JPH11288923A - Trench forming method and manufacture thereof - Google Patents

Trench forming method and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH11288923A
JPH11288923A JP9184598A JP9184598A JPH11288923A JP H11288923 A JPH11288923 A JP H11288923A JP 9184598 A JP9184598 A JP 9184598A JP 9184598 A JP9184598 A JP 9184598A JP H11288923 A JPH11288923 A JP H11288923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trench
etching
forming
insulating film
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9184598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinya Watanabe
慎也 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP9184598A priority Critical patent/JPH11288923A/en
Publication of JPH11288923A publication Critical patent/JPH11288923A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a trench, having an opening and the bottom face of almost the same diameter by performing etching treatment at a specific flow rate using the etching gas of specific mixing percentage. SOLUTION: An element isolating region 102 and a diffused layer 103 are formed on a semiconductor substrate 101, and a trench, to be used for the backed wiring of the interlayer insulating film 104 formed on the upper layer of the diffused layer 103 in formed. In this case, at least C4 F8 or C3 F8 and CO, Ar and O2 are used as etching gas in the process wherein the trench is formed by etching. At this time, the flow rate of the C4 F8 or C3 F8 is set at 6 to 10 sccm, the flow ratio of CO/Ar is set at 10 to 20%, and the flow rate of O2 is set at 5 to 7 sccm. In addition, the total flow rate of etching gas is set at 350 to 400 sccm or smaller. In this way, the trench can be formed by performing high speed and vertical etching under satisfactory etching conditions, and satisfactory wiring plug can be 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、半導体装置の製造
分野において用いられるドライエッチング方法に関し、
特に配線に用いられるトレンチを垂直且つ高速に行うこ
とのできるエッチング方法に関するものである。
The present invention relates to a dry etching method used in the field of manufacturing semiconductor devices.
In particular, the present invention relates to an etching method capable of performing vertical and high-speed trenches used for wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化、高速化に伴い、
近年予めトレンチを形成し、該トレンチに金属を埋め込
んで金属配線を形成する、所謂埋め込み配線技術が注目
されている。この埋め込み配線技術は、半導体基板の不
純物拡散層上に裏打ちして拡散層の低抵抗化を行う裏打
ち配線、各拡散層及びワード線間等を結ぶ局所配線、接
続孔上の絶縁膜に形成されるダマシン配線等の各種配線
に適用されている。
2. Description of the Related Art As the integration and speed of semiconductor devices increase,
In recent years, a so-called embedded wiring technique of forming a trench in advance and embedding a metal in the trench to form a metal wiring has attracted attention. This buried wiring technology is formed on a backing wiring which lowers the resistance of the diffusion layer by backing it on the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate, a local wiring connecting between each diffusion layer and the word line, and an insulating film on the connection hole. It is applied to various wiring such as damascene wiring.

【0003】これらの中で裏打ち配線に使用されるトレ
ンチは、接続孔をトレンチ形状として拡散層との接触面
積を増加させることにより拡散層の抵抗を低減する方法
である。即ち、半導体装置のデザインルールの微細化に
伴い、拡散層に形成されるコンタクトホールの径が減少
する為、円柱形状で接続孔を形成した場合、拡散層と接
触面積が減少し、抵抗が高くなるという問題を解決する
手段として用いられている。
[0003] Among these, the trench used for the backing wiring is a method of reducing the resistance of the diffusion layer by increasing the contact area with the diffusion layer by forming the connection hole into a trench shape. That is, with the miniaturization of the design rule of the semiconductor device, the diameter of the contact hole formed in the diffusion layer decreases, and when the connection hole is formed in a cylindrical shape, the contact area with the diffusion layer decreases, and the resistance increases. It is used as a means to solve the problem of

【0004】かかるトレンチは、基板上に形成される絶
縁膜をエッチングすることにより形成される。従って、
エッチングの際には、絶縁膜と下地となるシリコン基板
との選択比、及び接続孔がセルフアラインコンタクト構
造の場合、絶縁膜とゲート電極のストッパーとして使用
される窒化シリコンとの選択比等が考慮される。
[0004] Such a trench is formed by etching an insulating film formed on a substrate. Therefore,
At the time of etching, the selection ratio between the insulating film and the underlying silicon substrate, and when the connection hole has a self-aligned contact structure, the selection ratio between the insulating film and silicon nitride used as a stopper for the gate electrode are taken into consideration. Is done.

【0005】絶縁膜を高い選択比でエッチングする方法
としては、例えば、特開昭57−64951号公報等に
おいて、予めパターニングされたアルミニウム層をマス
クとして、C4 8 あるいはC3 8 を用いる反応性ス
パッタエッチングにより、酸化シリコン−窒化シリコン
−酸化シリコンからなる積層膜(所謂ONO膜)を選択
的にエッチングする技術が知られている。これは、C4
8 等を用いる反応性スパッタエッチングは、マスク材
のアルミニウムは全くエッチングされず、シリコン基板
への汚染もないという特徴をいかした技術である。
As a method of etching an insulating film with a high selectivity, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-64951 discloses a method of using C 4 F 8 or C 3 F 8 by using a previously patterned aluminum layer as a mask. There is known a technique for selectively etching a stacked film (a so-called ONO film) composed of silicon oxide-silicon nitride-silicon oxide by reactive sputter etching. This is C 4
Reactive sputter etching using F 8 or the like, an aluminum mask material is a technique utilizing the characteristics that there is no absolutely contamination of the etched silicon substrate.

【0006】そこで、絶縁膜にトレンチを形成する場合
に、上記C4 8 あるいはC3 8をエッチングガスと
して用いる反応性スパッタエッチング法の改良適用が試
みられている。
Therefore, when forming a trench in an insulating film, attempts have been made to improve the reactive sputter etching method using C 4 F 8 or C 3 F 8 as an etching gas.

【0007】例えば、従来から知られているものとし
て、マグネトロン方式のRIE(Reactive I
on Etching)装置を用い、C4 8 ,CO,
Ar,O2 等の組み合わせをエッチングガスとするエッ
チングする方法がある。
For example, as a conventionally known magnetron type RIE (Reactive I
on Etching) device, C 4 F 8 , CO,
There is an etching method using a combination of Ar, O 2 and the like as an etching gas.

【0008】以下、本発明者らがこの方法により、裏打
ち配線を絶縁膜に形成した実験結果を図面により説明す
る。図9(a)に示すように、例えば、n型半導体基板
601上に素子分離膜602を形成し、ホウ素等のイオ
ン注入(BF2 + イオン: 35keV,3E15ion
s/cm2 )後、窒素雰囲気下、900℃で10分のア
ニールを施すことにより拡散層603を形成し、酸化シ
リコンからなる層間絶縁膜604を、常圧CVD法によ
り膜厚1000nmで形成し、フォトレジスト膜605
を成膜後、所定のトレンチパターンにパターニングを行
う。この場合のトレンチパターン606は、例えば、幅
0.3μm、長さ0.5μm,40μmである。
Hereinafter, the results of an experiment in which the present inventors formed a backing wiring on an insulating film by this method will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 9A, for example, an element isolation film 602 is formed on an n-type semiconductor substrate 601, and ion implantation of boron or the like (BF 2 + ions: 35 keV, 3E15ion) is performed.
s / cm 2) after a nitrogen atmosphere, to form a diffusion layer 603 by annealing of 10 minutes at 900 ° C., an interlayer insulating film 604 made of silicon oxide, is formed at a thickness of 1000nm by atmospheric pressure CVD , Photoresist film 605
Is formed into a predetermined trench pattern. In this case, the trench pattern 606 has, for example, a width of 0.3 μm, a length of 0.5 μm, and 40 μm.

【0009】次いで、以下の条件でエッチングを行った
後、前記レジスト膜606を剥離して図9(b)に示す
ような状態を得る。
Next, after etching is performed under the following conditions, the resist film 606 is peeled off to obtain a state as shown in FIG.

【0010】(エッチング条件) 装置 :マグネトロン型RIE装置 エッチングガス :C4 8 /CO/Ar/O2 =8/
150/200/3sccm 圧力 :5,3Pa RFPower :1700W 電極間隔 :27mm 電極温度 :上部/側壁/下部=60/60/2
0℃ ウェーハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/5
3.3hPa オーバーエッチ率:20%
(Etching conditions) Apparatus: magnetron-type RIE apparatus Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 8 /
150/200/3 sccm Pressure: 5, 3 Pa RFPower: 1700 W Electrode spacing: 27 mm Electrode temperature: top / sidewall / bottom = 60/60/2
0 ° C Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 5
3.3 hPa overetch rate: 20%

【0011】このエッチングによって、トレンチの側壁
傾斜角度A,Bは、85.5〜87.5°、下地シリコ
ン基板の削れ量gは、約30nm、hは約40nmであ
った。尚、下地シリコン基板の削れ量gとhに差が生じ
るのは、レジスト膜の開口面積が異なることから、マイ
クロローディング効果によりエッチングレートに差が生
じるからである。
As a result of this etching, the inclination angles A and B of the side walls of the trench were 85.5 to 87.5 °, the shaved amount g of the underlying silicon substrate was about 30 nm, and h was about 40 nm. The difference between the shaved amounts g and h of the underlying silicon substrate is caused by the difference in the etching rate due to the microloading effect due to the difference in the opening area of the resist film.

【0012】又、酸化膜のエッチングレート及び酸化膜
エッチングレートの面内均一性は、幅=0.3μm、長
さ0.5μmのトレンチ内で360nm/min(±3
%)であった。
The etching rate of the oxide film and the in-plane uniformity of the etching rate of the oxide film are as follows: 360 nm / min (± 3 μm) in a trench having a width of 0.3 μm and a length of 0.5 μm.
%)Met.

【0013】この後、図10(c)に示すように、密着
層形成用の金属607をトレンチ内部に成膜し、ランプ
アニール処理をした後、埋め込み用金属608を成膜
し、例えば、反応性イオンエッチンによる全面エッチバ
ック法により、埋め込み配線を形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 10C, a metal 607 for forming an adhesion layer is formed inside the trench, and after a lamp annealing process, a metal 608 for burying is formed. A buried wiring was formed by a whole-surface etch-back method using ionic ion etching.

