JP3371149B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3371149B2 JP34327492A JP34327492A JP3371149B2 JP 3371149 B2 JP3371149 B2 JP 3371149B2 JP 34327492 A JP34327492 A JP 34327492A JP 34327492 A JP34327492 A JP 34327492A JP 3371149 B2 JP3371149 B2 JP 3371149B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関する。本発明は、ポリサイド構造を有するシリ
コン系半導体装置その他各種の半導体装置について利用
することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices.
Regarding the method . INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for various semiconductor devices such as a silicon-based semiconductor device having a polycide structure.

【0002】近年、半導体装置の分野ではますます集積
化が進行して、例えば超LSIについてその微細化が進
み、微細加工技術への要求は益々厳しいものとなってき
ている。例えば、Poly−SiをはじめとするSi系
材料を用いたゲート加工に関しても、異方性と高選択比
を両立するプロセスの開発が強く望まれている。
In recent years, in the field of semiconductor devices, integration has been further advanced, and, for example, ultra LSIs have been miniaturized, and requirements for fine processing technology have become more and more severe. For example, with regard to gate processing using Si-based materials such as Poly-Si, development of a process that achieves both anisotropy and a high selection ratio is strongly desired.

【0003】高選択比を得るためには、高密度プラズマ
を用い、低イオンエネルギーでオーバーエッチングを行
うことなどが必要となる。しかしながら、例えば図5に
示すように、Si基板59の上に下地SiO2 60、n
+ PolySi61、シリサイド(WSix )62上に
レジストマスク64を形成した構造について高密度プラ
ズマ処理を行うと、下地絶縁膜60(SiO2 )には、
このプラズマ照射により、ダメージ層Dが形成される
(図6)。図7はレジストマスク64を除去した状態を
示す。このダメージ層Dのほとんどは、LDD形成用サ
イドウォール(SiO2 )67のエッチング時に同時に
除去されてしまうが、図8に示すように、ゲートポリサ
イド61,62のLDD下部にはダメージ層Dが残るこ
とになる。このためこの部分におけるゲートポリサイド
と上層の配線9間での酸性劣化が懸念される(図8参
照)。
In order to obtain a high selection ratio, it is necessary to use high density plasma and perform overetching with low ion energy. However, for example, as shown in FIG. 5, the underlying SiO 2 60 on the Si substrate 59, n
+ PolySi61, when performing high-density plasma treatment for silicide (WSi x) 62 to form a resist mask 64 on the structure, the base insulating film 60 (SiO 2) is
The damage layer D is formed by this plasma irradiation (FIG. 6). FIG. 7 shows a state in which the resist mask 64 has been removed. Most of the damaged layer D is removed at the same time when the LDD forming sidewall (SiO 2 ) 67 is etched, but as shown in FIG. 8, the damaged layer D is formed below the LDD of the gate polycides 61 and 62. Will remain. For this reason, there is a concern about acid deterioration between the gate polycide and the upper wiring 9 in this portion (see FIG. 8).

【0004】従って、このような場合、LDD形成前に
このダメージ層を除去技術が望まれる。
Therefore, in such a case, a technique for removing the damaged layer before forming the LDD is desired.

【0005】上記のように、ドライエッチング加工時で
の下地へのダメージ層の除去技術が、そのほかの場面で
も望まれている。
As described above, a technique for removing a damaged layer from the base during dry etching is desired in other situations.

【0006】一方、次のような問題がある。臭素系ガ
ス、または塩素系ガス、例えば臭化水素系ガスを用いた
Si系材料層のエッチングにおいては、異方性を達成す
る手段としてフォトレジストとBrの反応生成物やSi
とBrの反応生成物を利用して側壁保護を行っている。
また、オーバーエッチング時には対下地選択性が優先さ
れるため、対下地選択性とトレードオフの関係にある異
方性は低下する。従ってより強固な側壁保護膜、例えば
SiO2 膜を用いて異方性の低下を補償するプロセス条
件によるエッチングが行われる。例えば図16に示すよ
うに、フォトレジストマスク56によりドープドポリS
i(n+ PolySi)53及びWSix膜54をパタ
ーニングする場合、図17に示すように、側壁保護膜5
7を形成する条件で、エッチングが行われる。図中、5
1はSi基板、52はゲート酸化膜、55は反射防止膜
(SiOx NまたはPolySi)である。Si系材料
層のエッチング工程終了後は、エッチングマスクとして
使われたレジスト層を酸素プラズマによってアッシング
除去する。このときSi系材料層のエッチング時に利用
した側壁保護膜はマスクであるレジスト層の側壁にも付
着しているため、酸素プラズマによってエッチング除去
できない側壁保護膜が、アッシングにより硬化し、結局
レジスト層のアッシング除去後も帯状に残る。取り除く
ことのできない側壁保護膜58(図18)は、次工程以
降で積層される層間膜の平坦性等に悪影響を及ぼすた
め、層間膜を積層する前に除去しなければならない。
On the other hand, there are the following problems. In etching a Si-based material layer using a bromine-based gas or a chlorine-based gas, for example, a hydrogen bromide-based gas, a reaction product of a photoresist and Br or Si is used as a means for achieving anisotropy.
The side wall protection is performed using the reaction product of Br and Br.
Further, since the selectivity to the underlayer is prioritized during overetching, the anisotropy, which has a trade-off relationship with the underlayer selectivity, is lowered. Therefore, etching is performed using a stronger side wall protection film, for example, a SiO 2 film, under the process conditions for compensating for the decrease in anisotropy. For example, as shown in FIG. 16, a photoresist mask 56 is used to add doped poly S
When patterning the i (n + PolySi) 53 and the WSi x film 54, as shown in FIG. 17, the sidewall protection film 5 is formed.
Etching is performed under the condition that 7 is formed. 5 in the figure
Reference numeral 1 is a Si substrate, 52 is a gate oxide film, and 55 is an antireflection film (SiO x N or PolySi). After the completion of the Si-based material layer etching process, the resist layer used as the etching mask is removed by ashing with oxygen plasma. At this time, since the side wall protective film used at the time of etching the Si-based material layer is also attached to the side wall of the resist layer as a mask, the side wall protective film that cannot be removed by etching by oxygen plasma is hardened by ashing, and eventually the resist layer Even after removing the ashing, it remains in a band shape. The side wall protection film 58 (FIG. 18) that cannot be removed adversely affects the flatness and the like of the interlayer film to be stacked in the subsequent steps, and therefore must be removed before stacking the interlayer film.

【0007】従来の技術では側壁保護膜を利用した異方
性加工後、ウェハーを弗酸水溶液槽に浸漬して、ウェッ
トエッチングにより不要な側壁保護膜を除去していた
が、図19に示すように不十分であり、かつウェハース
テージに密着させた際の数万個レベルのパーティクルが
ウェハーには付着しているので、ウェットエッチングの
際に水溶液槽内の水溶液を汚染するという問題が生じ
る。また、弗酸水溶液槽に浸漬するウェットエッチング
では微細化されたパターンの損傷(水圧による)が懸念
されるとともに、薄いゲート酸化膜のエッチング量を制
御性良く抑制することが困難である。
In the prior art, after anisotropic processing using the side wall protective film, the wafer was immersed in a hydrofluoric acid solution bath and the unnecessary side wall protective film was removed by wet etching. In addition, particles of tens of thousands level when adhered to the wafer stage adhere to the wafer, which causes a problem of contaminating the aqueous solution in the aqueous solution tank during wet etching. Further, in wet etching in which a hydrofluoric acid solution is immersed, it is feared that the fine pattern is damaged (due to water pressure), and it is difficult to control the etching amount of the thin gate oxide film with good controllability.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した各種
の問題点を除去した技術を提供することを目的とする。
即ち、オーバーエッチング時に生じるダメージ層の除去
を完全に行うことを可能とし、耐圧劣化等の懸念の無い
良好な特性を得ることができる半導体装置の製造方法
提供することを目的とする。また、ウェット処理により
エッチング後の不要な側壁保護膜を良好に除去すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technique which eliminates the above-mentioned various problems.
That is, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can completely remove a damaged layer generated during overetching and can obtain good characteristics without fear of breakdown voltage deterioration. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can satisfactorily remove an unnecessary sidewall protection film after etching by a wet process.

