JP2010098101A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010098101A JP2010098101A JP2008267266A JP2008267266A JP2010098101A JP 2010098101 A JP2010098101 A JP 2010098101A JP 2008267266 A JP2008267266 A JP 2008267266A JP 2008267266 A JP2008267266 A JP 2008267266A JP 2010098101 A JP2010098101 A JP 2010098101A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- silicon nitride
- etching
- nitride film
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
【課題】シリコン酸化膜に対して、高選択比にシリコン窒化膜をエッチングすることができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜5の上に設けられた層間絶縁膜6をドライエッチングする第一の工程と、第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、サイドウォール4の上に設けられたシリコン窒化膜5をドライエッチングする第二の工程と、を含み、第二の工程は、フルオロカーボンガスを供給しないことを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】半導体装置の製造方法は、フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜5の上に設けられた層間絶縁膜6をドライエッチングする第一の工程と、第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、サイドウォール4の上に設けられたシリコン窒化膜5をドライエッチングする第二の工程と、を含み、第二の工程は、フルオロカーボンガスを供給しないことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
半導体製造工程におけるプラズマエッチングでは、所望の形状を得るためにエッチング処理する膜とエッチング処理しない膜との高選択比が必要とされる。シリコン窒化膜をエッチングする際の対シリコン酸化膜選択比も高選択比を求められる重要なプロセスであり、さまざまな手法で高選択比を目指してきた。
現在、選択的にエッチングする方法として各種の提案がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特許文献1では、シリコン酸化膜(サイドウォール)上のシリコン窒化膜(ストッパー膜)を、選択的にエッチングする方法として、たとえばCH2F2ガス、CHF3ガス、CH3Fガスなどのフルオロカーボンガスを47%以上68%以下含有する、フルオロカーボンガスと酸素ガスの混合ガスでプラズマを発生させることが記載されている。
特開2004−153127号公報
特開昭57−049235号公報
特許文献1では、シリコン酸化膜(サイドウォール)上のシリコン窒化膜(ストッパー膜)を、選択的にエッチングする方法として、たとえばCH2F2ガス、CHF3ガス、CH3Fガスなどのフルオロカーボンガスを47%以上68%以下含有する、フルオロカーボンガスと酸素ガスの混合ガスでプラズマを発生させることが記載されている。
特許文献1には、フルオロカーボンガスによりシリコン窒化膜とともに、シリコン酸化膜もエッチングされてしまい、高い選択比が得られないという問題があった。
本発明は、フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜の上に設けられた第一のシリコン酸化膜をドライエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、第二のシリコン酸化膜の上に設けられた前記シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程と、を含み、
前記第二の工程は、前記フルオロカーボンガスを供給しないか、または前記第一の工程より低減した流量で、前記フルオロカーボンガスを供給する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。
前記第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、第二のシリコン酸化膜の上に設けられた前記シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程と、を含み、
前記第二の工程は、前記フルオロカーボンガスを供給しないか、または前記第一の工程より低減した流量で、前記フルオロカーボンガスを供給する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
前記ゲート電極および前記サイドウォールの上を覆うようにシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
選択的エッチングにより、前記ゲート電極近傍に前記基板上に達する凹部を形成する工程と、を含み、
前記凹部を形成する工程が、
フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、前記シリコン窒化膜の上に設けられた前記シリコン酸化膜をドライエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、前記サイドウォールの上に設けられた前記シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程と、を含み、
