JPH02133926A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02133926A JPH02133926A JP28912388A JP28912388A JPH02133926A JP H02133926 A JPH02133926 A JP H02133926A JP 28912388 A JP28912388 A JP 28912388A JP 28912388 A JP28912388 A JP 28912388A JP H02133926 A JPH02133926 A JP H02133926A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は半導体装置の製造方法に関し、半導体基板」−
に該半導体基板を保護するために形成しているシリコン
窒化膜の加工性を向上させることに関するものである。
に該半導体基板を保護するために形成しているシリコン
窒化膜の加工性を向上させることに関するものである。
（Ｄ） ｌｉ’ｅ来の技術
ＧａＡｓ等の化合物半導体素子でｎ型あるいはｐ壁領域
の形成にはイオン注入法がよく用いられる。イオン注入
を行なった場合、注入不純物の活性化には高温熱処理が
必要となり、この際母体結晶からの構成原子の蒸発を防
ぐため、保護膜をかぶせ熱処理する方法（キャップアニ
ール）が主に用いられる。この熱処理用保護膜としては
窒化ケイ素（ＳｉＮ）や２酸化ケイ素（Ｓｉ０２）が−
成約に使われている。近年、ＧａＡｓ基板にシリコンイ
オンを注入したサンプルに対し、電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜（
ＳｉＮＩ模）を保護膜として熱処理した場合、基板から
のＡｓ抜けが抑制され高い活性化が得られることが報告
された。（検子等、秋季応物予稿集（１９８８）Ｐ、９
６２参照）。
の形成にはイオン注入法がよく用いられる。イオン注入
を行なった場合、注入不純物の活性化には高温熱処理が
必要となり、この際母体結晶からの構成原子の蒸発を防
ぐため、保護膜をかぶせ熱処理する方法（キャップアニ
ール）が主に用いられる。この熱処理用保護膜としては
窒化ケイ素（ＳｉＮ）や２酸化ケイ素（Ｓｉ０２）が−
成約に使われている。近年、ＧａＡｓ基板にシリコンイ
オンを注入したサンプルに対し、電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜（
ＳｉＮＩ模）を保護膜として熱処理した場合、基板から
のＡｓ抜けが抑制され高い活性化が得られることが報告
された。（検子等、秋季応物予稿集（１９８８）Ｐ、９
６２参照）。
しかしながら、ＥＣＲプラズマＣＶＤによる５ｉＮＩＩ
ｉｉ、を緻密ゆえに加工が難しく、また高温熱処理を施
こすとさらに緻密になり、エッチレートの低下をまねき
、フォトエツチング工程を一層困難にしている。（浜田
等、真空第３０巻第３号（１９８７）ｐ１９〜２５参照
）この高温熱処理後の５ｉＮＩｌｉのエッチレートの低
下は通電のプラズマＣＶＤ法によるＳ ｉ Ｎ Ｊｆｆ
！でも起こっており、パターン寸法の微細化に伴い、５
ｉＮＩ′１％によるキャップアニール後のフォトエツチ
ング工程で問題となってきている。
ｉｉ、を緻密ゆえに加工が難しく、また高温熱処理を施
こすとさらに緻密になり、エッチレートの低下をまねき
、フォトエツチング工程を一層困難にしている。（浜田
等、真空第３０巻第３号（１９８７）ｐ１９〜２５参照
）この高温熱処理後の５ｉＮＩｌｉのエッチレートの低
下は通電のプラズマＣＶＤ法によるＳ ｉ Ｎ Ｊｆｆ
！でも起こっており、パターン寸法の微細化に伴い、５
ｉＮＩ′１％によるキャップアニール後のフォトエツチ
ング工程で問題となってきている。
従来、Ｓ ｉ ＮＪＩｇの加工性を高める手法としては
ＳｉＮＭにイオン注入を行ない、原子の衝突により物理
的にＳｉＮの結合力を弱めることによ、リエソチレート