【0009】本出願の請求項1の発明は、下地絶縁膜上
にドライエッチングによりパターン形成する工程を有す
る半導体装置の製造方法において、前記ドライエッチン
グは、SF /HBrをガス系としてオーバーエッチン
グ条件で行い、前記ドライエッチングによって下地絶縁
膜に与えられたダメージ層をウェットエッチングによる
処理により除去するとともに、前記ウェットエッチング
による処理を、前記ドライエッチングのダメージ付与環
境にさらされた絶縁膜材料の該ウェットエッチングのエ
ッチングレートの経時変化曲線における変曲点に相当す
る時間を処理時間として行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
[0009] The present application of the invention of claim 1 is a method of manufacturing a semiconductor device having a step of patterning by dry etching on the underlying insulating film, the dry etching
Is over-etched with SF 6 / HBr as a gas system
Under dry condition, and ground insulation by the dry etching
Wet etching the damage layer given to the film
Wet etching as well as removal by processing
The dry etching damage imparting ring
The wet etching of the insulating film material exposed to the boundary.
It corresponds to the inflection point on the time-dependent curve of the
The semiconductor device is characterized in that
A method of manufacturing a device for achieving the above object.

【0010】本出願の請求項2の発明は、下地絶縁膜上
にドライエッチングによりパターン形成する工程を有す
る半導体装置の製造方法において、 前記ドライエッチ
ングは、Cl /O をガス系としたメインエッチング
と、HBr/O をガス系としたオーバーエッチングで
行い、前記ドライエッチングによって下地絶縁膜に与え
られたダメージ層をウェットエッチングによる処理によ
り除去するとともに、前記ドライエッチングによりパタ
ーン形成された形成後のパターン側壁の側壁保護膜の除
去を、該ウェットエッチングにより同時に行い、かつ、
前記ウェットエッチングによる処理時間を、前記側壁保
護膜の除去に必要な時間と前記ダメージ層除去に必要な
時間のうち、長い方に設定して行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を達
成するものである。
The invention of claim 2 of the present application is to
Has a step of pattern formation by dry etching
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Is the main etching using Cl 2 / O 2 as a gas system.
And by over-etching using HBr / O 2 as a gas system
And apply it to the underlying insulating film by the dry etching.
The damaged layer is processed by wet etching.
And remove the pattern by the dry etching.
Removal of the sidewall protection film on the patterned sidewall after formation.
Are simultaneously performed by the wet etching, and
The processing time of the wet etching is set to the sidewall protection.
The time required to remove the protective film and the time required to remove the damaged layer
Half of the time is set to the longer one
A method for manufacturing a conductor device , which achieves the above object.

【0011】本出願の請求項3の発明は、基板上に絶縁
膜を介してゲート材料を形成し、さらにシリサイドを形
成し、該ゲート材料とシリサイドからなる積層膜をプラ
ズマエッチングしてパターニングし、その際オーバーエ
ッチングを施し、該オーバーエッチング時に前記絶縁膜
にプラズマにより与えられたダメージ層を希弗酸により
除去し、サイドウォールを形成してLDD構造を有する
半導体装置を得る請求項1または2記載の半導体装置の
製造方法であって、これにより上記目的を達成するもの
である。
According to the invention of claim 3 of the present application , an insulation is provided on a substrate.
Form the gate material through the film and shape the silicide
And a laminated film composed of the gate material and silicide is formed.
Zuma etching and patterning are performed.
The insulating film at the time of over etching.
The damage layer given to the plasma by dilute hydrofluoric acid
Removed and formed sidewall to have LDD structure
A semiconductor device according to claim 1, wherein a semiconductor device is obtained.
A manufacturing method for achieving the above object.

【0012】本出願の請求項4の発明は、下地上にドラ
イエッチングによりパターン形成する工程を有して、ポ
リサイド構造のゲート電極を有する半導体装置を得る半
導体装置の製造方法において、前記ドライエッチング
は、Cl/Oをガス系としたエッチングと、HBr
/Oをガス系としたオーバーエッチングで連続して行
い、前記ドライエッチングによりパターン形成された形
成後のパターン側壁の側壁保護膜の除去を、スプレー式
スピン洗浄装置を用いて行うとともに、これを1:10
0(HF:純水)以下の希釈した希弗酸水溶液を用いて
ゲート酸化膜のエッチング量を制御性良く抑制して行
い、かつ、後処理に使用した該希弗酸水溶液を回収循環
しないで、廃棄することでウェハー裏面のダストの薬液
への混入を防止したことを特徴とする半導体装置の製造
方法であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。
According to the invention of claim 4 of the present application, in the method of manufacturing a semiconductor device, the method comprises a step of forming a pattern on a base by dry etching to obtain a semiconductor device having a gate electrode having a polycide structure. , Cl 2 / O 2 gas-based etching, and HBr
/ O 2 was carried out continuously in overetching was gas system, the removal of the sidewall protective film for sidewall after forming said patterned by dry etching, performs with a spray spin cleaning device, it 1:10
Using diluted dilute hydrofluoric acid solution of 0 (HF: pure water) or less
The amount of etching of the gate oxide film is controlled with good controllability.
And recover and circulate the diluted hydrofluoric acid solution used for post-treatment
Do not discard it by discarding it
A method for manufacturing a semiconductor device, which is characterized in that it is prevented from being mixed into the semiconductor device, thereby achieving the above object.

【0013】本出願の請求項5の発明は、 プラズマ
によるレジストマスクのアッシング除去の前に側壁保護
膜を除去することを特徴とする請求項4に記載の半導体
装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
The invention according to claim 5 of the present application is O 2 plasma.
Side wall protection before resist mask ashing removal
The semiconductor according to claim 4, wherein the film is removed.
A method for manufacturing a device , which achieves the above object.

【0014】本出願の請求項6の発明は、下地上にドラ
イエッチングによりパターン形成する工程を有して、ポ
リサイド構造のゲート電極を有する半導体装置を得る半
導体装置の製造方法において、前記ドライエッチング
は、Cl /O をガス系としたエッチングと、HBr
/O をガス系としたオーバーエッチングで連続して行
い、 前記ドライエッチングによりパターン形成された形
成後のパターン側壁の側壁保護膜の除去を、スプレー式
スピン洗浄装置を用いて行うとともに、1.0〜2.0
MHzの低周波を付加した純水で洗浄を併用して側壁保
護膜を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
[0014] The invention of claim 6 of the present application, Dora on a base
B. It has a process to form a pattern by etching.
Obtaining a semiconductor device having a gate electrode having a sidewall structure
In the method for manufacturing a conductor device, the dry etching
Is an etching process using Cl 2 / O 2 gas, and HBr
/ O 2 gas-based overetching
The pattern formed by the dry etching
After the formation, the side wall protective film on the pattern side wall is removed by spraying.
While using a spin cleaning device, 1.0 to 2.0
Side wall protection using cleaning with pure water with a low frequency of MHz
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a protective film is removed , thereby achieving the above object.

【0015】本出願の請求項7の発明は、 プラズマ
によるレジストマスクのアッシング除去の前に側壁保護
膜を除去することを特徴とする請求項6に記載の半導体
装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
The invention of claim 7 of the present application is the O 2 plasma.
Side wall protection before resist mask ashing removal
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 , wherein the film is removed, and the above object is achieved thereby.