前記第二の工程は、前記フルオロカーボンガスを供給しないか、または前記第一の工程より低減した流量で、前記フルオロカーボンガスを供給する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。
前記絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
前記ゲート電極および前記サイドウォールの上を覆うようにシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
選択的エッチングにより、前記ゲート電極近傍に前記基板上に達する凹部を形成する工程と、を含み、
前記凹部を形成する工程が、
フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、前記シリコン窒化膜の上に設けられた前記シリコン酸化膜をドライエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、前記サイドウォールの上に設けられた前記シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程と、を含み、
前記第二の工程は、前記フルオロカーボンガスを供給しないか、または前記第一の工程より低減した流量で、前記フルオロカーボンガスを供給する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。
酸素プラズマで、フルオロカーボンガスでシリコン酸化膜をドライエッチングしたときに生成されたデポ物のフッ素含有成分を揮発させ、このフッ素含有成分を用いて、シリコン酸化膜上のシリコン窒化膜をエッチングすることができる。
本発明によれば、シリコン酸化膜に対して、高選択比にシリコン窒化膜をエッチングすることができる。
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を用いて説明する。ただし、全ての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を用いて説明する。ただし、全ての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を含むことができる。
(i)フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜の上に設けられた第一のシリコン酸化膜をドライエッチングする第一の工程。
(ii)第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、第二のシリコン酸化膜の上に設けられた該シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程。
さらに、第二の工程は、フルオロカーボンガスを供給しないか、または第一の工程より低減した流量で、フルオロカーボンガスを供給することができる。
また、第一の工程が、フルオロカーボンガスと酸化性ガスとを含む混合ガスにプラズマを発生させて、ドライエッチングすることができる。
以下、各ステップについて、本発明の実施の形態の製造工程の断面図(図1および図2)を用いて説明する。
図1、2は、特に本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を順に示す工程断面図である。なお、以下の各工程は同一のエッチング装置内で、ステップ切り替えにより連続して行われる。
(i)フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜の上に設けられた第一のシリコン酸化膜をドライエッチングする第一の工程。
(ii)第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、第二のシリコン酸化膜の上に設けられた該シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程。
さらに、第二の工程は、フルオロカーボンガスを供給しないか、または第一の工程より低減した流量で、フルオロカーボンガスを供給することができる。
また、第一の工程が、フルオロカーボンガスと酸化性ガスとを含む混合ガスにプラズマを発生させて、ドライエッチングすることができる。
以下、各ステップについて、本発明の実施の形態の製造工程の断面図(図1および図2)を用いて説明する。
図1、2は、特に本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を順に示す工程断面図である。なお、以下の各工程は同一のエッチング装置内で、ステップ切り替えにより連続して行われる。
図1に示すように、基板上(シリコン基板1)に絶縁膜2が形成され、絶縁膜2上にゲート電極3が形成されている。ゲート電極3の側面には、サイドウォール4が形成され、ゲート電極3およびサイドウォール4の上を覆うようにシリコン窒化膜5が形成されている。さらに、シリコン窒化膜5上にシリコン酸化膜(層間絶縁膜6)が形成され、選択的エッチングにより、ゲート電極3近傍の層間絶縁膜6上に凹部(コンタクトホール7)が形成されている。
次に、図2に示すように、上記選択的エッチングにより、ゲート電極3近傍にシリコン基板1上に達するコンタクトホール7が形成されている。
次に、図2に示すように、上記選択的エッチングにより、ゲート電極3近傍にシリコン基板1上に達するコンタクトホール7が形成されている。
本実施形態において、絶縁膜2は、たとえばシリコン酸化膜などを用いて形成されている。また、ゲート電極3は、たとえばポリシリコン、金属シリサイドおよびAlなどから選択して形成することができる。さらに、サイドウォール4は、たとえばシリコン酸化膜などを用いて形成される。
