JP3711350B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法、特にゲート電極の側壁に絶縁材料からなるサイドウォールを有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のシステムLSIやロジックLSIを中心とした半導体デバイスの高性能化に伴ない、従来のバルクSi基板に代わり、SOI(Silicon on Insulator)基板上に電界効果トランジスタ(Field Emission Transistor:FET)を形成する技術が用いられている。この手法は、絶縁性基板(SiO2)上の薄膜シリコン上にFETを形成する方法であり、従来のバルク基板に比較して接合容量を低減できるため、動作速度を高速化でき、また素子分離を容易化できる点でも優れている。中でも、薄膜SOI層上に形成した完全空乏型FETは寄生容量が小さくサブスレッショルド係数(Sub‐threshold Swing)がバルクに比べて小さい(急峻である)ため、低消費電力デバイスとして注目されている。さらにチャネル空乏層巾がSOI膜厚で決まるため、短チャネル効果抑制などに有効である。
【0003】
これらのメリットを有するSOIデバイスの完全空乏動作を実現するためには、デバイスの微細化に伴って、SOI膜厚を薄膜化する必要がある。例えば、電子情報通信学会論文誌 C−II vol.J81−C−II No.3 pp.313−319(1998)に示されているように、ゲート長が0.35μm、0.25μm、0.18μmとスケーリングされるに従い、SOI膜厚は約60nm、50nm、40nmと薄膜化されてきている。ゲート長0.1μm世代では、SOI薄膜は20nm未満が必要とされており、一層薄膜化が進む。
【0004】
SOI層を薄膜化した場合、ソース/ドレイン拡散層の寄生抵抗が上昇し、電流駆動能力の低下が著しくなる。これを回避するため、通常、TiSixやCoSix等のシリサイドを拡散層上に形成することにより低抵抗化が図られている。CoSixシリサイドを例にとると、CO2Si、CoSi、CoSi2の3つの反応形態の中で最も抵抗の低いCoSi2相を選択的にSOI基板上に形成するためには、ある最適な膜厚のCoを上記薄膜SOI基板上にスパッタ堆積させ、例えば(550℃、30秒)→(700℃、60秒)の2段階の熱反応プロセス(RTA処理)によりCoSi2シリサイドが安定的に形成可能であることが報告されている(IEEE Electron Device Letters、Vol.15、No9(1994))。
【0005】
しかしながら、SOI層を薄膜化した場合、Coとの反応により消費されるSi量そのものが少なくなり、微細化が制限されるようになってきた。さらに上記薄膜SOI層はシリサイド形成前までのさまざまなプロセスを経て次第に膜減りするため、デバイスの微細化が進み、SOI層が薄膜化するにつれ、これらの影響が無視できなくなってきている。
さらに上記プロセス起因のSOI層の薄膜化は、シリサイド層の形成を不安定にし、場合によっては欠損の原因となる。その後のコンタクトホール形成プロセスにおいて、上記欠損部へコンタクトが落ちた場合には、ホール底で欠損を介してBOX(Buried OXide:埋め込み酸化膜)層の突き抜けを引き起こし、歩留まりを著しく低下させる結果となる。従って、上記プロセス起因のSOI層の膜減りを極力低減することが微細SOIデバイスの開発上極めて重要な課題になってくる。なお、本明細書中、このようなBOX層の突き抜けに関係する歩留まりを「BOX歩留まり」と称する。
【0006】
上記SOI層の膜減りの要因として、特にシングルドレイン構造やLDDトランジスタ構造に用いられるサイドウォールスペーサー形成エッチング時のSOI層の膜減りの影響は深刻であり、膜減り量をほぼ0にできるような、対Si選択比が極めて高いサイドウォール形成エッチング技術が薄膜SOIデバイスに要求されている。
本発明は、従来の電解効果トランジスタの製造方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の第1の目的は、薄膜SOIデバイスにおいて、超高選択比エッチング条件にてサイドウォールを形成し、SOI層の膜減の量を極力低減することの可能な、新規かつ改良された電解効果トランジスタの製造方法及びエッチング方法を提供することである。
【0007】
また、本発明の第2の目的は、薄膜SOIデバイスにおいて、超高選択比エッチング条件にてサイドウォールを形成し、SOI層の膜減の量を極力低減した場合であっても、安定した高い電流駆動能力を持つことの可能な、新規かつ改良された電解効果トランジスタの製造方法及びエッチング方法を提供することである。
また、本発明の第3の目的は、薄膜SOIデバイスにおいて、超高選択比エッチング条件にてサイドウォールを形成し、SOI層の膜減の量を極力低減した場合であっても、高歩留まりを実現することの可能な、新規かつ改良された電解効果トランジスタの製造方法及びエッチング方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点によれば、請求項1に記載のように、シリコンを含有する半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に対して異方性エッチングを施し、前記絶縁膜の膜厚の70%〜90%に相当する分だけ前記絶縁膜をエッチング除去する第1のエッチング工程と、前記異方性エッチングよりもシリコンとの選択比が高い条件にて残存する前記シリコン酸化膜のエッチングを行う第2のエッチング工程と、を含むことを特徴とする、電界効果トランジスタの製造方法が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる電界効果トランジスタの製造方法及びエッチング方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0010】
(第1の実施の形態)
本実施の形態は、SOI層の膜減の量を極力低減することの可能な、対Si選択比が極めて高いサイドウォール形成について説明する。発明者は、上述したSOI層の膜減り量を極力低減する(実質0にする)ことのできるような、対Si選択比が極めて高いサイドウォール形成エッチング条件を模索した結果、今まで極めて困難とされていた約500もの超高選択比が達成可能な実用的なプロセス条件を発見した。以下にその手法について説明する。
【0011】
(ダイポールリング型マグネトロンRIE装置1)
まず、以下の実施の形態で用いられる処理装置の一例として、ダイポールリング型マグネトロンRIE(Reactive Ion Etching)装置を、図1を参照しながら説明する。
【0012】
ダイポールリング型マグネトロンRIE装置1は、電気的に接地された気密容器である処理室2をその内部に有している。この処理室2内の底部には真空ポンプ3に通ずる排気管4が接続されている。この処理室2内はその底部周辺部から均等に真空引きすることが可能であり、処理室2内を任意の圧力に設定維持できるように構成されている。
上記処理室2内の中央には、下部電極5及びその支持台6が設けられている。下部電極5には、処理室2外部に設けられている高周波電源7からの高周波電力が、マッチング回路8、ブロッキングコンデンサ9を介して供給されるように構成されている。
【0013】
処理室2内の上部には、上部電極12が設けられている。この上部電極12における半導体ウエハWとの対向面には多数のガス拡散孔13が穿設されている。上部電極12の上部に設けられているガス導入口14から供給される処理ガス(エッチングガス)は、これら多数のガス拡散孔13から上記半導体ウエハWに向けて均等に吐出されるように構成されている。
処理室2の側面には、これと近接して永久磁石15が配置されている。この永久磁石15は、例えばモータなどの駆動機構(図示せず)によって所望の回転速度で上記ガス導入口14をその回転中心軸として回転するように構成されている。永久磁石15は、半導体ウエハWに対して、その表面に均一な平行磁界を形成することが可能になっている。
【0014】
図2に上記ダイポールリング型マグネトロンRIE装置1を用い、CHF3/COの混合ガス(混合比=15%/85%)を用いてSiO2膜、Siをエッチングした場合の、全ガス流量に対する各膜のエッチング速度、SiO2/Si選択比の変化を示す。ここで、圧力、RFパワー条件はそれぞれ35mTorr、1600Wに固定してある。同様に、全圧力に対する選択比の変化を図3に示す。RFパワー、CHF3/COガス流量条件はそれぞれ1600W、45/255(sccm)に固定してある。
【0015】
図2、図3より全ガス流量が高くなる程、すなわちガス滞留時間が短くなる程(図2参照)、また全圧力が高くなる程(図3参照)、SiO2/Si選択比が高くなることがわかる。特に、図3の結果に示したように、RFパワー=1600W一定の下、CHF3/CO=45/255(sccm)の高流量、70mTorrの高圧力条件下において、約500の超高選択比が達成できた。なお、60mTorr以上の高圧力条件下(例えば、65mTorr)であれば、実用的に十分な超高選択比を達成可能である。
【0016】
この時のSiO2膜のエッチング速度は実用的な値380nm/minが確保されており、約30%のオーバーエッチ時の削れ量を実質0にすることができた。本条件を実際の0.15μmSOIデバイス(SOI膜厚=35nm)におけるサイドウォール形成エッチング工程に適用したところ、平坦部でのSOI層の膜減り量はほぼ0であった。
以上説明したように、本実施の形態によれば、プロセス起因のSOI層の目減り量を実質的に0にすることができるので、微細SOIデバイスの開発上極めて有用である。
以上説明した第1の実施の形態は、プロセス起因のSOI層の目減り量を実質的に0にすることができ、微細SOIデバイスの開発上極めて有用である。
【0017】
