JPH01251719A - Surface treatment - Google Patents

Surface treatment

Info

Publication number
JPH01251719A
JPH01251719A JP7897488A JP7897488A JPH01251719A JP H01251719 A JPH01251719 A JP H01251719A JP 7897488 A JP7897488 A JP 7897488A JP 7897488 A JP7897488 A JP 7897488A JP H01251719 A JPH01251719 A JP H01251719A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
etching
gas
inert
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7897488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotake Nishino
弘剛 西野
Keiji Horioka
啓治 堀岡
Haruo Okano
晴雄 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7897488A priority Critical patent/JPH01251719A/en
Publication of JPH01251719A publication Critical patent/JPH01251719A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve breakdown strength by setting a temperature of a substrate to be treated having irregularities or steps on the surface thereof to a liquefying temperature of an inert gas under partial pressure of the inert gas, and by subjecting the substrate to be treated to a dry etching process while covering the surface thereof with the inert gas to chamber the pointed edges thereon. CONSTITUTION:A sample having irregularities 31 on the surface of a single crystal silicon film, a polycrystalline silicon film, etc., worn due to RIE, etc., is placed within a vacuum container. Then, an inert gas is introduced to both an etching gas and an etching species to subject the sample to a dry etching process while maintaining the temperature of the sample at a temperature of liquefying the inert gas. As a result, the recessed portions are covered deep and the projected portions are covered thin by a liquid 32. This allows projected portions to be selectively etched, thereby contributing to reducing the irregularities and thus to flattening.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体製造工程における表面処理方法に係り
、特に凹凸や段差の角度を丸めたり、凹凸表面を平坦化
する表面処理方法に関する。
Detailed Description of the Invention (Objective of the Invention) (Industrial Field of Application) The present invention relates to a surface treatment method in a semiconductor manufacturing process, and in particular to a surface treatment method for rounding the angle of unevenness or steps, or flattening an uneven surface. Regarding processing method.

(従来の技術) 近年、MOSダイナミックメモリのキャパシタ容量を増
大する方法として、半導体基板の表面に溝を掘り、この
溝内にキャパシタを形成する、所謂トレンチキャパシタ
技術が注目されている。
(Prior Art) In recent years, so-called trench capacitor technology, in which a trench is dug in the surface of a semiconductor substrate and a capacitor is formed in the trench, has been attracting attention as a method of increasing the capacitance of a capacitor in a MOS dynamic memory.

この技術では、素子の占有面積を増大することなくキャ
パシタ容量を大きくできるので、微細化。
With this technology, the capacitor capacity can be increased without increasing the area occupied by the device, allowing for miniaturization.

高集積化に極めて有効である。Extremely effective for high integration.

ところが、トレンチ溝を反応性イオンエツチング(RI
E)等により形成すると、一般に溝の上部や底部の角の
曲率半径は極めて小さくなる。このような溝を熱酸化す
ると、熱酸化は体積が膨張する反応であるから、急峻な
角部ではストレスが集中し平坦部より酸化が進行せず、
得られるゲート酸化膜は角度での膜厚が薄いものとなる
。酸化膜が薄いと電界強度が大きくなるため、キャパシ
タを形成し動作させると角部で絶縁破壊が起き易くなっ
たり、リーク電流が増大して性能が低下す′る等の問題
が生じていた。
However, reactive ion etching (RI)
E) etc., the radius of curvature of the top and bottom corners of the groove is generally extremely small. When such grooves are thermally oxidized, thermal oxidation is a reaction in which the volume expands, so stress concentrates at steep corners and oxidation does not progress as much as at flat areas.
The obtained gate oxide film has a thin film thickness at an angle. When the oxide film is thin, the electric field strength increases, so when a capacitor is formed and operated, dielectric breakdown tends to occur at the corners, leakage current increases, and performance deteriorates, among other problems.

上記問題を解決する手段として高温の熱酸化、いわゆる
犠牲酸化が多く用いられている。これは、ストレスが十
分低くなる高温で熱酸化を行うもので、酸化剤の供給が
溝の上の角部では平坦部より多く下の角部では少いため
、酸化が上の角部では速く下の角部では遅く進行して、
角部は丸められと言うものである。しかし、高温処理を
行うと表面に付着した汚染物が基板中に拡散する等の問
題が生じる。
As a means to solve the above problems, high temperature thermal oxidation, so-called sacrificial oxidation, is often used. This method performs thermal oxidation at a high temperature where the stress is sufficiently low, and the supply of oxidizing agent is higher at the upper corners of the groove than at the flat areas, and less at the lower corners, so oxidation decreases faster at the upper corners. It progresses slowly at the corner of
The corners are said to be rounded. However, high-temperature processing causes problems such as contaminants adhering to the surface diffusing into the substrate.

急峻な角部は、他にも多くの素子の製造工程で問題とな
る。例えば、スタックドキャパシタは、多結晶シリコン
薄膜等の電極を他の素子や素子分離領域の上に積み重ね
てその表面を酸化した後、さらにもう一方の電極を形成
してキャパシタとするものであるが、RIE等により加
工された下段の電極では、上部の角の曲率半径が小さく
、これをそのまま酸化するとトレンチキャパシタと同様
に角部での酸化膜厚が薄くなって絶縁耐圧が低くなり、
リーク電流が増大する。
Sharp corners are a problem in many other device manufacturing processes. For example, a stacked capacitor is a capacitor made by stacking an electrode such as a polycrystalline silicon thin film on top of another element or element isolation region, oxidizing its surface, and then forming another electrode. In the lower electrode processed by RIE, etc., the radius of curvature at the upper corner is small, and if this is oxidized as is, the oxide film thickness at the corner will become thinner, similar to a trench capacitor, and the dielectric strength will decrease.
Leakage current increases.

