JPH02271614A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02271614A
JPH02271614A JP9422289A JP9422289A JPH02271614A JP H02271614 A JPH02271614 A JP H02271614A JP 9422289 A JP9422289 A JP 9422289A JP 9422289 A JP9422289 A JP 9422289A JP H02271614 A JPH02271614 A JP H02271614A
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JP
Japan
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film
etching
silicon nitride
hbr
silicon oxide
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Pending
Application number
JP9422289A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Saito
勉 齋藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔)既 要] 基板上に形成された窒化膜をエンチングする工程を含む
半導体装置の製造方法に関し、シリコン酸化膜に対して
選択化を高くしてシリコン窒化膜をエツチングすること
を目的とし、シリコン酸化膜の上に形成したシリコン窒
化膜に、三フン化窒素と臭化水素を含んだエツチングガ
スを励起してなるプラズマを接触させて、上記シリコン
窒化膜をエンチングする工程を含み構成する。
〔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、より詳しくは
、シリコン酸化膜の上方に形成された窒化膜をエツチン
グする工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
半導体基板にイオンを打込む場合や、選択酸化法により
素子分離領域膜を形成する場合に、シリコン窒化膜をマ
スクに使用することがある。
例えば第5図に示すように、タングステンよりなるゲー
ト電極50両脇のシリコン基板51に填イオンを打込む
場合には、ゲート1掻50の上に形成したシリコン窒化
膜(S13N4膜)52をマスクにしてイオン打込みを
行い、この後に三フッ化窒素(NF3)ガスを使用して
シリコン窒化膜52を除去するようにしている。
また、選択酸化により素子分離層を形成する場合には、
5iJa膜をマスクに使用するが、この5i3Ng 1
′I9をパターニングする方法としては、第6図に例示
するように、三フッ化窒素ガスを使用した反応性イオン
エツチングにより、シリコン基板60の上に形成した5
isNa膜61のうちのレジストマスク62から露出し
た部分をエツチングするようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、三フフ化窒素ガスによってシ5iJa n52
をエツチングする場合には、シリコン基板51の表面に
形成した5iO1膜53に対するエツチング選択比が3
程度と低いため、第5図(b)に示すように、ゲート電
極50の両脇の5iOJ253及びシリコン基板51表
面までも同時にエツチングされてしまい、その上に形成
するソース電極やドレイン電極との接触状態を悪くして
しまうといった問題がある。
また、素子分離層の形成に使用する5ixNa III
をパターニングする場合にも、シリコン基板61表面の
SiO□膜63膜対3るエツチング選択比が低いため、
第6図(b)に示すように、シリコン基板61表面に一
旦形成されたSiO□膜63膜対3チングしてしまうと
いった不都合がある。
もとより、六フフ化硫黄(SFりのガスを使用して5i
sN4膜52.62を除去する方法もあるが、エツチン
グレートが低くて量産性に適さないといったきらいがあ
る。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、シリコン酸化膜に対する選択比、及びエンチングレ
ートを高くしてシリコン窒化膜をエツチングすることが
できる半導体装置の製造方法を掃供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記した課題は、シリコン酸化膜2の上に形成したシリ
コン窒化膜4に、三フッ化窒素と臭化水素を含んだエツ
チングガスを励起してなるプラズマを接触させて、上記
シリコン窒化膜4をエツチングする工程を含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法により解決する。
〔作 用〕
本発明によれば、三フフ化窒素(NF、 )及び臭化水
素(IIBr)を含むガスを励起してブッズマ化して基
板l上の5isNa膜4と接触させ、化学反応によるエ
ツチングとイオン衝突によるエツチングを行う。
この場合、例えばNF、ガスの供給量を一定流量に保持
しながら、HBrガス供給量とエツチングレートの関係
、及び、エンチング選択比とtlBrガス供給量との関
係を調査すると、第3図に示すようになり、11B「ガ
スを供給しない条件下ではエツチングレート及び選択比
が低くなるのに対し、HBr供給量を供給すると、エツ
チングレートと選択比が高くなることが確かめられた。
したがって、最適のエツチング選択比となるように11
B「のamを変えてSi3N4膜4をエツチングすると
、5iJa膜4の下の5iOzllJ2はエツチングさ
れずに残存することになり、基板1表面を良好な状態に
保持することが可能になる。
(実施例〕 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明によりゲート電極を形成する工程を示
す断面図であって、図中符号lは、シリコンよりなる半
導体基板で、その表面に設けられたI”Kす150人の
SiO□膜2の上には、スパンタリング法によるタング
ステン膜3と、気相成長法によるシリコン窒化(SiJ