本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程は、たとえば、所定のパターンを有するフォトレジスト膜8をマスクとして、コンタクトホール7を形成する工程が、フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜5の上に設けられた層間絶縁膜6をドライエッチングする第一の工程と、第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、サイドウォール4の上に設けられたシリコン窒化膜5をドライエッチングする第二の工程と、を含み、第二の工程は、フルオロカーボンガスを供給しないか、または第一の工程より低減した流量で、フルオロカーボンガスを供給することができる。以下、第一の工程をシリコン酸化膜エッチング工程といい、第二の工程をシリコン窒化膜エッチング工程という。
上記シリコン窒化膜エッチング工程は、フルオロカーボンガスを供給しないことが好ましい。
上記第一の工程に引き続きとは、シリコン酸化膜エッチング工程とシリコン窒化膜エッチング工程が、同じチャンバー内で操作することが好ましく、また連続して操作することが好ましい。さらに、この2つの工程の間は、連続して操作してもよく、すこし時間をあけてから操作してもよい。
エッチングガスとしては、たとえば、CF4、CH3F、CH2F2、CHF3、C4F6、C4F8およびC5F8からなる群から選択される少なくとも一種以上を含むフルオロカーボンを用いることができる。本実施形態においては、C4F6を用いた。
本実施形態のエッチングガスとしては、上記フルオロカーボンガスと酸化性ガスとを含む混合ガスを用いることができる。
上記酸化性ガスは、O2、O3、NO、N2O、CO、およびCO2からなる群から選択される少なくとも一種以上を用いることができる。酸化性ガスとして、O2が好ましい。
さらに、上記混合ガスに、Ar、He、Ne、Xe、およびKrからなる群から選択される少なくとも一種以上の希ガスを含めることができる。シリコン窒化膜エッチング工程において、さらにこれらの希ガスを含む酸化性ガスを供給することができる。
たとえば、本実施形態においては、ゲート電極3は、導電膜とキャップ膜との積層膜であってもよい。
また、本実施形態においては、フォトレジスト膜8をアッシングにより除去する工程をさらに含んでもよい。
以下、本実施の形態のエッチングの詳細について説明する。
図1では、シリコン窒化膜5上の層間絶縁膜6のエッチングにおいて、C4F6等のカーボンリッチなフルオロカーボンガスを用いたプラズマにより、デポ物をシリコン窒化膜5上に生成し、表面を保護することにより、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜の選択比を得ている。エッチングガスとして、C4F6ガスとO2ガス9の混合ガスでもよく、さらに混合ガスに例えばAr等の希ガスを含んでもよい。このデポ物として、CF系のデポ物が挙げられる。CF系のデポ物には、たとえばCF+や、このポリマーなどが含まれるが、これに限定されない。
図1では、シリコン窒化膜5上の層間絶縁膜6のエッチングにおいて、C4F6等のカーボンリッチなフルオロカーボンガスを用いたプラズマにより、デポ物をシリコン窒化膜5上に生成し、表面を保護することにより、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜の選択比を得ている。エッチングガスとして、C4F6ガスとO2ガス9の混合ガスでもよく、さらに混合ガスに例えばAr等の希ガスを含んでもよい。このデポ物として、CF系のデポ物が挙げられる。CF系のデポ物には、たとえばCF+や、このポリマーなどが含まれるが、これに限定されない。
続けて、図2では、シリコン窒化膜エッチング工程は、酸素プラズマで、フルオロカーボンガスで層間絶縁膜6のシリコン酸化膜をドライエッチングしたときに生成されたCF系のデポ物のフッ素含有成分を揮発させ、このフッ素含有成分を用いて、サイドウォール4上のシリコン窒化膜5をエッチングすることができる。
ここで、CF系のデポ物には、シリコン窒化膜をエッチングするために必要なフッ素含有成分が存在する。そのため、このフッ素含有成分をエッチャントとして利用しているので、シリコン酸化膜上のシリコン窒化膜を高選択比にエッチングすることができる。
選択比が高くなる理由は、シリコン窒化膜5のエッチングは、ケミカル反応主体で進むため、デポ物のフッ素含有成分のみでも充分進行する。一方、サイドウォール4のエッチングは、結合を切る物理エネルギーも必要となるため、デポ物のフッ素含有成分のみでは、エッチングが進行しなくなると考えられる。
たとえば、シリコン窒化膜エッチング工程において、フルオロカーボンガスを供給しないで、酸化性ガスとしてO2ガス11を供給してプラズマを発生させて、シリコン窒化膜5をエッチングしてもよい(図2)。O2ガス11は、さらに混合ガスに例えばAr等の希ガスを含んでもよい。
酸素プラズマにより、CF系のデポ物の炭素含有成分は、COまたはCO2となって、除かれる。一方、フッ素含有成分はエッチャントとして、サイドウォール4上のシリコン窒化膜5をエッチングすると考えられる。
酸素プラズマにより、CF系のデポ物の炭素含有成分は、COまたはCO2となって、除かれる。一方、フッ素含有成分はエッチャントとして、サイドウォール4上のシリコン窒化膜5をエッチングすると考えられる。
具体的には、C4F6ガスを20sccm程度導入し、Ar:1000sccm、O2:20sccmで希釈して、圧力を30mTorr程度に調整し、プラズマを生成して層間絶縁膜6のエッチングを行う。層間絶縁膜6のエッチング後、10秒程度後、同一チャンバー内にて、O2:200sccmを導入、200mTorr程度に調圧してプラズマを生成することにより、選択的にシリコン窒化膜5のエッチングが可能となる。
sccmは、standard cc/minを示し、1atm(大気圧1013hPa)、0℃一定温度で規格化されたccmである。また、1Torrは、SI単位で約133.322Paである。
また、層間絶縁膜6とシリコン窒化膜5の膜厚は、同程度または層間絶縁膜6の膜厚の方が大きいほうが好ましい。
