JPH0831797A - 選択エッチング方法 - Google Patents
選択エッチング方法Info
- Publication number
- JPH0831797A JPH0831797A JP15830594A JP15830594A JPH0831797A JP H0831797 A JPH0831797 A JP H0831797A JP 15830594 A JP15830594 A JP 15830594A JP 15830594 A JP15830594 A JP 15830594A JP H0831797 A JPH0831797 A JP H0831797A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- layer
- sio
- material layer
- based material
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｓｉx Ｎy 層に対して高選択比を維持しなが
らＳｉＯx 層をエッチングする。 【構成】 ＳＲＡＭ内の自己整合コンタクト形成におい
て、ゲート電極３５を被覆するＳｉx Ｎy エッチング停
止層３８上でＳｉＯx 層間絶縁膜３９を選択的にドライ
エッチングする際に、ジャストエッチング工程でｃ−Ｃ
4 Ｆ8 ガス、オーバーエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／
[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓｉ混合ガスを用いる。[(ＣＨ3)2 Ｎ]4
Ｓｉの分解により気相中に生成するＳｉx Ｎy 系堆積物
がＳｉx Ｎy エッチング停止層３８の露出面を保護し、
選択比を向上させる。この堆積物は、エッチング終了後
に熱リン酸溶液処理を行えば溶解除去できる。Ｓｉx Ｎ
y 系マスクによるＳｉＯx 層のエッチングを同様のガス
系で行えば、対マスク選択比の高いドライエッチングが
可能である。
らＳｉＯx 層をエッチングする。 【構成】 ＳＲＡＭ内の自己整合コンタクト形成におい
て、ゲート電極３５を被覆するＳｉx Ｎy エッチング停
止層３８上でＳｉＯx 層間絶縁膜３９を選択的にドライ
エッチングする際に、ジャストエッチング工程でｃ−Ｃ
4 Ｆ8 ガス、オーバーエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／
[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓｉ混合ガスを用いる。[(ＣＨ3)2 Ｎ]4
Ｓｉの分解により気相中に生成するＳｉx Ｎy 系堆積物
がＳｉx Ｎy エッチング停止層３８の露出面を保護し、
選択比を向上させる。この堆積物は、エッチング終了後
に熱リン酸溶液処理を行えば溶解除去できる。Ｓｉx Ｎ
y 系マスクによるＳｉＯx 層のエッチングを同様のガス
系で行えば、対マスク選択比の高いドライエッチングが
可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの製造分
野等において適用される選択エッチング方法に関し、特
に窒化シリコン系材料層と酸化シリコン系材料層との間
のエッチング選択比を大きく確保する方法に関する。
野等において適用される選択エッチング方法に関し、特
に窒化シリコン系材料層と酸化シリコン系材料層との間
のエッチング選択比を大きく確保する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン・デバイスにおける層間絶縁膜
の構成材料としては、一般にシリコン化合物、中でも酸
化シリコン（ＳｉＯx ；典型的にはｘ＝２）膜が広く用
いられている。
の構成材料としては、一般にシリコン化合物、中でも酸
化シリコン（ＳｉＯx ；典型的にはｘ＝２）膜が広く用
いられている。
【０００３】ＳｉＯx のドライエッチングには、従来よ
りＣＨＦ3 、ＣＦ4 ／Ｈ2 混合ガス、ＣＦ4 ／Ｏ2 混合
ガス、Ｃ2 Ｆ6 ／ＣＨＦ3 混合ガス等、フルオロカーボ
ン系化合物を組成の主体とするエッチング・ガスが用い
られてきた。これは、（ａ）フルオロカーボン系化合物
に含まれるＣ原子がＳｉＯx 層の表面で原子間結合エネ
ルギーの大きいＣ−Ｏ結合を生成し、Ｓｉ−Ｏ結合を切
断したり弱めたりする働きがある、（ｂ）ＳｉＯ2 層の
主エッチング種であるＣＦx + （典型的にはｘ＝３) を
生成できる、さらに（ｃ）エッチング反応系のＣ／Ｆ比
（Ｃ原子数とＦ原子数の比）を制御することにより炭素
系ポリマーの堆積量を最適化し、レジスト・マスクや下
地材料層に対して高選択性が達成できる、等の理由にも
とづいている。
りＣＨＦ3 、ＣＦ4 ／Ｈ2 混合ガス、ＣＦ4 ／Ｏ2 混合
ガス、Ｃ2 Ｆ6 ／ＣＨＦ3 混合ガス等、フルオロカーボ
ン系化合物を組成の主体とするエッチング・ガスが用い
られてきた。これは、（ａ）フルオロカーボン系化合物
に含まれるＣ原子がＳｉＯx 層の表面で原子間結合エネ
ルギーの大きいＣ−Ｏ結合を生成し、Ｓｉ−Ｏ結合を切
断したり弱めたりする働きがある、（ｂ）ＳｉＯ2 層の
主エッチング種であるＣＦx + （典型的にはｘ＝３) を
生成できる、さらに（ｃ）エッチング反応系のＣ／Ｆ比
（Ｃ原子数とＦ原子数の比）を制御することにより炭素
系ポリマーの堆積量を最適化し、レジスト・マスクや下
地材料層に対して高選択性が達成できる、等の理由にも
とづいている。
【０００４】なお、ここで言う下地材料層とは、主とし
てシリコン基板、ポリシリコン層、ポリサイド膜等のシ
リコン系材料層を指す。
てシリコン基板、ポリシリコン層、ポリサイド膜等のシ
リコン系材料層を指す。
【０００５】一方、窒化シリコン（Ｓｉx Ｎy ；特にｘ
＝３，ｙ＝４）もシリコン・デバイスに適用される絶縁
膜材料である。Ｓｉx Ｎy 層のドライエッチングにも、
基本的にはＳｉＯx 層のエッチングと同様のガス組成が
適用される。ただし、ＳｉＯx 層がイオン・アシスト反
応を主体とする機構によりエッチングされるのに対し、
Ｓｉx Ｎy 層はＦ* を主エッチング種とするラジカル反
応機構にもとづいてエッチングされ、エッチング速度も
ＳｉＯ2 層よりも速い。
＝３，ｙ＝４）もシリコン・デバイスに適用される絶縁
膜材料である。Ｓｉx Ｎy 層のドライエッチングにも、
基本的にはＳｉＯx 層のエッチングと同様のガス組成が
適用される。ただし、ＳｉＯx 層がイオン・アシスト反
応を主体とする機構によりエッチングされるのに対し、
Ｓｉx Ｎy 層はＦ* を主エッチング種とするラジカル反
応機構にもとづいてエッチングされ、エッチング速度も
ＳｉＯ2 層よりも速い。
【０００６】ところで、シリコン・デバイスの製造工程
の中には、ＳｉＯx 層とＳｉx Ｎy層との間の高選択エ
ッチングを要する工程が幾つかある。
の中には、ＳｉＯx 層とＳｉx Ｎy層との間の高選択エ
ッチングを要する工程が幾つかある。
【０００７】たとえば、ＳｉＯx 層上におけるＳｉx Ｎ
y 層のエッチングは、ＬＯＣＯＳ法において素子分離領
域を規定するためのパターニング時に行われる。ＬＯＣ
ＯＳ法では、酸化マスクとなるＳｉx Ｎy 層をパッド酸
化膜（ＳｉＯ2 層）上でエッチングするが、近年このパ
ッド酸化膜がバーズ・ビーク長を最小限に止めるために
極めて薄く形成されるため、高い選択性が要求されてい
る。
y 層のエッチングは、ＬＯＣＯＳ法において素子分離領
域を規定するためのパターニング時に行われる。ＬＯＣ
ＯＳ法では、酸化マスクとなるＳｉx Ｎy 層をパッド酸
化膜（ＳｉＯ2 層）上でエッチングするが、近年このパ
ッド酸化膜がバーズ・ビーク長を最小限に止めるために
極めて薄く形成されるため、高い選択性が要求されてい
る。
【０００８】また、デバイスの微細化、複雑化にともな
ってＳｉx Ｎy 層がエッチング・ダメージを防止するた
めのエッチング停止層として色々な場所に形成されるケ
ースが増えており、Ｓｉx Ｎy 層上でＳｉＯx 層を高選
択エッチングする必要も生じている。
ってＳｉx Ｎy 層がエッチング・ダメージを防止するた
めのエッチング停止層として色々な場所に形成されるケ
ースが増えており、Ｓｉx Ｎy 層上でＳｉＯx 層を高選
択エッチングする必要も生じている。
【０００９】たとえば、オーバーエッチング時の基板ダ
メージを低減させるために基板の表面に薄いＳｉx Ｎy
層が介在されていたり、いわゆるＯＮＯ（ＳｉＯx ／Ｓ
ｉxＮy ／ＳｉＯx ）構造を有するゲート絶縁膜が形成
されていたり、さらにあるいはゲート電極の表面にＳｉ
x Ｎy 層が積層されている場合には、この上で行われる
ＳｉＯx 層のエッチングをＳｉx Ｎy 層の表面で確実に
停止させなければならない。
メージを低減させるために基板の表面に薄いＳｉx Ｎy
層が介在されていたり、いわゆるＯＮＯ（ＳｉＯx ／Ｓ
ｉxＮy ／ＳｉＯx ）構造を有するゲート絶縁膜が形成
されていたり、さらにあるいはゲート電極の表面にＳｉ
