JPH0294521A

JPH0294521A - 表面平滑化処理方法

Info

Publication number: JPH0294521A
Application number: JP24642988A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Nishino; 弘剛西野; Keiji Horioka; 啓治堀岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-05

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】［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わ
り、特に凹凸表面を平坦化したり、段差の角部を丸める
のに適した表面＝＋１滑化処理方法に関する。

（従来の技術）ダイナミックＲＡＭは、ＩＨのＭＯＳＦＥＴとキャパシ
タからなるメモリセルを集積して形成されるが、近年こ
のダイナミックＲＡＭは益々微細化、高集積化が進めら
れている。ダイナミックＲＡＭの集積度を上げるため、
スケーリング則に乗っとってキャパシタの゛電極面積を
縮小すると、キャパシタ容量が減少しアルファ線飛来に
よるソフトエラーが起き易くなる。そこで、キャパシタ
容量を損なわずに集積度を上げるため種々のキャパシタ
セルが研究されている。

スタックドキャパシタはその１つであり、これはキャパ
シタをＳｉＭ板やスイッチングトランジスタの上に積み
上げてメモリセル占有面積のＵ動部用を図るものである
。現在、キャパシタ電極には多結晶シリコン膜が、電極
間の絶縁膜には下の電極である多結晶シリコン膜を熱酸
化した酸化シリコン膜が広く用いられている。ところが
、一般にこの熱酸化膜はリーク電流が大きい。これは、
多結晶シリコン膜の表面には多数の結晶粒や粒界があり
、その上に酸化膜を形成すると多結晶シリコン膜表面の
凹凸が反映されて酸化膜の膜厚が不均一になったり、界
面の凹凸部で電界集中が起こるためと考えられている。

一方、集積ＪｆＪ：を上げるために、シリコンの酸化膜
よりも高い誘電率を持つ膜を牛ヤバシタの絶縁膜として
用いる研究も進められている。中でもＴａ２０ｑは、比
誘電率がＳ　Ｌ　Ｏ２の６〜８倍と高く、最も研究され
ているものの１つである。Ｔ　ａ　２０　％を絶縁膜と
して使う場合、下の電極はタングステンやモリブデン等
の金属膜か用いられる。これは、下地をシリコンにする
とＴａｚＯ６膜の堆積時に界面にＳｉｎ、やＴａ５ｉｘ
Ｏｙ等の膜が形成され、比誘電率が低下するためである
。ところが、金属膜を下部電極に用いると、高い誘電率
が得られるもののリーク電流は大きくなる。この原因は
、多結晶シリコン膜を電極とするスタックドキャパシタ
の場合と同じように、金属膜表面の凹凸に起因している
と考えられる。

このように、下部電極表面の凹凸はキャパシタの電気的
特性劣化の原因となるが、多層配線の形成工程でも表面
の凹凸は問題となる。多層配線では、下層配線を絶縁膜
で成田しその上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、上層配線形成の前に絶縁
膜を・１シ川化しなければならない。そのような手段と
して、例えばレジストエッチバック法があるが、これは
絶縁膜上にレジストをｆｆｉ　／Ｉｉ　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
である。しかし、この方法は１、程数が多く多大な時間
が掛かる問題がある。

また、最近Ａｌ配線において、応力に起因する配線不良
、即ちストレスマイグレーションが深刻な問題となって
いる。これは、Ａｌ配線のパッシベーション膜（ＳｉＯ
ｚ）の熱膨脹係数がＡｌ配線よりも小さいため、パッシ
ベーション膜の堆積後に温度が堆積温度から室温に下が
ると、ＡＩに大きな引っ張り応力が働き、ＡＩのマイグ
レーションが誘起されて断線等の配線不良が起こるもの
である。不良を起こした配線を観察すると、ノツチが配
線上部のエツジから成長していることが多い。これは、
引っ張り応力がエツジに集中するためで、エツジの曲率
半径が小さいほど集中の度合いも大きくなり不良を起こ
しｇくなる。