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、第1の実施の形態で説明したエッチング条件をMOSトランジスタのサイドウォールの形成に適用した場合について説明する。
第1の実施形態で説明したエッチング条件をMOSトランジスタのサイドウォールにそのまま適用した場合、特にシングルドレイン構造トランジスタにおいて、電流知のばらつきが大きくなる場合がある。
発明者は、まず上述した約500の超高選択比SWエッチング条件を用いた場合、特に、シングルドレイン構造トランジスタにおける電流値のばらつきが大きくなる要因を調査するため、エッチング後のサイドウォール形状を透過電子顕微鏡(TEM)を用いて詳細に解析した。図4は、SOI基板25上のゲート(ゲート電極21、ゲート酸化膜22)側壁にサイドウォールスペーサー23が形成された状態を示す説明図である。その結果、図4に示したように、サイドウォール形状の一部がテーパー状(テーパー部24)になっている(テールを引いている)ことが判った。
【0018】
これは、超高選択比を達成する目的でサイドウォール形成用エッチングガスにCHF3/COという非常に堆積性の高いガスを用いたため、パターン側壁にCF系の重合膜が厚く堆積し、それがエッチング進行中、側壁部でマスクとして作用したためと考えられる。この側壁部での重合膜の堆積速度は、圧力や温度などのプロセスパラメータの変化に対して非常に敏感に影響されるため、例えばウェハ面内においてこれらのプロセスパラメータがばらついた場合にはそれが直接テール部のテーパー角のばらつきにつながることになる。
【0019】
サイドウォールスペーサーの幅は、特にシングルドレイン構造トランジスタの場合、斜めからのイオン注入による不純物打ち込み時の濃度プロファイルを決定する上で非常に重要なパラメータである。従って上記テール形状は垂直形状に比べてその分だけサイドウォール幅が実効的に広くなるため、テーパー角が僅かに変化するだけで容易に不純物の打ち込み濃度プロファイルが変化し、結果としてトランジスタの電流値の変動を引き起こしてしまう。特にテーパー部の幅が大きくなる方向へばらついた場合には、実効サイドウォール幅が目標値から大きく外れ、ゲート付近にまで不純物イオンが到達できず、電流値がオフセットになってしまう場合があることが判った。従って、トランジスタ動作の安定化のためにはサイドウォール形状の垂直化が必須であると結論づけられた。
【0020】
発明者は、様々なフルオロカーボンブラズマを用いてサイドウォールスペーサー形成エッチングの実験を行い、対Si選択比とサイドウォール形状の関係を詳細に調査した。その結果、高選択比とサイドウォール形状の垂直化はトレードオフの関係にあり、例えば上述した約500もの超高選択比と、垂直なサイドウォール形状を同時に達成することが実質不可能であることが判った。これは主に高選択比を達成する手段としてフルオロカーボン重合膜をSi上に選択的に厚く堆積させる手法を利用していることに起因していると考えられる。サイドウォール側壁部にも同時に、テール形状の原因となる厚い重合膜が堆積してしまうためである。
【0021】
しかしながら、以下に説明する新たな手法を用いることにより、Si削れが無く、かつ垂直なサイドウォール形状を同時に達成することが可能となった。この手法を用いることにより、図5に示したようなテール部のない垂直かつSi削れの全く無いサイドウォールスペーサー33が形成可能となった。このプロセスを実際のSOIデバイスに適用したところ、トランジスタ動作の不安定性、特に上述したオフセット電流の問題は飛躍的に改善された。
【0022】
以下に、対Si超高選択比と垂直サイドウォール形状を同時に達成可能なエッチングプロセスを説明する。
上述したように、発明者が行った実験の範囲内においては、どのような種類のフルオロカーボンガスプラズマを用いた場合でも、対Si高選択比とサイドウォール形状の垂直化はトレードオフの関係にあり、これらは同時には達成できないことが判った。この問題を解決するため、従来からの単一ステップエッチングの考え方をやめ、エッチングプロセスを2つのステップに分割し、各ステップ毎に▲1▼サイドウォールの垂直加工と、▲2▼対Si高選択比確保という二つの異なった役割を独立して担わせるという発想を考えついた。
【0023】
発明者は、被エッチング膜の全膜厚の内、▲1▼、▲2▼各ステップにおけるエッチング量の比率とサイドウォール形状の関係を調査したところ、実験を行った範囲内においては▲2▼の高選択比ステップでのエッチング量の割合が被エッチング膜全体の膜厚の30%を越えるとテールを引いた形状になってしまうことが判った。すなわち▲1▼のステップのエッチング量を70%〜90%程度(好ましくは90%程度)、▲2▼のステップのエッチング量を30%〜10%程度(好ましくは10%程度)、にすることによって超高選択比を確保しながら垂直なサイドウォール形状を得ることが可能であることが判った。以下に、図6を参照しながら、その具体的な手法について説明する。
【0024】
高さ200nmのゲート電極21上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)によりSiO2膜26を1500Å堆積した後(図6(a))、まず▲1▼のステップとしてダイポールリング型マグネトロンRIE装置を用い、C48/Ar(=20/500(sccm))混合ガスを用いて40mTorr、800Wにて上記SiO2膜を全膜厚の70%〜90%、好ましくは90%に相当する1350Åだけエッチングを行う(図6(b))。なお、C48/Ar=20/500(sccm)は一例に過ぎず、全ガス流量に対するArのガス流量の比が90%以上であればよい。
【0025】
続いて▲2▼のステップとして、同一チャンバー内にて残りのSiO2膜26’の150Å(全膜厚の10%)を、高選択比条件にてエッチングを行う(図6(c))。高選択比条件としては、例えば、上述のCHF3/CO=45/255(sccm)、圧力70mTorrの高流量、高圧力条件下で、RFパワー1600Wにて行うことにより、選択比約500が達成できる。このステップでのエッチング量は150Å以下と低く、したがってエッチング時間も短い(数秒程度)ため、側壁部での重合膜堆積によるテール形状化の効果は無視できる。
【0026】
以上説明したように、本実施の形態によれば、サイドウォールスペーサーのエッチングを2つのステップに分割し、各ステップ毎に▲1▼サイドウォールの垂直加工と、▲2▼対Si高選択比確保という二つの異なった役割を独立して担わせるようにしたため、従来トレードオフの関係にあった対Si高選択比と垂直加工を同時に達成することが可能となった。この技術を薄膜SOIデバイスへ適用することにより、特にシングルドレイン構造トランジスタの動作の安定性が飛躍的に向上するようになった。
【0027】
そして、FET下のSOI層(Si)の削れが無く、かつ垂直なサイドウォールスペーサー33を持ったFET構造を採用したため、従来サイドウォールエッチングでSOI層(Si)削れを低減した場合に特にシングルドレイン構造トランジスタで問題となっていた動作の不安定性が解決され、安定したFETの動作が可能となった。
【0028】
(第3の実施の形態)
本実施の形態は、特定のエッチング条件に対しては上記第2の実施の形態の効果が得られないという不具合を解消するためのものであり、第1のエッチングステップに必須な条件としてO2ガスを添加することを特徴としている。
【0029】
上記第2の実施の形態では、サイドウォールスペーサーのエッチングを2つのステップに分割することにより対Si高選択比と垂直加工を同時に達成できることを示した。しかしながら、第1のステップに、ある特定なエッチング条件を用いると、エッチングを2つのステップに分割しても垂直形状を達成できない場合があることが実験により判った。例えば、第1のステップにCHF3/Arや、CHF3/CF4/Ar等を用いると、上述した2ステッププロセスを用いても形状はテールを引いた形状となってしまう。これは本来垂直加工だけを目指した第1のステップにおいて、側壁部での不要な堆積効果が促進されてしまうことに起因すると考えられる。
【0030】
発明者は、第2のエッチングステップ条件を固定したまま第1のエッチングステップにさまざまな種類のガスを用いた場合のサイドウォール形状の変化を調べた。その結果、第1のエッチングステップにどのような種類のガスを用いても、共通してO2ガスを添加することにより、形状の垂直化が可能であることを見出した。第1のエッチングステップ用ガスとして、例えば、上記第2の実施の形態のC48/ArにO2を加えたC48/O2/Ar(=20/10/500(sccm))のほか、CHF3/O2/Ar、CHF3/CF4/O2/Ar、CF4/O2/Ar等の混合ガスを用いることにより垂直加工が可能となる。
以上説明したように、本実施の形態ではサイドウォールスペーサーのエッチングを2つのステップに分割し、かつ第1のステップにO2を添加するプロセスを用いたため、2つのステップに分割しても、サイドウォール形状が垂直化しないという問題点を解決でき、対Si高選択比と垂直加工を同時に達成することが可能となった。この技術を薄膜SOIデバイスへ適用することにより、特にシングルドレイン構造トランジスタの動作の安定性が飛躍的に向上した。
【0031】
(第4の実施の形態)
本実施の形態は、BOX歩留まりの向上を目的とするものである。
上記第2、第3の実施の形態では、超高選択比エッチング条件にてサイドウォールを形成した場合に、特にシングルドレイン構造トランジスタの動作が不安定になるという問題を解決するFETの構造、及び、その製造方法について説明した。またここで開発したサイドウォール形成プロセスによってSOI層の膜減り量を極力低減し、その後のプロセスに最低限必要なSOI層の残膜厚を確保できることを示した。
【0032】
このSOI層の残膜厚の確保は、その後安定したCoSi2シリサイドを選択的に形成し、電流駆動能力を向上させることができた。
本実施形態では、その後のCoシリサイド層へおちるコンタクトホール形成プロセスにおいても、ホール底でのBOX層歩留まり低下を飛躍的に改善できる半導体装置の製造方法について説明する。
