JPH11121434A - エッチング方法 - Google Patents

エッチング方法

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JPH11121434A
JPH11121434A JP944998A JP944998A JPH11121434A JP H11121434 A JPH11121434 A JP H11121434A JP 944998 A JP944998 A JP 944998A JP 944998 A JP944998 A JP 944998A JP H11121434 A JPH11121434 A JP H11121434A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化物とケイ化金属との間のエッチング選択
性が増大し、エッチング・プロセスそれ自身が簡単にな
るようなエッチング方法を提供すること。 【解決手段】 酸化物層49に開孔部50を形成する主
エッチング工程とオーバエッチング工程で同一組成、同
一流量のエッチングガスを使用する。しかも、エッチン
グガスはCOを含む。具体的にはCHF3 、CF4 、ア
ルゴンおよびCOを含むエッチング・ガス混合物を使用
し、各ガスの流量は10〜50、10〜50、100〜
500、100〜300SCCMとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に用いられるエッチング方法に関し、特に酸化物とケイ
化物との間にエッチング選択性を有するエッチング方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】金属酸化膜半導体(MOS)を製造する
場合には、MOSのソース/ドレイン領域と、その上の
接続金属層との間にケイ化物(シリサイド)の層を形成
するために、ケイ化金属処理が通常行われる。前記ケイ
化物の層は、前記ソース領域部または前記ドレイン領域
部の面積抵抗を下げ、MOSとその上の金属層との間に
形成された浅い接合点における一体性を確実にする働き
をする。前記ケイ化物処理工程は、ソース/ドレイン領
域およびゲート領域上へチタニウムをスパッタして、こ
のチタニウムをソース/ドレイン領域内のシリコンとゲ
ート領域内のポリシリコンと反応させてケイ化チタニウ
ム層を形成した後、反応していない残りのチタニウムを
除去するステップを含む。その後で、ケイ酸ホウ素リン
・ガラス(BPSG)層が層間絶縁膜としてケイ化物の
層上に形成される。MOS装置の小型化に従って、浅い
接合部におけるケイ化金属の層を薄くする必要があり、
一方、層間絶縁膜もまた薄くする必要がある。それ故、
ケイ化金属(金属シリサイド)と酸化物との間のエッチ
ング選択性が、考慮すべき重要な処理要因となってきて
いる。
【0003】図3は、従来の方法により開孔部を形成す
るために、酸化物層をエッチングする際の製造ステップ
の進行を示す断面図である。図4は、従来の方法により
酸化物層内に開孔部をエッチング形成する際の、処理の
流れを示すブロック図である。最初に、図4のステップ
20において、図3(A)に示すような基板10が供給
される。この基板10は、例えば、その上に既に形成さ
れている絶縁構造12、ゲート14、スペーサ15およ
びソース/ドレイン領域16を含む。さらに、ケイ化金
属の層17も、既にソース/ドレイン領域16およびゲ
ート14の頂部に形成されている。ケイ化金属の層17
は、例えばセルフアラインケイ化物(シリサイド)プロ
セス(サリサイドプロセス)を使用して形成することが
できる。さらに、基板構造全体が、二酸化シリコンまた
はケイ酸ホウ素リン・ガラス(BPSG)のような材料
を使用して、酸化物の層18により被覆される。この酸
化物層18は、例えば常圧化学蒸着法(APCVD)を
使用して形成することができる。
【0004】次に、ホトレジスト層(図示せず)が酸化
物層18上に形成され、その後で、ホトレジスト層内に
パターンが形成され、必要な図3(B)の開孔部19の
位置が決められる。開孔部19は、コンタクトホールと
して使用される。その後、図3(B)に示すように酸化
物層18内に開孔部19を形成するために、図4のステ
ップ22で示す主エッチング工程が行われる。この主エ
ッチング工程中、基板構造は、反応室に入れられ、そこ
でエッチング・ガス、すなわちCHF3 、CF4 および
アルゴンが供給される。エッチング・ガス、すなわちC
HF3 、CF4およびアルゴンの流量は、それぞれ、約
30、約30および約400SCCM(1分間当たりの
標準立法センチメートル)である。続いて、ステップ2
4において、開孔部19がケイ化金属層17を露出させ
るように、酸化物層18に対してオーバエッチング工程
が行われる。この工程中、基板構造は反応室内に置か
れ、エッチング・ガスとしてCHF3 、CF4 およびア
ルゴンが供給される。ただし、エッチング選択比を高く
するために、前記エッチング・ガスの流量は、それぞ
れ、20、10および300SCCMである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のエッチング技術
においては、主エッチング工程とオーバエッチング工程
とで同じエッチング・ガスを使用する。しかし、前記二
つの工程でガスの流量は異なっていて、そのため製造プ
ロセスが複雑になっていた。さらに、エッチング作業の
結果はというと、酸化物層18とケイ化金属層17との
間で達成可能な最大エッチング選択比は、約10〜40
に過ぎなかった。半導体装置の大きさはどこまでも小さ
くなっていくので、ケイ化金属もそれに従って薄くなっ
ていく。それ故、従来のエッチング法では強力すぎて、
薄いケイ化金属層17に孔があいてしまう。従って、ケ
イ化金属層の、ソース/ドレイン部分での面積抵抗を下
げ、浅い接合部におけるMOSとケイ化金属層との間の
一体性を確保するという、本来の機能が失われてしまう
ことがある。これらから、エッチング作業を改善する必
