JPH113994A - Forming method of protrusion structure, forming method of ldd structure, wiring forming method and trench forming method - Google Patents

Forming method of protrusion structure, forming method of ldd structure, wiring forming method and trench forming method

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JPH113994A
JPH113994A JP15405497A JP15405497A JPH113994A JP H113994 A JPH113994 A JP H113994A JP 15405497 A JP15405497 A JP 15405497A JP 15405497 A JP15405497 A JP 15405497A JP H113994 A JPH113994 A JP H113994A
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JP
Japan
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etching
forming
trench
layer
etched
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JP15405497A
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Inventor
Arirou Sekiyama
有郎 関山
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Oki Electric Industry Co Ltd
Miyazaki Oki Electric Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
Miyazaki Oki Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new forming method for protrusion structure. SOLUTION: The total pressure of a vacuum chamber is set to 0.3-0.4 Pa, microwave power to 400 W, the bias power of 13.56 MHz to 40 W, and Cl2 is introduced at 30 sccm and O2 at 10 sccm as a condition for etching speed in an etched layer part 42a, which is detached from an etching mask pattern 44, becomes slower than the deposition rate of a reaction product by etching. Microwave plasma etching is executed on the etched layer. Thus, trenches 46 are formed in the etched layer part 42b, which is close to the etching mask pattern 44. Thus, the trenches 46 are filled, and a protrusion structure is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関する。詳しくは、プラズマエッチングを用い
た突起構造の形成方法、それを用いたLDD(lightly
doped drain )構造の形成方法および配線形成方法、並
びに、トレンチ形成方法に関する。
[0001] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. More specifically, a method of forming a projection structure using plasma etching, and an LDD (lightly
The present invention relates to a method for forming a doped drain structure, a method for forming a wiring, and a method for forming a trench.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、LDD構造を形成するにあたって
は、通常、ゲート電極をマスクとして用いて、半導体基
板に1回目のイオン注入を行なって低濃度不純物拡散領
域を形成した後、ゲート電極の両側にスペーサを形成
し、このスペーサおよびゲート電極をマスクとして用い
て半導体基板に2回目のイオン注入を行なって高濃度不
純物拡散領域を形成していた。そして、このスペーサ
は、ゲート電極を含む半導体基板の上面に酸化膜を一旦
形成し、これを反応性イオンエッチング(RIE)によ
って部分的に除去することによって、ゲート電極の両側
の残存酸化膜として形成していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in forming an LDD structure, usually, first ion implantation is performed on a semiconductor substrate using a gate electrode as a mask to form a low-concentration impurity diffusion region, and then both sides of the gate electrode are formed. A second ion implantation is performed on the semiconductor substrate using the spacer and the gate electrode as a mask to form a high-concentration impurity diffusion region. The spacer is formed as a residual oxide film on both sides of the gate electrode by temporarily forming an oxide film on the upper surface of the semiconductor substrate including the gate electrode and partially removing the oxide film by reactive ion etching (RIE). Was.

【0003】また、従来、半導体装置の配線は、通常、
金属膜上の配線形成予定領域にレジストパタンを形成
し、このレジストパタンをエッチングマスクとして用い
て金属膜をドライエッチングすることによって、画成形
成していた。
Conventionally, the wiring of a semiconductor device is usually
A resist pattern is formed in a region where a wiring is to be formed on the metal film, and the metal film is dry-etched using the resist pattern as an etching mask, thereby defining and forming the metal film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のLDD
構造の形成技術では、ゲート電極の両側にスペーサ(サ
イドウォール)を形成するため、RIEを行っている
が、この方法であると、RIEにより半導体基板にダメ
ージ層が形成されてしまう。ダメージ層が形成される
と、後の酸化工程において酸化が進行しないため、設計
通りの厚さの酸化膜の形成が困難となる。また、このダ
メージ層に達するコンタクトホールにコンタクト層が形
成された場合、コンタクト抵抗が大きくなってしまう。
The above-mentioned conventional LDD
In the structure forming technique, RIE is performed to form spacers (sidewalls) on both sides of the gate electrode. However, according to this method, a damaged layer is formed on the semiconductor substrate by RIE. When the damaged layer is formed, the oxidation does not proceed in a subsequent oxidation step, so that it is difficult to form an oxide film having a designed thickness. Also, if a contact layer is formed in the contact hole reaching the damaged layer, the contact resistance will increase.