【0033】
発明者は、上記ホール底でのBOX層歩留まり低下の要因を調査するため、第2、第3の実施の形態で説明した2ステップエッチング手法でサイドウォールを形成した場合のサイドウォール形状を透過電子顕微鏡(TEM)を用いて詳細に解析した。その結果、図7に示したように、平坦部でのSi削れがほぼ0であるにも関わらず、サイドウォール端部で、サブトレンチと呼ばれる(トレンチングなどとも呼ばれる。)50Å程度のSi削れ47が局所的に起きていることが判った。
【0034】
このサブトレンチの発生機構の詳細は現段階では不明であるが、▲1▼イオンのサイドウォール側壁部での反射、▲2▼サイドウォール近傍での電界歪みによる入射イオンの軌道変化、▲3▼パターン近傍での重合膜堆積(イオン衝撃からの保護効果)の遮蔽効果等が考えられる。
【0035】
解析の結果、サブトレンチ部ではSOI膜厚は実効的に薄膜化しているため、その後安定なCoSi2シリサイドを形成した場合、上記サブトレンチ部ではCoとの反応により消費されるSi量そのものが少ないため、より抵抗の高いメタルリッチなCoSixが形成されることが判った。このメタルリッチなCoSix層は前述の第2RTA温度(通常750〜850℃)付近では化学的に不安定であり、上記熱処理中にCoSix中のCoが遊離して表面エネルギーが安定なCoSi2になろうとする。
【0036】
遊離したCoはCoSi2層へ拡散するかあるいはサイドウォール下のSi層へ拡散しSiとの合金を形成するが、この時CoSix/CoSi2界面(すなわちサブトレンチング部)を介して結晶粒成長が起こり、界面での亀裂が生じるようになる。これが進むと欠損(ボイド)が生じる。この欠損上にコンタクトホールが開ロされた場合、ホール底で欠損を介してBOX層を突き抜け、Si基板にまで達してしまう。特にセルフアラインコンタクトのように、ホールがゲートあるいはサイドウォールに接触して開口される場合は、上記BOX層の突き抜けの可能性が飛躍的に向上してしまうことが判った。
【0037】
従って、BOX歩留まりの低下を改善するためには、サイドウォール端部でサブトレンチ(Siの極所的な削れ)を無くすことが必須であると結論づけられた。
発明者は、様々なフルオロカーボンプラズマを用いてサイドウォールスべーサー形成エッチングの実験を行った結果、どのような条件を用いてもサイドウォール端部でのSiO2のエッチング速度が早くなり、またこの部分での正味の対Si選択比も低いことが判った。しかしながら、以下に詳細に説明する手法を用いることにより、サブトレンチが無い、垂直なサイドウォール形状を達成することが可能となった。
【0038】
この手法を用いることにより、図5に示したようなテール部のない垂直かつSi削れの全く無いサイドウォールスペーサーが形成可能となった。このプロセスを実際の0.15μmSOIデバイスに適用したところ、トランジスタ動作の不安定性、特に上述したオフセット電流の問題は飛躍的に改善された。
【0039】
以下に、サブトレンチのないサイドウォール形成エッチング方法について説明する。
上述したように、単一条件でサイドウォールエッチングを行った場合、サイドウォール端部でのSiO2のエッチング速度が早く、またこの部分での正味の対Si選択比も低いことが判った。サイドウォール端部で局所的に選択比が悪いのは、平坦部より早くサイドウォール端部でエッチングが終了しSiが現れるため、その時点で未だ平坦部に残っているSiO2からの反応生成物であるOがこの部分を攻撃し、エッチング保護層であるフルオロカーボン重合膜を除去してしまうためと、考えられる。このことにより第2ステップの選択比が500もの極めて高い値であっても局所的にSi削れが発生するものと考えられる。
【0040】
発明者はこの問題を解決するため、第2ステップのエッチングにおいて、初めにサイドウォール端部でSiが現れてからサイドウォールエッチングが完全に終了するまでの間、すなわちサイドウォール端部のSiがOの攻撃を受けている間、Siを堆積性の極めて高い条件のプラズマに曝すことによって厚い重合膜を堆積させ、この間Oからの攻撃を受けても完全に除去されるまでには至らないようにした。以下、その具体的なエッチング条件を説明する。
【0041】
第2の実施の形態で説明したように、まず第1のステップとしてダイボールリング型マグネトロンRIE装置を用い、C48/O2/Ar(=20/10/500(sccm))混合ガスを用いて40mTorr、800Wにて上記SiO2膜を全膜厚の90%に相当する1350Åだけエッチングを行う。続いて同一チャンバー内にて残りの150Åを、上記堆積性の極めて高い条件でエッチングを行う。
【0042】
第2ステップの条件としては、例えば、CHF3/CO=45/255(sccm)、圧力70mTorrの高流量、高圧力条件下で、RFパワーを第2の実施の形態で示した1600Wよりさらに低パワーの800Wにて行うことにより、選択比が極めて大きい超高選択比が達成できる。このように対Si選択比を500よりも極めて大きくすることによってサブトレンチングのない垂直なサイドウォールの形成が可能となる。
【0043】
発明者は、さまざまなフルオロカーボンプラズマを評価した結果、上記超高選択比を得ることができる実用的なガス種は非常に限定されていることが判った。すなわち、エッチングガスにCHF3/CO(=45/255(sccm))、またはCH22/CO、またはCH22/CHF3/COの混合ガスを用いることが必要であることが判った。
【0044】
以上説明したように、本実施の形態ではサイドウォールスペーサーのエッチングを2つのステップに分割し、第2のエッチングステップにCHF3/CO、またはCH22/CO、またはCH22/CHF3/COの混合ガスを用いて、対Si選択比を極めて高くするようにしたため、従来サイドウォール端部で発生していたサブトレンチを抑制し、垂直かつSi削れのないサイドウォールスペーサーを形成することが可能となった。この技術を薄膜SOIデバイスへ適用することにより、SOIデバイスのBOX歩留まりの低下を飛躍的に改善できるようになった。
【0045】
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる電界効果トランジスタの製造方法及びエッチング方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0046】
例えば、上記実施の形態では、SOI基板上に形成されたゲート電極上に堆積されたSiO2膜をエッチングする場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。Si基板上に形成されたゲート電極上に堆積されたSiO2膜をエッチングする場合であっても、本発明を適用することが可能であり、Si基板表面へのダメージを低減させることが可能である。
【0047】
(第5の実施の形態)
第5の実施形態では、第2の実施形態におけるサイドウォールとしてシリコン窒化膜を用いた場合について説明する。
近年、半導体素子の微細化に伴い、SAC(Self−aligned Contact)と呼ばれる技術が脚光を浴びている。
SAC構造とは、トランジスタのゲート電極の上部および側壁にシリコン窒化膜を形成し、トランジスタのソースやドレインに達するコンタクトホールを形成する際に、このシリコン窒化膜により自己整合的にコンタクトホールを開口する技術である。
【0048】
このシリコン窒化膜は、同時にLDDトランジスタや、シングルドレイントランジスタなどにおけるチャネル領域の不純物プロファイルをコントロールする際のイオン注入マスクとしての役割を演じるため、その巾や形状制御はトランジスタの安定動作上極めて重要となってくる。したがって上記SAC構造の場合、SOI基板におけるシリコン層の膜減り量をほぼ0にできるような、対Si選択比が極めて高いシリコン窒化膜によるサイドウォール形成エッチングを達成すると同時に、サイドウォールの巾や形状を高精度にコントロールすることが要求されてくる。
【0049】
本実施形態では、SOI層の膜減り量を実質的に0にできるような、対Si選択比が極めて高いシリコン窒化膜のサイドウォール形成エッチング条件を模索した結果、今まで極めて困難とされていた約500もの超高選択比が得られ、且ウエハ面内均一性も±5%以内という実用的なプロセス条件を見出した。以下にその手法について述べる。
【0050】
シリコン窒化膜のサイドウォールエッチング時のシリコン窒化膜とシリコンとの高選択比プロセスを構築するため、発明者は先ず第1の実施形態におけるエッチング条件をシリコン窒化膜に対して適用してみた。
この場合、シリコン窒化膜とシリコンとの選択比は200以上というきわめて高い選択非が達成できた反面、ウエハ面内均一性が極端に悪化してしまうという問題点が発生した。
【0051】
一例として、図8にダイポールリング型マグネトロンRIE装置を用い、CHF3/CO流量=30/170(sccm)、RFパワー800W、電極間隔27mm一定の条件の下、圧力条件を15〜70mTorrまで変化させた場合のSi34、Siの各エッチング速度およびSi34/Si選択比の変化を示す。
また、その時のSi34のエッチング速度の面内均一性(6インチウエハ面内)も同一グラフ内に示した。
【0052】
図8より圧力が高くなるにつれてSi34のエッチング速度は次第に上昇するが、逆にSiのエッチング速度は減少し、結果としてSi34/Si選択比は向上する。この傾向は第1の実施形態で示したSiO2/Si選択比の変化と一致する。
【0053】
図8より70mTorrの高圧力条件下では200以上の高選択比が達成できていることがわかる。しかしながら、一方ではシリコン酸化膜のサイドウォールの場合と異なり、面内均一性は高圧化に伴って次第に悪化し、70mTorrでは±19%にまで達する。この傾向はガス流量に対しても全く同様であり、高流量にするほどSi34/Si選択比は上昇するが、逆に面内均一性は悪化した。このようにSi34/Si高選択比と面内均一性とはトレードオフの関係にあり、何らかの技術的改良が必要であることがわかった。なお、均一性に関しては最適な圧力条件が存在し、図8に示すように20〜30mTorrで最小になることがわかった。