また、Ag配線においては、ストレスマイグレーション
と称される応力に起因する配線不良が重大な問題となっ
ている。これは、Apの熱膨張係数がパッシベーション
膜(SiO2)の約50倍であり、パッシベーション膜
の堆積後、温度が堆積温度から室温に下がると1に大き
な引張り応力が働き、断線等の不良を起こすものである
。不良を起こした配線を観察するとノ・ソチが角部から
成長していることが多い。即ち、引張り応力は角部に集
中しやすく、曲率半径が小さい程応力が集中して不良を
起こし易くなる。
Furthermore, in Ag wiring, wiring defects caused by stress, called stress migration, have become a serious problem. This is because the coefficient of thermal expansion of Ap is about 50 times that of the passivation film (SiO2), and after the passivation film is deposited, when the temperature drops from the deposition temperature to room temperature, a large tensile stress acts on 1, causing defects such as disconnection. It is something. If you look at the defective wiring, you will often find that the cracks are growing from the corners. That is, tensile stress tends to concentrate at the corners, and the smaller the radius of curvature, the more likely the stress will be concentrated and defects will occur.

また、RIE等の異方性エツチングで基板81上の絶縁
膜82にコンタクトホールを形成すると、第8図(a)
に示す如くコンタクトホール83の側壁が垂直になる。
Furthermore, when a contact hole is formed in the insulating film 82 on the substrate 81 by anisotropic etching such as RIE, as shown in FIG.
The side walls of contact hole 83 become vertical as shown in FIG.

このため、スバ・ツタ等で配線材料84を埋込む際、第
8図(b)に示すようにコンタクトホール83の内部が
完全に埋め込まれず、空洞85を生じることがある。こ
れは、コンタクトホール83の内部は立体角が小さく、
到達する埋積物が少いためである。従って、埋込みを容
易′にするためには開孔部を広くする必要がある。そこ
で従来、ダウンフロータイブのプラズマエ・ソチング等
の等方的エツチングにより、第8図(e)に示すように
絶縁膜82の上部を、マスク86より広くエツチングし
た後、同図(d)に示すようにRIE等の異方性エツチ
ングにより絶縁膜82を完全にエツチングしたものが用
いられている。しかし、このようなコンタクトホールは
形成工程が複雑である上に急峻な角部を有しているため
、電界集中による断線等の不良を起こし易いという問題
がある。
For this reason, when filling the wiring material 84 with sorrel, ivy, etc., the inside of the contact hole 83 may not be completely filled, resulting in a cavity 85, as shown in FIG. 8(b). This is because the solid angle inside the contact hole 83 is small.
This is because there are fewer deposits to reach. Therefore, in order to facilitate embedding, it is necessary to widen the opening. Therefore, conventionally, the upper part of the insulating film 82 is etched wider than the mask 86 as shown in FIG. 8(e) by isotropic etching such as down-flow type plasma etching, and then as shown in FIG. 8(d). The insulating film 82 is completely etched by anisotropic etching such as RIE. However, since such a contact hole requires a complicated formation process and has sharp corners, there is a problem in that it is susceptible to defects such as disconnection due to electric field concentration.

また、先に述べたトレンチキャパシタやスタ・ソクドキ
ャパシタでは、電極を酸化してゲート酸化膜を形成する
が、その際電極表面の平坦性が問題になる。まず、トレ
ンチキャパシタでは°、トレンチ溝をRIHによって形
成すると、側壁に微小な表面荒れが観察されることがあ
る。この原因は、はっきりしていないがイオン前撃等が
寄与していると考えられる。スタックドキャパシタでは
、電極に多結晶Si薄膜を用いるため表面には多数の結
晶面や粒界が現れている。このように電極表面に凹凸が
あると、ゲート酸化膜と電極との間の界面で、表面準位
の密度が高くなりリーク電流が増大する虞れがある。
Furthermore, in the trench capacitor and star-soaked capacitor described above, the electrode is oxidized to form a gate oxide film, but the flatness of the electrode surface becomes a problem at this time. First, in a trench capacitor, when a trench groove is formed by RIH, minute surface roughness may be observed on the sidewall. The cause of this is not clear, but it is thought that ion advance bombardment etc. contribute. In a stacked capacitor, since a polycrystalline Si thin film is used for the electrode, many crystal planes and grain boundaries appear on the surface. If the electrode surface has such irregularities, there is a risk that the density of surface states will increase at the interface between the gate oxide film and the electrode, leading to an increase in leakage current.

また、最近では集積度を上げるために多層配線が益々用
いられるようになっている。その際、下層配線を絶縁膜
で被覆した後に上層配線を形成するが、絶縁膜は下地を
反映して凹凸を生じるため、上層配線を形成する前に絶
縁膜を平坦化する必要がある。平坦化のために種々の方
法が考察されているが、その1つに絶縁膜を厚く形成し
ておき、エツチングにより平坦化するエツチングバック
法がある。しかし、単にエツチングしただけでは平坦に
ならないため、通常レジストを塗布して表面を平坦にし
、レジスト及び絶縁膜を同時にエツチングする方法がと
られている。このため、工程数が増え、多大な時間がか
かる問題がある。
Furthermore, recently, multilayer wiring has been increasingly used to increase the degree of integration. At this time, the upper layer wiring is formed after covering the lower layer wiring with an insulating film, but since the insulating film has unevenness reflecting the underlying layer, it is necessary to flatten the insulating film before forming the upper layer wiring. Various methods have been considered for planarization, one of which is an etching back method in which a thick insulating film is formed and planarized by etching. However, simply etching does not make the surface flat, so a method is usually used in which a resist is applied to flatten the surface and the resist and insulating film are etched at the same time. Therefore, there is a problem that the number of steps increases and it takes a lot of time.