【0016】本出願の請求項8の発明は、1:100
(HF:純水)以下の希釈した希弗酸水溶液を用いてゲ
ート酸化膜のエッチング量を制御性良く抑制することを
特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置の製造
方法であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。
The invention of claim 8 of the present application is 1: 100.
(HF: pure water)
Control of the etching amount of the oxide film
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6 or 7 , wherein the above object is achieved.

【0017】本出願の請求項9の発明は、後処理に使用
した希弗酸水溶液を回収循環しないで、廃棄することで
ウェハー裏面のダストの薬液への混入を防止する請求項
に記載の半導体装置の製造方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
The invention of claim 9 of the present application is used for post-processing.
By discarding the diluted aqueous solution of hydrofluoric acid, which is not circulated,
A method for preventing dust on the back surface of a wafer from mixing into a chemical solution.
8. A method of manufacturing a semiconductor device according to 8 , wherein the above object is achieved.

【0018】本出願の請求項10の発明は、下地絶縁膜
上にドライエッチングによりパターン形成する工程を有
する半導体装置の製造方法において、 前記ドライエッ
チングは、SF /HBrをガス系としてオーバーエッ
チング条件で行い、前記ドライエッチングによって下地
絶縁膜に与えられたダメージ層をウェットエッチングに
よる処理により除去するとともに、前記ウェットエッチ
ングによる処理を、前記ドライエッチングのダメージ付
与環境にさらされた絶縁膜材料の該ウェットエッチング
のエッチングレートの経時変化曲線における変曲点に相
当する時間を処理時間として行うダメージ層除去工程
と、前記ドライエッチングによりパターン形成された形
成後のパターン側壁の側壁保護膜の除去を、スプレー式
スピン洗浄装置を用いて行う工程とを有することするこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法であって、これに
より上記目的を達成するものである。本出願の請求項1
1の発明は、絶縁膜上にゲート材料とにシリサイドから
なる積層膜が形成されて成る半導体装置装置であって、
下地絶縁膜上にドライエッチングによりパターン形成す
る工程を有する半導体装置の製造方法において、前記ド
ライエッチングは、SF /HBrをガス系としてオー
バーエッチング条件で行い、前記ドライエッチングによ
って下地絶縁膜に与えられたダメージ層をウェットエッ
チングによる処理により除去するとともに、前記ウェッ
トエッチングによる処理を、前記ドライエッチングのダ
メージ付与環境にさらされた絶縁膜材料の該ウェットエ
ッチングのエッチングレートの経時変化曲線における変
曲点に相当する時間を処理時間として行い、これにより
前記積層膜の下の絶縁膜の膜厚は、積層膜が存在する以
外の部分の該絶縁膜の膜厚よりも厚く、該積層膜が存在
する以外の部分の該絶縁膜は、エッチング時に絶縁膜に
与えられたダメージによるダメージ層を除去したことに
より積層膜の下の絶縁膜の膜厚より薄くなっているもの
である半導体装置を得ることを特徴とする半導体装置の
製造方法であって、これにより上記目的を達成するもの
である。
The invention according to claim 10 of the present application is the base insulating film.
There is a step of pattern formation by dry etching on top
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
For etching, SF 6 / HBr is used as a gas system and overetched.
Under the etching conditions, and the dry etching is used to
Wet etching of the damage layer given to the insulating film
Wet etching
Processing by the coating, with the damage of the dry etching
The wet etching of an insulating film material exposed to a given environment
The inflection point of the etching rate change curve
Damaged layer removal process with corresponding time as processing time
And a pattern formed by the dry etching
After the formation, the side wall protective film on the pattern side wall is removed by spraying.
And a step of using a spin cleaning device.
And a method for manufacturing a semiconductor device , which achieves the above object. Claim 1 of the present application
The invention of No. 1 uses a silicide as a gate material on the insulating film.
A semiconductor device having a laminated film formed of
Pattern is formed on the underlying insulating film by dry etching.
In the method for manufacturing a semiconductor device, which includes the steps of:
The dry etching is performed using SF 6 / HBr as a gas system.
The bar etching conditions are used, and the dry etching is performed.
Wet etch the damaged layer given to the base insulating film.
It is removed by the treatment by ching, and the
Process by dry etching.
The wet etching of the insulating film material exposed to the image-giving environment.
Of the etching rate of the etching
The processing time is the time corresponding to the inflection point,
The thickness of the insulating film below the laminated film is larger than that of the laminated film.
The laminated film is thicker than the thickness of the insulating film in the outer part
The part of the insulating film other than
That the damage layer caused by the given damage has been removed
Thinner than the thickness of the insulating film below the laminated film
Of a semiconductor device, characterized in that
A manufacturing method for achieving the above object.

【0019】[0019]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定を受けるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Of course, the present invention is not limited to the embodiments.

【0020】実施例1 この実施例は、ゲート材料をドライエッチングする工程
を含む半導体装置の製造の際に、本発明を適用したもの
である。特に、希弗酸処理を行うことによりダメージ層
の除去を行うことにより、エッチング処理後の下地Si
2 ダメージ層に起因する耐圧劣化等をもたらすことな
ど、良好なトランジスタ特性を得ることを可能としたも
のである。
Example 1 In this example, the present invention was applied when manufacturing a semiconductor device including a step of dry etching a gate material. In particular, by performing a dilute hydrofluoric acid treatment to remove the damaged layer, the underlying Si after etching treatment is performed.
It is possible to obtain good transistor characteristics such as deterioration of breakdown voltage due to the O 2 damage layer.

【0021】本実施例において、エッチングを行うサン
プルは、図1(a)に示したような、W−ポリサイドサ
ンプルである。これは基板59上に、ゲート酸化膜60
を熱酸化で100nm形成した後に、ゲート材料である
ポリシリコン61(n+ −Poly−Si)及びシリサ
イド62(WSix )をそれぞれCVDを用いて100
nmずつ積層し、更にフォトレジスト64によりゲート
パターンを形成したものである。今、このサンプルを有
磁場μ波エッチング装置を用い、以下の条件でエッチン
グする。 ガス系 :SF6 /HBr=30/20SCCM 圧力 :1Pa μ波 :250mA RFバイアス:30W(2MHz) ウェハ温度 :−50℃
In this embodiment, the sample to be etched is the W-polycide sample as shown in FIG. 1 (a). This is a gate oxide film 60 on the substrate 59.
The after 100nm formed by thermal oxidation, the polysilicon 61 which is the gate material (n + -Poly-Si) and a silicide 62 (WSi x), respectively using a CVD 100
The gate pattern is formed by further stacking the layers by nm and further using the photoresist 64. Now, this sample is etched under the following conditions using a magnetic field μ wave etching device. Gas system: SF 6 / HBr = 30 / 20SCCM Pressure: 1 Pa μ wave: 250 mA RF bias: 30 W (2 MHz) Wafer temperature: −50 ° C.

【0022】この条件で、オーバーエッチング量は50
%である。
Under these conditions, the overetching amount is 50
%.

【0023】この時、下地SiO2 60で、オーバーエ
ッチング時に高密度プラズマに晒される部分には、図1
(b)に示すようにダメージ層Dが形成される。
At this time, the portion of the underlying SiO 2 layer 60 exposed to the high-density plasma during the over-etching is shown in FIG.
A damage layer D is formed as shown in (b).

【0024】そこで、上記エッチング直後に100:1
の希弗酸溶液に10秒浸すことにより、このダメージ層
Dを完全に除去した(図1(c))。
Therefore, 100: 1 immediately after the etching.
The damaged layer D was completely removed by immersing in the dilute hydrofluoric acid solution for 10 seconds (FIG. 1C).

