JP3719669B2

JP3719669B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP3719669B2
Application number: JP2002192527A
Authority: JP
Inventors: 秀樹堂下; 哲也松谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: JP2004039755A

Description

【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゲート幅が０．１８μｍ以下である半導体装置では、半導体装置の高性能化のためにゲート絶縁膜の厚さがますます薄くなってきている。また、ゲート電極の構造は、従来の同極ゲート構造から、ｐ型チャネルトランジスタにはｐ＋電極、ｎチャネルトランジスタにはｎ＋電極を用いた異極ゲート構造へと移行が進んでいる。以下、従来の半導体装置の製造方法を図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、プラズマエッチング装置の構造を示す模式図である。図２および図３は、半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０００３】
図１に示すように、プラズマエッチング装置１００は、内壁がセラミック、アルミナまたは石英等の絶縁物で覆われ、接地されているチャンバー２１と、高周波電圧が印加されるコイル状の上部電極２２と、高周波電圧が印加される試料台となる下部電極２３とを備えている。
【０００４】
チャンバー２１内には、エッチングガスがマスフローコントローラ（図示せず）を介して導入口（図示せず）から導かれる。チャンバー２１の内圧は、ターボポンプ（図示せず）によって０．１Ｐａから１０Ｐａ程度に制御できるようになっている。
【０００５】
上部電極２３に高周波電圧を印加することによって、誘導結合プラズマがチャンバー２１内に発生する。
【０００６】
下部電極２３に高周波電圧を印加することによって、イオンエネルギーの制御を行なう。下部電極２３の内部は、冷媒などにより電極温度を制御する機構（図示せず）を有しており、電極温度を−３０℃から１０℃程度まで制御できるようになっている。
【０００７】
次に、図１に示すプラズマエッチング装置１００を用いて行なわれる従来の半導体装置の製造方法を説明する。
【０００８】
まず、図２（ａ）に示す工程で、半導体基板１上にゲート酸化膜２（厚さ約３ｎｍ）、およびポリシリコン膜３（厚さ約２００ｎｍ）を順に堆積する。
【０００９】
次に、図２（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜３上にレジストパターン４を形成し、Ｖ族の元素であるリンを、例えば注入エネルギー１０ｋｅＶ、注入量５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-2でポリシリコン膜３に注入し、ポリシリコン膜３にｎ型領域５を形成する。
【００１０】
次に、図２（ｃ）に示す工程で、ポリシリコン膜３上にレジストパターン６を形成し、III族の元素であるホウ素を、例えば注入エネルギー５ｋｅＶ、注入量５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ・ｃｍ^-2でポリシリコン膜３に注入し、ポリシリコン膜３にｐ型領域７を形成する。
【００１１】
上述の図２（ａ）〜（ｃ）の工程を経て、ポリシリコン膜３にはｎ型領域５、ｐ型領域７、非注入領域８の３つの領域が形成される。
【００１２】
次に、図３（ａ）に示す工程で、ｎ型領域５、ｐ型領域７および非注入領域８が形成されたポリシリコン膜３上にレジストパターン９を形成する。
【００１３】
次に、図３（ｂ）に示す工程で、レジストパターン９をマスクとしてポリシリコン膜３のプラズマエッチングを行なう。このことによって、ｎ型ゲート電極１０、ｐ型ゲート電極１１およびアンドープゲート電極１２が形成される。
【００１４】