(発明が解決しようとする課題) このように従来、RIE等の異方性エツチングによりト
レンチ溝やコンタクトホール或いは配線等の段差部を形
成した場合、角部の曲率半径が極めて小さくなり、この
急峻な角部が素子の性能を低下させる要因となっていた
。また、トレンチキャパシタ製造の際、RIEにより溝
を形成すると、内壁に微小な凹凸が生じ、リーク電流の
原因となっていた。これは、スタッドキャパシタの電極
であるPo1y S i薄膜表面でも同じである。また
、多層配線形成の際、下層配線を絶縁膜で被覆後絶縁膜
を平坦化するが、−度しシストを塗布した後エツチング
する必要があり、その工程が煩雑であった。
(Problem to be Solved by the Invention) Conventionally, when a stepped portion such as a trench groove, contact hole, or wiring is formed by anisotropic etching such as RIE, the radius of curvature of the corner portion becomes extremely small, and this steep The rough corners were a factor in degrading the performance of the device. Furthermore, when a trench is formed by RIE during the manufacture of a trench capacitor, minute irregularities occur on the inner wall, causing leakage current. This also applies to the surface of the Po1y Si thin film that is the electrode of the stud capacitor. Further, when forming multilayer wiring, the lower wiring is coated with an insulating film and then the insulating film is flattened, but it is necessary to apply a dry cyst and then perform etching, which is a complicated process.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、凹凸や段差の角部を簡易に丸めるこ
とができ、且つ凹凸表面を簡易に平坦化することができ
、トレンチ溝、コンタクトホール及び配線等の形成の後
処理に適した表面処理本発明の骨子は、被処理基体の表
面をエツチング種に対して不活性な液体で覆いながらド
ライエツチングを行うことにより、被処理基体表面に形
成された段差部の急峻な角部を丸めたり、微小な凹凸や
段差が生じた被処理基体表面を平坦化することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to easily round the corners of unevenness and steps, and to easily flatten the uneven surface. Surface treatment suitable for post-processing for forming grooves, contact holes, wiring, etc. The gist of the present invention is to perform dry etching while covering the surface of the substrate to be treated with a liquid that is inert to the etching species. The purpose of this method is to round off steep corners of stepped portions formed on the surface of a substrate, or to flatten the surface of a substrate to be processed that has minute irregularities or steps.

即ち本発明は、表面に凹凸又は段差が形成された被処理
基体を真空容器内に配置した後、該容器内にエツチング
ガスと共に該エツチングガスから生じるエツチング種に
対して不活性なガスを同時に導入し、被処理基体の温度
を不活性なガスが真空容器内の圧力で液化する温度に保
ち、被処理基体の表面をエツチング種に対して不活性な
液体で覆いながらドライエツチングを行うようにした表
面処理方法である。
That is, in the present invention, after placing a substrate to be processed having irregularities or steps on its surface in a vacuum container, an etching gas and a gas inert to the etching species generated from the etching gas are simultaneously introduced into the container. The temperature of the substrate to be processed is maintained at a temperature at which an inert gas is liquefied by the pressure inside the vacuum container, and dry etching is performed while covering the surface of the substrate with a liquid that is inert to the etching species. This is a surface treatment method.

そして、この処理により、単結晶シリコン基板に掘った
トレンチ溝、多結晶シリコン薄膜の電極、金属薄膜の配
線或いは絶縁膜に開孔したコンタクトホール等の段差部
の急峻な角部に丸みをつけたり、ドライエツチング工程
等を経て微小な凹凸や段差等の荒れが生じた単結晶シリ
コンの表面、多結晶シリコン薄膜の表面或いは配線層を
被覆した絶縁膜の表面を平坦化するようにした方法であ
る。
Through this process, sharp corners of stepped parts such as trenches dug in a single crystal silicon substrate, electrodes in a polycrystalline silicon thin film, wiring in a metal thin film, or contact holes opened in an insulating film can be rounded. This method flattens the surface of single crystal silicon, the surface of a polycrystalline silicon thin film, or the surface of an insulating film covering a wiring layer, which has been roughened by a dry etching process or the like, such as minute irregularities or steps.

(作 用) 本発明によれば、ドライエツチングを行う際、エツング
種に対して不活性な液体が凹の角部では平坦部より厚く
、凸の角部では平坦部より薄く表面を被覆しており、こ
の液体はエツチングを抑制するため、凹の角部では平坦
部よりエツチングが遅く、凸の角部では速く進み、その
結果急峻な角部が丸められる。このようにして角部が丸
められたSi基板の溝や多結晶シリコン薄膜の表面にゲ
ート酸化膜等の絶縁膜を形成してキャパシタを作製する
と、絶縁膜の厚さは均一であるから、従来角部に生じて
いた電界集中も緩和され絶縁破壊耐圧等の特性が向上す
る。
(Function) According to the present invention, when performing dry etching, the liquid inert to the etching species coats the surface of the concave corners more thickly than the flat parts, and the convex corners coats the surface thinner than the flat parts. Since this liquid suppresses etching, etching is slower at concave corners than at flat corners and faster at convex corners, resulting in sharp corners being rounded. When a capacitor is fabricated by forming an insulating film such as a gate oxide film on the groove of a Si substrate with rounded corners or on the surface of a thin polycrystalline silicon film, the thickness of the insulating film is uniform, so it is Electric field concentration occurring at the corners is also alleviated, and properties such as dielectric breakdown voltage are improved.

また、金属配線を絶縁膜で被覆すると、絶縁膜と配線で
は熱膨張率に差があり応力が生じるが、従来ではこの応
力が角部に集中し断線等を引き起こしていた。ところが
上記方法で、角部を丸めると、応力の集中が緩和される
ため断線等の配線不良を生じなくなる。
Furthermore, when metal wiring is covered with an insulating film, stress is generated due to a difference in coefficient of thermal expansion between the insulating film and the wiring, but in the past, this stress was concentrated at the corners and caused wire breakage. However, in the above method, when the corners are rounded, stress concentration is alleviated, so wiring defects such as wire breakage do not occur.