【0025】このHF処理時間とSiO2 エッチング量
との関係は、図2に示されるようになっている。即ちエ
ッチング初期においてエッチングレートが速くなってい
ることが確認されている。これより、ダメージ層(エッ
チングレートが速い部分)は、SiO2 表面付近数nm
に形成されていることがわかるため、HFの処理時間
は、この部分が無くなる(即ち、エッチングレートが安
定する)時間を設定することが望ましい。即ち、ダメー
ジ層除去のこのウェットエッチング処理は、ダメージ付
与環境(プラズマ処理)にさらされた絶縁膜材料の該ウ
ェットエッチングのエッチングレートの経時変化曲線の
変曲点に相当する処理時間で行うことが好ましい。
The relationship between the HF treatment time and the SiO 2 etching amount is as shown in FIG. That is, it has been confirmed that the etching rate is high in the initial stage of etching. As a result, the damage layer (the part with a high etching rate) is several nm near the SiO 2 surface.
Since it can be seen that the HF is formed, it is desirable to set the HF processing time such that this portion disappears (that is, the etching rate stabilizes). That is, this wet etching process for removing the damaged layer should be performed for a processing time corresponding to the inflection point of the time-dependent curve of the etching rate of the wet etching of the insulating film material exposed to the damage giving environment (plasma processing). preferable.

【0026】HF処理後、アッシングを行った状態を図
3(a)に示す。その後、SiO2CVD及びエッチバ
ックを行い、LDDを形成した後のサンプル(図3
(b))には、SiO2 のダメージ層は無くなってお
り、耐圧やリークに問題のない良好なトランジスタ特性
を得ることができた(図中、67はLDD形成用サイド
ウォールである)。
FIG. 3A shows a state in which ashing is performed after the HF treatment. After that, SiO 2 CVD and etch back are performed to form a sample after LDD formation (see FIG.
In (b), the damage layer of SiO 2 has been eliminated, and good transistor characteristics having no problems with breakdown voltage and leakage could be obtained (in the figure, 67 is a sidewall for LDD formation).

【0027】実施例2 本実施例では、エッチング後に残存するSiO2 系側壁
保護膜の除去と、実施例1に示したダメージ層除去を同
時に行った。サンプル及びエッチング装置は実施例1と
同様のものを使用し、以下の条件でエッチングを行っ
た。 メインエッチング ガス系 :Cl2 /O2 =45/5SCCM 圧力 :1Pa μ波 :250mA RF :30W ウェハ温度:30℃ (ジャストエッチ) オーバーエッチング HBr/O2 =45/5SCCM 圧力 :1Pa μ波 :250mA RF :15W ウェハ温度:30℃ (オーバーエッチング100%) このように臭素系のガス系(塩素系ガス系でも同様)で
エッチングを行う場合、レジスト側壁及びW−ポリサイ
ド側壁には、SiO2 系の保護膜57が形成される(図
4(a))。これはアッシング工程では除去できないた
め、HFによるウェット処理が必要となる。この側壁保
護膜について、HFの濃度は、実施例1の場合と同様で
除去が可能である。
Example 2 In this example, the removal of the SiO 2 side wall protective film remaining after etching and the removal of the damaged layer shown in Example 1 were carried out at the same time. The same sample and etching device as in Example 1 were used, and etching was performed under the following conditions. Main etching gas system: Cl 2 / O 2 = 45/5 SCCM pressure: 1 Pa μ wave: 250 mA RF: 30 W Wafer temperature: 30 ° C. (just etching) Over etching HBr / O 2 = 45/5 SCCM pressure: 1 Pa μ wave: 250 mA RF: 15W Wafer temperature: 30 ° C. (over-etching 100%) When etching is performed using a bromine-based gas system (or chlorine-based gas system), the resist sidewall and the W-polycide sidewall are coated with SiO 2 -based material. The protective film 57 is formed (FIG. 4A). Since this cannot be removed by the ashing process, a wet treatment with HF is required. The sidewall protective film can be removed with the same HF concentration as in the first embodiment.

【0028】また、ダメージ層Dの形成は実施例1と同
様に生じるため、この除去のためにもHF処理は必要で
ある。
Further, since the formation of the damaged layer D occurs in the same manner as in the first embodiment, the HF treatment is also necessary for this removal.

【0029】従って、エッチング後のHF処理時間を 側壁保護膜の除去に必要な時間 ダメージ層除去に必要な時間 のうち長い方に設定することで、これらを同時に行うこ
とが可能であり、これを行った結果、図4(b)に示す
ように、側壁保護膜57が除去され、かつダメージ層D
が除かれた良好な構造を得ることができた。
Therefore, by setting the HF treatment time after etching to the longer time of the time required to remove the side wall protective film and the time required to remove the damaged layer, it is possible to perform these simultaneously. As a result, as shown in FIG. 4B, the side wall protective film 57 is removed and the damage layer D is removed.
It was possible to obtain a good structure in which

【0030】実施例3 本実施例においては、Wポリサイド構造を持つゲート電
極のドライエッチング時に、レジストマスク及びゲート
電極側壁に付着する反応生成物からなる側壁保護膜をフ
ォトレジストのアッシング除去以前にスプレー式スピン
洗浄装置を用いて除去する構成とした。
Example 3 In this example, during dry etching of a gate electrode having a W polycide structure, a side wall protective film made of a reaction product adhering to the side wall of the resist mask and the gate electrode was sprayed before ashing removal of the photoresist. It was configured to be removed by using a spin cleaning device.

【0031】図9に示すのは、本実施例に用いたスプレ
ー式スピン洗浄装置である。図9中、符号1はウェハー
ロード用カセット、2はウェハーアンロード用カセッ
ト、3は未洗浄ウェハー、4は洗浄済ウェハー、5はカ
セット上下移動用ステージ、6はスライドバルブ(上下
移動)、7は搬送室カバー、8は隔壁、9はウェハー搬
送用アーム、10は搬送ロボット回転シャフト、11は
洗浄室ドーム・カバー、12はHF水溶液供給用スプレ
ーノズル、13は純水供給用スプレーノズル、14はウ
ェハー裏面洗浄用スプレーノズル、15は純水供給用ス
プレーノズル、16は超音波洗浄用純水供給スプレーノ
ズル、17はウェハー裏面洗浄用スプレーノズル、18
はスピン回転シャフト、19はウェハー点接触保持用グ
リップ、20はHF水溶液処理中のウェハー、21は純
水洗浄・乾燥中ウェハー、22はドレインポート(排水
口)、23は搬送室、24は薬液処理洗浄室、25は洗
浄・乾燥室である。
FIG. 9 shows the spray type spin cleaning apparatus used in this embodiment. In FIG. 9, reference numeral 1 is a wafer loading cassette, 2 is a wafer unloading cassette, 3 is an uncleaned wafer, 4 is a cleaned wafer, 5 is a cassette vertical movement stage, 6 is a slide valve (vertical movement), 7 Is a transfer chamber cover, 8 is a partition wall, 9 is a wafer transfer arm, 10 is a transfer robot rotary shaft, 11 is a cleaning chamber dome cover, 12 is a spray nozzle for supplying an HF aqueous solution, 13 is a spray nozzle for supplying pure water, and 14 is a spray nozzle. Is a spray nozzle for backside cleaning of wafer, 15 is a spray nozzle for supplying pure water, 16 is a spray nozzle for supplying pure water for ultrasonic cleaning, 17 is a spray nozzle for cleaning backside of wafer, 18
Is a spin rotary shaft, 19 is a grip for holding a wafer point contact, 20 is a wafer being treated with an HF aqueous solution, 21 is a wafer being cleaned and dried with pure water, 22 is a drain port (drainage port), 23 is a transfer chamber, and 24 is a chemical solution. A processing cleaning room, 25 is a cleaning / drying room.