急峻な角部はトレンチキャパシタでも問題となる。トレ
ンチキャパシタは、Ｓｉ基板に溝を掘りその内壁を利用
してキャパシタを作るもので、その絶縁膜には通常、Ｓ
ｉ基板を熱酸化して得られる酸化膜が用いられる。とこ
ろが、トレンチを反応性イオンエツチング等の異方性エ
ツチングにより形成すると、トレンチの上部或いは底部
コーナーの曲率１２径は小さくなり、これをそのまま熱
酸化すると、形成する酸化膜がコーナーで薄くなって絶
縁破壊を起こし易くなる。これは、酸化膜の体積が元の
Ｓｉの約２．３倍であり、酸化が進行すると酸化膜とＳ
ｉの界面に応力が動くが、コーナーではこの応力が集中
し酸化が抑制されるためと言われている。前述のスタッ
クドキャパシタでも、多結晶Ｓｔ等のド部電極を異方性
エツチングで形成すると、上部コーナーの曲率半径が小
さくなり、熱酸化で形成する酸化膜がコーナーで薄くな
って絶縁耐圧が低くなる問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、ダイナミックＲＡ　Ｍのキャパシタ等
を形成する際、下部電極表面の凹凸に起因して絶縁膜の
リーク特性が劣化していた。

さらに、トレンチキャパシタやスタックドキャパシタの
形成工程において、溝や下部電極のコーナーの曲率半径
が小さいと、熱酸化により生じる酸化膜が薄くなり絶縁
破壊耐圧がａ（下する問題が生じていた。また、多層配
線形成上程においては絶縁膜を平坦化する必要があるが
、その手段としてはレジストエッチバック法等の複雑な
方法しかなかった。さらに、ＡＩ配線においては、曲率
゛ド径の小さな上部エツジに応力が集中し、断線不良が
生じる問題があった。

本発明は、上記・１を情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、凹凸表面を簡易に・１′坦化で
き、且つ角部を簡易に丸めて曲率半径を大きくすること
ができ、ダイナミックＲＡＭのキャパシタや配線等の信
頼性向上に寄与しｉｔｌる表面゛１′・滑化処理方法を
提供することにある。

〔発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、エツチングと堆積との競合を利用して
、表面の凹凸を平坦化したり段差部の急峻な角部を丸め
ることにある。

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、被処理基体の表面を平滑化
処理する表面平滑化処理方法において、下記■〜■のい
ずれかの工程により凹部又は段差底部に優先的に堆積を
生じさせながら被処理基体表面をエツチングするように
した方法である。

■　等方的なエツチングを生じるエツチングガスと該エ
ツチングガスによりエツチングされ得る堆積物を生じる
堆積ガスを、容器内に同時に或いは交互に導入する。

■　少なくとも弗素又は塩素を含むガス、酸素を含むガ
ス及び珪素を含むガスを該容器内に導入する。

■　等方的なエツチングを生じるエツチングガスを該容
器内に導入すると共に、彼処理括体の温度をエツチング
生成物が該容器内の圧力で被処理基体表面に堆積する温
度に保つ。

（作　用）本発明によれば、上記■〜■の□処理により、エツチン
グと堆積との競合を利用することにより、被処理基体表
面における凹凸の平坦化や設工角部の丸めを簡易に行う
ことができる。これは、次のような機構に基づいている
。

いま、固体或いは気体の球滴がその蒸気と平向になって
いるとする。このときの球滴の平衡蒸気圧とＰと、その
物質が手用な形状であるときの蒸気圧、即ち通常言われ
る平衡蒸気圧Ｐ。

とは、次のケルビンの式と呼ばれる式で関係付けられる
。

Ｉ　ｎ　　（Ｐ　／　Ｐ　ｏ　）　＝　２　Ｍ　７　／
　（ＲＴρ「）ここで、Ｍは球滴のモル質量、γは表面
張力、ρは密度、１／「は曲率１径、Ｒは気体定数、Ｔ
は温ｔｉｔである。これは、物質が球滴である場合と・
１ろ坦である場合を比べてみると、球滴の方が表面積が
大きく、従って表面エネルギーが大ぎいため眼前した分
子が球滴表面では脱離し易いとｄう考えに基づいている
。この考えの正しさは、小さな球滴が多量の液体より高
い蒸気圧を１１１ち、小さな固体粒子が大きな固体より
大きい溶解度を持つことからも裏付けられる。

