JP3123141B2 - 半導体装置のビアホール形成方法 - Google Patents
半導体装置のビアホール形成方法Info
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Description
ル形成方法に関し、特に微細ビアホールを形成する方法
に関する。
に於て、層間膜のビアホール形成は、図3に示したよう
にリソグラフィ工程により得られたレジストをマスクと
し、反応性ガスにフッ素系ガスと不活性ガス、多くの場
合アルゴンとの混合ガスを用い、ナローギャップのエッ
チング装置に於いて、プラズマモードを用いたエッチン
グにより行われている。
は、Ar+CHF3 +CF4 の混合ガスである。ここで
用いられる圧力領域は、1Torr〜0.5Torrの
範囲であり、高周波の電源としては、100kHz〜5
00kHzが用いられる。入力電力としては、500W
〜800W程度が用いられている。以上の様なエッチン
グ条件に於いて、本ガス系を用いることにより、熱酸化
膜のエッチング速度は、5000オングストローム/m
inが得られ、0.6μm径までのパターンでは、垂直
か、もしくは、順テーパービアホールが得られる。この
際、レジストとの選択比は、3程度、対ポリシリとの選
択比は、15程度が実現される。
ガスにAr+CHF3 +CF4 の混合ガスを用いた、ナ
ローギャップのエッチング装置に於いてプラズマモード
を用いることにより、0.6μm径までのビアホールエ
ッチングが可能である。
ールは、その径が小さくなるにしたがいエッチングが困
難となる。一般的に、パターン寸法が小さくなることに
より、エッチング速度が減少する現象は、マイクロロー
ディング効果として知られている。これは、ドライエッ
チング、特に酸化膜のエッチングに於いて、主な役割を
担うイオンの方向性が乱れていることにより、生じる現
象であるとされている。
チングを行うためには、イオンと中性ラジカルとの衝突
を極力抑えるために、低真空領域に於けるエッチングが
必要とされる。このため、低圧に於いても高密度プラズ
マの得られるマグネトロン反応性イオンエッチングが有
効である。しかしながら、0.6μm以下のビアホール
パターンでは、真空度を上げるだけではマイクロローデ
ィング効果が抑制できず、0.4μm程度のビアホール
ではエッチングが不可能になる問題がある。これは、当
方の研究により、エッチングプラズマ中に曝されたウェ
ハが正に帯電し、この電価から発生する電界にウェハに
入射されるイオンが反発力を受け、微細パターンではエ
ッチングが阻害されることが明らかと成った。
造方法は、半導体基板上の絶縁膜をプラズマを用いてエ
ッチングしてビアホールを形成する方法であって、前記
プラズマに曝された絶縁膜の表面が負に帯電するような
混合ガスのプラズマを用い、前記混合ガスはCHF 3 ガ
ス及びCOガスのみから構成され、不活性ガスを含まな
いことを特徴とする。
ある。
て、Ar+CHF3+CF4 の混合ガス及びCHF3 +
CF4 の混合ガスを用いた場合の、エッチング深さとパ
ターン径の関係を調査した結果を示した。この時使用し
た試料は、ウェハ上に成膜した厚さ1.5μmのボロ
ン,リン添加酸化膜を用い、厚さ1μmのレジストを用
い、0.35〜1.2μmの径のビアホールパターンを
形成した。これをマスクとして、深さ1μmのエッチン
グを行い、断面を反射電子顕微鏡により観察し、深さを
求めた。エッチング条件としては、エッチング圧力30
mTorr、ウェハ面上での印加磁場125ガウス、導
入高周波の周波数は13.56MHzとし、700Wの
電力を投入した。
とし、Ar+CHF3 +CF4 の混合ガスの場合には、
それぞれの流量を、75,20,5sccmとし、CH
F3 +CF4 の混合ガスの場合には、それぞれの流量
を、80,20sccmとした。この時得られるエッチ
ング速度は、Arを添加した場合が6000オングスト
ローム/min、そうでない場合は7000オングスト
ローム/minである。
たはCHF3 +CF4 の混合ガスを用いた場合どちらで
も、0.6μm〜1.2μmの範囲で、エッチング深さ
は90%以上が得られる。しかし、これ以下の径では、
両ガス径に於いて違いが生じる。Ar+CHF3+CF
4 を用いた場合には0.6μm以下で、エッチング深さ
が急激に減少する。これに対し、CHF3 +CF4 の混
合ガスを用いた場合には、0.35μm径に於いても8
0%以上の深さが確保されることが分かる。従って、微
細なビアホールを開口するためには、Arを添加しない
ほうがより好ましい。
チング特性が異なる原因を検討することを目的とし、同
ガスプラズマに曝されたウェハの帯電状態を調査した。
この研究には、図2に示した様なポリシリの2層電極に
より構成される不揮発性メモリーセルを用いた。この素
子をプラズマに曝すことにより、フローティングゲート
ポリシリ電極201に帯電した電価に対応した電価がゲ
ートポリシリ電極202に蓄積し、後に、フラットバン
ド電圧を測定することにより、この蓄積電価量をフラッ
トバンド電圧の変動値として求めることができる。この
測定に用いた素子は、フローティングゲート酸化膜20
3とゲート酸化膜204との厚さ150オングストロー
ムであり、ゲートの面積とフローティングゲートポリシ
リ電極の面積は、2.5×105 μm2 である。Ar+
CHF3 +CF4 の混合ガスを用いたプラズマに曝した