図３（ｂ）に示す工程で行なうポリシリコン膜３のプラズマエッチングでは、プラズマエッチングガスとして公知のＣｌ₂／ＨＢｒ混合ガスまたはＣｌ₂／ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスのいずれかを用い、プラズマ発光分光技術を利用してプラズマ発光によるポリシリコン膜３のプラズマエッチングの終点判定を行なっている。Ｃｌ₂／ＨＢｒ混合ガスまたはＣｌ₂／ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスを用いたプラズマエッチングでは、プラズマエッチング中のプラズマ発光において、３８５ｎｍから４０５ｎｍまでの範囲の波長領域にピークが現れる。このため、上記の範囲にある波長の発光をモニターすることによって終点判定を行なう。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、上記図３（ｂ）に示す工程でポリシリコン膜３のプラズマエッチングを行なうと、図４に示すように、ｎ型領域５の直下に位置していたゲート酸化膜２に損傷Ａが発生する不具合がある。
【００１６】
本発明は、上記不具合を解決するためになされたものであり、ゲート絶縁膜の損傷が抑制、防止された半導体装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１および第２領域を有する半導体基板上に、ゲート絶縁膜と半導体層とを順に堆積する工程（ａ）と、上記半導体層のうちの上記第１領域に位置する領域にｎ型不純物を含む第１部分と、上記半導体層のうちの上記第２領域上に位置する領域に上記第１領域よりもｎ型不純物濃度が低い第２部分とを形成する工程（ｂ）と、上記半導体層上に開口部を有するマスクを形成し、上記マスクを用いて上記半導体層のプラズマエッチングを行なうことによって、ゲート電極を形成する工程（ｃ）とを含み、上記工程（ｃ）において、上記第２領域におけるプラズマエッチングの開始から上記開口部内に上記ゲート絶縁膜が露出するまでのプラズマ発光強度の変化量に対する、上記第１領域におけるプラズマエッチングの開始から上記開口部内に上記ゲート絶縁膜が露出するまでのプラズマ発光強度の変化量の比が０．３以上となるように、上記工程（ｂ）で上記第１および第２部分を形成する。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体層のうち、第２部分よりもエッチング速度が大きい第１部分のエッチングが終了した時点で確実に終点判定を行なうことができ、ゲート絶縁膜の損傷の発生を抑制、防止することができる。
【００１９】
上記工程（ｂ）では、上記半導体層における上記第１部分が占める割合が、５０％以上であることが好ましい。
【００２０】
このことによって、半導体層のうちの第１部分のエッチングが終了した時点でさらに確実に終点判定を行なうことができる。
【００２１】
上記工程（ｂ）では、上記半導体層のうちの上記第２部分は、不純物が注入されていない不純物非注入部分またはｐ型不純物が注入されたｐ型部分を含む構成としてもよい。
【００２２】
このことによって、ｎ型、ｐ型および不純物非注入の各ゲート電極を備える半導体装置が得られる。
【００２３】
上記工程（ｃ）は、上記第１領域において上記開口部内に上記ゲート絶縁膜を露出させる第１ステップと、上記第２領域において上記開口部内に上記ゲート絶縁膜を露出させる第２ステップとを含むことが好ましい。
【００２４】
このことによって、エッチングされずに残存する半導体層の発生を防止することができる。
【００２５】
上記半導体層は、ポリシリコン層であり、上記工程（ｃ）では、ＨＢｒとＯ₂との混合ガス、またはＨＢｒとＯ₂とＣｌ₂との混合ガスをエッチングガスとして用い、上記エッチングガス中のＨＢｒの割合が７０％以上であること構成としてもよい。
【００２６】
このことによって、プラズマエッチングにおいて特定波長の光の発光強度が大きくなる。従って、第１および第２領域におけるプラズマエッチングの開始から開口部内にゲート絶縁膜が露出するまでのプラズマ発光強度の変化量が増幅される。このため、半導体層のうち、第２部分よりもエッチング速度が大きい第１部分のエッチングが終了した時点で容易に且つ確実に終点判定を行なうができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