また、絶縁膜を開孔してコンタクトホールを形成する際
、RIE等の異方性エツチングにより生じる急峻な角部
を丸めることができ、断線不良が少くなる。さらに、R
IEの際に上記の様に不活性な液体を表面に形成すると
側壁はテーパ状になるため、1度のエツチングで配線材
料の埋め込みが容易なコンタクトホールを形成すること
ができる。
Further, when forming a contact hole by opening an insulating film, sharp corners caused by anisotropic etching such as RIE can be rounded, thereby reducing disconnection defects. Furthermore, R
When an inert liquid is formed on the surface as described above during IE, the sidewall becomes tapered, so a contact hole that can be easily filled with wiring material can be formed by one etching.

また本発明によれば、ドライエツチングを行う際、表面
の凹部は、エツチング種に対して不活性な液体により厚
く被覆されているのに対し、凸部は殆ど彼覆されていな
いため、凸部が選択的にエツチングされその結果凹凸が
次第になくなって表面が平坦化される。
Further, according to the present invention, when performing dry etching, the concave portions on the surface are thickly covered with a liquid inert to the etching species, whereas the convex portions are hardly covered. is selectively etched, and as a result, the unevenness gradually disappears and the surface becomes flat.

上記方法を用いて、単結晶シリコンや多結晶シリコン薄
膜の表面を平坦化した後、ゲート酸化膜等の絶縁膜を形
成してキャパシタを作製すると、表面準位の密度が小さ
いためリーク電流の小さいキャパシタが得られる。また
、多層配線では、下の配線層を絶縁膜で被覆した後、絶
縁膜上に再び′配線層を形成するが、通常絶縁膜の表面
は下地を反映して凹凸を生じており上の配線層を形成す
る前にこの凹凸を平坦化する必要がある。上記方法を用
いることによりこの凹凸を平坦化することができ多層配
線の形成が容易になる。
After flattening the surface of a single-crystal silicon or polycrystalline silicon thin film using the above method, an insulating film such as a gate oxide film is formed to fabricate a capacitor, resulting in low leakage current due to the low density of surface states. A capacitor is obtained. In addition, in multilayer wiring, after covering the lower wiring layer with an insulating film, another wiring layer is formed on the insulating film, but the surface of the insulating film is usually uneven, reflecting the underlying layer, and the upper wiring layer is coated with an insulating film. These irregularities must be flattened before forming the layer. By using the above method, these unevenness can be flattened, making it easier to form multilayer wiring.

(実施例) まず、実施例を説明する前に本発明の基本原理について
第1図乃至第3図を参照して説明する。
(Embodiments) First, before describing embodiments, the basic principle of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図(a)及び第2図(a)に、RIE等の異方性エ
ツチングにより形成された単結晶シリコンの溝や、多結
晶シリコン、金属、金属珪化物薄膜の配線又は段差部等
の急峻な角部を示す。第1図(a)は凸の角部11、第
2図(a)は凹の角部21である。このような角部11
,21を表面に有する試料を真空容器中に載置した後、
エツチングガスとエツチング種に対して不活性なガスを
導入し、試料温度を不活性なガスが液体になる温度に保
つと、液体と基板表面の濡れが良い場合、凹凸の角部は
それぞれ第1図(b)、第2図(b)に示すように液体
12.22によって被覆される。
Figures 1(a) and 2(a) show grooves in single crystal silicon formed by anisotropic etching such as RIE, wiring or stepped portions in polycrystalline silicon, metal, and metal silicide thin films, etc. Indicates a sharp corner. FIG. 1(a) shows a convex corner 11, and FIG. 2(a) shows a concave corner 21. Such a corner 11
, 21 on the surface is placed in a vacuum container,
When a gas inert to the etching gas and the etching species is introduced and the sample temperature is maintained at a temperature at which the inert gas becomes a liquid, if the liquid and the substrate surface are well wetted, the corners of the unevenness will be As shown in FIG. 2(b) and FIG. 2(b), it is covered with liquid 12.22.

即ち、濡れが悪い場合は液体分子同志の凝集力により液
体は集まって液滴状になるが、液体と表面の付着力が大
きく濡れが良い場合は液体は表面に広がり、角部では表
面張力のため凹では厚く、凸では薄く形成される。この
状態でドライエツチングを行うと表面に形成されている
液体が厚いほど試料表面に到達するエツチング分子が減
り、またエツチング生成物の脱離が抑えられてエツチン
グは遅くなる。従って、液体で厚く被覆された凹の角部
ではエツチングは平坦部より遅く、薄く被覆された凸の
角部ては速くエツチングが進み、その結果第1図(C)
、第2図(C)に示すように凹。
In other words, when wetting is poor, the liquid gathers and forms droplets due to the cohesive force of liquid molecules, but when the adhesion between the liquid and the surface is large and wetting is good, the liquid spreads over the surface, and at the corners, the surface tension is reduced. Therefore, it is thicker in concave areas and thinner in convex areas. If dry etching is performed in this state, the thicker the liquid formed on the surface, the fewer etching molecules will reach the sample surface, and the removal of etching products will be suppressed, resulting in slower etching. Therefore, etching progresses more slowly on concave corners that are thickly coated with liquid than on flat areas, and faster on convex corners that are thinly coated, as shown in Figure 1 (C).
, concave as shown in Figure 2(C).

凸の角部11.21は共に丸められる。The convex corners 11.21 are rounded together.