x Ｎy 層が積層されている場合には、この上で行われる
ＳｉＯx 層のエッチングをＳｉx Ｎy 層の表面で確実に
停止させなければならない。
【００１０】ところで、積層される異なる材料層の間の
高選択エッチングは、一般に両材料層の原子間結合エネ
ルギーの値が大きく異なっている場合ほど容易である。
しかし、ＳｉＯx 層とＳｉx Ｎy 層の場合、Ｓｉ−Ｏ結
合とＳｉ−Ｎ結合の原子間結合エネルギーの値が比較的
近いために高選択エッチングが難しい。
高選択エッチングは、一般に両材料層の原子間結合エネ
ルギーの値が大きく異なっている場合ほど容易である。
しかし、ＳｉＯx 層とＳｉx Ｎy 層の場合、Ｓｉ−Ｏ結
合とＳｉ−Ｎ結合の原子間結合エネルギーの値が比較的
近いために高選択エッチングが難しい。
【００１１】そこで、ＳｉＯx 層上におけるＳｉx Ｎy
層の選択エッチングについては、従来より幾つかの方法
が提案されている。
層の選択エッチングについては、従来より幾つかの方法
が提案されている。
【００１２】たとえば、本願出願人は先に特開昭６１−
１４２７４４号公報において、Ｃ／Ｆ比（分子内のＣ原
子数とＦ原子数の比）が小さいＣＨ2 Ｆ2 等のガスにＣ
Ｏ2を３０〜７０％のモル比で混合したエッチング・ガ
スを用いる技術を開示している。これは、プラズマ中に
ＣＯ* を発生させてＦ* の一部を捕捉し、Ｆ* の再結合
によって生成されるＣＦx + （特にｘ＝３）の生成量を
減ずることにより、Ｓｉx Ｎy 層のエッチング速度に比
べてＳｉＯx 層のエッチング速度を大きく低下させるも
のである。
１４２７４４号公報において、Ｃ／Ｆ比（分子内のＣ原
子数とＦ原子数の比）が小さいＣＨ2 Ｆ2 等のガスにＣ
Ｏ2を３０〜７０％のモル比で混合したエッチング・ガ
スを用いる技術を開示している。これは、プラズマ中に
ＣＯ* を発生させてＦ* の一部を捕捉し、Ｆ* の再結合
によって生成されるＣＦx + （特にｘ＝３）の生成量を
減ずることにより、Ｓｉx Ｎy 層のエッチング速度に比
べてＳｉＯx 層のエッチング速度を大きく低下させるも
のである。
【００１３】また、プロシーディングス・オブ・シンポ
ジウム・オン・ドライ・プロセス（Proceedings of Sym
posium on Dry Process)，第８８巻７号，８６〜９４ペ
ージ（１９８７年）には、ケミカル・ドライエッチング
装置にＮＦ3 とＣｌ2 とを供給し、マイクロ波放電によ
り気相中に生成するＦＣｌを利用してＳｉＯx 上のＳｉ
x Ｎy 層をエッチングする技術が記載されている。Ｓｉ
−Ｏ結合はイオン結合性を５５％含むのに対し、Ｓｉ−
Ｎ結合は３０％であり、共有結合性の割合が高い。つま
り、Ｓｉx Ｎy 層中の化学結合の性質は、単結晶シリコ
ン中の化学結合（共有結合）のそれに近く、ＦＣｌから
解離生成したＦ* ，Ｃｌ* 等のラジカルによりエッチン
グされる。一方、ＳｉＯx 層はこれらのラジカルによっ
てもほとんどエッチングされないので、高選択エッチン
グが可能となる。
ジウム・オン・ドライ・プロセス（Proceedings of Sym
posium on Dry Process)，第８８巻７号，８６〜９４ペ
ージ（１９８７年）には、ケミカル・ドライエッチング
装置にＮＦ3 とＣｌ2 とを供給し、マイクロ波放電によ
り気相中に生成するＦＣｌを利用してＳｉＯx 上のＳｉ
x Ｎy 層をエッチングする技術が記載されている。Ｓｉ
−Ｏ結合はイオン結合性を５５％含むのに対し、Ｓｉ−
Ｎ結合は３０％であり、共有結合性の割合が高い。つま
り、Ｓｉx Ｎy 層中の化学結合の性質は、単結晶シリコ
ン中の化学結合（共有結合）のそれに近く、ＦＣｌから
解離生成したＦ* ，Ｃｌ* 等のラジカルによりエッチン
グされる。一方、ＳｉＯx 層はこれらのラジカルによっ
てもほとんどエッチングされないので、高選択エッチン
グが可能となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、Ｆ* の
存在するエッチング反応系によりＳｉＯx 層の上でＳｉ
x Ｎy 層を選択エッチングする技術については、幾つか
の提案がある。その実現性の高さは、原子間結合エネル
ギーの大小関係がＳｉ−Ｆ（５５３ｋＪ／ｍｏｌｅ）＞
Ｓｉ−Ｏ結合（４６５ｋＪ／ｍｏｌ）＞Ｓｉ−Ｎ結合
（４４０ｋＪ／ｍｏｌｅ）であることからも、ある程度
想像できる。つまり、ラジカル反応を主体とする機構で
Ｓｉx Ｎy をエッチングするプロセスであれば、途中で
ＳｉＯx 層が露出した時点でエッチング速度は必然的に
低下するからである。
存在するエッチング反応系によりＳｉＯx 層の上でＳｉ
x Ｎy 層を選択エッチングする技術については、幾つか
の提案がある。その実現性の高さは、原子間結合エネル
ギーの大小関係がＳｉ−Ｆ（５５３ｋＪ／ｍｏｌｅ）＞
Ｓｉ−Ｏ結合（４６５ｋＪ／ｍｏｌ）＞Ｓｉ−Ｎ結合
（４４０ｋＪ／ｍｏｌｅ）であることからも、ある程度
想像できる。つまり、ラジカル反応を主体とする機構で
Ｓｉx Ｎy をエッチングするプロセスであれば、途中で
ＳｉＯx 層が露出した時点でエッチング速度は必然的に
低下するからである。
【００１５】しかし、この技術にも問題はある。たとえ
ば上述のＦＣｌを利用するプロセスでは、ラジカル反応
を利用しているために異方性加工が本質的に困難であ
る。
ば上述のＦＣｌを利用するプロセスでは、ラジカル反応
を利用しているために異方性加工が本質的に困難であ
る。
【００１６】一方、これとは逆にＳｉx Ｎy 層の上でＳ
ｉＯx 層を選択エッチングする技術については選択性を
確保することが難しいため、報告例も少ない。これは、
イオン・アシスト反応を主体とする機構によりＳｉＯx
層をエッチングしていても、その反応系中には必ずラジ
カルが生成しており、Ｓｉx Ｎy が露出した時点でこの
ラジカルにより下地のエッチング速度が上昇してしまう
からである。
ｉＯx 層を選択エッチングする技術については選択性を
確保することが難しいため、報告例も少ない。これは、
イオン・アシスト反応を主体とする機構によりＳｉＯx
層をエッチングしていても、その反応系中には必ずラジ
カルが生成しており、Ｓｉx Ｎy が露出した時点でこの
ラジカルにより下地のエッチング速度が上昇してしまう
からである。
【００１７】最近になって、新しいプラズマ源の採用に
よりラジカルの生成量を低下させた高密度プラズマを用
いてこれを実現する技術が提案されている。たとえば、
プロシーディングス・オブ・ザ・フォーティサード・シ
ンポジウム・オン・セミコンダクターズ・アンド・イン
テグレーティッド・サーキッツ・テクノロジ（Proceedi
ngs of the 43rd Symposium on Semiconductors and In
tegrated Circuits Technology) ，ｐ．５４（１９９
２）には、Ｃ2 Ｈ6 ガスの誘導結合プラズマ（ＩＣＰ＝
Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）
を用い、ＬＰＣＶＤ法により成膜されたＳｉ3 Ｎ4 層の
上でＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により形成されたＳｉＯx 層を
Ｃ2 Ｆ6 （ヘキサフルオロエタン）を用いてエッチング
し、ゲート電極に一部重なる接続孔を開口するプロセス
例が記載されている。高密度プラズマ中ではガスの解離
が高度に進行するので、Ｃ2 Ｆ6 はほぼイオン式量の小
さいＣＦ+ に分解され、これがエッチングに寄与してい
るものと考えられている。また、このとき堆積するＣ／
Ｆ比の低いフルオロカーボン系ポリマーの中のＣ原子
は、Ｓｉx Ｎy 中のＮ原子よりもＳｉＯx 中のＯ原子と
結合しやすいので、ＳｉＯx 層の表面では除去される
が、Ｓｉx Ｎy 上では堆積する。これが、選択性の達成
メカニズムに関する解釈である。
よりラジカルの生成量を低下させた高密度プラズマを用
いてこれを実現する技術が提案されている。たとえば、
プロシーディングス・オブ・ザ・フォーティサード・シ
ンポジウム・オン・セミコンダクターズ・アンド・イン
テグレーティッド・サーキッツ・テクノロジ（Proceedi
ngs of the 43rd Symposium on Semiconductors and In
tegrated Circuits Technology) ，ｐ．５４（１９９
２）には、Ｃ2 Ｈ6 ガスの誘導結合プラズマ（ＩＣＰ＝
Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）
を用い、ＬＰＣＶＤ法により成膜されたＳｉ3 Ｎ4 層の
上でＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により形成されたＳｉＯx 層を
Ｃ2 Ｆ6 （ヘキサフルオロエタン）を用いてエッチング
し、ゲート電極に一部重なる接続孔を開口するプロセス
例が記載されている。高密度プラズマ中ではガスの解離
が高度に進行するので、Ｃ2 Ｆ6 はほぼイオン式量の小
