JP3011102B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP3011102B2 JP3011102B2 JP8190825A JP19082596A JP3011102B2 JP 3011102 B2 JP3011102 B2 JP 3011102B2 JP 8190825 A JP8190825 A JP 8190825A JP 19082596 A JP19082596 A JP 19082596A JP 3011102 B2 JP3011102 B2 JP 3011102B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、詳しくは、シリコン基板上の酸化膜又は
窒化膜を、ドライエッチング法を用いて選択エッチング
して、コンタクトホールを形成する半導体装置の製造方
法に関する。
造方法に係り、詳しくは、シリコン基板上の酸化膜又は
窒化膜を、ドライエッチング法を用いて選択エッチング
して、コンタクトホールを形成する半導体装置の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造方法において、シリコ
ン基板上の酸化膜をエッチングするためには、例えば、
酸化膜を侵して下地材料のシリコンは侵さない高い選択
性を有したエッチング剤(ガス)を用いることが重要で
ある。このため、従来より、減圧気相中でエッチングを
行うドライエッチング法においては、四弗化メタン若し
くは三弗化メタン等や、又はこれらの反応ガスと、アル
ゴン、酸素、水素等の添加ガスとの混合ガスが用いられ
てきた。上記のようなフルオロカーボンガスを用いたシ
リコン基板上の酸化膜のエッチングにおける対シリコン
選択比(SiO2/Si選択比)は、シリコン基板上に
弗素と炭素とから形成されたデポジション膜が堆積して
シリコンに対するエッチングは抑制される一方、酸化膜
については、酸化膜中の酸素とデポジション膜中の炭素
が反応して、このデポジション膜が除去されるためにエ
ッチングが進行することによって得られる(Gottlieb
S.Oehrlein et al.著 J.Vac.Sci.Technol.A5 1987 P1
585等参照)。このように、酸化膜における選択エッチ
ングでは、弗素と炭素とから形成されたデポジション膜
が重要な働きをしている。このため、最近では、例え
ば、六弗化エタン又は八弗化ブタン等の反応ガスに添加
ガスとして一酸化炭素を加えた混合ガスや、炭素と弗素
との構成比(C/F比)の高いフルオロカーボンガスを
用いることにより、デポジション膜中の炭素含有率を高
めて、スパッタリング耐性を向上させ、シリコンに対す
る高選択比を実現している。
ン基板上の酸化膜をエッチングするためには、例えば、
酸化膜を侵して下地材料のシリコンは侵さない高い選択
性を有したエッチング剤(ガス)を用いることが重要で
ある。このため、従来より、減圧気相中でエッチングを
行うドライエッチング法においては、四弗化メタン若し
くは三弗化メタン等や、又はこれらの反応ガスと、アル
ゴン、酸素、水素等の添加ガスとの混合ガスが用いられ
てきた。上記のようなフルオロカーボンガスを用いたシ
リコン基板上の酸化膜のエッチングにおける対シリコン
選択比(SiO2/Si選択比)は、シリコン基板上に
弗素と炭素とから形成されたデポジション膜が堆積して
シリコンに対するエッチングは抑制される一方、酸化膜
については、酸化膜中の酸素とデポジション膜中の炭素
が反応して、このデポジション膜が除去されるためにエ
ッチングが進行することによって得られる(Gottlieb
S.Oehrlein et al.著 J.Vac.Sci.Technol.A5 1987 P1
585等参照)。このように、酸化膜における選択エッチ
ングでは、弗素と炭素とから形成されたデポジション膜
が重要な働きをしている。このため、最近では、例え
ば、六弗化エタン又は八弗化ブタン等の反応ガスに添加
ガスとして一酸化炭素を加えた混合ガスや、炭素と弗素
との構成比(C/F比)の高いフルオロカーボンガスを
用いることにより、デポジション膜中の炭素含有率を高
めて、スパッタリング耐性を向上させ、シリコンに対す
る高選択比を実現している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高選択
比を得るために、フルオロカーボンガスに一酸化炭素を
添加したエッチングガスや、C/F比の高いエッチング
ガスを用いてエッチングを行う方法によると、シリコン
基板上に堆積する弗素と炭素とからなるフルオロカーボ
ンポリマー(デポジション膜)は、炭素含有率が高いた
めに選択比は高くなるものの、シリコン基板上に堆積し
たフルオロカーボンポリマー中の炭素が、シリコン基板
中に打ち込まれてSi−Cを形成して基板ダメージを発
生させ、導電性を劣化させるために、コンタクト抵抗が
高くなるという問題点があった。
比を得るために、フルオロカーボンガスに一酸化炭素を
添加したエッチングガスや、C/F比の高いエッチング
ガスを用いてエッチングを行う方法によると、シリコン
基板上に堆積する弗素と炭素とからなるフルオロカーボ
ンポリマー(デポジション膜)は、炭素含有率が高いた
めに選択比は高くなるものの、シリコン基板上に堆積し
たフルオロカーボンポリマー中の炭素が、シリコン基板
中に打ち込まれてSi−Cを形成して基板ダメージを発
生させ、導電性を劣化させるために、コンタクト抵抗が
高くなるという問題点があった。
【0004】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇を
抑え、一段と信頼性の高い半導体装置を製造する方法を
提供することを目的としている。
もので、高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇を
抑え、一段と信頼性の高い半導体装置を製造する方法を
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】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、真空容器内で、第1の電極
と第2の電極とを対向させ、上記第1の電極側に層間絶
縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の電極と上記第2
の電極との間にフルオロカーボン化合物を含むガスでプ
ラズマを生成し、上記第1の電極に所定の高周波制御電
圧を印加することにより、上記プラズマ中のイオンに所
定の衝突エネルギを付与することで、上記層間絶縁膜を
選択エッチングして、コンタクトホールを形成する半導
体装置の製造方法に係り、上記プラズマによって形成さ
れるフルオロカーボン化合物により構成されるデポジシ
ョン膜の原子数比の炭素含有率が50%を越えるとき、
上記高周波制御電圧のピーク・ピーク値を、600V以
上1500V以下の範囲に設定することを特徴としてい
る。
に、請求項1記載の発明は、真空容器内で、第1の電極
と第2の電極とを対向させ、上記第1の電極側に層間絶
縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の電極と上記第2
の電極との間にフルオロカーボン化合物を含むガスでプ
ラズマを生成し、上記第1の電極に所定の高周波制御電
圧を印加することにより、上記プラズマ中のイオンに所
定の衝突エネルギを付与することで、上記層間絶縁膜を
選択エッチングして、コンタクトホールを形成する半導
体装置の製造方法に係り、上記プラズマによって形成さ
れるフルオロカーボン化合物により構成されるデポジシ
ョン膜の原子数比の炭素含有率が50%を越えるとき、
上記高周波制御電圧のピーク・ピーク値を、600V以
上1500V以下の範囲に設定することを特徴としてい
る。
【0006】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の半導体装置の製造方法に係り、上記第2の電極を介
して上記フルオロカーボン化合物を含むガスに所定の高
周波プラズマ生成電力を供給して、上記プラズマを生成
させ、上記フルオロカーボン化合物により構成されるデ
ポジション膜の原子数比の炭素含有率が50%を越える
とき、上記第1の電極にピーク・ピーク値が600V以
上1500V以下の上記高周波制御電圧を印加して上記
プラズマ中のイオンに上記衝突エネルギを付与して上記
層間絶縁膜を選択エッチングすることを特徴としてい
る。
載の半導体装置の製造方法に係り、上記第2の電極を介
して上記フルオロカーボン化合物を含むガスに所定の高
周波プラズマ生成電力を供給して、上記プラズマを生成
させ、上記フルオロカーボン化合物により構成されるデ
ポジション膜の原子数比の炭素含有率が50%を越える
とき、上記第1の電極にピーク・ピーク値が600V以
上1500V以下の上記高周波制御電圧を印加して上記
プラズマ中のイオンに上記衝突エネルギを付与して上記
層間絶縁膜を選択エッチングすることを特徴としてい
る。
【0007】また、請求項3記載の発明は、真空容器内
で、第1の電極と第2の電極とを対向させ、上記第1の
電極側に層間絶縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の
電極と上記第2の電極との間に、フルオロカーボン化合
物と、少なくとも一酸化炭素又は水素を含む添加ガスと
の混合ガスでプラズマを生成し、上記第1の電極に所定
の高周波制御電圧を印加することにより、上記プラズマ
中のイオンに所定の衝突エネルギを付与することで上記
層間絶縁膜を選択エッチングして、コンタクトホールを
形成する半導体装置の製造方法に係り、エッチングガス
の総量に対する一酸化炭素又は水素の割合から、上記プ
ラズマによって形成されるフルオロカーボン化合物によ
り構成されるデポジション膜の原子数比炭素含有率を推
計する手法を用いて、上記デポジション膜の原子数比炭
素含有率が50%以下と推計される、エッチングガスの
総量に対する一酸化炭素又は水素の割合となるように、
上記真空容器内に導入する当該一酸化炭素又は水素の割
合を制御することを特徴としている。
