JP2008085341A - 半導体素子のリセスゲートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バルブ型リセスパターンの第1トレンチパターンとバルブパターンとの接続部分をラウンドさせることにより、リーク電流及びゲート絶縁膜の特性の劣化を防止できる半導体素子のリセスゲートの製造方法を提供すること。
【解決手段】基板31Cをエッチングして第1トレンチパターン37Aを形成するステップと、第1トレンチパターン37Aの側壁にスペーサ38Aを形成するステップと、スペーサをエッチングバリアとして、第1トレンチパターンの底面部をエッチングして第2トレンチパターンを形成するステップと、等方性エッチングにより、第2トレンチパターンの側壁をラウンドさせると同時に、バルブパターン37Cを形成するステップと、第1トレンチパターン37A、ラウンドされた第2トレンチパターン37D、及びバルブパターン37Cからなるバルブ型リセスパターン100上にリセスゲートを形成するステップとを含む。
【選択図】図3F
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【選択図】図3F
Description
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、半導体素子のリセスゲートの製造方法に関する。
半導体素子の製造において、ゲートを平坦なアクティブ領域上に形成する従来のプレーナゲートの形成方法では、半導体素子の高集積化に伴うパターンサイズの縮小が、ゲートチャネル長の短縮、及びイオンのドーピング濃度の増大に直結する。これは、電界の増大による接合リークを引き起こして、素子のリフレッシュ特性の確保を困難にするという問題がある。これを改善するための手段として、アクティブ領域をリセスエッチングした後、リセス上にゲートを形成するという3次元リセスゲート(3−Dimension Recess Gate、以下、「RG」と称する。)工程をゲートの形成方法として適用することができる。リセスゲート工程を適用することで、チャネル長の増大及びイオンのドーピング濃度の減少が可能となるため、素子のリフレッシュ特性は大きく改善される。
図1A及び図1Bは、従来技術に係る半導体素子のリセスゲートの製造方法を説明するための断面図である。
図1Aに示すように、半導体基板11の所定領域に素子分離構造12を形成し、アクティブ領域13を画定する。
続いて、半導体基板11のアクティブ領域13をエッチングして複数のバルブ型リセス14を形成する。それぞれのバルブ型リセス14の上部は垂直パターン14Aであり、下部はバルブパターン14Bである。バルブパターン14Bは、垂直パターン14Aを先に形成した後、垂直パターン14Aの両側壁に酸化物系物質を用いてスペーサ15を形成し、スペーサ15をエッチングバリアとしてリセスエッチングを行うことによって形成される。
次に、図1Bに示すように、基板11上のパッド酸化膜(図示せず)と、垂直パターン14Aの両側壁に形成されたスペーサ15とを除去した後、バルブ型リセス14を含む半導体基板11上にゲート絶縁膜16を形成する。次いで、ゲート絶縁膜16上に、半導体基板11の表面から突出するように、ゲート導電膜用ポリシリコン膜17とゲート金属膜18とを蒸着し、リセスゲートRGを形成する。これにより、バルブ型リセス14は、全て埋め込まれる。
しかし、上述した従来技術では、垂直パターン14Aの両側壁に形成されたスペーサ15がバルブパターン14Bのエッチング時にバリアとなっているので、バルブパターンの等方性エッチングの間に、バルブ型リセス14における垂直パターン14Aとバルブパターン14Bとの接続部分での突起(図1Aの‘A’参照)の発生を防ぐことはできなかった。
図2A及び図2Bは、従来技術に係る問題を示すTEM写真である。
図2Aを参照すると、バルブ型リセス24が形成されていることが分かる。説明を省略しているが、図中の符号「21」は半導体基板、「22」は素子分離構造、「23」はアクティブ領域を表す。図2Bを参照すると、バルブ型リセス24の垂直パターン24Aとバルブパターン24Bとの接続部分に、バルブパターン24Aの両側壁に形成されたスペーサ絶縁膜25がバリアとなっているので、バルブパターン24Bを形成するための等方性エッチング時、図中の符号‘B’で示される突起‘B’が発生していることが分かる。