この考えを、堆積ガスが固体表面に９結し堆積する場合
に適用してみる。すると、凹部のコーナーのように負の
曲率半径をＨする角部では、平坦部より平衡蒸気圧が低
く堆積が生じ易いが、凸部のコーナー■のように１の曲
率をＨする角部では堆積は起こり難いと考えられる。と
ころが、通常固体表面で堆積を生じさせる場合、逆に凹
部コーナーでは堆積膜は薄く、凸部コーナーでは厚くな
る。これは、堆積ガスの堆積反応が一般に速いため堆積
が供給律速となり、立体角の小さな凹部コーナーでは堆
積ガスの供給が少な（生じる堆積膜は薄いが、凸部コー
ナーでは堆積ガスが多く供給されて厚い堆積膜が形成さ
れると説明できる。

しかしながら、本発明のように堆積ガスと共にエツチン
グガスを導入し、１１つ堆積物がエツチングガスにより
エツチングされるものであれば、エツチングと堆積との
バランスを取ることで膜厚を薄く保ったまま堆積を起こ
すことができる。そして、この場合は反応律速となるた
め、凹部では厚く凸部では薄く堆積膜が生じる。また、
エツチングガスの供給が凹部コーナーでは少なく凸部コ
ーナーでは多いため、この膜厚の差はさらに大きくなる
。このように表面に堆積膜が生じていると、エツチング
は堆積膜を拡散し被処理気体表面に到達したエツチング
種により起こる。従って、凹部コーナーではまわりの゛
＋ｉ坦部より遅く、凸部コーナーでは速くエツチングさ
れて両名とも丸みが形成される。同様に、凹凸表面では
、凹部には厚い堆積膜が生じるため凸部の方が速くエツ
チングが進んで平坦化される。

上で述べたような、エツチングガスとエツチングガスに
よりエツチングされ得る堆積物を生しる堆積ガスを用い
たエツチングを、少なくとも弗素又は塩素を含むガス、
酸素を含むガス及び珪素を含むガスを、励起した後月い
ることで行うことができる。これらのガスを励起すると
、弗素原子又は塩素原子及び酸素原−１１が生しる。

弗素原子や塩素原子は彼処理気体をエツチングするエツ
チング種となる。また、これら弗素）皇子または塩素原
子および酸素原子は気相中で珪素を含むガスと反応して
、シリコンのオキシ弗化物（ＳｉＦ）＋Ｏｖ）或いはオ
キシ塩化物（ＳｉＣ１ｘＯｙ）となって被処理気体表面
に堆積する。この堆積膜は弗索原ｒや塩素原子によりエ
ツチングされ青る膜であるから、上述の機構に基づきエ
ツチングと堆積のバランスを取ることで丸めや・＋１坦
化を生しさせることができる。

また、真空容器内の圧力と彼処理基体の／ＡＡ度を適当
に選べば、エツチング生成物を彼処理基体表面に堆積さ
せることかできる。従ってこのような条件でエツチング
すれば、堆積ガスを加えることなく丸めや平坦化が可能
である。

このように本発明により丸めや平坦化を行うことかでき
ることから、次のような効果が得られる。即ち、多結晶
シリコン膜や金属膜表面を平坦化、することができ、こ
れをキャパシタの）Ｉニ成上程で、絶縁膜形成の前処理
としてド部７ｔＳ極に用いると、均一な絶縁膜や絶縁膜
／電極界面が得られ、リーク電流を少なくすることがで
きる。また、多層配線形成工程において、−上層配線を
成田した絶縁膜にはＦ地を反映して凹凸を生じており、
上層配線を形成する前に平坦化する必要があるが、本発
明によりこの凹凸を簡易な処理で・１也坦化でき多層配
線の形成が容易になる。また、本処理をＡＩ配線に用い
ると、配線上部のエツジを丸めて曲率半径を大きくする
ことができ、エツジでの応力集中が緩和されることから
配線不良が少なくなる。また、トレンチキャパシタやス
タックドキャパシタ１こおいてン、カや下部電極の急峻
な角部を丸めることができ、熱酸化により均一な厚みの
酸化膜が形成されることから絶縁耐圧が向上する。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