で、第1の電極と第2の電極とを対向させ、上記第1の
電極側に層間絶縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の
電極と上記第2の電極との間に、フルオロカーボン化合
物と、少なくとも一酸化炭素又は水素を含む添加ガスと
の混合ガスでプラズマを生成し、上記第1の電極に所定
の高周波制御電圧を印加することにより、上記プラズマ
中のイオンに所定の衝突エネルギを付与することで上記
層間絶縁膜を選択エッチングして、コンタクトホールを
形成する半導体装置の製造方法に係り、エッチングガス
の総量に対する一酸化炭素又は水素の割合から、上記プ
ラズマによって形成されるフルオロカーボン化合物によ
り構成されるデポジション膜の原子数比炭素含有率を推
計する手法を用いて、上記デポジション膜の原子数比炭
素含有率が50%以下と推計される、エッチングガスの
総量に対する一酸化炭素又は水素の割合となるように、
上記真空容器内に導入する当該一酸化炭素又は水素の割
合を制御することを特徴としている。
【0008】また、請求項4記載の発明は、真空容器内
で、第1の電極と第2の電極とを対向させ、上記第1の
電極に層間絶縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の電
極と上記第2の電極との間にフルオロカーボン化合物
と、少なくとも一酸化炭素又は水素を含む添加ガスとの
混合ガスでプラズマを生成し、上記第1の電極に所定の
高周波制御電圧を印加することにより、上記プラズマ中
のイオンに所定の衝突エネルギを付与することで、上記
層間絶縁膜を選択エッチングして、コンタクトホールを
形成する半導体装置の製造方法に係り、上記プラズマ中
のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発光強度の比か
ら、上記プラズマによって形成されるフルオロカーボン
化合物により構成されるデポジション膜の原子数比炭素
含有率を推計する手法を用いて、上記デポジション膜の
原子数比炭素含有率が50%以下と推計される、上記発
光強度の比となるように、エッチングガスの総量に対す
る一酸化炭素又は水素の割合を制御することを特徴とし
ている。
で、第1の電極と第2の電極とを対向させ、上記第1の
電極に層間絶縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の電
極と上記第2の電極との間にフルオロカーボン化合物
と、少なくとも一酸化炭素又は水素を含む添加ガスとの
混合ガスでプラズマを生成し、上記第1の電極に所定の
高周波制御電圧を印加することにより、上記プラズマ中
のイオンに所定の衝突エネルギを付与することで、上記
層間絶縁膜を選択エッチングして、コンタクトホールを
形成する半導体装置の製造方法に係り、上記プラズマ中
のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発光強度の比か
ら、上記プラズマによって形成されるフルオロカーボン
化合物により構成されるデポジション膜の原子数比炭素
含有率を推計する手法を用いて、上記デポジション膜の
原子数比炭素含有率が50%以下と推計される、上記発
光強度の比となるように、エッチングガスの総量に対す
る一酸化炭素又は水素の割合を制御することを特徴とし
ている。
【0009】また、請求項5記載の発明は、真空容器内
で、第1の電極と第2の電極とを対向させ、上記第1の
電極に層間絶縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の電
極と上記第2の電極との間にフルオロカーボン化合物
と、少なくとも一酸化炭素又は水素を含む添加ガスとの
混合ガスでプラズマを生成し、上記第1の電極に所定の
高周波制御電圧を印加することにより、上記プラズマ中
のイオンに所定の衝突エネルギを付与することで、上記
層間絶縁膜を選択エッチングして、コンタクトホールを
形成する半導体装置の製造方法に係り、上記プラズマ中
のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発光強度の比と上
記プラズマによって形成されるフルオロカーボン化合物
により構成されるデポジション膜の原子数比炭素含有率
との関係を測定により求め、得られた該関係に基づい
て、上記発光強度の比の測定値から、上記デポジション
膜の原子数比炭素含有率を推計するという手法を用い
て、上記デポジション膜の原子数比炭素含有率が50%
以下と推計される、上記発光強度の比となるように、エ
ッチングガスの総量に対する一酸化炭素又は水素の割合
を制御することを特徴としている。
で、第1の電極と第2の電極とを対向させ、上記第1の
電極に層間絶縁膜付きの被処理体を置き、上記第1の電
極と上記第2の電極との間にフルオロカーボン化合物
と、少なくとも一酸化炭素又は水素を含む添加ガスとの
混合ガスでプラズマを生成し、上記第1の電極に所定の
高周波制御電圧を印加することにより、上記プラズマ中
のイオンに所定の衝突エネルギを付与することで、上記
層間絶縁膜を選択エッチングして、コンタクトホールを
形成する半導体装置の製造方法に係り、上記プラズマ中
のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発光強度の比と上
記プラズマによって形成されるフルオロカーボン化合物
により構成されるデポジション膜の原子数比炭素含有率
との関係を測定により求め、得られた該関係に基づい
て、上記発光強度の比の測定値から、上記デポジション
膜の原子数比炭素含有率を推計するという手法を用い
て、上記デポジション膜の原子数比炭素含有率が50%
以下と推計される、上記発光強度の比となるように、エ
ッチングガスの総量に対する一酸化炭素又は水素の割合
を制御することを特徴としている。
【0010】さらにまた、請求項6記載の発明は、請求
項3,4又は5記載の半導体装置の製造方法に係り、上
記フルオロカーボン化合物により構成されるデポジショ
ン膜の原子数比炭素含有率を、40%以上50%以下の
範囲に設定することを特徴としている。
項3,4又は5記載の半導体装置の製造方法に係り、上
記フルオロカーボン化合物により構成されるデポジショ
ン膜の原子数比炭素含有率を、40%以上50%以下の
範囲に設定することを特徴としている。
【0011】
【作用】この発明の構成によれば、プラズマによって形
成されるフルオロカーボン化合物により構成されるデポ
ジション膜の原子数比の炭素含有率が50%を越えると
き、高周波制御電圧のピーク・ピーク値を600V以上
1500V以下の範囲に設定して、イオンに付与される
衝突エネルギを制御するか、又はフルオロカーボン化合
物に添加する一酸化炭素又は水素のエッチングガスの総
量に対する割合を所定の範囲に設定して、フルオロカー
ボン化合物により構成されるデポジション膜の原子数比
の炭素含有率を制御することにより、コンタクトホール
のコンタクト抵抗を所定の値以下に抑えることができ
る。それ故、層間絶縁膜を選択エッチングして基板を侵
さない高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇を抑
え、一段と信頼性の高い半導体装置を製造することがで
きる。なお、この明細書において、炭素含有率は、原子
数比の炭素含有率を意味している。
成されるフルオロカーボン化合物により構成されるデポ
ジション膜の原子数比の炭素含有率が50%を越えると
き、高周波制御電圧のピーク・ピーク値を600V以上
1500V以下の範囲に設定して、イオンに付与される
衝突エネルギを制御するか、又はフルオロカーボン化合
物に添加する一酸化炭素又は水素のエッチングガスの総
量に対する割合を所定の範囲に設定して、フルオロカー
ボン化合物により構成されるデポジション膜の原子数比
の炭素含有率を制御することにより、コンタクトホール
のコンタクト抵抗を所定の値以下に抑えることができ
る。それ故、層間絶縁膜を選択エッチングして基板を侵
さない高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇を抑
え、一段と信頼性の高い半導体装置を製造することがで
きる。なお、この明細書において、炭素含有率は、原子
数比の炭素含有率を意味している。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇発明に到る実験 この発明の実施例の方法は、例えば、種々のエッチング
ガスを用いて、イオンに所定のエネルギを与えるための
エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppとコン
タクト抵抗との関係等を実験によって求め、これら多く
の実験結果を慎重に考察した末に生まれたものである。
まず、この出願に係る発明者等は、図6に示すように、
周波数略27MHzのプラズマ生成用の電力を供給する
プラズマ生成用電源13と、エッチングガスがプラズマ
状態とされることで生成されるイオンにエネルギを与え
る周波数略800kHzのエッチング制御電源15との
2つの電源と、両電源にそれぞれ接続され、所定の真空
度まで減圧された真空容器11中に対向して配置された
プラズマ側電極14及びターゲット電極16を備えたド
ライエッチング装置1を用いて、反応ガスとしてのフル
オロカーボンガスと添加ガスとについてこれらのガスの
種類及び成分比を様々に変えてエッチングガスを生成
し、それぞれのエッチングガスを用いてエッチング制御
電源15によって生成されるエッチング制御電圧(peak
-to-peak 値)Vppを変えてエッチングを行ってコン
タクトホールを形成し、各エッチング制御電圧(peak-t
o-peak 値)Vppにおけるコンタクト抵抗を測定し
た。以下に、実験結果の例を示す。
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇発明に到る実験 この発明の実施例の方法は、例えば、種々のエッチング
ガスを用いて、イオンに所定のエネルギを与えるための
エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppとコン
タクト抵抗との関係等を実験によって求め、これら多く
の実験結果を慎重に考察した末に生まれたものである。
まず、この出願に係る発明者等は、図6に示すように、
周波数略27MHzのプラズマ生成用の電力を供給する
プラズマ生成用電源13と、エッチングガスがプラズマ
状態とされることで生成されるイオンにエネルギを与え
る周波数略800kHzのエッチング制御電源15との
2つの電源と、両電源にそれぞれ接続され、所定の真空
度まで減圧された真空容器11中に対向して配置された
プラズマ側電極14及びターゲット電極16を備えたド
ライエッチング装置1を用いて、反応ガスとしてのフル
オロカーボンガスと添加ガスとについてこれらのガスの
種類及び成分比を様々に変えてエッチングガスを生成
し、それぞれのエッチングガスを用いてエッチング制御
電源15によって生成されるエッチング制御電圧(peak
-to-peak 値)Vppを変えてエッチングを行ってコン
タクトホールを形成し、各エッチング制御電圧(peak-t
o-peak 値)Vppにおけるコンタクト抵抗を測定し
た。以下に、実験結果の例を示す。
【0013】最初に、反応ガスとしてCHF3を75
[sccm](標準状態時換算で75[cc/mi
m])、添加ガスとして、COを340[sccm]、
O2を5[sccm]導入し、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、エッチング制
御電圧(peak-to-peak 値)Vppを1.0[kV]か
ら2.0[kV]まで変化させて、ドライエッチングを
行って、径が略0.4[μm]のコンタクトホールを形
成させて、1個当たりについてのコンタクト抵抗を測定
した結果を図7に示す。なお、ここで、プラズマを生成
するためのプラズマ生成電源13の電力は、2500
[W]とし、エッチング制御電圧を発生させるエッチン
グ制御電源15の電力は、エッチング制御電圧(peak-t
o-peak 値)Vppに対応させて、290[W]から9
50[W]まで変化させた。同図よりわかるように、エ
ッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppが上昇す
るにつれて、コンタクト抵抗は大きく上昇している。ま
た、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppが
1.0[kV]から1.5[kV]までの領域において
は比較的緩やかな上昇であるのに対し、1.0[kV]
を越える領域においてはコンタクト抵抗の上昇は急激と
なっている。また、この後、基板表面に堆積したデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を測定したところ、略70%であった。以上のことか
ら、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppを
1.5[kV]以下とすることによって、1個当たりに
ついてのコンタクト抵抗を略200[Ω]以下とできる
ことがわかった。
[sccm](標準状態時換算で75[cc/mi
m])、添加ガスとして、COを340[sccm]、
O2を5[sccm]導入し、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、エッチング制
御電圧(peak-to-peak 値)Vppを1.0[kV]か
ら2.0[kV]まで変化させて、ドライエッチングを
行って、径が略0.4[μm]のコンタクトホールを形
成させて、1個当たりについてのコンタクト抵抗を測定
した結果を図7に示す。なお、ここで、プラズマを生成
するためのプラズマ生成電源13の電力は、2500
[W]とし、エッチング制御電圧を発生させるエッチン
グ制御電源15の電力は、エッチング制御電圧(peak-t
o-peak 値)Vppに対応させて、290[W]から9
50[W]まで変化させた。同図よりわかるように、エ
ッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppが上昇す
るにつれて、コンタクト抵抗は大きく上昇している。ま
た、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppが
1.0[kV]から1.5[kV]までの領域において
は比較的緩やかな上昇であるのに対し、1.0[kV]
を越える領域においてはコンタクト抵抗の上昇は急激と
なっている。また、この後、基板表面に堆積したデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を測定したところ、略70%であった。以上のことか
ら、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppを
1.5[kV]以下とすることによって、1個当たりに
ついてのコンタクト抵抗を略200[Ω]以下とできる
ことがわかった。
【0014】次に、添加ガスとして、COに替えてH2
を用いて実験を行った。すなわち、反応ガスとしてC4
F8を28[sccm]、添加ガスとして、H2を12
[sccm]導入し、真空容器11内の真空度を略10
[mTorr]に保った状態で、エッチング制御電圧
(peak-to-peak 値)Vppを1.0[kV]から2.
0[kV]まで変化させて、ドライエッチングを行っ
て、径が略0.4[μm]のコンタクトホールを形成さ
せて、1個当たりについてのコンタクト抵抗を測定し
た。結果は、同図に示したのと同様であった。なお、こ
こで、プラズマを生成するためのプラズマ生成電源13
の電力は、2500[W]とし、エッチング制御電圧を
発生させるエッチング制御電源15の電力は、エッチン
グ制御電圧(peak-to-peak 値)Vppに対応させて、
350[W]から1200[W]まで、変化させた。添
加ガスとして、COの替わりにH2を用いても両者が同
様の結果となったのは、水素ガスが、弗素ラジカルを捕
捉して反応系から消失させるラジカルスカベンジャとし
て働き、プラズマ中の炭素濃度を高め、堆積するデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を高めることとなるからである。
を用いて実験を行った。すなわち、反応ガスとしてC4
F8を28[sccm]、添加ガスとして、H2を12
[sccm]導入し、真空容器11内の真空度を略10
[mTorr]に保った状態で、エッチング制御電圧
(peak-to-peak 値)Vppを1.0[kV]から2.
0[kV]まで変化させて、ドライエッチングを行っ
て、径が略0.4[μm]のコンタクトホールを形成さ
せて、1個当たりについてのコンタクト抵抗を測定し
た。結果は、同図に示したのと同様であった。なお、こ
こで、プラズマを生成するためのプラズマ生成電源13
の電力は、2500[W]とし、エッチング制御電圧を
発生させるエッチング制御電源15の電力は、エッチン
グ制御電圧(peak-to-peak 値)Vppに対応させて、
350[W]から1200[W]まで、変化させた。添
加ガスとして、COの替わりにH2を用いても両者が同
様の結果となったのは、水素ガスが、弗素ラジカルを捕
捉して反応系から消失させるラジカルスカベンジャとし
て働き、プラズマ中の炭素濃度を高め、堆積するデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を高めることとなるからである。
【0015】次に、CO及びH2を添加せずに実験を行
った。すなわち、反応ガスとしてCHF3を60[sc
cm]、添加ガスとして、Arを400[sccm]、
O2を7[sccm]導入し、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、エッチング制
御電圧(peak-to-peak 値)Vppを1.0[kV]か
ら2.0[kV]まで変化させて、ドライエッチングを
行って、径が略0.4[μm]のコンタクトホールを形
成させて、1個当たりについてのコンタクト抵抗を測定
した結果を図8に示す。なお、ここで、プラズマを生成
するためのプラズマ生成電源13の電力は、2500
[W]とし、エッチング制御電圧を発生させるエッチン
グ制御電源15の電力は、エッチング制御電圧(ピーク
間の電圧値)Vppに対応させて、350[W]から1
150[W]まで変化させた。同図よりわかるように、
エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppを2.
0[kV]まで上昇せても、コンタクト抵抗は殆ど増加
していないことがわかる。この後、基板表面に堆積した
デポジション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素
の含有率を測定したところ、略40%であった。また、
酸化膜のエッチング速度を測定したところ、エッチング
制御電圧(peak-to-peak 値)Vppの上昇と共に増大
し、エッチング制御電圧(peak−to−peak
値)Vpp2.0[kV]においては、1[μm/mi
n]であった。
った。すなわち、反応ガスとしてCHF3を60[sc
cm]、添加ガスとして、Arを400[sccm]、
O2を7[sccm]導入し、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、エッチング制
御電圧(peak-to-peak 値)Vppを1.0[kV]か
ら2.0[kV]まで変化させて、ドライエッチングを
行って、径が略0.4[μm]のコンタクトホールを形
成させて、1個当たりについてのコンタクト抵抗を測定
した結果を図8に示す。なお、ここで、プラズマを生成
するためのプラズマ生成電源13の電力は、2500
[W]とし、エッチング制御電圧を発生させるエッチン
グ制御電源15の電力は、エッチング制御電圧(ピーク
間の電圧値)Vppに対応させて、350[W]から1
150[W]まで変化させた。同図よりわかるように、
エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppを2.