さいＣＦ+ に分解され、これがエッチングに寄与してい
るものと考えられている。また、このとき堆積するＣ／
Ｆ比の低いフルオロカーボン系ポリマーの中のＣ原子
は、Ｓｉx Ｎy 中のＮ原子よりもＳｉＯx 中のＯ原子と
結合しやすいので、ＳｉＯx 層の表面では除去される
が、Ｓｉx Ｎy 上では堆積する。これが、選択性の達成
メカニズムに関する解釈である。
【００１８】この技術はかなり有望であるが、安定した
選択性を得にくいという欠点がある。たとえば、上述の
プロセスにおける選択比は、平坦部においては無限大で
あるが、コーナー部ではせいぜい２０以上といったレベ
ルに低下する。かかる選択性の面内バラつきは、Ｃ2 Ｆ
6 の解離が高度に進んだ結果生成するＦ* の寄与による
ものと考えられる。
選択性を得にくいという欠点がある。たとえば、上述の
プロセスにおける選択比は、平坦部においては無限大で
あるが、コーナー部ではせいぜい２０以上といったレベ
ルに低下する。かかる選択性の面内バラつきは、Ｃ2 Ｆ
6 の解離が高度に進んだ結果生成するＦ* の寄与による
ものと考えられる。
【００１９】そこで本発明は、Ｓｉx Ｎy 層に対して安
定に高選択比を確保することが可能なＳｉＯx 層のドラ
イエッチング方法を提供することを目的とする。
定に高選択比を確保することが可能なＳｉＯx 層のドラ
イエッチング方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の選択エッチング
方法は、上述の目的に鑑みて提案されるものであり、窒
化シリコン系材料層の上に酸化シリコン系材料層が形成
されてなる基板上で該酸化シリコン系材料層を選択的に
エッチングする際に、前記酸化シリコン系材料層を実質
的にその層厚分だけエッチングするジャストエッチング
工程ではフルオロカーボン系化合物を主体とするエッチ
ング・ガスを用いたドライエッチングを行い、前記酸化
シリコン系材料層の残余部をエッチングするオーバーエ
ッチング工程では前記フルオロカーボン系化合物と窒素
含有有機シリコン化合物とを含むエッチング・ガスを用
いたドライエッチングを行うものである。
方法は、上述の目的に鑑みて提案されるものであり、窒
化シリコン系材料層の上に酸化シリコン系材料層が形成
されてなる基板上で該酸化シリコン系材料層を選択的に
エッチングする際に、前記酸化シリコン系材料層を実質
的にその層厚分だけエッチングするジャストエッチング
工程ではフルオロカーボン系化合物を主体とするエッチ
ング・ガスを用いたドライエッチングを行い、前記酸化
シリコン系材料層の残余部をエッチングするオーバーエ
ッチング工程では前記フルオロカーボン系化合物と窒素
含有有機シリコン化合物とを含むエッチング・ガスを用
いたドライエッチングを行うものである。
【００２１】上記フルオロカーボン系化合物としては、
酸化シリコン系材料層のエッチングに通常用いられてい
る化合物を適宜選択して用いることができる。
酸化シリコン系材料層のエッチングに通常用いられてい
る化合物を適宜選択して用いることができる。
【００２２】前記オーバーエッチング工程を終了した後
には、前記基板に対して熱リン酸溶液処理を行い、オー
バーエッチング中に堆積した窒化シリコン系堆積物を溶
解除去すると良い。
には、前記基板に対して熱リン酸溶液処理を行い、オー
バーエッチング中に堆積した窒化シリコン系堆積物を溶
解除去すると良い。
【００２３】ところで、上述の選択エッチングでは通常
はレジスト・パターンをエッチング・マスクとして用い
るので、エッチング終了後にはこのレジスト・パターン
を除去するために酸素系プラズマによるアッシングが行
われる。この場合、上記熱リン酸溶液処理はアッシング
の前に行うことが望ましい。これは、アッシングを先に
行うと、レジスト・パターンの表面に堆積した窒化シリ
コン系堆積物が酸化され、酸化シリコン系パーティクル
を発生させる虞れがあるからである。
はレジスト・パターンをエッチング・マスクとして用い
るので、エッチング終了後にはこのレジスト・パターン
を除去するために酸素系プラズマによるアッシングが行
われる。この場合、上記熱リン酸溶液処理はアッシング
の前に行うことが望ましい。これは、アッシングを先に
行うと、レジスト・パターンの表面に堆積した窒化シリ
コン系堆積物が酸化され、酸化シリコン系パーティクル
を発生させる虞れがあるからである。
【００２４】なお、下地の窒化シリコン系材料層が比較
的薄く、異方性形状の劣化がそれほど問題とならない場
合には、上記熱リン酸溶液処理の処理時間を適宜延長す
ることにより、該窒化シリコン系材料層のエッチングを
行うこともできる。
的薄く、異方性形状の劣化がそれほど問題とならない場
合には、上記熱リン酸溶液処理の処理時間を適宜延長す
ることにより、該窒化シリコン系材料層のエッチングを
行うこともできる。
【００２５】以上述べたプロセスとは逆に、所定の形状
にパターニングされた窒化シリコン系材料層をマスクと
してその下層側の酸化シリコン系材料層を選択的にエッ
チングする場合には、前記エッチングとしてフルオロカ
ーボン系化合物と窒素含有有機シリコン化合物とを含む
エッチング・ガスを用いたドライエッチングを行う。
にパターニングされた窒化シリコン系材料層をマスクと
してその下層側の酸化シリコン系材料層を選択的にエッ
チングする場合には、前記エッチングとしてフルオロカ
ーボン系化合物と窒素含有有機シリコン化合物とを含む
エッチング・ガスを用いたドライエッチングを行う。
【００２６】ここで、本発明で用いられる窒素含有有機
シリコン化合物としては、化学気相反応系で窒化シリコ
ン系堆積物を生成し得る化合物を用いる。これは、オー
バーエッチング時の下地の窒化シリコン系材料層に対す
る選択性を向上させるためである。窒化シリコン系堆積
物を効率良く生成させるためには、上記化合物としてア
ジド基（−Ｎ3 ）またはジアルキルアミノ基（−Ｎ
Ｒ2 ）の少なくとも一方がＳｉ原子に結合されてなる化
合物を用いることが好適である。つまり、これらの化合
物はＳｉ−Ｎ結合を有する。さらに、生成される膜形成
前駆体の流動性が向上するように、Ｓｉ原子の結合手の
一部にアルキル基やアルコキシル基が結合されていても
良い。かかる要件を満たす窒素含有有機シリコン化合物
を一般式で表現すると、次のようになる。
シリコン化合物としては、化学気相反応系で窒化シリコ
ン系堆積物を生成し得る化合物を用いる。これは、オー
バーエッチング時の下地の窒化シリコン系材料層に対す
る選択性を向上させるためである。窒化シリコン系堆積
物を効率良く生成させるためには、上記化合物としてア
ジド基（−Ｎ3 ）またはジアルキルアミノ基（−Ｎ
Ｒ2 ）の少なくとも一方がＳｉ原子に結合されてなる化
合物を用いることが好適である。つまり、これらの化合
物はＳｉ−Ｎ結合を有する。さらに、生成される膜形成
前駆体の流動性が向上するように、Ｓｉ原子の結合手の
一部にアルキル基やアルコキシル基が結合されていても
良い。かかる要件を満たす窒素含有有機シリコン化合物
を一般式で表現すると、次のようになる。
【００２７】 Ｓｉn （ＮＲ2 ）w （Ｎ3 ）x （Ｒ′）y （ＯＲ″）z ただし、ｎ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはｎ≧１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ
＝２ｎ＋２、０≦ｗ≦２ｎ＋２、０≦ｘ≦２ｎ＋２、１
≦ｗ＋ｘ≦２ｎ＋２、０≦ｙ≦２ｎ＋１、０≦ｚ≦２ｎ
＋１の関係を満たす整数である。Ｒは炭化水素基であ
り、飽和／不飽和の別、あるいは直鎖状／分枝状／環状
の別を問わない。Ｒとしては、メチル基、エチル基、シ
クロペンタジエニル基等を例示することができる。ま
た、Ｒ′およびＲ″はアルキル基を表す。これらの化合
物は、いずれも本願出願人が窒化シリコン系薄膜のＣＶ
Ｄ用ガスとして提案しているものである。
＝２ｎ＋２、０≦ｗ≦２ｎ＋２、０≦ｘ≦２ｎ＋２、１
≦ｗ＋ｘ≦２ｎ＋２、０≦ｙ≦２ｎ＋１、０≦ｚ≦２ｎ
＋１の関係を満たす整数である。Ｒは炭化水素基であ
り、飽和／不飽和の別、あるいは直鎖状／分枝状／環状
の別を問わない。Ｒとしては、メチル基、エチル基、シ
クロペンタジエニル基等を例示することができる。ま
た、Ｒ′およびＲ″はアルキル基を表す。これらの化合
物は、いずれも本願出願人が窒化シリコン系薄膜のＣＶ
Ｄ用ガスとして提案しているものである。
【００２８】
【作用】本発明では、酸化シリコン系材料層のエッチン
グ時の窒化シリコン系材料層に対する高選択性が、エッ
チング・ガスに添加される窒素含有有機シリコン化合物
により達成される。この高選択性は、窒素含有有機シリ
コン化合物から気相中に生成する窒化シリコン系堆積物
が窒化シリコン系材料層の露出面へ堆積する過程と、ス
パッタ除去される過程とが競合することに由来する。し
たがって、この窒素含有有機シリコン化合物は、上記窒
化シリコン系材料層がエッチングの下地である場合には
オーバーエッチング工程でエッチング・ガスに添加され