次に、第3図(a)に、RIE等によってエツチングさ
れ荒れが生じた単結晶シリコン、多結晶シリコン薄膜の
表面や、配線層を彼覆し段差が生じた絶縁膜表面等の凹
凸31を示す。この様な凹凸31のある表面を有する試
料を真空容器中に載置した後、エツチングガスとエツチ
ング種に対して不活性なガスを導入し試料温度を不活性
なガスが液体になる温度に保ちながらドライエツチング
を行うと、上の説明と同じ原理で、第3図(b)のよう
に液体32によって凹部は厚く凸部は薄く被覆される。
Next, FIG. 3(a) shows unevenness 31 on the surface of a monocrystalline silicon or polycrystalline silicon thin film that has been etched and roughened by RIE or the like, or on the surface of an insulating film where a wiring layer has been overturned and a step has been created. . After placing a sample having a surface with such an uneven surface 31 in a vacuum container, a gas inert to the etching gas and etching species is introduced, and the sample temperature is maintained at a temperature at which the inert gas turns into a liquid. However, when dry etching is performed, the concave portions are covered thickly and the convex portions are thinly covered by the liquid 32, as shown in FIG. 3(b), based on the same principle as explained above.

このため、凸部が選択的にエツチングされて第3図(C
)のように凹凸が小さくなり、最終的に同図(d)のよ
うに平坦化される。
For this reason, the convex portions are selectively etched as shown in Fig. 3 (C
), the unevenness becomes smaller, and the surface is finally flattened as shown in (d) of the same figure.

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第4図は本発明の実施例方法に使用したドライエツチン
グ装置を示す概略構成図である。図中41は真空容器で
あり、この容器41内には平行平板78t!lI!42
 a、 42 bが収納されている。被処理基体43を
載置した下部電極42b側に、高周波電源44からの高
周波電力を印加し、反応ガスをガス導入口45 b、 
45 cより供給することにより、反応性イオンエツチ
ングを行うことができる。また、ガス導入口45aには
マイクロ波電源46にカップリングされた放電管47の
一端が接続されており、放電により生じたラジカルを容
器41内へ導入しエツチングを行うこともできる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a dry etching apparatus used in the embodiment method of the present invention. In the figure, 41 is a vacuum container, and inside this container 41 is a parallel flat plate 78t! lI! 42
a, 42 b are stored. High frequency power from a high frequency power source 44 is applied to the lower electrode 42b side on which the substrate 43 to be processed is mounted, and the reaction gas is introduced into the gas inlet 45b,
Reactive ion etching can be performed by supplying from 45c. Further, one end of a discharge tube 47 coupled to a microwave power source 46 is connected to the gas inlet 45a, and radicals generated by discharge can be introduced into the container 41 for etching.

容器41内へ導入されたガスは、ガス排出口48から排
出される。また、図中49は冷却装置であり、被処理基
体の温度を一150℃まで下げることができるようにな
っている。
The gas introduced into the container 41 is discharged from the gas outlet 48. Further, numeral 49 in the figure is a cooling device, which is capable of lowering the temperature of the substrate to be processed to -150°C.

次に、本発明の第1の実施例としてトレンチキャパシタ
の製造方法について述べる。第5図にその製造工程の概
略図を示す。
Next, a method for manufacturing a trench capacitor will be described as a first embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a schematic diagram of the manufacturing process.

まず、第5図(a)に示す如く、シリコン基板51上に
厚さ6000人の酸化膜52を形成し、この酸化膜52
をRIEにより加工した後、さらに酸化膜52をマスク
にしてRIEを行い間口1μm。
First, as shown in FIG. 5(a), an oxide film 52 with a thickness of 6000 layers is formed on a silicon substrate 51, and this oxide film 52
After processing by RIE, RIE was further performed using the oxide film 52 as a mask to form a film with a width of 1 μm.

深さ3μmの溝53を形成した。なお、RIEには前記
第4図に示す装置を用いた。この後、弗酸弗化アンモニ
ウム緩衝液によりウェハを処理し、溝53の内壁の自然
酸化膜とマスク酸化852を除去した。
A groove 53 with a depth of 3 μm was formed. Note that the apparatus shown in FIG. 4 above was used for RIE. Thereafter, the wafer was treated with a hydrofluoric acid/ammonium fluoride buffer solution to remove the natural oxide film on the inner wall of the groove 53 and the mask oxidation 852.

次いで、前記第4図に示した装置を用いて、CF 4を
ガス導入口35aから50atl C13/分、CCf
1F3をガス導入口35cから50atl1cm’ /
分導入し、真空容器41内の圧力5Torr、基板温度
−140℃の条件で、400vのマイクロ波を放電管に
印加して基板表面を約500人エツチングした。
Next, using the apparatus shown in FIG.
1F3 from gas inlet 35c 50atl1cm'/
400 V of microwave was applied to the discharge tube under conditions of a pressure of 5 Torr in the vacuum vessel 41 and a substrate temperature of -140° C. to etch the surface of the substrate for about 500 minutes.

その結果、第5図(b)に示す如く、溝53の上下の角
は共にに丸められた。曲率半径は上の角部が500人、
下の角部が1000人であった。また、RIE直後に内
壁に観察された微小な表面荒れやすじがなくなり、滑ら
かになっていた。
As a result, both the upper and lower corners of the groove 53 were rounded, as shown in FIG. 5(b). The radius of curvature is 500 at the upper corner,
There were 1,000 people in the bottom corner. Further, the minute surface roughness and streaks observed on the inner wall immediately after RIE disappeared, and the inner wall became smooth.

次いで、第5図(c)に示す如く、溝53の内壁にAs
を拡散し、濃度5 X 102°c〔3,深さ2000
人のn型拡散層54を形成した。さらに、第5図(1」
)に示す如く、このn型拡散層54の表面を熱酸化し、
厚さ 150人のゲート酸化膜55を形成した後、リン
添加多結晶シリコン56を溝53内に埋込み、電極を形
成した。
Next, as shown in FIG. 5(c), As is applied to the inner wall of the groove 53.
Diffusion, concentration 5 x 102°c [3, depth 2000
A human n-type diffusion layer 54 was formed. Furthermore, Figure 5 (1)
), the surface of this n-type diffusion layer 54 is thermally oxidized,
After forming a gate oxide film 55 having a thickness of 150, phosphorus-doped polycrystalline silicon 56 was buried in the groove 53 to form an electrode.