0[kV]まで上昇せても、コンタクト抵抗は殆ど増加
していないことがわかる。この後、基板表面に堆積した
デポジション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素
の含有率を測定したところ、略40%であった。また、
酸化膜のエッチング速度を測定したところ、エッチング
制御電圧(peak-to-peak 値)Vppの上昇と共に増大
し、エッチング制御電圧(peak−to−peak
値)Vpp2.0[kV]においては、1[μm/mi
n]であった。
【0016】以上三例の実験に加えて多数の実験を重ね
た結果、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vp
pを600[V]から1.5[kV]とするか、又は例
えば、エッチングガス中のCOやH2の割合を制御し
て、デポジション膜の炭素含有率が略40%以上50%
以下となるようにすれば、良好なコンタクト抵抗を得る
ことができ、かつ、高い選択性や速いエッチング速度も
確保できることがわかった。なお、エッチングガス中の
COの割合(CO添加率)[%]とデポジション膜の炭
素含有率[%]との間の関係については、図9に曲線A
で示すような測定結果が得られた。すなわち、炭素含有
率を50[%]とするためには、同図より、CO添加率
[%]を40[%]とすればよいことがわかる。なお、
この実施例において、CO添加率とは、原子数比のCO
添加率[%]を意味するが、原子数比に限らない。
た結果、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)Vp
pを600[V]から1.5[kV]とするか、又は例
えば、エッチングガス中のCOやH2の割合を制御し
て、デポジション膜の炭素含有率が略40%以上50%
以下となるようにすれば、良好なコンタクト抵抗を得る
ことができ、かつ、高い選択性や速いエッチング速度も
確保できることがわかった。なお、エッチングガス中の
COの割合(CO添加率)[%]とデポジション膜の炭
素含有率[%]との間の関係については、図9に曲線A
で示すような測定結果が得られた。すなわち、炭素含有
率を50[%]とするためには、同図より、CO添加率
[%]を40[%]とすればよいことがわかる。なお、
この実施例において、CO添加率とは、原子数比のCO
添加率[%]を意味するが、原子数比に限らない。
【0017】次に、この出願に係る発明者等は、デポジ
ション膜に含まれる炭素の割合(炭素含有率)を求める
ために、エッチングガス中のCOの割合(CO添加率)
を変化させて、プラズマの中のCF2ラジカル及び弗素
ラジカルの発光強度を測定した。反応ガスとしてCHF
3を、添加ガスとして、CO及びO2を用い、真空容器1
1内の真空度を略50[mTorr]に保った状態で、
エッチングガスの総量に対するCOの割合(CO添加
率)を0[%]から80[%]まで変化させて、ドライ
エッチングを行い、デポジションの前駆体であるCF2
ラジカルの発光スペクトルである270[nm]の発光
強度とFラジカルの発光スペクトルである652[n
m]の発光強度を測定し、両発光強度の比(以下、発光
CF2/Fともいう)を求め、エッチングガス中のCO
の割合(CO添加率)[%]と発光強度の比(発光CF
2/F)との関係を得た。得られた結果を同図に曲線B
で示す。なお、ここで、プラズマ生成電源13の電力
は、2500[W]とし、エッチング制御電源15の電
力は、600[W]とした。同図中の曲線Bよりわかる
ように、例えば、発光強度の比CF2/Fが0.1以下
のときにCO添加率[%]が40[%]となることがわ
かる。同図に曲線Aで図示したCO添加率と炭素含有率
との間の関係からCO添加率が40[%]のときは炭素
含有率は、50[%]であるので、例えば、CO添加率
を制御して発光強度の比CF2/Fが0.1となるよう
にすれば、炭素含有率を50[%]とすることができる
ことがわかる。
ション膜に含まれる炭素の割合(炭素含有率)を求める
ために、エッチングガス中のCOの割合(CO添加率)
を変化させて、プラズマの中のCF2ラジカル及び弗素
ラジカルの発光強度を測定した。反応ガスとしてCHF
3を、添加ガスとして、CO及びO2を用い、真空容器1
1内の真空度を略50[mTorr]に保った状態で、
エッチングガスの総量に対するCOの割合(CO添加
率)を0[%]から80[%]まで変化させて、ドライ
エッチングを行い、デポジションの前駆体であるCF2
ラジカルの発光スペクトルである270[nm]の発光
強度とFラジカルの発光スペクトルである652[n
m]の発光強度を測定し、両発光強度の比(以下、発光
CF2/Fともいう)を求め、エッチングガス中のCO
の割合(CO添加率)[%]と発光強度の比(発光CF
2/F)との関係を得た。得られた結果を同図に曲線B
で示す。なお、ここで、プラズマ生成電源13の電力
は、2500[W]とし、エッチング制御電源15の電
力は、600[W]とした。同図中の曲線Bよりわかる
ように、例えば、発光強度の比CF2/Fが0.1以下
のときにCO添加率[%]が40[%]となることがわ
かる。同図に曲線Aで図示したCO添加率と炭素含有率
との間の関係からCO添加率が40[%]のときは炭素
含有率は、50[%]であるので、例えば、CO添加率
を制御して発光強度の比CF2/Fが0.1となるよう
にすれば、炭素含有率を50[%]とすることができる
ことがわかる。
【0018】◇第1実施例 図1は、この発明の第1実施例である半導体装置の製造
方法において用いられるドライエッチング装置を模式的
に示す断面図、図2は、同ドライエッチング装置のプラ
ズマ側電極の水平断面図、また、図3及び図4は、同半
導体装置の製造方法によるエッチングの過程を説明する
ための説明図である。まず、この例のドライエッチング
装置1の構成から説明する。図1に示すように、ドライ
エッチング装置1は、内部が所定の真空度に保たれる真
空容器11に、フルオロカーボンガスを主としたエッチ
ングガス2を導入するためのガス導入管12が接続さ
れ、ガス導入管12から導かれたエッチングガス2をプ
ラズマ状態とするためのプラズマ生成用電源13によっ
て発生されたプラズマ生成用電力が供給されるプラズマ
側電極14と、被処理体2が載置され、プラズマ側電極
14において生成された、例えば、反応性弗素イオン等
に所定のエネルギを付与するためのエッチング制御電源
15によって発生されたエッチング制御電圧が印加され
るターゲット電極16とが、真空容器11内に対向して
配置されて、また、真空容器11のエッチングガス2が
導入される側と反対側においては、図示せぬ真空ポンプ
に連結されたガス排気管17が接続されてなっている。
方法において用いられるドライエッチング装置を模式的
に示す断面図、図2は、同ドライエッチング装置のプラ
ズマ側電極の水平断面図、また、図3及び図4は、同半
導体装置の製造方法によるエッチングの過程を説明する
ための説明図である。まず、この例のドライエッチング
装置1の構成から説明する。図1に示すように、ドライ
エッチング装置1は、内部が所定の真空度に保たれる真
空容器11に、フルオロカーボンガスを主としたエッチ
ングガス2を導入するためのガス導入管12が接続さ
れ、ガス導入管12から導かれたエッチングガス2をプ
ラズマ状態とするためのプラズマ生成用電源13によっ
て発生されたプラズマ生成用電力が供給されるプラズマ
側電極14と、被処理体2が載置され、プラズマ側電極
14において生成された、例えば、反応性弗素イオン等
に所定のエネルギを付与するためのエッチング制御電源
15によって発生されたエッチング制御電圧が印加され
るターゲット電極16とが、真空容器11内に対向して
配置されて、また、真空容器11のエッチングガス2が
導入される側と反対側においては、図示せぬ真空ポンプ
に連結されたガス排気管17が接続されてなっている。
【0019】プラズマ生成用電源13は、コンデンサC
1を介してプラズマ側電極14(ガス導入管12)に接
続される。プラズマ生成用電源13の周波数は、13.