その他のエッチング条件として、温度、バイアス、膜厚、真空度、時間等は適宜、調整することができる。
また、層間絶縁膜6とシリコン窒化膜5の膜厚は、同程度または層間絶縁膜6の膜厚の方が大きいほうが好ましい。
その他のエッチング条件として、温度、バイアス、膜厚、真空度、時間等は適宜、調整することができる。
サイドウォール4に対するシリコン窒化膜5の選択比(シリコン窒化膜5のエッチング速度/サイドウォール4のエッチング速度)は、算出できないほど高い選択比が得られた。
これは、第2工程において、フルオロカーボンガスが導入されないため、デポ物の炭素含有成分が酸素プラズマで充分除去される結果、炭素含有成分によるシリコン酸化膜(サイドウォール4)のエッチングが抑制されたこと、デポ物のフッ素含有成分はシリコン窒化膜5のみエッチングしシリコン酸化膜(サイドウォール4)をほとんどエッチングしないためである。
これは、第2工程において、フルオロカーボンガスが導入されないため、デポ物の炭素含有成分が酸素プラズマで充分除去される結果、炭素含有成分によるシリコン酸化膜(サイドウォール4)のエッチングが抑制されたこと、デポ物のフッ素含有成分はシリコン窒化膜5のみエッチングしシリコン酸化膜(サイドウォール4)をほとんどエッチングしないためである。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態について、図3、図4を用いて説明する。図3、図4は、本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を順に示す工程断面図である。なお、以下の各工程は同一のエッチング装置内で、ステップ切り替えにより連続して行われる。尚、第1の実施の形態と同様の構成については、省略して説明する。
第1の実施の形態では、シリコン酸化膜エッチング工程開始からシリコン窒化膜エッチング工程終了まで、フルオロカーボンガスを供給しないことを特徴とする。第2の実施の形態では、シリコン窒化膜エッチング工程が、シリコン窒化膜エッチング工程の全体または一部にわたって、シリコン酸化膜エッチング工程より低減した流量で、上記フルオロカーボンガスを供給してもよいことを特徴とする点が異なる。すなわち、シリコン窒化膜エッチング工程において、フルオロカーボンガスの供給時期を調整することができる(図3、図4)。
第2の実施の形態について、図3、図4を用いて説明する。図3、図4は、本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を順に示す工程断面図である。なお、以下の各工程は同一のエッチング装置内で、ステップ切り替えにより連続して行われる。尚、第1の実施の形態と同様の構成については、省略して説明する。
第1の実施の形態では、シリコン酸化膜エッチング工程開始からシリコン窒化膜エッチング工程終了まで、フルオロカーボンガスを供給しないことを特徴とする。第2の実施の形態では、シリコン窒化膜エッチング工程が、シリコン窒化膜エッチング工程の全体または一部にわたって、シリコン酸化膜エッチング工程より低減した流量で、上記フルオロカーボンガスを供給してもよいことを特徴とする点が異なる。すなわち、シリコン窒化膜エッチング工程において、フルオロカーボンガスの供給時期を調整することができる(図3、図4)。
フルオロカーボンガスの供給時期として、(i) シリコン窒化膜エッチング工程開始からシリコン窒化膜エッチング工程終了まで、(ii) シリコン窒化膜エッチング工程開始からシリコン窒化膜エッチング工程の途中まで、(iii) シリコン窒化膜エッチング工程開始からシリコン窒化膜エッチング工程が終了する直前であるシリコン酸化膜が露出する前まで(図3、図4)、が挙げられる。
ここで、シリコン窒化膜エッチング工程のフルオロカーボンガスの流量は、シリコン酸化膜エッチング工程の流量より低減していることが好ましく。たとえば、フルオロカーボンガスは、酸化性ガス中にわずかに含まれていてもよい。
本実施の形態では、エッチングとして、例えばC4F6ガスとO2ガス9の混合ガスを用いた後、このC4F6ガスの流量より低減したC4F6ガスとO2ガス10の混合ガスを用いることができる。
本実施の形態では、エッチングとして、例えばC4F6ガスとO2ガス9の混合ガスを用いた後、このC4F6ガスの流量より低減したC4F6ガスとO2ガス10の混合ガスを用いることができる。
(i)〜(iii)では、デポ物のフッ素含有成分とともに、フルオロカーボンガスも、シリコン窒化膜5のエッチングのエッチャントなることができる。そのため、フルオロカーボンガスがわずかでも、充分にシリコン窒化膜5をエッチングできる。
また、シリコン酸化膜エッチング工程とシリコン窒化膜エッチング工程とは、同種のフルオロカーボンガスを用いることができる。フルオロカーボンガスは、連続して供給されてもよく、すこし時間をあけてから供給されてもよい。
また、シリコン酸化膜エッチング工程とシリコン窒化膜エッチング工程とは、同種のフルオロカーボンガスを用いることができる。フルオロカーボンガスは、連続して供給されてもよく、すこし時間をあけてから供給されてもよい。
エッチング条件は、第1の実施の形態と同様にすることができる。ただし、シリコン窒化膜エッチング工程において、フルオロカーボンガスの流量は、シリコン酸化膜エッチング工程より低減させ、かつフルオロカーボンガスを供給する時間帯は、(i)〜(iii)の時期であることが好ましい。
また、シリコン酸化膜エッチング工程とシリコン窒化膜エッチング工程とは、同じチャンバーで実施することが好ましい。この2つの工程の間は、連続して操作してもよく、すこし時間をあけてから操作してもよい。
さらに、フルオロカーボンガスの供給後は、連続して操作してもよく、すこし時間をあけてから操作してもよい。
さらに、フルオロカーボンガスの供給後は、連続して操作してもよく、すこし時間をあけてから操作してもよい。
(i)の場合に、フッ素含有成分が、エッチャントの主体であるため、サイドウォール4に対するシリコン窒化膜5の選択比を従来と比較して高くすることができる。