以上の工程で形成されたトレンチキャパシタを用いゲー
ト酸化膜の絶縁破壊耐圧を調べた。その結果、90%が
真性破壊耐圧である8 MY/ ell1以上の絶縁耐
圧を示した。ところが、上記のcF47CCIF、を用
いたドライエツチングを行わすにキャパシタを形成した
ものは、僅か30%しか真性破壊耐圧を示さなかった。
The dielectric breakdown voltage of the gate oxide film was investigated using the trench capacitor formed through the above steps. As a result, 90% showed a dielectric breakdown voltage of 8 MY/ell1 or higher, which is the intrinsic breakdown voltage. However, when a capacitor was formed by dry etching using the cF47CCIF described above, the intrinsic breakdown voltage was only 30%.

即ち、上述の表面処理で上下の角部が丸まり、また内壁
表面が平滑化されてゲート酸化膜の絶縁破壊耐圧が向上
した。
That is, the above-mentioned surface treatment rounded the upper and lower corners and smoothed the inner wall surface, improving the dielectric breakdown voltage of the gate oxide film.

次に、本発明の第2の実施例としてAg合金配線の製造
方法について述べる。第6図にその製造工程の断面図を
示す。
Next, a method for manufacturing an Ag alloy wiring will be described as a second embodiment of the present invention. FIG. 6 shows a sectional view of the manufacturing process.

まず、第6図(a)に示す如く、単結晶シリコン61上
に酸化シリコン膜62を形成した後、スパッタにより膜
厚8000人のAfi合金膜63を堆積させ、さらにそ
の上に1μmのパターンをもつレジストマスク64を形
成した。次いで、上記試料を前記第4図に示す装置に載
置し、ガス導入口45aからCN2を75SCCM、 
 B C1l 3を25SCCMを導入してRIEを行
い、第6図(b)に示す如くAfI合金膜63を選択エ
ツチングして、配線を形成した。その後、酸素を110
05CCを導入してレジストマスク64を除去した。
First, as shown in FIG. 6(a), a silicon oxide film 62 is formed on a single crystal silicon 61, an Afi alloy film 63 with a thickness of 8000 is deposited by sputtering, and a 1 μm pattern is further formed on it. A resist mask 64 was formed. Next, the sample was placed on the apparatus shown in FIG. 4, and 75 SCCM of CN2 was supplied from the gas inlet 45a.
RIE was performed by introducing 25 SCCM of B C11 3, and the AfI alloy film 63 was selectively etched to form wiring as shown in FIG. 6(b). Then add oxygen to 110
05CC was introduced and the resist mask 64 was removed.

次いで、ガス導入口45aからArガスを導入して放電
し、Aρ合金膜63の表面の酸化膜を除去した。その後
、C(IFIを503CC)I導入し容器内の圧力を5
 Torrに保ち、試料温度を一100℃に下げてC1
!F3を試料表面で液化させた。続いて、C(lF3に
加えてCD 2508CCMを導入し、へg合金膜63
をエツチングした。その結果、第6図(C)に示す如く
配線の角部が丸められた。さらに、第6図(d)に示す
如くパッシベーション膜(SiO2)65を堆積させた
Next, Ar gas was introduced from the gas inlet 45a and discharged, thereby removing the oxide film on the surface of the Aρ alloy film 63. After that, introduce C(IFI 503CC)I and reduce the pressure inside the container by 503CC.
Torr and lowered the sample temperature to -100°C.
! F3 was liquefied on the sample surface. Subsequently, in addition to C(lF3), CD 2508CCM was introduced, and the heg alloy film 63
etched. As a result, the corners of the wiring were rounded as shown in FIG. 6(C). Furthermore, a passivation film (SiO2) 65 was deposited as shown in FIG. 6(d).

以上の工程で形成されたA、17配線のノツチの発生を
光学顕微鏡で調べた。その結果、ノツチ発生率は角部を
丸めることにより約1710に低減することが判った。
The occurrence of notches in the A, 17 wiring formed in the above steps was examined using an optical microscope. As a result, it was found that the notch occurrence rate was reduced to about 1710 by rounding the corners.

即ち1、AfI合金配線の上下の酸化膜とA1合金の熱
膨張率の差により生じる引張応力は、配線の角部に集中
しノツチ不良を引き起こすが、角部を丸めることにより
応力を分散させノツチ不良等の配線不良を減らすことが
できた。
In other words, 1. Tensile stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the upper and lower oxide films of the AfI alloy wiring and the A1 alloy concentrates at the corners of the wiring and causes notch failure, but by rounding the corners, the stress is dispersed and the notch is formed. We were able to reduce wiring defects such as defects.

次に、本発明の第3の実施例として多層配線を形成する
例について、第7図を用いて説明する。
Next, an example of forming multilayer wiring as a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、第7図(a)に示す如く、単結晶シリコン基板7
1上に酸化シリコン等の絶縁膜72を堆積した後、リン
添加多結晶シリコン、モリブデンシリサイド又はタング
ステン等の配線層73を堆積する。次いで、第7図(b
)に示す如く配線層73をRIEによりパターンニング
し、その後同図(C)に示す如(BPSG (ボロン、
リン添加シリコンガラス)膜74で配線層73を覆った
First, as shown in FIG. 7(a), a single crystal silicon substrate 7
After an insulating film 72 made of silicon oxide or the like is deposited on the substrate 1, a wiring layer 73 made of phosphorus-doped polycrystalline silicon, molybdenum silicide, tungsten, or the like is deposited. Next, Fig. 7 (b
), the wiring layer 73 is patterned by RIE, and then patterned with BPSG (boron,
The wiring layer 73 was covered with a phosphorus-doped silicon glass film 74.

