JP3362093B2 - How to remove etching damage - Google Patents

How to remove etching damage

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JP3362093B2
JP3362093B2 JP32146695A JP32146695A JP3362093B2 JP 3362093 B2 JP3362093 B2 JP 3362093B2 JP 32146695 A JP32146695 A JP 32146695A JP 32146695 A JP32146695 A JP 32146695A JP 3362093 B2 JP3362093 B2 JP 3362093B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する利用分野】本発明は、半導体デバイスの
製造プロセスにおけるコンタクトホール形成に際してシ
リコン層が受けるダメージ除去に適用して有効な技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique effectively applied to removing damages to a silicon layer when forming a contact hole in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスを製造する際における半
導体ウエハには、この半導体ウエハの表面に所望の物質
の薄膜を形成するためのCVD処理、半導体ウエハ上に
微細な回路パターンを形成するエッチング処理等が施さ
れ、これらを繰り返し行って所定の回路が形成される。
ここで、これらの処理を行うためにプラズマを用いた種
々の半導体製造装置が用いられている。この装置は、減
圧下において反応ガスにプラズマ放電することにより、
常圧下では安定に得られないイオンやラジカル等の反応
種を発生させ、所定の化学反応を促進させて半導体ウエ
ハに処理を施すものである。
2. Description of the Related Art A semiconductor wafer used for manufacturing semiconductor devices is subjected to a CVD process for forming a thin film of a desired substance on the surface of the semiconductor wafer, an etching process for forming a fine circuit pattern on the semiconductor wafer, and the like. Then, these steps are repeated to form a predetermined circuit.
Here, various semiconductor manufacturing apparatuses using plasma are used to perform these processes. This device, by plasma discharge to the reaction gas under reduced pressure,
The semiconductor wafer is processed by generating reactive species such as ions and radicals that are not stably obtained under normal pressure to promote a predetermined chemical reaction.

【0003】そして、このような半導体製造装置にあっ
ては、汚染などによるダメージの少ない状況下で半導体
ウエハを処理することが歩留まりの点からも重要とな
る。なお、プラズマ処理における半導体ウエハ汚染の問
題に関しては、たとえば、株式会社プレスジャーナル発
行、「月刊 Semiconductor World」1991年 3月号(平成
3年 2月20日発行)、P153〜P159に記載されている。
In such a semiconductor manufacturing apparatus, it is important from the viewpoint of yield to process the semiconductor wafer under the condition that the damage due to the contamination is small. Regarding the problem of semiconductor wafer contamination in plasma processing, for example, “Monthly Semiconductor World”, March 1991, published by Press Journal, Inc.
(Published February 20, 2013), P153-P159.

【0004】前記したエッチング処理においては、下地
の導電層とその上層の導電層との導通をとるために、下
地導電層に堆積した層間絶縁膜の所定位置にコンタクト
ホールを形成し、上層導電層を形成するときにこれをコ
ンタクトホールにも埋め込んで上層と下地の導電層を接
続する技術が採用されている。そして、下地の導電層が
半導体基板となる単結晶シリコンやゲート電極などを形
成する多結晶シリコンのようなシリコン層である場合に
は、コンタクトホール形成時にシリコン層の一部までも
がエッチングされるオーバーエッチングにより、シリコ
ン層に反応生成物等の汚染物質の堆積などによりダメー
ジを受けた箇所ができてしまう。このようなダメージ部
を放置したままで上層導電層を形成すると、ダメージ箇
所のために上下の導電層の接触抵抗が高くなってオーミ
ックコンタクトがとれないために所期のスペックを満足
することができず、結果として製品不良となる。
In the above-mentioned etching process, in order to establish conduction between the underlying conductive layer and the conductive layer above it, a contact hole is formed at a predetermined position of the interlayer insulating film deposited on the underlying conductive layer, and the upper conductive layer is formed. A technique is adopted in which the upper layer and the underlying conductive layer are connected by burying this also in the contact hole when forming. When the underlying conductive layer is a silicon layer such as single crystal silicon that becomes a semiconductor substrate or polycrystalline silicon that forms a gate electrode, etc., even a part of the silicon layer is etched when the contact hole is formed. Due to the over-etching, the silicon layer is damaged by deposition of contaminants such as reaction products. If the upper conductive layer is formed while leaving such a damaged part as it is, the contact resistance of the upper and lower conductive layers becomes high due to the damaged part and ohmic contact cannot be made, so that the desired specifications can be satisfied. As a result, the product becomes defective.