を高めることが報告されているが、エッチレートの促進
は２倍程度にとどまっている。（＾、１１．ｖａｎ Ｏ
ａｍｅａ ｃｔｃ、Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏ
ｃ、 （Ｏｃｔ、 １９８６） ｐ２１４０〜２１４７
参照）（ハ）発明が解決しようとする課題 上述したようなエッチレートの低いＳ ｉ ＮＪ１５！
は、 ■ ５ｉＮＩ［ｉの膜厚の面内バラツキを反映しやすく
、例えば５ｉＮｌｌｉの膜厚が厚い部分に合わせてＲＩ
Ｅ等のエツチング条件を決めると、薄い部分ではＳＩＮ
がエツチングされた後、ＧａＡｓ表面においてダメージ
をうける時間が長くなる。
ＳｉＮＭにイオン注入を行ない、原子の衝突により物理
的にＳｉＮの結合力を弱めることによ、リエソチレート
を高めることが報告されているが、エッチレートの促進
は２倍程度にとどまっている。（＾、１１．ｖａｎ Ｏ
ａｍｅａ ｃｔｃ、Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏ
ｃ、 （Ｏｃｔ、 １９８６） ｐ２１４０〜２１４７
参照）（ハ）発明が解決しようとする課題 上述したようなエッチレートの低いＳ ｉ ＮＪ１５！
は、 ■ ５ｉＮＩ［ｉの膜厚の面内バラツキを反映しやすく
、例えば５ｉＮｌｌｉの膜厚が厚い部分に合わせてＲＩ
Ｅ等のエツチング条件を決めると、薄い部分ではＳＩＮ
がエツチングされた後、ＧａＡｓ表面においてダメージ
をうける時間が長くなる。
■ パターン形成時のレジスト等のマスク材とＳｉＮＩ
ｍのエツチング選択比が十分とれない。
ｍのエツチング選択比が十分とれない。
等の問題点がある。
本発明はこの問題点に鑑みなされたもので、半導体基板
の保護膜である５ｉＮＪｌ（のエッチレートに選択比を
もたせることができる半導体装置の製造方法を提供しよ
うとするものである。
の保護膜である５ｉＮＪｌ（のエッチレートに選択比を
もたせることができる半導体装置の製造方法を提供しよ
うとするものである。
（ニ）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、半導体基板上のシリ
コン窒化膜に先ずアルゴン等のイオン注入を施し、その
後このイオン注入を受けたシリコン窒化膜に対して水素
プラズマ処理を施こすことを特ｂ１とするものである。
コン窒化膜に先ずアルゴン等のイオン注入を施し、その
後このイオン注入を受けたシリコン窒化膜に対して水素
プラズマ処理を施こすことを特ｂ１とするものである。
（ネ）作 用
まず、５ｉＮｌｉにアルゴン等のイオン注入を行うこと
により５ｉＮＪｌｉ中のボンディングを弱め、ダングリ
ング（ｄａｏｇｌｉＢｌボンドを発生させる。次に、水
素プラズマ処理を行うことにより、このようなダングリ
ングボンドを水素原子により終端させ、５ｉ−Ｈ結合を
増やす。
により５ｉＮＪｌｉ中のボンディングを弱め、ダングリ
ング（ｄａｏｇｌｉＢｌボンドを発生させる。次に、水
素プラズマ処理を行うことにより、このようなダングリ
ングボンドを水素原子により終端させ、５ｉ−Ｈ結合を
増やす。
５ｉ−Ｈボンドの結合は５ｉ−Ｓｉボンドよりも強いこ
と、水素の電気陰性度はＳｉよりも大きいことにより、
Ｓｉの結合電子は５ｉ−Ｈボンドの方にかたより、５ｉ
−Ｈボンドの隣りに５ｉＳｉ結合が存在した場合、その
Ｓ ｉ −Ｓｉ結合の結合力が弱まり、その結果エッチ
レートが大きくなる。（Ｉｌｉｒａｂａ７ａｇｈｉ ｅ
ｔｃ、Ｊ、Ｊ、Ａ、Ｐ、Ｖｏｌ、Ｉ９．Ｎｏ、７（Ｊｕ
ｔｙ、 １９８０１ρρ几３５７〜Ｌ３６０参照）（へ
）実施例 （第１実施例） ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＧａＡｓ基板上にＳｉＮ
膜を１０００人堆積し、まず窒素雰囲気中で８５０℃５
秒のランプアニールを行ない、次に注入エネルギー５５
ＫｅＶ、ドーズ量１×１０＋ ４ ｃｒａ −２でアル
ゴンイオン（＾「＋）の注入を行った。