次いで、上記試料を前記第4図に示す装置に載置し、ガ
ス導入口35aからCF 450SCCM。
Next, the sample was placed on the apparatus shown in FIG. 4, and CF 450SCCM was introduced from the gas inlet 35a.

CCΩ2F 250SCCMを導入して容器内の圧力を
5Torrに保った。さらに、試料温度を一100℃に
下げたところ、第7図(d)に示す如<CCR2F2が
液化し、凹の部分はCCfI2F2の液体75で厚く被
覆された。この状態で放電管47を放電し、生じたF原
子を真空容器に導いてB P S Gll!i74をエ
ツチングした。その結果、第7図(e)に示す如く次第
に凹凸が少くなり、最終的には同図(r)に示す如(B
PSG膜74の表面は平坦化された。
CCΩ2F 250SCCM was introduced to maintain the pressure inside the vessel at 5 Torr. Furthermore, when the sample temperature was lowered to -100° C., CCR2F2 liquefied as shown in FIG. 7(d), and the concave portion was thickly covered with liquid 75 of CCfI2F2. In this state, the discharge tube 47 is discharged, and the generated F atoms are guided into the vacuum container and B P S Gll! Etched i74. As a result, the unevenness gradually decreases as shown in Fig. 7(e), and finally, as shown in Fig. 7(r) (B
The surface of the PSG film 74 was flattened.

かくして本実施例方法によれば、凹凸を有する絶縁膜を
単一プロセスで平坦化することができる。
Thus, according to the method of this embodiment, an uneven insulating film can be planarized in a single process.

従って、レジストを塗布してエッチバックする従来方法
に比べ、その工程が大幅に簡略化され、多′層配線の形
成が容易になる利点がある。
Therefore, compared to the conventional method of applying a resist and etching back, the process is greatly simplified and there is an advantage that multi-layer wiring can be easily formed.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。エツチングガスとしては、通常のドライエツチング
で用いられるガスを用いることができ、エツチング処理
する材料に応じて適宜選択すればよい。同様に、不活性
なガスは用いるエツチングガスに応じて適宜選択すれば
よく、例えばCF4.CCΩF、、CCΩ2F2.CC
Ω3F。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. As the etching gas, gases used in normal dry etching can be used, and may be appropriately selected depending on the material to be etched. Similarly, the inert gas may be appropriately selected depending on the etching gas used, such as CF4. CCΩF,, CCΩ2F2. C.C.
Ω3F.

C2F6.C2F5 CN、C2F4 Cl12゜CC
(Ia、SFb等を用いることができる。また、本発明
方法に使用するドライエツチング装置としては、プラズ
マエツチング、反応性イオンエツチング、反応性イオン
ビームエツチング、ダウンフロータイブのプラズマエツ
チング又は光励起エツチング等を用いることができる。
C2F6. C2F5 CN, C2F4 Cl12゜CC
(Ia, SFb, etc. can be used. In addition, the dry etching equipment used in the method of the present invention includes plasma etching, reactive ion etching, reactive ion beam etching, downflow type plasma etching, photoexcitation etching, etc. Can be used.

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て応用することができる。
In addition, various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.

[発明の効果] 本発明によれば、単結晶シリコン基板の溝や多結晶シリ
コン膜厚の電極、金属配線、コンタクトホール等の段差
部の急峻な角部を、エツチング種に対して不活性な液体
で表面を覆いながらドライエツチングを行うことにより
、角部を丸めて絶縁破壊耐圧を向上させ、断線等の配線
不良を減らすことにかできる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, steep corners of grooves in a single crystal silicon substrate, electrodes with a polycrystalline silicon film thickness, metal wiring, contact holes, etc. By performing dry etching while covering the surface with liquid, corners can be rounded to improve dielectric breakdown voltage and reduce wiring defects such as disconnections.

また本発明によれば、多結晶シリコン薄膜の表面やドラ
イエツチング工程等を経て荒れが生じた単結晶シリコン
基板の表面等の微小な凹凸が生じた表面、或いは配線層
を被覆した絶縁膜等の段差が生じた表面を平坦化し、キ
ャパシタのリーク電流を減らしたり、多層配線の形成を
容易にすることができる。
Further, according to the present invention, the surface of a thin polycrystalline silicon film, the surface of a single crystal silicon substrate that has been roughened through a dry etching process, etc., has minute irregularities, or the surface of an insulating film covering a wiring layer, etc. It is possible to flatten the surface with steps, reduce capacitor leakage current, and facilitate the formation of multilayer wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第3図はそれぞれ本発明の詳細な説明するた
めの断面図、第4図は本発明の実施例に用いたドライエ
ツチング装置を示す概略構成図、第5図はトレンチキャ
パシタの形成工程を示す断面図、第6図はAΩ合金配線
の形成工程を示す断面図、第7図は多層配線の形成工程
を示す断面図、第8図は従来方法の問題点を説明するた
めのもの′でコンタクトホールの形成工程を示す断面図
である。 11.21・・・角部、12,22.32・・・液体、
31・・・凹凸表面、41・・・真空容器、42a。 42b・・・平行平板電極、43・・・被処理基体、4
4・・・高周波電源、45a、〜、45b・・・ガス導
入口、46・・・マイクロ波電源、47・・・放電管、
48・・・ガス排気口、49・・・試料台。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (b)(b) (c)(c) 第1図    第2図 (a) (b) (c) 第 3 図 第4図 (c)            (d)第5図
1 to 3 are cross-sectional views for explaining the present invention in detail, FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a dry etching apparatus used in an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the formation of a trench capacitor. 6 is a sectional view showing the process of forming an AΩ alloy interconnect, FIG. 7 is a sectional view showing the process of forming a multilayer interconnect, and FIG. 8 is for explaining the problems of the conventional method. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the process of forming a contact hole. 11.21...Corner, 12,22.32...Liquid,
31... Uneven surface, 41... Vacuum container, 42a. 42b... Parallel plate electrode, 43... Substrate to be processed, 4
4...High frequency power supply, 45a, 45b...Gas inlet, 46...Microwave power supply, 47...Discharge tube,
48...Gas exhaust port, 49...Sample stand. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue (b) (b) (c) (c) Figure 1 Figure 2 (a) (b) (c) Figure 3 Figure 4 (c) (d) Figure 5