【0005】そこで、このようなダメージ部を除去する
技術が要請される。該当技術としては、たとえばCHF
3 とO2 との混合割合が容量比で1:9に調整された処
理ガスを400sccm にてチャンバ内に導入してプラズマを
発生させ、そこに設置された半導体ウエハにプラズマ処
理を施してダメージ部を除去することが考えられる。
Therefore, a technique for removing such a damaged portion is required. Examples of applicable technologies include CHF
A process gas whose volume ratio of 3 and O 2 was adjusted to 1: 9 was introduced into the chamber at 400 sccm to generate plasma, and the semiconductor wafer placed there was plasma-treated to damage it. It is conceivable to remove parts.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た技術によれば、下地のシリコン層に対する層間絶縁膜
のエッチング速度が速いために、ダメージ部は除去され
るものの、同時に層間絶縁膜のエッチングも行われてコ
ンタクトホールの径が広がってしまうサイドエッチング
が進行する。
However, according to the technique described above, the damaged portion is removed because the etching rate of the interlayer insulating film with respect to the underlying silicon layer is high, but the interlayer insulating film is also etched at the same time. Side etching progresses because the diameter of the contact hole expands.

【0007】コンタクトホールの径が広がると、そこに
近接する配線があればこれがコンタクトホール内に露出
して電気的ショートを発生させることになる。16MD
RAM等のように0.5 μmルール以下という微細加工技
術で製造された半導体デバイスにおいてはコンタクトホ
ールの孔径が小さく余裕度が殆どないので、このような
現象が一層顕著に発生する。
When the diameter of the contact hole is increased, if there is a wiring close to the contact hole, this is exposed in the contact hole and an electrical short circuit occurs. 16 MD
In a semiconductor device manufactured by a microfabrication technique of 0.5 μm rule or less such as RAM, the contact hole has a small hole diameter and there is almost no margin, so that such a phenomenon occurs more remarkably.

【0008】そこで、本発明の目的は、層間絶縁膜にコ
ンタクトホールを形成する際に下地のシリコン層に形成
されたダメージ部を、コンタクトホールのサイドエッチ
ングを最小限に抑制しながら除去できる技術を提供する
ことにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of removing a damaged portion formed in an underlying silicon layer when forming a contact hole in an interlayer insulating film while suppressing side etching of the contact hole to a minimum. To provide.

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0011】すなわち、本発明によるエッチングダメー
ジの除去方法は、シリコンウェハ上の層間絶縁膜にコン
タクトホールを形成する際に下地のシリコン層に受けた
ダメージ部を除去するエッチングダメージの除去方法で
あって、前記ダメージ部を有する半導体ウェハを上部が
プラズマ発生室で下部が処理室で構成されるチャンバ内
に設置し、CF4の含有率が60〜80容量%とされたCF4
+O2からなる処理ガスを導入圧力0.5 〜1.0Torr 、流
量65〜95sccmで前記チャンバ内に導入し、前記半導体ウ
ェハの温度を20〜80℃とし、これに高周波電力を50〜20
0W印加してプラズマを発生させて前記ダメージ部を除去
することを特徴とするものである。
That is, the etching damage removing method according to the present invention is an etching damage removing method for removing a damaged portion received in a base silicon layer when a contact hole is formed in an interlayer insulating film on a silicon wafer. , CF 4 to the semiconductor wafer having the damage portion upper bottom in the plasma generating chamber is placed in a chamber configured in the processing chamber, the content of CF 4 is 60 to 80 volume%
A processing gas consisting of + O 2 is introduced into the chamber at an introduction pressure of 0.5 to 1.0 Torr and a flow rate of 65 to 95 sccm, the temperature of the semiconductor wafer is set to 20 to 80 ° C., and high frequency power is set to 50 to 20 ° C.
It is characterized by applying 0 W to generate plasma to remove the damaged portion.

【0012】この場合において、処理ガスにおけるCF
4 またはCHF3 の含有率を約70容量%、導入圧力を約
0.7Torr 、流量を約80sccmとすることが望ましい。ま
た、印加される高周波電力の周波数としては、たとえば
2MHz、13.56MHz、2.45GHz を用いることができる。そし
て、チャンバはプラズマの発生が行われるプラズマ発生
室と半導体ウエハが設置される処理室とに平板電極によ
って分離するようにしてもよい。
In this case, CF in the processing gas
4 or CHF 3 content of about 70% by volume, introduction pressure of about
It is desirable that the flow rate be 0.7 Torr and the flow rate be approximately 80 sccm. The frequency of the applied high frequency power is, for example,
2MHz, 13.56MHz and 2.45GHz can be used. The chamber may be separated into a plasma generation chamber in which plasma is generated and a processing chamber in which a semiconductor wafer is installed by a plate electrode.

