JP3250240B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
かかり、特に半導体装置のパッシベーション膜のドライ
エッチング技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路における製造工程のう
ち、アルミ配線形成後は、表面保護の目的で、表面にパ
ッシベーション膜を形成する。これは、表面をキズから
保護すると共に、外部からの汚染物質の侵入を防ぐ効果
がある。これには、PSGやプラズマCVD法で堆積し
たシリコン窒化膜などが用いられる。このパッシベーシ
ョン膜形成後、アルミ配線上部に、ボンディング用の穴
が開けられる。これは、通常、フロン系ガスを用いたリ
アクティブ、イオンエッチング(R.I.E)法により
行なわれる。
【0003】以下に、パッシベーション膜にプラズマ窒
化膜を用いた場合の、従来のエッチング技術を図を参照
して説明する。
【0004】図2(a)〜(d)は、パッシベーション
膜の従来のエッチング方法の1例を説明するための工程
順に示す半導体チップの断面図である。
【0005】まず、図2(a)に示すように、所定の拡
散層、絶縁膜、配線等が形成された半導体基板1の表面
に、プラズマ窒化膜2を、プラズマCVD法により約1
μm成長する。次に、図2(b)に示すように、その上
にフォトリソグラフィ工程により微細なレジストパター
ン3を厚さ約2.0μm形成する。次に、図2(c)に
示すようにレジストパターン3をマスクとして、プラズ
マ窒化膜2を、リアクティブ・イオン・エッチング
(R.I.E.)法によりドライエッチングを行う。こ
こで用いられるドライエッチングガスとしては、フロロ
カーボン系ガス(CF4 ,C2 6 など)に、少量の酸
素を添加した混合ガスが一般に用いられる。プラズマ窒
化膜を、フロロカーボン系単独ガスでドライエッチング
を行うと、エッチング面にカーボン系の反応生成物(以
下、デポ物、と記す)が堆積し、プラズマ窒化膜のエッ
チング速度が低くなり、処理枚数が非常に減少する。し
たがって、通常、フロロカーボン系ガスに少量の酸素を
添加することで、エッチング中に発生するこのデポ物を
除去しつつ、エッチングを進行させることで、プラズマ
窒化膜のエッチング速度を高めている。しかし、フロロ
カーボン系ガスの量に対して、添加する酸素の量が増大
するにつれて、マスクとしてのレジストパターン3のエ
ッチング量も増大するため、マスクとしての効果が減少
してしまうため、添加する酸素の量は、フロロカーボン
系ガスの量に対して、ある一定の割合以下であることが
必要となってくる。
【0006】この条件を満たすようなフロロカーボン系
ガスと酸素の混合ガスで、プラズマ窒化膜をドライエッ
チングした場合、図2(d)に示すようにエッチング面
にカーボン系のデポ物4が付着し、エッチング速度が低
下する。また、エッチングチャンバー内にもこのデポ物
が堆積するため、パーティクルの原因となり易い。この
エッチング中に発生するパーティクルは、エッチング面
に付着すると、エッチングのマスクの働きをするため、
プラズマ窒化膜のエッチング不良を引き起こし、後工程
のボンディング時に導通不良を引き起こし、歩留低下を
引き起こす原因となるので好ましくない。
【0007】一方、エッチング中にエッチング面に付着
したカーボン系のデポ物は、後工程で、エッチングにマ
スクとして使用したフォトレジストを酸素プラズマで除
去する際、同時に除去されるので問題はない。
【0008】さて、パッシベーション膜にプラズマ窒化
膜を用いた場合のドライエッチングの従来の実施例を具
体的に示す。用いたガスはCF4 20〜40sccm
(sccmは摂氏零度、1気圧の下で1分間に何CC流
れるかを示すstandardcc/minuteの
略)、酸素5〜10sccmの混合ガスである。13.