と、水素の電気陰性度はＳｉよりも大きいことにより、
Ｓｉの結合電子は５ｉ−Ｈボンドの方にかたより、５ｉ
−Ｈボンドの隣りに５ｉＳｉ結合が存在した場合、その
Ｓ ｉ −Ｓｉ結合の結合力が弱まり、その結果エッチ
レートが大きくなる。（Ｉｌｉｒａｂａ７ａｇｈｉ ｅ
ｔｃ、Ｊ、Ｊ、Ａ、Ｐ、Ｖｏｌ、Ｉ９．Ｎｏ、７（Ｊｕ
ｔｙ、 １９８０１ρρ几３５７〜Ｌ３６０参照）（へ
）実施例 （第１実施例） ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＧａＡｓ基板上にＳｉＮ
膜を１０００人堆積し、まず窒素雰囲気中で８５０℃５
秒のランプアニールを行ない、次に注入エネルギー５５
ＫｅＶ、ドーズ量１×１０＋ ４ ｃｒａ −２でアル
ゴンイオン（＾「＋）の注入を行った。
その後、専用チャンバーで水素圧１トール、励起周波数
１３．５６ＭＩＩｚで水素プラズマ処理を３０分間施し
た。
１３．５６ＭＩＩｚで水素プラズマ処理を３０分間施し
た。
上述の各工程後におけるエッチレートを表１に示す。エ
ツチングはＣＦ４＋Ｏ□系ガスを用いた反応性イオンエ
ツチング（ＲＩＥ）及びプラズマエツチングによるドラ
イエツチング、そしてバッフ７−ドフツ酸（ＢＨＦ）（
５０％フッ酸；４゜％フッ化アンモニウム＝１５＋８５
）によるウェットエツチングを行なった。
ツチングはＣＦ４＋Ｏ□系ガスを用いた反応性イオンエ
ツチング（ＲＩＥ）及びプラズマエツチングによるドラ
イエツチング、そしてバッフ７−ドフツ酸（ＢＨＦ）（
５０％フッ酸；４゜％フッ化アンモニウム＝１５＋８５
）によるウェットエツチングを行なった。
表１ 各工程におけるエッチレート
第２図は電子スピン共ロ、１法（ＥＳＲ）により各工程
後における５ｉＮＪ摸中のダングリングボンド密度を示
したもので、Ａｒイオン注入により増大したダングリン
グボンドが水素プラズマ処理において大幅に減っている
ことから水素原子がダングリングボンドを終端している
ことを示していると考えられる。
後における５ｉＮＪ摸中のダングリングボンド密度を示
したもので、Ａｒイオン注入により増大したダングリン
グボンドが水素プラズマ処理において大幅に減っている
ことから水素原子がダングリングボンドを終端している
ことを示していると考えられる。
（第２実施例）
第３図は第１実施例と同じ工程でＡｒイオンのドーズ量
だけを変えた場合のＢＨＦに対する水素プラズマ処理後
のエッチレートを示したものである。ドーズ量１０”ｃ
ｓ−２以上ではエッチレートは飽和状態にあるがドーズ
量１０”ＣＩ−”まではドーズ量を変えることによりエ
ッチレートを選択できることがわかる。
だけを変えた場合のＢＨＦに対する水素プラズマ処理後
のエッチレートを示したものである。ドーズ量１０”ｃ
ｓ−２以上ではエッチレートは飽和状態にあるがドーズ
量１０”ＣＩ−”まではドーズ量を変えることによりエ
ッチレートを選択できることがわかる。
この結果は注入不純物をＡｒに変えてＭｇ、Ｚｎで行な
った場合においてもほぼ同等の結果が得られた。
った場合においてもほぼ同等の結果が得られた。
第１図は本発明を用いたフォトエツチング工程の１例を
示したものである。同図の工程（ａ）〜（ｆ）について
説明する。
示したものである。同図の工程（ａ）〜（ｆ）について
説明する。
ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＧａＡｓ基板（１）上４
：Ｓ １ＮＩｆｉ（２）ヲ１０００Ａｔ［ｌｉ’＋？？
Ｌ、う７’７”アニールによる８５０℃、５秒の短時間
アニールを施す（第１図ａ）。次に、５ｉＮＪ模（２）
ｌにレジストを塗布してレジスト層（３）を形成し、フ
ォツ’／ ７”ラーフィ ト＃〒牟芒≠工程により、このレジスト層を露光・現像
し、第１図すに示す開口（３ａ）を有するレジストパタ
ーンを形成する。このレジストパターンをマスク材とし
てＡｒイオン（４）を注入条Ｃト５５ＫｅＶ、Ｉ Ｘ
１０ ”ｃｍ−２で５ｉＮＩ摸（２）に選択注入を行う
