JPH0936087A - Etching method and manufacture of semiconductor device using it - Google Patents

Etching method and manufacture of semiconductor device using it

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JPH0936087A
JPH0936087A JP18158095A JP18158095A JPH0936087A JP H0936087 A JPH0936087 A JP H0936087A JP 18158095 A JP18158095 A JP 18158095A JP 18158095 A JP18158095 A JP 18158095A JP H0936087 A JPH0936087 A JP H0936087A
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etching
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etching stopper
shoulder portion
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the reduction in the film of a layer such as SiN(silicon nitride) of, for example, Si3 Ni which is an etching stopper layer of the ground of a layer to be etched and hence to prevent failure based on it from occurring. SOLUTION: In an etching method in a structure where an etching stopper layer 5 is provided on a ground with a level difference such as a semiconductor substrate 1 having a gate electrode 3 and a layer 6 to be etched is formed on the stopper layer 5, etching retardant treatment such as inclination ion etching of, for example, a high-melt-point metal and C is performed to the peripheral part of the stopper layer 3 for etching.

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、エッチング方法及
び該エッチング方法を用いた半導体装置の製造方法に関
する。本発明は、例えば、半導体集積回路装置を製造す
る際の薄膜形成手段を改良した方法として利用でき、特
にその場合のドライエッチング方法の改良技術として利
用できる。本発明は、例えばSi3 4 上の酸化膜(S
iO2 ,BPSG等)を選択的にエッチングする場合に
好適に利用できる。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an etching method and a method for manufacturing a semiconductor device using the etching method. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, as an improved method of a thin film forming means when manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and particularly as an improved technique of a dry etching method in that case. The present invention is, for example, oxide film on the Si 3 N 4 (S
It can be suitably used when selectively etching (iO 2 , BPSG, etc.).

【0002】[0002]

【従来の技術】電子材料の分野、特に半導体装置の分野
では、様々な技術的動向が見られており、例えば、現在
のVLSI,ULSI等の高集積半導体回路で実現され
ている素子の高集積化、高密度化、及び、デバイスの高
性能化、高速化について、これを更に高度な内容にする
ために、幾つかの技術的な方向が見い出されている。例
示的には、高集積技術による素子寸法の微細化、デバイ
ス構造、回路の改良、高密度技術によるシステムLSI
の単品化などである。
2. Description of the Related Art Various technical trends have been observed in the field of electronic materials, particularly in the field of semiconductor devices. For example, high integration of elements realized by current highly integrated semiconductor circuits such as VLSI and ULSI. Several technical directions have been found in order to make the contents higher, higher density, and higher performance and higher speed of the device. For example, the miniaturization of device dimensions by highly integrated technology, improvement of device structure and circuit, system LSI by high density technology
Is a single item.

【0003】これらの方向のなかで、特に、高集積技術
による素子寸法の微細化を担うプロセス技術(ドライエ
ッチング技術、CVD技術等)のプロセス特性上の性能
向上が期待されている。
Among these directions, it is expected that the process characteristics of the process technology (dry etching technology, CVD technology, etc.) responsible for the miniaturization of the element size by the highly integrated technology will be improved.

【0004】素子寸法の微細化のための高集積技術とし
て、近年、セルフアライン技術(自己整合技術)が注目
されている。このセルフアライン技術としては、サリサ
イド技術、セルフアラインコンタクトホール形成技術な
どがある。
In recent years, a self-alignment technique (self-alignment technique) has been attracting attention as a highly integrated technique for reducing the element size. The self-alignment technique includes a salicide technique and a self-aligned contact hole forming technique.

【0005】セルフアラインコンタクトホール形成技術
は、代表的には、フォトリソグラフィーによるコンタク
トホール開孔径以下の層間孔を、ゲート電極幅程度のソ
ース/ドレイン領域に自己整合的に開孔する技術であ
る。
The self-aligned contact hole forming technique is typically a technique of forming an interlayer hole having a diameter of a contact hole or less by photolithography in a self-aligned manner in a source / drain region about the width of a gate electrode.

【0006】この技術の利用される典型的なデバイス構
造としては、ゲート電極上にエッチングストッパー層で
あるSi3 4 が被覆し、次に、層間膜のSiO2 ,B
PSGが成膜されたものが知られている。また、この技
術に利用されているプロセスガスは、C4 8 /CO混
合ガス系や、CHF3 /CO混合ガス系などが主流であ
る。
As a typical device structure in which this technique is utilized, the gate electrode is covered with Si 3 N 4 which is an etching stopper layer, and then SiO 2 , B of the interlayer film are coated.
It is known that PSG is formed into a film. The process gas used in this technique is mainly a C 4 F 8 / CO mixed gas system or a CHF 3 / CO mixed gas system.

【0007】この技術によって、フォトリソグラフィー
のコンタクトホール開孔の最小径に限界があり、あるい
は合わせずれがある場合でも、ゲート電極幅程度の所望
の領域にセルフアラインでコンタクトホールを開孔でき
る。
With this technique, even if the minimum diameter of the contact hole for photolithography is limited or there is misalignment, the contact hole can be self-aligned in a desired region about the width of the gate electrode.

【0008】このようなセルフアラインコンタクトホー
ル形成技術において、エッチングストッパー層とするS
3 4 膜に対して高選択比を持ったSiO2 エッチン
グ、BPSGエッチングが実現できることを開示した例
としては、特開平6−132252号が挙げられる。
In such a self-aligned contact hole forming technique, S used as an etching stopper layer
JP-A-6-132252 can be cited as an example disclosing that SiO 2 etching and BPSG etching having a high selectivity with respect to the i 3 N 4 film can be realized.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、CH
3 /CO混合ガス系などによるセルフアラインコンタ
クトエッチングは、素子寸法の微細化のための高集積技
術としてセルフアライン加工を可能にする技術である
が、半導体集積回路装置の製造上、不利益な点を持つ。
以下これについて説明する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention As described above, CH
Self-aligned contact etching using a F 3 / CO mixed gas system or the like is a technique that enables self-aligned processing as a highly integrated technique for reducing the element size, but is disadvantageous in the manufacture of semiconductor integrated circuit devices. Have a point.
This will be described below.

【0010】セルフアラインコンタクトを加工する構造
としては、図13のようなものが一般的である。
As a structure for processing the self-aligned contact, a structure as shown in FIG. 13 is generally used.

【0011】この構造では、ポリサイドゲート電極3
(図示例ではポリSi3a、WSi3bより成る)の側
壁には、トランジスタ素子のLDD層を保護するための
Si34 ,SiO2 などのサイドウォール4が形成さ
れている。このサイドウォール付きのゲート電極3を被
覆するように、エッチングストッパー層5としてSi3
4 がCVD法で成膜されている。次に、層間絶縁膜6
であるSiO2 ,BPSGなどが成膜されている。その
上に、フォトリソグラフィー法によって、コンタクトホ
ールパターン7が、フォトレジストにパターニングされ
ている。
In this structure, the polycide gate electrode 3
A sidewall 4 of Si 3 N 4 , SiO 2 or the like for protecting the LDD layer of the transistor element is formed on the side wall of (in the illustrated example, made of poly Si3a and WSi3b). Si 3 is used as an etching stopper layer 5 so as to cover the gate electrode 3 with sidewalls.
N 4 is formed by the CVD method. Next, the interlayer insulating film 6
SiO 2 , BPSG, etc. are deposited. Further, the contact hole pattern 7 is patterned on the photoresist by the photolithography method.

【0012】この構造に、CHF3 /COエッチングを
実施した例は、図14のようなものが一般的である。V
dcバイアスで加速された入射イオンCFx+ の直進性
により、開孔のパターン通りに異方性エッチングがなさ
れている。
An example of performing CHF 3 / CO etching on this structure is generally as shown in FIG. V
Due to the straightness of the incident ions CFx + accelerated by the dc bias, anisotropic etching is performed according to the pattern of the openings.

