JP2007214390A - エッチング方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SiGe(シリコンゲルマニウム)層と、SiGe(シリコンゲルマニウム)層の上に形成されたSi(シリコン)層と、を含むヘテロ構造体をエッチングするマイクロ波プラズマエッチング方法であって、反応ガスとしてフッ化物ガスのみを用い、その流量を10〜800sccm、処理圧力を266Pa以下、マイクロ波パワーを150〜400W、処理温度を5〜25℃として、SiGe(シリコンゲルマニウム)層を選択的に等方性エッチングする。
【選択図】図1
Description
SiGe(シリコンゲルマニウム)層と、前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層の上に形成されたSi(シリコン)層と、を含むヘテロ構造体をエッチングするエッチング方法であって、
反応ガスとしてフッ化物ガスのみを用い、その流量を10〜800sccm、処理圧力を266Pa以下、マイクロ波パワーを150〜400Wとして前記反応ガスのプラズマを生成し、処理温度を5〜25℃として、
前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層を選択的に等方性エッチングすることを特徴とするエッチング方法が提供される。
SiGe(シリコンゲルマニウム)層、Si(シリコン)層を順次形成する工程と、
上述のエッチング方法で、前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
図1は、本発明の第一の実施実施の形態にかかるエッチング方法を表す工程断面図である。
また、図2は、比較例としてのエッチング方法を表す工程断面図である。
図2(a)は、MOSFETのゲート部形成前の当該部分付近を示す断面図である。
この場合、処理装置としてはCDE(chemical dry etching)装置を用い、反応ガスとしてCF4ガスを300sccm(standard cc/分)、CH2F2ガスを100sccm、N2ガスを200sccm、O2ガスを100sccm、処理圧力(チャンバ内圧力)を46Pa(パスカル)、マイクロ波パワーを200W(ワット)、処理温度(被処理物温度)を25℃とした。
図1(a)は、MOSFETのゲート部形成前の当該部分付近の断面図である。
このエッチングでは、処理装置としてはCDE(chemical dry etching)装置を用い、反応ガスとしてCF4ガスを流量500sccm(standard cc/分)、処理圧力(チャンバ内圧力)を200Pa(パスカル)、マイクロ波パワーを200W(ワット)、処理温度(被処理物温度)を25℃、処理時間を60秒とした。
図6は、CDE装置の断面図である。
真空容器100の内部には処理室110が形成されており、処理室110の内部には載置台120が設けられている。この載置台120の上にはウェーハWが載置保持される。また、載置台120には図示しない温度調節機構が設けられており、この温度調節機構によってウェーハWの温度を制御できるようになっている。真空容器100の底部には排気口130が形成されており、この排気口130には、図示しない真空ポンプのような排気手段が接続されている。
図示しない搬送装置によりウェーハWは処理室110内に搬入され、載置台120に載置保持される。図示しない排気手段により、真空容器100の内部及びこれに接続されている部分の雰囲気が所定の圧力まで減圧される。ガス供給手段170から所定量の反応ガスが供給される。一方、マイクロ波発生手段210により発生させたマイクロ波Mは、マイクロ波導波管180によりマイクロ波導入手段190に導かれる。そして、マイクロ波Mはマイクロ波導入手段190からプラズマ発生室200に導入されるので、プラズマ発生室200にプラズマPが発生する。このプラズマPにより反応ガスが分解活性化し、イオンや中性活性種が生成される。そして、イオンや中性活性種は真空容器100に送られるが、寿命の短いイオンは真空容器100まで到達できず寿命の長い中性活性種Eのみが真空容器100まで到達する。中性活性種Eによるエッチングは等方性エッチングであるため、エッチング対象であるSiGe(シリコンゲルマニウム)が等方的にエッチングされる。
近年の半導体装置の製造においては、ウェーハサイズの大型化が図られ、ウェーハ面内でのエッチングの均一性が重要となる。本発明の第三の実施形態にかかるエッチング方法は、特に平面寸法が大きなものに対するエッチングに適している。
また、図8は、シャワーノズル220の平面図である。
図10は、図7、8に表されるシャワーノズル220を用いて、300mmウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ内のその部分における、SiGe(シリコンゲルマニウム)の等方性エッチングの様子を概念的に表した図である。ここで、図中のM字型の折れ線は、ウェーハ内のその部分におけるエッチングレートを表し、図9のグラフの折れ線に対応する。