【0054】
次に発明者は、上記トレードオフの関係にあるSi34/Si高選択比と面内均一性の問題を克服できる新たなガス種を模索した結果、上記CHF3/COガス系で高均一性が得られる低圧、低流量条件にCH22ガスを添加することによって、均一性を悪化させることなく選択比を極めて高くできることを見出した。
【0055】
図9はCO流量=170(sccm)、CHF3+CH22=30(sccm)、RFパワー800W、電極間隔40mm一定条件の下、CHF3/CH22の流量比を変化させた場合のSi34膜、Si膜の各エッチング速度およびSi34/Si選択比の変化を示す。Si34のエッチング速度の面内均一性も同一グラフ内に示した。
【0056】
CH22の流量比が上昇するにつれ、Si34/Siのエッチング速度はわずかに上昇するが、Siのエッチング速度は減少し、結果としてSi34/Si選択比は高くなっていく。一方面内均一性は選択比が高くなっても極端に悪化することなく何れも±5%以内に入っていることがわかる。
CHF3/CH22=15/15(sccm)では、Si34/Si選択比約500、均一性±4.8%が達成できた。このときのSi34膜のエッチング速度は実用的な値160nm/minが確保されており、約30%のオーバーエッチング時のSiの削れ量を実質的に0にすることができた。
【0057】
以上述べたように、シリコン上に形成されたシリコン窒化膜をエッチングする条件として
(1)エッチングガスにCHF3+CH22+COの混合ガスを用い、
(2)圧力条件を20〜30mTorrに保持し、
(3)CHF3+CH22ガス中のCH22混合比を30%以上にするようにしたため、Si34/Si選択比と、均一性の問題点との両方を解決し、均一性±5%を保持しながらSi34/Si選択比500以上を達成することが可能となった。
【0058】
(第6の実施の形態)
第6の実施の形態では、第5の実施の形態で説明したエッチング条件をMOSトランジスタのサイドウォール形成時のエッチングに適用した例を説明する。
第5の実施の形態で説明したエッチング条件においてSi34をエッチングする場合においても、第2の実施の形態で説明したように、サイドウォールの一部がテーパー状になっている(テールを引いている)ことがわかった。
【0059】
これは、超高選択比を達成する目的でサイドウォール形成用エッチングガスにCHF3+CH22+COという非常に堆積性の高いガスを用いたため、パターン側壁にCF系の重合膜が厚く堆積し、それがエッチング進行中、側壁部でマスクとして作用したためと考えられる。この側壁部での重合膜の堆積速度は、圧力や温度などのプロセスパラメータの変化に対して非常に敏感に影響されるため、例えばウエハ面内においてこれらのプロセスパラメータがばらついた場合にはそれが直接テール部のテーパー角のばらつきにつながることになる。
【0060】
サイドウォールスペーサーの巾は、特にシングルドレイン構造トランジスタの場合、斜めからのイオン注入による不純物打ち込み時の濃度プロファイルを決定する上で非常に重要なパラメータである。したがって、上記テール形状は垂直形状に比べてその分だけサイドウォール巾が実効的に広くなるため、テーパー角が僅かに変化するだけで容易に不純物の打ち込み濃度プロファイルが変化し、結果としてトランジスタの電流値の変動を引き起こしてしまう。特にテーパー部の巾が大きくなる方向へばらついた場合には、実効サイドウォール巾が目標値から外れ、ゲート付近にまで不純物イオンが到達できず、電流値がオフセットになってしまう場合があることがわかった。したがって、トランジスタ動作の安定化のためにはサイドウォール形状の垂直化が必須であると結論付けられた。
【0061】
発明者は、様々なフルオロカーボンプラズマを用いてサイドウォールスペーサー形成エッチングの実験を行い、対Si選択比とサイドウォール形状の関係を詳細に調査した。その結果、高選択比とサイドウォール形状の垂直化はトレードオフの関係にあり、たとえば上述した約500もの超高選択比と、垂直なサイドウォール形状を同時に達成することが実質不可能であることがわかった。これは主に高選択比を達成する手段としてフルオロカーボン重合膜をSi上に選択的に厚く堆積させる手法を利用していることに起因していると考えられる(サイドウォール側壁部にも同時に、テール形状の原因となる厚い重合膜が堆積してしまうため)。
【0062】
第6の実施の形態では、エッチングプロセスを2回のエッチング工程で行い、各工程ごとに▲1▼Si34サイドウォールの垂直加工と▲2▼対Si高選択比確保という二つの異なった役割を独立して担わせるという発想を考え付いた。
被エッチング膜の全膜厚のうち、▲1▼、▲2▼各工程におけるエッチング量の比率とSi34サイドウォール形状の関係を調査したところ、実験を行った範囲内においては、▲2▼の高選択比ステップでのエッチング量の割合が被エッチング膜全体の膜厚の30%を越えるとテールを引いた形状になってしまうことがわかった。
すなわち、▲2▼のステップのエッチング量をSi34の膜厚の30%以下、▲1▼をSi34の膜厚の70%以上にすることによって超高選択比を確保しながら垂直なサイドウォール形状を得ることが可能であることがわかった。
【0063】
以下、図10を用いてその具体的な手法について述べる。
先ず、図10(a)に示すように、半導体ウエハのシリコン膜101上にゲート絶縁膜102ゲート電極膜103を順次形成した後、Si34ハードマスク104をマスクとしてゲート電極膜103およびゲート絶縁膜102をエッチングする。このときのゲート電極の高さは例えば200nmである。
シリコン膜101は、例えば、SOI基板における絶縁膜上に形成されたシリコン層である。
【0064】
次に、半導体ウエハ全面にLP−CVD法によりSi34膜105を500Å堆積する。
次に、図10(b)に示すように、ダイポールリング型マグネトロンRIE装置を用い、CHF3/O2/Ar(流量30/5/150(sccm))混合ガス用いて25mTorr、RFパワー300WにてSi34膜105を全膜厚の70%に相当する350Åだけエッチングを行う。この条件では、Si34膜105は実質的に垂直にエッチングされる。
ここでは、CHF3/O2/Ar混合ガスを用いたが、CHF3/CF4/O2/Ar混合ガスや、CF4/O2/Ar混合ガスを用いることも出きる。このように、O2を含むガスを用いることにより、側壁部における不要な堆積効果を抑制することが可能となる。
【0065】
次に、図10(c)に示すように、Si34膜105の残りの150Å(全膜厚の30%)を第5の実施の形態で説明した高選択比条件にてエッチングを行う。高選択比条件としては、例えば、CHF3/CH22/CO=15/15/170(sccm)、RFパワー800W、電極間隔40mmにて行うことにより、選択比約500が達成できる。このステップでのエッチング量は150Å以下と低く、したがって、エッチング時間も短い(数秒程度)ため、側壁部での重合膜堆積によるテール化の効果は無視できる。また、これらの2工程のエッチング工程は同一チャンバー内にて連続して行われることが望ましい。
【0066】
このように、第6の実施の形態では、Si34サイドウォールスペーサーのエッチングを複数のステップに分割し、各ステップ毎に▲1▼Si34サイドウォールの垂直加工と▲2▼対Si高選択比確保という二つの異なった役割を独立して担わせるようにしたため、従来トレードオフの関係にあった対Si高選択比と垂直加工とを同時に達成することが可能となった。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、薄膜SOIデバイスにおいて、超高選択比エッチング条件にてサイドウォールを形成し、SOI層の膜減の量を極力低減することが可能である。さらに、SOI層の膜減の量を極力低減した場合であっても、安定した高い電流駆動能力を持った電界効果トランジスタを提供することが可能である。さらに、SOI層の膜減の量を極力低減した場合であっても、高歩留まりを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダイポールリング型マグネトロンRIE装置の説明図である。
【図2】CHF3/CO全ガス流量に対するSiO2、Siのエッチング速度及びSiO2/Si選択比の変化を示す説明図である。
【図3】CHF3/COガスの全圧力に対するSiO2、Siのエッチング速度及びSiO2/Si選択比の変化を示す説明図である。
【図4】対Si高選択比条件(CHF3/COガスを用いて、単一ステップでエッチングを行う)でサイドウォールスペーサーを形成した場合の形状を示す説明図である。
【図5】第2の実施の形態のFET構造を示す説明図である。
【図6】第2の実施の形態のFET構造を示す説明図であり、(a)はエッチング前の形状であり、(b)は第1ステップのエッチング形状であり、(c)は第2ステップのエッチング形状である。
【図7】対Si高選択比、垂直加工を行った場合のサイドウォールスペーサー端部での局所的なSi崩れ(サブトレンチあるいはトレンチング)を示す説明図である。
【図8】CHF3/CO全ガス圧力に対するSi34、Siのエッチング速度及びSi34/Si選択比の変化を示す説明図である。
【図9】CH22/CHF3流量比に対するSi34、Siのエッチング速度及びSi34/Si選択比の変化を示す説明図である。
【図10】第6の実施の形態のFET構造を示す説明図であり、(a)はエッチング前の形状であり、(b)は第1ステップのエッチング形状であり、(c)は第2ステップのエッチング形状である。
【符号の説明】
21 ゲート電極
22 ゲート酸化膜
25 Si基板
26 SiO2
33 サイドウォールスペーサー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a sidewall made of an insulating material on a side wall of a gate electrode.