上述のように、従来の半導体装置の製造方法では、ｎ型領域５の直下に位置していたゲート絶縁膜に損傷が発生することがある。
【００２８】
そこで本発明者らは、ｎ型領域５の直下に位置していたゲート絶縁膜に発生する損傷の原因が、ｎ型領域５、ｐ型領域７および非注入領域８のそれぞれにおける速度の違いによるもの考え、各領域の速度を調査した。この結果を図４および図５に示す。
【００２９】
図５は、レジストパターン９をマスクとして、ポリシリコン膜３のプラズマエッチングを行っている最中の状態を表す断面図である。すなわち、図３（ｂ）に示す工程の途中の状態を表している。このとき、半導体基板１上には、ゲート酸化膜２（厚さ約３ｎｍ）と、ポリシリコン膜３（厚さ約２００ｎｍ）と、レジストパターン９とが順に形成されている。ポリシリコン膜３には、ｎ型領域５（ポリシリコン膜３全体に占める割合２０％）、ｐ型領域７（ポリシリコン膜３全体に占める割合４０％）、非注入領域（ポリシリコン膜３全体に占める割合４０％）が形成されている。また、図４（図２（ｂ））に示す工程では、一般的にエッチングガスとして用いられる、Ｃｌ₂／ＨＢｒ混合ガスまたはＣｌ₂／ＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスが用いられている。
【００３０】
図５では、ｎ型領域５においてレジストパターン９が形成されていない領域のポリシリコン膜３の膜厚をｘ、ｐ型領域７においてレジストパターン９が形成されていない領域のポリシリコン膜３の膜厚をｙ、非注入領域８においてレジストパターン９が形成されていない領域のポリシリコン膜３の膜厚をｚとして表している。図５に示すように、ポリシリコン膜３のプラズマエッチングを行っている最中では、各領域の膜厚ａ、ｂおよびｃの大小関係は、次の式（１）に示すようになっている。
【００３１】
ｘ＜＜ｙ＜ｚ（１）
つまり、ｎ型領域５における速度Ｘ、ｐ型領域７における速度Ｙおよび非注入領域８における速度Ｚの大小関係は次の式（２）に示すようになっている。
【００３２】
Ｘ＞＞Ｙ＞Ｚ（２）
これは、エッチングガスとポリシリコン膜３とが反応する際に、各領域のポリシリコン膜３中に存在し、反応に寄与する電子数が、次の式（３）に示す関係になっているからである。
【００３３】
(ｎ型領域の電子数)＞＞(非注入領域の電子数)＞(ｐ型領域の電子数) (３)
次に、ポリシリコン膜をプラズマエッチングする際のプラズマ発光を分光測定技術を用いてモニターした結果を図６に示す。図６（ａ）は、ｎ型領域のみが形成されたポリシリコン膜、ｐ型領域のみが形成されたポリシリコン膜、非注入領域のみが形成されたポリシリコン膜のそれぞれのプラズマエッチングの際のプラズマ発光をモニターした結果を示す図である。図６（ｂ）は、図５（すなわち図３（ｂ））に示すポリシリコン膜３のプラズマエッチングの際のプラズマ発光をモニターした結果を示す図である。なお、ここでモニターしている発光波形は、ＳｉＣｌ_xの発光のうちの波長３９０ｎｍの光である。
【００３４】
図６（ａ）中の折れ線１５は、ｎ型不純物が注入されたポリシリコン膜をプラズマエッチングした場合のプラズマ発光を、折れ線１６は、ｐ型不純物が注入されたポリシリコン膜をプラズマエッチングした場合のプラズマ発光を、折れ線１７は、アンドープのポリシリコン膜をプラズマエッチングした場合のプラズマ発光をそれぞれ表す。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、ｎ型不純物が注入されたポリシリコン膜は、ｐ型不純物が注入されたポリシリコン膜およびアンドープのポリシリコン膜に比べて、短時間で発光強度が減少する。これは、ｎ型不純物が注入されたポリシリコン膜の速度が速いため、ｎ型不純物が注入されたポリシリコン膜が短時間で除去されることを示している。同様に、アンドープのポリシリコン膜は、ｐ型不純物が注入されたポリシリコン膜に比べて、短時間で発光強度が減少する。従って、上記式（２）の関係と合致している。
