JPH09232285A - Plasma etching method - Google Patents

Plasma etching method

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JPH09232285A
JPH09232285A JP3522496A JP3522496A JPH09232285A JP H09232285 A JPH09232285 A JP H09232285A JP 3522496 A JP3522496 A JP 3522496A JP 3522496 A JP3522496 A JP 3522496A JP H09232285 A JPH09232285 A JP H09232285A
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JP
Japan
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sulfur
material layer
substrate
plasma
polycrystalline silicon
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JP3522496A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuji Nagayama
哲治 長山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH09232285A publication Critical patent/JPH09232285A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a plasma etching method which prevents a seam from being expanded and an etched-back surface from being roughened by a method wherein the temperature of a silicon material is controlled to room temperature or lower and the surface of the silicon material layer is etched back while a sulfur-based material layer is being deposited. SOLUTION: A substrate to be etched is set on a substrate stage at a substrate bias application-type ECR plasma etching apparatus. Then, a polycrystalline silicon layer 103 is etched back. In this etching-back process, free surfur which is generated in a plasma due to the dissociation of S2 F2 is deposited on the polycrystalline silicon layer 103 which is controlled to a low temperature, and a surfur-based material layer 104 is formed. Then, while a recessed part is buried so as to flatten the surface, an etching operation progresses. As a result, the polycrystalline silicon layer 103 whose surface is smooth is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置等の製造
分野で適用されるプラズマエッチング方法に関し、更に
詳しくは、多結晶シリコン等のシリコン材料層の表面を
平滑化しつつエッチバックする際に用いて好適なプラズ
マエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching method applied in the field of manufacturing semiconductor devices and the like. More specifically, it is used for etching back while smoothing the surface of a silicon material layer such as polycrystalline silicon. The present invention relates to a suitable plasma etching method.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体装置の高集積度化、高
性能化が進展するに伴い、半導体チップ上では配線部分
が占有する面積すなわち配線領域の割合が増加する傾向
にある。これによる半導体チップ面積の増大を避けるた
めには、多層配線およびコンタクトプラグによる層間接
続が必須のプロセスとなっている。従来より、電極・配
線形成方法としては、AlやAl合金等の導電材料をス
パッタリングにより形成する方法が広く行われてきた。
しかし、上述のように配線の多層化が進展し、その結果
として半導体基板の表面段差や接続孔のアスペクト比の
増大が顕著となりつつある状況下においては、コリメー
タを併用する方法も含め、スパッタリングによる従来の
方法ではステップカバレッジの不足による接続不良や断
線が重大な問題となってきた。
2. Description of the Related Art With the progress of higher integration and higher performance of semiconductor devices such as LSI, the area occupied by wiring portions on a semiconductor chip, that is, the proportion of wiring regions tends to increase. In order to avoid an increase in the semiconductor chip area due to this, interlayer connection by multilayer wiring and contact plugs is an essential process. Conventionally, as a method of forming electrodes and wirings, a method of forming a conductive material such as Al or an Al alloy by sputtering has been widely used.
However, in the situation where the multilayer wiring has progressed as described above, and as a result, the surface step of the semiconductor substrate and the aspect ratio of the connection hole are increasing remarkably, the method including the method using a collimator is also used. In the conventional method, poor connection and disconnection due to insufficient step coverage have become serious problems.

【0003】かかる実情に鑑み、ステップカバレッジに
優れたCVD法を導電材料の形成に適用する方法が採用
されている。これらCVD法による導電材料の形成にお
いて、最も一般的な方法は多結晶シリコンやブランケッ
トタングステン等の導電材料層を、接続孔を含めた被処
理基板上全面にCVD法で形成した後、全面エッチバッ
クをおこない接続孔内に残す方法である。この場合、導
電材料を接続孔内のみにコンタクトプラグとして残す他
に、層間絶縁膜上にも残してこれをさらにパターニング
し配線材料としても用いる方法もある。
In view of such circumstances, a method of applying a CVD method excellent in step coverage to the formation of a conductive material is adopted. In forming the conductive material by these CVD methods, the most general method is to form a conductive material layer such as polycrystalline silicon or blanket tungsten on the entire surface of the substrate to be processed including the contact holes by the CVD method, and then etch back the entire surface. This is a method of leaving the inside of the connection hole. In this case, in addition to leaving the conductive material as a contact plug only in the connection hole, there is also a method in which the conductive material is left on the interlayer insulating film and further patterned to be used as a wiring material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】いずれの方法において
も、CVD法で堆積した導電材料層をエッチバックする
際に問題となるのはシームの拡大である。これは接続孔
の中央部付近に現れる導電材料層の成長の合わせ目ある
いは継ぎ目に沿ってエッチングが局所的に進行し、不所
望に溝が形成される現象であり、CVD成膜の原理上、
ある程度は防ぎきれないものとされてきた。導電材料と
してブランケットタングステンを用いる場合には、CV
D条件を制御して結晶配向を変える等の手段により、シ
ームの問題はかなり改善されてきたが、多結晶シリコン
については未だに大きな改善はみられていない。
In any of the methods, the problem of etching back the conductive material layer deposited by the CVD method is the expansion of the seam. This is a phenomenon in which etching locally progresses along the joint or joint of the growth of the conductive material layer that appears in the vicinity of the central portion of the connection hole, and an undesired groove is formed.
It has been considered that it cannot be prevented to some extent. When blanket tungsten is used as the conductive material, CV
The problem of seams has been considerably improved by means such as controlling the D condition to change the crystal orientation, but no significant improvement has been observed for polycrystalline silicon.

【0005】さらに多結晶シリコンは成膜後の後工程に
おける熱処理により結晶粒が成長するので、表面に顕著
な凹凸が発生する場合がある。このため、配線パターニ
ング時のレジストの露光精度が低下したり、層間絶縁膜
の平坦性が悪化する。またDRAM等においてキャパシ
タ電極に用いた場合には、電極表面に不所望の凹凸が発
生することにより容量値に変動が生じ、半導体装置の信
頼性が低下する。
Further, in polycrystalline silicon, since crystal grains grow by a heat treatment in a post process after film formation, remarkable irregularities may occur on the surface. Therefore, the exposure accuracy of the resist at the time of patterning the wiring is deteriorated and the flatness of the interlayer insulating film is deteriorated. Further, when it is used as a capacitor electrode in a DRAM or the like, undesired irregularities are generated on the surface of the electrode, so that the capacitance value fluctuates and the reliability of the semiconductor device decreases.

【0006】これらの問題を図7および図8を参照して
さらに詳しく説明する。図8は多層配線構造におけるス
タックトコンタクト部分の概略断面図である。この従来
例においては、CVDとエッチバックにより形成された
多結晶シリコンからなるコンタクトプラグ103aの中
央部には、エッチバックにより拡大されたシーム116
が形成されている。このため、スパッタリングにより形
成されるバリア層106は、この部分においてバリア層
の欠落106aが発生する。この後Al系金属配線10
7を形成すると、Al系金属配線107と多結晶シリコ
ンからなるコンタクトプラグ103aとが接触して合金
化反応を起こし、最悪の場合にはAlスパイク117を
発生する事態となる。
These problems will be described in more detail with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 8 is a schematic sectional view of a stacked contact portion in the multilayer wiring structure. In this conventional example, a seam 116 enlarged by etching back is formed in the central portion of a contact plug 103a made of polycrystalline silicon formed by CVD and etching back.
Are formed. Therefore, in the barrier layer 106 formed by sputtering, the barrier layer lack 106a occurs at this portion. After this, Al-based metal wiring 10
When No. 7 is formed, the Al-based metal wiring 107 comes into contact with the contact plug 103a made of polycrystalline silicon to cause an alloying reaction, and in the worst case, the Al spike 117 is generated.

【0007】一方図8はシリンダ型キャパシタ電極の製
造工程の一部を示す概略断面図である。同図では上層の
絶縁膜112にキャパシタホール118を開口後、多結
晶シリコン層をCVD法により全面に形成し、さらに全
面に酸化膜114をCVD法で形成後エッチバックして
キャパシタホール118の中央部に残し、続けて多結晶
シリコン層をエッチバックしてキャパシタ電極113a
を形成した状態を示す。図に示すようにキャパシタ電極
113aの表面は不均一な凹凸が生じ、このためにキャ
パシタ容量値に変動が生じる。
On the other hand, FIG. 8 is a schematic sectional view showing a part of the manufacturing process of the cylinder type capacitor electrode. In the figure, after forming a capacitor hole 118 in the upper insulating film 112, a polycrystalline silicon layer is formed on the entire surface by a CVD method, and an oxide film 114 is further formed on the entire surface by a CVD method and then etched back to form the center of the capacitor hole 118. Part of the capacitor electrode 113a by etching back the polycrystalline silicon layer.
Shows a state in which is formed. As shown in the figure, the surface of the capacitor electrode 113a has uneven unevenness, which changes the capacitance value of the capacitor.

【0008】本発明は、上述した多結晶シリコンをはじ
めとするシリコン材料層のエッチバックにおいて、シー
ムの拡大やエッチバック表面の粗面化を発生することの
ないプラズマエッチング方法を提案し、信頼性に優れた
半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention proposes a plasma etching method which does not cause the expansion of seams and the roughening of the etched back surface in the etching back of the silicon material layer including the above-mentioned polycrystalline silicon, and the reliability is improved. It is an object of the present invention to provide an excellent semiconductor device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマエッチ
ング方法は、上述の課題を達成するために創案されたも
のであり、シリコン材料層のエッチバックを施すプラズ
マエッチング方法であって、このシリコン材料層の温度
を室温以下に制御するとともに、シリコン材料層の表面
に、イオウ系材料層を堆積しつつエッチバックすること
を特徴とするものである。イオウ系材料層を堆積する方
法としては、放電解離条件下で、プラズマ中に遊離のイ
オウを放出しうるガスを含むエッチングガスを採用する
か、あるいはエッチングチャンバ内壁の少なくとも1部
がイオウを含む壁材で被覆されたプラズマエッチング装
置を採用し、このイオウを含む壁材をスパッタリングす
るか、のいずれかの方法を採用するこができる。
The plasma etching method of the present invention was devised to achieve the above-mentioned object, and is a plasma etching method for etching back a silicon material layer. It is characterized in that the temperature of the layer is controlled to room temperature or lower, and the sulfur-based material layer is etched back while being deposited on the surface of the silicon material layer. As a method of depositing the sulfur-based material layer, an etching gas containing a gas capable of releasing free sulfur into plasma is adopted under discharge dissociation conditions, or at least a part of the inner wall of the etching chamber is a wall containing sulfur. Either a plasma etching apparatus coated with a material and a method of sputtering the wall material containing sulfur can be adopted.

【0010】本発明のプラズマエッチング方法が対象と
するシリコン材料層は、単結晶シリコン、多結晶シリコ
ンおよび非晶質シリコンのうちのいずれか1種であり、
不純物を含んでいても含まなくてもよい。また本発明の
プラズマエッチング方法におけるイオウ系材料層とは、
イオウおよびポリチアジルのうちのいずれか1種であ
る。さらに本発明で採用する放電解離条件下で、プラズ
マ中に遊離のイオウを放出しうるガスは、S2 2 (m
p=−133℃、bp=15℃)、SF2 (室温で気
体)、SF4 (mp=−121℃、bp=−38℃)、
2 10(mp=−52.7℃、bp=30℃)、S3
Cl2 (mp=−46℃)、S2 Cl2 (mp=−80
℃、bp=137.1℃)、SCl2 (mp=−122
℃、bp=59.6℃)、S3 Br2 (mp=−46
℃)、S2 Br2 、SBr2 (共に室温で液体)等、X
/S比(Xはハロゲン原子を表す)が6未満のハロゲン
化イオウ化合物、およびH2 Sのうちの少なくともいず
れか1種を例示することができる。なお、フッ化イオウ
系ガスとして汎用されているSF6 は、F/S比が6で
あり、放電解離条件下でプラズマ中に生成する遊離のイ
オウを生成することは困難であるので、本明細書中で定
義する放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放
出しうるガスからは除外する。
The silicon material layer targeted by the plasma etching method of the present invention is any one of single crystal silicon, polycrystalline silicon and amorphous silicon.
It may or may not contain impurities. Further, the sulfur-based material layer in the plasma etching method of the present invention,
It is any one of sulfur and polythiazil. Further, under the discharge dissociation conditions adopted in the present invention, a gas capable of releasing free sulfur into plasma is S 2 F 2 (m
p = −133 ° C., bp = 15 ° C.), SF 2 (gas at room temperature), SF 4 (mp = −121 ° C., bp = −38 ° C.),
S 2 F 10 (mp = −52.7 ° C., bp = 30 ° C.), S 3
Cl 2 (mp = −46 ° C.), S 2 Cl 2 (mp = −80
° C, bp = 137.1 ° C), SCl 2 (mp = -122)
° C, bp = 59.6 ° C), S 3 Br 2 (mp = -46
C), S 2 Br 2 , SBr 2 (both liquid at room temperature), X, etc.
At least any one of halogenated sulfur compounds having a / S ratio (X represents a halogen atom) of less than 6 and H 2 S can be exemplified. Note that SF 6 which is widely used as a sulfur fluoride-based gas has an F / S ratio of 6, and it is difficult to generate free sulfur that is generated in plasma under discharge dissociation conditions. Excludes gases that can release free sulfur into the plasma under discharge dissociation conditions as defined in the text.

【0011】つぎに作用の説明に移る。本発明の技術的
思想は、シリコン材料層をエッチバックするにあたり、
イオウ系材料層の堆積反応を競合させ、表面の凹凸をイ
オウ系材料層によって埋め込み平坦な表面を形成しつつ
エッチバックすることにより、最終的に目的とするシリ
コン材料層の表面の平滑化を達成することにある。イオ
ウまたはポリチアジルは昇華性材料であるが、被エッチ
ング基板温度を室温、すなわち通常のクリーンルーム温
度である20℃台以下に制御した場合にはここに堆積す
る。これらイオウ系材料は被エッチング基板の凸部では
速やかにスパッタリング除去され、凹部に優先的に堆積
する結果平滑な表面が得られる。この状態で選択比約
1:1の条件でエッチバックすることにより、平滑なシ
リコン材料層表面が得られる。先述したプラズマ中に遊
離のイオウを放出しうるガスを用いることにより元素状
のイオウが堆積し、これにN2 、NF3 、N2 4 およ
びその誘導体等のN系ガスを混合すれば窒化イオウポリ
マ(SN)n すなわちポリチアジルが堆積する。なおエ
ッチバック終了後、被エッチング基板上にイオウ系材料
層が残留する場合には、被エッチング基板を加熱すれば
これらは昇華除去され、コンタミネーションやパーティ
クル汚染を発生することはない。イオウ系材料層は、ア
ッシングにより除去することもできる。昇華温度は減圧
雰囲気中でイオウは約90℃以上、ポリチアジルにあっ
ては約150℃以上である。
Next, the operation will be described. The technical idea of the present invention is to etch back a silicon material layer,
By competing the deposition reaction of the sulfur-based material layer and filling the surface irregularities with the sulfur-based material layer and etching back while forming a flat surface, the final smoothing of the surface of the silicon material layer is achieved. To do. Sulfur or polythiazyl is a sublimable material, but it is deposited here when the temperature of the substrate to be etched is controlled to room temperature, that is, below the normal clean room temperature of 20 ° C. or lower. These sulfur-based materials are promptly removed by sputtering on the convex portions of the substrate to be etched and preferentially deposited on the concave portions, so that a smooth surface is obtained. In this state, a smooth silicon material layer surface is obtained by etching back under the condition of a selection ratio of about 1: 1. Elemental sulfur is deposited by using a gas capable of releasing free sulfur in the plasma described above, and if N-based gas such as N 2 , NF 3 , N 2 H 4 and its derivative is mixed with this, it is nitrided. Sulfur polymer (SN) n or polythiazyl is deposited. When the sulfur-based material layer remains on the substrate to be etched after the etching back is finished, these substances are sublimated and removed by heating the substrate to be etched, and contamination or particle contamination does not occur. The sulfur-based material layer can also be removed by ashing. The sublimation temperature is about 90 ° C. or higher for sulfur in a reduced pressure atmosphere, and about 150 ° C. or higher for polythiazil.

【0012】本発明のプラズマエッチング方法に用いる
プラズマエッチング装置は、従来からの平行平板型RI
E装置でよいが、大口径基板を均一に処理するために
は、低圧力動作かつ高密度プラズマの発生が可能な装置
の採用が望ましい。また被エッチング基板を室温以下に
均一に制御するために、冷却された基板ステージに被エ
ッチング基板を密着して良好な熱伝導状態でエッチバッ
クを施す必要があり、このためには静電チャック、なか
でも単極式静電チャックを有する装置の使用が望ましい
が、機械的なウェハクランプであってもよい。
The plasma etching apparatus used in the plasma etching method of the present invention is a conventional parallel plate type RI.
The E apparatus may be used, but in order to uniformly process a large-diameter substrate, it is desirable to adopt an apparatus capable of low-pressure operation and generation of high-density plasma. Further, in order to uniformly control the substrate to be etched below room temperature, it is necessary to adhere the substrate to be etched to a cooled substrate stage and perform etch back in a good heat conduction state. For this purpose, an electrostatic chuck, It is preferable to use a device having a monopolar electrostatic chuck, but a mechanical wafer clamp may be used.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しつつて説明する。なお以下の図面では、従来例の説
明で参照した図7および図8中と同様の構成部分には同
一の参照符号を付すものとする。また以下の実施例で用
いるプラズマエッチング装置の基板ステージは、フロリ
ナート(商品名)やエタノール等の冷媒が循環し、被エ
ッチング基板を室温以下に制御可能な冷却手段を有する
とともに、基板加熱が可能なヒータおよび必要に応じて
静電チャックを内蔵したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same components as those in FIGS. 7 and 8 referred to in the description of the conventional example are designated by the same reference numerals. In addition, the substrate stage of the plasma etching apparatus used in the following examples has a cooling means capable of controlling the substrate to be etched below room temperature, in which a coolant such as Fluorinert (trade name) or ethanol circulates, and the substrate can be heated. It has a built-in heater and, if necessary, an electrostatic chuck.

【0014】実施例1 本実施例は、多結晶シリコン配線の形成工程に本発明を
適用した例であり、これを図1を参照して説明する。
Embodiment 1 This embodiment is an example in which the present invention is applied to a step of forming a polycrystalline silicon wiring, which will be described with reference to FIG.

【0015】本実施例で採用した被エッチング基板は、
図1(a)に示すようにシリコン等の半導体基板101
上にSiO2 等からなる層間絶縁膜102を例えば常圧
CVD等で300nm形成し、ここに多結晶シリコン層
103を例えば減圧CVD法で300nmの厚さに形成
したものである。多結晶シリコン層103は、堆積後の
熱処理により、図示のようにその表面に凹凸が形成され
ている。
The substrate to be etched used in this embodiment is
As shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 101 made of silicon or the like is used.
An interlayer insulating film 102 made of SiO 2 or the like is formed thereon to a thickness of 300 nm by atmospheric pressure CVD or the like, and a polycrystalline silicon layer 103 is formed thereon to a thickness of 300 nm by a low pressure CVD method, for example. As shown in the figure, the polycrystalline silicon layer 103 has heat treatment after deposition, so that irregularities are formed on its surface.

【0016】図1(a)に示す被エッチング基板を、基
板バイアス印加型ECRプラズマエッチング装置の基板
ステージ上にセットし、一例として下記条件で多結晶シ
リコン層103のエッチバックをおこなう。 Cl2 50 sccm S2 2 20 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 100 W(2MHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ エッチング量 100 nm このエッチバック工程においては、S2 2 の解離によ
りプラズマ中に生成する遊離のイオウが、図1(b)に
示すように低温に制御された多結晶シリコン層103上
に堆積してイオウ系材料層104を形成し、凹部を埋め
込んで表面を平坦化しつつエッチングが進行する。
The substrate to be etched shown in FIG. 1A is set on the substrate stage of a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, and as an example, the polycrystalline silicon layer 103 is etched back under the following conditions. Cl 2 50 sccm S 2 F 2 20 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 100 W (2 MHz) Etching substrate temperature −20 ° C. Etching amount 100 nm In this etch back process The free sulfur generated in the plasma due to the dissociation of S 2 F 2 is deposited on the polycrystalline silicon layer 103 controlled to a low temperature to form the sulfur-based material layer 104 as shown in FIG. 1B. Then, the etching progresses while filling the recesses and flattening the surface.

【0017】この結果、図1(c)に示すように、平滑
な表面を有する200nmの厚さの多結晶シリコン層1
03が形成された。この後、被エッチング基板を例えば
100℃に加熱することにより、被エッチング基板上に
残存するイオウ系材料層104は完全に昇華除去され
る。イオウ系材料層104の除去はアッシングによって
もよい。この後の工程として、平滑な多結晶シリコン層
103上にレジストマスク(図示せず)を形成後、これ
をマスクとして多結晶シリコン配線をパターニングす
る。レジスト露光時には多結晶シリコン層103からの
乱反射や光散乱の影響がなく、高精度のレジストパター
ニングが可能であった。
As a result, as shown in FIG. 1C, a polycrystalline silicon layer 1 having a smooth surface and a thickness of 200 nm is formed.
03 was formed. Thereafter, the substrate to be etched is heated to, for example, 100 ° C., whereby the sulfur-based material layer 104 remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. The sulfur-based material layer 104 may be removed by ashing. As a subsequent step, after forming a resist mask (not shown) on the smooth polycrystalline silicon layer 103, the polycrystalline silicon wiring is patterned using this as a mask. During resist exposure, there was no influence of irregular reflection or light scattering from the polycrystalline silicon layer 103, and highly accurate resist patterning was possible.

【0018】実施例2 本実施例も、多結晶シリコン配線の形成工程に本発明を
適用した例であり、これを同じく図1を参照して説明す
る。
Embodiment 2 This embodiment is also an example in which the present invention is applied to the step of forming polycrystalline silicon wiring, which will be described with reference to FIG.

【0019】本実施例で採用した図1(a)に示す被エ
ッチング基板は、前実施例と同じであるので重複する説
明は省略する。この被エッチング基板を、基板バイアス
印加型ECRプラズマエッチング装置の基板ステージ上
にセットし、一例として下記条件で多結晶シリコン層1
03のエッチバックをおこなう。 Cl2 50 sccm S2 2 20 sccm H2 30 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 100 W(2MHz) 被エッチング基板温度 10 ℃ エッチング量 100 nm このエッチバック工程においては、H2 を添加したこと
によりS2 2 の解離によるプラズマ中の遊離のイオウ
の生成が促進され、実施例1に比較して被エッチング基
板温度は30℃ほど高いものの、図1(b)に示すよう
に多結晶シリコン層103上に堆積してイオウ系材料層
104を形成し、凹部を埋め込んで表面を平坦化しつつ
エッチングが進行する。
Since the substrate to be etched shown in FIG. 1A used in this embodiment is the same as that in the previous embodiment, duplicated description will be omitted. This substrate to be etched was set on the substrate stage of a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, and as an example, the polycrystalline silicon layer 1 was formed under the following conditions.
03 etch back. Cl 2 50 sccm S 2 F 2 20 sccm H 2 30 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 100 W (2 MHz) Etching substrate temperature 10 ° C. Etching amount 100 nm This etch In the back step, the addition of H 2 promotes the generation of free sulfur in the plasma due to the dissociation of S 2 F 2 , and the temperature of the substrate to be etched is higher by about 30 ° C. as compared with Example 1. As shown in FIG. 1 (b), the sulfur-based material layer 104 is formed by depositing on the polycrystalline silicon layer 103, and the recesses are filled in to flatten the surface to perform etching.

【0020】この結果、図1(c)に示すように、平滑
な表面を有する200nmの厚さの多結晶シリコン層1
03が形成された。この後の工程は前実施例1と同じで
あるので重複する説明は省略する。本実施例によれば、
室温に近いプロセス温度での、より実用的なエッチバッ
クが可能である。
As a result, as shown in FIG. 1C, the polycrystalline silicon layer 1 having a smooth surface and a thickness of 200 nm is formed.
03 was formed. Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment, the duplicate description will be omitted. According to the present embodiment,
More practical etchback is possible at process temperatures close to room temperature.

【0021】実施例3 本実施例も、多結晶シリコン配線の形成工程に本発明を
適用した例であり、これを同じく図1を参照して説明す
る。
Third Embodiment This embodiment is also an example in which the present invention is applied to the step of forming a polycrystalline silicon wiring, which will be described with reference to FIG.

【0022】本実施例で採用した図1(a)に示す被エ
ッチング基板は、前実施例と同じであるので重複する説
明は省略する。この被エッチング基板を、基板バイアス
印加型ECRプラズマエッチング装置の基板ステージ上
にセットし、一例として下記条件で多結晶シリコン層1
03のエッチバックをおこなう。 Cl2 50 sccm S2 2 20 sccm N2 30 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 100 W(2MHz) 被エッチング基板温度 10 ℃ エッチング量 100 nm このエッチバック工程においては、N2 を添加したこと
によりS2 2 の解離によりプラズマ中に生成したイオ
ウは直ちにチアジル(SN)となる。これは気相中で容
易に重合してポリチアジル(SN)n となり、図1
(b)に示すように多結晶シリコン層103上に堆積し
てイオウ系材料層104を形成し、凹部を埋め込んで表
面を平坦化しつつエッチングが進行する。
Since the substrate to be etched shown in FIG. 1 (a) used in this embodiment is the same as that in the previous embodiment, duplicate description will be omitted. This substrate to be etched was set on the substrate stage of a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, and as an example, the polycrystalline silicon layer 1 was formed under the following conditions.
03 etch back. Cl 2 50 sccm S 2 F 2 20 sccm N 2 30 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 100 W (2 MHz) Etching substrate temperature 10 ° C. Etching amount 100 nm This etch In the back step, the sulfur generated in the plasma due to the dissociation of S 2 F 2 due to the addition of N 2 immediately becomes thiazyl (SN). This polymerizes easily in the gas phase to form polythiazyl (SN) n , which is shown in FIG.
As shown in (b), the sulfur-based material layer 104 is formed by depositing on the polycrystalline silicon layer 103, the recesses are filled in, and the surface is flattened to perform etching.

【0023】この結果、図1(c)に示すように、平滑
な表面を有する200nmの厚さの多結晶シリコン層1
03が形成された。この後、被エッチング基板を例えば
170℃に加熱することにより、被エッチング基板上に
残存するポリチアジルからなるイオウ系材料層104は
完全に昇華除去される。イオウ系材料層104の除去は
アッシングによってもよい。この後の工程は前実施例1
と同じであるので重複する説明は省略する。本実施例に
よれば、昇華温度が高いポリチアジルの堆積を平坦化材
料層として用いることにより、室温に近いプロセス温度
でのより実用的なエッチバックが可能である。
As a result, as shown in FIG. 1C, the polycrystalline silicon layer 1 having a smooth surface and a thickness of 200 nm is formed.
03 was formed. After that, by heating the substrate to be etched to 170 ° C., for example, the sulfur-based material layer 104 made of polythiazyl remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. The sulfur-based material layer 104 may be removed by ashing. The subsequent steps are the same as those in the first embodiment.
Since it is the same as the above, duplicate description will be omitted. According to this example, by using the deposition of polythiazyl having a high sublimation temperature as the planarizing material layer, more practical etchback can be performed at a process temperature close to room temperature.

【0024】実施例4 本実施例は、多結晶シリコンを用いたコンタクトプラグ
の形成に本発明を適用した例であり、これを図2および
図3を参照して説明する。本実施例で採用した被エッチ
ング基板は、図2(a)に示すように、シリコン等の半
導体基板101上にSiO2 等からなる層間絶縁膜10
2を例えば常圧CVD等で1100nmの厚さに形成
し、ここに例えば0.3μm径の接続孔105を開口
し、さらに全面に多結晶シリコン層103を例えば減圧
CVD法で500nmの厚さに形成したものである。多
結晶シリコン層103は、接続孔105の中央部に図示
のように成長の継ぎ目によるシーム116が形成されて
いる。
Embodiment 4 This embodiment is an example in which the present invention is applied to the formation of a contact plug using polycrystalline silicon, which will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The substrate to be etched used in this embodiment is, as shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film 10 made of SiO 2 or the like on a semiconductor substrate 101 made of silicon or the like.
2 is formed to a thickness of 1100 nm by atmospheric pressure CVD or the like, a connection hole 105 having a diameter of 0.3 μm is formed therein, and a polycrystalline silicon layer 103 is further formed on the entire surface to a thickness of 500 nm by a low pressure CVD method. It was formed. In the polycrystalline silicon layer 103, a seam 116 is formed at the center of the connection hole 105 by a seam of growth as shown in the figure.

【0025】図2(a)に示す被エッチング基板を、M
CR型プラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッ
トし、一例として下記条件で多結晶シリコン層103の
エッチバックをおこなう。なおMCR型プラズマエッチ
ング装置については後述する。 S2 Cl2 50 sccm Ar 20 sccm ガス圧力 1.0 Pa 側壁電極電源パワー 1000 W(13.56MHz) RFバイアスパワー 20 W(450kHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ オーバーエッチング 5 % このエッチバック工程においては、S2 Cl2 の解離に
よりプラズマ中に生成する遊離のイオウが、図2(b)
に示すように低温に制御された多結晶シリコン層103
上に堆積してイオウ系材料層104を形成し、シーム等
の凹部を埋め込んで表面を平坦化しつつエッチングが進
行する。
The substrate to be etched shown in FIG.
The polycrystalline silicon layer 103 is set on the substrate stage of a CR type plasma etching apparatus, and as an example, the polycrystalline silicon layer 103 is etched back under the following conditions. The MCR type plasma etching apparatus will be described later. S 2 Cl 2 50 sccm Ar 20 sccm Gas pressure 1.0 Pa Sidewall electrode power supply power 1000 W (13.56 MHz) RF bias power 20 W (450 kHz) Etching substrate temperature −20 ° C. Overetching 5% In this etchback process Is the free sulfur generated in the plasma due to the dissociation of S 2 Cl 2 , as shown in FIG.
The polycrystalline silicon layer 103 controlled to a low temperature as shown in FIG.
The sulfur-based material layer 104 is formed by depositing it on the upper surface, and the recesses such as seams are filled in to flatten the surface and etching proceeds.

【0026】この結果、図3(c)に示すように、従来
例のようにシームの拡大が発生することなく、平滑な表
面を有するコンタクトプラグ103aが形成された。こ
の後、被エッチング基板を例えば100℃に加熱するこ
とにより、被エッチング基板上に残存するイオウ系材料
層104は完全に昇華除去される。イオウ系材料層10
4の除去はアッシングによってもよい。
As a result, as shown in FIG. 3 (c), the contact plug 103a having a smooth surface was formed without the seam expanding unlike the conventional example. Thereafter, the substrate to be etched is heated to, for example, 100 ° C., whereby the sulfur-based material layer 104 remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. Sulfur-based material layer 10
The removal of 4 may be performed by ashing.

【0027】この後の工程として、図3(d)に示すよ
うにTi/TiNからなるバリア層106、Al系金属
層107およびTiNからなる反射防止層108をそれ
ぞれスパッタリングにより形成後パターニングして上層
配線を形成し、上層層間絶縁膜122を形成後、コンタ
クトプラグ103a上に接続孔115を開口し、スタッ
クトコンタクト構造を得る。本実施例においては、シー
ムの拡大のない良好な形状のコンタクトプラグが得られ
たため、Alスパイク等の不良の発生のない信頼性の高
い半導体装置を得ることが可能である。
In the subsequent step, as shown in FIG. 3D, a barrier layer 106 made of Ti / TiN, an Al type metal layer 107 and an antireflection layer 108 made of TiN are formed by sputtering and then patterned to form an upper layer. After forming the wiring and forming the upper interlayer insulating film 122, the connection hole 115 is opened on the contact plug 103a to obtain a stacked contact structure. In this embodiment, since a contact plug having a good shape with no seam expansion was obtained, it is possible to obtain a highly reliable semiconductor device free from defects such as Al spikes.

【0028】実施例5 本実施例では多結晶シリコンを電極に用いたキャパシタ
の形成に本発明を適用した例を図4を参照して説明す
る。本実施例で採用した被エッチング基板は、図4
(a)に示すように前実施例4と同様の工程により層間
絶縁膜102に開口し接続孔内に多結晶シリコンからな
るコンタクトプラグ103aを埋め込み形成した後、S
iO2 からなる絶縁膜112を常圧CVD法で600n
m堆積し、キャパシタ用ホール118を開口後、全面に
多結晶シリコン層113を減圧CVDで50nm堆積
し、さらにキャパシタ用ホール118中央部に酸化膜1
14をエッチバックにより残したものである。酸化膜1
14はキャパシタ用ホール118内の多結晶シリコン層
113表面を、後工程のエッチバックから保護するため
のマスクである。
Example 5 In this example, an example in which the present invention is applied to the formation of a capacitor using polycrystalline silicon as an electrode will be described with reference to FIG. The substrate to be etched used in this example is shown in FIG.
As shown in (a), after the contact plug 103a made of polycrystalline silicon is formed in the connection hole by opening in the interlayer insulating film 102 by the same process as in the fourth embodiment, S
The insulating film 112 made of io 2 is 600 n by the atmospheric pressure CVD method.
After depositing a capacitor hole 118, a polycrystalline silicon layer 113 is deposited on the entire surface by low pressure CVD to a thickness of 50 nm, and the oxide film 1 is formed in the central portion of the capacitor hole 118.
14 is left by etching back. Oxide film 1
Reference numeral 14 is a mask for protecting the surface of the polycrystalline silicon layer 113 in the capacitor hole 118 from etching back in a later step.

【0029】この被エッチング基板をヘリコン波プラズ
マエッチング装置を用い、一例として下記条件により多
結晶シリコン層113を絶縁膜112の界面までエッチ
バックした。 Cl2 50 sccm S2 Br2 30 sccm N2 30 sccm ガス圧力 1.0 Pa ヘリコン波電源パワー1500 W(13.56MHz) RFバイアスパワー 250 W(400kHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ オーバーエッチング 20 % このエッチバック工程においては、図4(b)に示すよ
うに凹凸表面を有する多結晶シリコン層113表面にポ
リチアジルからなるイオウ系材料層104が堆積し、表
面の凹凸を埋めつつエッチングが進行する。
The substrate to be etched was etched back to the interface of the insulating film 112 by using the helicon wave plasma etching apparatus under the following conditions as an example. Cl 2 50 sccm S 2 Br 2 30 sccm N 2 30 sccm Gas pressure 1.0 Pa Helicon wave power source power 1500 W (13.56 MHz) RF bias power 250 W (400 kHz) Etching substrate temperature −20 ° C. Over etching 20% In this etch back step, as shown in FIG. 4B, the sulfur-based material layer 104 made of polythiazil is deposited on the surface of the polycrystalline silicon layer 113 having an uneven surface, and the etching progresses while filling the unevenness of the surface.

【0030】この結果、図4(c)に示すように平滑な
表面を有するキャパシタ電極113aが形成された。こ
の後、被エッチング基板を150℃以上に加熱するかア
ッシング処理を施すことにより、被エッチング基板表面
に残留するイオウ系材料層は完全に除去された。次工程
では、図示を省略するが酸化膜114および絶縁膜11
2を希フッ酸等でウェットエッチングして除去し、リン
グ状のキャパシタ電極113aが得られる。本実施例に
よれば、平滑化エッチバックの効果により、容量変動の
ない信頼性の高い多結晶シリコンキャパシタ電極を形成
することが可能である。
As a result, a capacitor electrode 113a having a smooth surface was formed as shown in FIG. 4 (c). Thereafter, the substrate to be etched was heated to 150 ° C. or higher or subjected to an ashing treatment, whereby the sulfur-based material layer remaining on the surface of the substrate to be etched was completely removed. In the next step, although not shown, the oxide film 114 and the insulating film 11 are omitted.
2 is removed by wet etching with diluted hydrofluoric acid or the like to obtain a ring-shaped capacitor electrode 113a. According to the present embodiment, it is possible to form a highly reliable polycrystalline silicon capacitor electrode without capacitance fluctuation due to the effect of smoothing etch back.

【0031】実施例6 以下に示す実施例6ないし実施例10は、エッチングチ
ャンバ内壁の少なくとも1部がイオウを含む壁材で被覆
されたプラズマエッチング装置を採用し、このイオウを
含む壁材をスパッタリングすることにより被エッチング
基板上にイオウ系材料層を堆積しつつエッチバックした
例である。
Example 6 In Examples 6 to 10 shown below, a plasma etching apparatus in which at least a part of the inner wall of the etching chamber is covered with a wall material containing sulfur, and the wall material containing sulfur is sputtered. This is an example of etching back while depositing a sulfur-based material layer on the substrate to be etched.

【0032】本実施例で採用した図5に示すプラズマエ
ッチング装置は、基本的な構成は基板バイアス印加型E
CRプラズマエッチング装置である。すなわち、被エッ
チング基板1は冷却手段および加熱手段を有する基板ス
テージ2にクランプ3により密着保持される。基板ステ
ージ2にはRFバイアス電源4を接続する。クランプ3
は静電チャックに替えてもよい。一方マグネトロン5で
生成するマイクロ波は、マイクロ波導波管6を経由して
石英やアルミナ等の誘電体材料からなるべルジャ7内に
導入され、ソレノイドコイル8による0.0875Tの
磁場との相互作用によりECRプラズマを生成する。本
プラズマエッチング装置の特徴は、チャンバ内壁に設け
られたイオウを含む壁材9およびこのイオウを含む壁材
9の露出表面積を制御するシャッタ10である。このイ
オウを含む壁材9は、SiS2 をArプラズマ溶射した
ものを採用した。クランプ3表面をイオウを含む材料で
被覆してもよい。本プラズマエッチング装置によれば、
シャッタ開度100%すなわちイオウを含む壁材9をほ
ぼすべて露出すれば、イオウを含む壁材9がプラズマに
よりスパッタリングされてイオウ系材料をプラズマ中に
供給する。シャッタ開度0%とすればイオウを含む壁材
9はすべてプラズマから遮蔽され、通常の基板バイアス
印加型ECRプラズマエッチング装置となる。シャッタ
開度を0%から100%の間で設定することにより、プ
ラズマ中へのイオウ系材料層の供給量を任意に制御する
ことが可能である。なお図5ではシャッタ10の駆動手
段やガス導入孔等の装置細部は図示を省略する。
The plasma etching apparatus shown in FIG. 5 employed in this embodiment has a basic structure of a substrate bias application type E.
It is a CR plasma etching device. That is, the substrate to be etched 1 is held in close contact with the substrate stage 2 having the cooling means and the heating means by the clamp 3. An RF bias power source 4 is connected to the substrate stage 2. Clamp 3
May be replaced with an electrostatic chuck. On the other hand, the microwave generated by the magnetron 5 is introduced into the bell jar 7 made of a dielectric material such as quartz or alumina via the microwave waveguide 6, and interacts with the magnetic field of 0.0875T by the solenoid coil 8. To generate ECR plasma. The feature of the present plasma etching apparatus is the wall material 9 containing sulfur provided on the inner wall of the chamber and the shutter 10 for controlling the exposed surface area of the wall material 9 containing sulfur. Wall material 9 containing the sulfur was adopted as a SiS 2 and Ar plasma spraying. The surface of the clamp 3 may be coated with a material containing sulfur. According to this plasma etching apparatus,
When the shutter opening is 100%, that is, when the wall material 9 containing sulfur is almost exposed, the wall material 9 containing sulfur is sputtered by the plasma and the sulfur-based material is supplied into the plasma. If the shutter opening is 0%, all the wall material 9 containing sulfur is shielded from the plasma, and a normal substrate bias application type ECR plasma etching apparatus is obtained. By setting the shutter opening between 0% and 100%, it is possible to arbitrarily control the supply amount of the sulfur-based material layer into the plasma. In FIG. 5, details of the device such as the driving means of the shutter 10 and the gas introduction hole are omitted.

【0033】本実施例によるプラズマエッチング方法
は、多結晶シリコン配線の形成工程に本発明を適用した
例であり、これを再び図1を参照して説明する。
The plasma etching method according to the present embodiment is an example in which the present invention is applied to the step of forming polycrystalline silicon wiring, which will be described again with reference to FIG.

【0034】本実施例で採用した図1(a)に示す被エ
ッチング基板は、前実施例1と同じであるので重複する
説明は省略する。この被エッチング基板を、図5に示す
基板バイアス印加型ECRプラズマエッチング装置の基
板ステージ上にセットし、一例として下記条件で多結晶
シリコン層103のエッチバックをおこなう。 SF6 20 sccm Ar 100 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 100 W(2MHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ エッチング量 100 nm シャッタ開度 100 % このエッチバック工程においては、イオウを含む壁材1
9がプラズマに曝されてスパッタリングされ、プラズマ
中にイオウ系材料が供給される。クランプ3表面をもイ
オウ系材料で被覆した場合には、ここからもイオウ系材
料が供給される。これらのイオウ系材料は、低温に制御
された多結晶シリコン層103上に堆積してイオウ系材
料層104を形成し、凹部を埋め込んで表面を平坦化し
つつエッチングが進行する。言うまでもなくSF6 はエ
ッチャント供給源であり、イオウ系材料の供給源ではな
い。
Since the substrate to be etched shown in FIG. 1A used in this embodiment is the same as that in the first embodiment, duplicate description will be omitted. This substrate to be etched is set on the substrate stage of the substrate bias application type ECR plasma etching apparatus shown in FIG. 5, and as an example, the polycrystalline silicon layer 103 is etched back under the following conditions. SF 6 20 sccm Ar 100 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 100 W (2 MHz) Etching substrate temperature −30 ° C. Etching amount 100 nm Shutter opening 100% This etch back In the process, the wall material 1 containing sulfur
9 is exposed to plasma and is sputtered, and a sulfur-based material is supplied into the plasma. When the surface of the clamp 3 is also coated with the sulfur-based material, the sulfur-based material is also supplied from here. These sulfur-based materials are deposited on the polycrystalline silicon layer 103 controlled at a low temperature to form the sulfur-based material layer 104, and the recesses are filled in to flatten the surface to perform etching. Needless to say, SF 6 is an etchant supply source, not a sulfur-based material supply source.

【0035】この結果、図1(c)に示すように、平滑
な表面を有する200nmの厚さの多結晶シリコン層1
03が形成された。この後、被エッチング基板を例えば
100℃に加熱することにより、被エッチング基板上に
残存するイオウ系材料層104は完全に昇華除去され
る。イオウ系材料層104の除去はアッシングによって
もよい。この後の工程として、平滑な多結晶シリコン層
103上にレジストマスク(図示せず)を形成後、これ
をマスクとして多結晶シリコン配線をパターニングす
る。レジスト露光時には多結晶シリコン層103からの
乱反射や光散乱の影響がなく、高精度のパターニングが
可能であった。
As a result, as shown in FIG. 1C, the polycrystalline silicon layer 1 having a smooth surface and a thickness of 200 nm is formed.
03 was formed. Thereafter, the substrate to be etched is heated to, for example, 100 ° C., whereby the sulfur-based material layer 104 remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. The sulfur-based material layer 104 may be removed by ashing. As a subsequent step, after forming a resist mask (not shown) on the smooth polycrystalline silicon layer 103, the polycrystalline silicon wiring is patterned using this as a mask. During resist exposure, there was no influence of irregular reflection or light scattering from the polycrystalline silicon layer 103, and highly accurate patterning was possible.

【0036】実施例7 本実施例は前実施例と同じ基板バイアス印加型ECRプ
ラズマエッチング装置により、シャッタ開度を制御しつ
つ多結晶シリコン配線を形成した例である。本実施例で
採用した図1(a)に示す被エッチング基板は、前実施
例1と同じであるので重複する説明は省略する。この被
エッチング基板を、図5に示す基板バイアス印加型EC
Rプラズマエッチング装置の基板ステージ上にセット
し、一例として下記条件で多結晶シリコン層103のエ
ッチバックをおこなう。 Cl2 20 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 100 W(2MHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ エッチング量 100 nm シャッタ開度 80 % このエッチバック工程においては、イオウを含む壁材1
9がプラズマに曝されてスパッタリングされ、プラズマ
中にイオウ系材料が供給される。クランプ3表面をもイ
オウ系材料で被覆した場合には、ここからもプラズマ中
にイオウ系材料が供給される。これらのイオウ系材料
は、低温に制御された多結晶シリコン層103上に堆積
して主としてイオウからなるイオウ系材料層104を形
成し、凹部を埋め込んで表面を平坦化しつつエッチング
が進行する。特に本実施例においては、Cl2 単独ガス
によりエッチバックを施すのでラジカル成分によるエッ
チングが抑制される。この結果前実施例6に比較してシ
ャッタ開度を下げ、被エッチング基板温度を上げた条
件、すなわちイオウ系材料層104の堆積が少なくても
平滑化エッチバックが可能である。
Embodiment 7 This embodiment is an example in which polycrystalline silicon wiring is formed by controlling the shutter opening with the same substrate bias application type ECR plasma etching apparatus as in the previous embodiment. Since the substrate to be etched shown in FIG. 1A used in this embodiment is the same as that in the first embodiment, duplicate description will be omitted. This substrate to be etched is a substrate bias application type EC shown in FIG.
The polycrystalline silicon layer 103 is set on the substrate stage of the R plasma etching apparatus, and as an example, the polycrystalline silicon layer 103 is etched back under the following conditions. Cl 2 20 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 100 W (2 MHz) Etching substrate temperature −20 ° C. Etching amount 100 nm Shutter opening 80% In this etch back process , Wall material containing sulfur 1
9 is exposed to plasma and is sputtered, and a sulfur-based material is supplied into the plasma. When the surface of the clamp 3 is also coated with the sulfur-based material, the sulfur-based material is supplied into the plasma also from here. These sulfur-based materials are deposited on the polycrystalline silicon layer 103 controlled at a low temperature to form a sulfur-based material layer 104 mainly composed of sulfur, and the recesses are filled in to flatten the surface to perform etching. In particular, in this embodiment, since the etching back is performed with Cl 2 gas alone, the etching due to the radical component is suppressed. As a result, smoothing etch-back can be performed under the condition that the shutter opening is reduced and the substrate temperature to be etched is increased, that is, the deposition of the sulfur-based material layer 104 is small as compared with the sixth embodiment.

【0037】この結果、図1(c)に示すように、平滑
な表面を有する200nmの厚さの多結晶シリコン層1
03が形成された。この後、被エッチング基板を例えば
100℃に加熱することにより、被エッチング基板上に
残存するイオウ系材料層104は完全に昇華除去され
る。イオウ系材料層104の除去はアッシングによって
もよい。この後の工程として、平滑な多結晶シリコン層
103上にレジストマスク(図示せず)を形成後、これ
をマスクとして多結晶シリコン配線をパターニングす
る。レジスト露光時には多結晶シリコン層103からの
乱反射や光散乱の影響がなく、高精度のパターニングが
可能であった。
As a result, as shown in FIG. 1C, the polycrystalline silicon layer 1 having a smooth surface and a thickness of 200 nm is formed.
03 was formed. Thereafter, the substrate to be etched is heated to, for example, 100 ° C., whereby the sulfur-based material layer 104 remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. The sulfur-based material layer 104 may be removed by ashing. As a subsequent step, after forming a resist mask (not shown) on the smooth polycrystalline silicon layer 103, the polycrystalline silicon wiring is patterned using this as a mask. During resist exposure, there was no influence of irregular reflection or light scattering from the polycrystalline silicon layer 103, and highly accurate patterning was possible.

【0038】実施例8 本実施例は多結晶シリコンを用いたコンタクトプラグの
形成に本発明を適用した例である。まず本実施例で採用
したMCR(Magnetically Confin
ed Reactor)プラズマエッチング装置の概要
を図6を参照して説明する。本実施例で採用したプラズ
マエッチング装置は、図6に示すように基本的な構成は
通常のMCRプラズマエッチング装置である。すなわ
ち、被エッチング基板1は冷却手段および加熱手段を有
する基板ステージ2にクランプ3により密着保持され
る。基板ステージ2にはRFバイアス電源4を接続す
る。クランプ3は静電チャックに替えてもよい。チャン
バ側壁は環状の側壁電極11となっており、側壁電極電
源12が接続される。チャンバ天板は接地電位の対向電
極12となっている。側壁電極11および対向電極12
の外部に接してプラズマ閉じ込めのためのマルチポール
磁石が配設されているが、ガス導入孔等とともに図示を
省略する。本プラズマエッチング装置の特徴は、チャン
バ内壁に設けられたイオウを含む壁材9およびこのイオ
ウを含む壁材9の露出表面積を制御するシャッタ10で
ある。特に本実施例の装置は、側壁電極11表面にイオ
ウを含む壁材9が形成されている。このイオウを含む壁
材9は、SiS2 をArプラズマ溶射したものを採用し
た。クランプ3表面をこれらイオウ系材料層で被覆して
もよい。本プラズマエッチング装置によれば、シャッタ
開度100%すなわちイオウを含む壁材9をほぼすべて
露出すれば、イオウを含む壁材9がプラズマによりスパ
ッタリングされてイオウ系材料をプラズマ中に供給す
る。シャッタ開度0%とすればイオウを含む壁材9はす
べてプラズマから遮蔽され、通常のMCRプラズマエッ
チング装置となる。シャッタ開度を0%から100%の
間で設定することにより、プラズマ中へのイオウ系材料
層の供給量を任意に制御することが可能である。なお図
6ではシャッタ10の駆動手段やガス導入孔、真空ポン
プ等の装置細部は図示を省略する。
Embodiment 8 This embodiment is an example in which the present invention is applied to the formation of contact plugs using polycrystalline silicon. First, the MCR (Magnetically Confin) adopted in this embodiment is used.
An outline of the ed reactor) plasma etching apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the plasma etching apparatus used in this embodiment is basically a normal MCR plasma etching apparatus. That is, the substrate to be etched 1 is held in close contact with the substrate stage 2 having the cooling means and the heating means by the clamp 3. An RF bias power source 4 is connected to the substrate stage 2. The clamp 3 may be replaced with an electrostatic chuck. The chamber side wall is an annular side wall electrode 11, to which a side wall electrode power supply 12 is connected. The chamber top plate serves as a counter electrode 12 having a ground potential. Side wall electrode 11 and counter electrode 12
A multi-pole magnet for confining the plasma is provided in contact with the outside of the chamber, but the illustration is omitted together with the gas introduction hole and the like. The feature of the present plasma etching apparatus is the wall material 9 containing sulfur provided on the inner wall of the chamber and the shutter 10 for controlling the exposed surface area of the wall material 9 containing sulfur. Particularly, in the device of the present embodiment, the wall material 9 containing sulfur is formed on the surface of the side wall electrode 11. Wall material 9 containing the sulfur was adopted as a SiS 2 and Ar plasma spraying. The surface of the clamp 3 may be coated with these sulfur-based material layers. According to the present plasma etching apparatus, when the shutter opening is 100%, that is, when the wall material 9 containing sulfur is almost completely exposed, the wall material 9 containing sulfur is sputtered by the plasma and the sulfur-based material is supplied into the plasma. If the shutter opening is 0%, all the wall material 9 containing sulfur is shielded from the plasma, and a normal MCR plasma etching apparatus is obtained. By setting the shutter opening between 0% and 100%, it is possible to arbitrarily control the supply amount of the sulfur-based material layer into the plasma. In FIG. 6, details of the device such as the driving means of the shutter 10, the gas introduction hole, and the vacuum pump are omitted.

【0039】本実施例によるプラズマエッチング方法
は、多結晶シリコンによるコンタクトプラグの形成工程
に本発明を適用した例であり、これを再び図2および図
3を参照して説明する。
The plasma etching method according to this embodiment is an example in which the present invention is applied to the step of forming a contact plug made of polycrystalline silicon, which will be described again with reference to FIGS. 2 and 3.

【0040】本実施例で採用した図2(a)に示す被エ
ッチング基板は、前実施例4と同じであるので重複する
説明は省略する。この被エッチング基板を、図6に示す
MCRプラズマエッチング装置の基板ステージ上にセッ
トし、一例として下記条件で多結晶シリコン層103の
エッチバックをおこなう。 SF6 30 sccm Ar 100 sccm ガス圧力 1.0 Pa 側壁電極電源パワー 1000 W(13.56MHz) RFバイアスパワー 40 W(450kHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ オーバーエッチング 5 % シャッタ開度 100 % このエッチバック工程においては、イオウを含む壁材1
9がプラズマに曝されてスパッタリングされ、プラズマ
中にイオウ系材料が供給される。クランプ3表面をもイ
オウ系材料で被覆した場合には、ここからもイオウ系材
料が供給される。これらこのイオウ系材料は、低温に制
御された多結晶シリコン層103上に堆積してイオウを
主体とするイオウ系材料層104を形成し、図2(b)
に示すようにシーム116を埋め込んで表面を平坦化し
つつエッチングが進行する。
The substrate to be etched shown in FIG. 2 (a) used in this embodiment is the same as that in the previous embodiment 4, and the duplicated description will be omitted. This substrate to be etched is set on the substrate stage of the MCR plasma etching apparatus shown in FIG. 6 and, as an example, the polycrystalline silicon layer 103 is etched back under the following conditions. SF 6 30 sccm Ar 100 sccm Gas pressure 1.0 Pa sidewall electrode power: 1000 W (13.56MHz) RF bias power 40 W (450 kHz) to be etched substrate temperature -20 ° C. overetching 5% shutter opening 100% this etch In the back process, the wall material 1 containing sulfur
9 is exposed to plasma and is sputtered, and a sulfur-based material is supplied into the plasma. When the surface of the clamp 3 is also coated with the sulfur-based material, the sulfur-based material is also supplied from here. These sulfur-based materials are deposited on the polycrystalline silicon layer 103 whose temperature is controlled to a low temperature to form a sulfur-based material layer 104 mainly containing sulfur, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the seam 116 is embedded to planarize the surface and the etching proceeds.

【0041】この結果、図3(c)に示すように、従来
例のようにシームの拡大が発生することなく、平滑な表
面を有するコンタクトプラグ103aが形成された。こ
の後、被エッチング基板を例えば100℃に加熱するこ
とにより、被エッチング基板上に残存するイオウ系材料
層104は完全に昇華除去される。イオウ系材料層10
4の除去はアッシングによってもよい。
As a result, as shown in FIG. 3C, the contact plug 103a having a smooth surface was formed without the seam expanding unlike the conventional example. Thereafter, the substrate to be etched is heated to, for example, 100 ° C., whereby the sulfur-based material layer 104 remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. Sulfur-based material layer 10
The removal of 4 may be performed by ashing.

【0042】この後の工程として、図3(d)に示すよ
うにTi/TiNからなるバリア層106、Al系金属
層107およびTiNからなる反射防止層108をそれ
ぞれスパッタリングにより形成後パターニングして上層
配線を形成し、上層層間絶縁膜122を形成後、コンタ
クトプラグ103a上に接続孔115を開口し、スタッ
クトコンタクト構造を得る。本実施例においては、シー
ムの拡大のない良好な形状のコンタクトプラグが得られ
たため、Alスパイク等の不良の発生のない信頼性の高
い半導体装置を得ることが可能である。
As a subsequent step, as shown in FIG. 3D, a barrier layer 106 made of Ti / TiN, an Al type metal layer 107 and an antireflection layer 108 made of TiN are formed by sputtering and then patterned to form an upper layer. After forming the wiring and forming the upper interlayer insulating film 122, the connection hole 115 is opened on the contact plug 103a to obtain a stacked contact structure. In this embodiment, since a contact plug having a good shape with no seam expansion was obtained, it is possible to obtain a highly reliable semiconductor device free from defects such as Al spikes.

【0043】実施例9 本実施例は前実施例8と同様にMCRプラズマエッチン
グ装置を採用し、多結晶シリコンによるコンタクトプラ
グ形成工程に本発明を適用した例であり、これを再び図
6、図2および図3を参照して説明する。本実施例で採
用した図6に示すプラズマエッチング装置は、前実施例
8で説明した装置と基本的構成は同じであるが、本実施
例ではイオウを含む壁材9としてプラズマCVDにより
付着形成したポリチアジルを採用した。その他の装置構
成は実施例8の装置と同様である。
Embodiment 9 This embodiment is an example in which the present invention is applied to the contact plug forming process using polycrystalline silicon by adopting the MCR plasma etching apparatus as in the case of the previous embodiment 8. 2 and FIG. 3 will be described. The plasma etching apparatus shown in FIG. 6 employed in this example has the same basic configuration as the apparatus described in Example 8 above, but in this Example, the wall material 9 containing sulfur was deposited by plasma CVD. Adopted polythiazil. The other device configuration is the same as that of the device of the eighth embodiment.

【0044】本実施例で採用した図2(a)に示す被エ
ッチング基板は、前実施例4で説明したものと同様であ
るので重複する説明は省略する。この被エッチング基板
を、MCR型プラズマエッチング装置の基板ステージ上
にセットし、一例として下記条件で多結晶シリコン層1
03のエッチバックをおこなう。 Cl2 50 sccm ガス圧力 1.0 Pa 側壁電極電源パワー 1500 W(13.56MHz) RFバイアスパワー 250 W(450kHz) 被エッチング基板温度 −10 ℃ シャッタ開度 100 % このエッチバック工程においては、プラズマに曝される
イオウを含む壁材9がスパッタリングされてプラズマ中
に放出する遊離のポリチアジルが、図2(b)に示すよ
うに低温に制御された多結晶シリコン層103上に堆積
してイオウ系材料層104を形成し、シーム等の凹部を
埋め込んで表面を平坦化しつつエッチングが進行する。
The substrate to be etched shown in FIG. 2 (a) used in this embodiment is the same as that described in the fourth embodiment, and the duplicated description will be omitted. This substrate to be etched is set on the substrate stage of the MCR type plasma etching apparatus, and the polycrystalline silicon layer 1 is set under the following conditions as an example.
03 etch back. Cl 2 50 sccm Gas pressure 1.0 Pa Side wall power supply power 1500 W (13.56 MHz) RF bias power 250 W (450 kHz) Etching substrate temperature −10 ° C. Shutter opening 100% In this etch back step, plasma was applied. Free polythiazyl which is released into the plasma by sputtering the exposed sulfur-containing wall material 9 is deposited on the polycrystalline silicon layer 103 controlled to a low temperature as shown in FIG. The layer 104 is formed, the recesses such as seams are filled in, and the surface is flattened to perform etching.

【0045】この結果、図3(c)に示すように、従来
例のようにシームの拡大が発生することなく、平滑な表
面を有するコンタクトプラグ103aが形成された。こ
の後、被エッチング基板を例えば170℃に加熱するこ
とにより、被エッチング基板上に残存するイオウ系材料
層104は完全に昇華除去される。イオウ系材料層10
4の除去はアッシングによってもよい。
As a result, as shown in FIG. 3 (c), the contact plug 103a having a smooth surface was formed without the seam expanding unlike the conventional example. Thereafter, the substrate to be etched is heated to 170 ° C., for example, so that the sulfur-based material layer 104 remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. Sulfur-based material layer 10
The removal of 4 may be performed by ashing.

【0046】この後の工程として、図3(d)に示すよ
うにTi/TiNからなるバリア層106、Al系金属
層107およびTiNからなる反射防止層108をそれ
ぞれスパッタリングにより形成後パターニングして上層
配線を形成し、上層層間絶縁膜122を形成後、コンタ
クトプラグ103a上に接続孔115を開口し、スタッ
クトコンタクト構造を得る。本実施例においては、シー
ムの拡大のない良好な形状のコンタクトプラグが得られ
たため、Alスパイク等の不良の発生のない信頼性の高
い半導体装置を得ることが可能である。
As a subsequent step, as shown in FIG. 3D, a barrier layer 106 made of Ti / TiN, an Al type metal layer 107 and an antireflection layer 108 made of TiN are formed by sputtering and then patterned to form an upper layer. After forming the wiring and forming the upper interlayer insulating film 122, the connection hole 115 is opened on the contact plug 103a to obtain a stacked contact structure. In this embodiment, since a contact plug having a good shape with no seam expansion was obtained, it is possible to obtain a highly reliable semiconductor device free from defects such as Al spikes.

【0047】実施例10 本実施例は多結晶シリコンを電極に用いたキャパシタ形
成工程に本発明を適用した例を同じく図6および図4を
参照して説明する。本実施例で用いた図6に示すプラズ
マエッチング装置は、前実施例8で説明したものと同様
であり、重複する説明は省略する。また本実施例で採用
した図4(a)に示す被エッチング基板は前実施例5で
説明したものと同様であるので、これも重複する説明を
省略する。
Example 10 In this example, an example in which the present invention is applied to a capacitor forming process using polycrystalline silicon for electrodes will be described with reference to FIGS. 6 and 4. The plasma etching apparatus shown in FIG. 6 used in this embodiment is the same as that described in the previous embodiment 8, and the duplicated description will be omitted. Further, since the substrate to be etched shown in FIG. 4A used in this embodiment is the same as that described in the previous embodiment 5, the duplicated description will be omitted.

【0048】この被エッチング基板を一例として下記条
件によりエッチングし、多結晶シリコン層113を層間
絶縁膜112の界面までエッチバックした。 Cl2 30 sccm Ar 100 sccm ガス圧力 1.0 Pa 側壁電極電源パワー 1000 W(13.56MHz) RFバイアスパワー 20 W(450kHz) 被エッチング基板温度 −20 ℃ オーバーエッチング 5 % シャッタ開度 100 % このエッチバック工程においては、プラズマに曝される
イオウを含む壁材9がスパッタリングされてプラズマ中
に放出される遊離のイオウ系材料層が、図2(b)に示
すように低温に制御された多結晶シリコン層103上に
堆積してイオウを主体とするイオウ系材料層104を形
成し、表面の凹部を埋め込んで平坦化しつつエッチング
が進行する。
This substrate to be etched was etched under the following conditions as an example, and the polycrystalline silicon layer 113 was etched back to the interface of the interlayer insulating film 112. Cl 2 30 sccm Ar 100 sccm Gas pressure 1.0 Pa Side wall power supply power 1000 W (13.56 MHz) RF bias power 20 W (450 kHz) Etching substrate temperature −20 ° C. Overetching 5% Shutter opening 100% This etch In the back step, the wall material 9 containing sulfur exposed to the plasma is sputtered and the free sulfur-based material layer released into the plasma is a polycrystal whose temperature is controlled as shown in FIG. 2B. The sulfur-based material layer 104 mainly composed of sulfur is formed by depositing on the silicon layer 103, and the recesses on the surface are filled in and planarized to perform etching.

【0049】この結果、図4(c)に示すように、従来
例のように凹凸表面が残ることなく、平滑な表面を有す
るキャパシタ電極113aが形成された。この後、被エ
ッチング基板を例えば120℃に加熱することにより、
被エッチング基板上に残存するイオウ系材料層104は
完全に昇華除去される。イオウ系材料層104の除去は
アッシングによってもよい。次工程では、図示を省略す
るが酸化膜114および絶縁膜112を希フッ酸等でウ
ェットエッチングして除去し、リング状のキャパシタ電
極113aが得られる。本実施例によれば、平滑化エッ
チバックの効果により、容量変動のない信頼性の高い多
結晶シリコンキャパシタ電極を形成することが可能であ
る。
As a result, as shown in FIG. 4C, the capacitor electrode 113a having a smooth surface was formed without leaving an uneven surface unlike the conventional example. After that, by heating the substrate to be etched to 120 ° C., for example,
The sulfur-based material layer 104 remaining on the substrate to be etched is completely sublimated and removed. The sulfur-based material layer 104 may be removed by ashing. In the next step, although not shown, the oxide film 114 and the insulating film 112 are removed by wet etching with diluted hydrofluoric acid or the like to obtain a ring-shaped capacitor electrode 113a. According to the present embodiment, it is possible to form a highly reliable polycrystalline silicon capacitor electrode without capacitance fluctuation due to the effect of smoothing etch back.

【0050】以上、本発明を10例の実施例により説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
Although the present invention has been described above with reference to ten examples, the present invention is not limited to these examples.