まず、本発明の第１の実施例として、金属膜／絶縁膜／
金属膜構造のスタックドキャパシタの製造方法について
述べる。第１図は同実施し１１方法の工程断面図、第２
図は同実施例に用いたドライエツチング装置を示す概略
（１４成図である。

まず、装置について説明する。この装置は、基本的には
通常のＣＤＥ装置と同様であり、真空容器２１．ガス導
入口２２．２３．ガス排気口２４．試料台２５．放電管
２６．導波管２７及びマイクロ波電１１Ａ　２８　？ｙ
から構成されている。

ガス導入口２２から導入されたガスは、２．４５Ｇｌｌ
ｚのマイクロ波が印加された放電管２６内で放電分解し
、生じた活性種はガス導入口２３から真空容器２１内に
導入されて試料２９をエツチングする。ここで、試料台
２５は、加熱と冷却が１−１１能で試料温度を一１００
℃から＋３００℃まで変えることができるものとなって
いる。

次に、上記装置を用いてスタックドキャパシタを製造す
る方法について説明する。まず、第１図（ａ）に示すよ
うに、ＣＶＤ法によりＳｉ括仮数１１上厚さ１μｍの５
ｉ０２膜１２を形成した後、反応性イオンエツチングを
用いて開口部を設ける。次いで、Ａ　ｓ　Ｈ４を用いた
ＬＰＣＶＤ炉で厚さ３０００人のＡｓドープ多多結晶シ
リコ模膜１３堆積し、９００℃でデンシファイして多結
晶シリコンを餞抵抗化すると共に、Ａｓ拡散層１４を形
成した。次いで、Ｎ２とｗＦ、。

を用いたＬＰＣｖＤ炉で厚さ３０００人のｗ膜１５を形
成した。このとき、Ｗ膜１５の表面には凹凸が生してい
た。

第１図（ａ）に示す試料を、第２図に示す装置の試料台
２５上に載置したのち、ガス導入口２２からＣ１２ガス
５０３ＣＣＭを導入し、容器１１内の圧力を０．０ＩＴ
ｏｒｒに保った。放電管２７に４００Ｗのマイクロ波を
印加し、試ＩＴ　ｍ度を一５０℃に保ったままＷ膜１５
を２００人エツチングした。

その結果、Ｗ１換１５の表面は第１図（ｂ）に示すよう
に平坦化された。エツチング後のＷ膜表面をＡＥＳで分
を斤したところ、約６０入のＷＣＩ。

層か形成されていた。これは、ｂｋ電により生じたＣ１
原子によりＷがエツチングされ、エツチング生成物が堆
積したものと考えられる。実際、主なエツチング生成物
とΩわれるＷＣｌ、、の蒸気圧をＪｌ定したところ、第
゛３図のようになった。

この結果は、−５０℃ではＷｃ１４の蒸気圧は１０　”
Ｔｏｒｒ程度であり、容易に堆積し得ることを小してい
る。他方、常温では堆積膜が生じないが、これは第３図
に示すようにＷＣｌ４の蒸気圧が０．０２Ｔｏｒｒ程度
もあるためである。

さて、このエツチング生成物の堆積は凹部の方が凸部の
方よりも生じ品＜、凹部は凸部より厚い堆積膜で覆われ
る。そのため、膜を通ったＣＩにより生じるＷのエツチ
ングは、凸部の方が凹部より速く、次第に凹凸がなくな
って平滑化されたものと考えられる。