【0032】半導体ウェハーは、ウェハーロード用カセ
ット1からウェハー搬送用アーム9を介して薬液処理・
洗浄室24に搬送され、1:100(HF:H2 O)の
希弗酸でライトエッチング処理、及び薬液を除去するた
めの純水洗浄処理が行われる。その後、一旦半導体ウェ
ハー上及び裏面の水分をスピン回転で振り切り乾燥させ
た後、ウェハー搬送アーム9を介して純水洗浄乾燥室に
搬送され、仕上最終処理として再度、念入りに純水洗浄
により、残留希弗酸をウェハー上から取り除き、高速ス
ピン回転により乾燥した後、ウェハーアンロード用カセ
ット2に搬送される。
The semiconductor wafer is processed by the chemical solution treatment from the wafer loading cassette 1 via the wafer transfer arm 9.
It is conveyed to the cleaning chamber 24, and is subjected to a light etching process with 1: 100 (HF: H 2 O) dilute hydrofluoric acid and a pure water cleaning process for removing the chemical solution. After that, the water on the semiconductor wafer and the back surface are once spun off by spin rotation to be dried, and then transferred to the pure water cleaning / drying chamber via the wafer transfer arm 9, and again left as a final finishing process by careful cleaning with pure water. Dilute hydrofluoric acid is removed from the wafer, dried by high-speed spin rotation, and then transferred to the wafer unloading cassette 2.

【0033】本実施例では希弗酸をウェット処理時の制
御性確保のために用いているが、ここでは図10に示す
装置系統を用いた。図10中、符号26は一次側(工場
側)純水供給ライン、27は一次側(工場側)弗酸供給
ライン、28はエアーオペレーションバルブ、29は微
小流量計量ショットポンプ、30は循環・送付用ポン
プ、31はオーバーフロー式純水計量槽、32はオーバ
ーフロー式弗酸計量槽、33は純水、薬液計量装置部、
34はオーバーフロー受け、35は薬液混合供給槽、3
6は薬液温調ヒーター、39は弗酸水溶液供給用スプレ
ーノズル、40は純水供給用スプレーノズル、41は処
理ウェハー、42は点接触式ウェハー保持用グリップ、
43はスピン回転シャフト、44はスプレーノズル水平
方向スキャン機構である。即ち、図10の装置は、希弗
酸を精度良く調整する計量装置33及び薬液をスプレー
式スピン洗浄室38に供給する供給槽35が接続された
系統であり、これにより制御性の良い洗浄を行える。
In this embodiment, dilute hydrofluoric acid is used to secure controllability during wet processing, but the apparatus system shown in FIG. 10 was used here. In FIG. 10, reference numeral 26 is a primary side (factory side) deionized water supply line, 27 is a primary side (factory side) hydrofluoric acid supply line, 28 is an air operation valve, 29 is a minute flow rate shot pump, and 30 is circulation / sending. Pump, 31 is an overflow type pure water measuring tank, 32 is an overflow type hydrofluoric acid measuring tank, 33 is pure water, a chemical liquid measuring device section,
34 is an overflow receiver, 35 is a chemical liquid mixing supply tank, 3
6 is a chemical solution temperature control heater, 39 is a spray nozzle for supplying a hydrofluoric acid aqueous solution, 40 is a spray nozzle for supplying pure water, 41 is a processing wafer, 42 is a point contact type wafer holding grip,
43 is a spin rotation shaft, and 44 is a spray nozzle horizontal direction scanning mechanism. That is, the apparatus of FIG. 10 is a system in which a metering device 33 for accurately adjusting dilute hydrofluoric acid and a supply tank 35 for supplying a chemical solution to a spray-type spin cleaning chamber 38 are connected, which enables cleaning with good controllability. You can do it.

【0034】スプレー式スピン洗浄装置としては、図1
1にその概念図を示すものを用いた。図11中、45は
半導体ウェハー、46はウェハー固定用グリッパー、4
7はグリッパー支持アーム、48は回転シャフト、49
は薬液(純水)スプレー(スキャン機構付)、50は薬
液(純水)裏面洗浄用スプレーである。このようにスプ
レー式スピン洗浄装置によれば、ウェハー周辺部をグリ
ッパー46により点接触保持するため、半導体ウェハー
45の表面及び裏面を同時にウェット処理(洗浄・薬液
・乾燥処理)することができる。従ってドライエッチン
グ時にウェハーステージから付着するウェハー裏面ダス
トの影響を受けること無くプロセス処理をすることが可
能となる。
FIG. 1 shows a spray type spin cleaning device.
The one whose conceptual diagram is shown in FIG. In FIG. 11, 45 is a semiconductor wafer, 46 is a wafer fixing gripper, 4
7 is a gripper support arm, 48 is a rotating shaft, 49
Is a chemical liquid (pure water) spray (with a scanning mechanism), and 50 is a chemical liquid (pure water) back surface cleaning spray. As described above, according to the spray type spin cleaning apparatus, since the peripheral portion of the wafer is held in point contact with the gripper 46, the front surface and the back surface of the semiconductor wafer 45 can be simultaneously subjected to wet processing (cleaning, chemical solution, and drying processing). Therefore, the process can be performed without being affected by the dust on the back surface of the wafer attached from the wafer stage during the dry etching.

【0035】上記スプレー式スピン洗浄装置を用いたゲ
ート電極加工のプロセスフローについて、以下に説明す
る。
A process flow for processing the gate electrode using the above-mentioned spray type spin cleaning apparatus will be described below.

【0036】はじめに、図12に示すように、Siウェ
ハー基板をバッチ式熱拡散炉によって熱酸化し、Si基
板59の上にゲート酸化膜60を成膜する。ゲート酸化
膜の厚さは例えば10nm、ゲート酸化膜上にn+ Po
ly−SiをLP CVD装置で例えば100nm成膜
する。この時の成膜条件を下に示す。 ガス系:SiH4 =400SCCM、 PH3 (SiH4 ベース0.5%)=100SCCM 圧力 :40Pa(300mTorr) 温度 :550℃
First, as shown in FIG. 12, a Si wafer substrate is thermally oxidized by a batch type thermal diffusion furnace to form a gate oxide film 60 on the Si substrate 59. The thickness of the gate oxide film is, for example, 10 nm, and n + Po is formed on the gate oxide film.
Ly-Si is formed into a film, for example, with a thickness of 100 nm by an LP CVD apparatus. The film forming conditions at this time are shown below. Gas system: SiH 4 = 400 SCCM, PH 3 (SiH 4 base 0.5%) = 100 SCCM Pressure: 40 Pa (300 mTorr) Temperature: 550 ° C.

【0037】次にゲート酸化膜、n+ PolySi上に
WSix 膜を例えば100nm成膜する。この時の成膜
条件を下に示す。 ガス系:SiH4 =1000SCCM、WF6 =10S
CCM 圧力 :26.6Pa(200mTorr) 温度 :360℃
Next, a WSi x film, for example, 100 nm thick is formed on the gate oxide film and n + PolySi. The film forming conditions at this time are shown below. Gas system: SiH 4 = 1000SCCM, WF 6 = 10S
CCM pressure: 26.6 Pa (200 mTorr) temperature: 360 ° C.