場合には、フラットバンド電圧は正方向に2から5ボル
ト程度シフトし、プラズマに曝された表面が正に帯電す
ることが分かった。これに対し、CHF3 +CF4 の混
合ガスを用いた場合には、フラットバンド電圧は若干負
方向にシフトし、プラズマに曝された表面が負に帯電す
ることが分かった。
役割を演じる正イオンが電気力を受けることが考えられ
る。微細ビアホールでは、図4に示すようにこの電価か
ら生じる電気力線が密となり、上記帯電がビアホールエ
ッチングに大きな影響をおよぼすことが考えられる。A
r+CHF3 +CF4 の混合ガスを用い正に帯電が生じ
た場合には、正イオンが反発力を受け、微細ビアホール
ではエッチングが阻害される。これに対し、CHF3 +
CF4 の混合ガスを用いた負に帯電した場合には、正イ
オンはむしろ引力を受け、エッチングは阻害されない。
即ち、この研究をとうして、微細ビアホールエッチング
に於いては、正に帯電を生じないプラズマを用いること
が明らかとなった。
明する。
合ガスを用いた場合について説明を行う。
イオンエッチング装置を用いた。13.56MHzの高
周波を用い、700Wの電力を投入し、磁界としては、
ウェハ表面上に於いて150Gaussの磁場を印加し
た。混合ガスの総流量を150cc/分とし、CHF3
を50cc/分、COを100cc/分とした。この条
件に於いては、プラズマに曝された表面が負に帯電し、
0.35μm径で、深さ2μmまでのビアホール形成が
可能であった。この時のボロン,リン添加酸化膜のエッ
チング速度は、4000オングストローム/分が得ら
れ、更に、ポリシリコンとの選択比45が得られる。
置のビアホール形成に於て、そのプラズマに曝された絶
縁物の表面が負に帯電するような混合ガスもしくはガス
プラズマを用い、微細ビアホールのエッチングを可能と
する。具体的には、混合ガスに、炭素とフッ素を含有し
たフロロカーボンガスの単体ガスもしくは複数の種類を
用いた混合ガスもしくはこれに酸素,窒素または水素を
含有したガスを添加した混合ガスを用い、不活性ガスを
混合しないことにより、このプラズマに曝された絶縁物
の表面は負に帯電し、微細ビアホールのエッチングが可
能となる。
F3 +CF4 の混合ガス及びCHF3 +CF4 の混合ガ
スを用いた場合の、エッチング深さとパターン径の関係
を示すグラフである。
査するために用いたポリシリの2層電極により構成され
る不揮発性メモリーセルの構造を示した断面図である。
える影響についての説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】半導体基板上の絶縁膜をプラズマを用いて
エッチングしてビアホールを形成する方法であって、前
記プラズマに曝された絶縁膜の表面が負に帯電するよう
な混合ガスのプラズマを用い、前記混合ガスはCHF 3
ガス及びCOガスのみから構成され、不活性ガスを含ま
ないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03240669A JP3123141B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体装置のビアホール形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03240669A JP3123141B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体装置のビアホール形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0582482A JPH0582482A (ja) | 1993-04-02 |
JP3123141B2 true JP3123141B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=17062944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03240669A Expired - Lifetime JP3123141B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 半導体装置のビアホール形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3123141B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5910021A (en) * | 1994-07-04 | 1999-06-08 | Yamaha Corporation | Manufacture of semiconductor device with fine pattens |
JP5454971B2 (ja) | 2012-04-13 | 2014-03-26 | 株式会社日本製鋼所 | 移動ステージ |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP03240669A patent/JP3123141B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0582482A (ja) | 1993-04-02 |
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