次いで、第１図（ｅ）に示すように、０２とＡ「の；見
合ガスを用いてＴａをスパッタし、Ｗ膜１５上に厚さ約
２００人のＴａ、Ｏ，膜】６を形成した。Ｎ２ガス中で
アニールした後、′：ｊＳ１図（ｄ）に示すように、厚
さ約５０００人のＡｌ膜１７を堆積し、反応性イオンエ
ツチングによりパターニングした。

以上の工程で形成したキャパシタセルのリーク電流を調
べたところ、バイアス電圧５ｖのとき２ＸＩＵ′□１２
人であり、他方、・１ｊ、Ｉ（を化を行わなかったもの
は３Ｘ１０　　′Ａであった。即ち、・１′・滑化処理
によりリーク電流がδ・シ＜減少した。

このように本実施例）ｊ法によれば、表面に凹凸を白°
するＷ膜１５を・１′、重化処理することができるので
、均一な絶縁膜及び均一な絶縁膜／１毛極界面をｉする
ことがＩＪ１能となり、リーク電流を少なくすることが
できる。従っ−Ｃ，ダイナミックＲＡＭのキャパシタと
しての１占頓性向−Ｌに寄Ｉｔすることができる。

次に、本発明の第２の実施例として、多層配線の形成Ｅ
程について述べる。第４因は同実施例方法の［程断面図
、第５図は同実施例に用いたドライエツチング装置を示
すｌＩｌ略（１力成図である。

ドライエツチング装置は、第５図に示す如く真空容器５
１．ガス導入口５２．ガスυ１気口５′う、高周波電源
５４．５５及び試料台５６等から構成されている。この
装置では、ガス導入口５２から導入されたガスを、高周
波が印加された真空容器５１内で放電分解し、生じた活
性種で試＋４５７をエツチングするものとなっている。

上記装置を用いた多層配線の形成工程について述べる。

まず、第４図（ａ）に示すように、Ｓｉ基板４１上に５
ｉＯｚ膜４２を形成した後、リン添加多結晶シリコン、
モリブデンシリサイド及びタングステン等の配線層４３
を形成した。

次いで、第４図（ｂ）に示すように、この配線層４３を
反応性イオンエツチングによりパターニングした後、同
図（Ｃ）に示すように、ＢＰＳＧ（ボロン、リン添加シ
リコンガラス）膜４４で配線層４３を技工した。

次いで、この試料を第５図に示した装置の試料台５６上
に載置した。ガス導入口５２からＳｉＦ４ガスを５０Ｓ
ＣＣＭ、　０２ガスを１１０００８ｅｃ導入し、真空容
器５１内の圧力を０．３Ｔｏｒｒに保ったまま高周波を
印加し、ガスを放電分解して試料をエツチングした。エ
ツチング直後の試料を観察すると、第４図（ｄ）に示す
ようにＢＰＳＧ１１４４のくぼみに厚い堆積膜４５が形
成されていた。この膜をマイクロオージェを用いて分析
したところ、Ｓ　Ｉ　Ｆ　Ｘ　Ｏｖであることが判った
。

これは、放電分解により生じた５ｉＦｘが、０叉は０２
と反応して５ｉＦｚＯＶとなり、平衡蒸気圧が低いくぼ
みに多く堆積したものと考えられる。さらに、エツチン
グを続けると、第４図（ａ）に示すようにＢＰＳＧ膜４
４の凹凸は次第に小さくなり、最終的には同図（！゛）
に示すように１シ坦化された。

これ以降は、第４図（ｇ）に示すように、・１シ坦化さ
れたＢＰＳＧＩＡ４４の上に配線層４６を堆積、バター
ニングし、さらに同図（ｈ）に示すように、＋１びＢＰ
ＳＧ膜４７で配線層４６を被覆した。

このように本実施例方法によれば、凹凸を有する絶縁膜
４４を簡易なプロセスで！Ｐ、坦化することができ、レ
ジスト塗布、エッチバック等を必要とした従来方法に比
して、多層配線の形成が大幅に簡略化される。

次に、本発明の第３の実施例としてＡ１合金配線の製造
方法について説明する。第６図は同実施例方法を示す工
程断面図、第７図は同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である。

ドライエツチング装置は、第７因に示す如く真空容器７
１．ガス導入ロア２．ガス排気ロア３、電極７４．７５
及び高周波電源７６等から構成されている。ここで、電
極７４．７５は真空容器７１とは電気的に絶縁されてお
り、また電１１ｉ＋！７４には高周波電源７６が接続さ
れ、電極７５は接地されると共に試料７７が載置される
。また、図示はしないが、電極７５にはヒーターが取り
付けられており、試料を３００℃まで加熱できるものと
なっている。

上記装置を用いたＡ　Ｉ　Ａ金配線の製造ノｊ法を説明
する。まず、第６図（コ１）に示すように、Ｓｉ、！ｊ
Ｌｆｆｉ６１上に、熱酸化によって酸化シリコン膜６２
を形成した後、スパッタにより厚さ約７０００人のＡ１
合金膜６３を堆積し、さらにその上に幅１　／Ｚ　ｍの
パターンを持つレジストマスク６４を形成した。次いで
、第６図（ｂ）に示すように、塩素系のガスを用いた反
応性イオンエ・ソチングによりＡ１合金膜６３をエツチ
ングし、配線を形成した後に酸素プラズマを用いてレジ
ストマスク６４を除去した。

次いで、この試料をスパッタ装置に載置し、Ａ「イオン
を用いたスパッタによりＡ１合金膜６３の表面の酸化膜
を除去した後、第７図に示した装置に真空中で搬送し、
電極７５上に載置した。次いで、ガス導入ロア２からＡ
ｌＣｌ。

ガスを１１００５ｅｃ　、　Ｎ　Ｆ　、ガスをｌ　Ｏ３
Ｃ０Ｍを導入し、真空容器７１の圧力を０．ＩＴｏ口・
に保つと共に試寥１温度を　１５０℃に上げ、放電して
試料をエツチングした。その結果、第６図（ｅ）に示す
ように、Ａ１合金膜６３からなる配線の角部が丸められ
た。また、エツチング後のＡＩ合金膜表面をｘｐｓで分
析したところ、ＡＩＣＩＫＦＹ層が形成していることが
確認された。これは、次のような機構で説明される。Ａ
　Ｉ　Ｃｌ　ｓの放電分解により生じたＣＩ原子はＡ１
をエツチングする。他方、やはりＡｌＣ１，の分解物Ａ
ＩＣＩｘ　　（ｘＪ、２）とＮ　Ｆ　（、或いはＮＦ１
の分解により生じたＦ原子とＡｌＣｌ３との反応等によ
り、ＡＩＣＩＸＦ、が形成される。このＡｌｃＩｘＦｖ
の蒸気圧はＡ　Ｉ　Ｃｌ　ｓより低く、Ａ１合金膜上に
堆積するが、゛１乙衡蒸気圧の高い配線上部エツジでは
堆積は少ない。そのため、上部エツジでは他よりエツチ
ングが速く進み丸みが生じる。

次いで、第６図（ｄ）に示すように、厚さ１μｍのパッ
シベーション膜６４を温度４００℃でＣＶＤ法により堆
積した。試料温度が室温に戻るのを待って、ノツチの発
生を光学顕微鏡で調べた。その結果、上記ドライエツチ
ング処理を行い角部を丸めたものは、処理を行わないも
のの約１／ＩＯＬかノツチが発生していなかった。

即ち、本処理によりパッシベーション膜からＡＩＱ金配
金膜線膜く応力の角部への集中を縁組し、ノツチ不良等
の配線不良を減らすことができた。

次に、本発明の第４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説明する。

まず、第８図にＩ）に示すように、８１基板８１上に厚
さ１μｍの酸化シリコン１１２．８２を熱酸化′、−に
より形成した後、反応性イオンエツチングにより酸化シ
リコン膜８２をバターニングし、さらにこれをマスクと
してシリコンＪ、Ｌｋ８１をエツチングして開口１μｍ
、Ｒさ４μｍの溝８３を形成した。

