JP2003534659A - 半導体装置の反射防止膜をドライエッチングにより除去する方法 - Google Patents

半導体装置の反射防止膜をドライエッチングにより除去する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板１に誘電体層２、導電体層３、無機質反射防止膜４、レジストマスク６を積層した半導体装置を提供する。 【解決手段】 レジストマスク６を用いて無機質反射防止膜４をパターンニングする。誘電体層２までエッチングして導電体層３をパターンニングする。レジストマスク６を除去する。重合ガスを用いてドライエッチングにより無機質反射防止膜４を除去する。これにより、実質的にほとんどクリティカル・ディメンションに変化が起きない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体装置の製造方法に関する。特にこの発明は、基板上に誘電体
層、導電体層、無機物反射防止膜、レジストマスクを順に積層して成る半導体装
置において、レジストマスクを介して無機物反射防止膜をパターンニングし、誘
電体層までエッチングして導電体層をパターンニングし、レジストマスクを除去
し、そして無機物反射防止膜を除去する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法は米国特許番号５、９６３、８４１で知られている。ここでは
底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）を用いて導電ゲートを半導体装置内に形成する技術
が開示されている。最初に用意されるのは上記のような誘電体層、導電体層、酸
化物層が形成されたＢＡＲＣ膜、そしてレジストマスクが形成される基板である
。レジストマスクを介して選択された酸化物層領域、ＢＡＲＣ膜、そして導電ゲ
ート層をエッチングする。レジストマスクを除去して下部の酸化物層を露出させ
る。酸化物層も除去してＢＡＲＣ膜を露出させる。最後に、残ったＢＡＲＣ膜も
除去する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この公知の方法ではゲートのクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）に損失が
生じるこが判明した。導電体層内の経路寸法はレジストマスクにより規定される
寸法には正確には相当しない。ＩＣに搭載される装置の縮小化に応じて精度の高
いＣＤ制御が要求される。さらにこの公知の方法では導電体材料のエッチングに
より形成された溝の領域において端部が平坦にならないということも判明した。
【０００４】 この発明は、上記のような冒頭に記載した半導体装置の製造方法においてＣＤ
に全く又は実質的に全く変化が起こらない方法を提供することを目的としている
。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、重合化ガスを用いたドライエッチングにより無機質反射防止膜を
除去することを特徴としている。
【０００６】 ドライエッチングは、（例えば、多結晶シリコンで形成された）導電体層や酸
化物に対して選択性が良く、ＣＤに変化が生じない。上記公知方法ではウエット
エッチングを採用している。このエッチングは反射防止膜（ＡＲＣ）と（例えば
、多結晶シリコンで形成された）導電体層との間で低選択性を示し、エッチング
の異方性にＣＤ損失が依存することをこの発明は前提としている。
【０００７】 この発明の一実施例では、無機質ＡＲＣがシリコン（酸）窒化物（ＳｉＯｘＮｙ ）に用いられる。導電体材料の層は例えば多結晶シリコンを含むが、ＳｉＧｅ
や、またＡｌ等の金属でも良い。導電体材料層をエッチング後、ＳｉＯｘＮｙ層
をドライエッチングにより除去する。ドライエッチングには、例えばＣＨ３Ｆ等
のＣＨｘＦｙタイプの重合化ガスを用いると良い。このエッチングは多結晶シリ
コンと酸化物に対して良い選択性を示す。ＳｉＯｘＮｙにおける値ｘ、ｙはＣＨｘ Ｆｙにおける値ｘ、ｙとは同じでなくても良い。
【０００８】 さらなる実施例では、無機質ＡＲＣ上に酸化物層が形成され、とりわけ、ＡＲ
Ｃによるレジストマスクの化学的汚染を防止する。この酸化物層は蒸着のみなら
ずＳｉＯｘＮｙ層のプラズマ処理によっても得られる。後者の方法では、上部層
の厚みは正確ではなく、また、ＡＲＣよりも多く酸化物を含む。ＡＲＣを除去す
るドライエッチングは酸化物に選択性を示すので、ドライエッチングによりＡＲ
Ｃを除去する前にＡＲＣ上の酸化物層を除去することが望ましい。さらに別の実
施例では、レジストマスクによる酸化物層と下部無機質ＡＲＣのパターンニング
の後、最初にレジストマスクを除去する。そして多結晶シリコンのエッチングが
２ステップで行われる。最初にエッチングによる公知の方法で酸化物層を除去す
る。時間が遅れずしてこのエッチング処理が終わらない場合は、同時にＳｉＯｘ Ｎｙ層の一部分をエッチングしても良い。ＳｉＯｘＮｙ層の残留部分を公知の方
法による多結晶シリコンのエッチング用ハードマスクとして用いる。ＳｉＯｘＮｙ に対する多結晶シリコンの高選択性によりマスクがダメージを受けるのを防止
できる。最後に、マスク残留部をドライエッチングにより除去する。
【０００９】 後の実施例のさらなる効果としては多結晶シリコンをエッチングする無機物ハ
ードマスクがエッチングの化学的特質に影響を与えないということである。米国
特許番号５、９６３、８４１においては、無機物レジストマスクにより多結晶シ
リコンをエッチングするが、エッチング処理最中にエッチングの化学的特質に影
響が与えられ、さらには最終結果物にも影響が与えられる。
【００１０】 さらなる効果としては、多結晶シリコンエッチングの前の酸化物除去により、 多結晶シリコン下部の誘電体層がダメージを受けることを防止できることで
ある。この誘電体層は例えば酸化物（いわゆるゲート酸化物）より成る。もし、
ＡＲＣから酸化物が除去される時にゲート酸化物が露出する場合は、この除去が