【００３６】
実際には、ポリシリコン膜３には、ｎ型領域５（ポリシリコン膜３全体に占める割合２０％）、ｐ型領域７（ポリシリコン膜３全体に占める割合４０％）および非注入領域（ポリシリコン膜３全体に占める割合４０％）が形成されているので、図５（すなわち図３（ｂ））に示すポリシリコン膜３のプラズマエッチングの際には、プラズマの発光強度の時間変化は、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）中の折れ線１５、１６および１７を合成した折れ線１８となる。
【００３７】
ここで、図６（ｂ）中に示す点Ｓ₁、Ｓ₂およびＳ₃は、折れ線１８の変曲点をであり、点Ｓ₁はｎ型領域５のポリシリコン膜３のプラズマエッチングが終了した点を、点Ｓ₂は非注入領域８のポリシリコン膜３のプラズマエッチングが終了した点を、点Ｓ₃はｐ型領域のポリシリコン膜３のプラズマエッチングが終了した点をそれぞれ示している。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了した点Ｓ₁までの発光強度の変化量ｖが非常に小さいので、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了した点Ｓ₁では終点判定できずに、変化量が大きいｐ型領域７のポリシリコン膜３のエッチングが終了した点Ｓ₃で終点判定してしまうことがある。
【００３９】
点Ｓ₃で終点判定を行なうと、ｎ型領域５のポリシリコン膜３の直下に位置するゲート酸化膜２は、Ｅで示される時間だけ過剰にエッチングされる。このため、図４に示すように、ゲート酸化膜２に損傷Ａが発生してしまう。
【００４０】
そこで、本発明者らは、ｎ型領域５のポリシリコン膜３の直下に位置するゲート酸化膜２に損傷を防止するために、ｎ型領域５のポリシリコン膜３の直下に位置するゲート酸化膜のエッチングが終了する点Ｓ₁で終点判定できるようにすればよいと考察した。以下の実施形態１から３は、この考察に基づいて実施したものである。
【００４１】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。
【００４２】
（実施形態１）
本実施形態の製造方法は、従来の半導体装置の製造方法と同様に、図１に示すプラズマエッチング装置１００を用いて行なわれる。また、本実施形態の製造方法の各工程も、従来の半導体装置の製造方法とほぼ同じであり、図２および図３に示す各工程を行なう。このため、本実施形態の製造方法の各工程の説明は省略する。但し、本実施形態と従来の半導体装置の製造方法との間では、図３（ｂ）に示す工程が異なる。以下に、本実施形態の半導体装置の製造方法における図３（ｂ）に示す工程を詳細に説明する。
【００４３】
図７（ａ）は、ｎ型領域５、ｐ型領域７および非注入領域８が形成されたポリシリコン膜３をプラズマエッチングする際のプラズマ発光をモニターした結果を示す図である。すなわち、図７（ａ）は、上記図３（ｂ）に示す工程においてプラズマ発光分光測定を行なった結果を示している。図７（ａ）中の縦軸は発光強度を、横軸はエッチング時間をそれぞれ示している。なお、このときモニターした発光波長は３９０ｎｍであり、図中に示すａはポリシリコン膜３のエッチングの開始からポリシリコン膜３のエッチングの終了までの発光強度の変化量を表し、ｂはポリシリコン膜３のエッチングの開始からｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングの終了した点Ｔ₁までの発光強度の変化量を表す。また、本実施形態において、ｎ型領域５はポリシリコン膜３の全領域の５０％以上を占めるように形成されている。
【００４４】
図７（ｂ）は、ポリシリコン膜３の全領域に占めるｎ型領域５の割合に対して、ポリシリコン膜３のエッチング開始時の発光強度に対するｎ型領域５のエッチング終了時の発光強度の変化率（図７（ａ）中に示すａに対するｂの割合：ｂ／ａ）をプロットした図である。図７（ｂ）中の縦軸は発光強度の変化率ｂ／ａを、横軸はポリシリコン膜３の全領域に占めるｎ型領域５の割合をそれぞれ示している。
【００４５】