56[MHz]以上であることが好ましいが、この例で
は、略27[MHz]としている。また、出力は、略2
000[W]から3000[W]の範囲で設定される
が、この例では、2500Wとしている。また、エッチ
ング制御電源15は、コンデンサC2を介してターゲッ
ト電極16に接続される。エッチング制御電源15の周
波数は、プラズマ生成用電源13への影響を低減し、高
い制御性を実現するため、5[MHz]以下、特に、4
00[kHz]以上2[MHz]以下の範囲とするのが
好ましく、この例では、略800[kHz]としてい
る。また、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)V
ppは、略1.0[kV]に設定されている。また、プ
ラズマ側電極14及びターゲット電極16の断面形状は
略円形であり、プラズマ側電極14には、図2に示すよ
うに、多数の孔14a,14a,…が設けられている。
なお、真空ポンプとしては、予備排気用にはロータリポ
ンプを、本排気用にはターボ分子ポンプを用いている。
1を介してプラズマ側電極14(ガス導入管12)に接
続される。プラズマ生成用電源13の周波数は、13.
56[MHz]以上であることが好ましいが、この例で
は、略27[MHz]としている。また、出力は、略2
000[W]から3000[W]の範囲で設定される
が、この例では、2500Wとしている。また、エッチ
ング制御電源15は、コンデンサC2を介してターゲッ
ト電極16に接続される。エッチング制御電源15の周
波数は、プラズマ生成用電源13への影響を低減し、高
い制御性を実現するため、5[MHz]以下、特に、4
00[kHz]以上2[MHz]以下の範囲とするのが
好ましく、この例では、略800[kHz]としてい
る。また、エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)V
ppは、略1.0[kV]に設定されている。また、プ
ラズマ側電極14及びターゲット電極16の断面形状は
略円形であり、プラズマ側電極14には、図2に示すよ
うに、多数の孔14a,14a,…が設けられている。
なお、真空ポンプとしては、予備排気用にはロータリポ
ンプを、本排気用にはターボ分子ポンプを用いている。
【0020】次に、上記構成のドライエッチング装置1
を用いて被処理体3にコンタクトホールH,H,…を形
成する方法について説明する。まず、図3(a)に示す
ように、シリコン基板31上全面に被エッチング膜とし
てのSiO2層間絶縁膜32を形成し、このSiO2層
間絶縁膜32の上に、フォトリソグラフィの技法によっ
てコンタクトホールH,H,…が形成されることとなる
所定の位置に断面略円形の開口33a,33a,…を有
するフォトレジストパターン33を形成する。ここで、
各開口33aの径は、略0.4[μm]とされる。次
に、こうして作成された被処理体3をドライエッチング
装置1のターゲット電極16に載置し、エッチングガス
2をガス導入管12から導き、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、プラズマ側電
極14とターゲット電極16との間にプラズマを生成さ
せて、エッチングを開始する。ここで、エッチング制御
電源15の出力は略2500[W]として、プラズマ側
電極14から被処理体3に平行に略27[MHz]で放
電させてイオンやラジカルを生成させ、一方、エッチン
グ制御電源15からの出力は、略290[W]として、
略1.0[kV]のエッチング制御電圧をターゲット電
極16に印加してイオンを加速し、被処理体3に衝撃す
る。また、ガス導入管12から導かれるエッチングガス
2は、CHF3を75[sccm]、COを340[s
ccm]、及びO2を5[sccm]とした混合ガスで
ある。
を用いて被処理体3にコンタクトホールH,H,…を形
成する方法について説明する。まず、図3(a)に示す
ように、シリコン基板31上全面に被エッチング膜とし
てのSiO2層間絶縁膜32を形成し、このSiO2層
間絶縁膜32の上に、フォトリソグラフィの技法によっ
てコンタクトホールH,H,…が形成されることとなる
所定の位置に断面略円形の開口33a,33a,…を有
するフォトレジストパターン33を形成する。ここで、
各開口33aの径は、略0.4[μm]とされる。次
に、こうして作成された被処理体3をドライエッチング
装置1のターゲット電極16に載置し、エッチングガス
2をガス導入管12から導き、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、プラズマ側電
極14とターゲット電極16との間にプラズマを生成さ
せて、エッチングを開始する。ここで、エッチング制御
電源15の出力は略2500[W]として、プラズマ側
電極14から被処理体3に平行に略27[MHz]で放
電させてイオンやラジカルを生成させ、一方、エッチン
グ制御電源15からの出力は、略290[W]として、
略1.0[kV]のエッチング制御電圧をターゲット電
極16に印加してイオンを加速し、被処理体3に衝撃す
る。また、ガス導入管12から導かれるエッチングガス
2は、CHF3を75[sccm]、COを340[s
ccm]、及びO2を5[sccm]とした混合ガスで
ある。
【0021】これによって、同図(b)に示すように、
各開口33aの部位において、フォトレジストパターン
33は侵されることなく、SiO2層間絶縁膜32のみ
がエッチングされ、孔32a,32a,…が形成されて
いく。そして、同図(c)に示すように、シリコン基板
31の略上面までSiO2膜32が除去されたところで
エッチングが終了し、径が略0.4[μm]のコンタク
トホールH,H,…ができあがる。ここで、上記エッチ
ングの過程について詳述すると、同図(b)の過程で
は、図4(a)に示すように、SiO2層間絶縁膜32
の表面には、弗素と炭素とからなるフルオロカーボンポ
リマーにより構成されるデポジション膜4が形成される
が、同時に、SiO2層間絶縁膜32にイオンが打ち込
まれると、SiO2層間絶縁膜32中のSiとデポジシ
ョン膜4中の弗素とが反応してSiF4が生成されて揮
発し、かつ、デポジション膜中の炭素とSiO2層間絶
縁膜32の酸素とが反応して、二酸化炭素(CO2)が
生成されて、このデポジション膜4が除去されるために
エッチングが進行する。また、図3(c)の過程では、
図4(b)に示すように、シリコン基板31上に上記デ
ポジション膜4が形成され、同時に、SiO2層間絶縁
膜32にイオンが打ち込まれると、シリコン基板31中
のSiとデポジション膜4中の弗素とが反応してSiF
4が生成されて揮発するが、デポジション膜4中の炭素
は残るので、シリコンに対するエッチングは抑制され
る。
各開口33aの部位において、フォトレジストパターン
33は侵されることなく、SiO2層間絶縁膜32のみ
がエッチングされ、孔32a,32a,…が形成されて
いく。そして、同図(c)に示すように、シリコン基板
31の略上面までSiO2膜32が除去されたところで
エッチングが終了し、径が略0.4[μm]のコンタク
トホールH,H,…ができあがる。ここで、上記エッチ
ングの過程について詳述すると、同図(b)の過程で
は、図4(a)に示すように、SiO2層間絶縁膜32
の表面には、弗素と炭素とからなるフルオロカーボンポ
リマーにより構成されるデポジション膜4が形成される
が、同時に、SiO2層間絶縁膜32にイオンが打ち込
まれると、SiO2層間絶縁膜32中のSiとデポジシ
ョン膜4中の弗素とが反応してSiF4が生成されて揮
発し、かつ、デポジション膜中の炭素とSiO2層間絶
縁膜32の酸素とが反応して、二酸化炭素(CO2)が
生成されて、このデポジション膜4が除去されるために
エッチングが進行する。また、図3(c)の過程では、
図4(b)に示すように、シリコン基板31上に上記デ
ポジション膜4が形成され、同時に、SiO2層間絶縁
膜32にイオンが打ち込まれると、シリコン基板31中
のSiとデポジション膜4中の弗素とが反応してSiF
4が生成されて揮発するが、デポジション膜4中の炭素
は残るので、シリコンに対するエッチングは抑制され
る。
【0022】上記のエッチング過程が終了した後、コン
タクトホールH1個当たりについてのコンタクト抵抗を
測定したところ、略170[Ω]という良好な結果が得
られた。また、シリコン基板31表面に堆積したデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を測定したところ、略70%であった。
タクトホールH1個当たりについてのコンタクト抵抗を
測定したところ、略170[Ω]という良好な結果が得
られた。また、シリコン基板31表面に堆積したデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を測定したところ、略70%であった。
【0023】上記構成によれば、エッチングの際にシリ
コン基板31又はSiO2層間絶縁膜32上に形成され
るデポジション膜4の炭素含有率が50%を越えると
き、エッチング制御電圧を略1.0[kV]に設定すれ
ば、各コンタクトホールHにおけるコンタクト抵抗を良
好な値とすることができる。それ故、SiO2層間絶縁
膜32をエッチングしてかつシリコン基板31を侵さな
い高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇を抑え、
一段と信頼性の高い半導体装置を製造することができ
る。
コン基板31又はSiO2層間絶縁膜32上に形成され
るデポジション膜4の炭素含有率が50%を越えると
き、エッチング制御電圧を略1.0[kV]に設定すれ
ば、各コンタクトホールHにおけるコンタクト抵抗を良
好な値とすることができる。それ故、SiO2層間絶縁
膜32をエッチングしてかつシリコン基板31を侵さな
い高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇を抑え、