【0013】そして、このような手段によれば、コンタ
クトホールのサイドエッチ量を 0.025μm以下という最
小限に抑制することができ、近接した配線がコンタクト
ホール内に露出することがなくなって配線層相互間の電
気的ショートを未然に防止することが可能になる。
By such means, the side etch amount of the contact hole can be suppressed to a minimum value of 0.025 μm or less, and the adjacent wiring is not exposed in the contact hole, so that the wiring layers can be mutually connected. It becomes possible to prevent an electrical short circuit between them.

【0014】また、CF4 またはCHF3 の含有率を約
70容量%、導入圧力を約0.7Torr 、流量を約80sccmとす
ることによって、サイドエッチ量をほぼ最小にすること
ができる。
The content of CF 4 or CHF 3 is about
The amount of side etch can be minimized by setting the volume to 70 vol%, the introducing pressure to about 0.7 Torr, and the flow rate to about 80 sccm.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の一実施の形態によるエッチ
ングダメージの除去技術が用いられるエッチング装置を
示す断面図、図2はシリコン層にダメージ部を有する半
導体ウエハを示す断面図、図3は図2の半導体ウエハの
コンタクトホールを拡大して示す断面図、図4〜図6は
シリコン層のダメージ部を除去するときのエッチング条
件とそれによるサイドエッチ量との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing an etching apparatus using an etching damage removing technique according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor wafer having a damaged portion in a silicon layer, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the contact hole of the semiconductor wafer, and FIGS. 4 to 6 are graphs showing the relationship between the etching conditions for removing the damaged portion of the silicon layer and the resulting side etch amount.

【0017】図1に示すエッチング装置は、半導体ウエ
ハ1の表面に塗布したBPSG膜(層間絶縁膜)21に
コンタクトホール22を形成したことにより下地のシリ
コン層23に生じたダメージ部24を除去するために用
いられるものであり(図2および図3参照)、装置本体
を構成するチャンバ2は、その上部においてプラズマ発
生室3が形成された放電管4を有している。たとえば石
英よりなる放電管4の頂部には処理ガス供給口5が開設
され、CF4 +O2 にて構成される処理ガスGがプラズ
マ発生室3内に導入されるようになっている。なお、チ
ャンバ2内の構成部品にはセラミックやフッ素樹脂など
のカバーがかけられて汚染が防止されている。
The etching apparatus shown in FIG. 1 removes a damaged portion 24 formed in the underlying silicon layer 23 by forming a contact hole 22 in a BPSG film (interlayer insulating film) 21 applied to the surface of the semiconductor wafer 1. The chamber 2 constituting the main body of the apparatus has a discharge tube 4 in which a plasma generation chamber 3 is formed, which is used for that purpose (see FIGS. 2 and 3). For example, a processing gas supply port 5 is opened at the top of the discharge tube 4 made of quartz, and the processing gas G composed of CF 4 + O 2 is introduced into the plasma generation chamber 3. It should be noted that the components inside the chamber 2 are covered with a cover such as ceramic or fluororesin to prevent contamination.

【0018】放電管4の外周には、プラズマ発生室3内
においてプラズマ放電を励起させるための第1のシート
電極6aと第2のシート電極6bとが凸部と凹部を有す
る櫛歯状に配置されている。この第1のシート電極6a
に電力を供給するため、該第1のシート電極6aには高
周波電源(以下「RF電源」という。)7の一端が接続
されている。したがって、第1のシート電極6aにはR
F電源7により100kHz〜3GHz程度のたとえば13.56MHzの
高周波が、50〜200W程度のたとえば100Wの電力で供給さ
れる。但し、周波数は2MHz、あるいは2.45GHz といった
他の使用可能な帯域のものを用いてもよい。また、第2
のシート電極6bは接地されてグランドレベルに落とさ
れている。
On the outer periphery of the discharge tube 4, a first sheet electrode 6a and a second sheet electrode 6b for exciting plasma discharge in the plasma generating chamber 3 are arranged in a comb-like shape having a convex portion and a concave portion. Has been done. This first sheet electrode 6a
In order to supply electric power to the first sheet electrode 6a, one end of a high frequency power source (hereinafter referred to as "RF power source") 7 is connected. Therefore, R is applied to the first sheet electrode 6a.
The F power source 7 supplies a high frequency of about 100 kHz to 3 GHz, eg, 13.56 MHz, with a power of about 50 to 200 W, eg, 100 W. However, the frequency may be 2 MHz or another usable band such as 2.45 GHz. Also, the second
The sheet electrode 6b is grounded and dropped to the ground level.