本実施形態では、上記図３（ｂ）に示す工程を、２つのステップ（第１ステップおよび第２ステップ）で行なう。
【００４６】
まず、本実施形態では、第１ステップでのポリシリコン膜３のプラズマエッチングの条件を、Ｃｌ₂流量１００ｍｌ／ｍｉｎ、ＨＢｒ流量１００ｍｌ／ｍｉｎ、Ｏ₂流量３ｍｌ／ｍｉｎ、圧力０．５Ｐａ、上部電極２２への印加電力２００Ｗ、下部電極２３への印加電力３０Ｗ、下部電極温度２０℃としている。
【００４７】
上記エッチング条件下でのポリシリコン膜３のエッチング速度は、ｎ型領域５では１８０ｎｍ／ｍｉｎ、ｐ型領域７では１４５ｎｍ／ｍｉｎ、非注入領域８では１５０ｎｍ／ｍｉｎとなり、ポリシリコン膜３のエッチング速度比は、ｎ型領域５：非注入領域８：ｐ型領域７＝１．０：０．８３：０．８となる。
【００４８】
本発明者らの実験によれば、図７（ａ）に示す発光強度の変化率ｂ／ａが０．３以上となると、発光強度の変化量ｂが非常に大きくなるので、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了した時点Ｔ₁で確実に終点判定を行なうことができることがわかった。
【００４９】
さらに、図７（ｂ）に示すように、ｎ型領域５の全領域に占める割合が増加するにつれて、発光強度の変化率ｂ／ａが大きくなる。すなわち、図７（ｂ）は、ｎ型領域５を大きくすれば、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了する時点Ｔ₁の終点判定が容易になり、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了した時点Ｔ₁で確実にエッチングを終了できることを示している。従って、本実施形態では、図７（ｂ）において発光強度の変化率ｂ／ａが０．３以上となる、ｎ型領域５を全領域の５０％以上とすることが好ましい。
【００５０】
次に、第２ステップでは、残存するｐ型領域７および非注入領域８のポリシリコン膜３をエッチングする。本実施形態では、第２ステップでのポリシリコン膜３のプラズマエッチングの条件を、Ｃｌ₂流量５０ｍｌ／ｍｉｎ、ＨＢｒ流量１００ｍｌ／ｍｉｎ、Ｏ₂流量５ｍｌ／ｍｉｎ、圧力２．０Ｐａ、上部電極印加電力２００Ｗ、下部電極印加電力５０Ｗ、下部電極温度２０℃とし、６０秒間のエッチング（オーバーエッチング）を行なう。本実施形態の第２ステップの条件下でのポリシリコン膜３のエッチング速度は、ｐ型領域７では１６５ｎｍ／ｍｉｎ、非注入領域８では１７０ｎｍ／ｍｉｎとなる。このため、６０秒間のエッチングを行なうと、ｐ型領域７のポリシリコン膜３を１６５ｎｍ、非注入領域８のポリシリコン膜を１７０ｎｍエッチングすることになり、十分なオーバーエッチングを行なうことができ、ポリシリコン膜３のエッチング残りの発生が抑制、防止される。
【００５１】
また、第２ステップの上記条件では、ポリシリコン膜３のエッチング選択比は、ゲート酸化膜２に対して約２００と非常に大きい。このため、６０秒間のエッチングでは厚さ３ｎｍのゲート酸化膜に損傷がほとんど発生しない。
【００５２】
以上に述べたように、本実施形態によれば、ゲート酸化膜２に損傷を発生させることなく、エッチングされずに残存するポリシリコン膜３の発生を抑制、防止することができる。
【００５３】
（実施形態２）
本実施形態の製造方法は、上記実施形態１の半導体装置の製造方法とほぼ同様である。但し、本実施形態と上記実施形態１の半導体装置の製造方法との間では、図３（ｂ）に示す工程のうちの第１ステップが異なる。以下に、本実施形態の半導体装置の製造方法における図３（ｂ）に示す工程の第１ステップを詳細に説明する。
【００５４】
図８は、図８は、ポリシリコン膜のプラズマエッチングにおける全ガス流量に対するＨＢｒ流量の割合と、波長３９０ｎｍおよび４２６ｎｍの光の発光強度の関係を示したものである。縦軸はプラズマ発光強度を、横軸は全ガス流量に占めるＨＢｒ流量の割合をそれぞれ示している。なお、ここで行なっているプラズマエッチングの条件は、Ｃｌ₂流量５０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｏ₂流量３ｍｌ／ｍｉｎ、圧力０．５Ｐａ、上部電極印加電力２００Ｗ、下部電極印加電力３０Ｗ、下部電極温度２０℃であり、全ガス流量に占めるＨＢｒ流量の割合を変化させている。