一段と信頼性の高い半導体装置を製造することができ
る。
【0024】◇第2実施例 この第2実施例が上述の第1実施例と大きく異なるとこ
ろは、エッチングガスの添加ガスとして、COに替えて
H2を用いた点である。これ以外のドライエッチング装
置の構成等は第1実施例と略同一であるので、第1実施
例の装置の構成各部等に対応する構成各部等には、同一
の符号を付してその説明を省略する。
ろは、エッチングガスの添加ガスとして、COに替えて
H2を用いた点である。これ以外のドライエッチング装
置の構成等は第1実施例と略同一であるので、第1実施
例の装置の構成各部等に対応する構成各部等には、同一
の符号を付してその説明を省略する。
【0025】被処理体3にコンタクトホールHを形成す
る方法について説明する。これについても第1実施例の
場合と略同様であるので、その説明を簡略にする。被処
理体3をドライエッチング装置1のターゲット電極16
に載置し、エッチングガスをガス導入管12から導き、
真空容器11内の真空度を略10[mTorr]に保っ
た状態で、プラズマ側電極14とターゲット電極16と
の間にプラズマを生成させて、エッチングを開始する。
ここで、エッチング制御電源15の出力は略2500
[W]として、プラズマ側電極14から被処理体3に平
行に略27[MHz]で放電させてイオンやラジカルを
生成させ、一方、エッチング制御電源15からの出力
は、略350[W]として、略1.0[kV]のエッチ
ング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppをターゲット
電極16に印加してイオンを加速し、被処理体3に衝撃
する。また、ガス導入管12から導かれるエッチングガ
スは、C4F8を28[sccm]、H2を12[sc
cm]とした混合ガスである。所定のエッチング過程が
終了した後、コンタクトホールH1個当たりについての
コンタクト抵抗を測定したところ、第1実施例と同様に
良好な結果が得られた。
る方法について説明する。これについても第1実施例の
場合と略同様であるので、その説明を簡略にする。被処
理体3をドライエッチング装置1のターゲット電極16
に載置し、エッチングガスをガス導入管12から導き、
真空容器11内の真空度を略10[mTorr]に保っ
た状態で、プラズマ側電極14とターゲット電極16と
の間にプラズマを生成させて、エッチングを開始する。
ここで、エッチング制御電源15の出力は略2500
[W]として、プラズマ側電極14から被処理体3に平
行に略27[MHz]で放電させてイオンやラジカルを
生成させ、一方、エッチング制御電源15からの出力
は、略350[W]として、略1.0[kV]のエッチ
ング制御電圧(peak-to-peak 値)Vppをターゲット
電極16に印加してイオンを加速し、被処理体3に衝撃
する。また、ガス導入管12から導かれるエッチングガ
スは、C4F8を28[sccm]、H2を12[sc
cm]とした混合ガスである。所定のエッチング過程が
終了した後、コンタクトホールH1個当たりについての
コンタクト抵抗を測定したところ、第1実施例と同様に
良好な結果が得られた。
【0026】上記構成によれば上述した第1実施例と略
同様の効果を得ることができる。
同様の効果を得ることができる。
【0027】◇第3実施例 この第3実施例が上述の第1実施例と大きく異なるとこ
ろは、デポジション膜中の炭素の含有率が50%以下と
なるようにするために、エッチングガスにCOが含まれ
ないようにした点である。これ以外のドライエッチング
装置の構成等は第1実施例と略同一である。
ろは、デポジション膜中の炭素の含有率が50%以下と
なるようにするために、エッチングガスにCOが含まれ
ないようにした点である。これ以外のドライエッチング
装置の構成等は第1実施例と略同一である。
【0028】被処理体3にコンタクトホールHを形成す
る方法について説明する。被処理体3をドライエッチン
グ装置1のターゲット電極16に載置し、エッチングガ
スをガス導入管12から導き、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、プラズマ側電
極14とターゲット電極16との間にプラズマを生成さ
せて、エッチングを開始する。ここで、エッチング制御
電源15の出力は略2500[W]として、プラズマ側
電極14から被処理体3に平行に略27[MHz]で放
電させてイオンやラジカルを生成させ、一方、エッチン
グ制御電源15からの出力は、略1150[W]とし
て、略2.0[kV]のエッチング制御電圧(peak-to-
peak 値)Vppをターゲット電極16に印加してイオ
ンを加速し、被処理体3に衝撃する。また、ガス導入管
12から導かれるエッチングガスは、CHF3を60
[sccm]、Arを400[sccm]、及びO2を
7[sccm]とした混合ガスである。
る方法について説明する。被処理体3をドライエッチン
グ装置1のターゲット電極16に載置し、エッチングガ
スをガス導入管12から導き、真空容器11内の真空度
を略50[mTorr]に保った状態で、プラズマ側電
極14とターゲット電極16との間にプラズマを生成さ
せて、エッチングを開始する。ここで、エッチング制御
電源15の出力は略2500[W]として、プラズマ側
電極14から被処理体3に平行に略27[MHz]で放
電させてイオンやラジカルを生成させ、一方、エッチン
グ制御電源15からの出力は、略1150[W]とし
て、略2.0[kV]のエッチング制御電圧(peak-to-
peak 値)Vppをターゲット電極16に印加してイオ
ンを加速し、被処理体3に衝撃する。また、ガス導入管
12から導かれるエッチングガスは、CHF3を60
[sccm]、Arを400[sccm]、及びO2を
7[sccm]とした混合ガスである。
【0029】所定のエッチング過程が終了した後、コン
タクトホールH1個当たりについてのコンタクト抵抗を
測定したところ、略180[Ω]という良好な結果が得
られた。また、シリコン基板31表面に堆積したデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を測定したところ、略40%であった。さらに、Si
O2層間絶縁膜32のエッチング速度を測定したとこ
ろ、略1[μm/min]であった。
タクトホールH1個当たりについてのコンタクト抵抗を
測定したところ、略180[Ω]という良好な結果が得
られた。また、シリコン基板31表面に堆積したデポジ
ション膜(フルオロカーボンポリマー)中の炭素の含有
率を測定したところ、略40%であった。さらに、Si
O2層間絶縁膜32のエッチング速度を測定したとこ
ろ、略1[μm/min]であった。
【0030】上記構成によれば、エッチングの際にシリ
コン基板31又はSiO2層間絶縁膜32に形成される
デポジション膜4の炭素含有率が50%を以下とするよ
うにすれば、コンタクトホールHにおけるコンタクト抵
抗を良好な値とすることができる。しかも、エッチング
制御電圧も比較的高く設定することができるので、エッ
チング速度も速めることができる。それ故、SiO2層
間絶縁膜32をエッチングしてかつシリコン基板31を
侵さない高選択性及び速いエッチング速度を保持しつつ
コンタクト抵抗の上昇を抑え、一段と信頼性の高い半導
体装置を製造することができる。
コン基板31又はSiO2層間絶縁膜32に形成される
デポジション膜4の炭素含有率が50%を以下とするよ
うにすれば、コンタクトホールHにおけるコンタクト抵
抗を良好な値とすることができる。しかも、エッチング
制御電圧も比較的高く設定することができるので、エッ
チング速度も速めることができる。それ故、SiO2層
間絶縁膜32をエッチングしてかつシリコン基板31を
侵さない高選択性及び速いエッチング速度を保持しつつ
コンタクト抵抗の上昇を抑え、一段と信頼性の高い半導
体装置を製造することができる。
【0031】◇第4実施例 図5は、この発明の第4実施例である半導体装置の製造
方法において用いられるドライエッチング装置の構成を
模式的に示すブロック図である。この第4実施例が上述
の第1実施例と大きく異なるところは、プラズマ中のC
F2ラジカル及び弗素ラジカルの発光強度を測定するた
めの分光器等が付加されている点である。これ以外のド
ライエッチング装置の構成等は第1実施例と略同一であ
るので、第1実施例の装置の構成各部等に対応する構成
各部等には、同一の符号を付してその説明を省略する。
この例のドライエッチング装置5は、上述した真空容器
11と、ガス導入管12と、プラズマ生成用電源13
と、プラズマ側電極14と、エッチング制御電源15
と、ターゲット電極16と、ガス排気管17と、図5に
示すように、プラズマ中のCF2ラジカル及び弗素ラジ
カルの発光スペクトルを得るための分光器51と、分光
器51を経てきた光を受光して増幅された電気信号を出
力する光電子倍増管52と、光電子倍増管52から出力
された電気信号を増幅し、デジタルの電気信号にして出
力する増幅器53と、装置各部を制御し、かつ、増幅器
53から送出されてきたデジタルの電気信号に基づい
て、プラズマ中のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発
光強度、並びにCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発光
強度の比(発光CF2/F)を算出するCPU54と、
例えば、CRTディスプレイ等よりなり、CPU54に
よる算出結果を表示する表示装置55とを備えてなって
いる。
方法において用いられるドライエッチング装置の構成を
模式的に示すブロック図である。この第4実施例が上述
の第1実施例と大きく異なるところは、プラズマ中のC
F2ラジカル及び弗素ラジカルの発光強度を測定するた
めの分光器等が付加されている点である。これ以外のド