【0019】チャンバ2の下部、つまりプラズマ発生室
3の下方には処理室8が形成されている。この処理室8
には半導体ウエハ1を保持するためのウエハチャック9
が設けられ、前記したプラズマ発生室3から導入された
中性活性種により前述したシリコン層23のダメージ部
24が除去される。
A processing chamber 8 is formed below the chamber 2, that is, below the plasma generating chamber 3. This processing room 8
Is a wafer chuck 9 for holding the semiconductor wafer 1.
Is provided, and the damaged portion 24 of the silicon layer 23 described above is removed by the neutral active species introduced from the plasma generation chamber 3 described above.

【0020】半導体ウエハ1の回路形成面を上方に向け
て保持するウエハチャック9には、この半導体ウエハ1
をたとえば20〜80℃程度に加熱して処理速度を向上させ
るためのヒータ10が組み込まれている。また、チャン
バ2内を低い圧力に設定するために処理室8の底壁に開
口して排気口11が設けられ、該排気口11は図示しな
い真空ポンプに接続されている。
The semiconductor wafer 1 is attached to the wafer chuck 9 that holds the circuit forming surface of the semiconductor wafer 1 upward.
Is incorporated into the heater 10 to heat it to, for example, about 20 to 80 ° C. to improve the processing speed. Further, in order to set the pressure inside the chamber 2 to a low pressure, an exhaust port 11 is provided on the bottom wall of the processing chamber 8 and the exhaust port 11 is connected to a vacuum pump (not shown).

【0021】プラズマ発生室3と処理室8とは、プラズ
マ発生室3で発生したイオンを捕獲する平板電極12に
よって分離され、イオン衝撃による半導体ウエハ1への
ダメージが未然に防止されている。平板電極12には格
子状あるいは放射状に貫通孔13が開設されており、プ
ラズマ発生室3で生成された中性活性種はこの貫通孔1
3を通って処理室8内に導入される。
The plasma generation chamber 3 and the processing chamber 8 are separated by a flat plate electrode 12 that captures ions generated in the plasma generation chamber 3, and damage to the semiconductor wafer 1 due to ion bombardment is prevented in advance. Through holes 13 are formed in the flat plate electrode 12 in a lattice pattern or in a radial pattern, and the neutral active species generated in the plasma generation chamber 3 are provided in the through holes 1.
It is introduced into the processing chamber 8 through 3.

【0022】該エッチング装置で処理される半導体ウエ
ハ1には、図2に示すようなBPSG膜21に対するコ
ンタクトホール22の形成時におけるオーバーエッチン
グにより、反応生成物等の汚染物質の堆積、結晶欠陥、
チャージアップなどにより下地のシリコン層23にたと
えば約10nm程度の厚さの図3(a)に示すような除去さ
れるべきダメージ部24を有している。また、図2に示
すように、開孔されたコンタクトホール22の近接位置
には既に形成された配線25が位置している。
On the semiconductor wafer 1 processed by the etching apparatus, deposition of contaminants such as reaction products and crystal defects due to over-etching at the time of forming the contact holes 22 in the BPSG film 21 as shown in FIG.
The underlying silicon layer 23 has a damaged portion 24 having a thickness of, for example, about 10 nm to be removed as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2, the wiring 25 already formed is located in the vicinity of the opened contact hole 22.

【0023】このようなダメージ部24を除去するた
め、処理室8内のウエハチャック9上に半導体ウエハ1
を載置する。次に、チャンバ2内を真空引きしてCF4
+O2からなる処理ガスGを処理ガス供給口5からプラ
ズマ発生室3に導入する。このとき、チャンバ2内は導
入圧力が0.5 〜1.0Torr になるように真空引きし、処理
ガスGはCF4 の含有率を60〜80容量%としたものを流
量65〜95sccmで導入する。このような条件は、次の理由
により導き出されたものである。
In order to remove the damaged portion 24, the semiconductor wafer 1 is placed on the wafer chuck 9 in the processing chamber 8.
To place. Next, the chamber 2 is evacuated to CF 4
The processing gas G composed of + O 2 is introduced into the plasma generation chamber 3 through the processing gas supply port 5. At this time, the chamber 2 is evacuated to an introduction pressure of 0.5 to 1.0 Torr, and the processing gas G is introduced at a flow rate of 65 to 95 sccm with a CF 4 content of 60 to 80% by volume. Such conditions are derived for the following reasons.