【0014】埋め込み用金属配線の形成条件の例を以下
に示す。 密着層形成用の金属のスパッタリング:コリメートTi
=20nm(0.52Pa,8kW,Ar=35scc
m,300℃) ランプアニール:650℃,1atm,N2 =100
%,30sec ブランケットW CVD:600nm(10.7kP
a,WF6 /H2 /Ar=40/400/2250sc
cm,450℃) Wエッチバック:1st step(W Etch)4
5.5Pa,275W,SF6 /Ar/He=110/
90/5sccm) 2ed step(TiN Etch)6.5Pa,2
50W,Ar/Cl2=75/5sccm 3rd step(W オーバーエッチ)32.5P
a,70W,SF6 /Ar/He=20/10/1sc
cm
The following is an example of the conditions for forming the buried metal wiring. Sputtering of metal for adhesion layer formation: Collimated Ti
= 20 nm (0.52 Pa, 8 kW, Ar = 35 scc)
m, 300 ° C.) Lamp annealing: 650 ° C., 1 atm, N 2 = 100
%, 30 sec Blanket W CVD: 600 nm (10.7 kP
a, WF 6 / H 2 / Ar = 40/400 / 2250sc
cm, 450 ° C) W etch back: 1st step (W Etch) 4
5.5 Pa, 275 W, SF 6 / Ar / He = 110 /
90/5 sccm) 2ed step (TiN Etch) 6.5 Pa, 2
50W, Ar / Cl 2 = 75/5 sccm 3rd step (W overetch) 32.5P
a, 70W, SF 6 / Ar / He = 20/10 / 1sc
cm

【0015】以上のような従来法により形成したトレン
チは、側壁傾斜角度が小さくなることから、拡散層との
接触面積が当初デザインした面積より小さくなり、設計
した値より抵抗が高くなってしまうことになる。
Since the trench formed by the above-described conventional method has a small side wall inclination angle, the contact area with the diffusion layer becomes smaller than the originally designed area, and the resistance becomes higher than the designed value. become.

【0016】トレンチは拡散層との接触面積を増加させ
るものであるから、可能な限り接触面積を大きくした
い。しかしながら、高度に集積化された半導体装置で
は、トレンチの幅、長さは制限を受ける為、都合よくト
レンチの幅や長さを変えることはできない。従って、ト
レンチを形成するエッチングでは、できるだけ設計寸法
通りに加工、即ち、垂直エッチングして変換差を小さく
し、かつ、出来るだけ下地シリコン基板の削れ量を少な
くすることが必要となる。
Since the trench increases the contact area with the diffusion layer, it is desired to increase the contact area as much as possible. However, in a highly integrated semiconductor device, the width and length of the trench are limited, so that the width and length of the trench cannot be changed conveniently. Therefore, in the etching for forming the trench, it is necessary to process as designed as much as possible, that is, to perform a vertical etching to reduce the conversion difference, and to reduce the shaving amount of the underlying silicon substrate as much as possible.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】これを満足するエッチ
ング方法として、1)エッチング時の圧力を下げること
でイオンの平均自由工程を長くし、異方性の強いエッチ
ングを行う方法、2)エッチング時に側壁に付着する性
質のガス成分(Depo系の物質)を少なくして、側壁
傾斜角度を抑制する方法等が知られている。
As an etching method which satisfies this, 1) a method in which the mean free path of ions is lengthened by lowering the pressure at the time of etching to perform etching with strong anisotropy, and 2) a method of etching at the time of etching. There is known a method of reducing a gas component (Depo-based substance) having a property of adhering to a side wall to suppress a side wall inclination angle.

【0018】上記の方法のうち、1)については、圧力
を低下させるとエッチャントととなる物質と被エッチン
グ膜が十分に反応しないうちに廃棄されてしまう為、エ
ッチングレートの低下を招く。
Of the above methods, in the case of 1), when the pressure is reduced, the substance to be an etchant and the film to be etched are discarded before they sufficiently react with each other, so that the etching rate is lowered.

【0019】また、2)については、トレンチ形成のよ
うな高アスペクト比でエッチングを行いたい場合、反応
性イオンには、ウェーハに対し垂直に入射するもののほ
か、斜めに入射するイオンも存在しており、Depo系
の物質の量が減少すると、トレンチがボーイング形状に
なりかねない。勿論、圧力を低くすればボーイング形状
になりにくいとは言われているが、この場合、エッチン
グレートの低下を招く為、理想的な方法とは言い難た
い。
Regarding 2), when it is desired to perform etching at a high aspect ratio such as in the case of trench formation, there are reactive ions which are incident perpendicularly to the wafer and ions which are obliquely incident. Therefore, when the amount of the Depo-based material decreases, the trench may have a bowing shape. Of course, it is said that if the pressure is reduced, it is difficult to form a bowing shape. However, in this case, the etching rate is reduced, so it is hard to say that this is an ideal method.

【0020】又、本発明でエッチングガスとして用いる
ガス成分のうち、前記Depo系の物質としてはC4
8(またはC3 8 )が該当するが、これはエッチャン
ト(F源)を含んだ唯一のガス成分である。従って、C
4 8(C3 8 )の含有量をあまりに少なくすると極
端にエッチングレートが低下してしまう。以上のような
理由からも2)の方法はあまり適したものではないとい
える。
Further, among the gas components used as an etching gas in the present invention, C 4 F is used as the Depo-based substance.
8 (or C 3 F 8 ), which is the only gas component that contains the etchant (F source). Therefore, C
If the content of 4 F 8 (C 3 F 8 ) is too small, the etching rate will be extremely reduced. For the above reasons, it can be said that the method 2) is not very suitable.

【0021】又、エッチングに際しては、下地となるシ
リコンや窒化シリコンとのエッチングの選択比も考慮す
る必要がある。
In the etching, it is necessary to consider the etching selectivity with respect to the underlying silicon or silicon nitride.

【0022】本発明は以上の事柄を鑑みてなされたもの
であり、下地シリコン基板や窒化シリコン膜との選択比
に優れ、かつ、垂直になおかつ高速に絶縁膜をエッチン
グしてトレンチを形成する方法、およびそれを用いた半
導体製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a method of forming a trench by etching an insulating film vertically and at a high speed with a high selectivity to an underlying silicon substrate or a silicon nitride film. And a semiconductor manufacturing method using the same.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成すべく、絶縁膜を挟んで積層される下層導電層と上層
導電層とを接続するために前記絶縁膜に導電体を充填す
るためのトレンチをエッチングにより形成する工程を有
するトレンチの形成方法において、前記トレンチをエッ
チングにより形成する工程は、エッチングガスとして、
少なくともC48 またはC3 8 と、CO、Ar及び
2 を使用し、C4 8 またはC3 8の流量が6〜1
0sccm、CO/Arの流量比が10〜20%、O2
の流量が5〜7sccmで、かつエッチングガスの総流
量が350〜400sccm以下、より好ましくは、3
61〜367sccmでエッチングを行う工程であるト
レンチの形成方法を提供する。
According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, a conductor is filled in the insulating film to connect the lower conductive layer and the upper conductive layer laminated with the insulating film interposed therebetween. Forming a trench for etching by etching, the step of forming the trench by etching, as an etching gas,
At least C 4 F 8 or C 3 F 8, CO, Ar was used and O 2, the flow rate of C 4 F 8 or C 3 F 8 is 6-1
0 sccm, CO / Ar flow rate ratio 10-20%, O 2
Is 5 to 7 sccm, and the total flow rate of the etching gas is 350 to 400 sccm or less, more preferably 3 to 400 sccm.
Provided is a method for forming a trench, which is a step of performing etching at 61 to 67 sccm.

【0024】本発明において、前記トレンチは、好まし
くは、半導体基板に形成された導電層と上層配線とを接
続するために前記絶縁膜に導電体を充填するためのトレ
ンチである。
In the present invention, the trench is preferably a trench for filling a conductor in the insulating film for connecting a conductive layer formed on a semiconductor substrate and an upper wiring.

【0025】本発明において、前記トレンチは、好まし
くは、下層配線と上層配線とを接続するために前記絶縁
膜に導電体を充填するためのトレンチである。
In the present invention, the trench is preferably a trench for filling the insulating film with a conductor for connecting a lower wiring and an upper wiring.

【0026】本発明において、好ましくは、前記トレン
チはダマシン配線に使用されるトレンチである。
In the present invention, preferably, the trench is a trench used for damascene wiring.

【0027】本発明において、前記絶縁膜は、酸化シリ
コン、窒化シリコン、または酸化シリコン、窒化シリコ
ンおよび酸化シリコンの積層体からなる膜であるのが好
ましい。
In the present invention, the insulating film is preferably a film made of silicon oxide, silicon nitride, or a laminate of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxide.

【0028】また、本発明においては、前記トレンチを
エッチングにより形成する工程は、マグネトロン方式の
反応性イオンエッチング(RIE)装置により行うのが
好ましい。
In the present invention, the step of forming the trench by etching is preferably performed by a magnetron type reactive ion etching (RIE) apparatus.

【0029】又、本発明は、半導体基板上もしくは半導
体基板上に下層導電層を形成する工程と、前記下層導電
層上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、下層導
電層と上層導電層とを接続するために導電体を充填する
ために、エッチングガスとして、少なくともC4 8
たはC3 8 と、CO,Ar及びO2 を使用し、C4
8 またはC3 8 の流量が6〜10sccm、CO/A
rの流量比が10〜20%、O2 の流量が5〜7scc
mで、かつエッチングガスの総流量が350sccm〜
400sccm以下でエッチングすることによりトレン
チを形成する工程と、前記トレンチを埋め込むように導
電性物質を成膜する工程を有する半導体装置の製造方法
をも提供する。
The present invention also provides a step of forming a lower conductive layer on a semiconductor substrate or on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating film on the lower conductive layer, and forming a lower conductive layer and an upper layer on the insulating film. to fill a conductor for connecting the conductive layer, as an etching gas, using at least C 4 F 8 or C 3 F 8, CO, Ar and O 2, C 4 F
8 or C 3 F 8 flow rate 6-10 sccm, CO / A
The flow rate ratio of r is 10-20%, and the flow rate of O 2 is 5-7 scc.
m and the total flow rate of the etching gas is 350 sccm or more.
There is also provided a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a trench by etching at 400 sccm or less and a step of forming a conductive material so as to fill the trench.