とくに、(ii)または(iii)では、シリコン窒化膜5の中間層あたり、またはシリコン窒化膜5のサイドウォール4と接する部分あたりまでで、フルオロカーボンガスの供給が止まる。これにより、シリコン窒化膜5のサイドウォール4と接する部分は、フッ素含有成分がエッチャントとなるので、サイドウォール4に対するシリコン窒化膜5の選択比を(i)と比較して高くすることができる。
ただし、シリコン窒化膜エッチング工程において、フルオロカーボンガスが導入されているため、微量ではあるが、第1の実施例と異なり層間絶縁膜6もエッチングされる。
ただし、シリコン窒化膜エッチング工程において、フルオロカーボンガスが導入されているため、微量ではあるが、第1の実施例と異なり層間絶縁膜6もエッチングされる。
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態について、図5から図7を用いて説明する。図5から図7は、本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を順に示す工程断面図である。なお、以下の各工程は同一のエッチング装置内で、ステップ切り替えにより連続して行われる。尚、第1の実施の形態と同様の構成については、省略して説明する。
第3の実施の形態について、図5から図7を用いて説明する。図5から図7は、本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程を順に示す工程断面図である。なお、以下の各工程は同一のエッチング装置内で、ステップ切り替えにより連続して行われる。尚、第1の実施の形態と同様の構成については、省略して説明する。
第一の実施の形態では、層間絶縁膜6のコンタクトホール7の例を示したが、図5のように、第1のシリコン酸化膜12(1層目のシリコン酸化膜12)、シリコン窒化膜5、第2のシリコン酸化膜(2層目のシリコン酸化膜13)というような積層構造の全面エッチングの場合にも適用できる。
本実施形態の半導体装置の製造方法におけるエッチング工程は、フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜5の上に設けられた第一のシリコン酸化膜(1層目のシリコン酸化膜12)をドライエッチングする第一の工程と、第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、第二のシリコン酸化膜(2層目のシリコン酸化膜13)の上に設けられたシリコン窒化膜5をドライエッチングする第二の工程と、を含み、第二の工程は、フルオロカーボンガスを供給しないことを特徴としている。
図6では、シリコン窒化膜5上の1層目のシリコン酸化膜12のエッチングにおいて、エッチングガスとして、C4F6ガスとO2ガス9の混合ガスでもよく、さらに混合ガスに例えばAr等の希ガスを含んでもよい。
図6では、シリコン窒化膜5上の1層目のシリコン酸化膜12のエッチングにおいて、エッチングガスとして、C4F6ガスとO2ガス9の混合ガスでもよく、さらに混合ガスに例えばAr等の希ガスを含んでもよい。
続けて、図7では、シリコン窒化膜エッチング工程は、酸素プラズマで、フルオロカーボンガスで1層目のシリコン酸化膜12をドライエッチングしたときに生成されたCF系のデポ物のフッ素含有成分を揮発させ、このフッ素含有成分を用いて、2層目のシリコン酸化膜13上のシリコン窒化膜5をエッチングすることができる。
ここで、CF系のデポ物には、シリコン窒化膜をエッチングするために必要なフッ素含有成分が存在する。そのため、このフッ素含有成分をエッチャントとして利用しているので、シリコン酸化膜上のシリコン窒化膜を高選択比にエッチングすることができる。
たとえば、シリコン窒化膜エッチング工程において、フルオロカーボンガスを供給しないで、酸化性ガスとしてO2ガス11を供給してプラズマを発生させて、シリコン窒化膜5をエッチングしてもよい(図7)。O2ガス11は、さらに混合ガスに例えばAr等の希ガスを含んでもよい。
酸素プラズマにより、CF系のデポ物の炭素含有成分は、COまたはCO2となって、除かれる。一方、フッ素含有成分はエッチャントとして、2層目のシリコン酸化膜13上のシリコン窒化膜5をエッチングすると考えられる。
酸素プラズマにより、CF系のデポ物の炭素含有成分は、COまたはCO2となって、除かれる。一方、フッ素含有成分はエッチャントとして、2層目のシリコン酸化膜13上のシリコン窒化膜5をエッチングすると考えられる。
エッチング条件は、第一の実施の形態と同様にすることができる。
これにより、シリコン窒化膜エッチング工程においてフルオロカーボンガスを導入しない場合、2層目のシリコン酸化膜13に対するシリコン窒化膜5の選択比(シリコン窒化膜5のエッチング速度/2層目のシリコン酸化膜13のエッチング速度)は、算出できないほど高い選択比が得られた。
これは、第2工程において、フルオロカーボンガスが導入されないため、デポ物の炭素含有成分が酸素プラズマで充分除去される結果、炭素含有成分によるシリコン酸化膜(2層目のシリコン酸化膜13)のエッチングが抑制され、デポ物のフッ素含有成分はシリコン窒化膜5のみエッチングしシリコン酸化膜(2層目のシリコン酸化膜13)をほとんどエッチングしないためである。
これにより、シリコン窒化膜エッチング工程においてフルオロカーボンガスを導入しない場合、2層目のシリコン酸化膜13に対するシリコン窒化膜5の選択比(シリコン窒化膜5のエッチング速度/2層目のシリコン酸化膜13のエッチング速度)は、算出できないほど高い選択比が得られた。
これは、第2工程において、フルオロカーボンガスが導入されないため、デポ物の炭素含有成分が酸素プラズマで充分除去される結果、炭素含有成分によるシリコン酸化膜(2層目のシリコン酸化膜13)のエッチングが抑制され、デポ物のフッ素含有成分はシリコン窒化膜5のみエッチングしシリコン酸化膜(2層目のシリコン酸化膜13)をほとんどエッチングしないためである。
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