ライエッチング装置の構成等は第1実施例と略同一であ
るので、第1実施例の装置の構成各部等に対応する構成
各部等には、同一の符号を付してその説明を省略する。
この例のドライエッチング装置5は、上述した真空容器
11と、ガス導入管12と、プラズマ生成用電源13
と、プラズマ側電極14と、エッチング制御電源15
と、ターゲット電極16と、ガス排気管17と、図5に
示すように、プラズマ中のCF2ラジカル及び弗素ラジ
カルの発光スペクトルを得るための分光器51と、分光
器51を経てきた光を受光して増幅された電気信号を出
力する光電子倍増管52と、光電子倍増管52から出力
された電気信号を増幅し、デジタルの電気信号にして出
力する増幅器53と、装置各部を制御し、かつ、増幅器
53から送出されてきたデジタルの電気信号に基づい
て、プラズマ中のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発
光強度、並びにCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発光
強度の比(発光CF2/F)を算出するCPU54と、
例えば、CRTディスプレイ等よりなり、CPU54に
よる算出結果を表示する表示装置55とを備えてなって
いる。
【0032】被処理体3にコンタクトホールHを形成す
る方法について説明する。まず、被処理体3をドライエ
ッチング装置1のターゲット電極16に載置し、エッチ
ングガスをガス導入管12から導き、真空容器11内の
真空度を略50[mTorr]に保った状態で、プラズ
マ側電極14とターゲット電極16との間にプラズマを
生成させて、エッチングを開始する。ここで、エッチン
グ制御電源15の出力は略2500[W]として、プラ
ズマ側電極14から被処理体3に平行に略27[MH
z]で放電させてイオンやラジカルを生成させ、一方、
エッチング制御電源15からの出力は、略600[W]
として、所定のエッチング制御電圧をターゲット電極1
6に印加してイオンを加速し、被処理体3に衝撃する。
また、ガス導入管12から導かれるエッチングガスは、
CHF3、CO、O2の混合ガスである。次に、表示装
置55に表示された発光CF2/Fの値を確認し、0.
1以下となっていない場合は、エッチングガスの総量に
対するCOの割合(CO添加率)を変化させる。発光C
F2/Fの値を確認し、0.1以下であれば、このまま
の条件下で、以下、上述した第1実施例の場合と同様に
エッチング処理を行う。
る方法について説明する。まず、被処理体3をドライエ
ッチング装置1のターゲット電極16に載置し、エッチ
ングガスをガス導入管12から導き、真空容器11内の
真空度を略50[mTorr]に保った状態で、プラズ
マ側電極14とターゲット電極16との間にプラズマを
生成させて、エッチングを開始する。ここで、エッチン
グ制御電源15の出力は略2500[W]として、プラ
ズマ側電極14から被処理体3に平行に略27[MH
z]で放電させてイオンやラジカルを生成させ、一方、
エッチング制御電源15からの出力は、略600[W]
として、所定のエッチング制御電圧をターゲット電極1
6に印加してイオンを加速し、被処理体3に衝撃する。
また、ガス導入管12から導かれるエッチングガスは、
CHF3、CO、O2の混合ガスである。次に、表示装
置55に表示された発光CF2/Fの値を確認し、0.
1以下となっていない場合は、エッチングガスの総量に
対するCOの割合(CO添加率)を変化させる。発光C
F2/Fの値を確認し、0.1以下であれば、このまま
の条件下で、以下、上述した第1実施例の場合と同様に
エッチング処理を行う。
【0033】発光CF2/Fの値を略0.1とし、所定
のエッチング過程が終了した後、シリコン基板31表面
に堆積したデポジション膜(フルオロカーボンポリマ
ー)中の炭素の含有率を測定したところ、略50%であ
った。また、コンタクトホールH1個当たりについての
コンタクト抵抗を測定したところ、良好な結果が得られ
た。
のエッチング過程が終了した後、シリコン基板31表面
に堆積したデポジション膜(フルオロカーボンポリマ
ー)中の炭素の含有率を測定したところ、略50%であ
った。また、コンタクトホールH1個当たりについての
コンタクト抵抗を測定したところ、良好な結果が得られ
た。
【0034】上記構成によれば上述した第1実施例と略
同様の効果を得ることができる。加えて、測定された発
光CF2/Fの値に基づいて、デポジション膜中の炭素
の含有率を制御して、低いコンタクト抵抗を得ることが
できる。
同様の効果を得ることができる。加えて、測定された発
光CF2/Fの値に基づいて、デポジション膜中の炭素
の含有率を制御して、低いコンタクト抵抗を得ることが
できる。
【0035】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した
第1実施例及び第2実施例では、エッチング制御電圧
(peak-to-peak 値)Vppを略1.0[kV]に設定
したが、この値に限定されず、略600[V]以上15
00[V]以下の任意の値とすることができる。同様に
して、第3実施例においても、エッチング制御電圧(pe
ak-to-peak 値)を略2.0[kV]に設定したが、こ
の値に限らない。また、上述した第4実施例において、
発光CF2/Fの値を変化させるために、エッチングガ
スの総量に対するCOの割合(CO添加率)を変化させ
るようにしたが、替わりにエッチングガスの総量に対す
るH2の割合を変化させるようにしても良い。また、上
述した実施例では、真空ポンプとしては、予備排気用に
はロータリポンプを、本排気用にはターボ分子ポンプを
用いているが、予備排気を省略しても良い。また、真空
ポンプとしては、例えば、ソープションポンプ等を用い
ても良い。
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した
第1実施例及び第2実施例では、エッチング制御電圧
(peak-to-peak 値)Vppを略1.0[kV]に設定
したが、この値に限定されず、略600[V]以上15
00[V]以下の任意の値とすることができる。同様に
して、第3実施例においても、エッチング制御電圧(pe
ak-to-peak 値)を略2.0[kV]に設定したが、こ
の値に限らない。また、上述した第4実施例において、
発光CF2/Fの値を変化させるために、エッチングガ
スの総量に対するCOの割合(CO添加率)を変化させ
るようにしたが、替わりにエッチングガスの総量に対す
るH2の割合を変化させるようにしても良い。また、上
述した実施例では、真空ポンプとしては、予備排気用に
はロータリポンプを、本排気用にはターボ分子ポンプを
用いているが、予備排気を省略しても良い。また、真空
ポンプとしては、例えば、ソープションポンプ等を用い
ても良い。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、プラズマによって形成されるフルオロカーボン
化合物により構成されるデポジション膜の炭素含有率が
50%を越えるとき、高周波制御電圧のピーク・ピーク
値を600V以上1500V以下の範囲に設定して、イ
オンに付与される衝突エネルギを制御するか、又はフル
オロカーボン化合物に添加する一酸化炭素又は水素のエ
ッチングガスの総量に対する割合を所定の範囲に設定し
て、フルオロカーボン化合物により構成されるデポジシ
ョン膜の炭素含有率を制御することにより、コンタクト
ホールのコンタクト抵抗を所定の値以下に抑えることが
できる。それ故、層間絶縁膜を選択エッチングして基板
を侵さない高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇
を抑え、一段と信頼性の高い半導体装置を製造すること
ができる。
よれば、プラズマによって形成されるフルオロカーボン
化合物により構成されるデポジション膜の炭素含有率が
50%を越えるとき、高周波制御電圧のピーク・ピーク
値を600V以上1500V以下の範囲に設定して、イ
オンに付与される衝突エネルギを制御するか、又はフル
オロカーボン化合物に添加する一酸化炭素又は水素のエ
ッチングガスの総量に対する割合を所定の範囲に設定し
て、フルオロカーボン化合物により構成されるデポジシ
ョン膜の炭素含有率を制御することにより、コンタクト
ホールのコンタクト抵抗を所定の値以下に抑えることが
できる。それ故、層間絶縁膜を選択エッチングして基板
を侵さない高選択性を保持しつつコンタクト抵抗の上昇
を抑え、一段と信頼性の高い半導体装置を製造すること
ができる。
【図1】この発明の第1実施例である半導体装置の製造
方法において用いられるドライエッチング装置を模式的
に示す断面図である。
方法において用いられるドライエッチング装置を模式的
に示す断面図である。
【図2】同ドライエッチング装置のプラズマ側電極の水
平断面図である。
平断面図である。
【図3】同半導体装置の製造方法によるエッチング処理
の過程を説明するための説明図であって、同図(a)
は、エッチング処理前の被処理体の状態を示す図、同図
(b)は、エッチング処理中の被処理体の状態を示す
図、同図(c)は、エッチング処理終了時の被処理体の
状態を示す図である。
の過程を説明するための説明図であって、同図(a)
は、エッチング処理前の被処理体の状態を示す図、同図
(b)は、エッチング処理中の被処理体の状態を示す
図、同図(c)は、エッチング処理終了時の被処理体の
状態を示す図である。
【図4】同半導体装置の製造方法によるエッチング処理
の過程を説明するための説明図であって、同図(a)
は、図3(b)のD部を拡大して示す図、図4(b)
は、図3(c)のE部を拡大して示す図である。
の過程を説明するための説明図であって、同図(a)
は、図3(b)のD部を拡大して示す図、図4(b)
は、図3(c)のE部を拡大して示す図である。
【図5】この発明の第4実施例である半導体装置の製造