【0038】ゲート酸化膜60、下層n+ PolySi
層61、WSix 層62を成膜後、フォトレジストマス
クパターン形成時の反射防止膜としてPolySi層ま
たはSiOx N層63を成膜する。反射防止膜にPol
ySi層を例えば11nmを成膜する場合の条件を以下
に示す(装置はLP CVDを用いた)。 ガス系:SiH4 =400SCCM〜500SCCM 圧力 :40Pa(300mTorr) 温度 :550℃ 次に反射防止膜63の上にパターン形成用レジスト層、
例えばポジ型を形成して、光、電子あるいはX線により
露光処理を施し、その後現像する。これによりフォトレ
ジストパターン64が形成される。続いてECRプラズ
マエッチング装置において反射防止膜63、WSix
62、n+ PolySi層60を以下の条件でドライエ
ッチングする。 ガス系 :Cl2 /O2 =74/6SCCM RFバイアス:70W(2MHz) 圧力 :0.67Pa μ波パワー :800W(2.45GHz) ステージ温度:20℃ 更に段差部分のオーバーエッチングとして以下の条件で
連続エッチングする。 ガス系 :HBr/O2 =120/4SCCM RFバイアス:55W(2MHz) 圧力 :1.3Pa μ波パワー :800W(2.45GHz) ステージ温度:20℃
Gate oxide film 60, lower layer n + PolySi
After forming the layer 61 and the WSi x layer 62, a PolySi layer or a SiO x N layer 63 is formed as an antireflection film at the time of forming a photoresist mask pattern. Pol for anti-reflection film
The conditions for forming a ySi layer of, for example, 11 nm are shown below (the apparatus used LP CVD). Gas system: SiH 4 = 400 SCCM to 500 SCCM Pressure: 40 Pa (300 mTorr) Temperature: 550 ° C. Next, a resist layer for pattern formation on the antireflection film 63,
For example, a positive mold is formed, exposed to light, electrons, or X-rays, and then developed. Thereby, the photoresist pattern 64 is formed. Subsequently, in the ECR plasma etching apparatus, the antireflection film 63, the WSi x layer 62, and the n + PolySi layer 60 are dry-etched under the following conditions. Gas system: Cl 2 / O 2 = 74 / 6SCCM RF bias: 70 W (2 MHz) Pressure: 0.67 Pa μ Wave power: 800 W (2.45 GHz) Stage temperature: 20 ° C. Further, under the following conditions as overetching of the step portion Continuously etch. Gas system: HBr / O 2 = 120 / 4SCCM RF bias: 55 W (2 MHz) Pressure: 1.3 Pa μ Wave power: 800 W (2.45 GHz) Stage temperature: 20 ° C.

【0039】これにより、図13に示すようにWSix
層62、n+ PolySi層61が異方性加工される。
この時、エッチング中に発生した反応生成物、例えばS
iOx ,SiOx Bry ,SiBrx ,WBrx 等が側
壁保護膜65としてレジストマスク側壁部分、ゲート電
極側壁部分に付着する。
[0039] Thus, as shown in FIG. 13 WSi x
The layer 62 and the n + PolySi layer 61 are anisotropically processed.
At this time, a reaction product generated during etching, such as S
iO x , SiO x Br y , SiBr x , WBr x, etc. adhere to the side walls of the resist mask and the side walls of the gate electrode as the side wall protection film 65.

【0040】Wポリサイド層の側壁保護膜を用いた異方
性加工後、O2 プラズマで不要になったフォトレジスト
マスクを除去すると図18に図示したように側壁保護膜
はアッシング時の熱(〜250℃)と酸素で硬化してし
まう。そのため、希弗酸による後処理工程後も図19に
示すように側壁保護膜は取り除くことができなくなって
しまう。
After the anisotropic processing using the side wall protective film of the W polycide layer, the unnecessary photoresist mask is removed by O 2 plasma. As a result, the side wall protective film is heated by ashing (-) as shown in FIG. 250 ° C) and oxygen cures. Therefore, even after the post-treatment process with dilute hydrofluoric acid, the sidewall protection film cannot be removed as shown in FIG.

【0041】そこで、本実施例においては、図14に示
すように、図9、図10、図11で詳細を示したスプレ
ー式スピン洗浄装置を用いて、アッシングの前に側壁保
護膜を除去した。以下に後処理条件を示す。 ステップ1:(1:100)希弗酸水溶液スプレーノズ
ル圧力=1.47×105 Pa(1.5kgf/c
2 ) ステップ2:純水スプレーノズル圧力=1.47×10
5 Pa(裏面用スプレーノズルも同じ条件) スピン回転数=500rpm 処理時間=30sec (ステップ1,ステップ2は薬液処理室(図9の符号2
4)で連続処理) ステップ3(乾燥):スピン回転数=1500rpm
(処理室はステップ1,ステップ2と同じ) 処理時間=10sec ステップ4(仕上げ洗浄):純水スプレーノズル圧力=
1.47×105 Pa(裏面も同様) スピン回転数=500rpm 処理時間=60sec ステップ5(仕上げ乾燥):スピン回転数=2500r
pm 処理時間=60sec (ステップ4,ステップ5は、洗浄・乾燥室(図9の符
号25)で連続処理)
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 14, the side wall protective film is removed before the ashing by using the spray type spin cleaning apparatus shown in detail in FIGS. 9, 10 and 11. . The post-treatment conditions are shown below. Step 1: (1: 100) dilute hydrofluoric acid solution spray nozzle pressure = 1.47 × 10 5 Pa (1.5 kgf / c)
m 2 ) Step 2: Pure water spray nozzle pressure = 1.47 × 10
5 Pa (same condition for back side spray nozzle) Spin rotation speed = 500 rpm Processing time = 30 sec (Steps 1 and 2 are chemical treatment chambers (reference numeral 2 in FIG. 9).
4) Continuous treatment) Step 3 (drying): Spin rotation speed = 1500 rpm
(The processing chamber is the same as in step 1 and step 2) Processing time = 10 sec Step 4 (finish cleaning): Pure water spray nozzle pressure =
1.47 × 10 5 Pa (same for the back side) Spin rotation speed = 500 rpm Processing time = 60 sec Step 5 (finish drying): Spin rotation speed = 2500 r
pm processing time = 60 sec (Steps 4 and 5 are continuous processing in the cleaning / drying chamber (reference numeral 25 in FIG. 9))

【0042】最後にO2 プラズマアッシングでフォトレ
ジストマスクをアッシング除去し、図15の構造を得
る。
Finally, the photoresist mask is removed by ashing by O 2 plasma ashing to obtain the structure shown in FIG.

【0043】実施例4 Wポリサイド膜の成膜及びドライエッチングは、実施例
3と同様に図12,13に示すように工程を進めた。本
実施例においてはエッチング・後処理後のゲート酸化膜
の残膜制御性を高めるため、200:1(H2 O:H
F)の希弗酸水溶液を用いた場合のスプレー式スピン洗
浄装置の処理条件を以下に示す。 ステップ1: 1:200(HF:H2 O)希弗酸水溶液スプレーノズ
ル圧力=1.47×105 Pa(1.5kgf/c
2 ) 薬液温度=20°(±2℃) スピン回転数=500rpm 処理時間=40sec ステップ2: 純水スプレーノズル圧力=1.47×105 Pa(1.
5kgf/cm2 ) スピン回転数=500rpm(裏面も同様) 処理時間=30sec ステップ3(乾燥): スピン回転数=1500rpm 処理時間=10sec (ステップ1,ステップ2,ステップ3は薬液処理室
(図9の符号24)で連続処理する) ステップ4(仕上げ洗浄): 1.5MHz超音波純水スプレーノズル圧力=1.47
×105 Pa 裏面純水スプレーノズル圧力=1.47×105 Pa スピン回転数=500rpm 処理時間=60sec ステップ5(仕上げ乾燥): スピン回転数=2500rpm 処理時間=60sec (ステップ4,ステップ5は洗浄乾燥室(図9の符号2
5)で連続処理)
Example 4 The W polycide film was formed and dry-etched in the same manner as in Example 3 as shown in FIGS. In this embodiment, in order to improve the controllability of the residual film of the gate oxide film after etching and post-treatment, 200: 1 (H 2 O: H
The processing conditions of the spray type spin cleaning apparatus when the dilute hydrofluoric acid solution of F) is used are shown below. Step 1: 1: 200 (HF: H 2 O) dilute hydrofluoric acid solution spray nozzle pressure = 1.47 × 10 5 Pa (1.5 kgf / c)
m 2 ) Chemical solution temperature = 20 ° (± 2 ° C.) Spin rotation speed = 500 rpm Processing time = 40 sec Step 2: Pure water spray nozzle pressure = 1.47 × 10 5 Pa (1.
5 kgf / cm 2 ) Spin rotation speed = 500 rpm (same for back side) Processing time = 30 sec Step 3 (drying): Spin rotation speed = 1500 rpm Processing time = 10 sec (Step 1, Step 2 and Step 3 are chemical treatment chambers (see FIG. 9) No. 24) for continuous treatment) Step 4 (finish cleaning): 1.5 MHz ultrasonic pure water spray nozzle pressure = 1.47
× 10 5 Pa Back surface pure water spray nozzle pressure = 1.47 × 10 5 Pa Spin rotation speed = 500 rpm Processing time = 60 sec Step 5 (finish drying): Spin rotation speed = 2500 rpm Processing time = 60 sec (Steps 4 and 5 are Washing / drying room (2 in FIG. 9)
5) continuous processing)