1 シリコン基板
2 絶縁膜
3 ゲート電極
4 サイドウォール
5 シリコン窒化膜
6 層間絶縁膜
7 コンタクトホール
8 フォトレジスト膜
9 C4F6ガスとO2ガス
10 C4F6ガスとO2ガス
11 O2ガス
12 1層目のシリコン酸化膜
13 2層目のシリコン酸化膜
2 絶縁膜
3 ゲート電極
4 サイドウォール
5 シリコン窒化膜
6 層間絶縁膜
7 コンタクトホール
8 フォトレジスト膜
9 C4F6ガスとO2ガス
10 C4F6ガスとO2ガス
11 O2ガス
12 1層目のシリコン酸化膜
13 2層目のシリコン酸化膜
Claims (8)
- フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、シリコン窒化膜の上に設けられた第一のシリコン酸化膜をドライエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、第二のシリコン酸化膜の上に設けられた前記シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程と、を含み、
前記第二の工程は、前記フルオロカーボンガスを供給しないか、または前記第一の工程より低減した流量で、前記フルオロカーボンガスを供給する工程を含む半導体装置の製造方法。 - 前記第一の工程が、前記フルオロカーボンガスと前記酸化性ガスとを含む混合ガスにプラズマを発生させて、ドライエッチングする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記フルオロカーボンガスが、CF4、CH3F、CH2F2、CHF3、C4F6、C4F8およびC5F8からなる群から選択される少なくとも一種以上を含む請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸化性ガスが、O2、O3、NO、N2O、CO、およびCO2からなる群から選択される少なくとも一種以上を含む請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記混合ガスが、さらにAr、He、Ne、Xe、およびKrからなる群から選択される少なくとも一種以上の希ガスを含む請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第二の工程が、さらに前記希ガスを含む前記酸化性ガスを供給する請求項1から5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第二の工程は、酸素プラズマで、前記第一の工程で生じたデポ物のフッ素含有成分を揮発させ、前記フッ素含有成分を用いて前記シリコン酸化膜上の前記シリコン窒化膜をエッチングする工程を含む請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
前記ゲート電極および前記サイドウォールの上を覆うようにシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
選択的エッチングにより、前記ゲート電極近傍に前記基板上に達する凹部を形成する工程と、を含み、
前記凹部を形成する工程が、
フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いて、前記シリコン窒化膜の上に設けられた前記シリコン酸化膜をドライエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程に引き続き、酸化性ガスを供給してプラズマを発生させて、前記サイドウォールの上に設けられた前記シリコン窒化膜をドライエッチングする第二の工程と、を含み、
前記第二の工程は、前記フルオロカーボンガスを供給しないか、または前記第一の工程より低減した流量で、前記フルオロカーボンガスを供給する工程を含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008267266A JP2010098101A (ja) | 2008-10-16 | 2008-10-16 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008267266A JP2010098101A (ja) | 2008-10-16 | 2008-10-16 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010098101A true JP2010098101A (ja) | 2010-04-30 |
Family
ID=42259586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008267266A Pending JP2010098101A (ja) | 2008-10-16 | 2008-10-16 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010098101A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015159284A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-09-03 | 東京エレクトロン株式会社 | 複数の膜を有するスペーサを形成するエッチング方法 |
KR20160075302A (ko) | 2014-12-19 | 2016-06-29 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 플라즈마 처리 방법 |
JP2017022154A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
JP2019161167A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