n) E!4がタングステン2000人、5iJalO
OO人程度の厚さに形成されている。
まず、第1図(a)に示すように、5iJa膜4の上に
レジスト膜5を塗布し、これを露光、現像処理してパタ
ーン化し、ゲート電極を形成する領域だけにレジスト膜
5を残存させ、これをレジストマスクとする(第1図(
b))。
この後に、CF、にClIF5を加えたエツチングガス
を使用し、反応性イオンエツチング法により5iJ4膜
4及びタングステン膜3をエツチングする。そして、パ
ターン化されたタングステン膜3をゲ−ト電極6に用い
る(第1図(c))、この場合、半導体基板1上の5i
O1膜2も僅かにエツチングされて80人程度の厚さに
減少することになる。
この後で、レジスト膜5を溶剤により除去してから、S
i3N4膜4をマスクに使用して、例えば120keV
の加速エネルギーで燐(P)イオンを上方から打込み、
ゲート電極6雨脇の半導体基板1表面にイオン打込層7
を形成する(第1図(d))。
ここで、5iJ4膜4をマスクとして使用したのは、ゲ
ート電極6を構成するタングステンが燐イオンにより化
学変化を起こすのを防止するためである。
次に、第2図に示すように、反応性イオンエツチング装
置20の反応室21内に設けた対向電極のうちの一方の
電極22上に半導体基板lを載置し、その反対側の電極
23に取り付けられたシャワー仮24を通して、三フッ
化窒素(NFS )及び臭化水素(HBr)を含むエツ
チングガスを対向電極22.23間に供給する(第1図
(e))。そして、高周波電源25により電極23に高
周波電圧を印加して、NF、及びHBrをプラズマ化さ
せ半導体基板l上の5i3Nn膜4をエツチングする(
第1図D))。
この場合、例えばNF、ガスの供給量を300SC側の
流量に保持しながら、llBrガス供給量とエツチング
レートの関係、及び、5i(h膜2に対するエツチング
選択比とIIB、rガス供給量との関係を調査すると、
第3図に示すようになり、HBrガス供給量をゼロにし
た条件下ではエツチングレート及び選択比が低くなるの
に対し、1IBr供給量をl03CC?Iとすると、エ
ツチングレートが1000人、選択比が10となりいず
れの値も高くなることが実験的に確かめられた。
したがって、最適のエツチング選択比となるようにH1
’lrの流量を変えて5iffN、膜4をエツチングす
ると、半導体基板1表面のSiO□膜2はエツチングさ
れずに残存することになり、半導体基板1表面を良好な
状態に保持することが可能になる。
なお、上記した実測値は、電極23に接続した電源25
のパワー密度を0.4 W/cr1、反応室21内の圧
力を0.2 Torrにして得られた結果であり、これ
らを変化させて5izN4膜4のエツチングレートや選
択比を変えることも可能である。
上記した実施例では、ゲート電極6上のシリコン窒化膜
4を除去する場合について説明したが、第4図に示すよ
うに、半導体基板40上の5iJa膜41をパターニン
グする場合にも、NF、に1IBrを加えた反応ガスを
プラズマ化してエツチングすることができ、5iJ4膜
41と半導体基板40との間の5iO1膜42をエツチ
ングしにくくすることができる。
なお、第4図中符号43はレジスト膜を示している。
〔発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、三フッ化水素と臭化
水素を含むエチングガス、をプラズマ化してシリコン窒
化膜をエツチングすれば、シリコン酸化膜に対するエツ
チング選択比を向上するとともに、エチングレートを高
くすることが実験的に確かめられ、その下方に形成した
シリコン酸化膜を保護したり、半導体基板表面を良好な
状態に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例を断面で示す工程図、 第2図は、本発明に使用する反応性イオンエツチング装
置の一例を示す構成図、 第3図は、臭化水素供給量に対するエンチングレート、
選択比の関係を示す特性図、 第4図は、本発明の第2の実施例を断面で示す工程図、 第5図は、第1の従来例を示す断面図、第6図は、第2
の従来例を示す断面図である。 (符号の説明) 1.40・・・半導体基板、 2.42・・・SiO2膜、 3・・・タングステン膜、 4.41・・・SiJ*膜、 5.43・・・レジスト膜、 22.23・・・電極、 25・・・高周波電源。 富士通株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シリコン酸化膜の上に形成したシリコン窒化膜に、三フ
    ッ化窒素と臭化水素を含んだエッチングガスを励起して
    なるプラズマを接触させて、上記シリコン窒化膜をエッ
    チングする工程を含むことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
JP9422289A 1989-04-13 1989-04-13 半導体装置の製造方法 Pending JPH02271614A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5318668A (en) * 1991-10-24 1994-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dry etching method
WO1998056037A1 (en) * 1997-06-03 1998-12-10 Applied Materials, Inc. SELECTIVE PLASMA ETCHING OF SILICON NITRIDE IN PRESENCE OF SILICON OR SILICON OXIDES USING MIXTURE OF (NH3 OR SF6) AND HBr AND N¿2?

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6399533A (ja) * 1986-05-31 1988-04-30 Toshiba Corp シリコン窒化膜のドライエツチング方法及びドライエツチング装置

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