【0030】前記本発明の半導体装置の製造方法におい
ては、好ましくは、前記トレンチを形成する工程と前記
トレンチを埋め込むように導電性物質を成膜する工程の
間に、さらに前記トレンチの底部および側面に密着メタ
ル層を形成する工程を有する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, between the step of forming the trench and the step of forming a conductive material so as to fill the trench, a bottom portion and a side surface of the trench are further provided. Forming a contact metal layer.

【0031】前記導電性物質としては、アルミニウム、
アルミニウムを主成分とする材料銅、銅を主成分とする
材料、タングステン、タングステンを主成分とする材
料、あるいはタングステンシリサイド等の金属シリサイ
ドを主成分とする材料等を挙げることができる。
As the conductive substance, aluminum,
A material mainly containing aluminum, copper, a material mainly containing copper, tungsten, a material mainly containing tungsten, a material mainly containing metal silicide such as tungsten silicide, and the like can be given.

【0032】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、半導体基板上に形成された絶縁膜に下層配線と上層
配線とを接続する接続孔に使用されるトレンチを、特定
のエッチング条件によりエッチングすることにより形成
することに特徴を有するトレンチの形成方法、及び該ト
レンチを形成した後、前記トレンチを埋め込むように導
電性物質を成膜する工程を有する半導体装置の製造方法
である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention is characterized in that a trench used as a connection hole for connecting a lower wiring and an upper wiring to an insulating film formed on a semiconductor substrate is formed by etching under a specific etching condition. A method for forming a semiconductor device, and a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: after forming the trench, forming a conductive material so as to fill the trench.

【0033】本発明は、エッチングガスとして、少なく
ともC4 8 またはC3 8 と,CO,Ar及びO2
使用し、C4 8 の流量が6〜10sccm、CO/A
rの流量比が10〜20%、O2 の流量が5〜7scc
mで、かつエッチングガスの総流量が350〜400s
ccm以下で絶縁膜のエッチングを行うことに特徴を有
する。
According to the present invention, at least C 4 F 8 or C 3 F 8 , CO, Ar and O 2 are used as an etching gas, the flow rate of C 4 F 8 is 6 to 10 sccm, and CO / A
The flow rate ratio of r is 10-20%, and the flow rate of O 2 is 5-7 scc.
m and the total flow rate of the etching gas is 350 to 400 s
It is characterized in that the insulating film is etched at ccm or less.

【0034】前記エッチングガス成分のうち、C4 8
及びC3 8 はF源であり、エッチングの際のDepo
系物質である。C4 8 及びC3 8 の流量は、6〜1
0sccmが好ましい。図11に、C4 8 の流量変化
とエッチングレート及びトレンチ側壁の傾斜角度との関
係を示す。図中、横軸はC4 8 の流量(sccm)、
縦軸左側はエッチングレート(nm/min)、及び縦
軸右側はトレンチ側壁の傾斜角度(°)をそれぞれ示
す。この図から明らかなように、C4 8 (又はC3
8 )の流量が6sccm未満の場合には、エッチングガ
スが不足となりエッチングレートが極端に低下する。
Of the etching gas components, C 4 F 8
And C 3 F 8 are F sources, and the Depo during etching is
It is a system substance. The flow rate of C 4 F 8 and C 3 F 8 is 6-1
0 sccm is preferred. FIG. 11 shows the relationship between the change in the flow rate of C 4 F 8 , the etching rate, and the inclination angle of the trench side wall. In the figure, the horizontal axis represents the flow rate of C 4 F 8 (sccm),
The left side of the vertical axis shows the etching rate (nm / min), and the right side of the vertical axis shows the inclination angle (°) of the trench side wall. As is clear from this figure, C 4 F 8 (or C 3 F
If the flow rate in step 8 ) is less than 6 sccm, the etching gas becomes insufficient and the etching rate drops extremely.

【0035】なお、このC4 8 (C3 8 )の反応生
成物(フルオロカーボン系化合物)は、下地基板上にも
堆積し、下地基板とのエッチングに対する選択比を向上
せしめる役割も果たしている。
The reaction product (fluorocarbon compound) of C 4 F 8 (C 3 F 8 ) is also deposited on the underlying substrate, and also plays a role in improving the etching selectivity with the underlying substrate. .

【0036】前記エッチングガス成分のうち、COはエ
ッチングガスの絶縁膜と下地シリコン基板との選択比に
影響を与える成分である。一般に、エッチングガスにC
Oを添加すると、前記選択比及びエッチングレートが低
下する傾向にある。これは、酸化絶縁膜のエッチングは
プラズマ中のC/F比(炭素とフッ素の量の比)がが大
きいとエッチングレートが低下するからである。
Of the etching gas components, CO is a component that affects the selectivity of the etching gas between the insulating film and the underlying silicon substrate. Generally, the etching gas is C
When O is added, the selectivity and the etching rate tend to decrease. This is because the etching rate of the oxide insulating film decreases when the C / F ratio (ratio of the amount of carbon and fluorine) in the plasma is large.

【0037】この点から言えば、エッチングガスにCO
を添加しない方が好ましいとも言える。しかし、COを
添加しない場合、トレンチをコンタクトホールに使用す
る場合のように、アスペクト比の高いコンタクトホール
を形成したい場合には、ホール内のエッチングレートが
極端に低下してしまう。これは、COのO原子及び希釈
ガスとして使用するArの影響するものと考えられてい
る。このように、CO,Arの混合比及び流量は、ホー
ル内のエッチングレートと選択比に大きな影響を与え
る。
In this respect, CO gas is used as the etching gas.
It can also be said that it is preferable not to add. However, when CO is not added, and when it is desired to form a contact hole having a high aspect ratio, such as when a trench is used as a contact hole, the etching rate in the hole is extremely reduced. This is considered to be affected by O atoms of CO and Ar used as a diluent gas. As described above, the mixing ratio and the flow rate of CO and Ar greatly affect the etching rate and the selectivity in the hole.

【0038】図12に、CO/Arの混合割合とエッチ
ングレート及びマイクロローディング効果との関係を示
す。図中、縦軸左側はエッチングレート、縦軸右側は酸
化シリコン膜と窒化シリコン膜とのエッチングレートの
比(選択比)、及び横軸はO2 ガス流量(sccm)を
それぞれ示す。この図から明らかなように、CO/Ar
の流量比は、10/100〜20/100が好ましい。
CO/Arの流量比(%)が10%未満の場合には、エ
ッチングレートは向上するが、微細トレンチ内(ホール
内)のエッチングレートは低下してしまう。一方、CO
/Arの流量比(%)が20%を超えると、エッチング
レートが極端に遅くなり好ましくない。
FIG. 12 shows the relationship between the mixing ratio of CO / Ar, the etching rate, and the microloading effect. In the figure, the left side of the vertical axis indicates the etching rate, the right side of the vertical axis indicates the etching rate ratio (selectivity) of the silicon oxide film and the silicon nitride film, and the horizontal axis indicates the O 2 gas flow rate (sccm). As is clear from this figure, CO / Ar
Is preferably 10/100 to 20/100.
When the flow ratio (%) of CO / Ar is less than 10%, the etching rate is improved, but the etching rate in the fine trench (in the hole) is reduced. On the other hand, CO
If the flow rate ratio (%) of / Ar exceeds 20%, the etching rate becomes extremely slow, which is not preferable.

【0039】また、マイクロローディング効果(μ−L
DG)により、開口径の大きな部分と開口径の小さな部
分のエッチングレートが異なることによるパターンずれ
が生じてしまう。一方、10sccmを超えると、エッ
チング時に側壁にC4 8 (又はC3 8 )の反応生成
物が付着し、側壁傾斜角度が小さくなるため好ましくな
い。
The microloading effect (μ-L
DG) causes a pattern shift due to a difference in etching rate between a portion having a large opening diameter and a portion having a small opening diameter. On the other hand, if it exceeds 10 sccm, a reaction product of C 4 F 8 (or C 3 F 8 ) adheres to the side wall at the time of etching, and the side wall inclination angle becomes small.

【0040】前記エッチングガス成分のうち、O2 は、
Depo系物質であるC4 8 (C3 8 )の反応生成
物が側壁に付着するのを除去するために添加されるもの
である。O2 の流量は、5〜7sccmが好ましい。図
13に、O2 の流量とエッチングレート及び酸化シリコ
ン膜と窒化シリコン膜との選択性の関係を示す。図中、
横軸はO2 ガス流量(sccm),縦軸左側は、エッチ
ングレート(nm/min)、及び縦軸左側は酸化シリ
コン膜と窒化シリコン膜とのエッチングレートの比(選
択比)をそれぞれ示す。この図から明らかなように、O
2 の流量が5sccm未満の場合には、前記除去効果に
乏しく、7sccmを超えると、下地基板とのエッチン
グの選択比を向上させる役割を果たすC4 8 (C3
8 )の反応生成物(フルオロカーボン系)の保護膜をエ
ッチングしてしまうことになる為、選択比の低下を招
く。
Of the etching gas components, O 2 is
This is added to remove the reaction product of C 4 F 8 (C 3 F 8 ), which is a Depo-based substance, from adhering to the side wall. The flow rate of O 2 is preferably 5 to 7 sccm. FIG. 13 shows the relationship between the flow rate of O 2, the etching rate, and the selectivity between the silicon oxide film and the silicon nitride film. In the figure,
The horizontal axis indicates the O 2 gas flow rate (sccm), the left vertical axis indicates the etching rate (nm / min), and the left vertical axis indicates the etching rate ratio (selectivity) of the silicon oxide film and the silicon nitride film. As is apparent from this figure, O
When the flow rate of 2 is less than 5 sccm, the removal effect is poor, and when it exceeds 7 sccm, C 4 F 8 (C 3 F) which plays a role of improving the etching selectivity with the underlying substrate is used.
8 ) The protective film made of the reaction product (fluorocarbon) is etched, which causes a decrease in the selectivity.

【0041】また、本発明においては、エッチングガス
の総流量は、350sccm〜400sccm、より好
ましくは361〜367sccmが好ましい。エッチン
グガスの総流量が350sccm未満の場合には、エッ
チングを高速に行うことが困難となり、一方、400s
ccmを越えると、エッチングが進行しすぎて、下地基
板との選択比が悪くなる。
In the present invention, the total flow rate of the etching gas is preferably 350 sccm to 400 sccm, more preferably 361 to 167 sccm. When the total flow rate of the etching gas is less than 350 sccm, it is difficult to perform the etching at a high speed, while the etching flow is 400 s.
If it exceeds ccm, the etching proceeds excessively, and the selectivity to the underlying substrate deteriorates.