次いて、弗酸弗化アンモニウム緩街液を用いて満８３内
壁の自然酸化膜と酸化シリコン膜８２を除去した後、前
記第２図に示した装置のスミ１台２５上に載置した。ガ
ス導入口２３から、Ｓ　ｉ　Ｆ　４８０ＸＣＣＭ、　Ｏ
ｔ　ｌ１０８ｃｅを導入し、真空容器２１内の圧力を０
．３Ｔｏｒｒ、試料温度５℃の条外で、３００Ｗのマイ
クロ波を放電管２６に印加し、試料をエツチングした。

エツチング量は約１００人である。その結果、第８図（
１１）に示すように、ｌＩｎ　８３の上下の角部は共に
丸められた。

曲率１径は上の角部が６００人、ドの角部か１２００人
であ−）た。また、反応性イオンエツチングにより満８
３を形成した直後には満８′うの内壁に微小な表面荒れ
や縦すじが見、られたが、このドライエツチング処理を
行った後ではそれらは無くなり、手用化されていた。こ
れは、放電により生じた５ｉＦｘと０２或いは０とＳｉ
Ｆ４の反応等により５ｉＦｘＯｙ膜が堆積し、これを通
ったＦ原子−によるＳｉのエツチングが前者では遅く、
後右°では速く進んだためと考えられる。

次いで、第８図（Ｃ）に示すように、溝８３の内壁にＡ
ｓを拡散し、深さ１５００人のｎ型拡散層８４を形成し
た。さらに、第８図（ｄ）に示すように、このｎ型拡散
層８４を熱酸化し、ノνさ約１５０人のゲート酸化膜８
５を形成した。また、リン添加多結晶シリコンを溝の中
に堆積し電極８６を形成した。

このような−Ｌ程で１し成されたトレンチキャパシタの
、ゲート酸化膜８５の絶縁破壊耐圧を調べた。その結果
、９５９６が真性破壊耐圧である８ＭＶ／ｃｍ以上の耐
圧を示した。他方、上記のＳ　ｉ　Ｆ　、１　／　０２
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
したしのは、４００ｏＬか真性破壊耐圧を示さなかった
。即ち、上記のドライエツチングにより、溝８３の上下
の角部を丸め、同時に内壁を平滑化することができ、ゲ
ート酸化膜８５の絶縁破壊耐圧が向上した。なお、この
ようにＳｉ溝の角部を丸めたり、内壁を平滑化する処理
として、ｏ　Ｉｔｉｔ　Ｊ”−のＦ原子にχ・！する（
７在比が１以上であるガスを用いｔニドライエツチング
がある。これも、Ｓ；ＦｘＯｖの、凹凸や角部での堆積
し易さの差を用いたものだか、この場合５ｉＦｘＯｙが
エツチング生成物により形成するため、十分に角部を丸
めたり、凹凸を１１Ｌ滑化するためにはある程反ＳＬを
エツチングする必要があった。ところが、本方法では、
Ｓ　ｉ　ＦＸ　ＯＹを外部から供給するため、非常に少
ないエツチング＝（ｔｏｏｏ人）で角部を丸め、凹凸を
平滑化することができた。

なお、本発明は上述した６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、Ｃ１２，ＢＣｌ３．Ｃ
ＣＩい　ＣＣｌ　、　ＦＣＣＩ　　　Ｆ２　、　　ＣＣ
Ｉ　Ｆｉ　、　　ＣＦ４ＣＨＣｌ　　ｊ　、　　ＣＨＣ
ｌ、　　Ｆ、　　ＣＨＣｌＦ２゜ＣＨＦ３　　、　　Ｃ
Ｂ　　ｒ　　Ｆ３　　、　　Ｃ２Ｆ、＋　　、　　ＮＦ
ｊ　。