【0024】つまり、図3(a)に示すダメージ部24
を除去する前のコンタクトホール22の孔径を(A)、
図3(b)に示す除去後の孔径を(A′)とすると、サ
イドエッチ量は(A′−A)で定義される。そして、0.
5 μmルール以下の寸法で設計されたデバイスを想定す
ると、近接する配線相互間の電気的ショートを防止する
にはサイドエッチ量を 0.025μm以下に抑えることが必
要とされる。そこで、CF4 の含有率、導入圧力および
流量とサイドエッチ量との関係を検討して前述の数値が
規定されたものである。すなわち、CF4 の含有率にお
いてはこれを60〜80容量%程度にしたときにサイドエッ
チ量が 0.025μm以下という前述の目標値以下となり、
約70容量%において最良の値を示している(図4)。ま
た、導入圧力に関しては、0.5 〜1.0Torr 程度にしたと
きにサイドエッチ量が 0.025μm以下となり、約 0.7To
rrにおいて最良の値を示している(図5)。そして、処
理ガス流量に関しては、65〜95sccm程度で目標値以下と
なり、約80sccmにおいて最良の値を示している(図
6)。
That is, the damaged portion 24 shown in FIG.
Before removing the contact hole 22 (A),
Assuming that the hole diameter after removal shown in FIG. 3B is (A ′), the side etch amount is defined by (A′−A). And 0.
Assuming a device designed with a size of 5 μm rule or less, it is necessary to suppress the side etch amount to 0.025 μm or less in order to prevent an electrical short between adjacent wirings. Therefore, the above-mentioned numerical values are defined by examining the relationship between the content rate of CF 4 , the introduction pressure and the flow rate, and the side etch amount. That is, when the content of CF 4 is set to about 60 to 80% by volume, the side etch amount becomes 0.025 μm or less, which is less than or equal to the above target value.
The best value is shown at about 70% by volume (Fig. 4). Regarding the introduction pressure, when the pressure is set to about 0.5 to 1.0 Torr, the side etch amount becomes 0.025 μm or less, which is about 0.7 Torr.
The best value for rr is shown (Fig. 5). The processing gas flow rate is below the target value at about 65 to 95 sccm, and shows the best value at about 80 sccm (FIG. 6).

【0025】したがって、これらの条件下においてシリ
コン層23のダメージ部24の除去を行えば、望ましく
はそれぞれの最良値において除去を行えば、コンタクト
ホール22のサイドエッチ量は0.5 μmルール以下のデ
バイスにも耐えうる範囲内に、つまり最小限に抑えられ
ることになるからである。なお、将来的に予定されるた
とえば0.1 μmルール以下等のデバイスの場合には、条
件をさらに狭めて処理することができる。
Therefore, if the damaged portion 24 of the silicon layer 23 is removed under these conditions, preferably at the best values, the side etch amount of the contact hole 22 becomes a device having a rule of 0.5 μm or less. This is because it will be kept within a tolerable range, that is, it will be minimized. It should be noted that in the case of a device with a 0.1 μm rule or less, which is expected in the future, the conditions can be further narrowed down and processed.

【0026】そして、RF電源7から第1のシート電極
6aにたとえば13.56MHzの周波数で100Wの電力を供給す
る。これにより、プラズマ発生室3内において反応性ガ
スのプラズマが発生する。
Then, the RF power supply 7 supplies 100 W of power at a frequency of 13.56 MHz to the first sheet electrode 6a. As a result, plasma of the reactive gas is generated in the plasma generation chamber 3.

【0027】プラズマ発生室3内では、高周波放電によ
る高周波電界によって電子が高速に加速されてイオンや
中性活性種が生成され、これらは下方に位置する処理室
8に向かおうとする。イオンは平板電極12によって捕
獲され、一方、中性活性種は平板電極12の貫通孔13
を通過して処理室8に導入されてそこに設置された半導
体ウエハ1に作用する。そして、前述した条件により、
コンタクトホールのサイドエッチ量が 0.025μm以下と
最小限に抑えられた状態でシリコン層23のダメージ部
24が除去される(図3(b))。
In the plasma generation chamber 3, electrons are accelerated at high speed by a high frequency electric field generated by the high frequency discharge to generate ions and neutral active species, which are directed toward the processing chamber 8 located below. The ions are trapped by the plate electrode 12, while the neutral active species are penetrated by the through holes 13 of the plate electrode 12.
And is introduced into the processing chamber 8 to act on the semiconductor wafer 1 placed there. Then, according to the above-mentioned conditions,
The damaged portion 24 of the silicon layer 23 is removed in a state where the side etch amount of the contact hole is minimized to 0.025 μm or less (FIG. 3B).

【0028】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、CF4 の含有率が60〜80容量%とされたCF4 +O
2 からなる処理ガスGを、導入圧力0.5 〜1.0Torr 、流
量65〜95sccmでチャンバ2内に導入して半導体ウエハ1
のシリコン層23に発生したダメージ部24を除去する
ことにより、コンタクトホール22のサイドエッチ量を
最小限に抑えることができる。これにより、近接した配
線25がコンタクトホール22内に露出することがな
く、たとえば0.5 μmルール以下といった微細構造のデ
バイスにおいても配線層相互間の電気的ショートを未然
に防止することが可能になる。なお、CF4 の含有率を
約70容量%、導入圧力を約0.7Torr 、流量を約80sccmと
することによって、サイドエッチ量はほぼ最小になる。
[0028] Thus, according to the embodiment of the present invention, CF 4 + O the content of CF 4 is 60 to 80 volume%
The processing gas G consisting of 2 is introduced into the chamber 2 at an introduction pressure of 0.5 to 1.0 Torr and a flow rate of 65 to 95 sccm, and the semiconductor wafer 1
By removing the damaged portion 24 generated in the silicon layer 23, the side etching amount of the contact hole 22 can be minimized. As a result, the adjacent wiring 25 is not exposed in the contact hole 22, and it is possible to prevent electrical short-circuits between the wiring layers even in a device having a fine structure such as 0.5 μm rule or less. By setting the CF 4 content to about 70% by volume, the introduction pressure to about 0.7 Torr, and the flow rate to about 80 sccm, the side etch amount becomes almost minimum.

【0029】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもな
い。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0030】たとえば、本発明の実施の形態において
は、CF4 +O2 からなる処理ガスGが用いられている
が、CHF3 +O2 からなる処理ガスを用いた場合に
も、同様の条件下で同じように良好な結果が得られた。
したがって、該処理ガスによりダメージ部24を除去す
るようにしてもよい。
For example, in the embodiment of the present invention, the processing gas G made of CF 4 + O 2 is used. However, when the processing gas made of CHF 3 + O 2 is used, the same conditions are obtained. Equally good results have been obtained.
Therefore, the damaged portion 24 may be removed by the processing gas.

【0031】また、ダメージ部24はたとえばMOS(M
etal Oxide Semiconductor FET) のゲート電極などを構
成する多結晶シリコンにも生じるので、本発明を多結晶
シリコンにおけるダメージ部24の除去に用いてもよ
い。
The damaged portion 24 is, for example, MOS (M
The present invention may be applied to the removal of the damaged portion 24 in the polycrystalline silicon because it occurs in the polycrystalline silicon that constitutes the gate electrode of the et al oxide semiconductor FET).

【0032】さらに、本発明の実施の形態においては、
層間絶縁膜としてBPSG膜が堆積されているが、たと
えばPSG膜やSOG膜などのような他の層間絶縁膜を
用いることもできる。
Further, in the embodiment of the present invention,
Although the BPSG film is deposited as the interlayer insulating film, another interlayer insulating film such as a PSG film or an SOG film can be used.

【0033】そして、本発明の実施の形態におけるエッ
チング装置は、プラズマが発生するプラズマ発生室3と
半導体ウエハ1が設置される処理室8とが分離されて、
プラズマ発生室3内の中性活性種が処理室8内に導入さ
れるいわゆるダウンフロー型のものであるが、装置構造
はこれに限定されるものではなく、反応性ガスプラズマ
を利用した他の種々の構造を有するエッチング装置に広
く適用することが可能である。
In the etching apparatus according to the embodiment of the present invention, the plasma generating chamber 3 in which plasma is generated and the processing chamber 8 in which the semiconductor wafer 1 is installed are separated,
Although the so-called downflow type in which the neutral active species in the plasma generation chamber 3 is introduced into the processing chamber 8, the device structure is not limited to this, and other types using reactive gas plasma are used. It can be widely applied to etching apparatuses having various structures.