[0002]
[Prior art]
Along with the recent improvement in performance of semiconductor devices such as system LSIs and logic LSIs, field effect transistors (FETs) are formed on SOI (Silicon on Insulator) substrates instead of conventional bulk Si substrates. Technology is used. This method uses an insulating substrate (SiO 2 2 This is a method of forming an FET on the above thin film silicon, and is superior in that the junction capacity can be reduced as compared with a conventional bulk substrate, so that the operation speed can be increased and the element isolation can be facilitated. In particular, a fully depleted FET formed on a thin-film SOI layer is attracting attention as a low power consumption device because it has a small parasitic capacitance and a sub-threshold coefficient (sub-threshold swing) smaller than that of the bulk. Furthermore, since the channel depletion layer width is determined by the SOI film thickness, it is effective for suppressing the short channel effect.
[0003]
In order to realize a complete depletion operation of an SOI device having these merits, it is necessary to reduce the SOI film thickness as the device is miniaturized. For example, IEICE Transactions C-II vol. J81-C-II No. 3 pp. As shown in 313-319 (1998), as the gate length is scaled to 0.35 μm, 0.25 μm, and 0.18 μm, the SOI film thickness has been reduced to about 60 nm, 50 nm, and 40 nm. Yes. In the generation of the gate length of 0.1 μm, the SOI thin film is required to be less than 20 nm, and the thickness is further reduced.
[0004]
When the SOI layer is thinned, the parasitic resistance of the source / drain diffusion layer is increased, and the current driving capability is significantly reduced. In order to avoid this, the resistance is generally reduced by forming silicide such as TiSix or CoSix on the diffusion layer. Taking CoSix silicide as an example, CO 2 Si, CoSi, CoSi 2 CoSi has the lowest resistance among the three reaction forms 2 In order to selectively form the phase on the SOI substrate, Co having a certain optimum film thickness is sputter deposited on the thin film SOI substrate, for example, (550 ° C., 30 seconds) → (700 ° C., 60 seconds). CoSi by two-step thermal reaction process (RTA treatment) 2 It has been reported that silicide can be stably formed (IEEE Electron Device Letters, Vol. 15, No. 9 (1994)).
[0005]
However, when the SOI layer is thinned, the amount of Si consumed by the reaction with Co is reduced, and miniaturization is limited. Furthermore, since the thin SOI layer is gradually reduced through various processes before the formation of silicide, the influence of these effects cannot be ignored as the device becomes finer and the SOI layer becomes thinner.
Further, the thinning of the SOI layer due to the above process makes the formation of the silicide layer unstable and may cause defects in some cases. In the subsequent contact hole formation process, if the contact falls to the defect, the BOX (Buried Oxide) layer penetrates through the defect at the bottom of the hole, resulting in a significant decrease in yield. . Accordingly, it is an extremely important issue in the development of a fine SOI device to reduce the film thickness reduction of the SOI layer caused by the above process as much as possible. In the present specification, the yield related to the penetration of the BOX layer is referred to as “BOX yield”.
[0006]
As a cause of the film thickness reduction of the SOI layer, the influence of the film thickness reduction of the SOI layer at the time of side wall spacer formation etching particularly used in the single drain structure or the LDD transistor structure is serious, and the film thickness reduction can be made almost zero. A sidewall formation etching technique with a very high selectivity to Si is required for a thin film SOI device.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional method for producing a field effect transistor, and a first object of the present invention is to form a sidewall under ultrahigh selectivity etching conditions in a thin film SOI device. The present invention is to provide a novel and improved method for manufacturing a field effect transistor and an etching method capable of reducing the thickness of an SOI layer as much as possible.
[0007]
In addition, the second object of the present invention is to provide a stable and high level even when a sidewall is formed under ultra-high selectivity etching conditions in a thin film SOI device and the amount of reduction in the SOI layer is reduced as much as possible. It is to provide a novel and improved field effect transistor manufacturing method and etching method capable of having a current driving capability.
The third object of the present invention is to achieve a high yield even in the case where the sidewall is formed under the ultra-high selectivity etching condition in the thin film SOI device and the amount of reduction of the SOI layer is reduced as much as possible. It is an object of the present invention to provide a novel and improved field effect transistor manufacturing method and etching method that can be realized.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, according to a first aspect of the present invention, as described in claim 1, a step of forming a gate electrode on a semiconductor substrate containing silicon, and the semiconductor including the gate electrode A step of forming an insulating film on the substrate; and performing anisotropic etching on the insulating film, and etching and removing the insulating film by an amount corresponding to 70% to 90% of the film thickness of the insulating film. And a second etching step for etching the remaining silicon oxide film under a condition in which the selectivity to silicon is higher than that of the anisotropic etching, and a field effect transistor comprising: A manufacturing method is provided.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a method for manufacturing a field effect transistor and an etching method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[0010]
(First embodiment)
In the present embodiment, sidewall formation with an extremely high selectivity to Si that can reduce the amount of reduction in the SOI layer as much as possible will be described. As a result of searching for sidewall formation etching conditions with a very high selectivity to Si that can reduce the amount of reduction of the SOI layer as much as possible (substantially to zero), the inventor has found it extremely difficult to date. We have found practical process conditions that can achieve the ultra-high selectivity of about 500 that has been achieved. The method will be described below.
[0011]
(Dipole ring type magnetron RIE system 1)
First, a dipole ring type magnetron RIE (Reactive Ion Etching) apparatus will be described with reference to FIG. 1 as an example of a processing apparatus used in the following embodiments.
[0012]
The dipole ring-type magnetron RIE apparatus 1 has a processing chamber 2 that is an electrically sealed airtight container in its interior. An exhaust pipe 4 communicating with the vacuum pump 3 is connected to the bottom of the processing chamber 2. The inside of the processing chamber 2 can be uniformly evacuated from the bottom peripheral portion, and the processing chamber 2 can be set and maintained at an arbitrary pressure.
In the center of the processing chamber 2, a lower electrode 5 and a support base 6 are provided. The lower electrode 5 is configured such that high frequency power from a high frequency power source 7 provided outside the processing chamber 2 is supplied via a matching circuit 8 and a blocking capacitor 9.
[0013]
An upper electrode 12 is provided in the upper part of the processing chamber 2. A number of gas diffusion holes 13 are formed on the surface of the upper electrode 12 facing the semiconductor wafer W. The processing gas (etching gas) supplied from the gas inlet 14 provided on the upper portion of the upper electrode 12 is configured to be discharged uniformly from the gas diffusion holes 13 toward the semiconductor wafer W. ing.
Permanent magnets 15 are arranged on the side surface of the processing chamber 2 in the vicinity thereof. The permanent magnet 15 is configured to rotate with the gas introduction port 14 as its rotation center axis at a desired rotation speed by a drive mechanism (not shown) such as a motor. The permanent magnet 15 can form a uniform parallel magnetic field on the surface of the semiconductor wafer W.
[0014]
The dipole ring type magnetron RIE apparatus 1 is used in FIG. Three / CO mixed gas (mixing ratio = 15% / 85%) 2 Etching rate of each film with respect to the total gas flow rate when etching the film and Si, SiO 2 The change of / Si selectivity is shown. Here, the pressure and RF power conditions are fixed at 35 mTorr and 1600 W, respectively. Similarly, the change of the selection ratio with respect to the total pressure is shown in FIG. RF power, CHF Three The / CO gas flow rate conditions are fixed at 1600 W and 45/255 (sccm), respectively.
[0015]
2 and 3, the higher the total gas flow rate, that is, the shorter the gas residence time (see FIG. 2), and the higher the total pressure (see FIG. 3), 2 It can be seen that the / Si selectivity increases. In particular, as shown in the results of FIG. Three Under a high flow rate of / CO = 45/255 (sccm) and a high pressure of 70 mTorr, an ultrahigh selectivity of about 500 was achieved. Note that a practically sufficient ultra-high selection ratio can be achieved under a high pressure condition of 60 mTorr or higher (for example, 65 mTorr).
[0016]
SiO at this time 2 A practical value of 380 nm / min was ensured for the etching rate of the film, and the amount of abrasion during overetching of about 30% could be substantially zero. When this condition was applied to the sidewall formation etching process in an actual 0.15 μm SOI device (SOI film thickness = 35 nm), the amount of reduction of the SOI layer at the flat portion was almost zero.
As described above, according to the present embodiment, the amount of reduction in the SOI layer caused by the process can be substantially reduced to zero, which is extremely useful in the development of a fine SOI device.
The first embodiment described above can substantially reduce the amount of reduction in the SOI layer caused by the process, and is extremely useful in the development of a fine SOI device.
[0017]
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a case will be described in which the etching conditions described in the first embodiment are applied to the formation of a sidewall of a MOS transistor.