ＳＦ、、等を用いることができる。また、シリコンを含
むガスとしてはシラン類（ＳｉＮＨ２Ｎヤ、）やハロゲ
ン原子を含むシリコンガス、例えばＳ　ｉＦ＋　、Ｓ　
ｉＣＩＮ　Ｆ４−Ｎ、Ｓ　１ＨＮＦ４−Ｎ。

５ｔＣＩ４，５ｉＨＮＣ１４□等を用いることができる
。また、使用するドライエツチング装置は、ダウンフロ
ー型のプラズマエツチング。

バレル型のプラズマエツチング、試料をアノード側に載
置する・１４行甲板型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。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、エツチングと堆積
との競合反応を利用することにより、凹凸表面を簡易に
平坦化することかでき、さらに角部を簡易に丸めて曲率
１′径を大きくすることができる。従って、ダイナミッ
クＲＡＭのキャパシタにおけるリーク電流の減少及び絶
縁破壊耐圧の向上をはかることができ、また多層配線の
形成を容易にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わるスタックドキャ
パシタの形成工程を示す断面図、第２図は上記第１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３図は上記２８１の実施例の作用を説明するためのも
ので温度に対する・＋１行蒸気圧の関係を示す特性図、
第４図は本発明の第２の実施例に係わる多層配線の形成
工程、を示す断面図、第５図は上記第２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６図は本
発明の第３の実施例に係わるＡ１合金配線の形成工程を
示す断面図、第７図は上記第３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８図は本発明の第
４の実施例に係わるトレンチキャパシタの形成り程を示
す断面図である。１１．４１，６１．８１・・・Ｓｉ基板、１２゜４２．
６２．　８２・・・５ｉＯ２１漠、１３・・・多結晶シ
リコン膜、１４．８４・・・拡散層、１５・・・Ｗ膜、
　１　６−’ｒ　ａ　２　０ｑ　　股、　１　７・・　
Ａ　　１６，４３゜４６・・・配線層、４４．４７・・
・ＢＰＳＧ膜、６３・・Ａｌａ金１１Ｑ、　、６４−・
・レジストマスク、８゛３・・・満、８５・・・ゲート
酸化膜、８６・・・電極、２１゜５１．７１・・・真空
容器、２２，２３，５２゜７２・・・ガス導入口、２４
．５３．７３・・・ガス排気口、２５・・・、Ｊ（科白
、２６・・・放電管、２７・・・導波管、２８・・・マ
イクロ波電源、２Ｑ、５７゜７７・・・試ｆ４．５４．
’５５．７６・・・高周波電源、７４．７５・・・電極
。出願人代理人　弁理士　鈴ン１武は第１　図第２　図弔図（ａ）〃第　８図図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（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、被処理基体表面をエッチングするエ
ッチングガスと該エッチングガスによりエッチングされ
得る堆積物を生じる堆積ガスを、該容器内に同時に或い
は交互に導入し凹部又は段差底部に優先的に堆積を生じ
させながら被処理基体表面をエッチングすることを特徴
とする表面平滑化処理方法。
（２）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、少なくとも弗素又は塩素を含むガス
、酸素を含むガス及び珪素を含むガスを該容器内に導入
し、凹部に又は段差底部に優先的に堆積を生じさせなが
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
面平滑化処理方法。
（３）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、被処理基体表面をエッチングするエ
ッチングガスを該容器内に導入すると共に、被処理基体
の温度をエッチング生成物が該容器内の圧力で被処理基
体表面に堆積する温度に保ち、凹部又は段差底部にエッ
チング生成物を優先的に堆積させ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平滑化処理方法
。
（４）前記容器内に導入するガスは、該容器内で励起さ
れるか、又は該容器とは別の領域で予め励起されること
を特徴とする請求項１、２又は３記載の表面平滑化処理
方法。
（５）前記被処理基体の表面は、多結晶シリコン膜、金
属膜、配線層を被覆した絶縁膜、配線パターン又はトレ
ンチ溝であることを特徴とする請求項１、２又は３記載
の表面平滑化処理方法。