このような突起‘B’は、後続のゲート絶縁膜の特性を劣化させ、応力集中点となってリークソースとして作用し、素子の製造歩留まりを低減させてしまうという問題を引き起こす。
そこで、本発明は、上記した従来の技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、バルブ型リセスゲートにおいて、第1トレンチパターンとバルブパターンとの接続部分に丸味を持たせる(以下、ラウンドさせると記す)ことにより、リーク電流及びゲート絶縁膜の特性の劣化を防止するのに好適な半導体素子のリセスゲートの製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、基板をエッチングして第1トレンチパターンを形成するステップと、該第1トレンチパターンの側壁にスペーサを形成するステップと、該スペーサをエッチングバリアとして、前記第1トレンチパターンの底面部をエッチングして第2トレンチパターンを形成するステップと、等方性エッチングにより、前記第2トレンチパターンの側壁をラウンドさせると同時に、バルブパターンを形成するステップと、前記第1トレンチパターン、ラウンドされた前記第2トレンチパターン、及び前記バルブパターンからなるバルブ型リセスパターン上にリセスゲートを形成するステップとを含む半導体素子の製造方法を提供する。
また、本発明は、基板の所定領域を露出させるハードマスクパターンを形成するステップと、該ハードマスクパターンをエッチングバリアとして、前記基板をエッチングして第1トレンチパターンを形成するステップと、該第1トレンチパターンの側壁にスペーサを形成するステップと、該スペーサをエッチングバリアとして、前記第1トレンチパターンの底面部をエッチングして第2トレンチパターンを形成するステップと、プラズマ酸化により、前記第2トレンチパターンの側壁をラウンドさせるステップと、ラウンドされた前記第2トレンチパターンにより、前記第1トレンチパターンに接続されるバルブパターンを形成するステップと、前記第1トレンチパターン、ラウンドされた前記第2トレンチパターン、及び前記バルブパターンからなるバルブ型リセスパターン上にリセスゲートを形成するステップとを含む半導体素子の製造方法を提供する。
本発明によれば、バルブ型リセスのバルブパターンを形成するための等方性エッチングの時に、第1トレンチパターンとバルブパターンとの接続部分をラウンドさせるので、従来のような接続部分の突起の発生を抑え、突起に起因するよるリーク電流を防止することができるという効果がある。
また、バルブパターンの形成時に用いられるCF4/He/O2の混合ガスに、シリコンエッチングガスのCl2又はHBrガスを添加するので、バルブパターンの形状がより均一になるという効果がある。
また、リセスゲートのチャネル長の増大及びイオンのドーピング濃度の減少が得られるため、素子のリフレッシュ特性を大きく改善することができるという効果がある。
更に、設計ルールの確保に伴い、工程マージンの最大化が可能なため、論理回路を含む半導体素子の高集積化、歩留まりの向上、及び製造コストの低減が実現できるという効果がある。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施の形態をより詳細に説明する。
図3A〜図3Hは、本発明の一実施の形態に係る半導体素子のリセスゲートの製造方法を説明するための断面図であり、製造工程の各段階における素子の構造を示す。
まず、図3Aに示すように、半導体基板31の所定領域に、STI(Shallow Trench Isolation)法により、素子分離構造32を形成する。
続いて、半導体基板31上にハードマスク用ポリシリコン膜34を蒸着する。ここで、ハードマスク用ポリシリコン膜34の下には、STI処理時に用いられたパッド酸化膜が残留する。このパッド酸化膜を、「ハードマスク用酸化膜33」と称する。
続いて、ハードマスク用ポリシリコン膜34上に反射防止膜35を蒸着し、反射防止膜35の所定領域上にフォトレジストパターン36を形成する。
次に、図3Bに示すように、フォトレジストパターン36をエッチングバリアとして、半導体基板31の表面が露出するまで、反射防止膜35、ハードマスク用ポリシリコン膜34、及びハードマスク用酸化膜33をエッチングする。
このとき、反射防止膜35、ハードマスク用ポリシリコン膜34、及びハードマスク用酸化膜33のエッチングは、TCP(Transfomer Coupled Plasma)型又はICP(Inductivity Coupled Plasma)型のプラズマソースを用い、塩素系ガスを注入した後、ソースパワー及びバイアスパワーを印加して行なわれる。ここで、塩素系ガスは、Cl2ガスを含む。
