JP2003077890A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2003077890A
JP2003077890A JP2001268278A JP2001268278A JP2003077890A JP 2003077890 A JP2003077890 A JP 2003077890A JP 2001268278 A JP2001268278 A JP 2001268278A JP 2001268278 A JP2001268278 A JP 2001268278A JP 2003077890 A JP2003077890 A JP 2003077890A
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film
dry etching
semiconductor device
etching apparatus
ground
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Japanese (ja)
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美帆 ▲高▼橋
Miho Takahashi
Kotaro Horikoshi
孝太郎 堀越
Shinichi Suzuki
慎一 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technology for suppressing the fluctuation of a pattern size in a dry etching process and improving the yield of a semiconductor device. SOLUTION: The prescribed number of substrates 6 are etched, ozone is introduced into the chamber of a dry etching device 1, and the surface of an Al grounding wire 3 is oxidized. Thus, the cut of Al2 O3 is restored. Consequently, the adhesion of an Al product to the substrate 6 or the reaction of the Al product and etching gas due to the exposure of the Al grounding wire 3 is prevented, and the fluctuation of the pattern size is suppressed.

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
技術に関し、特に、基板上の材料を所望するパターンに
加工するドライエッチング工程に適用して有効な技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to a dry etching process for processing a material on a substrate into a desired pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属材料からなる配線、または導電材料
からなるMISFET(metal insulator field effect
transistor)のゲート電極などの回路パターンの形成
には、ドライエッチング技術が用いられている。特に、
気体をプラズマ化して、そこで生成されたイオンや中性
の活性種を利用するプラズマエッチング技術は、条件を
選ぶことにより、アンダーカットの少ないパターン形成
が可能であり、半導体素子の微細化には不可欠な技術で
ある。
2. Description of the Related Art MISFET (metal insulator field effect) made of a wiring made of a metal material or a conductive material.
A dry etching technique is used for forming a circuit pattern such as a gate electrode of a transistor. In particular,
Plasma etching technology, which uses gas and plasma to generate ions and neutral active species, can form patterns with less undercut by selecting conditions, which is essential for miniaturization of semiconductor devices. Technology.

【0003】たとえば電磁波を真空中に導入し電磁波の
電磁界で自由電子にエネルギーを与えてプラズマを発生
させる方法であるECR(electron cyclotron resonan
ce:電子サイクロトロン共鳴)プラズマエッチング法
は、ゲート長が0.1〜0.12μm程度のMISFET
のゲート電極などの微細加工に実用化されている。
For example, an ECR (electron cyclotron resonan) is a method in which an electromagnetic wave is introduced into a vacuum and free electrons are given energy by an electromagnetic field of the electromagnetic wave to generate plasma.
(CE: Electron Cyclotron Resonance) Plasma etching method is a MISFET with a gate length of about 0.1 to 0.12 μm.
It has been put to practical use for microfabrication of gate electrodes.

【0004】なお、日刊工業新聞社発行「超微細加工の
基礎」1993年3月25日発行、麻蒔立男著、P74
の図4.10(b)にECR型エッチング装置の例が記
載されている。
Incidentally, "Basics of Ultrafine Machining", published by The Nikkan Kogyo Shimbun, March 25, 1993, by Tachio Masaki, P74.
An example of the ECR type etching apparatus is described in FIG. 4.10 (b).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】DRAM(dynamic ra
ndom access memory)またはASIC(application sp
ecific integrated circuit)では回路パターンの微細
化が進み、目標とする寸法値の許容範囲が狭くなってい
る。そこで、たとえばリソグラフィ工程で用いられるマ
スクの寸法高精度化、リソグラフィ工程およびドライエ
ッチング工程におけるパターン寸法の均一性向上などに
よってパターンの寸法精度の向上が図られている。
[Problems to be Solved by the Invention] DRAM (dynamic ra
ndom access memory) or ASIC (application sp
In the ecific integrated circuit), the miniaturization of circuit patterns has advanced, and the allowable range of target dimension values has become narrower. Therefore, for example, the dimensional accuracy of the mask used in the lithography process is improved, and the dimensional accuracy of the pattern is improved in the lithography process and the dry etching process.

【0006】しかし、本発明者が検討したところ、ドラ
イエッチング装置のチャンバ内の変動に起因するロット
内またはロット間での寸法変動が顕著化しており、この
寸法変動によって半導体素子の特性ばらつきが大きくな
り、半導体装置の歩留まりが低下することが明らかとな
った。
However, as a result of a study by the present inventor, dimensional variation within a lot or between lots due to variation in the chamber of the dry etching apparatus has become remarkable, and this dimensional variation causes a large variation in characteristics of semiconductor elements. It has become clear that the yield of semiconductor devices is reduced.