【００５５】
図８に示すように、波長３９０ｎｍの光の発光強度は、ＨＢｒ流量が０ｍｌ／ｍｉｎで最大であり、ＨＢｒ流量を増加させると減少していく。また、波長４２６ｎｍの光の発光強度は、ＨＢｒ流量が０ｍｌ／ｍｉｎで最小となり、ＨＢｒ流量を増加させるに従って大きくなっている。特に、ＨＢｒ流量が全ガス流量の７０％以上になると、波長４２６ｎｍの光の発光強度は、ＨＢｒ流量が０ｍｌ／ｍｉｎであるときの波長３９０ｎｍの光の発光強度より大きくなっている。
【００５６】
従って、ポリシリコン膜のプラズマエッチングにおいて、ＨＢｒ／Ｃｌ₂／Ｏ₂混合ガスを用いる場合、ＨＢｒ流量の割合を全ガス流量の７０％以上にすると、波長４２６ｎｍの光の発光強度が波長３９０ｎｍの光よりも大きくなる。このため、波長４２６ｎｍの光を、上記実施形態１の図３（ｂ）に示す工程の第１ステップにおいて、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングの終点判定に採用すれば、ポリシリコン膜３のエッチングを開始した時点からｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了した時点までの発光強度の変化量ｂを、さらに大きな変化量として観測することができる。
【００５７】
なお、波長４２６ｎｍの光を用いた場合、発光強度が全体として大きな値となるので、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了した時点で確実に終点判定を行なうことができる発光強度の変化率ｂ／ａは、上記実施形態１と変わらず、０．３以上である。
【００５８】
本発明者らは、実際に上述のように、全ガス流量に対するＨＢｒ流量の割合が７０％以上となる条件でポリシリコン膜３のプラズマエッチングを行ない、４２６ｎｍの発光で終点判定を行なった。その結果、３９０ｎｍの発光で終点判定を行なった場合に比べて、発光強度の変化量ｂが約１．５倍大きくなり、容易に且つ確実に終点判定を行なうことができた。
【００５９】
つまり、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上記実施形態１よりもさらに確実に、ｎ型領域５のポリシリコン膜３のエッチングが終了した時点で終点判定を行なうことができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、ＨＢｒ／Ｃｌ₂／Ｏ₂混合ガスを用いたが、ＨＢｒ／Ｃｌ₂／Ｏ₂混合ガスの代わりにＨＢｒ／Ｏ₂混合ガスを用いても全く同様の効果が得られる。
【００６１】
（その他の実施形態）
上記実施形態１および２では、図１に示すＴＣＰ（ＴｒａｎｓｆｅｒＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）方式のプラズマ源を搭載するプラズマエッチング装置１００を用いたが、それ以外のプラズマエッチング装置を用いても一向に構わない。例えば、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）方式等のプラズマ源を搭載するプラズマエッチング装置を用いても、上記実施形態１および２と同様の効果が得られる。
【００６２】
また、タングステン膜などの金属膜が堆積されたポリシリコン膜、またはＷＳｉｘ膜などのシリサイド膜が堆積されたポリシリコン膜からゲート電極を形成する際にも上記実施形態１および２を全く同様に適用することが可能である。すなわち、ポリメタル構造およびポリサイド構造のゲート電極を備える半導体装置の製造においても、上記実施形態１および２を全く同様に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、ゲート絶縁膜の損傷が抑制、防止された半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、プラズマエッチング装置の構造を示す模式図である。