図12は、本実施形態にかかるシャワーノズル220の平面図である。
本発明者は検討の結果、ウェーハ面内での中性活性種E(フッ素ラジカル)の残留時間を制御することができれば、エッチングの均一性をさらに改善することができるとの知見を得た。
ここで、処理装置としてはCDE装置を用い、前述したエッチング条件であるCF4ガスを流量500sccm、処理圧力を200Pa(パスカル)、マイクロ波パワーを200W(ワット)、処理温度を25℃とし、これにAr(アルゴン)ガスを加えることとした。
ここで、処理装置としてはCDE装置を用い、前述したエッチング条件であるCF4ガスを流量500sccm、Ar(アルゴン)ガスを流量500sccm、マイクロ波パワーを200W(ワット)、処理温度を25℃としたものにおいて、処理圧力を変えることとした。
表2は、フッ化物ガスとしてCF4ガスを、および不活性ガスとしてArガスを用いた場合における、ガス流量と処理圧力との関係の一例を表す。
図16は、本発明の第三の実施形態と第五の実施形態で説明した条件で、300mmウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ内のその部分における、SiGe(シリコンゲルマニウム)の等方性エッチングの様子を概念的に表した図である。
図17〜図19は、本実施の形態にかかるMOSFETの製造工程を示した断面図である。本実施の形態は、SiGe(シリコンゲルマニウム)層を一部残す場合の例である。
図20は、本実施の形態にかかるMOSFETの製造工程を示した断面図である。
2、17 SiGe(シリコンゲルマニウム)層
4、18 歪みSi(シリコン)層
5 フォトレジスト
7 層間絶縁膜領域
19 空洞
220 シャワーノズル
230 ガス噴出口
240 シャッター手段
Claims (9)
- SiGe(シリコンゲルマニウム)層と、前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層の上に形成されたSi(シリコン)層と、を含むヘテロ構造体をエッチングするエッチング方法であって、
反応ガスとしてフッ化物ガスのみを用い、その流量を10〜800sccm、処理圧力を266Pa以下、マイクロ波パワーを150〜400Wとして前記反応ガスのプラズマを生成し、処理温度を5〜25℃として、
前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層を選択的に等方性エッチングすることを特徴とするエッチング方法。 - 前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層は、Ge(ゲルマニウム)の含有量が10〜50原子パーセントであることを特徴とする請求項1記載のエッチング方法。
- 前記フッ化物ガスは、水素原子を含まないことを特徴とする請求項1または2に記載のエッチング方法。
- 前記ヘテロ構造体を含む被処理物表面に対する中性活性種の供給位置が変更可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のエッチング方法。
- 前記反応ガスとしてのフッ化物ガスに対して0.6〜100倍の流量の不活性ガスをさらに加えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のエッチング方法。
- 前記処理圧力を20〜200Paとすることを特徴とする請求項5記載のエッチング方法。
- MOSFETのソース/ドレイン領域となる前記Si(シリコン)層がオーバーハングするように前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層をエッチング、またはすべて除去することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のエッチング方法。
- MOSFETのチャネル領域となる前記Si(シリコン)層の下方の前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層をすべて除去することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のエッチング方法。
- SiGe(シリコンゲルマニウム)層、Si(シリコン)層を順次形成する工程と、
請求項1〜8のいずれか1つに記載のエッチング方法で、前記SiGe(シリコンゲルマニウム)層をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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