ることにより、また上記窒化シリコン系材料層がエッチ
ング・マスクである場合にはエッチングの最初からガス
系に添加されることにより、選択性向上効果を発揮す
る。
グ時の窒化シリコン系材料層に対する高選択性が、エッ
チング・ガスに添加される窒素含有有機シリコン化合物
により達成される。この高選択性は、窒素含有有機シリ
コン化合物から気相中に生成する窒化シリコン系堆積物
が窒化シリコン系材料層の露出面へ堆積する過程と、ス
パッタ除去される過程とが競合することに由来する。し
たがって、この窒素含有有機シリコン化合物は、上記窒
化シリコン系材料層がエッチングの下地である場合には
オーバーエッチング工程でエッチング・ガスに添加され
ることにより、また上記窒化シリコン系材料層がエッチ
ング・マスクである場合にはエッチングの最初からガス
系に添加されることにより、選択性向上効果を発揮す
る。
【００２９】本発明では、このように高選択性が気相中
からの堆積物に起因して得られるため、従来の高次フル
オロカーボン系ガスの高密度プラズマを用いる場合のよ
うな選択性の面内バラつきが生じない。
からの堆積物に起因して得られるため、従来の高次フル
オロカーボン系ガスの高密度プラズマを用いる場合のよ
うな選択性の面内バラつきが生じない。
【００３０】なお、ドライエッチング中に生じた窒化シ
リコン系堆積物は、エッチング終了後に熱リン酸溶液処
理を行うことにより溶解除去することができるので、基
板上に何ら汚染を残す原因とはならない。
リコン系堆積物は、エッチング終了後に熱リン酸溶液処
理を行うことにより溶解除去することができるので、基
板上に何ら汚染を残す原因とはならない。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００３２】実施例１ 本実施例は、Ｓｉx Ｎy 下地膜を有するＳｉＯx 層間絶
縁膜にドライエッチングによりコンタクト・ホールを開
口するプロセスにおいて、ジャストエッチング工程でｃ
−Ｃ4 Ｆ8 （オクタフルオロシクロブタン）ガス、オー
バーエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓ
ｉ（テトラジメチルアミノシラン）混合ガスを用いた例
である。このプロセスを、図１ないし図５を参照しなが
ら説明する。
縁膜にドライエッチングによりコンタクト・ホールを開
口するプロセスにおいて、ジャストエッチング工程でｃ
−Ｃ4 Ｆ8 （オクタフルオロシクロブタン）ガス、オー
バーエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓ
ｉ（テトラジメチルアミノシラン）混合ガスを用いた例
である。このプロセスを、図１ないし図５を参照しなが
ら説明する。
【００３３】まず、図１に示されるように、予め不純物
拡散領域（図示せず。）が形成されたシリコン基板１上
にたとえばＬＰＣＶＤ法により層厚１０ｎｍのＳｉx Ｎ
y 下地膜２を形成し、続いて常圧ＣＶＤ法により層厚５
００ｎｍのＳｉＯx 層間絶縁膜３を形成した。さらに、
このＳｉＯx 層間絶縁膜３の上で化学増幅系ポジ型フォ
トレジスト材料（シプレー社製；商品名ＸＰ８８４３）
をＫｒＦエキシマ・レーザ・リソグラフィおよび現像処
理によりパターニングし、直径約０．３５μｍの開口部
５を有するレジスト・マスク４を形成した。
拡散領域（図示せず。）が形成されたシリコン基板１上
にたとえばＬＰＣＶＤ法により層厚１０ｎｍのＳｉx Ｎ
y 下地膜２を形成し、続いて常圧ＣＶＤ法により層厚５
００ｎｍのＳｉＯx 層間絶縁膜３を形成した。さらに、
このＳｉＯx 層間絶縁膜３の上で化学増幅系ポジ型フォ
トレジスト材料（シプレー社製；商品名ＸＰ８８４３）
をＫｒＦエキシマ・レーザ・リソグラフィおよび現像処
理によりパターニングし、直径約０．３５μｍの開口部
５を有するレジスト・マスク４を形成した。
【００３４】次に、このウェハを有磁場マイクロ波プラ
ズマ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条
件でＳｉＯx 層間絶縁膜３をジャストエッチングした。
ズマ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条
件でＳｉＯx 層間絶縁膜３をジャストエッチングした。
【００３５】 ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 ４０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．２７ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ Ｇ
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２２５ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このジャストエッチング工程では、高次フルオロカーボ
ン系ガスの高密度プラズマ中に生成する大量のＣＦx +
とＦ* との寄与により、ＳｉＯx 層間絶縁膜３が高速異
方性エッチングされ、コンタクト・ホール６が途中まで
形成された。
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２２５ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このジャストエッチング工程では、高次フルオロカーボ
ン系ガスの高密度プラズマ中に生成する大量のＣＦx +
とＦ* との寄与により、ＳｉＯx 層間絶縁膜３が高速異
方性エッチングされ、コンタクト・ホール６が途中まで
形成された。
【００３６】ジャストエッチング終了後のウェハの状態
は、図２に示されるとおりである。すなわち、ウェハ面
内におけるエッチング速度のバラツキにより、ある領域
では下地のＳｉx Ｎy 下地膜２が露出し始めているが、
その他の領域では図示されるようにＳｉＯx 層間絶縁膜
３の残余部が若干存在している。
は、図２に示されるとおりである。すなわち、ウェハ面
内におけるエッチング速度のバラツキにより、ある領域
では下地のＳｉx Ｎy 下地膜２が露出し始めているが、
その他の領域では図示されるようにＳｉＯx 層間絶縁膜
３の残余部が若干存在している。
【００３７】次に、エッチング条件を一例として下記の
ように切り換え、上記残余部を除去するためのオーバー
エッチングを行った。
ように切り換え、上記残余部を除去するためのオーバー
エッチングを行った。
【００３８】 ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 ４０ ＳＣＣＭ [(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓｉ流量 １０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．２７ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ Ｇ
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２２５ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このオーバーエッチング工程では、図３に示されるよう
に、[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓｉから生成するＳｉx Ｎy 系堆積
物７がＳｉx Ｎy 下地膜２の露出面を保護するため、該
Ｓｉx Ｎy 下地膜２に対して約４０の高い選択比を確保
しながらＳｉＯ2 層間絶縁膜３の残余部がエッチングさ
れた。
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２２５ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このオーバーエッチング工程では、図３に示されるよう
に、[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓｉから生成するＳｉx Ｎy 系堆積
物７がＳｉx Ｎy 下地膜２の露出面を保護するため、該
Ｓｉx Ｎy 下地膜２に対して約４０の高い選択比を確保
しながらＳｉＯ2 層間絶縁膜３の残余部がエッチングさ
れた。
【００３９】なお、Ｓｉx Ｎy 系堆積物７は、レジスト
・マスク４の表面にも堆積した。
・マスク４の表面にも堆積した。
【００４０】次に、このウェハを熱リン酸溶液中に浸漬
した。この結果、図４に示されるように、Ｓｉx Ｎy 系
堆積物７、およびコンタクト・ホール６内に表出するＳ
ｉxＮy 下地膜２が溶解除去され、コンタクト・ホール
６が完成された。このとき、下地の不純物拡散領域に何
らダメージは生じなかった。
した。この結果、図４に示されるように、Ｓｉx Ｎy 系