【0005】このため、ダメージ層を形成することなく
LDD構造を形成する方法の実現が望まれていた。
Therefore, it has been desired to realize a method for forming an LDD structure without forming a damaged layer.

【0006】また、従来のドライエッチングを用いた配
線形成方法においては、銅のようにドライエッチングに
より沸点の高いハロゲン化合物が生成される配線材料を
用いて配線を形成することが困難であった。その理由
は、沸点の高いハロゲン化合物は被エッチング領域から
除去されにくいためである。このため、特に銅は電気抵
抗が小さいというメリットがあるにも関わらず、配線材
料として利用することが困難であった。
Further, in the conventional wiring forming method using dry etching, it has been difficult to form wiring using a wiring material such as copper which produces a halogen compound having a high boiling point by dry etching. The reason is that a halogen compound having a high boiling point is not easily removed from the region to be etched. For this reason, it has been difficult to use copper as a wiring material in spite of the advantage that copper has a small electric resistance.

【0007】このため、ドライエッチングにより沸点の
高いハロゲン化合物が生成される配線材料を用いて配線
を形成することができる配線形成方法の実現が望まれて
いた。
For this reason, it has been desired to realize a wiring forming method capable of forming a wiring using a wiring material that produces a halogen compound having a high boiling point by dry etching.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る発明者
は、種々の検討および実験を重ねた結果、LDD構造の
形成工程において形成されるスペーサおよび配線といっ
た、下地面に対して突起した突起構造を、トレンチ
(溝)を形成して、このトレンチ内に所要の材料を埋め
込むことによって形成することを考えついた。
As a result of various studies and experiments, the inventors of the present invention have found that a projection structure such as a spacer and a wiring formed in an LDD structure forming step is formed on an underlying surface. Was formed by forming a trench (groove) and embedding a required material in the trench.

【0009】さらに、この発明者は、プラズマエッチン
グの際に、エッチングマスクパタンに近接した被エッチ
ング層部分のエッチング速度が、エッチングマスクパタ
ンから離れた部分の被エッチング層部分のエッチング速
度よりも速くなる現象をトレンチの形成に利用すること
を思いついた。
Furthermore, the present inventor has found that, during plasma etching, the etching rate of the portion of the layer to be etched close to the etching mask pattern is higher than the etching rate of the portion of the layer to be etched away from the etching mask pattern. I came up with the idea of using the phenomenon to form trenches.

【0010】この現象は、プラズマの収束(フォーカシ
ングとも称する。)によるものと考えられており、従来
の半導体製造工程においては、被エッチング層の部分に
よってエッチング速度が不均一となるため、望ましくな
い現象とされていた。
This phenomenon is considered to be due to the convergence (also referred to as focusing) of the plasma. In the conventional semiconductor manufacturing process, the etching rate becomes non-uniform depending on the portion of the layer to be etched, which is an undesirable phenomenon. And it was.