【0034】[0034]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0035】(1).すなわち、本発明のエッチングダメー
ジの除去技術によれば、CF4 またはCHF3 の含有率
が60〜80容量%とされたCF4 +O2 からなる処理ガス
あるいはCHF3 +O2 からなる処理ガスを、導入圧力
0.5 〜1.0Torr 、流量65〜95sccmでチャンバ内に導入し
てシリコン層のダメージ部を除去するようにしているの
で、コンタクトホールのサイドエッチ量を最小限に抑制
することができる。
(1). That is, according to the etching damage removing technique of the present invention, a processing gas of CH 4 + O 2 or CHF 3 + O having a CF 4 or CHF 3 content of 60 to 80% by volume is used. Introducing a process gas consisting of 2
Since the damaged portion of the silicon layer is removed by introducing into the chamber at 0.5 to 1.0 Torr and a flow rate of 65 to 95 sccm, the side etch amount of the contact hole can be suppressed to the minimum.

【0036】(2).これにより、近接した配線がコンタク
トホール内に露出することがなくなり、配線層相互間の
電気的ショートを未然に防止することが可能になる。
(2) As a result, adjacent wirings are not exposed in the contact holes, and it is possible to prevent electrical shorts between the wiring layers.

【0037】(3).そして、CF4 またはCHF3 の含有
率を約70容量%、導入圧力を約0.7Torr 、流量を約80sc
cmとすることによって、サイドエッチ量をほぼ最小にす
ることができる。
(3) The CF 4 or CHF 3 content is about 70% by volume, the introduction pressure is about 0.7 Torr, and the flow rate is about 80 sc.
By setting to cm, the side etch amount can be minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施の形態によるエッチングダメー
ジの除去技術が用いられるエッチング装置を示す断面
図。
FIG. 1 is a sectional view showing an etching apparatus using an etching damage removing technique according to an embodiment of the present invention.

【図2】シリコン層にダメージ部を有する半導体ウエハ
を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor wafer having a damaged portion in a silicon layer.

【図3】(a)はダメージ部を有するシリコン層を、
(b)はダメージ部が除去されたシリコン層をそれぞれ
示す断面図である。
FIG. 3A shows a silicon layer having a damaged portion,
(B) is a sectional view showing a silicon layer from which a damaged portion is removed.

【図4】シリコン層のダメージ部を除去するときの処理
ガスのCF4 含有率とサイドエッチ量との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a CF 4 content of a processing gas and a side etch amount when removing a damaged portion of a silicon layer.

【図5】シリコン層のダメージ部を除去するときの処理
ガスの導入圧力とサイドエッチ量との関係を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the introduction pressure of the processing gas and the side etch amount when removing the damaged portion of the silicon layer.

【図6】シリコン層のダメージ部を除去するときの処理
ガス流量とサイドエッチ量との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a processing gas flow rate and a side etch amount when removing a damaged portion of a silicon layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体ウエハ 2 チャンバ 3 プラズマ発生室 4 放電管 5 処理ガス供給口 6a 第1のシート電極 6b 第2のシート電極 7 高周波電源 8 処理室 9 ウエハチャック 10 ヒータ 11 排気口 12 平板電極 13 貫通孔 21 BPSG膜(層間絶縁膜) 22 コンタクトホール 23 シリコン層 24 ダメージ部 25 配線 G 処理ガス 1 Semiconductor wafer 2 chamber 3 Plasma generation chamber 4 discharge tubes 5 Processing gas supply port 6a First sheet electrode 6b Second sheet electrode 7 High frequency power supply 8 processing room 9 Wafer chuck 10 heater 11 exhaust port 12 Flat plate electrode 13 through holes 21 BPSG film (interlayer insulating film) 22 Contact holes 23 Silicon layer 24 Damaged part 25 wiring G processing gas

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−283460(JP,A) 特開 平3−185823(JP,A) 特開 平6−188229(JP,A) 特開 昭63−53928(JP,A) 特開 昭56−158874(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/28 Continuation of the front page (56) References JP-A-6-283460 (JP, A) JP-A-3-185823 (JP, A) JP-A-6-188229 (JP, A) JP-A-63-53928 (JP , A) JP-A-56-158874 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 H01L 21/28

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコンウェハ上の層間絶縁膜にコンタ
クトホールを形成する際に下地のシリコン層に受けたダ
メージ部を除去するエッチングダメージの除去方法であ
って、 前記ダメージ部を有する半導体ウェハを上部がプラズマ
発生室で下部が処理室で構成されるチャンバ内に設置
し、 CF4の含有率が60〜80容量%とされたCF4+O2から
なる処理ガスを導入圧力0.5 〜1.0Torr 、流量65〜95sc
cmで前記チャンバ内に導入し、 前記半導体ウェハの温度を20〜80℃とし、これに高周波
電力を50〜200W印加してプラズマを発生させて前記ダメ
ージ部を除去することを特徴とするエッチングダメージ
の除去方法。
1. A method of removing etching damage, which removes a damaged portion of a base silicon layer when a contact hole is formed in an interlayer insulating film on a silicon wafer, wherein a semiconductor wafer having the damaged portion is formed on an upper surface of the semiconductor wafer. Is a plasma generating chamber and the lower part is a processing chamber, and a process gas composed of CF 4 + O 2 having a CF 4 content of 60 to 80% by volume is introduced at an inlet pressure of 0.5 to 1.0 Torr and a flow rate. 65 ~ 95sc
Introduced into the chamber in cm, the temperature of the semiconductor wafer is 20 ~ 80 ℃, high-frequency power is applied 50 ~ 200W to generate plasma to remove the damaged portion characterized by etching damage Removal method.
【請求項2】 請求項1記載のエッチングダメージの除
去方法であって、前記処理ガスにおけるCF4 の含有率
は約70容量%、導入圧力は約0.7Torr 、流量は約80sccm
であることを特徴とするエッチングダメージの除去方
法。
2. The method for removing etching damage according to claim 1, wherein the content rate of CF 4 in the processing gas is about 70% by volume, the introduction pressure is about 0.7 Torr, and the flow rate is about 80 sccm.
And a method for removing etching damage.
【請求項3】 シリコンウェハ上の層間絶縁膜にコンタ
クトホールを形成する際に下地のシリコン層に受けたダ
メージ部を除去するエッチングダメージの除去方法であ
って、 前記ダメージ部を有する半導体ウェハを上部がプラズマ
発生室で下部が処理室で構成されるチャンバ内に設置
し、 CHF3の含有率が60〜80容量%とされたCHF3+O2
からなる処理ガスを導入圧力0.5 〜1.0Torr 、流量65〜
95sccmで前記チャンバ内に導入し、 前記半導体ウェハの温度を20〜80℃とし、これに高周波
電力を50〜200W印加してプラズマを発生させて前記ダメ
ージ部を除去することを特徴とするエッチングダメージ
の除去方法。
3. A method of removing etching damage, which removes a damaged portion received in an underlying silicon layer when a contact hole is formed in an interlayer insulating film on a silicon wafer, wherein a semiconductor wafer having the damaged portion is formed on an upper surface of the semiconductor wafer. CHF 3 + O 2 but the lower the plasma generation chamber is placed in a chamber formed in the processing chamber, the content of CHF 3 is 60 to 80 volume%
Introducing a processing gas consisting of 0.5 to 1.0 Torr and a flow rate of 65 to
Introduced into the chamber at 95sccm, the temperature of the semiconductor wafer is set to 20 ~ 80 ℃, high-frequency power is applied 50 ~ 200W to generate plasma to remove the damaged portion characterized by etching Removal method.
【請求項4】 請求項3記載のエッチングダメージの除
去方法であって、前記処理ガスにおけるCHF3 の含有
率は約70容量%、導入圧力は約0.7Torr 、流量は約80sc
cmであることを特徴とするエッチングダメージの除去方
法。
4. The method for removing etching damage according to claim 3, wherein the CHF 3 content in the processing gas is about 70% by volume, the introduction pressure is about 0.7 Torr, and the flow rate is about 80 sc.
A method for removing etching damage, which is characterized in that it is cm.
【請求項5】 請求項1、2、3または4のいずれかに
記載のエッチングダメージの除去方法であって、印加さ
れる高周波電力の周波数は、2MHz、13.56MHzまたは2.45
GHz であることを特徴とするエッチングダメージの除去
方法。
5. The method for removing etching damage according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the frequency of the applied high frequency power is 2 MHz, 13.56 MHz or 2.45.
A method for removing etching damage, which is characterized in GHz.
【請求項6】 請求項1、2、3、4または5のいずれ
かに記載のエッチングダメージの除去方法であって、前
記チャンバは、プラズマの発生が行われるプラズマ発生
室と前記半導体ウエハが設置される処理室とに平板電極
によって分離されていることを特徴とするエッチングダ
メージの除去方法。
6. The method for removing etching damage according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the chamber is provided with a plasma generation chamber for generating plasma and the semiconductor wafer. The etching damage removing method is characterized in that it is separated from the processing chamber to be treated by a plate electrode.
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