堆積物７、およびコンタクト・ホール６内に表出するＳ
ｉxＮy 下地膜２が溶解除去され、コンタクト・ホール
６が完成された。このとき、下地の不純物拡散領域に何
らダメージは生じなかった。
【００４１】最後に、図５に示されるように、レジスト
・マスクをＯ2 プラズマ・アッシングにより除去した。
・マスクをＯ2 プラズマ・アッシングにより除去した。
【００４２】実施例２ 本実施例では、いわゆるＯＮＯ構造（ＳｉＯx ／Ｓｉx
Ｎy ／ＳｉＯx の積層構造）を有するゲート絶縁膜上に
形成されたゲート電極の両側壁面にエッチバックにより
ＳｉＯx 層からなるサイドウォールを形成する際に、ジ
ャストエッチング工程でＣＨＦ3 （トリフルオロメタ
ン）ガス、オーバーエッチング工程でＣＨＦ3 ／ (Ｃ2
Ｈ5)3 ＳｉＮ3 （トリエチルシリルアジド）混合ガスを
用いた。このプロセスを、図６ないし図８を参照しなが
ら説明する。なお、本プロセスは、ＬＤＤ構造を有する
ＭＯＳ−ＦＥＴの製造工程に含まれるものである。
Ｎy ／ＳｉＯx の積層構造）を有するゲート絶縁膜上に
形成されたゲート電極の両側壁面にエッチバックにより
ＳｉＯx 層からなるサイドウォールを形成する際に、ジ
ャストエッチング工程でＣＨＦ3 （トリフルオロメタ
ン）ガス、オーバーエッチング工程でＣＨＦ3 ／ (Ｃ2
Ｈ5)3 ＳｉＮ3 （トリエチルシリルアジド）混合ガスを
用いた。このプロセスを、図６ないし図８を参照しなが
ら説明する。なお、本プロセスは、ＬＤＤ構造を有する
ＭＯＳ−ＦＥＴの製造工程に含まれるものである。
【００４３】まず、図６に示されるように、Ｓｉ基板１
１上に下層ＳｉＯx 膜１２（膜厚約４０ｎｍ）、中層Ｓ
ｉx Ｎy 膜１３（膜厚約６０ｎｍ）および上層ＳｉＯx
膜１４（膜厚約２０ｎｍ）よりなるＯＮＯ構造のゲート
絶縁膜１５を形成し、この上でｎ+ 型ポリシリコン層を
パターニングしてゲート電極１６を形成し、該ゲート電
極１６をマスクとするイオン注入によりＳｉ基板１１中
に図示されない低濃度不純物拡散領域を形成し、さらに
このウェハの全面を被覆してＳｉＯx 膜１７を形成し
た。
１上に下層ＳｉＯx 膜１２（膜厚約４０ｎｍ）、中層Ｓ
ｉx Ｎy 膜１３（膜厚約６０ｎｍ）および上層ＳｉＯx
膜１４（膜厚約２０ｎｍ）よりなるＯＮＯ構造のゲート
絶縁膜１５を形成し、この上でｎ+ 型ポリシリコン層を
パターニングしてゲート電極１６を形成し、該ゲート電
極１６をマスクとするイオン注入によりＳｉ基板１１中
に図示されない低濃度不純物拡散領域を形成し、さらに
このウェハの全面を被覆してＳｉＯx 膜１７を形成し
た。
【００４４】このウェハを有磁場マイクロ波プラズマエ
ッチング装置にセットし、一例として下記の条件でＳｉ
Ｏx 膜１７のエッチバックを行った。
ッチング装置にセットし、一例として下記の条件でＳｉ
Ｏx 膜１７のエッチバックを行った。
【００４５】 ＣＨＦ3 流量 ３０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．２７ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ Ｇ
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２００ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このエッチバックは、図７に示されるように、ゲート電
極１６が露出する直前まで行った。このとき、低濃度不
純物拡散領域に臨む部分においては、上層ＳｉＯx 膜１
５の一部がエッチング除去されていても良いが、中層Ｓ
ｉx Ｎy 膜１４が露出する直前でエッチングが停止して
いることが特に望ましい。
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２００ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このエッチバックは、図７に示されるように、ゲート電
極１６が露出する直前まで行った。このとき、低濃度不
純物拡散領域に臨む部分においては、上層ＳｉＯx 膜１
５の一部がエッチング除去されていても良いが、中層Ｓ
ｉx Ｎy 膜１４が露出する直前でエッチングが停止して
いることが特に望ましい。
【００４６】次に、エッチング条件を一例として下記の
ように変更し、ＳｉＯx 膜１７の残余部および上層Ｓｉ
Ｏx 膜１４の表出部を除去した。
ように変更し、ＳｉＯx 膜１７の残余部および上層Ｓｉ
Ｏx 膜１４の表出部を除去した。
【００４７】 ＣＨＦ3 流量 ４０ ＳＣＣＭ (Ｃ2 Ｈ5)3 ＳｉＮ3 １０ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．２７ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ Ｇ
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２００ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このオーバーエッチングにより、図８に示されるような
ＳｉＯx サイドウォール１７ｓが形成された。このと
き、 (Ｃ2 Ｈ5)3 ＳｉＮ3 から生成するＳｉx Ｎy 系堆
積物がイオンの垂直入射面におけるエッチング速度を低
下させるため、露出した中層Ｓｉx Ｎy 膜１４に対して
約４０もの高選択比が達成された。
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２００ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ このオーバーエッチングにより、図８に示されるような
ＳｉＯx サイドウォール１７ｓが形成された。このと
き、 (Ｃ2 Ｈ5)3 ＳｉＮ3 から生成するＳｉx Ｎy 系堆
積物がイオンの垂直入射面におけるエッチング速度を低
下させるため、露出した中層Ｓｉx Ｎy 膜１４に対して
約４０もの高選択比が達成された。
【００４８】なお、ウェハの表面に堆積したＳｉx Ｎy
系堆積物は、熱リン酸溶液処理により除去することがで
きた。
系堆積物は、熱リン酸溶液処理により除去することがで
きた。
【００４９】実施例３ 本実施例では、Ｓｉx Ｎy マスクを介してＳｉＯx 層間
絶縁膜にコンタクト・ホールを開口するプロセスにおい
て、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／（Ｃ2 Ｈ5)2 Ｓｉ（Ｎ3)2（オクタ
フルオロシクロブタン／ジエチルシリルジアジド）混合
ガスを用いた。このプロセスを、図９および図１０を参
照しながら説明する。
絶縁膜にコンタクト・ホールを開口するプロセスにおい
て、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／（Ｃ2 Ｈ5)2 Ｓｉ（Ｎ3)2（オクタ
フルオロシクロブタン／ジエチルシリルジアジド）混合
ガスを用いた。このプロセスを、図９および図１０を参
照しながら説明する。
【００５０】まず、図９に示されるように、予め不純物
拡散領域（図示せず。）が形成されたＳｉ基板２１上に
常圧ＣＶＤ法により膜厚約１μｍのＳｉＯx 層間絶縁膜
２２を堆積し、この上にＳｉx Ｎy マスク２３を形成し
た。このＳｉx Ｎy マスク２３は、プラズマＣＶＤ法に
より形成された厚さ約１００ｎｍのＳｉx Ｎy 層をレジ
スト・マスク（図示せず。）を用いてパターニングする
ことにより、開口幅約０．３５μｍの開口部２４が形成
されてなるものである。レジスト・マスクは既にアッシ
ングにより除去されている。
拡散領域（図示せず。）が形成されたＳｉ基板２１上に
常圧ＣＶＤ法により膜厚約１μｍのＳｉＯx 層間絶縁膜
２２を堆積し、この上にＳｉx Ｎy マスク２３を形成し
た。このＳｉx Ｎy マスク２３は、プラズマＣＶＤ法に
より形成された厚さ約１００ｎｍのＳｉx Ｎy 層をレジ
スト・マスク（図示せず。）を用いてパターニングする
ことにより、開口幅約０．３５μｍの開口部２４が形成
されてなるものである。レジスト・マスクは既にアッシ
ングにより除去されている。
【００５１】このウェハを有磁場マイクロ波プラズマエ
ッチング装置にセットし、一例として下記の条件でＳｉ
Ｏx 層間絶縁膜２２のドライエッチングを行った。
ッチング装置にセットし、一例として下記の条件でＳｉ
Ｏx 層間絶縁膜２２のドライエッチングを行った。
【００５２】 ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 ３０ ＳＣＣＭ （Ｃ2 Ｈ5)2 Ｓｉ（Ｎ3)2 ５ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．２７ Ｐａ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ Ｇ