要に迫られている。
【0006】従って、本発明の目的は、酸化物とケイ化
金属との間のエッチング選択性が増大し、エッチング・
プロセスそれ自身が簡単になるようなエッチング方法を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は次のようなエッチング方法とする。ま
ず、ケイ化金属層と酸化物層とが形成されている基板を
供給する。次に、エッチング・ガスを使用して、前記酸
化物層内に開孔部を形成するために、主エッチングを行
う。このとき、エッチング・ガスはCHF3 、CF4
アルゴンおよびCOを含む。次に、開孔部を深めてケイ
化金属層を露出させるために、オーバエッチングを行
う。このオーバエッチング時、前記主エッチング時と同
じ組成、同じ流量のエッチング・ガスが使用される。
【0008】上記から明らかなように、本発明の第一の
特徴は、主エッチング工程でもオーバエッチング工程で
も、同じ組成と同じ流量のCHF3 、CF4 、アルゴン
およびCOのエッチング・ガス混合物を使用することで
ある。それ故、主エッチング工程からオーバエッチング
工程へ移行するときに、流量を新しい流量に切り換える
必要がなく、処理が簡単になる。
【0009】本発明の第二の特徴は、エッチング・ガス
の組成にCOを加えることにより、酸化物とケイ化金属
層との間のエッチング選択性を高めることができること
である。本発明によれば、酸化物とケイ化金属との間の
エッチング選択比の数値を110にまで高めることがで
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明の
実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施の形
態における半導体装置を工程順に示す断面図、図2は本
発明の実施の形態における製造ステップを示すブロック
図である。本発明の実施の形態では、最初に、図2のス
テップ60において、図1(A)に示すような基板40
が供給される。この基板40は、例えば、その上に既に
形成されている絶縁構造42、ゲート44、スペーサ4
5およびソース/ドレイン領域47を含む。さらに、ケ
イ化金属の層48も、既にソース/ドレイン領域47お
よびゲート44の頂部に形成されている。ケイ化金属の
層48は、例えばセルフアラインケイ化物(シリサイ
ド)プロセス(サリサイドプロセス)を使用して形成す
ることができる。さらに、基板構造全体が、二酸化シリ
コンまたはケイ酸ホウ素リン・ガラス(BPSG)のよ
うな材料を使用して、酸化物の層49により被覆され
る。この酸化物層49は、例えば常圧化学蒸着法(AP
CVD)を使用して形成することができる。
【0011】次に、ホトレジスト層(図示せず)が酸化
物層49上に形成され、その後で、ホトレジスト層内に
パターンが形成され、必要な図1(B)の開孔部50の
位置が決められる。開孔部50は、コンタクトホールと
して使用される。
【0012】その後、図1(B)に示すように酸化物層
49に開孔部50を形成するために、図2のステップ6
2で示す主エッチング工程が行われる。この主エッチン
グ工程中、基板構造は、反応室に入れられ、そこでエッ
チング・ガスすなわちCHF3 、CF4 、アルゴンおよ
びCOが供給される。この主エッチング工程中の、エッ
チング・ガスすなわちCHF3 、CF4 、アルゴンおよ
びCOの流量は、それぞれ、10〜50、10〜50、
100〜500および100〜300SCCMである。
好適には、エッチング・ガスすなわちCHF3 、C
4 、アルゴンおよびCOの流量は、それぞれ、約3
0、約20、約300および約200SCCMであるこ
とが好ましい。
【0013】続いて、ステップ64において、開孔部5
0がケイ化金属層48を露出させるように、酸化物層4
9に対してオーバエッチング工程が行われる。このオー
バエッチング工程中も、上記基板構造は反応室内に置か
れ、エッチング・ガスとしてはCHF3 、CF4 、アル
ゴンおよびCOが供給される。しかも、このオーバエッ
チング工程中も、上記エッチング・ガス、すなわちCH
3 、CF4 、アルゴンおよびCOの流量は、それぞ
れ、10〜50、10〜50、100〜500および1
00〜300SCCMである。好適には、CHF3 、C
4 、アルゴンおよびCOの流量は、約30、約20、
約300および約200SCCMであることが好まし
い。すなわち、エッチング・ガスの組成、およびエッチ
ング・ガス混合物の個々のガスの流量は、主エッチング
工程の場合も、オーバエッチング工程の場合も、全く同
じである。その後、開孔部50が形成されると、マスク
としてのホトレジスト層が除去される。
【0014】上記エッチング工程中、エッチング・ガス
混合物内のCHF3 分子は集合し、それにより酸化物と
ケイ化金属との間のエッチング選択性が増大する。CF
4 の目的は、酸化物をエッチングするための遊離基Fを
供給することである。アルゴンArは、CF4 を遊離基
Fに解離するためのものである。アルゴンArは、また
CHF3 を解離し、集合体に再結合するために、CHF
3 に衝突させるためにも使用される。
【0015】本発明では、上記のように、エッチング・
ガス混合物の組成内に、ガス状の一酸化炭素COが混入
される。COは、酸化物とケイ化金属との間のエッチン
グ選択性の増大を促進する。本発明の方法の場合には、
エッチング・ガス混合物内へのCOの添加により、エッ
チング選択比の数値を110に高めることができる。こ
の数値は、従来技術による約10〜40というエッチン
グ選択性より遥かに高い。酸化物とケイ化金属との間の
エッチング選択比が110であるので、ケイ化金属層
は、エッチングを効果的に阻止することができるエッチ
ング阻止層の役割を果たすことができる。それ故、エッ
チング作業中にケイ化金属層に孔があくという問題が、
大いに軽減される。
【0016】また、本発明では、上記のように、主エッ
チング工程でもオーバエッチング工程でも、同じ組成で
同じ流量の、CHF3 、CF4 、アルゴンおよびCOの
