態に係るプラズマエッチング装置
を示す図

【図１０】第４の実施形態に係るプラズマエッチング装
置を示す図

【図１１】銅部材を反応室内に用いた場合と用いない場
合の選択比の表を示す図

【図１２】ＳＡＣエッチング技術でエッチングが停止し
ない不良が発生した場合の半導体装置の製造工程断面図

【図１３】ＳＡＣエッチング技術でエッチングが停止し
ない不良が発生した場合の半導体装置の製造工程断面図

【図１４】従来のＳＡＣエッチング技術を用いた半導体
装置の製造工程断面図

【図１５】従来のＳＡＣエッチング技術を用いた半導体
装置の製造工程断面図

【符号の説明】

１プラズマエッチング装置の反応室２排気ポンプ５銅により形成された上部電極６下部電極７ウェーハ８第１整合器９第１高周波電源１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）ガスボンベ１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）マスフローコントロ
ーラ１２ガス孔１３第２整合器１４第２高周波電源１５アース１６ヒーター１７銅部材２０シリコン基板２１素子分離絶縁膜２２不純物拡散層２３ゲート絶縁膜２４ゲート電極２５ゲート上絶縁膜２６サイドウオール２７エッチング停止膜用絶縁膜２８層間絶縁膜２９レジストマスク３０プラグ３１配線１００シリコン基板１０１素子分離絶縁膜１０２不純物拡散層１０３ゲート絶縁膜１０４ゲート電極１０５ゲート上絶縁膜１０６サイドウオール１０７エッチング停止膜用絶縁膜１０８層間絶縁膜１０９レジストマスク１１０プラグ１１１配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M104 AA01 BB01 BB02 CC01 DD02 DD04 DD08 DD16 DD17 DD23 DD72 EE05 EE12 EE14 EE17 GG09 GG10 GG14 HH14 5F004 AA02 BA04 BA20 BB11 BB29 BB32 DA00 DB03 EB01 EB03 5F033 HH00 JJ04 JJ08 KK01 QQ09 QQ10 QQ12 QQ25 RR04 RR06 TT02 TT08 WW00 XX03 XX15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素子分離絶縁膜、不純物拡散層およびゲ
ート電極が形成された半導体基板の表面を覆うように第
１の絶縁膜を形成する工程（ａ）と、前記第１の絶縁膜
を覆うように第２の絶縁膜を形成する工程（ｂ）と、前
記第２の絶縁膜上にコンタクトホールのマスクパターン
形成する工程（ｃ）と、プラズマエッチング装置の反応
室内で前記第１の絶縁膜が露出するまで前記第２の絶縁
膜にプラズマエッチングを行う工程（ｄ）とを備え、前記工程（ｄ）は、前記反応室内にプラズマ中のラジカ
ル組成を変化させる触媒を設置して行われることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記工程（ｄ）の前に、前記触媒の表面
を清浄化する工程（ｅ）をさらに備えた請求項１に記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記工程（ｅ）は、前記触媒の表面にイ
オンを照射して行うことを特徴とする請求項２に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記触媒は銅により構成されることを特
徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項５】プラズマを発生させるための反応室と、
前記反応室内に高周波電力を印加するための電極を備え
たプラズマエッチング装置において、前記電極の表面が
プラズマに接するように設置され、前記電極がラジカル
組成を変化させる触媒よりなる電極であることを特徴と
するプラズマエッチング装置。
【請求項６】プラズマを発生させるための反応室と、
前記反応室内に高周波電力を印加するための電極を備え
たプラズマエッチング装置において、前記反応室の内壁
のうち、少なくともプラズマが接する部分がラジカル組
成を変化させる触媒により構成されていることを特徴と
するプラズマエッチング装置。
【請求項７】前記触媒はＣＦ₂ラジカルをＣＦラジカ
ルとＦラジカルに分解させる機能を有していることを特
徴とする請求項５又は６に記載のプラズマエッチング装
置。
【請求項８】前記触媒を加熱する機構を更に備えてい
ることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記
載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】前記触媒は表面粗さＲａが１μｍから１
０μｍであることを特徴とする請求項５から８のいずれ
か１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１０】前記触媒は気孔率が１から２０％であ
ることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記
載のプラズマエッチング装置。
【請求項１１】前記触媒は銅よりなることを特徴とす
る請求項５から１０のいずれか１項に記載のプラズマエ
ッチング装置。