【0042】以上のように、本発明は、特定の混合割合
のエッチングガスを用い、特定の流量でエッチングを行
なうことによって、トレンチを形成する技術であり、高
速且つ垂直なエッチング、即ち、開口径と底面の径がほ
ぼ同じであるトレンチを形成することを可能としてい
る。
As described above, the present invention is a technique for forming a trench by performing etching at a specific flow rate using an etching gas having a specific mixing ratio. It is possible to form a trench having a diameter substantially the same as that of the bottom surface.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態により更
に詳細に説明する。先ず、図14に、以下の実施形態で
用いられ得るマグネトロン型RIE装置の概略を示す。
これは、高周波電源から上部電極(サセプタ)8に、例
えば、13.56MHzのRFバイアスを印可し、チェ
ンバー真横に配置されている磁石4の磁場(120ガウ
ス)によってプラズマを形成させるものである。特に、
この磁石4はチェンバーの真横に配置されている為、ウ
ェハに対し水平磁場が形成されており、磁界に分布を持
たせることで、Vdcを一定にしている。エッチング中
のウェハ1は、下部電極上に単極式静電チャックにて固
定される。ウェハの冷却機構は下部電極にウェハ裏面冷
却ガス13,14の系統を備え、これはセンターとエッ
ジをそれぞれ独立して制御しており、下部電極は、それ
自体の温度制御用として冷媒(例えば、商品名:フロリ
ナート)を循環させる構造となっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. First, FIG. 14 schematically shows a magnetron-type RIE apparatus that can be used in the following embodiments.
In this method, for example, an RF bias of 13.56 MHz is applied to the upper electrode (susceptor) 8 from a high-frequency power source, and plasma is formed by the magnetic field (120 gauss) of the magnet 4 disposed right beside the chamber. Especially,
Since the magnet 4 is arranged right beside the chamber, a horizontal magnetic field is formed with respect to the wafer, and the magnetic field has a distribution to keep Vdc constant. The wafer 1 being etched is fixed on the lower electrode by a monopolar electrostatic chuck. The wafer cooling mechanism is provided with a system of the wafer backside cooling gas 13 and 14 on the lower electrode, which independently controls the center and the edge, respectively. The lower electrode is a coolant (for example, (Product name: Florinert) is circulated.

【0044】なお、本発明は、エッチングの条件に特徴
を有するものであり、好ましくは、上記エッチング装置
にて実施されるものであるが、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で他のエッチング装置を使用することは勿論可能
である。
The present invention is characterized by etching conditions, and is preferably carried out by the above-described etching apparatus. However, other etching apparatuses may be used without departing from the gist of the present invention. It is of course possible to use it.

【0045】第1実施形態 本発明の第1実施形態を図面によって説明する。第1実
施形態は、半導体基板に素子分離領域と拡散層を形成
し、該拡散層上であって、その上層に形成された層間絶
縁膜に裏打ち配線用のトレンチを形成する場合に、本発
明を適用したものである。
First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the present invention is applied to a case where an element isolation region and a diffusion layer are formed in a semiconductor substrate, and a trench for a backing wiring is formed on the diffusion layer and in an interlayer insulating film formed thereon. Is applied.

【0046】先ず、図1(a)に示すように、n型半導
体基板101上に、例えば、LOCOS(Local
Oxidation on Silicone)法によ
り素子分離膜102を形成する。ついで、素子分離領域
上であって、コンタクトホールを形成する領域に、例え
ば、BF2 + イオンを、35keV,3E15ions
/cm2 でイオン注入を行い、窒素ガス雰囲気下、90
0℃、10分の熱処理(熱アニール)を行なうことによ
り、不純物拡散層103を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a LOCOS (Local) is formed on an n-type semiconductor substrate 101, for example.
An element isolation film 102 is formed by an Oxidation on Silicone method. Then, BF 2 + ions, for example, at 35 keV and 3E15 ions are formed on the element isolation region and in a region where a contact hole is to be formed.
/ Cm 2 and ion implantation at 90 ° C.
The impurity diffusion layer 103 is formed by performing a heat treatment (thermal annealing) at 0 ° C. for 10 minutes.

【0047】次に、減圧CVD法(Chemical
Vapour Deposition法)により、TE
OS(Tetraethoxy silane)を使用
して、全面に層間絶縁膜104を厚さ1000nmで成
膜する。
Next, a low pressure CVD method (Chemical
Vapor Deposition method)
An interlayer insulating film 104 is formed to a thickness of 1000 nm over the entire surface by using an OS (Tetraethoxy silicon).

【0048】ついで、前記拡散層103の上部にフォト
レジスト膜105を全面に成膜し、トレンチ形成のため
のパターニングを行なう。トレンチパターン106は、
例えば、幅0.3μm,長さ0.5μm、40μmであ
る。
Next, a photoresist film 105 is formed on the entire surface of the diffusion layer 103, and patterning for forming a trench is performed. The trench pattern 106
For example, the width is 0.3 μm, the length is 0.5 μm, and the length is 40 μm.

【0049】次に、以下の条件でエッチングを行い、図
1(b)に示すトレンチを形成する。 (エッチング条件) 装置:マグネトロン型RIE装置 エッチングガス:C4 8 /CO/Ar/O2 =8/5
0/300/5sccm 圧力:5.3Pa RF Power:1700W 電極間隔:27mm 電極温度:上部/側壁/下部=60/60/20℃ ウェハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/53.
3hPa オーバーエッチ率20%
Next, etching is performed under the following conditions to form a trench shown in FIG. (Etching conditions) Apparatus: magnetron type RIE apparatus Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 8/5
0/300/5 sccm Pressure: 5.3 Pa RF Power: 1700 W Electrode spacing: 27 mm Electrode temperature: top / sidewall / bottom = 60/60/20 ° C. Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 53.
3hPa 20% overetch rate

【0050】このエッチングによって、トレンチの側壁
傾斜角度α,βは、87.5〜88.5°、下地シリコ
ン基板の削れ量aは、約40nm、bは約40nmであ
った。また、微細トレンチ内でのエッチングレートは、
430nm/minであった。従来の条件(C4 8
CO/Ar/O2 =8/150/200/3sccm、
RF Power=1700W,圧力=5.3Pa、微
細トレンチ内でのエッチングレート=360nm/mi
n)と比較して、約20%エッチングレートが向上して
いる。
By this etching, the side wall inclination angles α and β of the trench were 87.5 to 88.5 °, the shaved amount a of the base silicon substrate was about 40 nm, and b was about 40 nm. Also, the etching rate in the fine trench is
It was 430 nm / min. Conventional conditions (C 4 F 8 /
CO / Ar / O 2 = 8/150/200/3 sccm,
RF Power = 1700 W, pressure = 5.3 Pa, etching rate in fine trench = 360 nm / mi
Compared to n), the etching rate is improved by about 20%.

【0051】この後、図2(c)に示すように、TiN
等の密着層メタル107を成膜し、ランプアニールを施
した後、タングステン等の埋め込み用メタル108を成
膜し、例えば、反応性イオンエッチングによる全面エッ
チバック法により、埋め込み配線を形成することができ
る。
Thereafter, as shown in FIG.
After forming the adhesion layer metal 107 and performing lamp annealing, a burying metal 108 such as tungsten is formed, and a buried wiring is formed by, for example, an entire etch-back method by reactive ion etching. it can.

【0052】前記埋め込み配線の形成条件としては、例
えば、以下のようである。 (埋め込み配線の形成条件) 密着層メタルスパッター:コリメートTi=30nm
(0.52Pa,8kW,Ar=35sccm,300
℃)+TiN=70nm(0.78Pa,6kW,Ar
=35sccm,300℃) ランプアニール:650℃、1atm,N2 =100
%,30sec ブランケットタングステン(W)CVD:600nm
(10.7kPa,WF6 /H2 /Ar/He=40/
400/2250sccm,450℃) Wエッチバック:1st step(Wエッチング)4
5.5Pa,275W,SF6 /Ar/He=110/
90/5sccm 2ed step(TiNエッチング)6.5Pa,2
50W,Ar/Cl2=75/5sccm 3rd step(Wオーバーエッチング)32.5P
a,70W,SF6 /Ar/He=20/10/1sc
cm
The conditions for forming the buried wiring are as follows, for example. (Formation conditions of embedded wiring) Adhesion layer metal sputter: Collimated Ti = 30 nm
(0.52 Pa, 8 kW, Ar = 35 sccm, 300
° C) + TiN = 70 nm (0.78 Pa, 6 kW, Ar
= 35 sccm, 300 ° C.) Lamp annealing: 650 ° C., 1 atm, N 2 = 100
%, 30 sec Blanket tungsten (W) CVD: 600 nm
(10.7 kPa, WF 6 / H 2 / Ar / He = 40 /
400 / 2250sccm, 450 ° C) W etch back: 1st step (W etching) 4
5.5 Pa, 275 W, SF 6 / Ar / He = 110 /
90/5 sccm 2ed step (TiN etching) 6.5 Pa, 2
50W, Ar / Cl 2 = 75/5 sccm 3rd step (W over etching) 32.5P
a, 70W, SF 6 / Ar / He = 20/10 / 1sc
cm

【0053】この様に、本実施形態によれば、良好なエ
ッチング条件により、従来に比して、高速且つ垂直なエ
ッチングによりトレンチを形成することができ、良好な
配線プラグを形成することができる。
As described above, according to the present embodiment, trenches can be formed by high-speed and vertical etching under favorable etching conditions as compared with the prior art, and good wiring plugs can be formed. .

【0054】第2実施形態 第2実施形態は、各拡散層をワード線とを結ぶ局所配線
の形成工程に適用した例である。先ず、図3(a)に示
すように、n型シリコン半導体基板201上に素子分離
領膜202を、例えば、LOCOS法により形成し、拡
散層203、絶縁膜210、ワード線211、ストッパ
ー用の窒化シリコン(Si3 4 )膜209等を、順
次、例えば、減圧CVD法により形成する。ついで、全
面に層間絶縁膜204を、例えば、常圧CVD法により
成膜する。
Second Embodiment The second embodiment is an example in which each diffusion layer is applied to a step of forming a local wiring connecting a word line. First, as shown in FIG. 3A, an element isolation film 202 is formed on an n-type silicon semiconductor substrate 201 by, for example, a LOCOS method, and a diffusion layer 203, an insulating film 210, a word line 211, and a stopper A silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 209 and the like are sequentially formed by, for example, a low pressure CVD method. Next, an interlayer insulating film 204 is formed on the entire surface by, for example, a normal pressure CVD method.