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２２５ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ ここでは、エッチング開始前に既にＳｉx Ｎy からなる
層（Ｓｉx Ｎy マスク２３）が露出しているため、初め
から窒素含有有機シリコン化合物〔（Ｃ2 Ｈ5)2 Ｓｉ
（Ｎ3)2 〕を含むエッチング・ガスを用いた。エッチン
グ中には、ＳｉxＮy マスク２３の表面がＳｉx Ｎy 系
堆積物（図示せず。）で保護されるため、マスクの後退
によるり寸法変換差の発生が防止され、図１０に示され
るように良好な異方性形状を有するコンタクト・ホール
２５が形成された。本実施例におけるマスク選択比は、
約３０であった。
Ｈｚ） ＲＦバイアス・パワー ２２５ Ｗ（８００ ｋＨ
ｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ ここでは、エッチング開始前に既にＳｉx Ｎy からなる
層（Ｓｉx Ｎy マスク２３）が露出しているため、初め
から窒素含有有機シリコン化合物〔（Ｃ2 Ｈ5)2 Ｓｉ
（Ｎ3)2 〕を含むエッチング・ガスを用いた。エッチン
グ中には、ＳｉxＮy マスク２３の表面がＳｉx Ｎy 系
堆積物（図示せず。）で保護されるため、マスクの後退
によるり寸法変換差の発生が防止され、図１０に示され
るように良好な異方性形状を有するコンタクト・ホール
２５が形成された。本実施例におけるマスク選択比は、
約３０であった。
【００５３】実施例４ 本実施例では、ＳＲＡＭの負荷用ＴＦＴのゲート電極と
記憶ノードとを接続するためにＳｉＯx 層間絶縁膜に自
己整合的にコンタクト・ホールを開口するプロセスにお
いて、ジャストエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガス、オ
ーバーエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／[(ＣＨ3)2 Ｎ]4
Ｓｉ（オクタフルオロシクロブタン／テトラジメチルア
ミノシラン）混合ガスを用いた。このプロセスを、図１
１ないし図１３を参照しながら説明する。
記憶ノードとを接続するためにＳｉＯx 層間絶縁膜に自
己整合的にコンタクト・ホールを開口するプロセスにお
いて、ジャストエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガス、オ
ーバーエッチング工程でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／[(ＣＨ3)2 Ｎ]4
Ｓｉ（オクタフルオロシクロブタン／テトラジメチルア
ミノシラン）混合ガスを用いた。このプロセスを、図１
１ないし図１３を参照しながら説明する。
【００５４】本実施例でエッチング・サンプルとして用
いたウェハの構成を、図１１に示す。すなわち、Ｓｉ基
板３１上に熱酸化によりゲート酸化膜３２を形成し、こ
の上にドライバ・トランジスタの２本のゲート電極３
５、およびＳｉＯx 層からなるオフセット酸化膜３６を
共通パターンにて形成した。ここで、上記ゲート電極３
５は、下層側から順にポリシリコン層３３とタングステ
ン・シリサイド（ＷＳｉx ）層３４とが積層されたタン
グステン・ポリサイド膜からなる。ゲート電極３５の両
側壁面には、ＳｉＯx サイドウォール３７をエッチバッ
ク・プロセスにより形成し、前述のゲート電極３５およ
びＳｉＯx サイドウォール３７をマスクとした２回のイ
オン注入により、ＬＤＤ構造を有する不純物拡散領域
（図示せず。）をシリコン基板３１内に形成した。
いたウェハの構成を、図１１に示す。すなわち、Ｓｉ基
板３１上に熱酸化によりゲート酸化膜３２を形成し、こ
の上にドライバ・トランジスタの２本のゲート電極３
５、およびＳｉＯx 層からなるオフセット酸化膜３６を
共通パターンにて形成した。ここで、上記ゲート電極３
５は、下層側から順にポリシリコン層３３とタングステ
ン・シリサイド（ＷＳｉx ）層３４とが積層されたタン
グステン・ポリサイド膜からなる。ゲート電極３５の両
側壁面には、ＳｉＯx サイドウォール３７をエッチバッ
ク・プロセスにより形成し、前述のゲート電極３５およ
びＳｉＯx サイドウォール３７をマスクとした２回のイ
オン注入により、ＬＤＤ構造を有する不純物拡散領域
（図示せず。）をシリコン基板３１内に形成した。
【００５５】さらに、ウェハの全面にたとえば減圧ＣＶ
Ｄ法によりＳｉx Ｎy エッチング停止層３８を堆積し、
この上に常圧ＣＶＤ法によりＳｉＯx 層間絶縁膜３９を
堆積してウェハ表面を平坦化し、さらにこの上で所定の
パターンを有するレジスト・マスク４０を形成した。こ
のレジスト・マスク４０は、ゲート電極間スペースに臨
む開口部４１を有している。
Ｄ法によりＳｉx Ｎy エッチング停止層３８を堆積し、
この上に常圧ＣＶＤ法によりＳｉＯx 層間絶縁膜３９を
堆積してウェハ表面を平坦化し、さらにこの上で所定の
パターンを有するレジスト・マスク４０を形成した。こ
のレジスト・マスク４０は、ゲート電極間スペースに臨
む開口部４１を有している。
【００５６】次に、上記ＳｉＯx 層間絶縁膜３９のエッ
チングをジャストエッチング、オーバーエッチングの２
段階に分けて行った。各段階のエッチング条件は、実施
例１で上述した条件と同じとし、まずｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガス
を用いてＳｉＯx 層間絶縁膜３９を下地のＳｉx Ｎy エ
ッチング停止層３８が露出する直前までジャストエッチ
ングし、続いてｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓｉ混合
ガスを用いてＳｉＯx層間絶縁膜３９の残余部をオーバ
ーエッチングした。これにより、図１２に示されるよう
に、Ｓｉx Ｎy エッチング停止層３８に対して高い選択
比を維持しながらコンタクト・ホール４２が途中まで開
口された。
チングをジャストエッチング、オーバーエッチングの２
段階に分けて行った。各段階のエッチング条件は、実施
例１で上述した条件と同じとし、まずｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガス
を用いてＳｉＯx 層間絶縁膜３９を下地のＳｉx Ｎy エ
ッチング停止層３８が露出する直前までジャストエッチ
ングし、続いてｃ−Ｃ4 Ｆ8 ／[(ＣＨ3)2 Ｎ]4Ｓｉ混合
ガスを用いてＳｉＯx層間絶縁膜３９の残余部をオーバ
ーエッチングした。これにより、図１２に示されるよう
に、Ｓｉx Ｎy エッチング停止層３８に対して高い選択
比を維持しながらコンタクト・ホール４２が途中まで開
口された。
【００５７】さらに、熱リン酸処理を行い、ウェハ表面
に堆積したＳｉx Ｎy 系堆積物（図示せず。）、および
コンタクト・ホール４２の底面に表出したＳｉx Ｎy エ
ッチング停止層３８を溶解除去し、コンタクト・ホール
４２を完成した。
に堆積したＳｉx Ｎy 系堆積物（図示せず。）、および
コンタクト・ホール４２の底面に表出したＳｉx Ｎy エ
ッチング停止層３８を溶解除去し、コンタクト・ホール
４２を完成した。
【００５８】なお、かかる自己整合的なコンタクト構造
には色々な変形例がある。たとえば図１４に示されるよ
うに、コンタクト・ホールの開口位置がゲート電極間ス
ペースの半分程度とされることもある。この場合、Ｓｉ
x Ｎy エッチング停止層３８の形成までは上述の実施例
４と同じであるが、この上をＳｉＯx 層間絶縁膜４３で
平坦に被覆し、レジスト・マスク４４を形成する際に、
その開口部４５の位置を図示されるように狭め、コンタ
クト・ホール４６を形成する。
には色々な変形例がある。たとえば図１４に示されるよ
うに、コンタクト・ホールの開口位置がゲート電極間ス
ペースの半分程度とされることもある。この場合、Ｓｉ
x Ｎy エッチング停止層３８の形成までは上述の実施例
４と同じであるが、この上をＳｉＯx 層間絶縁膜４３で
平坦に被覆し、レジスト・マスク４４を形成する際に、
その開口部４５の位置を図示されるように狭め、コンタ
クト・ホール４６を形成する。
【００５９】さらにあるいは、Ｓｉx Ｎy エッチング停
止層を設けず、Ｓｉx Ｎy 層によりサイドウォールを形
成することもできる。
止層を設けず、Ｓｉx Ｎy 層によりサイドウォールを形
成することもできる。
【００６０】たとえば、図１５に示されるように、Ｓｉ
基板５１上にゲート酸化膜５２、およびポリシリコン層
５３とＷＳｉx 層５４が積層されてなる２本のゲート電
極５５が順次形成され、エッチバックによりその両側壁
面にＳｉx Ｎy サイドウォール５６が形成され、これら
の表面がＳｉＯx 層間絶縁膜５７で平坦に被覆され、さ
らにこの上に開口部５９を有するレジスト・マスク５８
が形成されている場合、本発明を適用すると、Ｓｉx Ｎ
y サイドウォール５６に対して高い選択比を維持しなが
らコンタクト・ホール６０を開口することができる。