【0044】最後に実施例3と同様に、O2 プラズマ・
アッシングでフォトレジストマスクをアッシング除去
し、図15の構造を得る。
Finally, as in Example 3, O 2 plasma
The photoresist mask is removed by ashing to obtain the structure shown in FIG.

【0045】実施例5 本実施例では、実施例1と同様にしてダメージ層Dをウ
ェット除去するとともに、側壁保護膜を実施例2,3と
同様の構成でスプレー式スピン洗浄装置で洗浄した。こ
れにより良好なダメージ層D除去と、側壁保護膜の洗浄
が達成できた。
Example 5 In this example, the damaged layer D was wet-removed in the same manner as in Example 1, and the side wall protective film was washed with the spray type spin cleaning apparatus in the same configuration as in Examples 2 and 3. Thereby, good removal of the damage layer D and cleaning of the side wall protective film could be achieved.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、オーバーエッチング時
に生じるダメージ層の除去を完全に行うことを可能と
し、耐圧劣化等の懸念の無い良好な特性を得ることがで
きる半導体装置の製造方法を提供することができる。ま
た、ウェット処理によりエッチング後の不要な側壁保護
膜を良好に除去することができる半導体装置の製造方法
を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to completely remove a damaged layer generated during overetching.
However, it is possible to obtain good characteristics without concern such as deterioration in pressure resistance.
A method for manufacturing a semiconductor device can be provided. Further, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which is capable of satisfactorily removing an unnecessary side wall protective film after etching by wet processing.

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

【図1】実施例1の工程を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a process of Example 1.

【図2】実施例1におけるウェット処理時間と被処理部
のエッチング時間との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a wet processing time and an etching time of a processed portion in Example 1.

【図3】実施例1で得られた構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure obtained in Example 1. FIG.

【図4】実施例2の工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a process of Example 2.

【図5】従来技術の工程を示す(1)。FIG. 5 shows a prior art process (1).

【図6】従来技術の工程を示す(2)。FIG. 6 shows a prior art process (2).

【図7】従来技術の工程を示す(3)。FIG. 7 shows a prior art process (3).

【図8】従来技術の工程を示す(4)。FIG. 8 shows a prior art process (4).

【図9】実施例3で用いたスプレー式スピン洗浄装置の
断面構成図である。
FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram of a spray-type spin cleaning device used in Example 3.

【図10】実施例3で用いたスプレー式スピン洗浄装置
の系統図である。
FIG. 10 is a system diagram of a spray-type spin cleaning device used in Example 3.

【図11】実施例3におけるスプレー式スピン洗浄部の
構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a spray-type spin cleaning unit according to a third embodiment.

【図12】実施例3における被処理基板の構成を示す図
である(1)。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a substrate to be processed in Example 3 (1).

【図13】実施例3における被処理基板の構成を示す図
である(2)。
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a substrate to be processed in Example 3 (2).

【図14】実施例3における被処理基板の構成を示す図
である(3)。
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a substrate to be processed in Example 3 (3).

【図15】実施例3における被処理基板の構成を示す図
である(4)。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a substrate to be processed in Example 3 (4).

【図16】従来技術を示す(1)。FIG. 16 shows a conventional technique (1).

【図17】従来技術を示す(2)。FIG. 17 shows a conventional technique (2).

【図18】従来技術を示す(3)。FIG. 18 shows a conventional technique (3).

【図19】従来技術を示す(4)。FIG. 19 shows prior art (4).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

D ダメージ層 D damage layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−242927(JP,A) 特開 平2−125425(JP,A) 特開 平4−96329(JP,A) 特開 平3−30432(JP,A) 特開 平4−79324(JP,A) 特開 平2−219231(JP,A) 特開 平4−206817(JP,A) 特開 昭64−7564(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/306 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-242927 (JP, A) JP-A-2-125425 (JP, A) JP-A-4-96329 (JP, A) JP-A-3- 30432 (JP, A) JP 4-79324 (JP, A) JP 2-219231 (JP, A) JP 4-206817 (JP, A) JP 64-7564 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 H01L 21/306