【0007】特に、ECRプラズマエッチング装置で
は、Al(アルミニウム)アース表面のAl23(酸化
アルミニウム)の削れによると思われるパターンの寸法
変動が問題となっている。すなわちAl23の削れによ
ってAlアースが露出すると、Alアースがエッチング
処理中に削れてAl(アルミニウム)生成物が生じ、こ
れが異物となって基板上に付着する、あるいはAl生成
物がエッチングガスと反応してガスの成分が変わり、そ
の結果、パターンの寸法変動が生ずると考えられる。
Particularly, in the ECR plasma etching apparatus, there is a problem of pattern dimensional variation which is considered to be caused by scraping of Al 2 O 3 (aluminum oxide) on the Al (aluminum) ground surface. That is, when the Al ground is exposed due to the scraping of Al 2 O 3 , the Al ground is scraped during the etching process to generate an Al (aluminum) product, which becomes a foreign matter and adheres to the substrate, or the Al product is an etching gas. It is considered that the composition of the gas changes in response to the above, and as a result, the dimensional variation of the pattern occurs.

【0008】本発明の目的は、ドライエッチング工程に
おけるパターン寸法の変動を抑えて、半導体装置の歩留
まりを向上することのできる技術を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the variation of the pattern size in the dry etching process and improving the yield of semiconductor devices.

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0011】本発明は、その表面がAl23で覆われた
Alアースを備えたドライエッチング装置を用いて基板
上の被エッチング材料を加工する際、所定数の基板にエ
ッチング処理を行った後、ドライエッチング装置のチャ
ンバ内へオゾンを導入し、所定の温度でAlアースの表
面にAl23を付着させて、Alアースが露出するのを
防ぐものである。
According to the present invention, when a material to be etched on a substrate is processed by using a dry etching apparatus provided with an Al earth whose surface is covered with Al 2 O 3 , an etching treatment is performed on a predetermined number of substrates. After that, ozone is introduced into the chamber of the dry etching apparatus, and Al 2 O 3 is attached to the surface of the Al ground at a predetermined temperature to prevent the Al ground from being exposed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, members having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0013】(実施の形態1)本発明の一実施の形態で
あるドライエッチング技術を図1に示したECRプラズ
マエッチング装置の模式図を用いて説明する。図中、1
はドライエッチング装置、2はマグネトロン、3はAl
アース、4はオゾン発生器、5は電極、6は基板、7は
電磁コイル、8は石英板、9は石英シャワープレート、
10は石英内筒、11は放電ブロック、12はリングゲ
ート、13はサセプタ、14は電極下部カバーである。
(Embodiment 1) A dry etching technique according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic view of the ECR plasma etching apparatus shown in FIG. 1 in the figure
Is a dry etching device, 2 is a magnetron, 3 is Al
Earth, 4 ozone generator, 5 electrode, 6 substrate, 7 electromagnetic coil, 8 quartz plate, 9 quartz shower plate,
Reference numeral 10 is a quartz inner cylinder, 11 is a discharge block, 12 is a ring gate, 13 is a susceptor, and 14 is an electrode lower cover.

【0014】ドライエッチング装置1は、プラズマを作
る部屋の軸方向に磁界をかけ、マグネトロン2からμ波
電力を供給して放電を起こす方式を採用した装置であっ
て、たとえば数μm〜50μm程度の厚さの絶縁材料、
たとえばAl23で表面が覆われたAlアース3を備え
ている。また、このドライエッチング装置1には、オゾ
ン発生器4が取り付けられており、たとえば酸素ガスを
導入した後に高周波放電等を用いてオゾンを発生させる
ことができる。
The dry etching apparatus 1 is an apparatus which employs a system in which a magnetic field is applied in the axial direction of a room where plasma is generated and electric power is supplied from the magnetron 2 to generate electric discharge, and for example, several μm to 50 μm. Thickness of insulating material,
For example, an Al earth 3 whose surface is covered with Al 2 O 3 is provided. Further, an ozone generator 4 is attached to the dry etching apparatus 1, and for example, ozone can be generated by introducing high-frequency discharge after introducing oxygen gas.

【0015】まず、電極5上に置かれた基板(たとえば
シリコンなどの単結晶を円形の薄い板状に加工したウエ
ハ)6にエッチング処理を施す。上記基板6上には被エ
ッチング材料が形成してあり、たとえばレジストパター
ンをマスクとした被エッチング材料の加工が行われる。
この際、Alアース3の表面のAl23も僅かではある
がエッチングされる。
First, a substrate 6 (for example, a wafer obtained by processing a single crystal such as silicon into a circular thin plate) placed on the electrode 5 is subjected to an etching process. A material to be etched is formed on the substrate 6, and the material to be etched is processed using, for example, a resist pattern as a mask.
In this case, Al 2 O 3 on the surface of Al earth 3 also has a slightly etched.