基板５１上にゲート酸化膜５２、およびポリシリコン層
５３とＷＳｉx 層５４が積層されてなる２本のゲート電
極５５が順次形成され、エッチバックによりその両側壁
面にＳｉx Ｎy サイドウォール５６が形成され、これら
の表面がＳｉＯx 層間絶縁膜５７で平坦に被覆され、さ
らにこの上に開口部５９を有するレジスト・マスク５８
が形成されている場合、本発明を適用すると、Ｓｉx Ｎ
y サイドウォール５６に対して高い選択比を維持しなが
らコンタクト・ホール６０を開口することができる。
【００６１】以上、本発明を４例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、エッチング・ガスとして用いるフルオロ
カーボン系化合物、これと併用される窒素含有有機シリ
コン化合物、サンプル・ウェハの構成、エッチング条
件、使用するエッチング装置等は、いずれも適宜変更可
能である。
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、エッチング・ガスとして用いるフルオロ
カーボン系化合物、これと併用される窒素含有有機シリ
コン化合物、サンプル・ウェハの構成、エッチング条
件、使用するエッチング装置等は、いずれも適宜変更可
能である。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の選択エッチング方法によれば、従来困難であった酸
化シリコン系材料と窒化シリコン系材料の選択エッチン
グを高い選択比および優れた面内均一性をもって行うこ
とが可能となる。特に、窒化シリコン系材料層上におけ
るＳｉＯx シリコン系材料層の高選択エッチングが可能
となることで、プロセスやデバイス構造の選択幅が大幅
に広がる。
明の選択エッチング方法によれば、従来困難であった酸
化シリコン系材料と窒化シリコン系材料の選択エッチン
グを高い選択比および優れた面内均一性をもって行うこ
とが可能となる。特に、窒化シリコン系材料層上におけ
るＳｉＯx シリコン系材料層の高選択エッチングが可能
となることで、プロセスやデバイス構造の選択幅が大幅
に広がる。
【００６３】したがって、本発明は微細なデザイン・ル
ールにもとづいて設計され、高集積度および高性能を有
する半導体装置の製造に好適であり、その産業上の価値
は極めて大きい。
ールにもとづいて設計され、高集積度および高性能を有
する半導体装置の製造に好適であり、その産業上の価値
は極めて大きい。
【図１】本発明をコンタクト・ホール加工に適用したプ
ロセス例において、エッチング開始前のウェハの状態を
示す模式的断面図である。
ロセス例において、エッチング開始前のウェハの状態を
示す模式的断面図である。
【図２】図１のＳｉＯx 層間絶縁膜をジャストエッチン
グした状態を示す模式的断面図である。
グした状態を示す模式的断面図である。
【図３】図２のＳｉＯx 層間絶縁膜をオーバーエッチン
グした状態を示す模式的断面図である。
グした状態を示す模式的断面図である。
【図４】図３のＳｉx Ｎy 系堆積物およびＳｉx Ｎy 下
地膜を選択的に除去してコンタクト・ホールを完成した
状態を示す模式的断面図である。
地膜を選択的に除去してコンタクト・ホールを完成した
状態を示す模式的断面図である。
【図５】図４のレジスト・マスクを除去した状態を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図６】本発明をＯＮＯ構造を有するゲート絶縁膜上に
おけるＬＤＤサイドウォール形成に適用したプロセス例
において、エッチング開始前のウェハの状態を示す模式
的断面図である。
おけるＬＤＤサイドウォール形成に適用したプロセス例
において、エッチング開始前のウェハの状態を示す模式
的断面図である。
【図７】図６のＳｉＯx 膜を下地が露出する直前までエ
ッチバックした状態を示す模式的断面図である。
ッチバックした状態を示す模式的断面図である。
【図８】図７のＳｉＯx 膜の残余部をエッチングしてＬ
ＤＤサイドウォールを完成した状態を示す模式的断面図
である。
ＤＤサイドウォールを完成した状態を示す模式的断面図
である。
【図９】本発明をＳｉx Ｎy マスクによるコンタクト・
ホール加工に適用したプロセス例において、エッチング
開始前のウェハの状態を示す模式的断面図である。
ホール加工に適用したプロセス例において、エッチング
開始前のウェハの状態を示す模式的断面図である。
【図１０】図９のＳｉＯx 層間絶縁膜をエッチングして
コンタクト・ホールを形成した状態を示す模式的断面図
である。
コンタクト・ホールを形成した状態を示す模式的断面図
である。
【図１１】本発明を自己整合的なＳＲＡＭのコンタクト
・ホール加工に適用したプロセス例において、エッチン
グ開始前のウェハの状態を示す模式的断面図である。
・ホール加工に適用したプロセス例において、エッチン
グ開始前のウェハの状態を示す模式的断面図である。
【図１２】図１１のＳｉＯx 層間絶縁膜をエッチング
し、コンタクト・ホールを途中まで開口した状態を示す
模式的断面図である。
し、コンタクト・ホールを途中まで開口した状態を示す
模式的断面図である。
【図１３】図１２のコンタクト・ホールの底面に表出す
るＳｉx Ｎy エッチング停止層を除去してコンタクト・
ホールを完成した状態を示す模式的断面図である。
るＳｉx Ｎy エッチング停止層を除去してコンタクト・
ホールを完成した状態を示す模式的断面図である。
【図１４】ＳＲＡＭの自己整合コンタクト加工の他のプ
ロセス例において、ＳｉＯx 層間絶縁膜をエッチングし
た状態を示す模式的断面図である。
ロセス例において、ＳｉＯx 層間絶縁膜をエッチングし
た状態を示す模式的断面図である。
【図１５】ＳＲＡＭの自己整合コンタクト加工のさらに
他のプロセス例において、コンタクト・ホールを完成し
た状態を示す模式的断面図である。
他のプロセス例において、コンタクト・ホールを完成し
た状態を示す模式的断面図である。
１，１１，２１，５１ シリコン基板 ２ Ｓｉx Ｎy 下地膜 ３，２２，３９，４３，５７ ＳｉＯx 層間絶縁膜 ４，４０，４４，５８ レジスト・マスク ６，２５，４２，４６，６０ コンタクト・ホール １３ 中層Ｓｉx Ｎy 膜 １４ 上層ＳｉＯx 膜 １６，３５，５５ ゲート電極 １７ ＳｉＯx 膜 １７ｓ，３７ ＳｉＯx サイドウォール ３６ オフセット酸化膜 ３８ Ｓｉx Ｎy エッチング停止層 ５６ Ｓｉx Ｎy サイドウォール
Claims (4)
- 【請求項１】 窒化シリコン系材料層の上に酸化シリコ
ン系材料層が形成されてなる基板上で該酸化シリコン系
材料層を選択的にエッチングする選択エッチング方法に
おいて、 前記酸化シリコン系材料層を実質的にその層厚分だけエ
ッチングするジャストエッチング工程ではフルオロカー
ボン系化合物を主体とするエッチング・ガスを用いたド
ライエッチングを行い、 前記酸化シリコン系材料層の残余部をエッチングするオ
ーバーエッチング工程では前記フルオロカーボン系化合
物と窒素含有有機シリコン化合物とを含むエッチング・
ガスを用いたドライエッチングを行うことを特徴とする
選択エッチング方法。 - 【請求項２】 前記オーバーエッチング工程を終了した
後、前記基板に対して熱リン酸溶液処理を行うことを特
徴とする請求項１記載の選択エッチング方法。 - 【請求項３】 所定の形状にパターニングされた窒化シ
リコン系材料層をマスクとしてその下層側の酸化シリコ
ン系材料層を選択的にエッチングする選択エッチング方
法において、 前記エッチングとしてフルオロカーボン系化合物と窒素
含有有機シリコン化合物とを含むエッチング・ガスを用
いたドライエッチングを行うことを特徴とする選択エッ
チング方法。 - 【請求項４】 前記窒素含有有機シリコン系化合物とし
て、アジド基またはジアルキルアミノ基の少なくとも一
方がＳｉ原子に結合されてなる化合物を用いることを特
徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載