When the etching conditions described in the first embodiment are applied as they are to the sidewalls of the MOS transistor, there is a case where the variation of current knowledge becomes large particularly in a single drain structure transistor.
The inventor first transmits the sidewall shape after etching in order to investigate the cause of the large variation in the current value in the single drain structure transistor when the above-described ultra-high selectivity SW etching condition of about 500 is used. It analyzed in detail using the electron microscope (TEM). FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which the sidewall spacer 23 is formed on the side wall of the gate (gate electrode 21, gate oxide film 22) on the SOI substrate 25. As shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 4, it was found that a part of the sidewall shape is tapered (tapered portion 24) (tail is pulled).
[0018]
This is because CHF is used as an etching gas for sidewall formation in order to achieve an ultra-high selectivity. Three This is probably because a highly polymerized gas such as / CO was used, so that a CF-based polymer film was deposited thickly on the pattern side wall, and it acted as a mask on the side wall during etching. The deposition rate of the polymer film on the side wall is very sensitive to changes in process parameters such as pressure and temperature. For example, if these process parameters vary in the wafer surface, This will directly lead to variations in the taper angle of the tail part.
[0019]
The width of the side wall spacer is a very important parameter in determining the concentration profile at the time of impurity implantation by ion implantation from an oblique direction, particularly in the case of a single drain structure transistor. Therefore, the tail shape has a wider sidewall width than that of the vertical shape. Therefore, the impurity concentration profile easily changes with a slight change in the taper angle, resulting in the current value of the transistor. Cause fluctuations. In particular, when the taper width varies in the direction of increasing, the effective sidewall width may deviate significantly from the target value, impurity ions may not reach the vicinity of the gate, and the current value may be offset. I understood. Therefore, it was concluded that verticalization of the sidewall shape is essential for stabilizing the transistor operation.
[0020]
The inventor conducted an experiment of sidewall spacer formation etching using various fluorocarbon plasmas, and investigated in detail the relationship between the selectivity to Si and the sidewall shape. As a result, the high selectivity and the verticalization of the sidewall shape are in a trade-off relationship. For example, it is virtually impossible to achieve the ultra-high selectivity of about 500 and the vertical sidewall shape at the same time. I understood. This is considered to be mainly due to the use of a technique for selectively depositing a fluorocarbon polymer film on Si as a means for achieving a high selectivity. This is because a thick polymer film that causes a tail shape is also deposited on the side wall of the sidewall.
[0021]
However, by using a new method described below, it has become possible to simultaneously achieve a vertical sidewall shape without Si scraping. By using this method, a vertical side wall spacer 33 having no tail portion and no Si scraping as shown in FIG. 5 can be formed. When this process was applied to an actual SOI device, the instability of transistor operation, particularly the above-described problem of offset current, was dramatically improved.
[0022]
Hereinafter, an etching process capable of simultaneously achieving an ultra-high selectivity to Si and a vertical sidewall shape will be described.
As described above, within the scope of the experiments conducted by the inventors, no matter what kind of fluorocarbon gas plasma is used, the high selectivity to Si and the verticalization of the sidewall shape are in a trade-off relationship. It turns out that these cannot be achieved at the same time. In order to solve this problem, the conventional concept of single-step etching was stopped, and the etching process was divided into two steps. For each step, (1) vertical processing of the sidewall and (2) high Si selection I came up with the idea of having two different roles of securing the ratio independently.
[0023]
The inventor investigated the relationship between the ratio of the etching amount and the sidewall shape in each step (1) and (2) of the total thickness of the film to be etched, and within the range of the experiment, (2) It has been found that when the ratio of the etching amount in the high selectivity step exceeds 30% of the film thickness of the whole film to be etched, the shape has a tail. That is, the etching amount of step (1) is about 70% to 90% (preferably about 90%), and the etching amount of step (2) is about 30% to 10% (preferably about 10%). Thus, it was found that a vertical sidewall shape can be obtained while ensuring an ultrahigh selectivity. Hereinafter, the specific method will be described with reference to FIG.
[0024]
200nm high gate Electrode 21 On top, SiO is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition). 2 After depositing 1500 liters of the film 26 (FIG. 6A), first, as a step (1), a dipole ring type magnetron RIE apparatus is used. Four F 8 / Ar (= 20/500 (sccm)) mixed gas at 40 mTorr and 800 W with the above SiO 2 The film is etched by 1350 mm corresponding to 70% to 90%, preferably 90% of the total film thickness (FIG. 6B). C Four F 8 / Ar = 20/500 (sccm) is merely an example, and the ratio of the Ar gas flow rate to the total gas flow rate may be 90% or more.
[0025]
Subsequently, as the step (2), the remaining SiO in the same chamber. 2 150 mm (10% of the total film thickness) of the film 26 'is etched under a high selection ratio condition (FIG. 6C). As a high selection ratio condition, for example, the above-mentioned CHF Three A selection ratio of about 500 can be achieved by performing RF power at 1600 W under a high flow rate and high pressure condition of / CO = 45/255 (sccm), pressure of 70 mTorr. Since the etching amount in this step is as low as 150 mm or less, and the etching time is short (about several seconds), the effect of tail formation by polymer film deposition on the side wall is negligible.
[0026]
As described above, according to the present embodiment, the etching of the side wall spacer is divided into two steps, and for each step, (1) vertical processing of the side wall and (2) ensuring a high Si to selectivity ratio. Thus, it was possible to achieve both the high selectivity to Si and the vertical processing that were in a trade-off relationship at the same time. By applying this technique to a thin film SOI device, the operational stability of a single drain structure transistor has been dramatically improved.
[0027]
In addition, since the FET structure having the vertical sidewall spacers 33 is employed without the SOI layer (Si) under the FET being scraped, the single drain is particularly effective when the SOI layer (Si) scraping is reduced by the conventional sidewall etching. The instability of the operation, which has been a problem with the structure transistor, has been solved, and stable FET operation has become possible.
[0028]
(Third embodiment)
This embodiment is for solving the problem that the effect of the second embodiment cannot be obtained with respect to specific etching conditions, and is an indispensable condition for the first etching step. 2 It is characterized by adding gas.
[0029]
In the second embodiment, it has been shown that a high selectivity to Si and vertical processing can be achieved simultaneously by dividing the etching of the sidewall spacer into two steps. However, experiments have shown that if certain etching conditions are used for the first step, the vertical shape may not be achieved even if the etching is divided into two steps. For example, CHF in the first step Three / Ar and CHF Three / CF Four When / Ar or the like is used, the shape becomes a shape with a tail even if the above-described two-step process is used. This is considered to be caused by the fact that an unnecessary deposition effect on the side wall portion is promoted in the first step originally intended only for vertical machining.
[0030]
The inventor examined changes in the sidewall shape when various types of gases were used for the first etching step while the second etching step conditions were fixed. As a result, no matter what kind of gas is used for the first etching step, O gas is commonly used. 2 It was found that the shape can be verticalized by adding gas. As the gas for the first etching step, for example, C in the second embodiment is used. Four F 8 / Ar to O 2 Plus C Four F 8 / O 2 / Ar (= 20/10/500 (sccm)), CHF Three / O 2 / Ar, CHF Three / CF Four / O 2 / Ar, CF Four / O 2 Vertical processing becomes possible by using a mixed gas such as / Ar.
As described above, in the present embodiment, the etching of the sidewall spacer is divided into two steps, and the first step includes O 2 Since the process of adding Si was used, it was possible to solve the problem that the sidewall shape was not vertical even if divided into two steps, and it was possible to achieve a high selectivity to Si and vertical processing at the same time. By applying this technology to a thin film SOI device, the operational stability of a single drain structure transistor has been dramatically improved.
[0031]
(Fourth embodiment)
The purpose of this embodiment is to improve the BOX yield.
In the second and third embodiments, the structure of the FET that solves the problem that the operation of the single drain structure transistor becomes unstable when the sidewall is formed under the ultra-high selectivity etching condition, and The manufacturing method has been described. In addition, it was shown that the amount of decrease in the SOI layer thickness can be reduced as much as possible by the sidewall formation process developed here, and the minimum remaining thickness of the SOI layer necessary for the subsequent process can be secured.
[0032]
The remaining film thickness of the SOI layer is secured by stable CoSi. 2 Silicide was selectively formed to improve the current driving capability.
In the present embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device that can drastically improve the yield reduction of the BOX layer at the hole bottom will be described in the subsequent contact hole formation process for the Co silicide layer.
[0033]
In order to investigate the cause of the decrease in the yield of the BOX layer at the hole bottom, the inventor uses the shape of the sidewall when the sidewall is formed by the two-step etching method described in the second and third embodiments as a transmission electron. Detailed analysis was performed using a microscope (TEM). As a result, as shown in FIG. 7, although the Si scraping at the flat portion is almost zero, the Si scraping of about 50 mm is called a sub-trench (also referred to as trenching) at the side wall end. 47 was found to occur locally.
[0034]
Although details of the sub-trench generation mechanism are unknown at this stage, (1) reflection of ions on the side wall of the sidewall, (2) change of trajectory of incident ions due to electric field distortion near the side wall, (3) A shielding effect of polymer film deposition (protection effect from ion bombardment) in the vicinity of the pattern can be considered.