このようなエッチング処理により、酸化膜ハードマスクパターン33A、ポリシリコンハードマスクパターン34A、及び反射防止膜パターン35Aが形成される。即ち、ハードマスクパターンは、酸化膜及びポリシリコン膜のスタック構造を有する。
次に、図3Cに示すように、フォトレジストパターン36を除去する。このとき、反射防止膜パターン35Aもほとんど除去され、除去後に残留する反射防止膜パターン35Aも、後続のポリシリコンハードマスクパターン34Aを用いるエッチング時に完全に除去される。
ポリシリコンハードマスクパターン34Aを用いて、半導体基板31をエッチングして第1トレンチパターン37Aを形成する。図中の符号「31A」は、パターニングされたこの状態の基板(第1基板と称する)を表す。
第1トレンチパターン37Aを形成するためのエッチングは、TCP型又はICP型のプラズマソースを用いる装置で行い、このときの圧力は約2.67Pa〜10.7Pa(20mTorr〜80mTorr)の範囲であり、ソースパワーは約400W〜1000Wの範囲、バイアスパワーは約100W〜400Wの範囲で印加する。また、エッチングガスは、塩素系ガスと臭素系ガスとの混合ガスに、少量のO2ガスを添加したガスである。塩素系ガスとしては、Cl2を約30sccm〜100sccmの範囲の流量で供給し、臭素系ガスとしては、HBrを約30sccm〜100sccmの範囲の流量で供給し、O2ガスを、塩素系ガス及び臭素系ガスに比べて相対的に少量で供給する。例えば、O2ガスは、多くとも30sccm以下の流量で供給される。
第1トレンチパターン37Aは、最終的に形成されるバルブ型リセスにおける、側壁が垂直形状の上部領域に対応する。
一方、第1トレンチパターン37Aの深さは、実現しようとするバルブ型リセスに応じて定めることができる。
また、第1トレンチパターン37Aの形成時、ポリシリコンハードマスクパターン34Aの一部は除去され、一部は残留する。当該残留するポリシリコンハードマスクパターン34Aを、「第1ポリシリコンハードマスクパターン34B」と称する。
次に、図3Dに示すように、残留する第1ポリシリコンハードマスクパターン34Bを含む構造全体の上にスペーサ物質層38を形成する。ここで、スペーサ物質層38は、酸化物で形成するが、約500℃〜700℃の範囲の温度の雰囲気で、約50Å〜100Åの範囲の厚さに形成する。
このように、スペーサ物質層38に酸化物を用いるのは、バルブ型リセスが形成された後のウェットエッチングにより、STI処理時に使用されて残留しているパッド酸化膜とスペーサ物質層38とを同時に除去できるからである。すなわち、処理を容易にするため、酸化物の膜を用いることが好ましい。
次に、スペーサ物質層38をドライエッチングして第1トレンチパターン37Aの側壁にスペーサ38Aを形成する。スペーサ物質層38のエッチングは、TCP型又はICP型のプラズマソースを用いる装置において、CF系ガスとCHF系ガスとが混合されたプラズマに、O2ガスを添加して行われる。ここで、CF系ガスは、CF4ガスであり、CHF系ガスは、CHF3ガスである。
次に、図3Eに示すように、スペーサ38Aの形成後に露出した第1トレンチパターン37Aの底面部を一定の深さにエッチングして第2トレンチパターン37Bを形成する。図中の符号「31B」は、パターニングされたこの状態の基板(第2基板と称する)を表す。第2トレンチパターン37Bの深さは、図3Dの状態の第1トレンチパターン37Aに比べて相対的に浅く、幅は第1トレンチパターン37Aに比べて小さい。第2トレンチパターン37Bは、第1トレンチパターン37Aと同じトレンチ構造であるため、第1トレンチパターン37Aと第2トレンチパターン37Bとからなる二重のトレンチ構造が形成される。第2トレンチパターン37Bを形成するためのエッチング工程を、「SDT(Slightly Double Trench Etch)」工程という。