【0051】例えば、実施例中ではシリコン材料層とし
て多結晶シリコン層を例示したが、単結晶シリコン層や
非晶質シリコン層のエッチバックであってもよい。また
放電解離条件化でプラズマ中に遊離のイオウを放出しう
るガスとしてS22 、S2 Cl2 およびS2 Br2
代表として採用したが、先述したようにX/S比が6未
満の各種ハロゲン化イオウ系化合物を用いることができ
る。H2 Sガスはこれ単独ではエッチャントを生成しな
いにで、他のハロゲン系ガスとの併用が必要である。
For example, although the polycrystalline silicon layer is illustrated as the silicon material layer in the embodiments, it may be the etching back of the single crystal silicon layer or the amorphous silicon layer. In addition, S 2 F 2 , S 2 Cl 2 and S 2 Br 2 were adopted as typical gases that can release free sulfur into plasma under discharge dissociation conditions. However, as mentioned above, the X / S ratio is less than 6. Various halogenated sulfur compounds can be used. The H 2 S gas does not generate an etchant by itself, so it is necessary to use it in combination with another halogen-based gas.

【0052】エッチング装置として、基板バイアス印加
型のECRプラズマエッチング装置、MCRプラズマエ
ッチング装置およびヘリコン波プラズマエッチング装置
を例示したが、誘導結合型プラズマエッチング装置や、
より一般的な平行平板型のRIE装置やマグネトロンR
IE装置であってもよい。
As the etching apparatus, a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, an MCR plasma etching apparatus and a helicon wave plasma etching apparatus have been exemplified, but an inductive coupling type plasma etching apparatus and
More general parallel plate type RIE device and magnetron R
It may be an IE device.

【0053】さらに、エッチング条件、被エッチング基
板の構成等は本発明の技術的思想の範囲内で適宜変更可
能であることは言うまでもない。
Further, it goes without saying that the etching conditions, the structure of the substrate to be etched, etc. can be changed appropriately within the scope of the technical idea of the present invention.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のプラズマエッチング方法によれば多結晶シリコンをは
じめとするシリコン材料層のエッチバックにおいて、結
晶粒やシームによる凹凸が形成された表面をイオウ系材
料層の堆積により平滑化しながらエッチバックすること
により、最終的に平滑な表面を有するシリコン材料層を
得ることができる。
As is apparent from the above description, according to the plasma etching method of the present invention, when etching back a silicon material layer such as polycrystalline silicon, the surface on which irregularities due to crystal grains or seams are formed is removed. The silicon material layer having a smooth surface can be finally obtained by etching back while smoothing by depositing the sulfur-based material layer.

【0055】このため、微細配線のパターニング精度の
低下、コンタクトプラグのシームの拡大によるAlスパ
イク等の発生、あるいはキャパシタ容量値の変動等、半
導体装置の信頼性の低下に直結する諸問題点を回避する
ことが可能となる。
Therefore, various problems that are directly related to the deterioration of the reliability of the semiconductor device, such as deterioration of patterning accuracy of fine wiring, occurrence of Al spike due to expansion of contact plug seam, fluctuation of capacitor capacitance value, etc., are avoided. It becomes possible to do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した多結晶シリコン配線のプラズ
マエッチング工程を、その工程順に説明する概略断面図
である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a plasma etching process of a polycrystalline silicon wiring to which the present invention is applied in the order of the processes.

【図2】本発明を適用した多結晶シリコンによるコンタ
クトプラグ形成工程の前半を、その工程順に説明する概
略断面図である。
2A to 2D are schematic cross-sectional views illustrating the first half of the step of forming a contact plug using polycrystalline silicon to which the present invention is applied, in the order of the steps.

【図3】本発明を適用した多結晶シリコンによるコンタ
クトプラグ形成工程の後半を、その工程順に説明する概
略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the latter half of the contact plug formation step using polycrystalline silicon to which the present invention is applied, in the order of the steps.

【図4】本発明を適用した多結晶シリコンによるキャパ
シタ電極形成工程を、その工程順に説明する概略断面図
である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a step of forming a capacitor electrode using polycrystalline silicon according to the present invention in the order of steps.

【図5】本発明のプラズマエッチング方法に採用した基
板バイアス印加型ECRプラズマエッチング装置を示す
概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus adopted in the plasma etching method of the present invention.

【図6】本発明のプラズマエッチング方法に採用したM
CRプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。
FIG. 6 is an M employed in the plasma etching method of the present invention.
It is a schematic sectional drawing which shows a CR plasma etching apparatus.

【図7】従来技術の問題点を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a problem of the conventional technique.

【図8】従来技術の他の問題点を示す概略断面図であ
る。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another problem of the conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被エッチング基板、2…基板ステージ、3…クラン
プ、4…RFバイアス電源、5…マグネトロン、6…マ
イクロ波導波管、7…べルジャ、8…ソレノイドコイ
ル、9…イオウを含む壁材、10…シャッタ、11…側
壁電極、12…側壁電極電源、13…対向電極 101…半導体基板、102…層間絶縁膜、103…多
結晶シリコン層、103aコンタクトプラグ、104…
イオウ系材料層、105…接続孔、106…バリア層、
106aバリア層の欠落、107…Al系金属層、10
8…反射防止層、112…絶縁膜、113…多結晶シリ
コン層、113a…キャパシタ電極、114…酸化膜、
115…接続孔、116…シーム、117…Alスパイ
ク、118…キャパシタ用ホール、122…上層層間絶
縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate to be etched, 2 ... Substrate stage, 3 ... Clamp, 4 ... RF bias power supply, 5 ... Magnetron, 6 ... Microwave waveguide, 7 ... Berge, 8 ... Solenoid coil, 9 ... Wall material containing sulfur, Reference numeral 10 ... Shutter, 11 ... Side wall electrode, 12 ... Side wall electrode power supply, 13 ... Counter electrode 101 ... Semiconductor substrate, 102 ... Interlayer insulating film, 103 ... Polycrystalline silicon layer, 103a contact plug, 104 ...
Sulfur-based material layer, 105 ... Connection hole, 106 ... Barrier layer,
106a Missing barrier layer, 107 ... Al-based metal layer, 10
8 ... Antireflection layer, 112 ... Insulating film, 113 ... Polycrystalline silicon layer, 113a ... Capacitor electrode, 114 ... Oxide film,
115 ... Connection hole, 116 ... Seam, 117 ... Al spike, 118 ... Capacitor hole, 122 ... Upper interlayer insulating film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン材料層のエッチバックを施すプ
ラズマエッチング方法であって、 前記シリコン材料層の温度を室温以下に制御するととも
に、 前記シリコン材料層の表面に、イオウ系材料層を堆積し
つつエッチバックすることを特徴とするプラズマエッチ
ング方法。
1. A plasma etching method for etching back a silicon material layer, wherein the temperature of the silicon material layer is controlled to room temperature or lower, and a sulfur-based material layer is deposited on the surface of the silicon material layer. A plasma etching method characterized by etching back.
【請求項2】 放電解離条件下で、プラズマ中に遊離の
イオウを放出しうるガスを含むエッチングガスを採用す
ることにより、 イオウ系材料層を堆積することを特徴とする請求項1記
載のプラズマエッチング方法。
2. The plasma according to claim 1, wherein the sulfur-based material layer is deposited by adopting an etching gas containing a gas capable of releasing free sulfur into the plasma under discharge dissociation conditions. Etching method.
【請求項3】 エッチングチャンバ内壁の少なくとも1
部がイオウを含む壁材で被覆されたプラズマエッチング
装置を採用し、 前記イオウを含む壁材をスパッタリングすることによ
り、 イオウ系材料層を堆積することを特徴とする請求項1記
載のプラズマエッチング方法。
3. At least one of the inner walls of the etching chamber
2. The plasma etching method according to claim 1, wherein a plasma etching apparatus whose portion is covered with a wall material containing sulfur is employed, and the wall material containing sulfur is sputtered to deposit the sulfur-based material layer. .
【請求項4】 シリコン材料層は、単結晶シリコン、多
結晶シリコンおよび非晶質シリコンのうちのいずれか1
種であることを特徴とする請求項1記載のプラズマエッ
チング方法。
4. The silicon material layer is one of single crystal silicon, polycrystalline silicon and amorphous silicon.
The plasma etching method according to claim 1, wherein the plasma etching method is a seed.
【請求項5】 イオウ系材料層は、イオウおよびポリチ
アジルのうちのいずれか1種であることを特徴とする請
求項1記載のプラズマエッチング方法。
5. The plasma etching method according to claim 1, wherein the sulfur-based material layer is one of sulfur and polythiazyl.
【請求項6】 放電解離条件下で、プラズマ中に遊離の
イオウを放出しうるガスは、 S2 2 、SF2 、SF4 、S2 10、S3 Cl2 、S
2 Cl2 、SCl2 、S3 Br2 、S2 Br2 、SBr
2 およびH2 Sのうちの少なくともいずれか1種である
こと4特徴とする請求項2記載の多層配線形成方法。
6. Gases capable of releasing free sulfur into plasma under discharge dissociation conditions are S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 , S 2 F 10 , S 3 Cl 2 , and S.
2 Cl 2 , SCl 2 , S 3 Br 2 , S 2 Br 2 , SBr
3. The method for forming a multilayer wiring according to claim 2, wherein the method is at least one of 2 and H 2 S.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001345372A (en) * 2000-05-31 2001-12-14 Kyocera Corp Wafer supporting member and method of manufacturing the same
JP2007266056A (en) * 2006-03-27 2007-10-11 Tokyo Electron Ltd Plasma etching method
US7811939B2 (en) 2006-03-27 2010-10-12 Tokyo Electron Limited Plasma etching method
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