[0035]
As a result of the analysis, since the SOI film thickness is effectively reduced in the sub-trench portion, stable CoSi is obtained thereafter. 2 When silicide is formed, it has been found that since the amount of Si consumed by reaction with Co is small in the sub-trench portion, metal-rich CoSix with higher resistance is formed. This metal-rich CoSix layer is chemically unstable near the aforementioned second RTA temperature (usually 750 to 850 ° C.), and CoSi in the CoSix is liberated during the heat treatment so that the surface energy is stable. 2 Try to become.
[0036]
The released Co is CoSi. 2 Diffusion to the layer or diffusion to the Si layer under the sidewall to form an alloy with Si, but at this time, CoSix / CoSi 2 Crystal grain growth occurs through the interface (that is, the sub-trenched portion), and cracks are generated at the interface. As this progresses, defects occur. When a contact hole is opened on this defect, the BOX layer penetrates through the defect at the bottom of the hole and reaches the Si substrate. In particular, it has been found that when a hole is opened in contact with a gate or a side wall as in a self-alignment contact, the possibility of penetration of the BOX layer is dramatically improved.
[0037]
Therefore, it was concluded that it is essential to eliminate the sub-trench (the local scraping of Si) at the end of the sidewall in order to improve the drop in BOX yield.
The inventor conducted experiments on sidewall spacer formation etching using various fluorocarbon plasmas, and as a result, no matter what conditions were used, SiO at the end of the sidewall was obtained. 2 It was found that the etching rate of the film was increased, and the net to Si selectivity in this portion was also low. However, by using the method described in detail below, it is possible to achieve a vertical sidewall shape without sub-trench.
[0038]
By using this method, it is possible to form a vertical sidewall spacer having no tail portion and having no Si scraping as shown in FIG. When this process was applied to an actual 0.15 μm SOI device, the instability of transistor operation, particularly the above-described problem of offset current, was dramatically improved.
[0039]
Hereinafter, a sidewall formation etching method without a sub-trench will be described.
As described above, when sidewall etching is performed under a single condition, SiO at the edge of the sidewall 2 It was found that the etching rate was high and the net to Si selectivity in this part was also low. The reason for the poor local selectivity at the side wall end is that the etching ends at the side wall end earlier than the flat part and Si appears, so that the SiO still remaining in the flat part at that time. 2 It is thought that O, which is a reaction product from the above, attacks this portion and removes the fluorocarbon polymer film as an etching protective layer. Accordingly, it is considered that Si scraping locally occurs even when the selection ratio of the second step is as high as 500.
[0040]
In order to solve this problem, the inventor in the second step etching, from the time Si first appears at the sidewall end until the sidewall etching is completely completed, that is, Si at the sidewall end is O.sub.2. During the attack, a thick polymer film is deposited by exposing the Si to a plasma having a very high deposition property so that even if attacked from O during this time, it is not completely removed. did. The specific etching conditions will be described below.
[0041]
As described in the second embodiment, first, as a first step, a die ball ring type magnetron RIE apparatus is used. Four F 8 / O 2 / Ar (= 20/10/500 (sccm)) mixed gas at 40 mTorr and 800 W with the above SiO 2 The film is etched by 1350 mm corresponding to 90% of the total film thickness. Subsequently, the remaining 150 mm is etched in the same chamber under the condition of the above extremely high deposition property.
[0042]
As a condition of the second step, for example, CHF Three / CO = 45/255 (sccm), under a high flow rate of 70 mTorr and high pressure, by performing RF power at 800 W, which is lower than 1600 W shown in the second embodiment, the selection ratio is increased. A very high ultra-high selectivity can be achieved. Thus, by making the selectivity ratio to Si extremely larger than 500, it is possible to form vertical sidewalls without subtrenching.
[0043]
As a result of evaluating various fluorocarbon plasmas, the inventor has found that there are very limited practical gas species that can obtain the above-mentioned ultra-high selectivity. That is, CHF is used as an etching gas. Three / CO (= 45/255 (sccm)) or CH 2 F 2 / CO or CH 2 F 2 / CHF Three It was found necessary to use a mixed gas of / CO.
[0044]
As described above, in this embodiment, the etching of the sidewall spacer is divided into two steps, and the second etching step is CHF. Three / CO or CH 2 F 2 / CO or CH 2 F 2 / CHF Three Because the selectivity ratio to Si is made extremely high by using a mixed gas of / CO, sub-trench which has been generated at the end of the side wall is suppressed, and a vertical side wall spacer without Si scraping is formed. Became possible. By applying this technology to thin film SOI devices, it has become possible to dramatically improve the reduction in the BOX yield of SOI devices.
[0045]
The preferred embodiments of the method for manufacturing a field effect transistor and the etching method according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to this example. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
[0046]
For example, in the above embodiment, SiO deposited on the gate electrode formed on the SOI substrate. 2 Although the case where the film is etched has been described, the present invention is not limited to this. SiO deposited on the gate electrode formed on the Si substrate 2 Even when the film is etched, the present invention can be applied, and damage to the surface of the Si substrate can be reduced.
[0047]
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, a case where a silicon nitride film is used as a sidewall in the second embodiment will be described.
In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, a technique called SAC (Self-aligned Contact) has attracted attention.
In the SAC structure, a silicon nitride film is formed on the top and side walls of a gate electrode of a transistor, and when a contact hole reaching the source and drain of the transistor is formed, the contact hole is opened in a self-aligned manner by the silicon nitride film. Technology.
[0048]
This silicon nitride film plays a role as an ion implantation mask at the same time for controlling the impurity profile of the channel region in an LDD transistor, a single drain transistor, etc., and its width and shape control are extremely important for stable operation of the transistor. It becomes. Therefore, in the case of the above SAC structure, the sidewall formation etching by the silicon nitride film having an extremely high selectivity to Si, which can reduce the film thickness of the silicon layer in the SOI substrate to almost zero, and at the same time, the width and shape of the sidewall Is required to be controlled with high accuracy.
[0049]
In the present embodiment, as a result of searching for sidewall formation etching conditions for a silicon nitride film having a very high Si-to-Si selectivity so that the amount of SOI layer reduction can be made substantially zero, it has been extremely difficult to date. We have found a practical process condition in which an ultra-high selection ratio of about 500 is obtained and the uniformity within the wafer surface is within ± 5%. The method is described below.
[0050]
In order to construct a high selectivity process between the silicon nitride film and silicon during sidewall etching of the silicon nitride film, the inventors first applied the etching conditions in the first embodiment to the silicon nitride film.
In this case, the selectivity between the silicon nitride film and silicon could be achieved as high as 200 or higher, but the uniformity within the wafer surface was extremely deteriorated.
[0051]
As an example, a dipole ring type magnetron RIE apparatus is used in FIG. Three / CO flow rate = 30/170 (sccm), RF power 800 W, electrode spacing 27 mm, Si under different pressure conditions from 15 to 70 mTorr Three N Four , Si etching rates and Si Three N Four The change of / Si selectivity is shown.
Also, Si at that time Three N Four The in-plane uniformity of the etching rate (6 inch wafer surface) is also shown in the same graph.
[0052]
As shown in FIG. Three N Four The etching rate of Si gradually increases, but on the contrary, the etching rate of Si decreases, resulting in Si Three N Four / Si selectivity is improved. This tendency is similar to the SiO shown in the first embodiment. 2 This is consistent with the change in the / Si selectivity.
[0053]
FIG. 8 shows that a high selection ratio of 200 or more can be achieved under a high pressure condition of 70 mTorr. However, on the other hand, unlike in the case of the sidewall of the silicon oxide film, the in-plane uniformity gradually deteriorates as the pressure increases, and reaches ± 19% at 70 mTorr. This tendency is exactly the same for the gas flow rate. The higher the flow rate, the more Si Three N Four However, the in-plane uniformity deteriorated. Thus Si Three N Four / Si high selectivity and in-plane uniformity are in a trade-off relationship, and it was found that some technical improvement is necessary. It has been found that there is an optimum pressure condition for uniformity, and it is minimized at 20 to 30 mTorr as shown in FIG.
[0054]
Next, the inventor made Si in the above trade-off relationship. Three N Four As a result of searching for a new gas species that can overcome the problems of high Si / Si high selectivity and in-plane uniformity, Three / CH gas under low pressure and low flow conditions where high uniformity can be obtained with CO gas system 2 F 2 It has been found that the selectivity can be made extremely high by adding gas without deteriorating the uniformity.
[0055]
FIG. 9 shows CO flow rate = 170 (sccm), CHF Three + CH 2 F 2 = 30 (sccm), RF power 800W, electrode spacing 40mm 3 / CH 2 F 2 Si when changing the flow rate ratio of Three N Four Etching rate of Si film, Si film and Si Three N Four The change of / Si selectivity is shown. Si Three N Four The in-plane uniformity of the etching rate is also shown in the same graph.
[0056]
CH 2 F 2 As the flow rate ratio increases, Si Three N Four / Si etch rate increases slightly, but Si etch rate decreases, resulting in Si Three N Four / Si selectivity increases. On the other hand, it can be seen that the in-plane uniformity does not deteriorate extremely even when the selection ratio is high, and both are within ± 5%.