【0013】この例では、コンタクト底(C)とコンタ
クト側壁(B)では、対Si3 4高選択性をもつ選択
的なBPSG,SiO2 エッチングが実現している。こ
れは、入射イオンによるスパッタエッチングが少ないこ
と、酸化膜表面のSi−C層の形成、CFxポリマーの
堆積が充分なことに起因している。一方、入射イオンに
最も晒され易い、エッチングストッパー層5であるSi
3 4 薄膜の肩部分(A)は、堆積するSi−C、CF
xポリマーが入射イオンの衝突で除去されてしまうた
め、Si3 4 の肩が常に露出し、Si3 4 がスパッ
タエッチングされる。よってここでSi3 4 の膜減り
が発生している。
In this example, at the contact bottom (C) and contact side wall (B), selective BPSG and SiO 2 etching having high selectivity with respect to Si 3 N 4 is realized. This is because the sputter etching due to incident ions is small, the Si—C layer is formed on the oxide film surface, and the CFx polymer is sufficiently deposited. On the other hand, Si that is the etching stopper layer 5 that is most exposed to incident ions
The shoulder portion (A) of the 3 N 4 thin film is deposited Si—C, CF.
Since the x-polymer is removed by the collision of incident ions, the shoulder of Si 3 N 4 is always exposed and Si 3 N 4 is sputter etched. Therefore, the film reduction of Si 3 N 4 occurs here.

【0014】上述したように、エッチング条件を適性化
しても、コンタクト最大深さ相当の充分なオーバーエッ
チングを実施した場合、エッチングストッパー層をなす
Si3 4 の肩に膜減りが起き、ゲート電極の露出した
コンタクトになる。Wプラグを埋め込んだ時、層間配線
がゲート電極と短絡し不良となる。従って、半導体集積
回路装置の歩留まりの低下などの製造上の不利益が生じ
る。
As described above, even if the etching conditions are optimized, when sufficient over-etching corresponding to the maximum contact depth is carried out, the shoulder of Si 3 N 4 forming the etching stopper layer is thinned and the gate electrode is reduced. Will be exposed contacts. When the W plug is embedded, the interlayer wiring short-circuits with the gate electrode, resulting in a defect. Therefore, manufacturing disadvantages such as a decrease in the yield of the semiconductor integrated circuit device occur.

【0015】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、エッチングストッパー層である、Si3 4 等のS
iN(シリコンナイトライド)膜等の肩の膜減りが生じ
ず、よってこれに基づく不良の発生を防止したエッチン
グ方法及び該エッチング方法を用いた半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and solves the problem of S, such as Si 3 N 4 , which is an etching stopper layer.
An object of the present invention is to provide an etching method and a method of manufacturing a semiconductor device using the etching method, in which the film thickness of the shoulder of an iN (silicon nitride) film or the like is not reduced, thereby preventing the occurrence of defects based on this.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明のエッチング方法及び該エッチング方法
を用いた半導体装置の製造方法においては、次の技術手
段をとる。
In order to solve the above-mentioned problems, the following technical means are adopted in the etching method of the present invention and the method of manufacturing a semiconductor device using the etching method.

【0017】本発明に係るエッチング方法は、段差を有
する下地上にエッチングストッパー層を設け、該エッチ
ングストッパー層上に被エッチング層を形成した構造を
エッチングするエッチング方法において、上記エッチン
グストッパー層の肩部に難エッチング化処理を施して、
上記被エッチング層のエッチングを行うことを特徴とす
るものである。
The etching method according to the present invention is an etching method in which an etching stopper layer is provided on a base having a step, and a structure in which an etching target layer is formed on the etching stopper layer is etched. It is difficult to etch,
It is characterized in that the layer to be etched is etched.

【0018】本発明の半導体装置の製造方法は、ゲート
電極を有する下地上にエッチングストッパー層を設け、
該エッチングストッパー層上に被エッチング層を形成し
て該被エッチング層を開孔することにより自己整合的に
(即ちセルフアラインで)接続孔を形成するエッチング
工程を有する半導体装置の製造方法において、上記エッ
チングストッパー層の肩部に難エッチング化処理を施し
て、上記被エッチング層のエッチングを行うことを特徴
とするものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an etching stopper layer is provided on a base having a gate electrode,
In the method of manufacturing a semiconductor device, which comprises an etching step of forming a layer to be etched on the etching stopper layer and forming a hole in the layer to be etched in a self-aligned manner (that is, in self-alignment), It is characterized in that the above-mentioned layer to be etched is etched by subjecting the shoulder portion of the etching stopper layer to a difficult etching treatment.

【0019】この場合、ゲート電極幅程度の開孔幅のコ
ンタクトホールを自己整合的に加工するエッチング工程
を備え、ゲート電極を被覆しているエッチングストッパ
ー層の肩部分に、難エッチング化処理を施す構成をとる
ことができる。
In this case, there is provided an etching step of processing a contact hole having an opening width about the width of the gate electrode in a self-aligned manner, and the shoulder portion of the etching stopper layer covering the gate electrode is subjected to the difficult etching treatment. Can be configured.

【0020】また、エッチングストッパー層がシリコン
窒化物から成り、被エッチング層がシリコン酸化物から
成り、エッチングガスがフッ素系ガスにCOを添加した
ものを用いる構成をとることができる。
The etching stopper layer may be made of silicon nitride, the layer to be etched may be made of silicon oxide, and the etching gas may be a fluorine-based gas to which CO is added.

【0021】本発明において、難エッチング化処理が、
ゲート電極を被覆しているエッチングストッパー層の肩
部分に、斜めイオン注入法によって、高融点金属(T
i,Zn,W,Mo,Ag等)をイオン注入、または、
ミキシングすることで、高融点金属窒化膜または高融点
金属ミキシング層を形成するものとすることができる。
ここで高融点金属窒化膜または高融点金属ミキシング層
と称するのは、高融点金属とストッパー層を構成してい
る例えば窒素とが必ずしも化学量論的に整合して形成さ
れるとは限らず、その他の原子が混在することもあるの
で、これらを総称して表現するためである。
In the present invention, the difficult etching treatment is
A refractory metal (T) is formed on the shoulder portion of the etching stopper layer covering the gate electrode by oblique ion implantation.
i, Zn, W, Mo, Ag, etc.), or
The high melting point metal nitride film or the high melting point metal mixing layer can be formed by mixing.
Here, the refractory metal nitride film or the refractory metal mixing layer does not mean that the refractory metal and the stopper layer, for example, nitrogen are not always formed in a stoichiometric manner. This is because other atoms may be mixed, and these are generically expressed.

【0022】この場合には、金属ミキシング後のSi3
4 の肩部分が、その後の処理、例えば層間絶縁膜の被
覆、リフロー熱処理によって、アモルファスまたは結晶
性を持つ高融点金属窒化膜を形成する構成とすることが
できる。
In this case, Si 3 after metal mixing is used.
The shoulder portion of N 4 can be configured to form a refractory metal nitride film having an amorphous or crystalline property by the subsequent processing, for example, the coating of the interlayer insulating film and the reflow heat treatment.

【0023】本発明において、難エッチング化処理が、
ゲート電極を被覆しているエッチングストッパー層の肩
部分に、斜めイオン注入法によって、炭素をイオン注
入、または、ミキシングすることで、シリコンカーバイ
ド(SiC)層等のカーバイド層またはCミキシング層
を形成する構成とすることができる。ここでカーバイト
層またはCミキシング層と称するのは、Cとストッパー
層を構成している例えばシリコンとが必ずしも化学量論
的に整合して形成されるとは限らず、その他の原子が混
在することもあるので、これらを総称して表現するため
である。
In the present invention, the difficult etching treatment is
Carbon is ion-implanted or mixed in the shoulder portion of the etching stopper layer covering the gate electrode by oblique ion implantation to form a carbide layer such as a silicon carbide (SiC) layer or a C-mixing layer. It can be configured. Here, the term "carbide layer or C mixing layer" does not mean that C and the silicon constituting the stopper layer are formed in a stoichiometrically consistent manner, and other atoms are mixed. This is because these are generically expressed.

【0024】また、炭素ミキシング後のSi3 4 の肩
部分が、その後の処理、例えば層間絶縁膜の被覆、リフ
ロー熱処理によって、アモルファスまたは結晶性を持つ
カーバイド層(例えばSiC)を形成する構成とするこ
とができる。
In addition, the shoulder portion of Si 3 N 4 after carbon mixing forms a carbide layer (eg, SiC) having an amorphous or crystalline property by the subsequent processing, for example, coating of an interlayer insulating film and reflow heat treatment. can do.

【0025】[0025]

【作用】本発明によれば、被エッチング層の下のエッチ
ングストッパー層の肩部に難エッチング化処理、例えば
高融点金属の導入あるいは炭素の導入を行って、この肩
部のエッチングの進行が遅くなるようにしたので、被エ
ッチング層のエッチングの際に、エッチングストッパー
層の肩部がエッチングされてしまうことが防止でき、よ
って膜減りは生じてしまうことが防止できる。
According to the present invention, the shoulder of the etching stopper layer below the layer to be etched is made difficult to etch, for example, refractory metal or carbon is introduced to slow down the etching of the shoulder. Therefore, it is possible to prevent the shoulder portion of the etching stopper layer from being etched when the layer to be etched is etched, and thus it is possible to prevent the film reduction.

【0026】例えば、エッチングストッパー層としてS
3 4 を代表的なものとするシリコンナイトライドを
用い、被エッチング層としてSiO2 やBPSGを用い
る場合、本発明においては、対Si3 4 高選択性を持
つSiO2 ,BPSGエッチングでは、エッチングスト
ッパー膜であるSi3 4 の肩部分に、極く浅い金属窒
化膜(または、金属ミキシング層)を形成した構造を持
つ、あるいは、極く浅いSiC薄膜(または、Cミキシ
ング層)を形成した構造を持つので、この極く浅い金属
窒化膜(または、金属ミキシング層)は、入射イオンの
スパッタリングに対してより強固なものであり、あるい
はこの極く浅いSiC薄膜(または、Cミキシング層)
上には、入射イオンのスパッタリングと競合し得る効果
的なCFxポリマーの堆積があり(含C層と親和性があ
るからである)、スパッタエッチングが停止し、従っ
て、選択的にストッパーSi3 4 膜が残り、自己整合
性を持ったコンタクトホールが容易に開孔する。
For example, S is used as an etching stopper layer.
When silicon nitride typified by i 3 N 4 is used and SiO 2 or BPSG is used as the layer to be etched, in the present invention, SiO 2 or BPSG etching having high selectivity for Si 3 N 4 is used. Has a structure in which an extremely shallow metal nitride film (or metal mixing layer) is formed on the shoulder portion of Si 3 N 4 which is an etching stopper film, or an extremely shallow SiC thin film (or C mixing layer) is formed. This ultra-shallow metal nitride film (or metal mixing layer) is more robust against incident ion sputtering because it has the formed structure, or this ultra-shallow SiC thin film (or C mixing layer). )
Above, there is an effective CFx polymer deposition that can compete with the sputtering of incident ions (because it has an affinity with the C-containing layer) and the sputter etch stops, thus selectively stopping the Si 3 N 3 stopper. 4 films remain, and contact holes with self-alignment can be easily opened.

【0027】先にも述べたように、従来技術であるマグ
ネトロンエッチャーなどによるCHF3 /COケミスト
リーなどを利用した、対Si3 4 高選択性をもつSi
2,BPSGエッチングでは、ゲート電極幅の領域に
自己整合的にコンタクトを開孔させることはできるが、
エッチングストッパーであるSi3 4 の肩部分に膜減
り(Si3 4 エッチング)が起きる。このエッチング
不良で電気的な短絡、半導体集積回路装置の歩留まりの
低下などの不利益が生じる。
As described above, Si having a high selectivity for Si 3 N 4 using CHF 3 / CO chemistry by the conventional magnetron etcher and the like is used.
With O 2 and BPSG etching, the contact can be opened in a region of the gate electrode width in a self-aligned manner,
Film reduction (Si 3 N 4 etching) occurs at the shoulder portion of Si 3 N 4 which is an etching stopper. Due to this etching failure, there are disadvantages such as an electrical short circuit and a reduction in the yield of the semiconductor integrated circuit device.

【0028】従来からのストッパーSi3 4 膜のみを
持つ構造を用いた場合、このSi34 の肩部分は、入
射イオンに最も晒され易く、CFxポリマーが除去され
てしまうため、Si3 4 のスパッタエッチングが進
み、膜減りを防止することは困難である。プロセスマー
ジン的にも懸念的をもつ。
When the conventional structure having only the stopper Si 3 N 4 film is used, the shoulder portion of this Si 3 N 4 is most exposed to the incident ions and the CFx polymer is removed, so that the Si 3 It is difficult to prevent film loss due to the progress of sputter etching of N 4 . I am also concerned about the process margin.

【0029】本発明においては、この金属窒化膜(金属
ミキシング層)をもつ肩部分のSi3 4 等は、入射イ
オンによるCFxポリマー除去によって、その表面が常
に露出している。しかし、高融点金属窒化膜(または、
ミキシングされた金属層)が表層に存在し、金属に対す
るCFx+ イオンのスパッタ効率が、Si,SiO2
Si3 4 と比較して低いために、スパッタエッチング
の進行が遅くなり(または、Si3 4 のエッチング反
応が抑えられ)、よってこれが金属ミキシング層の下層
のSi3 4 の保護膜として有効に働く。
In the present invention, the surface of Si 3 N 4 etc. of the shoulder portion having the metal nitride film (metal mixing layer) is always exposed by removing CFx polymer by incident ions. However, refractory metal nitride film (or
Mixed metal layer) is present on the surface layer, and the sputtering efficiency of CFx + ions with respect to the metal is Si, SiO 2 ,
Since it is lower than that of Si 3 N 4 , the progress of sputter etching is slowed (or the etching reaction of Si 3 N 4 is suppressed), and this serves as a protective film for Si 3 N 4 below the metal mixing layer. Work effectively.

【0030】この金属ミキシング層は、例えば、斜めイ
オン注入法によって肩部分全てを被覆するように形成す
ることができ、このようにすると効果的である。従って
本発明を用いれば、コンタクト最大深さ相当のオーバー
エッチングを実施した際にも、金属ミキシング層とスト
ッパー層である例えばSi3 4 膜が残り、所望のセル
フアラインコンタクトホールを容易に加工することがで
きる。
This metal mixing layer can be formed, for example, by oblique ion implantation so as to cover the entire shoulder portion, which is effective. Therefore, according to the present invention, even when over-etching corresponding to the maximum contact depth is performed, the metal mixing layer and the stopper layer, for example, the Si 3 N 4 film remains, and the desired self-aligned contact hole is easily processed. be able to.

【0031】あるいは本発明においては、難エッチング
化層であるカーバイド層例えばSiC薄膜(Cミキシン
グ層)をもつ肩部分のSi3 4 等は、やはり、入射イ
オンCFxに晒されているが、炭素Cがミキシングされ
ているため、このSi−C結合上に、入射イオンのスパ
ッタと競合し得るCFxポリマーの堆積が充分促進し、
スパッタエッチングの進行が抑制または停止する。CF
xポリマーは、Si−C結合上に親和性を持って連続的
に堆積するからである。従ってこれが、Cミキシング層
(例えばSiC層)の下層のSi3 4 等の保護膜とし
て有効に働く。
Alternatively, in the present invention, the carbide layer which is a difficult-to-etch layer, for example, Si 3 N 4 in the shoulder portion having the SiC thin film (C mixing layer) is also exposed to the incident ions CFx. Since C is mixed, the deposition of CFx polymer, which can compete with the sputtering of incident ions, is sufficiently promoted on this Si—C bond,
The progress of sputter etching is suppressed or stopped. CF
This is because the x polymer is continuously deposited on the Si—C bond with affinity. Therefore, this effectively acts as a protective film of Si 3 N 4 or the like below the C mixing layer (for example, SiC layer).

【0032】このCミキシング層は、斜めイオン注入法
によって肩部分全てを被覆するように形成することがで
き、このようにすることが効果的である。従って、コン
タクト最大深さ相当のオーバーエッチングを実施した際
にも、Cミキシング層とストッパー層である例えばSi
3 4 膜が残り、所望のセルフアラインコンタクトホー
ルを容易に加工することができる。
This C-mixing layer can be formed by oblique ion implantation so as to cover the entire shoulder portion, and this is effective. Therefore, even when over-etching corresponding to the maximum contact depth is performed, the C mixing layer and the stopper layer such as Si are used.
The 3 N 4 film remains, and the desired self-aligned contact hole can be easily processed.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について、詳
述する。但し当然のことではあるが、本発明は以下述べ
る実施例により限定を受けるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the examples described below.

【0034】実施例1 以下に本発明の一実施例として、本発明に係るエッチン
グストッパーであるここではSi3 4 の肩部分に金属
ミキシング層(または、高融点金属窒化膜)を持つ、B
PSG/(金属ミキシング層+Si3 4 )構造につい
てのセルフアラインコンタクトホールの加工方法につい
て、図1ないし図7を参照して説明する。
Example 1 As an example of the present invention, B which has a metal mixing layer (or a refractory metal nitride film) on the shoulder portion of Si 3 N 4 which is an etching stopper according to the present invention will be described below.
A method of processing a self-aligned contact hole in the PSG / (metal mixing layer + Si 3 N 4 ) structure will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

【0035】本実施例は、段差を有する下地(本実施例
ではゲート電極3を有する半導体基板1)上にエッチン
グストッパー層5を設け(図1)、該エッチングストッ
パー層5上に被エッチング層6を形成した構造(図3な
いし図6に示す)のエッチング方法において、上記エッ
チングストッパー層3の肩部に難エッチング化処理(こ
こでは図2に示す斜めイオン注入を用いた処理)を施し
て、上記被エッチング層6のエッチングを行う。
In this embodiment, an etching stopper layer 5 is provided on a base having a step (in this embodiment, a semiconductor substrate 1 having a gate electrode 3) (FIG. 1), and an etching target layer 6 is formed on the etching stopper layer 5. In the etching method of the structure having the structure (shown in FIGS. 3 to 6), the shoulder portion of the etching stopper layer 3 is subjected to difficult etching treatment (here, treatment using oblique ion implantation shown in FIG. 2), The layer 6 to be etched is etched.

【0036】本実施例は、ゲート電極3を有する下地上
にエッチングストッパー層5を設け、該エッチングスト
ッパー層5上に被エッチング層6を形成して該被エッチ
ング層6を開孔することにより自己整合的に(セルフア
ラインで)接続孔9(図5参照)を形成するエッチング
工程を有する半導体装置の製造方法において、上記エッ
チングストッパー層5の肩部に難エッチング化処理を施
して(図2参照)、上記被エッチング層6のエッチング
を行う。
In this embodiment, the etching stopper layer 5 is provided on the base having the gate electrode 3, the layer 6 to be etched is formed on the etching stopper layer 5, and the layer 6 to be etched is opened. In a method of manufacturing a semiconductor device having an etching step of forming connection holes 9 (see FIG. 5) in a coordinated manner (by self-alignment), a shoulder portion of the etching stopper layer 5 is subjected to difficult etching treatment (see FIG. 2). ), The layer to be etched 6 is etched.

【0037】この場合、本実施例では、ゲート電極幅程
度の開孔幅のコンタクトホールを自己整合的に加工する
エッチング工程を備え、ゲート電極3を被覆しているエ
ッチングストッパー層5の肩部分に、難エッチング化処
理を施す態様とする。
In this case, in the present embodiment, an etching step of processing a contact hole having an opening width of about the gate electrode width in a self-aligned manner is provided, and the shoulder portion of the etching stopper layer 5 covering the gate electrode 3 is provided. In this embodiment, the etching-resistant treatment is applied.

【0038】また本実施例では、エッチングストッパー
層5がシリコン窒化物から成り、被エッチング層6がシ
リコン酸化物から成り、エッチングガスがフッ素系ガス
にCOを添加したものを用いる。
In this embodiment, the etching stopper layer 5 is made of silicon nitride, the layer to be etched 6 is made of silicon oxide, and the etching gas is fluorine-based gas to which CO is added.

【0039】本実施例の半導体装置の製造方法は、難エ
ッチング化処理が、ゲート電極3を被覆しているエッチ
ングストッパー層5の肩部分に、斜めイオン注入法によ
って、高融点金属(Ti,Zn,W,Mo,Ag等)を
イオン注入、または、ミキシングすることで、高融点金
属窒化膜(ミキシング層)8aを形成する。
In the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment, the refractory metal (Ti, Zn) is applied to the shoulder portion of the etching stopper layer 5 covering the gate electrode 3 by the oblique ion implantation method. , W, Mo, Ag, etc.) is ion-implanted or mixed to form the refractory metal nitride film (mixing layer) 8a.

【0040】この場合、金属ミキシング後のストッパー
層5であるSi3 4 の肩部分(符号8aで示す)が、
その後の層間絶縁膜の被覆、リフロー熱処理によって、
アモルファスまたは結晶性を持つ高融点金属窒化膜を形
成することを可能としたものとなっている。
In this case, the shoulder portion (indicated by reference numeral 8a) of Si 3 N 4 which is the stopper layer 5 after metal mixing is
By the subsequent coating of the interlayer insulating film and the reflow heat treatment,
It is possible to form an amorphous or crystalline refractory metal nitride film.

【0041】更に詳しくは、本実施例では、次の工程を
行う。図1を参照する。被処理ウエハを構成するSi基
板1上には、ゲート酸化膜2などに用いられるSiO2
薄膜2と、その上に、ポリサイド(WSi3b/ポリS
i3aなど)構造をなすゲート3、及びLDD保護用の
Si3 4 サイドウォール4などが、従来技術のCVD
成膜、フォトリソグラフィー、ドライエッチングにより
所望の加工寸法、形状で微細加工されている。続いて、
Si3 4 薄膜をエッチングストッパー層5として、C
VDによって全面被覆している。Si3 4 の厚さは、
〜100(nm)程度である。
More specifically, in this embodiment, the following steps are performed. Please refer to FIG. On the Si substrate 1 which constitutes the wafer to be processed, SiO 2 used for the gate oxide film 2 and the like is formed.
Thin film 2 and polycide (WSi3b / polyS) on it
i3a), the gate 3 having a structure, the Si 3 N 4 sidewall 4 for protecting the LDD, etc.
Microfabrication is performed by film formation, photolithography, and dry etching with desired processing dimensions and shapes. continue,
The Si 3 N 4 thin film is used as an etching stopper layer 5 and C
The entire surface is covered with VD. The thickness of Si 3 N 4 is
It is about 100 (nm).

【0042】続いて、ゲート電極パターンと同様のパタ
ーンでレジスト71を再度、フォトリソグラフィーによ
って形成する。この構造で、図2に示すように、斜めイ
オン注入法により、高融点金属イオンをミキシング(イ
オン注入)する。
Subsequently, a resist 71 is formed again by photolithography in the same pattern as the gate electrode pattern. With this structure, as shown in FIG. 2, refractory metal ions are mixed (ion implantation) by an oblique ion implantation method.

【0043】ここでのイオン注入は、低中加速電圧によ
る高ドーズ(中ドーズ)量の注入である。低中加速イオ
ン注入によって、エッチングストッパー層5であるSi
3 4 の極く浅い上層に限って、ミキシング層を形成す
る。このミキシング層は、その後のBPSGリフロー熱
処理で、高融点金属窒化層になる。このミキシング層を
符号8aで示す。
The ion implantation here is a high-dose (medium-dose) implantation with a low-middle acceleration voltage. By the low and medium acceleration ion implantation, the Si as the etching stopper layer 5 is formed.
A mixing layer is formed only in an extremely shallow upper layer of 3 N 4 . This mixing layer becomes a refractory metal nitride layer by the subsequent BPSG reflow heat treatment. This mixing layer is indicated by reference numeral 8a.

【0044】このときのイオン注入条件を以下に示す。
ここでは下記のように、Ti+ をイオン注入した。 加速電圧 7〜60keV Ti+ 1E14〜16cm- 2 温度 室温または昇温注入 ここで、極く浅いミキシング層の厚さ(Rp+ΔRp)
は、8.0〜45.0(nm)とする。ウエハへのイオ
ンは、通常の入射角0°に対して、10〜60°の範囲
で斜方からイオン注入される。イオン注入後、レジスト
は、アッシング、硫酸−過酸化水素水混合液処理などに
よって剥離される。
Ion implantation conditions at this time are shown below.
Here, Ti + was ion-implanted as described below. Accelerating voltage 7~60keV Ti + 1E14~16cm - 2 Temperature room temperature or Atsushi Nobori infusion, where the very shallow mixing layer thickness (Rp + .DELTA.Rp)
Is 8.0 to 45.0 (nm). Ions to the wafer are obliquely implanted within a range of 10 to 60 ° with respect to a normal incident angle of 0 °. After the ion implantation, the resist is stripped off by ashing, sulfuric acid-hydrogen peroxide solution mixture treatment, or the like.

【0045】続いて、被エッチング層6としてBPSG
膜をCVD及びリフロー熱処理にて成膜し、ゲート電極
領域などのウエハ全面を平坦化する(図3)。この状態
で、フォトリソグラフィーによるコンタクトホールパタ
ーンのレジスト72を形成する(図4)。
Subsequently, BPSG is formed as the etching target layer 6.
A film is formed by CVD and reflow heat treatment, and the entire surface of the wafer such as the gate electrode region is flattened (FIG. 3). In this state, a resist 72 having a contact hole pattern is formed by photolithography (FIG. 4).

【0046】更に、この被処理ウエハに対して、マグネ
トロンエッチャーを用いたCHF3/COケミストリー
による対Si3 4 高選択比を持つSiO2 エッチング
を実施する。BPSGなどの層間絶縁膜は、Vcdバイ
アスで加速されたCFx+ イオンによるイオンアシスト
エッチングによって、速やかにエッチングされる(図
5)。
Further, the wafer to be processed is subjected to SiO 2 etching having a high selectivity to Si 3 N 4 by CHF 3 / CO chemistry using a magnetron etcher. The interlayer insulating film such as BPSG is rapidly etched by the ion assisted etching with CFx + ions accelerated by the Vcd bias (FIG. 5).

【0047】このBPSGエッチングが進行し、肩部分
のストッパーSi3 4 層(符号8aで示す部分)が表
面に露出した時、CFxイオンなどのイオン衝突、スパ
ッタリングを受けるが、符号8aで示す高融点金属ミキ
シング層、または、高融点金属窒化層を肩表面に持つ本
構造では、金属のスパッタ効果が低いために、表面のス
パッタエッチングが進行しない。従って、ストッパーS
3 4 である保護膜として残る。
When this BPSG etching progresses and the stopper Si 3 N 4 layer (the portion indicated by reference numeral 8a) at the shoulder portion is exposed on the surface, it is subjected to ion collision of CFx ions and the like and sputtering. In this structure having the melting point metal mixing layer or the high melting point metal nitride layer on the shoulder surface, sputter etching of the surface does not proceed because the metal sputtering effect is low. Therefore, the stopper S
i 3 N 4 remains as a protective film.

【0048】対Si3 4 高選択比を持つBPSGエッ
チング条件(C4 8 /CO/Arケミストリーによる
マグネトロンRIE)は、本実施例では下記のとおりと
した。 圧力 P=8(Pa) RFパワー Pf=1200(W) プロセスガス C4 8 /CO/Ar=10/50/240(sccm) バッキング用ガス He=10(Pa),10(sccm) 静電チャック −1.2(kV) 下部電極の温調温度 20(℃) チェンバー壁温度 80(℃) BPSG膜厚 410(nm/min)±8.7(%) 対Si3 4 選択比 18
The BPSG etching conditions having a high selectivity to Si 3 N 4 (magnetron RIE by C 4 F 8 / CO / Ar chemistry) were as follows in this example. Pressure P = 8 (Pa) RF power Pf = 1200 (W) Process gas C 4 F 8 / CO / Ar = 10/50/240 (sccm) Backing gas He = 10 (Pa), 10 (sccm) Electrostatic Chuck -1.2 (kV) Temperature control temperature of lower electrode 20 (° C) Chamber wall temperature 80 (° C) BPSG film thickness 410 (nm / min) ± 8.7 (%) to Si 3 N 4 selectivity ratio 18

【0049】従来技術では、イオン衝突で容易にスパッ
タエッチングされた肩部分のSi34 が、本発明のエ
ッチング技術では、コンタクト最大深さを見積ったオー
バーエッチングを実施した際にも、この金属ミキシング
されたSi3 4 (符号8aで示す部分)が残る。従っ
て、自己整合性を持った、ソース/ドレイン領域のコン
タクトホールエッチングが形成できる。
In the prior art, Si 3 N 4 on the shoulder portion, which was easily sputter-etched by ion bombardment, was detected by the etching technique of the present invention even when overetching was performed to estimate the maximum contact depth. The mixed Si 3 N 4 (the portion indicated by reference numeral 8a) remains. Therefore, contact hole etching of the source / drain regions can be formed with self-alignment.

【0050】ストッパー層5のSi3 4 が、ミキシン
グ層8aの存在により最後まで残膜を持つため、選択的
なSiO2 のコンタクトエッチングが実現する。これに
よりゲートコンタクト(Wプラグ)短絡不良がない加工
が実現できた。
Since Si 3 N 4 of the stopper layer 5 has a residual film until the end due to the presence of the mixing layer 8a, selective contact etching of SiO 2 is realized. As a result, processing without a gate contact (W plug) short circuit defect could be realized.

【0051】なお、本実施例について、本発明の高融点
金属窒化層(金属ミキシング層)を持つ、ストッパーS
3 4 薄膜によるBPSGセルフアラインコンタクト
ホールエッチング(CHF3 /COケミストリー対Si
3 4 高選択比のSiO2 エッチング)では、本発明の
内容を逸脱しない範囲で、その変形が可能である。
In this embodiment, the stopper S having the refractory metal nitride layer (metal mixing layer) of the present invention is used.
BPSG self-aligned contact hole etching (CHF 3 / CO chemistry vs. Si with i 3 N 4 thin film)
The SiO 2 etching of 3 N 4 high selection ratio) can be modified without departing from the scope of the present invention.

【0052】以上、詳細に説明したように、本実施例の
如く高融点金属ミキシング層を斜めイオン注入によっ
て、形成した高融点金属ミキシング層を肩部分に持つス
トッパーSi3 4 構造のコンタクトホールエッチング
(CHF3 /COケミストリー)では、ストッパー層の
肩部分のエッチングを進行させることなく、ゲート電極
幅程度のソース/ドレイン領域にセルフアラインコンタ
クトを微細加工できる。
As described in detail above, the contact hole etching of the stopper Si 3 N 4 structure having the refractory metal mixing layer formed at the shoulder portion by oblique ion implantation of the refractory metal mixing layer as in this embodiment. With (CHF 3 / CO chemistry), the self-aligned contact can be finely processed in the source / drain regions about the width of the gate electrode without advancing the etching of the shoulder portion of the stopper layer.

【0053】かつ本実施例によれば、ストッパーSi3
4 が必要な膜厚で残るため、ゲートコンタクト(Wプ
ラグ)短絡不良も、耐圧不良も起こさない。
According to this embodiment, the stopper Si 3
Since N 4 remains in a required film thickness, neither a gate contact (W plug) short circuit defect nor a breakdown voltage defect occurs.

【0054】従来技術では、これらの電気的不良からウ
エハ製造上の歩留まりの低下があったのに対して、この
実施例では、この歩留まり低下が抑えられ、さらに、素
子自体の品質、性能の向上した半導体集積回路装置を製
造できる。
In the prior art, the yield in wafer manufacturing was reduced due to these electrical defects, but in this embodiment, this yield reduction is suppressed and the quality and performance of the element itself are improved. The semiconductor integrated circuit device can be manufactured.

【0055】実施例2 以下に本発明の他の一実施例として、エッチングストッ
パーであるSi3 4の肩部分にCミキシング層(また
は、アモルファスもしくは結晶性SiC薄膜)を持つ、
BPSG/(Cミキシング層+Si3 4 )構造のセル
フアラインコンタクトホールの加工方法を説明する。図
7ないし図12を参照する。
Example 2 As another example of the present invention, a C mixing layer (or an amorphous or crystalline SiC thin film) is provided on the shoulder portion of Si 3 N 4 which is an etching stopper.
A method of processing a self-aligned contact hole having a BPSG / (C mixing layer + Si 3 N 4 ) structure will be described. Please refer to FIG. 7 to FIG.

【0056】本実施例の半導体装置の製造方法では、難
エッチング化処理として、ゲート電極を被覆しているエ
ッチングストッパー層5の肩部分に、斜めイオン注入法
によって、炭素をイオン注入、または、ミキシングする
ことで、カーバイド層(またはCミキシング層)8bを
形成する(図8参照)。
In the method of manufacturing a semiconductor device of this embodiment, as the difficult etching treatment, carbon is ion-implanted or mixed into the shoulder portion of the etching stopper layer 5 covering the gate electrode by the oblique ion implantation method. By doing so, the carbide layer (or C mixing layer) 8b is formed (see FIG. 8).

【0057】また、炭素ミキシング後のSi3 4 の肩
部分8bが、その後の層間絶縁膜の被覆、リフロー熱処
理によって、アモルファスまたは結晶性を持つカーバイ
ド層(SiC)を形成することを可能としたものとなっ
ている。
Further, the shoulder portion 8b of Si 3 N 4 after carbon mixing makes it possible to form an amorphous or crystalline carbide layer (SiC) by subsequent coating of the interlayer insulating film and reflow heat treatment. It has become a thing.

【0058】更に詳しくは、本実施例では、次の工程を
行う。図7を参照する。被処理ウエハを構成するSi基
板上には、ゲート酸化膜などに用いられるSiO2 薄膜
2と、その上に、ポリサイド電極3(WSix3b/ポ
リSi3aなど)、及び、LDD保護用のSi3 4
イドウォール4などが、従来技術のCVD成膜、フォト
リソグラフィー、ドライエッチングにより所望の加工寸
法、形状で微細加工されている。続いて、エッチングス
トッパー層5としてSi3 4 薄膜を、CVDによって
全面被覆している。Si3 4 の厚さは、〜100(n
m)程度である。
More specifically, in this embodiment, the following steps are performed. Please refer to FIG. A SiO 2 thin film 2 used for a gate oxide film and the like, a polycide electrode 3 (WSix3b / polySi3a, etc.), and Si 3 N 4 for LDD protection are formed on a Si substrate that constitutes a wafer to be processed. The sidewalls 4 and the like are finely processed to have desired processing dimensions and shapes by conventional CVD film formation, photolithography, and dry etching. Subsequently, a Si 3 N 4 thin film as the etching stopper layer 5 is entirely coated by CVD. The thickness of Si 3 N 4 is -100 (n
m).

【0059】続いて、ゲート電極パターンと同様のパタ
ーンでレジスト71を再度、フォトリソグラフィーによ
って形成する。この構造で、斜めイオン注入方により、
炭素イオンをミキシング(イオン注入)する(図8参
照)。
Then, a resist 71 is formed again by photolithography in the same pattern as the gate electrode pattern. With this structure, depending on the oblique ion implantation method,
The carbon ions are mixed (ion implantation) (see FIG. 8).

【0060】イオン注入は、低加速電圧による高ドーズ
(中ドーズ)量の注入である。低加速イオン注入によっ
て、Si3 4 の極く浅い上層に限ってミキシング層8
bを形成する。本実施例においては、このミキシング層
8bは、その後のBPSGリフロー熱処理で、アモルフ
ァスまたは結晶性を持つSiC層になる。
The ion implantation is a high dose (medium dose) implantation with a low acceleration voltage. By the low-acceleration ion implantation, the mixing layer 8 is limited to the extremely shallow upper layer of Si 3 N 4.
b is formed. In the present embodiment, this mixing layer 8b becomes a SiC layer having an amorphous or crystalline property by the subsequent BPSG reflow heat treatment.

【0061】本実施例におけるこの場合のイオン注入の
注入条件を、以下に示す。 加速電圧 5〜30keV C+ 1E14〜16cm- 2 温度 室温または昇温注入 (極く浅いミキシング層の厚さ(Rp+ΔRp)は、3
0.0〜100.0(nm)) 被処理ウエハへのイオンは、通常の入射角0°(垂直入
射)に対して、10〜60°の範囲で斜方からイオン注
入される。イオン注入後、レジストは、アッシング、硫
酸−過酸化水素水混合液処理などによって、剥離され
る。
The implantation conditions of ion implantation in this case in this embodiment are shown below. Accelerating voltage 5~30keV C + 1E14~16cm - 2 Temperature room temperature or Atsushi Nobori infusion (a very shallow mixing layer thickness (Rp + .DELTA.Rp) is 3
Ions to the wafer to be processed are obliquely implanted within the range of 10 to 60 ° with respect to the normal incident angle of 0 ° (vertical incidence). After the ion implantation, the resist is removed by ashing, treatment with a sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture solution, or the like.

【0062】続いて、被エッチング層としてBPSG膜
をCVD及びリフロー熱処理にて成膜し、ゲート電極領
域などのウエハ全面を平滑化する(図9)。この状態
で、フォトリソグラフィーによるコンタクトホールパタ
ーンのレジスト72を形成する(図10)。
Subsequently, a BPSG film is formed as a layer to be etched by CVD and reflow heat treatment, and the entire surface of the wafer such as the gate electrode region is smoothed (FIG. 9). In this state, a resist 72 having a contact hole pattern is formed by photolithography (FIG. 10).

【0063】更に、この被処理ウエハに対して、マグネ
トロンエッチャーを用いたCHF3/COケミストリー
による対Si3 4 高選択比を持つSiO2 エッチング
を実施する。BPSGなどの層間絶縁膜は、Vcdバイ
アスで加速されたCFx+ イオンによるイオンアシスト
エッチングによって、速やかにエッチングされる。
Further, the wafer to be processed is subjected to SiO 2 etching having a high selectivity ratio to Si 3 N 4 by CHF 3 / CO chemistry using a magnetron etcher. The interlayer insulating film such as BPSG is rapidly etched by ion-assisted etching with CFx + ions accelerated by the Vcd bias.

【0064】このBPSGエッチングが進行し、肩部分
のストッパーSi3 4 層(符号8bで示す部分)が表
面に露出した時、CFx+ イオンなどのイオン衝突、ス
パッタリングを受けるが、Cミキシング層、または、ア
モルファスまたは結晶性SiC層8bを肩表面に持つ本
構造では、Si−C結合上にCFxポリマーが親和性を
持って充分に堆積するため、表面のスパッタエッチング
が進行しない。従って、ストッパーSi3 4 である保
護膜として残る。
When this BPSG etching progresses and the stopper Si 3 N 4 layer (the portion indicated by reference numeral 8b) at the shoulder portion is exposed on the surface, it is subjected to ion collision of CFx + ions and the like and sputtering, but the C mixing layer, Alternatively, in this structure having the amorphous or crystalline SiC layer 8b on the shoulder surface, the CFx polymer is sufficiently deposited on the Si—C bond with an affinity, and thus the sputter etching of the surface does not proceed. Therefore, the stopper remains as a protective film which is Si 3 N 4 .

【0065】対Si3 4 高選択比を持つBPSGエッ
チング条件(C4 8 /CO/Arケミストリーによる
マグネトロンRIE)は、本実施例では下記のとおりと
した。 圧力 P=8(Pa) RFパワー Pf=1200(W) プロセスガス C4 8 /CO/Ar=10/50/240(sccm) バッキング用ガス He=10(Pa),10(sccm) 静電チャック −1.2(kV) 下部電極の温調温度 20(℃) チェンバー壁温度 80(℃) BPSG膜厚 410(nm/min)±8.7(%) 対Si3 4 選択比 18
The BPSG etching conditions having a high selectivity to Si 3 N 4 (magnetron RIE by C 4 F 8 / CO / Ar chemistry) were as follows in this example. Pressure P = 8 (Pa) RF power Pf = 1200 (W) Process gas C 4 F 8 / CO / Ar = 10/50/240 (sccm) Backing gas He = 10 (Pa), 10 (sccm) Electrostatic Chuck -1.2 (kV) Temperature control temperature of lower electrode 20 (° C) Chamber wall temperature 80 (° C) BPSG film thickness 410 (nm / min) ± 8.7 (%) to Si 3 N 4 selectivity ratio 18

【0066】従来技術では、イオン衝突で容易にスパッ
タエッチングされた肩部分のSi34 が、本発明のエ
ッチング技術では、コンタクト最大深さを見積ったオー
バーエッチングを実施した際にも、このCミキシングさ
れたSi3 4 薄膜(符号8bで示す部分)が残る。従
って、自己整合性を持った、ソース/ドレイン領域のコ
ンタクトホールエッチングが形成できる。
In the prior art, Si 3 N 4 on the shoulder portion, which was easily sputter-etched by ion bombardment, was detected by the etching technique of the present invention even when overetching was performed to estimate the maximum contact depth. The mixed Si 3 N 4 thin film (the portion indicated by reference numeral 8b) remains. Therefore, contact hole etching of the source / drain regions can be formed with self-alignment.

【0067】ストッパー層5のSi3 4 が、ミキシン
グ層8bの存在により最後まで残膜を持つため、選択的
なSiO2 のコンタクトエッチングが実現する。これに
よりゲートコンタクト(Wプラグ)短絡不良がない加工
が実現できた。
Since Si 3 N 4 of the stopper layer 5 has a residual film to the end due to the presence of the mixing layer 8b, selective SiO 2 contact etching is realized. As a result, processing without a gate contact (W plug) short circuit defect could be realized.

【0068】このSi3 4 の残膜は、続いて連続的
に、CHF3 /O2 ケミストリーからなるSi3 4
IEエッチングによって除去され、コンタクトホール9
が完全に開孔することはいうまでもない。
The remaining film of Si 3 N 4 is continuously formed into Si 3 N 4 R consisting of CHF 3 / O 2 chemistry.
Contact hole 9 removed by IE etching
Needless to say, the hole is completely opened.

【0069】なお本実施例において、本発明のアモルフ
ァスまたは結晶性SiC層(Cミキシング層)を持つ、
ストッパーSi3 4 薄膜によるBPSGセルフアライ
ンコンタクトホールエッチング(CHF3 /COケミス
トリーの対Si3 4 高選択比のSi3 4 エッチン
グ)では、本発明の内容を逸脱しない範囲で、その変形
が可能である。例示的には、本発明の斜めイオン注入に
よる炭素イオン注入が、レジストマスクの無い全面注入
(斜入射角0°即ち垂直入射)であってもよい。
In this embodiment, the amorphous or crystalline SiC layer (C mixing layer) of the present invention is used.
In BPSG self-aligned contact hole etching with stopper Si 3 N 4 thin film (Si 3 N 4 etching pair Si 3 N 4 high selectivity of CHF 3 / CO chemistry), without departing from the context of the invention, its deformation It is possible. For example, the carbon ion implantation by oblique ion implantation according to the present invention may be a full-face implantation without a resist mask (oblique incidence angle 0 °, that is, vertical incidence).

【0070】以上、詳細に説明したように、本実施例に
よればCミキシング層を斜めイオン注入法によって形成
したアモルファスまたは結晶性SiC層(BPSGリフ
ロー処理でSi−C結合ができる)を肩部分に持つスト
ッパーSi3 4 構造のコンタクトホールエッチング
(CHF3 /COケミストリー)では、ストッパー層の
肩部分のエッチングを進行させることなく、ゲート電極
幅程度のソース/ドレイン領域にセルフアラインコンタ
クトを微細加工できる。
As described in detail above, according to the present embodiment, the amorphous or crystalline SiC layer (Si-C bond can be formed by the BPSG reflow process) in which the C mixing layer is formed by the oblique ion implantation method is used as the shoulder portion. In the contact hole etching of the stopper Si 3 N 4 structure (CHF 3 / CO chemistry), the self-aligned contact is finely processed in the source / drain region about the width of the gate electrode without advancing the shoulder portion of the stopper layer. it can.

【0071】また本実施例によれば、ストッパーSi3
4 が必要な膜厚で残るため、ゲートコンタクト(Wプ
ラグ)短絡不良も、耐圧不良も起こさない。
Further, according to this embodiment, the stopper Si 3
Since N 4 remains in a required film thickness, neither a gate contact (W plug) short circuit defect nor a breakdown voltage defect occurs.

【0072】従来技術では、これらの電気的不良からウ
エハ製造上の歩留まりの低下があるのに対し、本発明の
実施例では、この歩留まりの低下が抑えられ、更に、素
子自体の品質、性能の向上した半導体集積回路を製造で
きる。
In the prior art, the yield in wafer production is reduced due to these electrical defects, whereas in the embodiment of the present invention, the reduction in yield is suppressed, and further, the quality and performance of the element itself are reduced. An improved semiconductor integrated circuit can be manufactured.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明のエッチング方法及び該エッチン
グ方法を用いた半導体装置の製造方法によれば、セルフ
アラインコンタクト形成を行う際にもストッパー膜肩の
膜減りが生じず、よってこれに基づく不良の発生を防止
することができた。
According to the etching method of the present invention and the method of manufacturing a semiconductor device using the etching method, the film thickness of the stopper film shoulder does not decrease even when the self-aligned contact is formed, and therefore, the defect based on this does not occur. It was possible to prevent the occurrence of.

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

【図1】 実施例1の工程を順に示すものである
(1)。
FIG. 1 shows the steps of Example 1 in order (1).

【図2】 実施例1の工程を順に示すものである
(2)。
FIG. 2 shows the steps of Example 1 in order (2).

【図3】 実施例1の工程を順に示すものである
(3)。
FIG. 3 shows the steps of Example 1 in order (3).

【図4】 実施例1の工程を順に示すものである
(4)。
FIG. 4 shows the steps of Example 1 in order (4).

【図5】 実施例1の工程を順に示すものである
(5)。
FIG. 5 shows the steps of Example 1 in order (5).

【図6】 実施例1の工程を順に示すものである
(6)。
FIG. 6 shows the steps of Example 1 in order (6).

【図7】 実施例1の工程を順に示すものである
(1)。
FIG. 7 shows the steps of Example 1 in order (1).

【図8】 実施例2の工程を順に示すものである
(2)。
FIG. 8 shows the steps of Example 2 in order (2).

【図9】 実施例2の工程を順に示すものである
(3)。
FIG. 9 shows steps of Example 2 in order (3).

【図10】 実施例2の工程を順に示すものである
(4)。
FIG. 10 shows the steps of Example 2 in order (4).

【図11】 実施例2の工程を順に示すものである
(5)。
FIG. 11 shows the steps of Example 2 in order (5).

【図12】 実施例2の工程を順に示すものである
(6)。
FIG. 12 shows the steps of Example 2 in order (6).

【図13】 従来技術を示す断面図である(1)。FIG. 13 is a sectional view showing a conventional technique (1).

【図12】 従来技術を示す断面図である(2)。FIG. 12 is a sectional view showing a conventional technique (2).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 熱酸化膜(SiO2 ) 3 Wポリサイドゲート電極 4 LDD形成用途のセイドウォール(Si
3 4 ,SiO2 ) 5 エッチングストッパー(Si3 4 ) 6 層間絶縁膜(BPSG) 7 コンタクトパターンのレジスト 8a 金属ミキシング層、または、金属窒化層 8b 炭素ミキシング層、または、アモルファスもし
くは結晶性SiC層
1 Si substrate 2 Thermal oxide film (SiO 2 ) 3 W Polycide gate electrode 4 Sade wall (Si
3 N 4 , SiO 2 ) 5 Etching stopper (Si 3 N 4 ) 6 Interlayer insulating film (BPSG) 7 Contact pattern resist 8a Metal mixing layer or metal nitride layer 8b Carbon mixing layer, or amorphous or crystalline SiC layer

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年11月17日[Submission date] November 17, 1995

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

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

【図1】 実施例1の工程を順に示すものである
(1)。
FIG. 1 shows the steps of Example 1 in order (1).

【図2】 実施例1の工程を順に示すものである
(2)。
FIG. 2 shows the steps of Example 1 in order (2).

【図3】 実施例1の工程を順に示すものである
(3)。
FIG. 3 shows the steps of Example 1 in order (3).

【図4】 実施例1の工程を順に示すものである
(4)。
FIG. 4 shows the steps of Example 1 in order (4).

【図5】 実施例1の工程を順に示すものである
(5)。
FIG. 5 shows the steps of Example 1 in order (5).

【図6】 実施例1の工程を順に示すものである
(6)。
FIG. 6 shows the steps of Example 1 in order (6).

【図7】 実施例1の工程を順に示すものである
(1)。
FIG. 7 shows the steps of Example 1 in order (1).

【図8】 実施例2の工程を順に示すものである
(2)。
FIG. 8 shows the steps of Example 2 in order (2).

【図9】 実施例2の工程を順に示すものである
(3)。
FIG. 9 shows steps of Example 2 in order (3).

【図10】 実施例2の工程を順に示すものである
(4)。
FIG. 10 shows the steps of Example 2 in order (4).

【図11】 実施例2の工程を順に示すものである
(5)。
FIG. 11 shows the steps of Example 2 in order (5).

【図12】 実施例2の工程を順に示すものである
(6)。
FIG. 12 shows the steps of Example 2 in order (6).

【図13】 従来技術を示す断面図である(1)。FIG. 13 is a sectional view showing a conventional technique (1).

【図1】 従来技術を示す断面図である(2)。Figure 1 4 is a cross-sectional view showing a prior art (2).

【符号の説明】 1 Si基板 2 熱酸化膜(SiO) 3 Wポリサイドゲート電極 4 LDD形成用途のセイドウォール(Si
,SiO) 5 エッチングストッパー(Si) 6 層間絶縁膜(BPSG) 7 コンタクトパターンのレジスト 8a 金属ミキシング層、または、金属窒化層 8b 炭素ミキシング層、または、アモルファスもし
くは結晶性SiC層
[Explanation of reference numerals] 1 Si substrate 2 Thermal oxide film (SiO 2 ) 3 W Polycide gate electrode 4 Said wall (Si for use in forming LDD)
3 N 4 , SiO 2 ) 5 Etching stopper (Si 3 N 4 ) 6 Interlayer insulating film (BPSG) 7 Contact pattern resist 8a Metal mixing layer or metal nitride layer 8b Carbon mixing layer, or amorphous or crystalline SiC layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】段差を有する下地上にエッチングストッパ
ー層を設け、該エッチングストッパー層上に被エッチン
グ層を形成した構造をエッチングするエッチング方法に
おいて、 上記エッチングストッパー層の肩部に難エッチング化処
理を施して、上記被エッチング層のエッチングを行うこ
とを特徴とするエッチング方法。
1. An etching method for etching a structure in which an etching stopper layer is provided on a base having a step and an etching target layer is formed on the etching stopper layer, wherein the shoulder portion of the etching stopper layer is subjected to difficult etching treatment. The etching method is characterized in that the etching is performed on the etching target layer.
【請求項2】ゲート電極を有する下地上にエッチングス
トッパー層を設け、該エッチングストッパー層上に被エ
ッチング層を形成して該被エッチング層を開孔すること
により自己整合的に接続孔を形成するエッチング工程を
有する半導体装置の製造方法において、 上記エッチングストッパー層の肩部に難エッチング化処
理を施して、上記被エッチング層のエッチングを行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A contact hole is formed in a self-aligning manner by providing an etching stopper layer on a base having a gate electrode, forming an etching layer on the etching stopper layer, and opening the etching layer. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of etching, wherein a shoulder portion of the etching stopper layer is subjected to a difficult etching treatment to etch the layer to be etched.
【請求項3】ゲート電極幅程度の開孔幅のコンタクトホ
ールを自己整合的に加工するエッチング工程を備え、ゲ
ート電極を被覆しているエッチングストッパー層の肩部
分に、難エッチング化処理を施すことを特徴とする請求
項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. An etching step of processing a contact hole having an opening width about the width of the gate electrode in a self-aligning manner, wherein a shoulder portion of an etching stopper layer covering the gate electrode is subjected to a difficult etching treatment. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein
【請求項4】エッチングストッパー層がシリコン窒化物
から成り、被エッチング層がシリコン酸化物から成り、
エッチングガスがフッ素系ガスにCOを添加したもので
あることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製
造方法。
4. The etching stopper layer is made of silicon nitride, and the layer to be etched is made of silicon oxide.
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the etching gas is a fluorine-based gas to which CO is added.
【請求項5】難エッチング化処理が、ゲート電極を被覆
しているエッチングストッパー層の肩部分に、斜めイオ
ン注入法によって、高融点金属をイオン注入、または、
ミキシングすることで、高融点金属窒化膜または高融点
金属ミキシング層を形成するものであることを特徴とす
る請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
5. A refractory metal is ion-implanted into a shoulder portion of an etching stopper layer covering a gate electrode by oblique ion implantation, or a refractory metal is ion-implanted.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the refractory metal nitride film or the refractory metal mixing layer is formed by mixing.
【請求項6】エッチングストッパー層がシリコン窒化物
から成り、金属ミキシング後の該エッチングストッパー
層の肩部分が、その後の処理によって、アモルファスま
たは結晶性を持つ高融点金属窒化膜を形成することを特
徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The etching stopper layer is made of silicon nitride, and the shoulder portion of the etching stopper layer after metal mixing forms a refractory metal nitride film having an amorphous or crystalline property by a subsequent process. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5.
【請求項7】難エッチング化処理が、ゲート電極を被覆
しているエッチングストッパー層の肩部分に、斜めイオ
ン注入法によって、炭素をイオン注入、または、ミキシ
ングすることで、カーバイド層またはCミキシング層を
形成することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置
の製造方法。
7. The carbide layer or the C-mixing layer is formed by ion-implanting or mixing carbon into the shoulder portion of the etching stopper layer covering the gate electrode by oblique ion-implantation in the etching-resistant treatment. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is formed.
【請求項8】エッチングストッパー層がシリコン窒化物
から成り、炭素ミキシング後の該エッチングストッパー
層の肩部分が、その後の処理によって、アモルファスま
たは結晶性を持つカーバイド層を形成することを特徴と
する請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
8. The etching stopper layer is made of silicon nitride, and the shoulder portion of the etching stopper layer after carbon mixing forms a carbide layer having an amorphous or crystalline property by a subsequent process. Item 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 2.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0908941A2 (en) * 1997-09-29 1999-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Deposition of carbon into nitride layer for improved selectivity of oxide to nitride etchrate for self aligned contact etching
WO1999062111A1 (en) * 1998-05-22 1999-12-02 Tokyo Electron Limited Etching method
WO2002065546A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-22 Sony Corporation Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
CN110828556A (en) * 2018-08-10 2020-02-21 联华电子股份有限公司 Semiconductor device and method for manufacturing the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0908941A2 (en) * 1997-09-29 1999-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Deposition of carbon into nitride layer for improved selectivity of oxide to nitride etchrate for self aligned contact etching
EP0908941A3 (en) * 1997-09-29 2004-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Deposition of carbon into nitride layer for improved selectivity of oxide to nitride etchrate for self aligned contact etching
KR100705850B1 (en) * 1997-09-29 2007-08-16 지멘스 악티엔게젤샤프트 Deposition of carbon into nitride layer for improved selectivity of oxide to nitride etchrate for self aligned contact etching
WO1999062111A1 (en) * 1998-05-22 1999-12-02 Tokyo Electron Limited Etching method
US6753263B1 (en) 1998-05-22 2004-06-22 Tokyo Electron Limited Etching method
KR100570408B1 (en) * 1998-05-22 2006-04-11 동경 엘렉트론 주식회사 Etching method
WO2002065546A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-22 Sony Corporation Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
CN110828556A (en) * 2018-08-10 2020-02-21 联华电子股份有限公司 Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN110828556B (en) * 2018-08-10 2023-03-24 联华电子股份有限公司 Semiconductor device and method for manufacturing the same

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