第1トレンチパターン37Aの底面部を一定の深さにエッチングして第2トレンチパターン37Bを形成する処理は、TCP型又はICP型のプラズマソースを用いる装置で行い、このときの圧力は約2.67Pa〜10.7Pa(20mTorr〜80mTorr)の範囲であり、ソースパワーは約400W〜1000Wの範囲、バイアスパワーは約100W〜400Wの範囲で印加する。また、エッチングガスは、塩素系ガスと臭素系ガスとの混合ガスに、少量のO2ガスを添加させたものである。塩素系ガスとしては、Cl2を約30sccm〜100sccmの範囲の流量で供給し、臭素系ガスとしては、HBrを約30sccm〜100sccmの範囲の流量で供給し、O2ガスは、塩素系ガス及び臭素系ガスに比べて相対的に少量で供給する。例えば、O2ガスは、多くとも30sccm以下の流量で供給する。
このような一連の処理により、第1トレンチパターン37Aと第2トレンチパターン37Bとからなるトレンチパターンが形成される。ここで、第1ポリシリコンハードマスクパターン34Bの一部は除去され、一部は残留する。当該残留する第1ポリシリコンハードマスクパターン34Bを、「第2ポリシリコンハードマスクパターン34C」と称する。
一方、第2トレンチパターン37Bを形成した後、第2ポリシリコンハードマスクパターン34C、第1トレンチパターン37A、及び酸化膜ハードマスクパターン33Aの各側壁を除く残りの全ての領域上のスペーサ38Aは、全て除去され、存在しなくなる。したがって、スペーサ38Aは、第1トレンチパターン37A、第2ポリシリコンハードマスクパターン34C、及び酸化膜ハードマスクパターン33Aの各側壁にのみ残留する。
次に、図3Fに示すように、スペーサ38Aをバリアとして、第2トレンチパターン37Bの底面部を等方性エッチングしてバルブパターン37Cを形成する。図3F中の符号「31C」は、パターニングされたこの状態の基板(第3基板と称する)を表す。
バルブパターン37Cを形成するための等方性エッチングは、TCP型の装置において、約2.67Pa〜13.3Pa(20mTorr〜100mTorr)の範囲の圧力雰囲気で、約500W〜1500Wの範囲のソースパワーを印加して行う。更に、等方性エッチングは、ファラデーシールドが搭載されたICP型、MDS(Microwave Down Stream)型、ECR(Electron Cyclotron Resonance)型、又はヘリカル型のプラズマソースを用いるエッチング装置において、約300W〜3000Wの範囲のパワーを印加して行うこともできる。
このような等方性エッチング時のエッチングガスは、CF4、He、及びO2が混合された混合ガス(CF4/He/O2と記す)を用いる。
まず、TCP型のプラズマソースを用いる装置の場合には、約30sccm〜80sccm/約50sccm〜300sccm/約10sccm〜50sccmの割合でCF4、He、O2を混合して使用する。このとき、CF4及びO2ガスは、通常、パターニングされた第2基板31Bをエッチングすると同時に、エッチングされた表面を酸化させる特性がある。
また、ファラデーシールドが搭載されたICP型、MDS型、ECR型、又はヘリカル型のプラズマソースを用いるエッチング装置の場合には、混合ガスのCF4/He/O2の流量比を約12:100:30の割合で使用する。
上記のような等方性エッチングがケミカルドライエッチング特性を有することから、バルブパターン37Cは、第1トレンチパターン37A及び第2トレンチパターン37Bとは異なり、丸い形状(以下、ラウンド形状と記す)に形成される。また、等方性エッチング時、混合ガスのCF4/He/O2の流量の割合を調整することにより、パターニングされた第2基板31Bはエッチングされると同時に、その表面のプラズマ酸化が行われる。
例えば、バルブパターン37Cの形成のために、パターニングされた第2基板31Bを約300Å〜500Åの範囲の厚さエッチングすると、そのエッチングと同時に、第1トレンチパターン37Aとバルブパターン37Cとをつなぐ第2トレンチパターン37Bの表面でプラズマ酸化が発生し、酸化膜39が形成される。このように酸化膜39が形成されると、第2トレンチパターン37Bの側壁は、ラウンドされる(図3Fの‘R’参照)。以下、ラウンド処理された第2トレンチパターンを、「ラウンドされた第2トレンチパターン37D」と称する。
ラウンドされた第2トレンチパターン37Dを形成するための酸化膜39は、次のような方法によっても形成することができる。
即ち、バルブパターン37Cを形成するためのエッチングを行う前に、酸化膜39を形成することもできる。このとき、ファラデーシールドが搭載されたICP型、MDS型、ECR型、又はヘリカル型のプラズマソースを用いるエッチング装置において、CF4/He/O2を約1:10:250の流量の割合で混合し、プラズマ酸化処理を行う。こうすると、第2トレンチパターン37Bの側壁の結晶構造のシリコン(Si)が酸化され、約20Å以下の厚さ(約5Å〜20Åの範囲)の酸化膜39が形成される。すなわち、CF4/He/O2を、約1:10:250の割合で混合すると、等方性エッチングに比べ、主にプラズマ酸化が発生するため、酸化膜39が先に形成され、第2トレンチパターン37Bの側壁がラウンドされて、ラウンドされた第2トレンチパターン37Dが形成される。その後、前述した等方性エッチングの条件でエッチングを行うと、バルブパターン37Cが形成される。
上述したように、酸化膜39の形成を通じて、第2トレンチパターン37Bの側壁をラウンドさせ、ラウンドされた第2トレンチパターン37Dを形成すると、第1トレンチパターン37Aとバルブパターン37Cとの接続部分で発生した突起が除去され、これにより、ゲートリークのような問題を防止することができる。
第1トレンチパターン37A、バルブパターン37C、及びラウンドされた第2トレンチパターン37Dは、「バルブ型リセスパターン100」を形成する。
一方、バルブパターン37Cを形成するためのエッチング時、CF4/He/O2の混合ガスに、シリコンエッチングガスであるCl2又はHBrをCF4の1/3〜1/5の割合で添加することができる。その場合、バルブ型リセスパターン100の内部及び外部のエッチング損失を引き起こさずに、スペーサ38Aに対して高い選択比を有し、かつ歪みのないバルブパターン37Cを形成することができる。これにより、バルブパターン37Cの均一性を一層確保することができる。
このようなバルブパターン37Cの形成時、第2ポリシリコンハードマスクパターン34Cは、全て除去され、存在しなくなる。このとき、第2ポリシリコンハードマスクパターン34Cの下にある酸化膜ハードマスクパターン33Aは、バルブパターン37Cの形成時のエッチングがパターニングされた第2基板31Bの表面を損傷することを防止する。
次に、図3Gに示すように、フッ酸(HF)溶液のようなケミカルを用いる等方性ウェットエッチングを洗浄処理として行い、酸化物質からなるスペーサ38A、酸化膜39、及び酸化膜ハードマスクパターン33Aを除去する。ここで、スペーサ38A、ラウンドされた第2トレンチパターン37D、及び酸化膜ハードマスクパターン33Aは、酸化物で形成する場合を例示しているが、スペーサ38A、ラウンドされた第2トレンチパターン37D、及び酸化膜ハードマスクパターン33Aは、実質的に同一又は類似のエッチング特性を有する他の種類の物質で形成することもできる。
次に、図3Hに示すように、バルブ型リセスパターン100を含むパターニングされた第3基板31C上にゲート絶縁膜40を蒸着する。そして、ゲート絶縁膜40上にゲート導電膜とゲート金属膜とを蒸着し、バルブ型リセスパターン100を完全に埋め込む。ゲートパターニング処理によって、パターニングされたゲート導電膜41とパターニングされたゲート金属膜42とを形成する。ゲート導電膜41はポリシリコン膜を含み、ゲート金属膜42はタングステン(w)を含む。これにより、ゲート絶縁膜40上に、パターニングされたゲート導電膜41とパターニングされたゲート金属膜42とが積層されたバルブ型リセスゲートRGが形成される。
上述した実施の形態において、第1トレンチパターンの形成後、第2トレンチパターンを形成せずに等方性エッチング又はプラズマ酸化を直接行うこともできるが、この場合には、ラウンド効果が発生しにくいだけでなく、突起が過度に発生するという短所がある。したがって、好ましくは、第2トレンチパターンの形成後、等方性エッチングによりバルブパターンを形成するか、第2トレンチパターンの形成後、プラズマ酸化を行うと同時に、バルブパターンを形成することにより、突起の発生を抑制する。
上述のように、本発明は、バルブ型リセスパターン100を形成することによってチャネル長を増大させているので、半導体素子を高集積化しても、短チャネル長の問題の発生を防止することができる。
また、第1トレンチパターン37Aとバルブパターン37Cとの接続部分37Bをラウンド処理することにより、突起の発生を防止し、ゲートリークのような問題を防止することができる。
更に、バルブパターンの形成時に用いられるCF4/He/O2の混合ガスに、シリコンエッチングガスであるCl2又はHBrガスを添加することにより、バルブパターンの形状をより均一に形成することができる。
本発明は、バルブ型リセスのバルブパターンを形成する等方性エッチングの時、このエッチングと同時に、プラズマ酸化が行われ、第1トレンチパターンとバルブパターンとの接続部分をラウンドさせることにより、突起に起因するリーク電流を防止することができるという効果がある。
また、リセスゲートのチャネル長の増大及びイオンのドーピング濃度の減少が得られるため、素子のリフレッシュ特性を大きく改善することができるという効果がある。
更に、設計ルールの確保に伴い、工程マージンの最大化が可能なため、論理回路を含む半導体素子の高集積化、歩留まりの向上、及び製造コストの低減を実現できるという効果がある。
以上では、本発明を特定の実施の形態によって説明したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
31 半導体基板
31A パターニングされた第1基板
31B パターニングされた第2基板
31C パターニングされた第3基板
32 素子分離構造
33 ハードマスク用酸化膜(パッド酸化膜)
33A 酸化膜ハードマスクパターン
34 ハードマスク用ポリシリコン膜
34A ポリシリコンハードマスクパターン
34B 第1ポリシリコンハードマスクパターン
34C 第2ポリシリコンハードマスクパターン
35 反射防止膜
35A 反射防止膜パターン
36 フォトレジストパターン
37A 第1トレンチパターン
37B 第2トレンチパターン
37C バルブパターン
37D ラウンドされた第2トレンチパターン
38A スペーサ
39 酸化膜
40 ゲート絶縁膜
41 パターニングされたゲート導電膜
42 パターニングされたゲート金属膜
100 バルブ型リセスパターン
31A パターニングされた第1基板
31B パターニングされた第2基板
31C パターニングされた第3基板
32 素子分離構造
33 ハードマスク用酸化膜(パッド酸化膜)
33A 酸化膜ハードマスクパターン
34 ハードマスク用ポリシリコン膜
34A ポリシリコンハードマスクパターン
34B 第1ポリシリコンハードマスクパターン
34C 第2ポリシリコンハードマスクパターン
35 反射防止膜
35A 反射防止膜パターン
36 フォトレジストパターン
37A 第1トレンチパターン
37B 第2トレンチパターン
37C バルブパターン
37D ラウンドされた第2トレンチパターン
38A スペーサ
39 酸化膜
40 ゲート絶縁膜
41 パターニングされたゲート導電膜
42 パターニングされたゲート金属膜
100 バルブ型リセスパターン
Claims (19)
- 基板をエッチングして第1トレンチパターンを形成するステップと、
該第1トレンチパターンの側壁にスペーサを形成するステップと、
該スペーサをエッチングバリアとして、前記第1トレンチパターンの底面部をエッチングして第2トレンチパターンを形成するステップと、
等方性エッチングにより、前記第2トレンチパターンの側壁をラウンドさせると同時に、バルブパターンを形成するステップと、
前記第1トレンチパターン、ラウンドされた前記第2トレンチパターン、及び前記バルブパターンからなるバルブ型リセスパターン上にリセスゲートを形成するステップと、を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 前記等方性エッチングが、
CF4、He、及びO2の混合ガスを用いて行われることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記混合ガスにおいて、
前記CF4、He、及びO2ガスの流量を、それぞれ30sccm〜80sccm、50sccm〜300sccm、10sccm〜50sccmの範囲内とすることを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記混合ガスにおいて、
前記CF4、He、及びO2を、12:100:30の割合で混合することを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記等方性エッチングが、
TCP型、ファラデーシールドが搭載されたICP型、MDS型、ECR型、及びヘリカル型からなるグループの中から選択されるいずれか1つの型のプラズマソースを用いるエッチング装置で行われることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記TCP型のプラズマソースを用いる前記等方性エッチングが、
2.67Pa〜13.3Paの範囲の圧力雰囲気で、500W〜1500Wの範囲のソースパワーを印加して行われることを特徴とする請求項5に記載の半導体素子の製造方法。 - CF4、He、及びO2の前記混合ガスに、前記CF4の1/3〜1/5の割合でCl2又はHBrを更に添加することを特徴とする請求項2に記載の半導体素子の製造方法。
- 基板の所定領域を露出させたハードマスクパターンを形成するステップと、
該ハードマスクパターンをエッチングバリアとして、前記基板をエッチングして第1トレンチパターンを形成するステップと、
該第1トレンチパターンの側壁にスペーサを形成するステップと、
該スペーサをエッチングバリアとして、前記第1トレンチパターンの底面部をエッチングして第2トレンチパターンを形成するステップと、
プラズマ酸化により、前記第2トレンチパターンの側壁をラウンドさせるステップと、
ラウンドされた該第2トレンチパターンにより、前記第1トレンチパターンに接続されるバルブパターンを形成するステップと、
前記第1トレンチパターン、ラウンドされた前記第2トレンチパターン、及び前記バルブパターンからなるバルブ型リセスパターン上にリセスゲートを形成するステップと、を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 前記プラズマ酸化が、
CF4、He、及びO2の混合ガスを用いて行われることを特徴とする請求項8に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記プラズマ酸化が、
前記CF4、He、及びO2を、1:10:250の割合で混合して行われることを特徴とする請求項9に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記プラズマ酸化が、
ファラデーシールドが搭載されたICP型、MDS型、ECR型、及びヘリカル型からなるグループの中から選択される何れか1つの型のプラズマソースを用いるエッチング装置で行われることを特徴とする請求項8に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記第1トレンチパターン及び前記第2トレンチパターンが、垂直形状の側壁を有することを特徴とする請求項1又は8に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1トレンチパターンの幅が、前記第2トレンチパターンよりも大きく、前記第1トレンチパターンの深さが、前記第2トレンチパターンよりも深いことを特徴とする請求項12に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1トレンチパターンを形成する前記ステップ及び前記第2トレンチパターンを形成する前記ステップが、
Cl2とHBrガスとの混合ガスに、O2ガスを更に添加して行われるステップであることを特徴とする請求項1又は8に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記Cl2の流量を30sccm〜100sccmの範囲内、前記HBrの流量を30sccm〜100sccmの範囲内とすることを特徴とする請求項14に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記第1トレンチパターンを形成する前記ステップ及び前記第2トレンチパターンを形成する前記ステップが、
TCP型又はICP型の装置において、2.67Pa〜10.7Paの範囲の圧力雰囲気で、400W〜1000Wの範囲内のソースパワー、100W〜400Wの範囲内のバイアスパワーを印加して行われることを特徴とする請求項14に記載の半導体素子の製造方法。 - 前記スペーサが、酸化物で形成されることを特徴とする請求項1又は8に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記バルブパターンの形成後、前記スペーサを除去するための洗浄ステップを更に含むことを特徴とする請求項17に記載の半導体素子の製造方法。
- 前記基板をエッチングして前記第1トレンチパターンを形成する前記ステップが、ハードマスクパターンを用いるステップであり、
当該ハードマスクパターンが、酸化膜とポリシリコン膜との積層で形成されることを特徴とする請求項1又は8に記載の半導体素子の製造方法。
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