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)表面に凹凸又は段差が形成された被処理基体を真
空容器内に配置し、該容器内にエッチングガスと共に該
エッチングガスに対して不活性なガスを導入し、被処理
基体を不活性ガスの分圧下で該不活性ガスが液化する範
囲の温度に保持し、被処理基体の表面を不活性な液体で
覆いながら被処理基体表面をエッチングすることを特徴
とする表面処理方法。
(1) A substrate to be processed with unevenness or steps formed on the surface is placed in a vacuum container, and an etching gas and a gas inert to the etching gas are introduced into the container to inert the substrate to be processed. A surface treatment method characterized by etching the surface of a substrate to be processed while keeping the temperature in a range where the inert gas liquefies under the partial pressure of the gas and covering the surface of the substrate with an inert liquid.
(2)表面にトレンチ溝が形成された半導体基板を真空
容器内に配置し、該容器内にエッチングガスと共に該エ
ッチングガスに対して不活性なガスを導入し、半導体基
板を不活性ガスの分圧下で該不活性ガスが液化する範囲
の温度に保持し、半導体基板の表面を不活性な液体で覆
いながら該基板表面をエッチングすることにより、前記
トレンチ溝の角部を丸めることを特徴とする表面処理方
法。
(2) A semiconductor substrate with trench grooves formed on its surface is placed in a vacuum container, and an etching gas and an inert gas to the etching gas are introduced into the container. The corner portion of the trench groove is rounded by etching the surface of the semiconductor substrate while covering the surface of the semiconductor substrate with an inert liquid while maintaining the temperature in a range where the inert gas liquefies under pressure. Surface treatment method.
(3)表面に配線パターンが形成された被処理基体を真
空容器内に配置し、該容器内にエッチングガスと共に該
エッチングガスに対して不活性なガスを導入し、被処理
基体を不活性ガスの分圧下で該不活性ガスが液化する範
囲の温度に保持し、被処理基体の表面を不活性な液体で
覆いながら該基体表面をエッチングすることにより、前
記配線パターンの角部を丸めることを特徴とする表面処
理方法。
(3) A substrate to be processed with a wiring pattern formed on its surface is placed in a vacuum container, an etching gas and a gas inert to the etching gas are introduced into the container, and the substrate to be processed is placed in an inert gas. The corners of the wiring pattern are rounded by etching the surface of the substrate to be processed while covering the surface of the substrate with an inert liquid while maintaining the temperature in a range where the inert gas liquefies under a partial pressure of Characteristic surface treatment method.
(4)表面に凹凸を有する被処理基体を真空容器内に配
置し、該容器内にエッチングガスと共に該エッチングガ
スに対して不活性なガスを導入し、被処理基体を不活性
ガスの分圧下で該不活性ガスが液化する範囲の温度に保
持し、被処理基体の表面を前記不活性な液体で覆いなが
ら被処理基体表面をエッチングすることにより、前記凹
凸を有する表面を平坦化することを特徴とする表面処理
方法。
(4) A substrate to be processed having an uneven surface is placed in a vacuum container, an etching gas and a gas inert to the etching gas are introduced into the container, and the substrate to be processed is placed under a partial pressure of the inert gas. The uneven surface is planarized by etching the surface of the substrate to be processed while covering the surface of the substrate with the inert liquid while maintaining the temperature in a range where the inert gas liquefies. Characteristic surface treatment method.
JP7897488A 1988-03-31 1988-03-31 Surface treatment Pending JPH01251719A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7897488A JPH01251719A (en) 1988-03-31 1988-03-31 Surface treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7897488A JPH01251719A (en) 1988-03-31 1988-03-31 Surface treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01251719A true JPH01251719A (en) 1989-10-06

Family

ID=13676874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7897488A Pending JPH01251719A (en) 1988-03-31 1988-03-31 Surface treatment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01251719A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002110647A (en) Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
JPH0251232A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2913918B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2009267432A (en) Production process of semiconductor integrated circuit device
US7709343B2 (en) Use of a plasma source to form a layer during the formation of a semiconductor device
JP2020096184A (en) Method of reshaping spacer profile in self-aligned multi-patterning
JPH10268347A (en) Tft substrate and its manufacture
JPH01251719A (en) Surface treatment
JP2943728B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2002033381A (en) Formation method of element isolation insulating film and manufacturing method of semiconductor device
JP3296551B2 (en) Method for improving step coverage in depositing a thin film in a concave tank and application to semiconductor device manufacturing
KR100253578B1 (en) Method of manufacturing planation layer of semiconductor device
US20020105018A1 (en) Semiconductor device and process for manufacturing the same
JPH0642510B2 (en) Method of forming a semiconductor structure
JPS59191354A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0273652A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0621016A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS61232636A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100332130B1 (en) Method for forming storage electrode in semiconductor device
JP2674654B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0336727A (en) Manufacture of semiconductor device
KR100317716B1 (en) Method of isolating between devices with trench
JP2000150642A (en) Dry etching method
JPH0294521A (en) Smoothing treatment of surface
JPH09162162A (en) Production of semiconductor device