56MHzの高周波電源からの出力は1000〜130
0W,エッチング時の真空度は5〜10Paとした装置
を用い、エッチング時間は、各半導体基板2分間とし、
連続50枚処理を行った。処理終了後、エッチングチャ
ンバーを大気開放したところ、チャンバー内壁に大量の
デポ物の堆積が認められた。また、処理した半導体基板
を光学顕微鏡にて観察したところ、処理順が5番目の半
導体基板から、表面にパーティクルの付着が認められ始
め、このパーティクルは処理順が後になればなるほど数
多く半導体基板の表面に観察された。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した様に、半導体
装置のパッシベーション膜のドライエッチングを行う場
合、フロロカーボン系ガスに少量の酸素を添加した混合
ガスが一般に用いられるが、この場合、エッチングチャ
ンバー内にカーボン系のデポ物となって堆積するため、
エッチング中のパーティクルほ発生原因となり易く、こ
のパーティクルは、エッチング面に付着するとエッチン
グのマスクの働きをするため、パッシベーション膜のエ
ッチング不良を引き起こし、歩留低下の原因となり易い
という問題点があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
基板上に形成されたパッシベーション膜をドライエッチ
ング法によりパターニングする半導体装置の製造方法に
おいて、フロロカーボン系ガスに酸素を添加した混合ガ
スを用いてチャンバー内で前記パッシベーション膜を
ライエッチングする第1の工程と、この工程に引き続
き、この工程に引き続き、前記半導体基板を前記チャン
バー内に残し、酸素プラズマにさらす第2の工程とを有
し、前記第1の工程により前記チャンバー内壁及び前記
半導体基板表面に付着したカーボン系のデポ物を前記第
2の工程によって除去する半導体装置の製造方法にあ
る。本発明の他の特徴は、半導体基板上に形成されたパ
ッシベーション膜をドライエッチング法によりパターニ
ングする半導体装置の製造方法において、フロロカーボ
ン系ガスに酸素を添加した混合ガスを用いてチャンバー
内で前記パッシベーション膜をドライエッチングする第
1の工程と、この工程に引き続き、前記半導体基板を前
記チャンバー内に残し、酸素プラズマにさらす第2の工
程とを有し、前記酸素プラズマにさらす第2の工程によ
り、前記第1の工程により前記半導体基板表面に付着し
たカーボン系のデポ物を除去し且つ前記第1の工程でマ
スクとして使用したフォトレジストを完全に除去する半
導体装置の製造方法にある。
【0011】
【実施例】次に、本発明について、図面を参照して説明
する。図1(a)〜(e)は、本発明の一実施例を説明
するための工程順断面図である。
【0012】まず、図1(a)に示すように、所定の拡
散層、絶縁膜、配線等が形成された半導体基板1の表面
に、プラズマ窒化膜2をプラズマCVD法により約1μ
m成長する。
【0013】次に、図1(b)に示すように、その上に
フォトリソグラフィ工程により微細なレジストパターン
3を厚さ約2.0μm形成する。次に、図1(c)に示
すようにレジストパターン3をマスクとして、プラズマ
窒化膜2をR.I.E.法によりドライエッチングを行
う。エッチング装置としては、枚葉式のR.I.E.装
置を使用し、ドライエッチングガスとしては、40sc
cmのフロン系ガスであるCF4 と、酸素10sccm
の混合ガスを使用する。この時、例えばエッチング時の
圧力5〜10Paとし、高周波電源の出力は1200W
とする。この条件下で、プラズマ窒化膜2のドライエッ
チング速度は約600nm(ナノメータ)/minが得
られるため、エッチング時間は2分間とした。エッチン
グ終了後、半導体基板1をチャンバー内に残し、チャン
バーを充分に排気する。
【0014】しかる後、図1(d)に示すように半導体
基板1を酸素プラズマにさらした。酸素の流量は50s
ccmとし、圧力は20Pa、高周波電源の出力は50
0W,処理時間は各半導体基板ごとに10秒とした。パ
ッシベーション膜をドライエッチングする第1の工程
と、半導体基板を酸素プラズマにさらす第2の工程を連
続で50枚の半導体基板に対して行った後エッチングチ
ャンバーを大気開放したところ、従来技術で見られた様
なチャンバー内壁への大量のデポ物は全く見られなかっ
た。また、処理した半導体基板を光学顕微鏡にて観察し
たところ、図1(e)に示すようにエッチング面にカー
ボン系のデポ物はなく半導体基板表面にパーティクルの
付着は認められなかった。このことから、エッチング中
にチャンバ内壁に付着したカーボン系のデポ物は、その
後に酸素プラズマにさらされたことで完全に除去され、
ゆえパーティクルの発生が抑えられたことが確認され
た。
【0015】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。この実施例は、前述の実施例の中にある、半導体基