の選択エッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830594A JP3259529B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 選択エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830594A JP3259529B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 選択エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831797A true JPH0831797A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3259529B2 JP3259529B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=15668728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15830594A Expired - Fee Related JP3259529B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 選択エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3259529B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158575A2 (en) * | 2000-05-26 | 2001-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor device including a step of etching an organic film to form a pattern |
| US6531747B1 (en) | 1999-10-25 | 2003-03-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| KR100401489B1 (ko) * | 2000-06-26 | 2003-10-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | 에스램 제조방법 |
| WO2010050337A1 (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | 日本電気株式会社 | エッチング方法及び薄膜デバイス |
| JP2018182103A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
| JP2018182104A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
| CN108885996A (zh) * | 2016-04-01 | 2018-11-23 | Tes股份有限公司 | 氧化硅膜的选择性蚀刻方法 |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP15830594A patent/JP3259529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6531747B1 (en) | 1999-10-25 | 2003-03-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| KR100377082B1 (ko) * | 1999-10-25 | 2003-03-26 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
| EP1158575A2 (en) * | 2000-05-26 | 2001-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor device including a step of etching an organic film to form a pattern |
| EP1158575A3 (en) * | 2000-05-26 | 2006-02-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor device including a step of etching an organic film to form a pattern |
| KR100401489B1 (ko) * | 2000-06-26 | 2003-10-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | 에스램 제조방법 |
| WO2010050337A1 (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | 日本電気株式会社 | エッチング方法及び薄膜デバイス |
| JPWO2010050337A1 (ja) * | 2008-10-31 | 2012-03-29 | 日本電気株式会社 | エッチング方法及び薄膜デバイス |
| JP5742222B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2015-07-01 | 日本電気株式会社 | エッチング方法及び薄膜デバイス |
| CN108885996A (zh) * | 2016-04-01 | 2018-11-23 | Tes股份有限公司 | 氧化硅膜的选择性蚀刻方法 |
| CN108885996B (zh) * | 2016-04-01 | 2023-08-08 | Tes股份有限公司 | 氧化硅膜的选择性蚀刻方法 |
| JP2018182103A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
| JP2018182104A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3259529B2 (ja) | 2002-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100274080B1 (ko) | 드라이에칭방법 | |
| US6667246B2 (en) | Wet-etching method and method for manufacturing semiconductor device | |
| US7638436B2 (en) | Semiconductor processing methods of transferring patterns from patterned photoresists to materials | |
| KR100995725B1 (ko) | 반도체 장치 제조 방법 | |
| KR19980064255A (ko) | ＴｉｘＮｙ의 선택적 제거 | |
| KR20080060376A (ko) | 반도체 소자의 제조방법 | |
| JP3111661B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2003511857A (ja) | 一様な浅いトレンチ・エッチング・プロファイルのための方法 | |
| JP3259529B2 (ja) | 選択エッチング方法 | |
| US6066567A (en) | Methods for in-situ removal of an anti-reflective coating during an oxide resistor protect etching process | |
| US7067429B2 (en) | Processing method of forming MRAM circuitry | |
| JP4283017B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0774147A (ja) | ドライエッチング方法およびドライエッチング装置 | |
| JP3235549B2 (ja) | 導電層形成法 | |
| KR20070018223A (ko) | 반도체 소자의 제조방법 | |
| JP2001127039A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2006093242A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR101062835B1 (ko) | 이중 하드마스크를 이용한 반도체 소자의 게이트전극 제조방법 | |
| JP3570903B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2005136097A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0982794A (ja) | トレンチ分離形成方法 | |
| JPH11330045A (ja) | 酸化膜及びシリコン層の積層膜のエッチング方法 | |
| KR100312985B1 (ko) | 반도체소자제조방법 | |
| KR100688778B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
| KR20030049845A (ko) | 질화막을 구비한 마스크 형성방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011113 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |