JP2009065028A - 半導体装置及びその製造方法、並びにコンタクトホール等の形成及びエッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化シリコンなどの被エッチング膜を部分的にドライエッチングする際、有機マスクのリフトオフを防止する。
【解決手段】酸化シリコンなどからなる被エッチング膜１２に界面膜１３を積層する。界面膜１３は、アモルファスシリコンや炭素含有シリコン化合物で構成されている。界面膜１３上に有機マスク２０を設け、無水または加湿したＨＦ（反応剤）とＯ_３（酸化剤）を含むエッチングガスを供給する。界面膜１３は、反応剤単独との反応性が被エッチング膜１２より低く、Ｏ_３との酸化反応を経て反応剤と間接的に反応しエッチングされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＴＦＴをはじめとする半導体装置等において酸化シリコン（ＳｉＯｘ）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などからなる膜を部分的にエッチングしてコンタクトホールやトレンチなどのエッチング部を形成する方法、及び該方法を用いた半導体装置の製造方法等に関する。

たとえば、ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイに用いられるＴＦＴなどの半導体素子には、２つの電極を絶縁する酸化シリコンや窒化シリコンの絶縁膜が設けられている。絶縁膜には、電極どうし接続するためのコンタクトホールを形成する必要がある。コンタクトホールの形成は、一般に次のようにして行なわれる。
絶縁膜の表面を有機材料からなるレジストで覆うとともに、コンタクトホールを形成すべき部分を露出させる。そして、例えばフッ化水素酸を用いたウェットエッチングにて上記露出部分をエッチングする。
特開２０００−２６７５９５号公報 特開２００５−１４２３６７号公報

ドライエッチングはその後の乾燥工程を省略でき、特に大気圧下でのドライエッチングは減圧設備などが不要であり、低コストなエッチング処理として近年注目されている。酸化シリコンや窒化シリコンに対しては、例えばＨＦ（フッ化水素）ガスをエッチングガスとして用いるとドライエッチング可能である。しかし、ＨＦガスは、被エッチング膜である酸化シリコンや窒化シリコンの層とレジストなどの有機マスクとの界面を解離させ、有機マスクのリフトオフ（剥がれ）を招きやすい（特許文献２参照）。

発明者は、ＨＦガスを用いてエッチング処理を行なうなかで、ある種のシリコン含有膜ではレジストのリフトオフが起きないことを発見した。膜の成分分析を行なったところ、表面の炭素量が通常の酸化シリコン膜等より多いことが判明した。膜中の炭素含有量が大きいとＨＦとの直接的な反応性が低下する。これによりレジストとの界面でのエッチングが抑制され、その結果、リフトオフが発生しなかったものと推測される。

本発明は、かかる知見及び考察に基づいてなされたものであり、シリコン含有物からなる被エッチング膜を部分的にドライエッチングする方法に係り、さらに、ＴＦＴ、ＬＳＩその他の半導体装置を製造する方法に係る。被エッチング膜は、例えば半導体装置の基材に成膜される。基材に直接成膜されてもよく、基材上の他の１又は複数の膜の上に積層されてもよい。被エッチング膜を構成するシリコン含有物は、反応剤単独（後記の酸化剤を含まず）でエッチング反応可能なものとする。前記被エッチング膜を構成するシリコン含有物は、酸化シリコンであってもよく、窒化シリコンであってもよく、酸化シリコンと窒化シリコンの両方（酸化シリコンと窒化シリコンの積層構造等）を含んでいてもよい。
この被エッチング膜上に界面膜を積層する。半導体装置においては前記被エッチング膜の前記基材側とは反対側の界面に界面膜を積層する。界面膜は、前記反応剤単独との反応性が前記被エッチング膜より低く、酸化剤との酸化反応を経て前記反応剤と間接的にエッチング反応可能になる他のシリコン含有物からなるものとする。前記界面膜は、前記被エッチング膜より薄いことが好ましく、前記被エッチング膜より十分に薄いことが好ましい。
そして、レジストや感光アクリル等の有機マスクにて前記界面膜を部分的に露出させて覆い、前記露出部分に前記反応剤と酸化剤とを含むエッチングガスを供給する。
これによって、有機マスクのリフトオフを防止しながら、界面膜及び被エッチング膜にコンタクトホール等のエッチング部を確実に形成することができる。

前記反応剤は、ハロゲン系物質であり、好ましくはフッ素物質であり、より好ましくは無水又は加湿されたフッ素系物質である。
前記反応剤として、ＨＦ（フッ化水素）ガスを用いるのが好ましい。ＨＦは、無水ＨＦでもよく、水（Ｈ_２Ｏ）やアルコールで加湿されていてもよい。

前記エッチングガスの反応剤は、フッ素含有物質と水素含有物質とを略大気圧下でプラズマ化することにより生成することにしてもよい。フッ素含有物質としては、ＣＦ_４、Ｆ_２等が挙げられる。水素含有物質としては、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２、アルコール等が挙げられる。
ここで、略大気圧とは、１．０１３×１０⁴〜５０．６６３×１０⁴Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａが好ましく、９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａがより好ましい。

前記酸化剤として、Ｏ_３（オゾン）を用いるのが好ましい。Ｏ_３は、Ｏ_２を原料としてオゾナイザーで生成するのが好ましい。Ｏ_２を、前記反応剤の原料としてのフッ素含有物質及び水素含有物質と混合する等して略大気圧下でプラズマ化し、前記酸化剤としてＯ_３や酸素ラジカルを生成することにしてもよい。

エッチングガスに反応剤や酸化剤以外の成分が含まれていてもよい。反応剤や酸化剤以外の成分としては、例えばＮ_２やＡｒなどの反応剤（ＨＦ）キャリア、オゾナイザーからのＯ_２、その他不可避的不純物等が挙げられる。

反応剤単独での反応とは、反応剤（例えばＨＦのみ、又はＨＦ＋Ｈ_２Ｏ）のみでそれ以外の成分が無くても起きる反応を意味する。
間接的な反応とは、前記酸化反応の前ではなく、前記酸化反応により酸化された後のシリコン含有物と反応剤との反応を意味する。

前記界面膜を構成するシリコン含有物は、反応剤単独との反応性が被エッチング膜より低ければよく、反応剤単独との反応性をまったく有しなくてもよい。
前記酸化反応は、非酸化物が酸化物となる場合の他、酸化物の酸化度がより大きくなる場合も含む。

エッチングガスは、少なくとも前記界面膜の露出部分のエッチング時に前記反応剤と酸化剤とを含有していればよい。前記界面膜の前記露出部分のエッチングが略終了し、主に被エッチング膜をエッチングする際には、エッチングガスには少なくとも前記反応剤が含有されていればよく、前記酸化剤は含有されていなくてもよいが酸化剤も含有されているのが好ましい。

前記界面膜のシリコン含有物として、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）が挙げられる。アモルファスシリコンは、ＨＦ等のフッ素系反応剤単独ではエッチング反応を起こしにくく、Ｏ_３等の酸化剤で酸化されて酸化シリコンとなることによりＨＦ等と反応し、エッチングされる。

前記被エッチング膜のシリコン含有物が、酸化シリコンであり、前記界面膜のシリコン含有物が、アモルファスシリコンであってもよい。アモルファスシリコンは、例えばＨＦ及びＯ_３等を含むエッチングガスでドライエッチングでき、このとき有機マスクのリフトオフはほとんど起きない。酸化シリコンは、例えばＨＦ等を含むエッチングガスでドライエッチングできる。
シリコン含有化合物と酸素含有物質を含む原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により前記被エッチング膜として酸化シリコンを成膜し、
続いて、前記シリコン含有化合物を原料ガスの成分として維持するとともに前記酸素含有物質を原料ガスの成分から除外してプラズマＣＶＤを継続し前記界面膜としてアモルファスシリコンを成膜することにしてもよい。
シリコン含有化合物として、例えばＳｉＨ_４（モノシラン）、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、ＴＭＳ（テトラ メチルシラン）、ＴＭＯＳ（テトラメトキシシラン）、ＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルジシロキサン）等が挙げられる。
酸素含有物質として例えばＮ_２Ｏ（酸化二窒素）などの酸素含有化合物やＯ_２（酸素単体）が挙げられる。

前記界面膜は、前記被エッチング膜のシリコン含有物より炭素含有率が大きいシリコン含有物であってもよい。シリコン含有物の炭素含有率が大きいほど、ＨＦ等のフッ素系反応剤と直接的に反応しにくく、Ｏ_３等の酸化剤で酸化されて酸化シリコンとなることによりＨＦ等と反応しエッチングされるようになる。

前記界面膜のシリコン含有物は、炭素含有シリコン化合物であってもよい。
前記炭素含有シリコン化合物は、炭化シリコン（ＳｉＣ）、炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ）、炭化酸化シリコン（ＳｉＣＯ）、炭化酸化窒化シリコン（ＳｉＣＯＮ）の群から選択されることが好ましい。前記界面膜が、上記群の中の複数の炭素含有シリコン化合物の混合物ないしは積層体であってもよい。

前記炭素含有シリコン化合物から構成される界面膜の炭素原子濃度の下限は、少なくとも０でなければよく、好ましくは８原子個数％である。
これにより、有機マスクのリフトオフを確実に防止することができる。
前記炭素含有シリコン化合物から構成される界面膜の炭素原子濃度の上限は、好ましくは２３原子個数％である。
これにより、エッチング部の粗さ（ラフネス）を抑え、良好なエッチングを行なうことができる。

前記界面膜の炭素含有シリコン化合物は、シリコン及び炭素を含有する原料を用いたプラズマＣＶＤ法により形成されるようになっていてもよい。
前記被エッチング膜のシリコン含有物が、酸化シリコンであり、前記界面膜のシリコン含有物が、炭化酸化シリコンであってもよい。
有機シリコン化合物と酸素含有物質とを含む原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により前記被エッチング膜として酸化シリコンを成膜し、続いて、前記原料ガスの有機シリコン化合物の酸素含有物質に対する比を前記被エッチング膜の成膜時より大きくしてプラズマＣＶＤを継続し前記界面膜として炭化酸化シリコンを成膜することにしてもよい。
有機シリコン化合物としては、ＴＥＯＳ、ＴＭＳ、ＴＭＯＳ、ＨＭＤＳＯ等が挙げられる。
酸素含有物質としては、Ｏ_２、Ｎ_２Ｏ等が挙げられる。
前記界面膜の成膜時に、前記原料ガスの有機シリコン化合物の酸素含有物質に対する比を調節することにより、前記界面膜の炭素原子濃度が上記好適範囲（８〜２３原子個数％）になるようにするのが好ましい。
前記界面膜の炭素原子濃度は、成膜温度によっても調節できる。前記界面膜の成膜温度は、２００℃〜３５０℃程度が好ましい。

前記被エッチング膜のシリコン含有物が、窒化シリコンであり、前記界面膜のシリコン含有物が、炭化窒化シリコンであってもよい。
無機シリコン化合物と窒素含有物とを含む原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により前記被エッチング膜の窒化シリコンを成膜し、続いて、前記無機シリコン化合物に代えて、若しくは前記無機シリコン化合物に加えて有機シリコン化合物を前記原料ガスの成分としてプラズマＣＶＤを継続し前記界面膜の炭化窒化シリコンを成膜することにしてもよい。
無機シリコン化合物としては、ＳｉＨ_４が挙げられる。有機シリコン化合物としては、上掲のＴＥＯＳ、ＴＭＳ、ＴＭＯＳ、ＨＭＤＳＯ等が挙げられる。窒素含有物としては、ＮＨ_３がなどの窒素化合物やＮ_２（窒素単体）が挙げられる。

また、本発明は、半導体装置における２つの電極を絶縁する酸化シリコンまたは／および窒化シリコンからなる層間絶縁膜に、前記電極どうしを電気的に接続するコンタクトホールを形成する方法であって、
アモルファスシリコンまたは炭素含有シリコン化合物からなる界面膜を、前記層間絶縁膜上に層間絶縁膜より薄く積層し、
前記界面膜を有機マスクにて覆うとともに、該界面膜における前記コンタクトホールを形成すべき部分に対応する部分を露出させ、
前記露出部分にフッ化水素とオゾンとを含むエッチングガスを供給することを特徴とする。
これにより、前記層間絶縁膜を前記被エッチング膜として、有機マスクのリフトオフを防止しつつ、ドライエッチングにてコンタクトホールを形成することができる。

また、本発明は、酸化シリコンまたは／および窒化シリコンからなる層間絶縁膜と、この層間絶縁膜により絶縁された２つの電極を有し、これら電極が、前記層間絶縁膜に形成されたコンタクト部により電気的に接続された半導体装置において、
前記層間絶縁膜における一方の電極側の界面に、アモルファスシリコンまたは炭素含有シリコン化合物からなる界面膜が層間絶縁膜より薄く積層され、
前記コンタクト部の前記一方の電極側の端部が、前記界面膜を貫通して前記一方の電極に接続されていることを特徴とする。
これにより、界面層上に有機マスクを設け、前記反応剤及び酸化剤にてドライエッチングを行なうことにより、前記有機マスクのリフトオフを防止しつつコンタクトホールを形成できる。このコンタクトホールに導電材料を充填することによりコンタクト部を形成することができる。

本発明によれば、有機マスクのリフトオフを防止でき、被エッチング膜を確実に部分的にエッチングすることができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の基本形態を示したものである。図１（ａ）に示すように、半導体装置１０のガラス等からなる基材１１に、部分的にエッチングされるべき被エッチング膜１２が成膜される（被エッチング膜形成工程）。被エッチング膜１２は、ＨＦ等のフッ素系反応剤単独でエッチング反応可能なシリコン含有物で構成されており、例えばＳｉＯ_２（酸化シリコン）で構成されている。

図１（ｂ）に示すように、この被エッチング膜１２の表面にレジスト２０（有機マスク）のリフトオフ防止用の界面膜１３が積層される（界面膜形成工程）。界面膜１３は、上記フッ素系反応剤単独では直接反応しにくく酸化を経て間接的に反応可能なシリコン含有物で構成され、例えばａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）で構成されている。界面膜１３の厚さは、被エッチング膜１２の厚さより十分小さい。

図１（ｃ）に示すように、界面膜１３の表面がレジスト２０で覆われる。レジスト２０は、例えばノボラック樹脂などの有機材料で構成されている（マスク工程）。有機マスクとしてレジスト２０に代えて感光アクリルを用いてもよい。
図１（ｄ）に示すように、このレジスト２０の切欠部２１を介してエッチングがなされることにより、界面膜１３及び被エッチング膜１２にホール状又はトレンチ状のエッチング１４が形成される（エッチング工程）。

エッチング部１４を形成するまでの各工程をさらに詳述する。
被エッチング膜形成工程
被エッチング膜１２は、例えば低圧プラズマＣＶＤ法にて生成する。図２に示すように、低圧プラズマＣＶＤ装置３０は、原料供給手段３１と、処理室３２とを備えている。原料供給手段３１は、シリコン含有化合物（シリコン含有物質）と酸素含有化合物（酸素含有物質）とを含む原料ガスを処理室３２へ導入する。シリコン含有化合物として例えばＳｉＨ_４（モノシラン）を用いる。酸素含有化合物として例えばＮ_２Ｏを用いる。

処理室３２内は真空手段３９によって例えば０．１Ｔｏｒｒ程度に維持されている。この処理室３２内の電極３３間に基材１１が配置されている。基材１１は、図示しないヒータによって加熱されている。基材１１の温度は、２００℃〜３５０℃程度が好ましい。電源３４から電極３３への電圧供給によって、原料ガス成分がプラズマ化（分解、励起などを含む）される。このプラズマ化されたガスが基材１１へ吹き付けられる。これにより、図１（ａ）に示すように、基材１１上に被エッチング膜１２となるＳｉＯ_２が気相成長する。
図２において膜の図示は省略する。

界面膜形成工程
被エッチング膜１２の厚さが所期の大きさにほぼ達した時、原料供給手段３１の酸素含有化合物供給バルブ３５を閉操作する等して、Ｎ_２Ｏの処理室３２への供給を停止する。ＳｉＨ_４の供給はそのまま継続し、プラズマ生成（電源３４からの電力供給）もそのまま継続する。したがって、シリコンを含み酸素を含まない原料ガスがプラズマ化されて基材１１へ供給される。これにより、図１（ｂ）に示すように、被エッチング膜１２の上に界面膜１３のａ−Ｓｉを積層することができる。
このように、界面膜１３の形成工程は、被エッチング膜１２形成用と同一のＣＶＤ装置３０を用い、被エッチング膜形成工程から引き続いて実施することができる。
界面膜形成工程の所要時間は、被エッチング膜形成工程より十分短くする。これにより、界面膜１３を被エッチング膜１２より十分に薄くすることができる。

マスク工程
次に、図１（ｃ）に示すように、界面膜１３をレジスト２０で覆う。レジスト２０には、切欠部２１を設け、そこから界面膜１３を露出させる。

エッチング工程
次に、図３に示すように、ドライエッチング装置４０を用いてエッチングを行なう。エッチャントとして、フッ化水素供給手段４１からの無水ＨＦガスに加湿器４２で水（Ｈ_２Ｏ）を微少量添加して加湿ＨＦを生成するとともに、これにオゾン供給手段４２（酸化剤供給手段）からのＯ_３ガス（酸化剤）を混合する。フッ化水素供給手段４１からのＨＦは、Ｎ_２で希釈してもよい。フッ化水素供給手段４１と加湿器４２により反応剤供給手段４４が構成される。オゾン供給手段４２としては、例えばオゾナイザーを用いる。

図１（ｄ）に示すように、ドライエッチング装置４０からのＨＦとＨ_２ＯとＯ_３を含むエッチングガスが、基材１１へ供給され、レジスト２０の切欠部２１を通って界面膜１３の露出部分１３ａに接触する。これにより、界面膜１３のａ−Ｓｉとエッチングガス中のＯ_３とが反応してａ−Ｓｉが酸化されて酸化シリコンとなり、この酸化シリコンとエッチングガス中のＨＦとが反応して揮発性のＳｉＦ_４が生成される。こうして、界面膜１３の露出部分１３ａが、Ｏ_３との酸化反応を経てＨＦと間接的に反応しエッチングされる。微量のＨ_２Ｏによって酸化シリコンのエッチング反応を促進できる。界面膜１３は被エッチング膜１２より十分に薄いため、容易にエッチングして除去でき、被エッチング膜１２を露出させることができる。

さらに、エッチングガスは、界面膜１３のエッチング部分１３ａを通して被エッチング膜１２に接触する。これにより、被エッチング膜１２のＳｉＯ_２とエッチングガス中のＨＦとが直接的に反応して揮発性のＳｉＦ_４が生成される。こうして被エッチング膜１２が部分エッチングされ、エッチング部１４が形成される。

界面膜１３を構成するａ−Ｓｉは、ＨＦとの直接的な反応性が被エッチング膜１２を構成するＳｉＯ_２より低く、該界面膜１３のエッチングされるべきでない部分１３ｂとレジスト２０との界面の接合状態を良好に維持できる。したがって、レジスト２０のリフトオフを防止することができる。よって、エッチングガスを被エッチング膜１２のエッチングすべき部分１２ａにだけ確実に当てることができる。この結果、コンタクトホールのように、深いエッチング部１４であっても確実に形成することができる。

その後、レジスト２０を剥離し、エッチング部１４内に導電材料を充填する等の次工程の成膜操作を行なう。
有機マスクとしてレジスト２０に代えて感光アクリルを用いた場合、エッチング後剥離せずに層間膜（平坦化膜）として残置することにしてもよい。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図４に示すドライエッチング装置のように、フッ化水素供給手段４１として大気圧プラズマエッチング装置５０を用いることにしてもよい。大気圧プラズマエッチング装置５０は、ガス供給手段５１と、電極５３を含むプラズマ生成部５２と、電源５４を備えている。ガス供給手段５１において、フッ素含有物質であるＣＦ_４に水素含有物質であるＨ_２Ｏを添加する。ＣＦ_４は、好ましくはＡｒで希釈する。この混合ガスをプラズマ生成部５２へ供給する。これにより、ＣＦ_４とＨ_２Ｏを分解し、ＨＦを生成できる。このＨＦにオゾナイザー４２からのＯ_３含有ガスを混合してエッチングガスを得、このＨＦとＯ_３を含むエッチングガスを基材１１へ供給する。

界面膜１３は、アモルファスシリコンに限られず、被エッチング膜１２より炭素含有率の大きな炭素含有シリコン含有物であってもよい。
例えば、図５の実施形態では、界面膜１３としてＳｉＣＯｘ（炭化酸化シリコン）が被膜されている。この場合、図５（ａ）及び図６に示すように、被エッチング膜１２のＳｉＯ_２の原料として、有機シリコン化合物であるＨＭＤＳＯと酸素（Ｏ_２）とを含む混合ガスを用い、これをプラズマＣＶＤ装置３０の処理室３２でプラズマ化し、基材１１へ供給する。原料のＨＭＤＳＯとＯ_２の流量比を適切に設定することにより、被エッチング膜１２として炭素をほとんど含まないＳｉＯ_２を成膜することができる。
有機シリコン化合物としてＨＭＤＳＯに代えて、ＴＭＳ、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ等を用いてもよい。

ＳｉＯ_２がほぼ所期の厚さに達したとき、原料供給手段３１の流量制御手段３６等を操作して原料ガス中のＨＭＤＳＯを増量し（ＨＭＤＳＯのＯ_２に対する比を大きくし）、プラズマＣＶＤを継続する。これにより、図５（ｂ）に示すように、気相成長する膜中の炭素含有量が増え、界面膜１３としてＳｉＣＯｘを成膜することができる。
好ましくは、流量制御手段３６，３７等で原料ガス中のＨＭＤＳＯとＯ_２の比を調節したり、基材温度を調節したりすることにより、界面膜１３を構成するＳｉＣＯｘの炭素原子濃度が８〜２３原子個数％になるようにする。

その後のマスク工程（図５（ｃ））及びエッチング工程（図５（ｄ））は、図１の第１実施形態と同様である。界面膜１３のＳｉＣＯｘは、ａ−Ｓｉと同様にＨＦ単独ではエッチング反応を起こしにくく、Ｏ_３との酸化反応を経て間接的にＨＦ（及びＨ_２Ｏ）と反応し、エッチングされる。したがって、界面膜１３とレジスト２０の接合状態を良好に維持でき、レジスト２０のリフトオフを確実に防止できる。
界面膜１３を構成するＳｉＣＯｘの炭素原子濃度を８原子個数％以上にすることにより、レジスト２０のリフトオフを一層確実に防止することができる。更に、ＳｉＣＯｘの炭素原子濃度を２３原子個数％以下にすることにより、エッチング部１４の粗さ（ラフネス）を抑えることができ、良好なエッチングを行なうことができる。

図７の実施形態では、被エッチング膜１２がＳｉＮ（窒化シリコン）で構成されている。界面膜１３は、被エッチング膜１２より炭素含有率の大きいＳｉＣＮ（炭化窒化シリコン）で構成されている。
図７（ａ）及び図８に示すように、この実施形態の被エッチング膜形成工程では、無機シリコン化合物のＳｉＨ_４と窒素化合物のＮＨ_３を含む混合ガスを原料とし、これを処理部３２でプラズマ化して基材１１に供給する。これにより、被エッチング膜１２としてＳｉＮをプラズマＣＶＤ法にて成膜することができる。

窒化シリコンの厚さが所期の大きさにほぼ達したとき、原料供給手段３１の開閉弁３８等を操作して、有機シリコン化合物のＴＭＳをも原料ガスの成分として加え、ＳｉＨ_４とＴＭＳとＮＨ_３を含む混合ガスをプラズマ化して、プラズマＣＶＤを継続する。これにより、図７（ｂ）に示すように、気相成長される膜中の炭素含有率を大きくでき、界面膜１３としてＳｉＣＮを成膜することができる。
界面膜形成工程では、ＳｉＨ_４の供給を停止し、これに代えてＴＭＳとＮＨ_３の混合ガスを原料として処理室３２に供給することにしてもよい。
有機シリコン化合物として、ＴＭＳに代えて、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ、ＨＭＤＳＯ等を用いてもよい。

その後のマスク工程（図７（ｃ））及びエッチング工程（図７（ｄ））は、図１の第１実施形態と同様である。界面膜１３のＳｉＣＮは、ＨＦ単独ではエッチング反応を起こしにくく、Ｏ_３との酸化反応を経て間接的にＨＦと反応し、エッチングされる。したがって、ＳｉＣＮとレジスト２０との接合状態を良好に維持でき、レジスト２０のリフトオフを確実に防止することができる。この結果、被エッチング膜１２にエッチング部１４を確実に形成することができる。

本発明の具体的適用態様について説明する。
図９は、半導体装置１０の具体例として、液晶ディスプレイに用いられる逆スタガー型ａ−ＳｉＴＦＴを示したものである。
同図において、１００は、ガラス基板であり、１０１は、配線パターンであり、１０２は、層間絶縁膜である。

層間絶縁膜１０２は、ＳｉＮからなり、被エッチング膜を構成する。層間絶縁膜１０２には、コンタクトホール１０５（エッチング部）が厚さ方向に貫通するように設けられている。コンタクト部１０５によって、ＩＴＯ電極１０５（一方の電極）と配線パターン１０１（他の電極）とが電気的に接続されている

層間絶縁膜１０２の成膜からコンタクト部１０５の形成までの製造過程を説明する。
成膜は、例えば図８に示す低圧プラズマＣＶＤ装置３０を用いる。はじめＳｉＨ_４とＮＨ_３の混合ガスを原料とし、プラズマＣＶＤを行なう。これにより、層間絶縁膜１０２としてＳｉＮを成膜できる。ＳｉＮの成膜後、原料にＴＭＳを加え、プラズマＣＶＤを継続する。これにより、ＳｉＣＮからなる界面膜１０３を層間絶縁膜１０２上に積層することができる。

その後、界面膜１０３上にレジスト２０（図示せず）を設けるとともに、コンタクト部１０５を設けるべき部分を露出させる。そして、例えば図３に示すドライエッチング装置４０を用い、Ｎ_２で希釈した無水ＨＦガスとＯ_３を含む混合ガスをエッチャントとしてエッチングを行なう。これによって、レジストのリフトオフを防止しつつ、界面膜１０３と層間絶縁膜１０２とを厚さ方向に貫通するコンタクトホール１０４を形成することができる。このコンタクトホール１０４内に導電材料を充填し、コンタクト部１０５とする。

図１０は、半導体装置１０の具体例として、トップエミッション型のＥＬディスプレイに用いられる逆スタガー型ａ−ＳｉＴＦＴを示したものである。
同図において、１１０は基板であり、１１１は配線パターンであり、１１２は第１層間絶縁膜であり、１１６は中間電極であり、１２２は第２層間絶縁膜であり、１２６は下部電極であり、１２７はＥＬ発光層であり、１２８はＩＴＯ電極である。

第１層間絶縁膜１１２と第２層間絶縁膜１２２は、ＳｉＯ_２からなり、それぞれ被エッチング膜を構成する。第１層間絶縁膜１１２には、第１コンタクト部１１５が厚さ方向に貫通するように設けられ、この第１コンタクト部１１５によって中間電極１１６（一方の電極）と配線パターン１１１（他の電極）とが電気的に接続されている。

第２層間絶縁膜１２２には、第２コンタクト部１２５が厚さ方向に貫通するように設けられ、この第１コンタクト部１２５によって下部電極１２６（一方の電極）と中間電極１１６（他の電極）とが電気的に接続されている。

第１層間絶縁膜１１２の成膜から第２コンタクト部１２５の形成までの製造過程を説明する。
第１層間絶縁膜１１２の成膜は、例えば図２に示すプラズマＣＶＤ装置３０を用いる。ＳｉＨ_４とＮ_２Ｏの混合ガスを原料とし、プラズマＣＶＤを行なう。第１層間絶縁膜１１２の厚さは、例えば３０００Ａとする。第１層間絶縁膜１１２の成膜後、原料成分のうちＮ_２Ｏの供給を停止し、ＳｉＨ_４だけを原料ガスの主成分としてプラズマＣＶＤを継続する。これにより、ａ−Ｓｉからなる第１界面膜１１３を第１層間絶縁膜１１２上に積層することができる。第１界面膜１１３の厚さは、例えば１００Ａとする。

この第１界面膜１１３の表面にレジスト２０（図示せず）を設けるとともに、第１コンタクト部１１５を形成すべき部分を露出させ、エッチングを行なう。エッチングには、例えば図４に示す大気圧プラズマエッチング装置５０を用いる。ＨＦの原料として例えばＡｒで希釈したＣＦ_４にＨ_２Ｏを添加し、これをプラズマ化してＨＦを生成する。このＨＦとＯ_３とを混合し、エッチングガスとする。これによって、レジストのリフトオフを防止しつつ、第１界面膜１１３と第１層間絶縁膜１１２とを厚さ方向に貫通する第１コンタクトホール１１４を形成することができる。

第１コンタクトホール１１４内を導電材料で埋めて第１コンタクト部１１５を形成するとともに中間電極１１６を形成した後、第２層間絶縁膜１２２のＳｉＯ_２を成膜する。第２層間絶縁膜１２２の成膜装置及び成膜方法は、第１層間絶縁膜１１２と同様とし、膜厚は例えば２０００Ａとする。第２層間絶縁膜１２２の成膜後、Ｎ_２Ｏの供給を停止し、ＳｉＨ_４だけを原料ガスの主成分としてプラズマＣＶＤを継続し、ａ−Ｓｉからなる第２界面膜１２３を成膜する。第２界面膜１２３の厚さは、例えば１００Ａとする。

この第２界面膜１２３の表面をレジストで覆うとともに、第２コンタクト部１２５を形成すべき部分を露出させて、第１コンタクトホール１１４の形成時と同じ装置及び方法でエッチングを行なう。これによって、レジストのリフトオフを防止しつつ、第２界面膜１２３と第２層間絶縁膜１２２とを厚さ方向に貫通する第２コンタクトホール１２４を形成することができる。この第２コンタクトホール１２４内を導電材料で埋めて第２コンタクト部１２５を形成するとともに下部電極１２６を形成する。
第１、第２界面膜１１３，１２３のａ−Ｓｉは不透明であるが、トップエミッション型であるため何ら支障がない。

本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変をなすことができる。
例えば、被エッチング膜は、ＳｉＯ_２とＳｉＮの積層構造になっていてもよい。
界面膜は、ａ−Ｓｉ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯに限られず、ＳｉＣであってもよく、ＳｉＣＯＮであってもよく、その他の炭素含有シリコン化合物でもよい。
被エッチング膜が、ＳｉＯＮであり、界面膜が、ＳｉＣＯＮであってもよい。
被エッチング膜及び界面膜の成膜は、低圧プラズマＣＶＤ法に限られず、大気圧プラズマＣＶＤ法にて行なってもよく、熱ＣＶＤ法にて行なってもよい。

実施例を説明する。
図６に示す低圧プラズマＣＶＤ装置３０と実質的に同じ装置を用い、成膜を行なった。
界面膜１３（ＳｉＣＯｘ）の成膜においては、シリコン原料のＨＭＤＳＯと酸素（Ｏ_２）の比を体積流量比で、ＨＭＤＳＯ：Ｏ_２＝１：４、１：８のニ通りとした。なお、Ｏ２の流量を一定とし、これに対しＨＭＤＳＯの流量を上記ニ通りの比率になるよう調節した。
成膜温度（基材１１の温度）は、２００℃、３００℃のニ通りとした。

成膜後のＳｉＣＯｘをレジスト２０でマスクし、図３に示すドライエッチング装置４０と実質的に同じ装置を用い、部分エッチングを行なった。そして、レジスト２０の剥離の有無を観察するとともに、エッチング部１４の残渣（粗さ）の有無を調べた。さらに、ＳｉＣＯｘの炭素原子濃度（原子個数％）を測定した。結果は、表１の通りとなった。

この結果より、界面膜１３の炭素原子濃度が８原子個数％以上であれば、リフトオフを防止できることが判明した。また、界面膜１３の炭素原子濃度が２３原子個数％以下であれば、エッチング部１４の残渣（粗さ）を抑えることができ、良好なエッチングを行なうことができることが判明した。

本発明は、例えばＥＬディスプレイや液晶ディスプレイの製造に利用可能である。

本発明の基本態様に係る部分エッチング処理を順追って示す断面図であり、（ａ）は、被エッチング膜の形成工程であり、（ｂ）は、界面膜の形成工程であり、（ｃ）は、マスク工程であり、（ｄ）は、エッチング工程である。 上記被エッチング膜形成工程及び界面膜形成工程に用いるプラズマＣＶＤ装置の解説図である。 上記エッチング工程に用いるドライエッチング装置の解説図である。 上記ドライエッチング装置の変形例を示す解説図である。 本発明の他の基本態様に係る部分エッチング処理を順追って示す断面図であり、（ａ）は、被エッチング膜の形成工程であり、（ｂ）は、界面膜の形成工程であり、（ｃ）は、マスク工程であり、（ｄ）は、エッチング工程である。 図５の態様の被エッチング膜形成工程及び界面膜形成工程に用いるプラズマＣＶＤ装置の解説図である。 本発明の他の基本態様に係る部分エッチング処理を順追って示す断面図であり、（ａ）は、被エッチング膜の形成工程であり、（ｂ）は、界面膜の形成工程であり、（ｃ）は、マスク工程であり、（ｄ）は、エッチング工程である。 図７の態様の被エッチング膜形成工程及び界面膜形成工程に用いるプラズマＣＶＤ装置の解説図である。 本発明の具体態様に係る半導体装置の断面図である。 本発明の他の具体態様に係る半導体装置の断面図である。

符号の説明

１０ 半導体装置
１１ 基材
１２ 被エッチング膜
１３ 界面膜
１３ａ 界面膜の露出部分
１４ エッチング部
２０ レジスト（有機マスク）
３０ プラズマＣＶＤ装置
４０ ドライエッチング装置
５０ 大気圧プラズマエッチング装置
１００ ガラス基板（基材）
１０１ 配線パターン（他の電極）
１０２ 層間絶縁膜（被エッチング膜）
１０３ 界面膜
１０４ コンタクトホール（エッチング部）
１０５ コンタクト部
１０６ ＩＴＯ電極（一方の電極）
１１０ ガラス基板（基材）
１１１ 配線パターン（他の電極）
１１２ 第１層間絶縁膜（被エッチング膜）
１１３ 第１界面膜
１１４ 第１コンタクトホール（エッチング部）
１１５ 第１コンタクト部
１１６ 中間電極（一方の電極、他の電極）
１２２ 第２層間絶縁膜（被エッチング膜）
１２３ 第２界面膜
１２４ 第２コンタクトホール（エッチング部）
１２５ 第２コンタクト部
１２６ 下部電極（一方の電極）

Claims (20)

1. 無水又は加湿されたフッ素系の反応剤単独でエッチング反応可能なシリコン含有物からなる被エッチング膜を部分的にドライエッチングする方法であって、
   前記反応剤単独との反応性が前記被エッチング膜より低く、酸化剤との酸化反応を経て前記反応剤と間接的にエッチング反応可能になる他のシリコン含有物からなる界面膜を、前記被エッチング膜上に積層し、
   有機マスクにて前記界面膜を部分的に露出させて覆い、
   前記露出部分に前記反応剤と酸化剤とを含むエッチングガスを供給することを特徴とするドライエッチング方法。
2. 前記被エッチング膜のシリコン含有物が、酸化シリコンまたは／および窒化シリコンであることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング方法。
3. 前記界面膜が、前記被エッチング膜より薄いことを特徴とする請求項１又は２に記載のドライエッチング方法。
4. 前記界面膜のシリコン含有物が、アモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のドライエッチング方法。
5. 前記界面膜のシリコン含有物が、炭素含有シリコン化合物であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のドライエッチング方法。
6. 前記界面膜のシリコン含有物が、前記被エッチング膜のシリコン含有物より炭素含有率が大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のドライエッチング方法。
7. 前記界面膜の炭素原子濃度が、８原子個数％以上であることを特徴とする請求項５又は６に記載のドライエッチング方法。
8. 前記界面膜の炭素原子濃度が、２３原子個数％以下であることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載のドライエッチング方法。
9. 前記反応剤が、無水又は加湿されたフッ化水素であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のドライエッチング方法。
10. 前記酸化剤が、オゾンであることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のドライエッチング方法。
11. 半導体装置の基材に、無水又は加湿されたフッ素系の反応剤単独でエッチング反応可能なシリコン含有物からなる被エッチング膜を成膜し、
    前記被エッチング膜の前記基材側とは反対側の界面に、前記反応剤単独との反応性が前記被エッチング膜より低く、酸化剤との酸化反応を経て前記反応剤と間接的にエッチング反応可能になる他のシリコン含有物からなる界面膜を、前記被エッチング膜より薄く積層し、
    有機マスクにて前記界面膜を部分的に露出させて覆い、
    前記露出部分に前記反応剤と酸化剤とを含むエッチングガスを供給し、前記界面膜と被エッチング膜とにエッチング部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. シリコン含有化合物と酸素含有物質を含む原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により前記被エッチング膜として酸化シリコンを成膜し、
    続いて、前記シリコン含有化合物を原料ガスの成分として維持するとともに前記酸素含有物質を原料ガスの成分から除外してプラズマＣＶＤを継続し前記界面膜としてアモルファスシリコンを成膜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。
13. 有機シリコン化合物と酸素含有物質とを含む原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により前記被エッチング膜として酸化シリコンを成膜し、続いて、前記原料ガスの有機シリコン化合物の酸素含有物質に対する比を前記被エッチング膜の成膜時より大きくしてプラズマＣＶＤを継続し前記界面膜として炭化酸化シリコンを成膜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。
14. 無機シリコン化合物と窒素含有物質とを含む原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により前記被エッチング膜として窒化シリコンを成膜し、続いて、前記無機シリコン化合物に代えて、若しくはそれに加えて有機シリコン化合物を前記原料ガスの一成分にしてプラズマＣＶＤを継続し前記界面膜として炭化窒化シリコンを成膜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。
15. 前記反応剤が、無水又は加湿されたフッ化水素であり、前記酸化剤が、オゾンであることを特徴とする請求項１１〜１４の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
16. 半導体装置における２つの電極を絶縁する酸化シリコンまたは／および窒化シリコンからなる層間絶縁膜に、前記電極どうしを電気的に接続するコンタクトホールを形成する方法であって、
    アモルファスシリコンまたは炭素含有シリコン化合物からなる界面膜を、前記層間絶縁膜上に層間絶縁膜より薄く積層し、
    前記界面膜を有機マスクにて覆うとともに、該界面膜における前記コンタクトホールを形成すべき部分に対応する部分を露出させ、
    前記露出部分にフッ化水素とオゾンとを含むエッチングガスを供給することを特徴とする半導体装置のコンタクトホールの形成方法。
17. 酸化シリコンまたは／および窒化シリコンからなる層間絶縁膜と、この層間絶縁膜により絶縁された２つの電極を有し、これら電極が、前記層間絶縁膜に形成されたコンタクト部により電気的に接続された半導体装置において、
    前記層間絶縁膜における一方の電極側の界面に、アモルファスシリコンまたは炭素含有シリコン化合物からなる界面膜が層間絶縁膜より薄く積層され、
    前記コンタクト部の前記一方の電極側の端部が、前記界面膜を貫通して前記一方の電極に接続されていることを特徴とする半導体装置。
18. 前記界面膜が、炭化シリコン、炭化窒化シリコン、炭化酸化シリコン、炭化酸化窒化シリコンの群から選択される１つであることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
19. 前記界面膜が、炭素原子濃度が８原子個数％以上の炭素含有シリコン化合物であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
20. 前記界面膜が、炭素原子濃度が２３原子個数％以下の炭素含有シリコン化合物であることを特徴とする請求項１７又は１９に記載の半導体装置。

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