【0055】その後、CMP(Chemical Me
chanical Polishing)法により、前
記層間絶縁膜204の平坦化を行い、全面にフォトレジ
スト膜205を成膜し、トレンチ形成用のパターニング
を行なう。該トレンチのパターン206は、例えば、直
径0.4μm、長さ40μm、0.3μmとする。
Thereafter, CMP (Chemical Me
The interlayer insulating film 204 is flattened by a chemical polishing method, a photoresist film 205 is formed on the entire surface, and patterning for forming a trench is performed. The pattern 206 of the trench is, for example, 0.4 μm in diameter, 40 μm in length, and 0.3 μm in length.

【0056】以上の工程の各層の形成方法等は、例え
ば、以下のようである。 (上記各層の構造及び形成方法) 拡散層の形成:BF2 + イオン注入(35keV,3E
15 ions/cm2 )、N2 雰囲気下、900℃、
10分のアニール) ワード線の構造:膜厚100nmのドープドポリシリコ
ンからなるCVD膜+膜厚100nmの高温WSi膜 ストッパーSi3 4 膜の形成:SiH2 Cl2 /NH
3 /N2 =50/200/200sccm、圧力=70
Pa、基板温度760℃で形成。膜厚50nm層間絶縁
膜の形成:TEOS=10sccm、O3 流量=750
mg/min,温度=380℃、常CVD法による。膜
厚1000nm 層間絶縁膜の平坦化(CMP)条件:300nm研磨、
研磨プレートの回転数=20rpm,ウェハ保持試料台
回転数=20rpm,研磨圧力=500gf/cm2
研磨液=シリカ粒子(14wt%)+KOH水溶液
The method of forming each layer in the above steps is, for example, as follows. (Structure and forming method of each layer described above) Formation of diffusion layer: BF 2 + ion implantation (35 keV, 3E
15 ions / cm 2 ), 900 ° C. under N 2 atmosphere,
Word line structure: CVD film made of doped polysilicon with a thickness of 100 nm + high-temperature WSi film with a thickness of 100 nm Stopper Formation of Si 3 N 4 film: SiH 2 Cl 2 / NH
3 / N 2 = 50/200/200 sccm, pressure = 70
Pa, formed at a substrate temperature of 760 ° C. Formation of a 50 nm-thick interlayer insulating film: TEOS = 10 sccm, O 3 flow rate = 750
mg / min, temperature = 380 ° C., by ordinary CVD. Thickness: 1000 nm Interlayer insulating film flattening (CMP) condition: 300 nm polishing,
Polishing plate rotation speed = 20 rpm, wafer holding sample stage rotation speed = 20 rpm, polishing pressure = 500 gf / cm 2 ,
Polishing liquid = silica particles (14 wt%) + KOH aqueous solution

【0057】次に、以下の条件でエッチングを行い、図
4(c)に示すトレンチを形成する。 (層間絶縁膜 のエッチング条件) エッチング装置:マグネトロン型RIE装置 エッチングガス:C4 8 /CO/Ar/O2 =8/5
0/300/5sccm 圧力:5.3Pa RF Power:1700W 電極間隔:27mm 電極温度:上部/側壁/下部=60/60/20℃ ウェハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/53/
3hPa オーバーエッチ率:20%
Next, etching is performed under the following conditions to form a trench shown in FIG. (Etching conditions for interlayer insulating film) Etching device: magnetron type RIE device Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 8/5
0/300/5 sccm Pressure: 5.3 Pa RF Power: 1700 W Electrode spacing: 27 mm Electrode temperature: upper / sidewall / lower = 60/60/20 ° C. Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 53 /
3 hPa overetch rate: 20%

【0058】(ストッパーSi3 4 膜のエッチング条
件) エッチング装置:マグネトロン型RIE装置 エッチングガス:CHF3 /CO/O2 =40/160
/14sccm 圧力:5.3Pa RF Power:1000W 電極間隔:27mm 電極温度:上部/側壁/下部=60/60/20℃ ウェハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/53.
3Pa オーバーエッチ率:10%
(Etching conditions for stopper Si 3 N 4 film) Etching device: magnetron type RIE device Etching gas: CHF 3 / CO / O 2 = 40/160
/ 14 sccm Pressure: 5.3 Pa RF Power: 1000 W Electrode interval: 27 mm Electrode temperature: Top / sidewall / bottom = 60/60/20 ° C. Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 53.
3Pa overetch rate: 10%

【0059】このエッチングによって、トレンチの側壁
傾斜角度γ,δは、87.5〜88.5°、下地WSi
X 膜の削れ量cは約20nm,下地シリコン膜の削れ量
dは、約40nmであった。
By this etching, the inclination angles γ and δ of the side walls of the trench are 87.5 to 88.5 ° and the underlying WSi
The shaved amount c of the X film was about 20 nm, and the shaved amount d of the underlying silicon film was about 40 nm.

【0060】この後、図4(d)に示すように、密着層
メタル層207を成膜し、ランプアニールを施した後、
埋め込みメタル208を成膜し、例えば、反応性イオン
エッチングによる全面エッチバック法により、埋め込み
配線を形成することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 4D, an adhesion layer metal layer 207 is formed, and after lamp annealing,
A buried metal 208 is formed, and a buried wiring can be formed by, for example, an entire surface etch-back method by reactive ion etching.

【0061】埋め込み用メタル配線の形成条件は、例え
ば、以下のとおりである。 (埋め込み用メタル配線の形成条件) 密着層メタルスパッター:コリメートTi=30nm
(0.52Pa,8kW,Ar=35sccm,300
℃)+TiN=70nm(0.78Pa,6kW,N2
/Ar=42/21sccm,300℃) ランプアニール:650℃,1atm,N2 =100
%,30sec ブランケットタングステン(W)CVD:600nm
(10.7kPa,WF6 /H2 /Ar/He=40/
400/2250sccm,450℃) W エッチバック:1st step(Wのエッチン
グ)45.5Pa,275W,SF6 /Ar/He=1
10/90/5sccm 2nd step(TiNのエッチング)6.5Pa,
250W,Ar/Cl2 =75/5sccm 3rd step(W オーバーエッチング)32.5
Pa,70W,SF6/Ar/He=20/10/1s
ccm
The conditions for forming the embedded metal wiring are, for example, as follows. (Formation conditions of embedded metal wiring) Adhesion layer metal sputter: Collimated Ti = 30 nm
(0.52 Pa, 8 kW, Ar = 35 sccm, 300
° C) + TiN = 70 nm (0.78 Pa, 6 kW, N 2
/ Ar = 42/21 sccm, 300 ° C.) Lamp annealing: 650 ° C., 1 atm, N 2 = 100
%, 30 sec Blanket tungsten (W) CVD: 600 nm
(10.7 kPa, WF 6 / H 2 / Ar / He = 40 /
400/2250 sccm, 450 ° C.) W etchback: 1st step (etching of W) 45.5 Pa, 275 W, SF 6 / Ar / He = 1
10/90/5 sccm 2nd step (TiN etching) 6.5 Pa,
250 W, Ar / Cl 2 = 75/5 sccm 3rd step (W over etching) 32.5
Pa, 70W, SF 6 / Ar / He = 20/10 / 1s
ccm

【0062】この様に、本実施形態によれば、良好な条
件により配線プラグ形成用のトレンチを高速且つ垂直に
エッチングにより行なうことができ、良好な配線プラグ
の形成が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, trenches for forming wiring plugs can be formed at high speed and vertically by etching under favorable conditions, and good wiring plugs can be formed.

【0063】第3実施形態 第3の実施形態は、第2実施形態と同様、各拡散層とワ
ード線を結ぶ局所配線の形成工程に本発明を適用した例
である。先ず、図5(a)に示すように、n型シリコン
半導体基板301上に、例えば、LOCOS法により素
子分離膜302を形成し、ついで、拡散層303、スト
ッパーSi3 4 膜309を、それぞれ減圧CVD法に
より形成する。
Third Embodiment A third embodiment is an example in which the present invention is applied to a step of forming a local wiring connecting each diffusion layer and a word line, as in the second embodiment. First, as shown in FIG. 5A, an element isolation film 302 is formed on an n-type silicon semiconductor substrate 301 by, for example, a LOCOS method, and then a diffusion layer 303 and a stopper Si 3 N 4 film 309 are respectively formed. It is formed by a low pressure CVD method.

【0064】次に、全面に層間絶縁膜304を、例え
ば、減圧CVD法により膜厚1000nmで成膜し、そ
の後、フォトレジスト膜305を全面に成膜した後、ト
レンチ形成のための所定のパターニングを行なう。該ト
レンチパターン306は、幅0.3μm、長さ10μm
及び40μmとする。
Next, an interlayer insulating film 304 is formed on the entire surface to a thickness of 1000 nm by, for example, a low pressure CVD method, and then a photoresist film 305 is formed on the entire surface, and then subjected to predetermined patterning for trench formation. Perform The trench pattern 306 has a width of 0.3 μm and a length of 10 μm
And 40 μm.