影響を受けるエッチング処理によりゲート酸化物並びにその絶縁物がダメージを
受けることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１において、半導体装置はシリコン基板１とその上に誘電体層２を備えてい
る。誘電体層２は例えば酸化物（ゲート酸化物）から成る。誘電体層２上には導
電体層３（ゲート層）が設けられ、導電体層３はこの実施例では多結晶シリコン
で形成されている。導電体層３上のＳｉＯｘＮｙ層が無機質反射防止膜（ＡＲＣ
）４として用いられる。ＡＲＣ４は酸化物層５で覆われ、その上にレジストマス
ク６が形成されている。酸化物層５とＡＲＣ４がレジストマスク６によりパター
ンニングされる。レジストマスク６内に開口を形成することによりゲートのＣＤ
が規定される。
【００１２】 図２において、最初にレジストマスク６を公知の方法により除去する。この後
、少なくとも酸化物層５をエッチング処理により除去する。このエッチング処理
時にＡＲＣ４の一部を除去しても良い。ＡＲＣ４の残留部は導電体層３エッチン
グ用ハードマスクとして機能する。
【００１３】 図３において、導電体層３をパターンニングする。好ましくは、Ｃｌ２/ＨＢ
ｒ/Ｈｅ/Ｏ２等の合成ガスを用いて、異方性エッチングにより誘電体層２までエ
ッチングする。多結晶シリコン・エッチングはとりわけＳｉＯｘＮｙに対して高
選択性を示すのでマスクにダメージを与えない。
【００１４】 導電体層３をエッチングする前に酸化物層５を除去する。これは、上記処理を
逆に行うと露出した誘電体層２がダメージを受ける可能性があるからである。
【００１５】 図４において、多結晶シリコン・エッチング用ハードマスクとしても用いられ
る無機質ＡＲＣ４を重合ガスによるドライエッチングにより除去する。重合ガス
としては、好ましくは、ＣＨｘＦｙ層で表される例えばＣＨｘＦを用いると良い
。このエッチングは多結晶シリコンと酸化物に対してよい選択性を示す。この結
果、ＣＤに変化が起きずにＡＲＣ４を除去することができる。酸化物に対してド
ライエッチングが高選択性を示すので、ＡＲＣ４を除去する前にＡＲＣ４上の酸
化物層５を除去するのが望ましい。
【００１６】 多結晶シリコンゲート３が規定された後、公知の方法により、基板１内にソー
ス・ドレイン領域を設け、そしてトランジスタ間配線を形成して、この半導体装
置を集積回路化しても良い。
【００１７】 この発明は上記実施例に限らす、以上の開示により当業者であれば他の変形例
も考えられる。例えば、多結晶シリコンエッチング処理の間又は開始時に無機質
ＡＲＣ４から酸化物層５除去しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の半導体装置の製造方法の一工程であって、レジストマスクにより酸
化物層と無機物反射防止層がパターンニングされた後の半導体装置を示す断面図
である。
【図２】 この発明の半導体装置の製造方法の一工程であって、レジストマスクと酸化物
層が除去された後の半導体装置を示す断面図である。
【図３】 この発明の半導体装置の製造方法の一工程であって、酸化物層がエッチング除
去された後の半導体装置を示す断面図である。
【図４】 この発明の半導体装置の製造方法の一工程であって、無機物反射防止層が除去
された後の半導体装置を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルタルス、ティー．エフ．エム．デ、 ラート オランダ国5656、アーアー、アインドーフ ェン、プロフ．ホルストラーン、６ (72)発明者 ヨハネス、バン、ウィンガーデン オランダ国5656、アーアー、アインドーフ ェン、プロフ．ホルストラーン、６ (72)発明者 ペトルス、エム．メイジャー オランダ国5656、アーアー、アインドーフ ェン、プロフ．ホルストラーン、６ Ｆターム(参考） 5F004 DA00 DB00 EA23 EB02 EB08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を設け、この基板上に誘電体層、この誘電体層上に導電体層、この導電体
    層上に無機質反射防止膜、そしてこの無機質反射防止膜上にレジストマスクを設
    けた半導体装置の製造方法であって、 前記レジストマスクを用いて前記無機質反射防止膜４をパターンニングする工
    程と、 前記誘電体層までエッチングして前記導電体層をパターンニングする工程と、 前記レジストマスクを除去する工程と、そして 前記無機質反射防止膜を除去する工程とを備え、 重合ガスを用いたドライエッチングにより前記無機質反射防止膜を除去するこ
    とを特徴とした半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記前記無機質反射防止膜と前記レジストマスクとの間に酸化物層を設け、前
    記レジストマスクを用いて前記酸化物層をパターンニングし、この間に前記無機
    質反射防止膜をパターンニングして、その上の前記酸化物層を除去することを特
    徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記導電体層をエッチングする前に前記酸化物層を除去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。
  4. 【請求項４】 前記無機質反射防止膜としてＳｉＯｘＮｙを用いることを特徴とする請求項１
    乃至３に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記重合ガスとしてＣＨｘＦｙを用い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。
  6. 【請求項６】 前記導電体層をエッチングする前に前記レジストマスクを除去することを特徴
    とする請求項１乃至５に記載の半導体装置の製造方法。
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