（第１図Ｃ）。ここで、５ｉＮｌ漠（２）中に、Ａｒイ
オンが注入された部分を領域Ａ、注入されていない部分
を領域Ｂと称す。このイオン注入後、ＳｉＮ膜に水素プ
ラズマ（５）を付与する水素プラズマ処理を行う（第１
図ｄ）。水素プラズマ条件は水素圧１１〜−ルで、１３
．５６Ｍ１ｉｚの高周波でプラズマを起こし、３０分間
処理している。
：Ｓ １ＮＩｆｉ（２）ヲ１０００Ａｔ［ｌｉ’＋？？
Ｌ、う７’７”アニールによる８５０℃、５秒の短時間
アニールを施す（第１図ａ）。次に、５ｉＮＪ模（２）
ｌにレジストを塗布してレジスト層（３）を形成し、フ
ォツ’／ ７”ラーフィ ト＃〒牟芒≠工程により、このレジスト層を露光・現像
し、第１図すに示す開口（３ａ）を有するレジストパタ
ーンを形成する。このレジストパターンをマスク材とし
てＡｒイオン（４）を注入条Ｃト５５ＫｅＶ、Ｉ Ｘ
１０ ”ｃｍ−２で５ｉＮＩ摸（２）に選択注入を行う
（第１図Ｃ）。ここで、５ｉＮｌ漠（２）中に、Ａｒイ
オンが注入された部分を領域Ａ、注入されていない部分
を領域Ｂと称す。このイオン注入後、ＳｉＮ膜に水素プ
ラズマ（５）を付与する水素プラズマ処理を行う（第１
図ｄ）。水素プラズマ条件は水素圧１１〜−ルで、１３
．５６Ｍ１ｉｚの高周波でプラズマを起こし、３０分間
処理している。
その後、上述のエツチング条件で、ＢＨＦによるエツチ
ングを施こしく第１図ｅ）、次いでレジスト層（３）を
除去して、基板（１）上に開口（２ａ）を有する５ｉＮ
Ｉ漠（２）が形成される。
ングを施こしく第１図ｅ）、次いでレジスト層（３）を
除去して、基板（１）上に開口（２ａ）を有する５ｉＮ
Ｉ漠（２）が形成される。
キャップアニールによる５ｉＮｌｌｉのニッチレート力
低下は（ここでは領域Ｂに相当する）加工性の低下をま
ねいていたが、本発明のプロセスでは逆に領域Ａと領域
Ｂのエッチレート比を上げるのに役立ち、上記条件にお
いては領域Ｂの領域Ａのエッチレート比は約７倍なので
、工程第１図ｅに於いて異方性に優れたエツチングがで
きた。また１本発明において領ｔ４Ａのエッチレートは
イオン注入量、ＳｉＮ膜の膜厚、エツチング方法などを
変えることにより、可変であるので領域ＡとＢのエッチ
レート比に選択性をもたせることができ、様々なエツチ
ング形状を形成することができる。
低下は（ここでは領域Ｂに相当する）加工性の低下をま
ねいていたが、本発明のプロセスでは逆に領域Ａと領域
Ｂのエッチレート比を上げるのに役立ち、上記条件にお
いては領域Ｂの領域Ａのエッチレート比は約７倍なので
、工程第１図ｅに於いて異方性に優れたエツチングがで
きた。また１本発明において領ｔ４Ａのエッチレートは
イオン注入量、ＳｉＮ膜の膜厚、エツチング方法などを
変えることにより、可変であるので領域ＡとＢのエッチ
レート比に選択性をもたせることができ、様々なエツチ
ング形状を形成することができる。
（ト）発明の効果
本発明方法は、上述のように半導体基板上のシリコン窒
化膜に先ずアルゴン等のイオン注入を施こし、その後こ
のイオン注入を受けたシリコン窒化膜に対して水素プラ
ズマ処理を施こしているので、半導体基板の保護膜であ
る５ｉＮＩＩの加工性を向上させることができる。また
、本発明においては５ｉＮＪＥｉ！のエッチレートに選
択性を持たせることができるためフォトエツチング工程
において様々なエツチング形状を形成することができ、
例えば電界効果Ｉ・ランジスタの高性能化に寄与ずろこ
とができる。
化膜に先ずアルゴン等のイオン注入を施こし、その後こ
のイオン注入を受けたシリコン窒化膜に対して水素プラ
ズマ処理を施こしているので、半導体基板の保護膜であ
る５ｉＮＩＩの加工性を向上させることができる。また
、本発明においては５ｉＮＪＥｉ！のエッチレートに選
択性を持たせることができるためフォトエツチング工程
において様々なエツチング形状を形成することができ、
例えば電界効果Ｉ・ランジスタの高性能化に寄与ずろこ
とができる。
第１図は本発明を用いたフォトエツチング工程の１例を
示す工程図である。第２図は本発明方法の各工程におけ
るスピン密度を示す′ｉ＊ｕ図である。第３図は本発明
方法のイオン注入過程におけるドーズ量と水素プラズマ
処理後のエツナレ−１・の関係を示す特性図である。
示す工程図である。第２図は本発明方法の各工程におけ
るスピン密度を示す′ｉ＊ｕ図である。第３図は本発明
方法のイオン注入過程におけるドーズ量と水素プラズマ
処理後のエツナレ−１・の関係を示す特性図である。
Claims (1)
- １、半導体基板上のシリコン窒化膜に先ずアルゴン等の
イオン注入を施こし、その後このイオン注入を受けたシ
リコン窒化膜に対して水素プラズマ処理を施こすことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28912388A JPH02133926A (ja) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28912388A JPH02133926A (ja) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133926A true JPH02133926A (ja) | 1990-05-23 |
Family
ID=17739062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28912388A Pending JPH02133926A (ja) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02133926A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002005335A1 (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-17 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Single crystal wafer and solar battery cell |
| US7384861B2 (en) * | 2005-07-18 | 2008-06-10 | Texas Instruments Incorporated | Strain modulation employing process techniques for CMOS technologies |
| JP2017537455A (ja) * | 2014-09-12 | 2017-12-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 注入を用いた流動性膜特性のチューニング |
| CN108780735A (zh) * | 2016-03-13 | 2018-11-09 | 应用材料公司 | 用于间隔件应用的氮化硅膜的选择性沉积 |
-
1988
- 1988-11-15 JP JP28912388A patent/JPH02133926A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2002005335A1 (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-17 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Single crystal wafer and solar battery cell |
| KR100804247B1 (ko) * | 2000-07-10 | 2008-02-20 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 단결정 웨이퍼와 태양전지 셀 |
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