【0065】上記各層の構造及び形成方法は、例えば、
以下のようである。 (上記各層の構造及び形成方法) 拡散層の形成:BF2 + イオン注入(35keV,3E
15 ions/cm2 ) ストッパーSi3 4 膜の成膜:膜厚50nm、SiH
2 Cl2 /NH3 /N2 =50/200/200scc
m,圧力=70Pa,基板温度=760℃ 層間絶縁膜の成膜:TEOSを用いる減圧CVD法
The structure and forming method of each of the above-mentioned layers are as follows, for example.
It is as follows. (Structure and forming method of each layer described above) Formation of diffusion layer: BF 2 + ion implantation (35 keV, 3E
15 ions / cm 2 ) Formation of stopper Si 3 N 4 film: 50 nm thick, SiH
2 Cl 2 / NH 3 / N 2 = 50/200 / 200scc
m, pressure = 70 Pa, substrate temperature = 760 ° C. Deposition of interlayer insulating film: low-pressure CVD using TEOS

【0066】次に、以下の条件でエッチングを行い、図
5(b)に示すトレンチを形成する。 (層間絶縁膜 のエッチング条件) エッチング装置:マグネトロン型RIE装置 エッチングガス:C4 8 /CO/Ar/O2 =8/5
0/300/5sccm 圧力:5.3Pa RF Power:1700W 電極間隔:27mm 電極温度:上部/側壁/下部=60/60/20℃ ウェハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/53.
3hPa オーバーエッチ率:20%
Next, etching is performed under the following conditions to form a trench shown in FIG. (Etching conditions for interlayer insulating film) Etching device: magnetron type RIE device Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 8/5
0/300/5 sccm Pressure: 5.3 Pa RF Power: 1700 W Electrode spacing: 27 mm Electrode temperature: top / sidewall / bottom = 60/60/20 ° C. Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 53.
3 hPa overetch rate: 20%

【0067】(ストッパーSi3 4 膜のエッチング条
件) エッチング装置:マグネトロン型RIE装置 エッチングガス:CHF3 /CO/O2 =40/160
/14sccm 圧力:5.3Pa RF Power:1000W 電極間隔:27mm 電極温度:上部/側壁/下部=60/60/20℃ ウェハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/53.
3Pa オーバーエッチ率:10%
(Etching conditions for stopper Si 3 4 4 film) Etching device: magnetron type RIE device Etching gas: CHF 3 / CO / O 2 = 40/160
/ 14 sccm Pressure: 5.3 Pa RF Power: 1000 W Electrode interval: 27 mm Electrode temperature: Top / sidewall / bottom = 60/60/20 ° C. Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 53.
3Pa overetch rate: 10%

【0068】このエッチングによって、トレンチの側壁
傾斜角度εは、87.5°、下地シリコン膜の削れ量e
は、約20nmであった。
By this etching, the inclination angle ε of the side wall of the trench is 87.5 °, and the shaving amount e of the underlying silicon film is set.
Was about 20 nm.

【0069】この後、図6(c)に示すように、密着層
メタル307を成膜し、ランプアニールを施した後、埋
め込みメタル308を成膜し、例えば、反応性イオンエ
ッチングによる全面エッチバック法により、埋め込み配
線を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, an adhesion layer metal 307 is formed, a lamp anneal is performed, a buried metal 308 is formed, and the entire surface is etched back by, for example, reactive ion etching. A buried wiring is formed by the method.

【0070】埋め込み用メタル配線の形成条件は、例え
ば、以下のとおりである。 (埋め込み用メタル配線の形成条件) 密着層メタルスパッター:コリメートTi=30nm
(0.52Pa,8kW,Ar=35sccm,300
℃)+TiN=70nm(0.78Pa,6kW,N2
/Ar=42/21sccm,300℃) ランプアニール:650℃,1atm,N2 =100
%,30sec ブランケットタングステン(W)CVD:600nm
(10.7kPa,WF6 /H2 /Ar/He=40/
400/2250sccm,450℃) W エッチバック:1st step(Wのエッチン
グ)45.5Pa,275W,SF6 /Ar/He=1
10/90/5sccm 2nd step(TiNのエッチング)6.5Pa,
250W,Ar/Cl2 =75/5sccm 3rd step(W オーバーエッチング)32.5
Pa,70W,SF6/Ar/He=20/10/1s
ccm
The conditions for forming the buried metal wiring are, for example, as follows. (Formation conditions of embedded metal wiring) Adhesion layer metal sputter: Collimated Ti = 30 nm
(0.52 Pa, 8 kW, Ar = 35 sccm, 300
° C) + TiN = 70 nm (0.78 Pa, 6 kW, N 2
/ Ar = 42/21 sccm, 300 ° C.) Lamp annealing: 650 ° C., 1 atm, N 2 = 100
%, 30 sec Blanket tungsten (W) CVD: 600 nm
(10.7 kPa, WF 6 / H 2 / Ar / He = 40 /
400/2250 sccm, 450 ° C.) W etchback: 1st step (etching of W) 45.5 Pa, 275 W, SF 6 / Ar / He = 1
10/90/5 sccm 2nd step (TiN etching) 6.5 Pa,
250 W, Ar / Cl 2 = 75/5 sccm 3rd step (W over etching) 32.5
Pa, 70W, SF 6 / Ar / He = 20/10 / 1s
ccm

【0071】この様に、本実施形態によれば、良好な条
件により配線プラグ形成用のトレンチを高速且つ垂直に
エッチングにより行なうことができ、良好な配線プラグ
の形成が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, trenches for forming wiring plugs can be formed at high speed and vertically by etching under favorable conditions, and good wiring plugs can be formed.

【0072】第4実施形態 第4実施形態は、本発明をダマシン配線に適用した例で
ある。先ず、図7(a)に示すように、図示しないn型
シリコン半導体基板上に、層間絶縁膜404を、例え
ば、TEOSを用いた減圧CVD法により、膜厚800
nmで形成する。ついで、全面にフォトレジスト膜40
5を成膜した後、トレンチ加工用の所定のパターニング
を行なう。この場合にトレンチパターン406は、例え
ば、幅0.2μm、長さはアルミニウム配線長と同じと
することができる。
Fourth Embodiment The fourth embodiment is an example in which the present invention is applied to a damascene wiring. First, as shown in FIG. 7A, an interlayer insulating film 404 is formed on an n-type silicon semiconductor substrate (not shown) to a thickness of 800 by, for example, a low pressure CVD method using TEOS.
nm. Next, a photoresist film 40 is formed on the entire surface.
After the film 5 is formed, predetermined patterning for trench processing is performed. In this case, the trench pattern 406 can have, for example, a width of 0.2 μm and a length equal to the length of the aluminum wiring.

【0073】次に以下の条件でエッチングを行い、図7
(b)に示すトレンチを形成する。 (層間絶縁膜のエッチング条件) エッチング装置:マグネトロン型RIE装置 エッチングガス:C4 8 /CO/Ar/O2 =8/5
0/300/7sccm 圧力:5.3Pa RF Power:1700W 電極間隔:27mm 電極温度:上部/側壁/下部=60/60/20℃ ウェハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/53.
3hPa
Next, etching is performed under the following conditions, and FIG.
A trench shown in (b) is formed. (Etching conditions for interlayer insulating film) Etching apparatus: magnetron type RIE apparatus Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 8/5
0/300/7 sccm Pressure: 5.3 Pa RF Power: 1700 W Electrode spacing: 27 mm Electrode temperature: upper / side wall / lower = 60/60/20 ° C. Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 53.
3hPa

【0074】このエッチングによって形成したトレンチ
の側壁傾斜角度θは、88°、トレンチの深さは約40
0nmであった。
The side wall inclination angle θ of the trench formed by this etching is 88 °, and the depth of the trench is about 40 °.
It was 0 nm.

【0075】その後、図7(c)に示すように、配線材
料の銅408を500nmで成膜し、リフロー処理を施
した後、アルミニウムCMPによってアルミニウムを研
磨する。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, a film of copper 408 as a wiring material is formed to a thickness of 500 nm, subjected to a reflow treatment, and then polished by aluminum CMP.

【0076】この様に、本実施形態によれば、良好な条
件によりダマシン配線用のトレンチを高速且つ垂直にエ
ッチングにより行なうことができ、良好なダマシン配線
を形成することができる。
As described above, according to the present embodiment, the trench for the damascene wiring can be etched at high speed and vertically under favorable conditions, and a good damascene wiring can be formed.

【0077】第5実施形態 第5の実施形態は、第4実施形態と同様、本発明をダマ
シン配線の形成に適用した例である。先ず、図8(a)
に示すように、n型シリコン半導体基板に、酸化シリコ
ン512−窒化シリコン513−酸化シリコン514か
らなる積層膜(ONO膜)504を成膜する。続いて、
フォトレジスト膜505を全面に成膜して、トレンチ形
成用のパターニングを行う。該トレンチパターン506
は、幅0.2μm、長さ=アルミニウム配線の配線長と
同じとする。
Fifth Embodiment The fifth embodiment is an example in which the present invention is applied to the formation of a damascene wiring as in the fourth embodiment. First, FIG.
As shown in (1), a laminated film (ONO film) 504 composed of silicon oxide 512-silicon nitride 513-silicon oxide 514 is formed on an n-type silicon semiconductor substrate. continue,
A photoresist film 505 is formed on the entire surface, and patterning for forming a trench is performed. The trench pattern 506
Is 0.2 μm in width and the length is the same as the wiring length of the aluminum wiring.

【0078】上記各層の構造及び形成方法は、例えば、
以下のようである。 (上記各層の構造及び形成方法) 第1の酸化シリコン膜の成膜:膜厚600nm,TEO
Sを用いる減圧CVD法 窒化シリコン膜の成膜:膜厚50nm、減圧VD法 第2の酸化シリコン膜の成膜:膜厚500nm,TEO
Sを用いる減圧CVD法
The structure and forming method of each of the above-mentioned layers are as follows, for example.
It is as follows. (Structure and Forming Method of Each Layer) Formation of First Silicon Oxide Film: 600 nm thick, TEO
Low pressure CVD using S. Deposition of silicon nitride film: 50 nm thick, low pressure VD method Deposition of second silicon oxide film: 500 nm, TEO
Low pressure CVD method using S

【0079】次に、以下の条件でエッチングを行い、図
8(b)に示すトレンチを形成する。 (層間絶縁膜 のエッチング条件) エッチング装置:マグネトロン型RIE装置 エッチングガス:C4 8 /CO/Ar/O2 =8/5
0/300/5sccm 圧力:5.3Pa RF Power:1700W 電極間隔:27mm 電極温度:上部/側壁/下部=60/60/20℃ ウェハ裏面圧力(センター/エッジ)=9.3/53.
3hPa オーバーエッチ率:20%
Next, etching is performed under the following conditions to form a trench shown in FIG. (Etching conditions for interlayer insulating film) Etching device: magnetron type RIE device Etching gas: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 8/5
0/300/5 sccm Pressure: 5.3 Pa RF Power: 1700 W Electrode spacing: 27 mm Electrode temperature: top / sidewall / bottom = 60/60/20 ° C. Wafer back pressure (center / edge) = 9.3 / 53.
3 hPa overetch rate: 20%

【0080】このエッチングによって形成したトレンチ
の側壁傾斜角度ηは、88°、トレンチの深さfは、5
50nmであった。
The side wall inclination angle η of the trench formed by this etching is 88 °, and the depth f of the trench is 5 °.
It was 50 nm.

【0081】その後、図8(c)に示すように、配線材
料の銅508を500nmで成膜し、リフロー処理を施
した後、アルミニウムCMPによってアルミニウムを研
磨することにより、ダマシン配線を形成することができ
る。
Then, as shown in FIG. 8C, a damascene wiring is formed by forming a wiring material of copper 508 to a thickness of 500 nm, performing a reflow treatment, and polishing the aluminum by aluminum CMP. Can be.

【0082】この様に、本実施形態によれば、良好な条
件によりダマシン配線用のトレンチを高速且つ垂直にエ
ッチングにより行なうことができ、良好なダマシン配線
の形成が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the trench for the damascene wiring can be etched at a high speed and vertically under favorable conditions, and a good damascene wiring can be formed.

【0083】以上、本発明を上記5つの実施形態により
説明をしたが、当然のことながら本発明は上記実施形態
に限定されるべきものではなく、プラズマ源や、装置構
成、配線構造、エッチングガスの混合割合、エッチング
温度、圧力等のエッチング条件は、本発明の主旨を逸脱
しない範囲で適宜選択することができる。
Although the present invention has been described with reference to the above-described five embodiments, it should be understood that the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but may include a plasma source, a device configuration, a wiring structure, and an etching gas. The etching conditions such as the mixing ratio, etching temperature, and pressure can be appropriately selected without departing from the gist of the present invention.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明は、半導体装置の導電層間の接続
孔、例えば、半導体基板の導電層と上層配線とを接続す
る接続孔、下層配線と上層配線とを接続する接続孔に使
用されるトレンチを絶縁膜に形成する方法、及び該トレ
ンチに導電性物質を埋め込んで形成する裏打ち配線、ダ
マシン配線等の埋め込み配線層の形成方法である。
The present invention is used for a connection hole between conductive layers of a semiconductor device, for example, a connection hole for connecting a conductive layer of a semiconductor substrate and an upper wiring, and a connection hole for connecting a lower wiring and an upper wiring. A method for forming a trench in an insulating film and a method for forming a buried wiring layer such as a backing wiring and a damascene wiring formed by burying a conductive material in the trench.

【0085】本発明によれば、前記トレンチを高速且つ
垂直なエッチングにより形成することができる。従っ
て、本発明の製造方法により、接続孔をパターンどおり
に形成することができる。
According to the present invention, the trench can be formed by high-speed and vertical etching. Therefore, the connection hole can be formed according to the pattern by the manufacturing method of the present invention.

【0086】従って、微細構造の配線層を有する信頼性
の高い半導体装置を歩留りよく、かつ効率よく製造する
ことが可能となる。
Therefore, a highly reliable semiconductor device having a finely structured wiring layer can be manufactured with good yield and high efficiency.

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

【図1】図1は、第1実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(a)は、レジスト膜を成膜し、所定のパ
ターニングを行った図であり、(b)は、本発明のトレ
ンチ形成方法によりトレンチを形成した図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main process in a manufacturing process according to a first embodiment. (A) is a diagram in which a resist film is formed and predetermined patterning is performed, and (b) is a diagram in which a trench is formed by the trench forming method of the present invention.

【図2】図2は、第1実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(c)は、埋め込み配線を形成した図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating main processes of a manufacturing process according to the first embodiment. (C) is a diagram in which an embedded wiring is formed.

【図3】図3は、第2実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(a)は、層間絶縁膜を全面に成膜した図
であり、(b)は、レジスト膜を成膜し、所定のパター
ニングを行った図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating main processes of a manufacturing process according to a second embodiment. (A) is a diagram in which an interlayer insulating film is formed on the entire surface, and (b) is a diagram in which a resist film is formed and predetermined patterning is performed.

【図4】図4は、第2実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(c)は、本発明のトレンチ形成方法によ
りトレンチを形成した図であり、(d)は、埋め込み配
線を形成した図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating main processes of a manufacturing process according to a second embodiment. (C) is a diagram in which a trench is formed by the trench forming method of the present invention, and (d) is a diagram in which a buried wiring is formed.

【図5】図5は、第3実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(a)は、レジスト膜を成膜し、所定のパ
ターニングを行った図であり、(b)は、本発明のトレ
ンチ形成方法によりトレンチを形成した図である。
FIG. 5 is a sectional view of a main process in a manufacturing process according to a third embodiment. (A) is a diagram in which a resist film is formed and predetermined patterning is performed, and (b) is a diagram in which a trench is formed by the trench forming method of the present invention.

【図6】図6は、第3実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(c)は、埋め込み配線を形成した図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing main processes in a manufacturing process according to a third embodiment. (C) is a diagram in which an embedded wiring is formed.

【図7】図7は、第4実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(a)は、レジスト膜を成膜し、所定のパ
ターニングを行った図であり、(b)は、本発明のトレ
ンチ形成方法によりトレンチを形成した図であり、
(c)は、埋め込み配線を形成した図である。
FIG. 7 is a sectional view of a main process in a manufacturing process of a fourth embodiment. (A) is a diagram in which a resist film is formed and predetermined patterning is performed; (b) is a diagram in which a trench is formed by the trench forming method of the present invention;
(C) is a diagram in which an embedded wiring is formed.

【図8】図8は、第5実施形態の製造工程の主要工程断
面図である。(a)は、レジスト膜を成膜し、所定のパ
ターニングを行った図であり、(b)は、本発明のトレ
ンチ形成方法によりトレンチを形成した図であり、
(c)は、埋め込み配線を形成した図である。
FIG. 8 is a sectional view of a main process in a manufacturing process according to a fifth embodiment. (A) is a diagram in which a resist film is formed and predetermined patterning is performed; (b) is a diagram in which a trench is formed by the trench forming method of the present invention;
(C) is a diagram in which an embedded wiring is formed.

【図9】図9は、従来法による埋め込み配線の形成にお
ける主要工程断面図である。(a)は、レジスト膜を成
膜し、所定のパターニングを行った図であり、(b)
は、本発明のトレンチ形成方法によりトレンチを形成し
た図である。
FIG. 9 is a sectional view of a main step in the formation of a buried interconnect according to a conventional method. FIG. 3A is a diagram in which a resist film is formed and predetermined patterning is performed, and FIG.
FIG. 3 is a view showing a trench formed by the trench forming method of the present invention.

【図10】図10は、従来法による埋め込み配線の形成
における主要工程断面図である。(c)は、埋め込み配
線を形成した図である。
FIG. 10 is a sectional view of a main step in the formation of a buried wiring according to a conventional method. (C) is a diagram in which an embedded wiring is formed.

【図11】図11は、C4 8 の流量変化と、エッチン
グレート及びテーパー角との関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a change in the flow rate of C 4 F 8 and an etching rate and a taper angle.

【図12】図12は、COとArガスの混合割合の変化
と、エッチングレート及びマイクロローィング効果との
関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a change in a mixing ratio of CO and Ar gas, an etching rate, and a micro-rowing effect.

【図13】図13は、O2 ガスの流量変化と、エッチン
グレート及び酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とのエッ
チングにおける選択比との関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a change in the flow rate of O 2 gas, an etching rate, and a selectivity in etching of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

【図14】図14は、本発明の実施に使用することので
きるマグネトロン型RIE装置の概略図である。
FIG. 14 is a schematic diagram of a magnetron-type RIE apparatus that can be used for carrying out the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ウェハ、2…フォーカスリング、3…インシュレー
タリング(石英)、4…磁石、5…デポシールド、6…
バッフル板、7…下部電極、8…上部電極、9…プロセ
スガス、10…リフター機構、11…下部電極冷却用冷
媒配管、12…ウェハ裏面冷却ガス(エッジ)、13…
ウェハ裏面冷却ガス(センター)、14…圧力計、10
1,201,301,601…シリコン半導体基板、1
02,202,302,602…素子分離膜、103,
203,303,603…不純物拡散領域、104,2
04,304,404,504,604…層間絶縁膜、
105,205,305,405,505,605…フ
ォトレジスト膜、106,206,306,406,5
06,606…トレンチパターン、107,207,3
07,607…密着メタル層、108,208,30
8,408,508,608…埋め込み用(配線用)金
属、209…エッチストッパー膜、210,309…絶
縁膜、211…ワード線、512,514…酸化シリコ
ン膜、513…窒化シリコン膜、α,β,γ,δ,ε,
θ,η,A,B…テーパー角、a,b,c,d,e,
g,h…基板の削れ量、f…トレンチの深さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer, 2 ... Focus ring, 3 ... Insulator ring (quartz), 4 ... Magnet, 5 ... Deposit shield, 6 ...
Baffle plate, 7: lower electrode, 8: upper electrode, 9: process gas, 10: lifter mechanism, 11: refrigerant pipe for cooling lower electrode, 12: cooling gas (edge) for wafer back surface, 13 ...
Wafer backside cooling gas (center), 14 ... pressure gauge, 10
1,201,301,601 ... silicon semiconductor substrate, 1
02, 202, 302, 602 ... element isolation film, 103,
203, 303, 603: impurity diffusion regions, 104, 2
04, 304, 404, 504, 604 ... interlayer insulating film,
105, 205, 305, 405, 505, 605 ... photoresist film, 106, 206, 306, 406, 5
06,606 ... Trench pattern, 107,207,3
07,607 ... adhesion metal layer, 108,208,30
8, 408, 508, 608: metal for embedding (for wiring), 209: etch stopper film, 210, 309: insulating film, 211: word line, 512, 514: silicon oxide film, 513: silicon nitride film, α, β, γ, δ, ε,
θ, η, A, B ... taper angles, a, b, c, d, e,
g, h: amount of substrate scraping, f: depth of trench

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁膜を挟んで積層される下層導電層と上
層導電層とを接続するために前記絶縁膜に導電体を充填
するためのトレンチをエッチングにより形成する工程を
有するトレンチの形成方法において、 前記トレンチをエッチングにより形成する工程は、エッ
チングガスとして、少なくともC4 8 またはC3 8
と、CO、Ar及びO2 を使用し、C4 8 またはC3
8 の流量が6〜10sccm、CO/Arの流量比が
10〜20%、O2 の流量が5〜7sccmで、かつエ
ッチングガスの総流量が350sccm〜400scc
m以下でエッチングを行う工程である、 トレンチの形成方法。
1. A method for forming a trench, comprising: forming a trench for filling a conductor in an insulating film by etching to connect a lower conductive layer and an upper conductive layer laminated with an insulating film interposed therebetween. In the step of forming the trench by etching, at least C 4 F 8 or C 3 F 8 is used as an etching gas.
And CO, Ar and O 2 , using C 4 F 8 or C 3
Flow rate F 8 is 6~10sccm, CO / flow ratio of Ar 10 to 20% at a flow rate of O 2 is 5~7Sccm, and total flow rate of etching gas 350sccm~400scc
m, which is a step of performing etching at a depth of not more than m.
【請求項2】前記トレンチは、半導体基板に形成された
導電層と上層配線とを接続するために前記絶縁膜に導電
体を充填するためのトレンチである、 請求項1記載のトレンチの形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the trench is a trench for filling the insulating film with a conductor for connecting a conductive layer formed on a semiconductor substrate and an upper wiring. .
【請求項3】前記トレンチは、下層配線と上層配線とを
接続するために前記絶縁膜に導電体を充填するためのト
レンチである、 請求項1記載のトレンチの形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the trench is a trench for filling the insulating film with a conductor to connect a lower wiring and an upper wiring.
【請求項4】前記トレンチは、ダマシン配線に使用され
るトレンチである、 請求項1記載のトレンチの形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the trench is a trench used for damascene wiring.
【請求項5】前記絶縁膜は、酸化シリコンからなる膜で
ある、 請求項1記載のトレンチの形成方法。
5. The method according to claim 1, wherein the insulating film is a film made of silicon oxide.
【請求項6】前記絶縁膜は、窒化シリコンからなる膜で
ある、 請求項1記載のトレンチの形成方法。
6. The method according to claim 1, wherein the insulating film is a film made of silicon nitride.
【請求項7】前記絶縁膜は、酸化シリコン、窒化シリコ
ンおよび酸化シリコンの積層体からなる膜である、 請求項1記載のトレンチの形成方法。
7. The method for forming a trench according to claim 1, wherein the insulating film is a film made of a stacked body of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxide.
【請求項8】前記トレンチをエッチングにより形成する
工程は、マグネトロン方式の反応性イオンエッチング
(RIE)装置により行う工程である、 請求項1記載のトレンチの形成方法。
8. The method according to claim 1, wherein the step of forming the trench by etching is performed by a magnetron reactive ion etching (RIE) apparatus.
【請求項9】半導体基板上もしくは半導体基板上に下層
導電層を形成する工程と、 前記下層導電層上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に、下層導電層と上層導電層とを接続するた
めに導電体を充填するために、エッチングガスとして、
少なくともC4 8 またはC3 8 と、CO,Ar及び
2 を使用し、C4 8 またはC3 8 の流量が6〜1
0sccm、CO/Arの流量比が10〜20%、O2
の流量が5〜7sccmで、かつエッチングガスの総流
量が350sccm〜400sccm以下でエッチング
することによりトレンチを形成する工程と、 前記トレンチを埋め込むように導電性物質を成膜する工
程を有する、 半導体装置の製造方法。
9. A step of forming a lower conductive layer on a semiconductor substrate or on a semiconductor substrate; a step of forming an insulating film on the lower conductive layer; and forming a lower conductive layer and an upper conductive layer on the insulating film. As an etching gas to fill the conductor to connect
At least C 4 F 8 or C 3 F 8 , CO, Ar and O 2 are used, and the flow rate of C 4 F 8 or C 3 F 8 is 6-1.
0 sccm, CO / Ar flow rate ratio 10-20%, O 2
A step of forming a trench by etching at a flow rate of 5 to 7 sccm and a total flow rate of etching gas of 350 sccm to 400 sccm or less, and a step of forming a conductive material so as to fill the trench. Manufacturing method.
【請求項10】前記トレンチを形成する工程と前記トレ
ンチを埋め込むように導電性物質を成膜する工程の間
に、さらに前記トレンチの底部および側面に密着メタル
層を形成する工程を有する、 請求項9記載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 10, further comprising, between the step of forming the trench and the step of forming a conductive material so as to fill the trench, a step of forming an adhesion metal layer on the bottom and side surfaces of the trench. 10. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 9.
【請求項11】前記トレンチは、半導体基板に形成され
た導電層と上層配線とを接続するために前記絶縁膜に導
電体を充填するためのトレンチである、 請求項9記載の半導体装置の製造方法。
11. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 9, wherein said trench is a trench for filling said insulating film with a conductor for connecting a conductive layer formed on a semiconductor substrate and an upper layer wiring. Method.
【請求項12】前記トレンチは、下層配線と上層配線と
を接続するために前記絶縁膜に導電体を充填するための
トレンチである、 請求項9記載の半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein said trench is a trench for filling said insulating film with a conductor for connecting a lower wiring and an upper wiring.
【請求項13】前記トレンチは、ダマシン配線に使用さ
れるトレンチである、 請求項9記載の半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein said trench is a trench used for damascene wiring.
【請求項14】前記絶縁膜は、酸化シリコンからなる膜
である、 請求項9記載のトレンチの形成方法。
14. The method according to claim 9, wherein the insulating film is a film made of silicon oxide.
【請求項15】前記絶縁膜は、窒化シリコンからなる膜
である、 請求項9記載のトレンチの形成方法。
15. The method according to claim 9, wherein the insulating film is a film made of silicon nitride.
【請求項16】前記絶縁膜は、酸化シリコン、窒化シリ
コンおよび酸化シリコンの積層体からなる膜である、請
求項9記載のトレンチの形成方法。
16. The method for forming a trench according to claim 9, wherein said insulating film is a film made of a laminate of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxide.
【請求項17】前記密着メタル層は、窒化シリコンから
なる層である、 請求項10記載のトレンチの形成方法。
17. The method according to claim 10, wherein the adhesion metal layer is a layer made of silicon nitride.
JP9184598A 1998-04-03 1998-04-03 Trench forming method and manufacture thereof Pending JPH11288923A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9184598A JPH11288923A (en) 1998-04-03 1998-04-03 Trench forming method and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9184598A JPH11288923A (en) 1998-04-03 1998-04-03 Trench forming method and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11288923A true JPH11288923A (en) 1999-10-19

Family

ID=14037921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9184598A Pending JPH11288923A (en) 1998-04-03 1998-04-03 Trench forming method and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11288923A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001037325A3 (en) * 1999-11-18 2002-01-24 Infineon Technologies Corp A method of forming wires on an integrated circuit chip
JP2003007679A (en) * 2001-06-22 2003-01-10 Tokyo Electron Ltd Dry etching method
DE10305602A1 (en) * 2002-11-11 2004-06-03 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Method and apparatus for generating a gas plasma, gas composition for generating plasma, and method for producing a semiconductor device using the same
JP2007027690A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Hynix Semiconductor Inc Method for forming metal wiring and contact plug for flash memory element
CN110571150A (en) * 2019-09-12 2019-12-13 长江存储科技有限责任公司 Etching method of high-aspect-ratio opening and semiconductor device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001037325A3 (en) * 1999-11-18 2002-01-24 Infineon Technologies Corp A method of forming wires on an integrated circuit chip
JP2003007679A (en) * 2001-06-22 2003-01-10 Tokyo Electron Ltd Dry etching method
DE10305602A1 (en) * 2002-11-11 2004-06-03 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Method and apparatus for generating a gas plasma, gas composition for generating plasma, and method for producing a semiconductor device using the same
DE10305602B4 (en) * 2002-11-11 2005-05-04 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Method and apparatus for generating a gas plasma and method for producing a semiconductor device
US7578944B2 (en) 2002-11-11 2009-08-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for generating gas plasma, gas composition for generating plasma and method for manufacturing semiconductor device using the same
US8083892B2 (en) 2002-11-11 2011-12-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for generating gas plasma, gas composition for generating plasma and method for manufacturing semiconductor device using the same
JP2007027690A (en) * 2005-07-14 2007-02-01 Hynix Semiconductor Inc Method for forming metal wiring and contact plug for flash memory element
CN110571150A (en) * 2019-09-12 2019-12-13 长江存储科技有限责任公司 Etching method of high-aspect-ratio opening and semiconductor device
CN110571150B (en) * 2019-09-12 2022-09-02 长江存储科技有限责任公司 Etching method of high-aspect-ratio opening and semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4094073B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
US6022802A (en) Low dielectric constant intermetal dielectric (IMD) by formation of air gap between metal lines
US5833817A (en) Method for improving conformity and contact bottom coverage of sputtered titanium nitride barrier layers
US6294476B1 (en) Plasma surface treatment method for forming patterned TEOS based silicon oxide layer with reliable via and interconnection formed therethrough
US20060246714A1 (en) Method of forming a conductive contact
JPH09148268A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6309977B1 (en) Method for the etchback of a conductive material
US4708767A (en) Method for providing a semiconductor device with planarized contacts
JP2002543610A (en) Removal method of SiC
US7274049B2 (en) Semiconductor assemblies
JPH08274043A (en) Manufacture of semiconductor device
US6573181B1 (en) Method of forming contact structures using nitrogen trifluoride preclean etch process and a titanium chemical vapor deposition step
US20030003721A1 (en) Thin titanium nitride layers used in conjunction with tungsten
JP3048567B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6054377A (en) Method for forming an inlaid via in a semiconductor device
US6136691A (en) In situ plasma clean for tungsten etching back
US5977636A (en) Method of forming an electrically conductive contact plug, method of forming a reactive or diffusion barrier layer over a substrate, integrated circuitry, and method of forming a layer of titanium boride
US20020040885A1 (en) Plasma etching process and semiconductor plasma etching process
JP2000150641A (en) Manufacture of semiconductor device
US6693042B1 (en) Method for etching a dielectric layer formed upon a barrier layer
US6221760B1 (en) Semiconductor device having a silicide structure
US6236091B1 (en) Method of forming a local interconnect with improved etch selectivity of silicon dioxide/silicide
JPH11288923A (en) Trench forming method and manufacture thereof
EP0257948A2 (en) Conductive via plug for CMOS devices
US6291346B1 (en) Titanium silicide layer formation method