板を酸素プラズマ雰囲気にさらす時間が異なるものであ
る。すなわち、本実施例においては、プラズマ窒化膜2
のドライエッチング後、前述の実施例と同様にエッチン
グチャンバ内を充分に排気した後、半導体基板を酸素プ
ラズマ雰囲気に約2分さらす。その際、例えば酸素の流
量は50sccm,圧力は20Pa,高周波電源の出力
を500Wとすれば良い。本実施例では、プラズマ窒化
膜2のエッチング後、半導体基板1を酸素プラズマに長
時間さらすことで、チャンバー内のカーボン系デポを除
去するだけでなく、プラズマ窒化膜2のドライエッチン
グの際マスクとして使用したレジストパターン3も同時
に除去することを特徴としている。本実施例において
も、実際に上記工程により半導体基板をドライエッチン
グし、上記条件で酸素プラズあにさらす処理を連続50
枚処理した後、エッチングチャンバーを大気開放したと
ころ、前述の実施例と同様、チャンバー内壁へのデポ物
はなく、また、半導体基板表面にパーティクルの発生も
認められなかった。また半導体基板上のフォトレジスト
も完全に除去されていることが確認された。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板上に形成されたパッシベーション膜をドライエッチン
グ法によりパターニングする半導体装置の製造方法にお
いて、フロロカーボン系ガスに少量の酸素を添加した混
合ガスを用いてドライエッチングする第1の工程の後
に、引き続き、酸素プラズマにさらす第2の工程を含ん
でいるので、ドライエッチング中にチャンバ内壁に付着
するデポ物を除去することができるため、エッチング不
良の原因となるパーティクルの発生を抑えることが出
来、半導体装置の信頼性及び歩留は向上する。また、上
記第2の工程の時間を延ばすことで、通常ドライエッチ
ングの後工程として行うフォトレジストの除去を同時に
行うことができるため、工期短縮にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するための半導体チップ
の断面図。
【図2】従来の半導体の製造方法を説明するための半導
体チップの断面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 プラズマ窒化膜 3 レジストパターン 4 カーボン系のデポ物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−190133(JP,A) 特開 昭58−89828(JP,A) 特開 平3−30490(JP,A) 特開 昭51−97982(JP,A) 特開 昭61−184830(JP,A) 特開 昭63−287019(JP,A) 特開 平2−105525(JP,A) 特開 平2−26025(JP,A) 特開 平2−102528(JP,A) 特開 平4−184917(JP,A) 特開 昭63−116428(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/316 H01L 21/3065

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成されたパッシベーシ
    ョン膜をドライエッチング法によりパターニングする半
    導体装置の製造方法において、フロロカーボン系ガス
    酸素を添加した混合ガスを用いてチャンバー内で前記パ
    ッシベーション膜をドライエッチングする第1の工程
    と、この工程に引き続き、前記半導体基板を前記チャン
    バー内に残し、酸素プラズマにさらす第2の工程とを有
    し、前記第1の工程により前記チャンバー内壁及び前記
    半導体基板表面に付着したカーボン系のデポ物を前記第
    2の工程によって除去することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成されたパッシベーシ
    ョン膜をドライエッチング法によりパターニングする半
    導体装置の製造方法において、フロロカーボン系ガス
    酸素を添加した混合ガスを用いてチャンバー内で前記パ
    ッシベーション膜をドライエッチングする第1の工程
    と、この工程に引き続き、前記半導体基板を前記チャン
    バー内に残し、酸素プラズマにさらす第2の工程とを有
    し、前記酸素プラズマにさらす第2の工程により、前記
    第1の工程により前記半導体基板表面に付着したカーボ
    ン系のデポ物を除去し且つ前記第1の工程でマスクとし
    て使用したフォトレジストを完全に除去することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
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