【図２】図２は、半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】図３は、半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】図４は、従来の半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置を示す図である。
【図５】図５は、レジストパターン９をマスクとして、ポリシリコン膜３のプラズマエッチングを行っている最中の状態を表す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、ｎ型領域のみが形成されたポリシリコン膜、ｐ型領域のみが形成されたポリシリコン膜、非注入領域のみが形成されたポリシリコン膜のそれぞれのプラズマエッチングの際のプラズマ発光をモニターした結果を示す図である。図６（ｂ）は、図５（すなわち図３（ｂ））に示すポリシリコン膜のプラズマエッチングの際のプラズマ発光をモニターした結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、ｎ型領域、ｐ型領域および非注入領域が形成されたポリシリコン膜をプラズマエッチングする際のプラズマ発光をモニターした結果を示す図である。図７（ｂ）は、ポリシリコン膜の全領域に占めるｎ型領域の割合に対して、ポリシリコン膜のエッチング開始時の発光強度に対するｎ型領域のエッチング終了時の発光強度の変化率をプロットした図である。
【図８】図８は、ポリシリコン膜のプラズマエッチングにおける全ガス流量に対するＨＢｒ流量の割合と、波長３９０ｎｍおよび４２６ｎｍの光の発光強度の関係を示したものである。
【符号の説明】
１半導体基板
２ゲート酸化膜
３ポリシリコン膜
４、６、９レジストパターン
５ｎ型領域
７ｐ型領域
８非注入領域
１０ｎ型ゲート電極
１１ｐ型ゲート電極
１２アンドープゲート電極
２１チャンバー
２２上部電極
２３下部電極
１００プラズマエッチング装置

Claims

第１及び第２領域を有する半導体基板上に、ゲート絶縁膜とシリコン層とを順に堆積する工程（ａ）と、
上記シリコン層のうちの上記第１領域に位置する領域にｎ型不純物を含む第１部分と、上記シリコン層のうちの上記第２領域上に位置する領域に上記第１領域よりもｎ型不純物濃度が低い第２部分とを形成する工程(ｂ)と、
上記シリコン層上に開口部を有するマスクを形成し、上記マスクを用いて上記シリコン層のプラズマエッチングを行うことによって、ゲート電極を形成する工程(ｃ)とを含み、
上記工程(ｃ)において、上記第２領域におけるプラズマエッチングの開始から上記開口部内に上記ゲート絶縁膜が露出するまでのプラズマ発光強度の変化量に対する、上記第１領域におけるプラズマエッチングの開始から上記開口部内に上記ゲート絶縁膜が露出するまでのプラズマ発光強度の変化量の比が０．３以上となるように、上記工程（ｂ）で上記第１及び第２部分を形成するとともに、上記シリコン層のプラズマエッチングにおいて、エッチングガス中のＨＢｒの割合が７０％以上である、ＨＢｒとＯ₂との混合ガス、またはＨＢｒとＯ ₂とＣｌ₂との混合ガスをエッチングガスとして用い、上記プラズマ発光強度は波長４２６ｎｍの光を用いて上記変化量をモニターすることによってエッチング終点判定を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｂ）では、上記シリコン層における上記第１部分が占める割合が、５０％以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｂ）では、上記シリコン層のうちの上記第２部分は、不純物が注入されていない不純物非注入部分またはｐ型不純物が注入されたｐ型部分を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｃ）は、上記開口部内において、上記第１領域において上記開口部内に上記ゲート絶縁膜を露出させる第１ステップと、上記第２領域において上記開口部内に上記ゲート絶縁膜を露出させる第２ステップとを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。