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】下地絶縁膜上にドライエッチングによりパ
ターン形成する工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、 前記ドライエッチングは、SF/HBrをガス系とし
てオーバーエッチング条件で行い、 前記ドライエッチングによって下地絶縁膜に与えられた
ダメージ層をウェットエッチングによる処理により除去
するとともに、 前記ウェットエッチングによる処理を、前記ドライエッ
チングのダメージ付与環境にさらされた絶縁膜材料の該
ウェットエッチングのエッチングレートの経時変化曲線
における変曲点に相当する時間を処理時間として行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a pattern on a base insulating film by dry etching, wherein the dry etching is performed under over-etching conditions using SF 6 / HBr as a gas system, and the dry etching is performed to form a base film. The damage layer given to the insulating film is removed by the wet etching process, and the wet etching process is performed to remove the damaged layer from the dry etching process. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the processing time is a time corresponding to the inflection point.
【請求項2】下地絶縁膜上にドライエッチングによりパ
ターン形成する工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、 前記ドライエッチングは、Cl/Oをガス系とした
メインエッチングと、HBr/Oをガス系としたオー
バーエッチングで行い、 前記ドライエッチングによって下地絶縁膜に与えられた
ダメージ層をウェットエッチングによる処理により除去
するとともに、 前記ドライエッチングによりパターン形成された形成後
のパターン側壁の側壁保護膜の除去を、該ウェットエッ
チングにより同時に行い、かつ、 前記ウェットエッチングによる処理時間を、前記側壁保
護膜の除去に必要な時間と前記ダメージ層除去に必要な
時間のうち、長い方に設定して行うことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming a pattern on a base insulating film by dry etching, wherein the dry etching comprises main etching using Cl 2 / O 2 as a gas system and HBr / O 2 The etching is performed by gas-based overetching, and the damaged layer given to the base insulating film by the dry etching is removed by a process by wet etching, and the side wall protective film of the pattern side wall after the pattern formed by the dry etching is formed. The removal is performed by the wet etching at the same time, and the treatment time by the wet etching is set to the longer one of the time required to remove the sidewall protective film and the time required to remove the damaged layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】基板上に絶縁膜を介してゲート材料を形成
し、さらにシリサイドを形成し、該ゲート材料とシリサ
イドからなる積層膜をプラズマエッチングしてパターニ
ングし、その際オーバーエッチングを施し、該オーバー
エッチング時に前記絶縁膜にプラズマにより与えられた
ダメージ層を希弗酸により除去し、サイドウォールを形
成してLDD構造を有する半導体装置を得る請求項1ま
たは2記載の半導体装置の製造方法。
3. A gate material is formed on a substrate via an insulating film, silicide is further formed, and a laminated film made of the gate material and the silicide is plasma-etched and patterned, and at this time, over-etching is performed. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a damage layer given to the insulating film by plasma at the time of overetching is removed by diluted hydrofluoric acid to form a sidewall to obtain a semiconductor device having an LDD structure.
【請求項4】下地上にドライエッチングによりパターン
形成する工程を有して、ポリサイド構造のゲート電極を
有する半導体装置を得る半導体装置の製造方法におい
て、 前記ドライエッチングは、Cl/Oをガス系とした
エッチングと、HBr/Oをガス系としたオーバーエ
ッチングで連続して行い、 前記ドライエッチングによりパターン形成された形成後
のパターン側壁の側壁保護膜の除去を、スプレー式スピ
ン洗浄装置を用いて行うとともに、これを1:100
(HF:純水)以下の希釈した希弗酸水溶液を用いてゲ
ート酸化膜のエッチング量を制御性良く抑制して行い、
かつ、後処理に使用した該希弗酸水溶液を回収循環しな
いで、廃棄することでウェハー裏面のダストの薬液への
混入を防止したことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a pattern on a base by dry etching to obtain a semiconductor device having a gate electrode having a polycide structure, wherein the dry etching uses Cl 2 / O 2 gas. System-based etching and HBr / O 2 gas-based over-etching are continuously performed to remove the side wall protective film on the side wall of the pattern formed by the dry etching. Do this with 1: 100
(HF: pure water)
The etching amount of the oxide film is controlled with good controllability.
In addition, do not recover and circulate the diluted hydrofluoric acid solution used for the post-treatment.
The dust on the backside of the wafer
A method for manufacturing a semiconductor device, which is characterized by preventing mixture .
【請求項5】Oプラズマによるレジストマスクのアッ
シング除去の前に側壁保護膜を除去することを特徴とす
る請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the sidewall protection film is removed before the ashing removal of the resist mask by O 2 plasma.
【請求項6】下地上にドライエッチングによりパターン
形成する工程を有して、ポリサイド構造のゲート電極を
有する半導体装置を得る半導体装置の製造方法におい
て、前記ドライエッチングは、Cl /O をガス系とした
エッチングと、HBr/O をガス系としたオーバーエ
ッチングで連続して行い、 前記ドライエッチングによりパターン形成された形成後
のパターン側壁の側壁保護膜の除去を、スプレー式スピ
ン洗浄装置を用いて行うとともに、 1.0〜2.0MHzの低周波を付加した純水で洗浄を
併用して側壁保護膜を除去する ことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
6. A gate electrode having a polycide structure having a step of forming a pattern on a base by dry etching.
In the method of manufacturing a semiconductor device, the dry etching is performed using Cl 2 / O 2 as a gas system.
Etching and over-gas using HBr / O 2 as gas system
Performed in succession etching, removal of the sidewall protective film for sidewall after forming the patterned by the dry etching, performs with a spray spin cleaning device, a low frequency 1.0~2.0MHz Clean with added pure water
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the sidewall protection film is removed together .
【請求項7】 プラズマによるレジストマスクのアッ
シング除去の前に側壁保護膜を除去することを特徴とす
る請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
7. A resist mask assembly using O 2 plasma.
It is characterized in that the side wall protective film is removed before the sing removal.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6 , wherein
【請求項8】1:100(HF:純水)以下の希釈した希
弗酸水溶液を用いてゲート酸化膜のエッチング量を制御
性良く抑制することを特徴とする請求項6または7に記
載の半導体装置の製造方法。
8. A diluted rare earth of 1: 100 (HF: pure water) or less.
Controlling the amount of etching of the gate oxide film using hydrofluoric acid solution
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6 , wherein the method is suppressed with good properties .
【請求項9】後処理に使用した希弗酸水溶液を回収循環
しないで、廃棄することでウェハー裏面のダストの薬液
への混入を防止する請求項8に記載の半導体装置の製造
方法。
9. A dilute aqueous solution of hydrofluoric acid used for post-treatment is recycled.
Do not discard it by discarding it
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8 , wherein the semiconductor device is prevented from being mixed into the semiconductor device.
【請求項10】下地絶縁膜上にドライエッチングにより
パターン形成する工程を有する半導体装置の製造方法に
おいて、 前記ドライエッチングは、SF/HBrをガス系とし
てオーバーエッチング条件で行い、 前記ドライエッチングによって下地絶縁膜に与えられた
ダメージ層をウェットエッチングによる処理により除去
するとともに、 前記ウェットエッチングによる処理を、前記ドライエッ
チングのダメージ付与環境にさらされた絶縁膜材料の該
ウェットエッチングのエッチングレートの経時変化曲線
における変曲点に相当する時間を処理時間として行うダ
メージ層除去工程と、前記ドライエッチングによりパタ
ーン形成された形成後のパターン側壁の側壁保護膜の除
去を、スプレー式スピン洗浄装置を用いて行う工程とを
有することすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
10. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a pattern on a base insulating film by dry etching, wherein the dry etching is performed under an over-etching condition using SF 6 / HBr as a gas system, and the dry etching is performed to form a base film. The damage layer given to the insulating film is removed by the wet etching process, and the wet etching process is performed to remove the damaged layer from the dry etching process. A step of removing a damage layer using a time corresponding to the inflection point in step S2 and a step of removing the side wall protective film on the side wall of the pattern formed by dry etching and using a spray spin cleaning apparatus. With The method of manufacturing a semiconductor device which is characterized in that.
【請求項11】絶縁膜上にゲート材料とにシリサイドか
らなる積層膜が形成されて成る半導体装置装置であっ
て、下地絶縁膜上にドライエッチングによりパターン形
成する工程を有する半導体装置の製造方法において、 前記ドライエッチングは、SF/HBrをガス系とし
てオーバーエッチング条件で行い、 前記ドライエッチングによって下地絶縁膜に与えられた
ダメージ層をウェットエッチングによる処理により除去
するとともに、 前記ウェットエッチングによる処理を、前記ドライエッ
チングのダメージ付与環境にさらされた絶縁膜材料の該
ウェットエッチングのエッチングレートの経時変化曲線
における変曲点に相当する時間を処理時間として行い、 これにより前記積層膜の下の絶縁膜の膜厚は、積層膜が
存在する以外の部分の該絶縁膜の膜厚よりも厚く、該積
層膜が存在する以外の部分の該絶縁膜は、エッチング時
に絶縁膜に与えられたダメージによるダメージ層を除去
したことにより積層膜の下の絶縁膜の膜厚より薄くなっ
ているものである半導体装置を得ることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
11. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a laminated film made of a silicide and a gate material formed on an insulating film, the method including a step of forming a pattern on a base insulating film by dry etching. The dry etching is performed under over-etching conditions using SF 6 / HBr as a gas system, and the damaged layer given to the base insulating film by the dry etching is removed by a wet etching process, and the wet etching process is performed. The processing time is the time corresponding to the inflection point in the time-dependent curve of the etching rate of the wet etching of the insulating film material exposed to the damage-providing environment of the dry etching. The film thickness of the part other than where the laminated film exists The insulating film is thicker than the film thickness of the insulating film, and the insulating film in a portion other than where the laminated film is present is a film of the insulating film below the laminated film by removing a damaged layer due to damage given to the insulating film during etching. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising obtaining a semiconductor device which is thinner than the thickness.
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