JP2003023000A5

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Publication number: JP2003023000A5
Application number: JP2001210149A
Authority: JP
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2005-03-03

Description

【００２０】
上記実施態様によれば、還元性ガスを用いてコンタクトホールが形成された半導体基板を洗浄もしくは加工を行うことで、コンタクトホール形成時に下地層に形成される高抵抗層、例えばシリコン基板の場合ＳｉＣ、ＳｉＯ_ｘを含有する高抵抗層からＣ、Ｏを引き抜きぬく、もしくは高抵抗層自体を除去することで、コンタクト抵抗の増大を抑制できる。また、同一装置を用いて処理を行うことで、スループットの向上および構成装置の低減を図ることが可能となる。
（２）本発明の実施態様の一つは、真空排気手段により真空排気される真空容器と真空容器に原料ガスを導入するためのガス導入手段と被加工試料設置手段と高周波電力導入手段とを有する半導体処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記被加工試料設置手段に主面に絶縁膜を有する半導体基板を配置する工程と、ガス導入手段により真空容器内に導入されたガスを高周波電力でプラズマ化し、プラズマにより前記絶縁膜を選択的にエッチングし、そのエッチングの過程でイオンのエネルギーを低減させる前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とを含む。
イオンのエネルギーの低減は、エッチング時にコンタクトホール底部に存在している堆積膜の膜厚がイオンのエネルギーの進入距離に対し１／３より薄くなったところで実行される。
上記実施態様によれば、コンタクトホール底部に存在している堆積膜の膜厚がイオンのエネルギーの進入距離に対し１／３より薄くなったところでイオンのエネルギーを低減してもエッチング停止は発生せず、能動領域表面のダメージを低減できると同時にイオンのエネルギーに律速されるマスク肩部の選択比を向上することが可能となる。
（３）本発明の実施態様の一つは、上記（２）において、絶縁膜のエッチング深さが６００ｎｍ以上のところでイオンのエネルギーを低減させる。
上記実施態様によれば、エッチング深さが６００ｎｍよりも深くなったところでは、ホール底部に堆積する堆積膜厚がイオンのエネルギーが進入する深さに比べ十分薄くなるため、イオンのエネルギーを低減してもエッチング停止は発生せず、下地ダメージを低減できると同時にイオンのエネルギーに律速されるマスク肩部の選択比を向上することが可能となる。
（４）本発明の実施態様の一つは、上記（１）において、絶縁膜を選択的にエッチングする工程、続いて、酸素を主体とするガスによるアッシング工程、そして還元性ガスを用いて前記絶縁膜を洗浄もしくは加工する工程を含む。

Claims

半導体基板主面上設けられた絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
ドライエッチングにより前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
続いて半導体基板に高周波電力を印加し、還元性ガスを用いて前記コンタクトホール内を洗浄する工程とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記還元性ガスは、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類か、もしくはＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類と、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｋｒの少なくとも１種類の混合ガスより成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
ＮＨ_３の混合比が１０から８０％である混合ガスを用いて前記コンタクトホールを洗浄もしくは加工する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。
半導体基板内に能動領域が形成され、前記能動領域に絶縁膜が形成された半導体ウエハを準備する工程、
ドライエッチングにより前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、
半導体基板に高周波電力を印加し、還元性ガスを用いて前記コンタクトホール内を洗浄する工程と、からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記還元性ガスは、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類か、もしくはＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類と、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｋｒの少なくとも１種類の混合ガスより成ることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
前記絶縁膜は酸化膜より成ることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
主面に半導体層または導体層を有する基板に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に、前記半導体層または導体層上に位置して開口を有するマスクを形成する工程と、
フロロカーボンガスおよび酸素ガスを含むガスをプラズマ状態に励起した雰囲気内において前記マスクの開口を通して前記絶縁膜を選択的にエッチングし、
前記半導体層または導体層の表面が露出する絶縁膜の開口を形成する工程と、
還元性ガスをプラズマ状態に励起した雰囲気内において、前記基板に該雰囲気内のイオンを加速させるバイアスを印加し、前記開口内の露出した半導体層または導体層の表面を処理する工程と、
前記開口内に半導体または導体を埋め込む工程とから成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記還元性ガスは、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類か、もしくはＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類と、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｋｒの少なくとも１種類の混合ガスより成ることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
真空排気手段により真空排気される真空容器と真空容器に原料ガスを導入するためのガス導入手段と被加工試料設置手段と高周波電力導入手段とを有する半導体処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記被加工試料設置手段に主面に絶縁膜を有する半導体基板を配置する工程と、
ガス導入手段により真空容器内に導入されたガスを高周波電力でプラズマ化し、
プラズマにより前記絶縁膜を選択的にエッチングし、前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、しかる後、前記半導体基板に高周波バイアスを印加させ、前記コンタクトホールが形成された半導体基板を、還元性ガスを用いて洗浄もしくは加工する工程と、から成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記還元性ガスは、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類か、もしくはＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類と、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｋｒの少なくとも１種類の混合ガスより成ることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
真空排気手段により真空排気される真空容器と真空容器に原料ガスを導入するためのガス導入手段と被加工試料設置手段と高周波電力導入手段とを有する半導体処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記被加工試料設置手段に主面に絶縁膜を有する半導体基板を配置する工程と、
ガス導入手段により真空容器内に導入されたガスを高周波電力でプラズマ化し、
プラズマにより前記絶縁膜を選択的にエッチングし、そのエッチングの過程でイオンのエネルギーを低減させる前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とから成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記イオンのエネルギーの低減は、エッチング時にコンタクトホール底部に存在している堆積膜の膜厚がイオンのエネルギーの進入距離に対し１／３より薄くなったところで実行されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
前記絶縁膜のエッチング深さが６００ｎｍ以上のところでイオンのエネルギーを低減させることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
前記絶縁膜を選択的にエッチングする工程、続いて、酸素を主体とするガスによるアッシング工程、そして還元性ガスを用いて前記絶縁膜を洗浄もしくは加工する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
選択的なエッチングにより前記絶縁膜にスルーホールを形成する期間に、前記基板に印加する高周波バイアス電力を処理時間の進行と伴に変化させることにより、前記絶縁膜に入射するイオンエネルギーを調節することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
選択的なエッチングにより前記絶縁膜をエッチングする際に処理時間の進行と伴にプラズマ中のラジカル量を調節することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
前記高周波電力導入手段として電極もしくはアンテナを有し、前記電極もしくはアンテナに第２の高周波を印加する手段を有し、選択的なエッチングにより被加工試料をエッチングする際に、第２の高周波バイアス電力を処理時間と伴に変化させることによりプラズマ中のラジカル量を調節することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
前記高周波電力の周波数が１０ＭＨｚから９００ＭＨｚであることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
半導体基板主面上設けられた絶縁膜にマスクを用いてコンタクトホールを形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
ドライエッチングにより前記マスクが形成されていないところの絶縁膜にコンタクトホールを形成する第１の工程と、アッシングにより前記マスクを除去する第２工程と、
前記コンタクトホールの底部に露出する高抵抗層を除去する第３の工程と、から成る半導体装置の製造方法。
前記第２の工程は、酸素ガスが用いられ、前記第３の工程は、ＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類か、もしくはＮＨ_３、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４の少なくとも１種類と、Ａｒ、Ｈｅ、
Ｘｅ、Ｎｅ、Ｋｒの少なくとも１種類の混合ガスが用いられることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。