方法において用いられるドライエッチング装置の構成を
模式的に示すブロック図である。
方法において用いられるドライエッチング装置の構成を
模式的に示すブロック図である。
【図6】この発明に到る実験において用いられたドライ
エッチング装置を模式的に示す図である。
エッチング装置を模式的に示す図である。
【図7】エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)とコ
ンタクト抵抗との関係を示す特性図である。
ンタクト抵抗との関係を示す特性図である。
【図8】エッチング制御電圧(peak-to-peak 値)とコ
ンタクト抵抗との関係を示す特性図である。
ンタクト抵抗との関係を示す特性図である。
【図9】CO添加率と炭素含有率との関係を示す特性図
及びCO添加率と発光CF2/Fとの関係を示す特性図
である。
及びCO添加率と発光CF2/Fとの関係を示す特性図
である。
1,5 ドライエッチング装置 11 真空容器 13 プラズマ生成用電源 14 プラズマ側電極(第2の電極) 15 エッチング制御電源 16 ターゲット電極(第1の電極) 2 エッチングガス(フルオロカーボン化合物) 3 被処理体 31 シリコン基板 32 SiO2層間絶縁膜(層間絶縁膜) 4 デポジション膜(フルオロカーボン化合物デ
ポジション膜) H コンタクトホールH
ポジション膜) H コンタクトホールH
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−195939(JP,A) 特開 平5−308062(JP,A) 特開 平7−142447(JP,A) Takeshi AKIMOTO e t al.,Japanese Jou rnal of Applied Ph ysics,1994,Vol.33,Par t1,No.4B,P2151−2156 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/28
Claims (6)
- 【請求項1】 真空容器内で、第1の電極と第2の電極
とを対向させ、前記第1の電極側に層間絶縁膜付きの被
処理体を置き、前記第1の電極と前記第2の電極との間
にフルオロカーボン化合物を含むガスでプラズマを生成
し、前記第1の電極に所定の高周波制御電圧を印加する
ことにより、前記プラズマ中のイオンに所定の衝突エネ
ルギを付与することで、前記層間絶縁膜を選択エッチン
グして、コンタクトホールを形成する半導体装置の製造
方法であって、 前記プラズマによって形成されるフルオロカーボン化合
物により構成されるデポジション膜の原子数比の炭素含
有率が50%を越えるとき、前記高周波制御電圧のピー
ク・ピーク値を、600V以上1500V以下の範囲に
設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記第2の電極を介して前記フルオロカ
ーボン化合物を含むガスに所定の高周波プラズマ生成電
力を供給して、前記プラズマを生成させ、 前記フルオロカーボン化合物により構成されるデポジシ
ョン膜の原子数比の炭素含有率が50%を越えるとき、
前記第1の電極にピーク・ピーク値が600V以上15
00V以下の前記高周波制御電圧を印加して前記プラズ
マ中のイオンに前記衝突エネルギを付与して前記層間絶
縁膜を選択エッチングすることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 真空容器内で、第1の電極と第2の電極
とを対向させ、前記第1の電極側に層間絶縁膜付きの被
処理体を置き、前記第1の電極と前記第2の電極との間
に、フルオロカーボン化合物と、少なくとも一酸化炭素
又は水素を含む添加ガスとの混合ガスでプラズマを生成
し、前記第1の電極に所定の高周波制御電圧を印加する
ことにより、前記プラズマ中のイオンに所定の衝突エネ
ルギを付与することで前記層間絶縁膜を選択エッチング
して、コンタクトホールを形成する半導体装置の製造方
法であって、 エッチングガスの総量に対する一酸化炭素又は水素の割
合から、前記プラズマによって形成されるフルオロカー
ボン化合物により構成されるデポジション膜の原子数比
炭素含有率を推計する手法を用いて、 前記デポジション膜の原子数比炭素含有率が50%以下
と推計される、エッチングガスの総量に対する一酸化炭
素又は水素の割合となるように、前記真空容器内に導入
する当該一酸化炭素又は水素の割合を制御することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 真空容器内で、第1の電極と第2の電極
とを対向させ、前記第1の電極に層間絶縁膜付きの被処
理体を置き、前記第1の電極と前記第2の電極との間に
フルオロカーボン化合物と、少なくとも一酸化炭素又は
水素を含む添加ガスとの混合ガスでプラズマを生成し、
前記第1の電極に所定の高周波制御電圧を印加すること
により、前記プラズマ中のイオンに所定の衝突エネルギ
を付与することで、前記層間絶縁膜を選択エッチングし
て、コンタクトホールを形成する半導体装置の製造方法
であって、 前記プラズマ中のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発
光強度の比から、前記プラズマによって形成されるフル
オロカーボン化合物により構成されるデポジション膜の
原子数比炭素含有率を推計する手法を用いて、 前記デポジション膜の原子数比炭素含有率が50%以下
と推計される、前記発光強度の比となるように、エッチ
ングガスの総量に対する一酸化炭素又は水素の割合を制
御することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 真空容器内で、第1の電極と第2の電極
とを対向させ、前記第1の電極に層間絶縁膜付きの被処
理体を置き、前記第1の電極と前記第2の電極との間に
フルオロカーボン化合物と、少なくとも一酸化炭素又は
水素を含む添加ガスとの混合ガスでプラズマを生成し、
前記第1の電極に所定の高周波制御電圧を印加すること
により、前記プラズマ中のイオンに所定の衝突エネルギ
を付与することで、前記層間絶縁膜を選択エッチングし
て、コンタクトホールを形成する半導体装置の製造方法
であって、 前記プラズマ中のCF2ラジカル及び弗素ラジカルの発
光強度の比と前記プラズマによって形成されるフルオロ
カーボン化合物により構成されるデポジション膜の原子
数比炭素含有率との関係を測定により求め、得られた該
関係に基づいて、前記発光強度の比の測定値から、前記
デポジション膜の原子数比炭素含有率を推計するという
手法を用いて、前記デポジション膜の原子数比炭素含有
率が50%以下と推計される、前記発光強度の比となる
ように、エッチングガスの総量に対する一酸化炭素又は
水素の割合を制御することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項6】 前記フルオロカーボン化合物により構成
されるデポジション膜の原子数比炭素含有率を、40%
以上50%以下の範囲に設定することを特徴とする請求
項3,4又は5記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8190825A JP3011102B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8190825A JP3011102B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1041275A JPH1041275A (ja) | 1998-02-13 |
JP3011102B2 true JP3011102B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=16264396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8190825A Expired - Fee Related JP3011102B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3011102B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000061225A (ko) * | 1999-03-24 | 2000-10-16 | 김영환 | 반도체소자의 트렌치 형성방법 |
JP2007144774A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Tdk Corp | 描画方法、読取り方法、描画装置、読取り装置および物体 |
US10043674B1 (en) * | 2017-08-04 | 2018-08-07 | Applied Materials, Inc. | Germanium etching systems and methods |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP8190825A patent/JP3011102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Takeshi AKIMOTO et al.,Japanese Journal of Applied Physics,1994,Vol.33,Part1,No.4B,P2151−2156 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1041275A (ja) | 1998-02-13 |
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---|---|---|---|
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