エッチング・ガス混合物が使用される。それ故、主エッ
チング工程からオーバエッチング工程へ移行するとき
に、流量を新しい設定に切り換える必要がなく、処理が
簡単になる。
【0017】なお、上記の実施の形態は単なる一例にす
ぎず、本発明は特許請求の範囲および精神から逸脱しな
いで、本発明の構造に種々の修正および変更を行うこと
ができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における半導体装置を工程
順に示す断面図。
【図2】本発明の実施の形態における製造ステップを示
すブロック図。
【図3】従来の方法を説明するために半導体装置を工程
順に示す断面図。
【図4】従来の方法を説明するための製造ステップのブ
ロック図。
【符号の説明】
40 基板 48 ケイ化金属層 49 酸化物層 50 開孔部
フロントページの続き (72)発明者 陳 進來 台湾桃園縣楊梅鎮光裕南街215号

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケイ化金属層と酸化物層とを含む基板を
    供給するステップと、 それぞれが所定の流量を持つCHF3 、CF4 、アルゴ
    ンおよびCOを含むエッチング・ガス混合物を使用し
    て、前記酸化物層内に開孔部を形成するために主エッチ
    ングを行うステップと、 前記主エッチングの場合と同じ組成および流量のガス混
    合物を使用してオーバエッチングを行うステップとから
    なることを特徴とするエッチング方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のエッチング方法におい
    て、前記酸化物層が前記ケイ化金属層の上に形成されて
    いることを特徴とするエッチング方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のエッチング方法におい
    て、前記酸化物層は常圧化学蒸着法で形成されることを
    特徴とするエッチング方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のエッチング方法におい
    て、主エッチングを行うステップの前に、前記酸化物層
    上にホトレジスト層をコーティングするステップと、開
    孔部部分の前記酸化物層表面を露出させるために前記ホ
    トレジスト層をパターン形成するステップとを含むこと
    を特徴とするエッチング方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のエッチング方法におい
    て、前記オーバエッチングの実行後に前記ホトレジスト
    層を除去することを特徴とするエッチング方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載のエッチング方法におい
    て、前記酸化物層は二酸化シリコンで形成されることを
    特徴とするエッチング方法。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載のエッチング方法におい
    て、前記酸化物層はケイ酸ホウ素リン・ガラスで形成さ
    れることを特徴とするエッチング方法。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載のエッチング方法におい
    て、前記ケイ化金属層はセルフアラインケイ化物プロセ
    スで形成されることを特徴とするエッチング方法。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載のエッチング方法におい
    て、前記開孔部はコンタクトホール用の開孔部であるこ
    とを特徴とするエッチング方法。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のCHF3 のガス流量
    は10〜50SCCMであることを特徴とするエッチン
    グ方法。
  11. 【請求項11】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のCHF3 のガス流量
    は約30SCCMであることを特徴とするエッチング方
    法。
  12. 【請求項12】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のCF4 のガス流量は
    10〜50SCCMであることを特徴とするエッチング
    方法。
  13. 【請求項13】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のCF4 のガス流量は
    約20SCCMであることを特徴とするエッチング方
    法。
  14. 【請求項14】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のアルゴンのガス流量
    は100〜500SCCMであることを特徴とするエッ
    チング方法。
  15. 【請求項15】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のアルゴンのガス流量
    は約300SCCMであることを特徴とするエッチング
    方法。
  16. 【請求項16】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のCOのガス流量は1
    00〜300SCCMであることを特徴とするエッチン
    グ方法。
  17. 【請求項17】 請求項1に記載のエッチング方法にお
    いて、エッチング・ガス混合物内のCOのガス流量は約
    200SCCMであることを特徴とするエッチング方
    法。
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