2008
- 2008-10-16 JP JP2008267266A patent/JP2010098101A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015159284A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-09-03 | 東京エレクトロン株式会社 | 複数の膜を有するスペーサを形成するエッチング方法 |
US9378975B2 (en) | 2014-02-10 | 2016-06-28 | Tokyo Electron Limited | Etching method to form spacers having multiple film layers |
KR20160075302A (ko) | 2014-12-19 | 2016-06-29 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 플라즈마 처리 방법 |
JP2017022154A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
JP2019161167A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
US11302805B2 (en) | 2018-03-16 | 2022-04-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method to manufacture semiconductor device |
JP7119449B2 (ja) | 2018-03-16 | 2022-08-17 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9378975B2 (en) | Etching method to form spacers having multiple film layers | |
CN101064244B (zh) | 形成用于高孔径比应用的各向异性特征图形的蚀刻方法 | |
US7977249B1 (en) | Methods for removing silicon nitride and other materials during fabrication of contacts | |
JP5122106B2 (ja) | 炭素含有膜エッチング方法及びこれを利用した半導体素子の製造方法 | |
JP5933694B2 (ja) | ホウ素炭素膜をドライストリッピングする方法 | |
US20140216498A1 (en) | Methods of dry stripping boron-carbon films | |
JP2007235135A (ja) | 高アスペクト比用途の異方性フィーチャを形成するためのエッチング方法 | |
JP2007110005A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2010098101A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP5074009B2 (ja) | 高アスペクト比の開口を有するシリコン構造体用エッチングマスクの製造方法及びその装置並びにその製造プログラム | |
JP2008218999A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US7226867B2 (en) | Method of etching a metal layer using a mask, a metallization method for a semiconductor device, a method of etching a metal layer, and an etching gas | |
JP2011114216A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH10178014A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2012114287A (ja) | パターン化金属膜及びその形成方法 | |
US10937659B2 (en) | Method of anisotropically etching adjacent lines with multi-color selectivity | |
JP2008047810A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2001127039A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6835670B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2005136097A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
TW455948B (en) | Process for etching an insulating layer and forming a semiconductor device | |
JP2006128613A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
TWI851705B (zh) | 以多色選擇性非等向性蝕刻相鄰線的方法 | |
US7005385B2 (en) | Method for removing a resist mask with high selectivity to a carbon hard mask used for semiconductor structuring | |
JP2009194017A (ja) | 半導体装置の製造方法 |