【0016】次に、所定の枚数、たとえば約1000枚
程度の基板6にエッチング処理を施した後、上記エッチ
ング処理によって削られたAlアース3の表面を酸化し
てAl23を修復する。Alアース3へのAl23の付
着は、たとえば以下のように行う。
Next, a predetermined number of, for example, about 1000 substrates 6 are subjected to etching treatment, and then the surface of the Al ground 3 scraped by the etching treatment is oxidized to restore Al 2 O 3 . Deposition of Al 2 O 3 to Al ground 3, for example, as follows.

【0017】まず、Alアース3の温度を常温(T1
から所定温度(T2)まで上げた後、オゾン発生器4か
らバルブおよびマスフロメータによって構成されるガス
供給ユニットを通して、所定濃度のオゾンを所定流量で
チャンバ内に導入する。次に、Alアース3の表面を酸
化して、たとえば数μm〜50μm程度の厚さのAl2
3を析出させる。その後、チャンバへのオゾンの導入
を停止し、さらにAlアース3を所定温度(T2)から
常温(T1)へ下げる。
First, the temperature of the Al ground 3 is kept at room temperature (T 1 ).
From the ozone generator 4 to a predetermined temperature (T 2 ), ozone of a predetermined concentration is introduced into the chamber at a predetermined flow rate through a gas supply unit including a valve and a mass flow meter. Next, the surface of the Al ground 3 is oxidized to form Al 2 having a thickness of, for example, several μm to 50 μm.
Precipitate O 3 . After that, the introduction of ozone into the chamber is stopped, and the Al ground 3 is further lowered from the predetermined temperature (T 2 ) to room temperature (T 1 ).

【0018】Alアース3の表面のAl23が修復され
た後に、基板6のエッチング処理が再開される。この後
も所定の枚数、たとえば約1000枚程度の基板6にエ
ッチング処理を施す工程と、Alアース3の表面のAl
23を修復する工程とが繰り返される。
[0018] After the Al 2 O 3 on the surface of Al ground 3 is repaired, etching of the substrate 6 is resumed. After that, a predetermined number of substrates, for example, about 1000 substrates 6 are etched, and Al on the surface of the Al ground 3 is processed.
The process of repairing 2 O 3 is repeated.

【0019】図2は、パターン形成された絶縁膜、たと
えばシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜をマスクとし
てシリコン多結晶膜をECRプラズマエッチング装置で
加工した際の寸法シフト量(=シリコン多結晶膜の加工
寸法−絶縁膜の加工寸法)と基板の処理枚数との関係を
示すグラフ図である。実線は、本実施の形態1であるA
lアースの表面のAl23を修復した場合の寸法シフト
量を示し、点線は、Alアースの表面のAl23を修復
しない場合の寸法シフト量を示す。なお、Al 23の修
復は1000枚の基板にエッチング処理を施す毎に行っ
ている。
FIG. 2 shows a patterned insulating film,
For example, using a silicon oxide film or a silicon nitride film as a mask
A polycrystalline silicon film with an ECR plasma etching system
Amount of dimensional shift when processing (= processing of polycrystalline silicon film)
Dimension-processing dimension of insulating film) and the number of processed substrates
It is a graph figure which shows. The solid line is A which is the first embodiment.
l Earth surface Al2O3Shift when repairing
The amount of dust is indicated by the dotted line, and the Al on the surface of Al ground2O3Repair
The dimensional shift amount when not performing is shown. In addition, Al 2O3Of the
Recovery is performed every time 1000 substrates are etched.
ing.

【0020】Alアースの表面のAl23を修復しない
場合は、処理枚数が1000枚程度までは、6nm程度
の安定した寸法シフト量が得られるものの処理枚数が約
1000枚を越えると急激に寸法シフト量が変動し、約
2000枚で寸法シフト量は−5nm程度となる。これ
に対して、Alアースの表面のAl23を修復した場合
は、処理枚数が約4000枚に達しても、常に約6nm
程度の安定した寸法シフト量が得られており、本実施の
形態1を適用することによって、Alアース表面のAl
23の削れに起因したシリコン多結晶膜のパターン寸法
の変動を抑えることができる。
When the Al 2 O 3 on the surface of the Al ground is not repaired, a stable dimensional shift amount of about 6 nm can be obtained up to about 1000 processed sheets, but it suddenly increases when the processed number exceeds 1000 sheets. The amount of size shift fluctuates, and the amount of size shift becomes about -5 nm for about 2000 sheets. On the other hand, when Al 2 O 3 on the surface of Al earth is restored, even if the number of processed sheets reaches about 4000, it is always about 6 nm.
A stable dimensional shift amount is obtained, and by applying the first embodiment, Al on the Al ground surface is
It is possible to suppress the variation of the pattern dimension of the silicon polycrystalline film due to the shaving of 2 O 3 .

【0021】次に、本実施の形態1であるCMOS(co
mplementary metal oxide semiconductor)デバイスの
製造方法の一例を図3〜図8を用いて工程順に説明す
る。
Next, the CMOS (co
An example of a method for manufacturing a complementary metal oxide semiconductor device will be described in the order of steps with reference to FIGS.

【0022】まず、図3に示すように、たとえばp-
のシリコン単結晶からなる半導体基板21を用意し、半
導体基板21の主面に素子分離領域22を形成する。次
に、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとし
て不純物をイオン注入し、pウェル23およびnウェル
24を形成する。pウェル23にはp型の導電型を示す
不純物、たとえばボロンをイオン注入し、nウェル24
にはn型の導電型を示す不純物、たとえばリンをイオン
注入する。この後、各ウェル領域にMISFETのしき
い値を制御するための不純物をイオン注入してもよい。
First, as shown in FIG. 3, a semiconductor substrate 21 made of, for example, p type silicon single crystal is prepared, and an element isolation region 22 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 21. Next, impurities are ion-implanted using the patterned photoresist film as a mask to form the p well 23 and the n well 24. Impurities having a p-type conductivity, for example, boron are ion-implanted into the p-well 23, and the n-well 24
An impurity exhibiting an n-type conductivity, for example, phosphorus is ion-implanted into. Thereafter, impurities for controlling the threshold value of the MISFET may be ion-implanted into each well region.

【0023】次に、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜
25aを、たとえば熱酸化法または熱CVD法により形
成した後、ゲート電極となるシリコン多結晶膜26aお
よびキャップ絶縁膜となるシリコン酸化膜27aを、た
とえばCVD法により順次堆積して積層膜を形成する。
続いてこの積層膜上にパターニングされたフォトレジス
ト膜28を形成する。
Next, a silicon oxide film 25a to be a gate insulating film is formed by, for example, a thermal oxidation method or a thermal CVD method, and then a silicon polycrystalline film 26a to be a gate electrode and a silicon oxide film 27a to be a cap insulating film are formed. Then, a laminated film is formed by sequentially depositing by, for example, the CVD method.
Then, a patterned photoresist film 28 is formed on this laminated film.

【0024】次に、図4に示すように、フォトレジスト
膜28をマスクとしてシリコン酸化膜27aをエッチン
グし、キャップ絶縁膜27を形成する。次いでフォトレ
ジスト膜28を除去した後、キャップ絶縁膜27をマス
クとしてシリコン多結晶膜26aをECRプラズマエッ
チング装置で加工し、ゲート絶縁膜25上にゲート電極
26を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, the silicon oxide film 27a is etched using the photoresist film 28 as a mask to form a cap insulating film 27. Then, after removing the photoresist film 28, the silicon polycrystalline film 26a is processed by an ECR plasma etching apparatus using the cap insulating film 27 as a mask to form the gate electrode 26 on the gate insulating film 25.

【0025】上記ECRプラズマエッチング装置は、前
記図1に示したオゾン発生器4が取り付けられたドライ
エッチング装置1であって、エッチング処理で削られた
Alアース3の表面のAl23を修復することのできる
機能を備えている。前述したように、たとえば約100
0枚程度の半導体基板21にエッチング処理を施す毎
に、ドライエッチング装置1のチャンバ内に導入された
オゾンによってAlアース3の表面を酸化して、数μm
〜50μm程度の厚さのAl23を析出させることがで
きる。これにより、ゲート電極26のパターン寸法の変
動が抑えられて、CMOSデバイスの特性ばらつきを減
少させることができる。
The above ECR plasma etching apparatus is the dry etching apparatus 1 to which the ozone generator 4 shown in FIG. 1 is attached, and repairs Al 2 O 3 on the surface of the Al ground 3 which is shaved by the etching process. It has the functions that can be done. As mentioned above, for example, about 100
Every time about 0 semiconductor substrates 21 are etched, the surface of the Al ground 3 is oxidized by ozone introduced into the chamber of the dry etching apparatus 1 to several μm.
Al 2 O 3 having a thickness of about 50 μm can be deposited. As a result, variations in the pattern size of the gate electrode 26 can be suppressed, and variations in characteristics of the CMOS device can be reduced.

【0026】次に、図5に示すように、半導体基板21
上に、たとえばCVD法でシリコン酸化膜を堆積した
後、このシリコン酸化膜を異方性エッチングすることに
より、ゲート電極26の側壁にサイドウォールスペーサ
29を形成する。その後、パターニングされたフォトレ
ジスト膜をマスクとして、pウェル23にn型不純物、
たとえばリンまたはヒ素をイオン注入し、pウェル23
上のゲート電極26の両側にn型半導体領域30を形成
する。n型半導体領域30は、ゲート電極26およびサ
イドウォールスペーサ29に対して自己整合的に形成さ
れ、nチャネルMISFETのソース、ドレインとして
機能する。
Next, as shown in FIG.
After depositing a silicon oxide film thereon by, for example, a CVD method, the silicon oxide film is anisotropically etched to form sidewall spacers 29 on the sidewalls of the gate electrode 26. Then, using the patterned photoresist film as a mask, an n-type impurity in the p-well 23,
For example, phosphorus or arsenic is ion-implanted, and p-well 23
N-type semiconductor regions 30 are formed on both sides of the upper gate electrode 26. The n-type semiconductor region 30 is formed in self-alignment with the gate electrode 26 and the sidewall spacer 29, and functions as the source and drain of the n-channel MISFET.

【0027】同様に、パターニングされたフォトレジス
ト膜をマスクとして、nウェル24にp型不純物、たと
えばフッ化ボロンをイオン注入し、nウェル24上のゲ
ート電極26の両側にp型半導体領域31を形成する。
p型半導体領域31は、ゲート電極26およびサイドウ
ォールスペーサ29に対して自己整合的に形成され、p
チャネルMISFETのソース、ドレインとして機能す
る。
Similarly, by using the patterned photoresist film as a mask, p-type impurities such as boron fluoride are ion-implanted into the n-well 24, and the p-type semiconductor regions 31 are formed on both sides of the gate electrode 26 on the n-well 24. Form.
The p-type semiconductor region 31 is formed in self-alignment with the gate electrode 26 and the sidewall spacer 29, and p
It functions as the source and drain of the channel MISFET.

【0028】次に、図6に示すように、半導体基板21
上にシリコン酸化膜32を形成した後、そのシリコン酸
化膜32を、たとえばCMP(chemical mechanical po
lishing)法で研磨することにより表面を平坦化する。
シリコン酸化膜32は、たとえばTEOS(tetra ethy
l ortho silicate:Si(OC25))とオゾンとをソ
ースガスに用いたプラズマCVD法で堆積されたTEO
S酸化膜で構成される。
Next, as shown in FIG. 6, the semiconductor substrate 21
After the silicon oxide film 32 is formed on the silicon oxide film 32, the silicon oxide film 32 is removed by, for example, CMP (chemical mechanical po
The surface is flattened by polishing with the lishing) method.
The silicon oxide film 32 is formed of, for example, TEOS (tetra ethy
ortho silicate: Si (OC 2 H 5 )) and TEO deposited by plasma CVD using ozone as source gas
It is composed of an S oxide film.

【0029】次に、パターニングされたフォトレジスト
膜をマスクとしたエッチングによってシリコン酸化膜3
2に接続孔33を形成する。この接続孔33は、n型半
導体領域30またはp型半導体領域31上などの必要部
分に形成する。
Next, the silicon oxide film 3 is formed by etching using the patterned photoresist film as a mask.
The connection hole 33 is formed in 2. The connection hole 33 is formed in a necessary portion such as on the n-type semiconductor region 30 or the p-type semiconductor region 31.

【0030】さらに、接続孔33の内部を含む半導体基
板21の全面に窒化チタン膜を、たとえばCVD法で形
成し、さらに接続孔33を埋め込むタングステン膜を、
たとえばCVD法で形成する。その後、接続孔33以外
の領域の窒化チタン膜およびタングステン膜を、たとえ
ばCMP法により除去して接続孔33の内部にプラグ3
4を形成する。
Further, a titanium nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 21 including the inside of the connection hole 33 by, for example, a CVD method, and a tungsten film filling the connection hole 33 is further formed.
For example, it is formed by the CVD method. After that, the titanium nitride film and the tungsten film in the region other than the connection hole 33 are removed by, for example, the CMP method to remove the plug 3 inside the connection hole 33.
4 is formed.

【0031】続いて、半導体基板21の全面に金属膜、
たとえばタングステン膜またはアルミニウム膜を形成し
た後、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクと
したエッチングによって金属膜を加工し、第1配線層の
配線35を形成する。金属膜は、CVD法またはスパッ
タ法により形成できる。
Then, a metal film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 21,
For example, after forming a tungsten film or an aluminum film, the metal film is processed by etching using the patterned photoresist film as a mask to form the wiring 35 of the first wiring layer. The metal film can be formed by a CVD method or a sputtering method.

【0032】次に、図7に示すように、配線35を覆う
絶縁膜、たとえばシリコン酸化膜を形成した後、その絶
縁膜を、たとえばCMP法で研磨することにより、表面
が平坦化された層間絶縁膜36を形成する。次いで、パ
ターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッ
チングによって層間絶縁膜36の所定の領域に接続孔3
7を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, after forming an insulating film that covers the wiring 35, for example, a silicon oxide film, the insulating film is polished by, for example, the CMP method to form an interlayer whose surface is flattened. The insulating film 36 is formed. Then, the contact hole 3 is formed in a predetermined region of the interlayer insulating film 36 by etching using the patterned photoresist film as a mask.
Form 7.

【0033】次に、接続孔37の内部を含む半導体基板
21の全面にバリアメタル層を形成し、さらに接続孔3
7を埋め込む銅膜を形成する。バリアメタル層は、たと
えば窒化チタン、タンタル、窒化タンタル等であり、た
とえばCVD法またはスパッタ法で形成する。銅膜は主
導体層として機能し、たとえばメッキ法で形成できる。
メッキ法による銅膜の形成前に、たとえばCVD法また
はスパッタ法によりシード層として薄い銅膜を形成でき
る。その後、接続孔37以外の領域の銅膜およびバリア
メタル層を、たとえばCMP法により除去して接続孔3
7の内部にプラグ38を形成する。
Next, a barrier metal layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 21 including the inside of the connection hole 37, and the connection hole 3 is formed.
Then, a copper film for burying 7 is formed. The barrier metal layer is, for example, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, or the like, and is formed by, for example, the CVD method or the sputtering method. The copper film functions as a main conductor layer and can be formed by, for example, a plating method.
Before forming the copper film by the plating method, a thin copper film can be formed as a seed layer by, for example, the CVD method or the sputtering method. Then, the copper film and the barrier metal layer in regions other than the connection holes 37 are removed by, for example, the CMP method to remove the connection holes 3
A plug 38 is formed inside 7.

【0034】次に、図8に示すように、層間絶縁膜36
およびプラグ38上にストッパ絶縁膜39を形成し、さ
らに配線形成用の絶縁膜40を形成する。ストッパ絶縁
膜39は、たとえばシリコン窒化膜とし、絶縁膜40
は、たとえばシリコン酸化膜とする。次いで、パターニ
ングされたフォトレジスト膜をマスクとしたエッチング
によってストッパ絶縁膜39および絶縁膜40の所定の
領域に配線溝41を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, the interlayer insulating film 36 is formed.
Then, a stopper insulating film 39 is formed on the plug 38, and an insulating film 40 for forming wiring is further formed. The stopper insulating film 39 is, for example, a silicon nitride film, and the insulating film 40 is used.
Is a silicon oxide film, for example. Next, a wiring groove 41 is formed in a predetermined region of the stopper insulating film 39 and the insulating film 40 by etching using the patterned photoresist film as a mask.

【0035】次に、配線溝41の内部を含む半導体基板
21の全面にバリアメタル層42を形成し、さらに配線
溝41を埋め込む銅膜を形成する。バリアメタル層42
は、たとえば窒化チタン、タンタル、窒化タンタル等で
あり、たとえばCVD法またはスパッタ法で形成する。
銅膜は主導体層として機能し、たとえばメッキ法で形成
できる。メッキ法による銅膜の形成前に、たとえばCV
D法またはスパッタ法によりシード層として薄い銅膜を
形成できる。その後、配線溝41以外の領域の銅膜およ
びバリアメタル層42を、たとえばCMP法により除去
して配線溝41の内部に第2配線層の配線43を形成す
る。
Next, a barrier metal layer 42 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 21 including the inside of the wiring groove 41, and a copper film filling the wiring groove 41 is formed. Barrier metal layer 42
Is titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, or the like, and is formed by, for example, the CVD method or the sputtering method.
The copper film functions as a main conductor layer and can be formed by, for example, a plating method. Before forming the copper film by the plating method, for example, CV
A thin copper film can be formed as a seed layer by the D method or the sputtering method. After that, the copper film and the barrier metal layer 42 in the region other than the wiring groove 41 are removed by, for example, the CMP method to form the wiring 43 of the second wiring layer inside the wiring groove 41.

【0036】その後、さらに上層の配線を形成した後、
パッシベーション膜で半導体基板21の全面を覆うこと
により、CMOSデバイスが略完成する。
After that, after forming the upper wiring,
By covering the entire surface of the semiconductor substrate 21 with the passivation film, the CMOS device is almost completed.

【0037】なお、本実施の形態1であるCMOSデバ
イスの製造工程では、ゲート電極26を構成するシリコ
ン多結晶膜26aの加工に用いるECRプラズマエッチ
ング装置に適用した場合について説明したが、他のエッ
チング工程、たとえばシリコン酸化膜、タングステン膜
またはアルミニウム膜等のエッチングで用いられるいか
なるECRプラズマエッチング装置にも本発明を適用す
ることができる。
In the manufacturing process of the CMOS device according to the first embodiment, the case where the present invention is applied to the ECR plasma etching apparatus used for processing the silicon polycrystalline film 26a forming the gate electrode 26 has been described. The present invention can be applied to any ECR plasma etching apparatus used in processes such as etching of a silicon oxide film, a tungsten film or an aluminum film.

【0038】また、本実施の形態1では、Alアース3
の表面のAl23を修復する頻度を基板の処理枚数によ
って設定したが、たとえばチャンバ内のガス組成の変化
をモニタしておき、ガス組成が所定値に達した時点でA
23の修復を行ってもよい。
In the first embodiment, the Al ground 3 is used.
The frequency of repairing Al 2 O 3 on the surface of the substrate was set according to the number of processed substrates. For example, the change in the gas composition in the chamber was monitored, and when the gas composition reached a predetermined value, A
l 2 O 3 may be repaired.

【0039】このように、本実施の形態1によれば、E
CRプラズマエッチング装置に備わったAlアースのA
23の削れによる露出を防ぐことができるので、Al
生成物の基板上への付着、あるいはAl生成物とエッチ
ングガスとの反応などを防ぐことができる。これによ
り、パターン寸法の変動を抑えることができて、半導体
素子の特性ばらつきを減少することができる。
As described above, according to the first embodiment, E
Al of A grounded in CR plasma etching equipment
Since it is possible to prevent exposure due to abrasion of l 2 O 3 ,
It is possible to prevent the deposition of the product on the substrate or the reaction between the Al product and the etching gas. As a result, it is possible to suppress variations in pattern dimensions and reduce variations in characteristics of semiconductor elements.

【0040】(実施の形態2)図9は、本発明の他の実
施の形態であるECRプラズマエッチング装置を示す模
式図である。
(Second Embodiment) FIG. 9 is a schematic view showing an ECR plasma etching apparatus according to another embodiment of the present invention.

【0041】ドライエッチング装置44は、前記実施の
形態1で示したドライエッチング装置1と同様に、プラ
ズマを作る部屋の軸方向に磁界をかけ、マグネトロン2
から放電を起こす方式を採用したECRプラズマエッチ
ング装置であるが、アース45を、タングステンまたは
シリコンによって構成するものである。このように、ア
ース45をタングステンまたはシリコンで構成すること
によって、被エッチング材料のエッチング処理時にアー
ス45が削られにくくなる、または削られても材質に変
化無いので、パターン寸法の変動を抑えることができ
る。
Similar to the dry etching apparatus 1 shown in the first embodiment, the dry etching apparatus 44 applies a magnetic field in the axial direction of the room where plasma is generated, and the magnetron 2 is used.
This is an ECR plasma etching apparatus that employs a method of causing a discharge from the ground, but the ground 45 is made of tungsten or silicon. By forming the ground 45 from tungsten or silicon as described above, the ground 45 is less likely to be scraped during the etching process of the material to be etched, or the material does not change even if it is scraped, so that the variation of the pattern dimension can be suppressed. it can.

【0042】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it can be changed.

【0043】たとえば前記実施の形態では、ECRプラ
ズマエッチング装置に適用した場合について説明した
が、Alアースを備えたいかなるドライエッチング装置
にも適用することが可能である。
For example, in the above-described embodiment, the case where the invention is applied to the ECR plasma etching apparatus has been described, but the invention can be applied to any dry etching apparatus provided with Al ground.

【0044】[0044]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0045】ドライエッチング工程においてAlアース
の表面のAl23の削れを起因とするパターン寸法の変
動を抑えることができるので、半導体素子の特性ばらつ
きが減少して半導体装置の歩留まりを向上することがで
きる。
In the dry etching process, since it is possible to suppress the variation of the pattern dimension due to the abrasion of Al 2 O 3 on the surface of the Al ground, it is possible to reduce the characteristic variation of the semiconductor element and improve the yield of the semiconductor device. You can

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

【図1】本発明の一実施の形態であるECRプラズマエ
ッチング装置の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an ECR plasma etching apparatus that is an embodiment of the present invention.

【図2】寸法シフト量と基板の処理枚数との関係を示す
グラフ図である。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a dimension shift amount and the number of processed substrates.

【図3】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device which is an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の他の実施の形態であるECRプラズマ
エッチング装置の模式図である。
FIG. 9 is a schematic view of an ECR plasma etching apparatus which is another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ドライエッチング装置 2 マグネトロン 3 Alアース 4 オゾン発生器 5 電極 6 基板 7 電磁コイル 8 石英板 9 石英シャワープレート 10 石英内筒 11 放電ブロック 12 リングゲート 13 サセプタ 14 電極下部カバー 21 半導体基板 22 素子分離領域 23 pウェル 24 nウェル 25 ゲート絶縁膜 25a シリコン酸化膜 26 ゲート電極 26a シリコン多結晶膜 27 キャップ絶縁膜 27a シリコン酸化膜 28 フォトレジスト膜 29 サイドウォールスペーサ 30 n型半導体領域 31 p型半導体領域 32 シリコン酸化膜 33 接続孔 34 プラグ 35 配線 36 層間絶縁膜 37 接続孔 38 プラグ 39 ストッパ絶縁膜 40 絶縁膜 41 配線溝 42 バリアメタル層 43 配線 44 ドライエッチング装置 45 アース 1 Dry etching equipment 2 magnetron 3 Al ground 4 Ozone generator 5 electrodes 6 substrate 7 electromagnetic coil 8 Quartz plate 9 Quartz shower plate 10 Quartz inner cylinder 11 discharge block 12 ring gate 13 Susceptor 14 Electrode lower cover 21 Semiconductor substrate 22 Element isolation region 23 p-well 24 n-well 25 Gate insulation film 25a Silicon oxide film 26 Gate electrode 26a Silicon polycrystalline film 27 Cap insulation film 27a Silicon oxide film 28 Photoresist film 29 Sidewall spacer 30 n-type semiconductor region 31 p-type semiconductor region 32 Silicon oxide film 33 Connection hole 34 plug 35 wiring 36 Interlayer insulation film 37 Connection hole 38 plugs 39 Stopper insulation film 40 insulating film 41 Wiring groove 42 Barrier metal layer 43 wiring 44 Dry etching system 45 Earth

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 慎一 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 5F004 AA01 AA16 BA14 BB29 BC07 DA27 DB03 DB09 DB10    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shinichi Suzuki             5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company within Hitachi Semiconductor Group F-term (reference) 5F004 AA01 AA16 BA14 BB29 BC07                       DA27 DB03 DB09 DB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウムからなるアースを備えたド
ライエッチング装置を用いて基板上の被エッチング材料
を加工する半導体装置の製造方法であって、 所定数の基板にエッチング処理を行った後、前記アース
の表面に酸化アルミニウムを付着させることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device in which a material to be etched on a substrate is processed by using a dry etching apparatus equipped with a ground made of aluminum, wherein the earth is formed after etching a predetermined number of substrates. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that aluminum oxide is attached to the surface of the semiconductor device.
【請求項2】 アルミニウムからなるアースを備えたド
ライエッチング装置を用いて基板上の被エッチング材料
を加工する半導体装置の製造方法であって、 前記ドライエッチング装置のチャンバ内のガス組成が所
定のガス組成に達した時点で、前記アースの表面に酸化
アルミニウムを付着させることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device in which a material to be etched on a substrate is processed by using a dry etching apparatus having a ground made of aluminum, wherein a gas composition in a chamber of the dry etching apparatus is a predetermined gas. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein aluminum oxide is adhered to the surface of the ground when the composition is reached.
【請求項3】 タングステンまたはシリコンからなるア
ースを備えたドライエッチング装置を用いて基板上の被
エッチング材料を加工することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises processing a material to be etched on a substrate by using a dry etching device having a ground made of tungsten or silicon.
【請求項4】 アルミニウムからなるアースを備えたド
ライエッチング装置を用いて基板上の被エッチング材料
を加工する半導体装置の製造方法であって、 所定数の基板にエッチング処理を行った後、前記ドライ
エッチング装置のチャンバ内にオゾンを導入し、所定の
温度で前記アースの表面に酸化アルミニウムを付着させ
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device in which a material to be etched on a substrate is processed by using a dry etching apparatus provided with a ground made of aluminum, wherein the dry treatment is performed after etching a predetermined number of substrates. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein ozone is introduced into a chamber of an etching apparatus, and aluminum oxide is attached to a surface of the earth at a predetermined temperature.
【請求項5】 アルミニウムからなるアースを備えたド
ライエッチング装置を用いて基板上の被エッチング材料
を加工する半導体装置の製造方法であって、 前記ドライエッチング装置のチャンバ内のガス組成が所
定のガス組成に達した時点で、前記チャンバ内にオゾン
を導入し、所定の温度で前記アースの表面に酸化アルミ
ニウムを付着させることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device in which a material to be etched on a substrate is processed by using a dry etching apparatus having a ground made of aluminum, wherein a gas composition in a chamber of the dry etching apparatus is a predetermined gas. When the composition is reached, ozone is introduced into the chamber, and aluminum oxide is attached to the surface of the earth at a predetermined temperature.
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