CHF 3 / CH 2 F 2 = 15/15 (sccm), Si Three N Four / Si selection ratio of about 500 and uniformity of ± 4.8% were achieved. Si at this time Three N Four A practical value of 160 nm / min was secured for the etching rate of the film, and the amount of Si scraped during overetching of about 30% could be substantially reduced to zero.
[0057]
As described above, the conditions for etching the silicon nitride film formed on the silicon are as follows.
(1) CHF as etching gas Three + CH 2 F 2 Using a mixed gas of + CO,
(2) Hold the pressure condition at 20-30 mTorr,
(3) CHF Three + CH 2 F 2 CH in gas 2 F 2 Since the mixing ratio was set to 30% or more, Si Three N Four / Si selection ratio and uniformity problem are both solved, while maintaining uniformity ± 5% Three N Four / Si selection ratio of 500 or more can be achieved.
[0058]
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, an example will be described in which the etching conditions described in the fifth embodiment are applied to etching at the time of forming a sidewall of a MOS transistor.
Under the etching conditions described in the fifth embodiment, Si Three N Four Also in the case of etching, as described in the second embodiment, it has been found that a part of the sidewall is tapered (the tail is pulled).
[0059]
This is because CHF is used as an etching gas for sidewall formation in order to achieve an ultra-high selectivity. Three + CH 2 F 2 This is probably because a highly polymerized gas of + CO was used, so that a CF-based polymer film was deposited thickly on the side wall of the pattern, and it acted as a mask on the side wall during etching. The deposition rate of the polymer film on the side wall is very sensitive to changes in process parameters such as pressure and temperature. For example, if these process parameters vary in the wafer surface, This will directly lead to variations in the taper angle of the tail part.
[0060]
The width of the side wall spacer is a very important parameter in determining the concentration profile at the time of impurity implantation by ion implantation from an oblique direction, particularly in the case of a single drain structure transistor. Therefore, since the tail shape has a wider sidewall width than that of the vertical shape, the impurity implantation concentration profile easily changes with a slight change in the taper angle. It causes fluctuations in value. In particular, when the width of the tapered portion varies, the effective sidewall width may deviate from the target value, impurity ions may not reach the vicinity of the gate, and the current value may be offset. all right. Therefore, it was concluded that verticalization of the sidewall shape is essential for stabilizing the transistor operation.
[0061]
The inventor conducted an experiment of side wall spacer formation etching using various fluorocarbon plasmas, and investigated in detail the relationship between the selectivity to Si and the side wall shape. As a result, the high selectivity and the verticalization of the sidewall shape are in a trade-off relationship, for example, it is practically impossible to achieve the ultra-high selectivity of about 500 and the vertical sidewall shape at the same time. I understood. This is considered to be mainly due to the use of a method of selectively depositing a thick fluorocarbon polymer film on Si as a means for achieving a high selectivity (the tail wall is also tailed at the same time). Because a thick polymer film that causes the shape is deposited).
[0062]
In the sixth embodiment, the etching process is performed in two etching steps, and (1) Si for each step. Three N Four He came up with the idea of having two different roles, vertical processing of the sidewalls and (2) ensuring a high selectivity to Si.
Of the total thickness of the film to be etched, the ratio of the etching amount in each step (1), (2) and Si Three N Four As a result of investigating the relationship between the sidewall shapes, the tail was pulled when the ratio of the etching amount at the high selectivity step (2) exceeded 30% of the entire film thickness to be etched within the range of the experiment. It turns out that it becomes a different shape.
That is, the etching amount of step (2) is set to Si. Three N Four 30% or less of the film thickness, (1) is Si Three N Four It was found that a vertical sidewall shape can be obtained while ensuring a very high selection ratio by setting the film thickness to 70% or more.
[0063]
The specific method will be described below with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 10A, a gate insulating film 102 and a gate electrode film 103 are sequentially formed on a silicon film 101 of a semiconductor wafer, and then Si Three N Four The gate electrode film 103 and the gate insulating film 102 are etched using the hard mask 104 as a mask. The height of the gate electrode at this time is, for example, 200 nm.
The silicon film 101 is, for example, a silicon layer formed on an insulating film in an SOI substrate.
[0064]
Next, Si is formed on the entire surface of the semiconductor wafer by LP-CVD. Three N Four Deposit 500 liters of film 105.
Next, as shown in FIG. 10 (b), a dipole ring-type magnetron RIE apparatus is used and CHF is used. Three / O 2 / Ar (flow rate 30/5/150 (sccm)) mixed gas at 25 mTorr, RF power 300 W, Si Three N Four The film 105 is etched by 350 mm corresponding to 70% of the total film thickness. Under this condition, Si Three N Four The film 105 is etched substantially vertically.
Here, CHF Three / O 2 / Ar mixed gas was used, but CHF Three / CF Four / O 2 / Ar mixed gas and CF Four / O 2 It is also possible to use a / Ar mixed gas. Thus, O 2 By using the gas containing, it becomes possible to suppress unnecessary deposition effects on the side wall portion.
[0065]
Next, as shown in FIG. Three N Four The remaining 150 mm (30% of the total film thickness) of the film 105 is etched under the high selectivity condition described in the fifth embodiment. As a high selection ratio condition, for example, CHF 3 / CH 2 F 2 / By using CO = 15/15/170 (sccm), RF power of 800 W, and electrode spacing of 40 mm, a selection ratio of about 500 can be achieved. Since the etching amount in this step is as low as 150 mm or less, and therefore the etching time is short (about several seconds), the effect of tailing by polymer film deposition on the side wall is negligible. Further, it is desirable that these two etching steps are continuously performed in the same chamber.
[0066]
Thus, in the sixth embodiment, Si Three N Four The sidewall spacer etching is divided into a plurality of steps, and (1) Si for each step. Three N Four Since the two different roles of vertical processing of the sidewall and (2) securing of the high selectivity to Si are independently performed, the high selectivity to Si and the vertical processing, which were in a conventional trade-off relationship, are simultaneously performed. It became possible to achieve.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a thin film SOI device, it is possible to form a sidewall under ultra-high selectivity etching conditions, and to reduce the amount of reduction in the SOI layer as much as possible. Furthermore, even when the amount of reduction of the SOI layer is reduced as much as possible, it is possible to provide a field effect transistor having a stable and high current driving capability. Furthermore, even when the amount of reduction of the SOI layer is reduced as much as possible, a high yield can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a dipole ring type magnetron RIE apparatus.
FIG. 2 CHF Three / SiO for total gas flow rate 2 Si etching rate and SiO 2 It is explanatory drawing which shows the change of / Si selectivity.
FIG. 3 CHF Three / SiO for the total pressure of CO gas 2 Si etching rate and SiO 2 It is explanatory drawing which shows the change of / Si selectivity.
FIG. 4 shows a high selectivity ratio against Si (CHF). Three It is explanatory drawing which shows the shape at the time of forming a side wall spacer by / etching in a single step using / CO gas.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an FET structure according to a second embodiment.
6A and 6B are explanatory views showing an FET structure according to a second embodiment, in which FIG. 6A shows a shape before etching, FIG. 6B shows an etching shape in a first step, and FIG. This is the etching shape of the step.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing local Si collapse (sub-trench or trenching) at the end of a sidewall spacer when vertical processing is performed with a high selectivity to Si.
FIG. 8 CHF Three / Si for all gas pressure Three N Four , Si etching rate and Si Three N Four It is explanatory drawing which shows the change of / Si selectivity.
FIG. 9 CH 2 F 2 / CHF Three Si against flow ratio Three N Four , Si etching rate and Si Three N Four It is explanatory drawing which shows the change of / Si selectivity.
10A and 10B are explanatory views showing an FET structure according to a sixth embodiment, wherein FIG. 10A shows a shape before etching, FIG. 10B shows an etching shape in the first step, and FIG. 10C shows a second shape. This is the etching shape of the step.
[Explanation of symbols]
21 Gate electrode
22 Gate oxide film
25 Si substrate
26 SiO 2 film
33 Sidewall spacer

Claims (4)

シリコンを含有する半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に対して異方性エッチングを施し、前記絶縁膜の膜厚の70%〜90%に相当する分だけ前記絶縁膜をエッチング除去する第1のエッチング工程と、
前記異方性エッチングよりもシリコンとの選択比が高いシリコンとの選択比が500以上の条件にて残存する前記絶縁膜のエッチングを行う第2のエッチング工程と、
を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
Forming a gate electrode on a semiconductor substrate containing silicon;
Forming an insulating film on the semiconductor substrate including the gate electrode;
A first etching step in which anisotropic etching is performed on the insulating film, and the insulating film is etched away by an amount corresponding to 70% to 90% of the thickness of the insulating film;
A second etching step of etching the remaining insulating film under a condition where the selectivity to silicon is higher than that of the anisotropic etching and the selectivity to silicon is 500 or more;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。  2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is a silicon oxide film. 請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法において、前記第1のエッチング工程と前記第2のエッチング工程とが、同一のエッチング装置を用いて行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein the first etching step and the second etching step are performed using the same etching apparatus. . 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板は、絶縁層と、前記絶縁層上に形成されたシリコン層を有する半導体基板であり、前記ゲート電極は前記シリコン層上に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。  2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a semiconductor substrate having an insulating layer and a silicon layer formed on the insulating layer, and the gate electrode is formed on the silicon layer. A method of manufacturing a semiconductor device.
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