【0011】プラズマの収束とは、エッチングの際に、
エッチングマスクパタンに近接した被エッチング層部分
に、エッチングマスクパタンの側面で散乱したイオン
(側面で跳ね返されたイオン)が当たるために、他の部
分よりも多くのイオンが当たる現象をいう。プラズマエ
ッチングの際のエッチング速度には、ラジカルの反応性
とイオンの物理的な補助作用(イオンアシストもしくは
イオンエンハンストエッチングとも称する。)とがそれ
ぞれ寄与する。従って、エッチングマスクに近接した被
エッチング層部分では、イオンがより多く当るためにイ
オンアシストが他の部分よりも強くなり、このため、エ
ッチング速度が他の部分よりも速くなると考えられる。
[0011] The convergence of plasma means that, during etching,
This is a phenomenon in which ions scattered on the side surface of the etching mask pattern (ions bounced off on the side surface) hit the portion of the layer to be etched close to the etching mask pattern, so that more ions are hit than other portions. The reactivity of radicals and the physical assisting action of ions (also referred to as ion assist or ion enhanced etching) contribute to the etching rate in plasma etching. Therefore, in the portion of the layer to be etched close to the etching mask, more ions are applied, so that the ion assist is stronger than in the other portions. Therefore, it is considered that the etching rate is higher than in other portions.

【0012】そこで、この発明の突起構造の形成方法に
よれば、(a)下地上に、被エッチング層を形成する工
程と、(b)被エッチング層上に、エッチングマスクパ
タンを形成する工程と、(c)エッチングマスクパタン
に近接した被エッチング層部分に、プラズマエッチング
におけるプラズマの収束を利用して、下地に達するトレ
ンチを形成する工程と、(d)トレンチ内に、当該トレ
ンチを埋める充填部で以って突起構造を形成する工程と
を含むことを特徴とする。
Therefore, according to the method of forming a projection structure of the present invention, (a) a step of forming a layer to be etched on a base, and (b) a step of forming an etching mask pattern on the layer to be etched. (C) a step of forming a trench reaching the base by utilizing convergence of plasma in plasma etching in a portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern; and (d) a filling portion for filling the trench in the trench. And forming a projection structure.

【0013】このように、この発明の突起構造の形成方
法によれば、エッチングマスクパタンに近接した被エッ
チング層部分に、プラズマエッチングにおけるプラズマ
の収束を利用して、下地に達するトレンチを形成する。
また、プラズマの収束を利用してトレンチを形成するに
は、エッチングマスクパタンから離れた被エッチング層
部分におけるエッチング速度が、この被エッチング層部
分に対するエッチングによる反応生成物の堆積速度より
も遅くなる条件下で、被エッチング層に対してプラズマ
エッチングを行なうと良い。このようにすれば、エッチ
ングマスクから離れた被エッチング層部分では、エッチ
ング速度よりも反応生成物の堆積速度が速いため、エッ
チングは実質的に進まない。一方、エッチングマスクに
近接した被エッチング層部分では、プラズマの収束が生
じるために、エッチング速度が他の部分よりも速くな
る。このため、エッチングマスクに近接した被エッチン
グ層部分で選択的にエッチングが進む。その結果、エッ
チングマスクに近接した被エッチング層部分にトレンチ
が形成される。
As described above, according to the projection structure forming method of the present invention, a trench reaching the base is formed in the portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern by utilizing the convergence of plasma in plasma etching.
Further, in order to form a trench using the convergence of plasma, the etching rate in a portion to be etched away from the etching mask pattern is lower than the deposition rate of a reaction product by etching on the portion to be etched. Below, it is preferable to perform plasma etching on the layer to be etched. In this case, the etching does not substantially proceed in the portion of the layer to be etched away from the etching mask because the deposition rate of the reaction product is higher than the etching rate. On the other hand, in the portion of the layer to be etched close to the etching mask, the plasma is converged, so that the etching rate is higher than in other portions. For this reason, the etching proceeds selectively in the portion of the layer to be etched close to the etching mask. As a result, a trench is formed in the portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask.

【0014】そして、このトレンチ内に突起構造の材料
を埋め込んで、下地面に対して突起した突起構造を形成
する。
Then, a material having a projecting structure is buried in the trench to form a projecting structure projecting from the underlying surface.

【0015】また、トレンチの幅や深さといった形状
は、プラズマエッチングの条件によって制御することが
できる。例えば、プラズマエッチングの際に、被エッチ
ング層に入射するプラズマのイオンエネルギーが高いほ
ど、イオンの直進性が高くなる。その結果、形成される
トレンチの幅は狭く、かつ、トレンチのエッチング速度
は速くなる傾向がある。すなわち、一定時間で形成され
るトレンチの形状は、狭くかつ深くなる傾向がある。
The shape such as the width and the depth of the trench can be controlled by the conditions of the plasma etching. For example, in plasma etching, the higher the ion energy of the plasma incident on the layer to be etched, the higher the straightness of the ions. As a result, the width of the formed trench tends to be narrow and the etching rate of the trench tends to be high. That is, the shape of the trench formed in a certain time tends to be narrow and deep.

【0016】一方、プラズマのイオンエネルギーが低い
ほど、イオンの直進性が低くなる。その結果、形成され
るトレンチの幅は広く、かつ、トレンチのエッチング速
度は遅くなる傾向がある。すなわち、一定時間で形成さ
れるトレンチの形状は、広くかつ浅くなる傾向がある。
On the other hand, the lower the ion energy of the plasma, the lower the straightness of the ions. As a result, the width of the formed trench tends to be wide, and the etching rate of the trench tends to be low. That is, the shape of the trench formed in a certain time tends to be wide and shallow.

【0017】また、トレンチの形成にあたっては、プラ
ズマエッチング装置のチャンバの圧力が低いほど、イオ
ンの直進性が高くなる。その結果、形成されるトレンチ
の幅は狭く、かつ、トレンチのエッチング速度は速くな
る傾向がある。すなわち、一定時間で形成されるトレン
チの形状は、狭くかつ深くなる傾向がある。
In forming the trench, the lower the pressure in the chamber of the plasma etching apparatus, the higher the straightness of ions. As a result, the width of the formed trench tends to be narrow and the etching rate of the trench tends to be high. That is, the shape of the trench formed in a certain time tends to be narrow and deep.

【0018】一方、チャンバの圧力が高いほど、イオン
の直進性が低くなる。その結果、形成されるトレンチの
幅は広く、かつ、トレンチのエッチング速度は遅くなる
傾向がある。すなわち、一定時間で形成されるトレンチ
の形状は、広くかつ浅くなる傾向がある。
On the other hand, the higher the pressure in the chamber, the lower the straightness of ions. As a result, the width of the formed trench tends to be wide, and the etching rate of the trench tends to be low. That is, the shape of the trench formed in a certain time tends to be wide and shallow.

【0019】従って、被エッチング層に入射するプラズ
マのイオンエネルギーが高く、かつ、チャンバの圧力が
低いほど、一定時間に形成されるトレンチの形状は狭く
かつ深くなる傾向がある。一方、イオンエネルギーが低
く、かつ、チャンバの圧力が高いほど、一定時間に形成
されるトレンチの形状は広くかつ浅くなる傾向がある。
Therefore, as the ion energy of the plasma incident on the layer to be etched is higher and the pressure of the chamber is lower, the shape of the trench formed in a given time tends to be narrower and deeper. On the other hand, as the ion energy is lower and the pressure in the chamber is higher, the shape of the trench formed in a certain time tends to be wider and shallower.

【0020】また、トレンチの幅は、フォトリソグラフ
ィの分解能の制約を受けない。このため、この発明の突
起構造の形成方法によれば、例えば比較例1で説明した
従来フォトリソグラフィの分解能よりも狭い幅のトレン
チも形成することができる。その結果、フォトリソグラ
フィの分解能よりも幅の狭い突起構造を形成することも
できる。
The width of the trench is not restricted by the resolution of photolithography. Therefore, according to the projection structure forming method of the present invention, for example, a trench having a width smaller than the resolution of the conventional photolithography described in Comparative Example 1 can also be formed. As a result, a projection structure narrower than the resolution of photolithography can be formed.

【0021】また、この発明の突起構造の形成方法の実
施にあたり好ましくは、プラズマエッチングをマイクロ
波プラズマエッチングとするのが良い。
In carrying out the method of forming a projection structure according to the present invention, preferably, the plasma etching is microwave plasma etching.

【0022】マイクロ波プラズマエッチングの場合は、
他のプラズマエッチングに比べて、プラズマの密度が高
い。通常、プラズマ密度が高いほど、エッチング速度も
速い。このため、マイクロ波プラズマエッチングを行な
えば、エッチング速度を速くすることことができる。
In the case of microwave plasma etching,
The plasma density is higher than other plasma etching. Usually, the higher the plasma density, the faster the etching rate. Therefore, if microwave plasma etching is performed, the etching rate can be increased.

【0023】また、マイクロ波プラズマエッチングを行
なうマイクロ波プラズマエッチング装置においては、イ
オンの加速電圧(バイアスパワー)を、プラズマの発生
機構とは個別に決定することができる。このため、イオ
ンの加速電圧によって決まるイオンパワーを、プラズマ
の発生機構とは独立して制御することができる。その結
果、トレンチが形成されるエッチング条件を容易に定め
ることができる。
In a microwave plasma etching apparatus for performing microwave plasma etching, the acceleration voltage (bias power) of ions can be determined independently of the plasma generation mechanism. Therefore, the ion power determined by the ion acceleration voltage can be controlled independently of the plasma generation mechanism. As a result, the etching conditions for forming the trench can be easily determined.

【0024】また、マイクロ波プラズマエッチングの場
合は、他のプラズマエッチングに比べて電子温度が高
い。一般に、電子温度が高いと、イオンの散乱が起こり
易くなる。イオンの散乱が起き易くなるとイオンの収束
が起き易くなるため、トレンチが形成され易い。これに
対して、従来は、電子温度が高いことは、イオンの散乱
が起き易くなるため、プラズマエッチングにおいて望ま
しくない事とされていた。
In the case of microwave plasma etching, the electron temperature is higher than in other types of plasma etching. Generally, when the electron temperature is high, ion scattering is likely to occur. When ion scattering is easily caused, ion convergence is easily caused, so that a trench is easily formed. On the other hand, conventionally, it has been considered that a high electron temperature is not desirable in plasma etching because ion scattering easily occurs.

【0025】また、この発明のLDD構造の形成方法
は、この発明の突起構造の形成方法をLDD構造の形成
に適用したものである。そして、この発明のLDD構造
の形成方法によれば、(a)半導体基板および当該半導
体基板上に設けられたエッチングストップ層を以って構
成された下地上に、導電性の被エッチング層を形成する
工程と、(b)被エッチング層上に、エッチングマスク
パタンを形成する工程と、(c)エッチングマスクパタ
ンに近接した被エッチング層部分に、プラズマエッチン
グにおけるプラズマの収束を利用して、下地に達するト
レンチを形成する工程と、(d)トレンチの底部に露出
したエッチングストップ層部分を介して半導体基板に不
純物を注入することにより、低濃度不純物拡散領域を形
成する工程と、(e)トレンチ内に、当該トレンチを埋
める充填部で以って突起構造を形成する工程と、(f)
エッチングマスクパタン直下の残存被エッチング層部分
以外の残存被エッチング層を除去する工程と、(g)エ
ッチングマスクパタンおよび突起構造をマスクとして用
いて、エッチングストップ層を介して半導体基板に対し
て不純物を注入することにより、低濃度不純物拡散領域
よりも不純物濃度の高い高濃度不純物拡散領域を形成す
る工程とを含むことを特徴とする。
The method for forming an LDD structure according to the present invention is obtained by applying the method for forming a projection structure according to the present invention to forming an LDD structure. According to the method of forming an LDD structure of the present invention, (a) forming a conductive layer to be etched on a base constituted by a semiconductor substrate and an etching stop layer provided on the semiconductor substrate; (B) forming an etching mask pattern on the layer to be etched, and (c) forming a base layer on the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern by utilizing the convergence of plasma in plasma etching. (D) forming a low-concentration impurity diffusion region by implanting impurities into the semiconductor substrate through an etching stop layer portion exposed at the bottom of the trench; and (e) forming a low-concentration impurity diffusion region. Forming a protruding structure with a filling portion filling the trench; (f)
Removing the remaining layer to be etched other than the portion of the layer to be etched immediately below the etching mask pattern; and (g) using the etching mask pattern and the projection structure as a mask to remove impurities from the semiconductor substrate via the etching stop layer. Forming a high-concentration impurity diffusion region having a higher impurity concentration than the low-concentration impurity diffusion region by implantation.

【0026】このように、この発明のLDD構造の形成
方法によれば、トレンチにスペーサ(サイドウォール)
の材料を埋め込むことによってスペーサを形成する。こ
のため、スペーサを形成する際に、半導体基板にダメー
ジ層が形成されない。
As described above, according to the LDD structure forming method of the present invention, the spacer (sidewall) is formed in the trench.
The spacer is formed by embedding the above material. Therefore, when forming the spacer, no damage layer is formed on the semiconductor substrate.

【0027】また、この発明のLDD構造の形成方法の
実施にあたり、好ましくは、(c)工程において、プラ
ズマエッチングをマイクロ波プラズマエッチングとする
のが良い。
In carrying out the method for forming an LDD structure according to the present invention, preferably, in step (c), the plasma etching is microwave plasma etching.

【0028】また、この発明の配線形成方法は、この発
明の突起構造の形成方法を半導体装置の配線の形成に適
用したものである。そして、この発明の配線形成方法に
よれば、(a)絶縁性の下地上に、被エッチング層を形
成する工程と、(b)被エッチング層上にエッチングマ
スクパタンを形成する工程と、(c)エッチングマスク
パタンに近接した被エッチング層部分に、プラズマエッ
チングにおけるプラズマの収束を利用して、下地に達す
るトレンチを形成する工程と、(d)エッチングマスク
パタンを除去する工程と、(e)トレンチ内に、当該ト
レンチを埋める充填部で以って突起構造を形成する工程
と、(f)残存被エッチング層を除去することにより、
突起構造からなる配線を形成する工程とを含むことを特
徴とする。
Further, the method of forming a wiring according to the present invention is an application of the method of forming a projection structure of the present invention to forming wiring of a semiconductor device. According to the wiring forming method of the present invention, (a) a step of forming a layer to be etched on an insulating lower ground; (b) a step of forming an etching mask pattern on the layer to be etched; A) forming a trench in the portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern by using convergence of plasma in plasma etching, reaching a base; (d) removing the etching mask pattern; Forming a protruding structure with a filling portion filling the trench, and (f) removing the remaining etched layer,
Forming a wiring having a projection structure.

【0029】このように、この発明の配線形成方法によ
れば、トレンチに配線の材料を埋め込むことによって配
線を形成する。その結果、配線の材料となる充填膜を形
成した後の工程で、ドライエッチングを行なう必要がな
い。このため、ドライエッチングにより沸点の高いハロ
ゲン化合物が生成される配線材料、例えば銅を用いた配
線を形成することができる。
As described above, according to the wiring forming method of the present invention, the wiring is formed by embedding the wiring material in the trench. As a result, it is not necessary to perform dry etching in a step after forming a filling film to be a material for wiring. Therefore, it is possible to form a wiring using a wiring material in which a halogen compound having a high boiling point is generated by dry etching, for example, wiring using copper.

【0030】また、この発明の配線形成方法によれば、
従来はフォトリソグラフィの分解能の制約によって形成
が困難であった細い配線を形成することもできる。
According to the wiring forming method of the present invention,
It is also possible to form a thin wiring which has conventionally been difficult to form due to the limitation of the resolution of photolithography.

【0031】また、この発明の配線形成方法の実施にあ
たり、好ましくは、(c)工程において、プラズマエッ
チングをマイクロ波プラズマエッチングとするのが良
い。
In carrying out the wiring forming method of the present invention, preferably, in the step (c), the plasma etching is microwave plasma etching.

【0032】また、この発明の配線形成方法の実施にあ
たり、好ましくは、充填膜として銅膜を用いると良い。
従来から用いられている配線材料(例えばAlSiCu
合金)に比べて、銅は電気抵抗が小さい。このため、銅
を用いれば、配線抵抗の小さな配線を形成することがで
きる。
In carrying out the wiring forming method of the present invention, it is preferable to use a copper film as the filling film.
Conventional wiring materials (for example, AlSiCu
Copper) has a lower electrical resistance than alloys. Therefore, if copper is used, a wiring having a low wiring resistance can be formed.

【0033】また、この発明のトレンチ形成方法によれ
ば、下地上にエッチングマスクパタンを形成し、エッチ
ングマスクパタンに近接した被エッチング層部分に、プ
ラズマエッチングにおけるプラズマの収束を利用して、
トレンチを形成することを特徴とする。
Further, according to the trench forming method of the present invention, an etching mask pattern is formed on a base, and the convergence of plasma in plasma etching is applied to a portion of a layer to be etched adjacent to the etching mask pattern.
The method is characterized in that a trench is formed.

【0034】このように、この発明のトレンチの形成方
法によれば、プラズマエッチングを用いてトレンチを形
成する。このため、トレンチの幅は、フォトリソグラフ
ィの分解能の制約を受けない。その結果、フォトリソグ
ラフィの分解能よりも幅の狭いトレンチも形成すること
ができる。
As described above, according to the trench forming method of the present invention, the trench is formed by using the plasma etching. For this reason, the width of the trench is not restricted by the resolution of photolithography. As a result, a trench narrower than the resolution of photolithography can be formed.

【0035】また、この発明のトレンチ形成方法の実施
にあたり、好ましくは、プラズマエッチングをマイクロ
波プラズマエッチングとするのが良い。
In carrying out the trench forming method of the present invention, preferably, the plasma etching is microwave plasma etching.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態について説明する。尚、参照する図は、これ
らの発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状
および配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。した
がって、この発明は図示例に限定されるものではない。
また、図は、断面を表すハッチングを一部省略して示す
場合がある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings referred to merely schematically show the sizes, shapes, and arrangements of the components so that these inventions can be understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated example.
In the drawings, hatching indicating a cross section may be partially omitted.

【0037】次に、この発明の理解を容易にするため、
各実施の形態の説明に先立ち、比較例として、従来のト
レンチの形成方法、LDD構造の形成方法および配線形
成方法の例についてそれぞれ簡単に説明する。
Next, in order to facilitate understanding of the present invention,
Prior to the description of each embodiment, examples of a conventional method of forming a trench, a method of forming an LDD structure, and a method of forming a wiring will be briefly described as comparative examples.

【0038】[比較例1]比較例1においては、図10
を参照して、従来のトレンチ形成方法の一例について簡
単に説明する。図10の(A)および(B)は、従来の
トレンチ形成方法の説明に供する断面工程図である。
Comparative Example 1 In Comparative Example 1, FIG.
, An example of a conventional trench forming method will be briefly described. (A) and (B) of FIG. 10 are cross-sectional process drawings for explaining a conventional trench forming method.

【0039】比較例1においては、先ず、トレンチを形
成する下地10上に、レジストパタン12を形成する。
このレジストパタン12は、トレンチ形成予定領域14
上に開口部16を設けてある(図10の(A))。
In Comparative Example 1, first, a resist pattern 12 is formed on a base 10 for forming a trench.
This resist pattern 12 is formed in a region 14 where a trench is to be formed.
An opening 16 is provided on the upper side (FIG. 10A).

【0040】次に、このレジストパタン12をエッチン
グマスクとして用いて、開口部16に露出している下地
10の部分を選択的にドライエッチングすることによ
り、トレンチを形成する(図10の(B))。
Next, using the resist pattern 12 as an etching mask, a portion of the base 10 exposed in the opening 16 is selectively dry-etched to form a trench (FIG. 10B). ).

【0041】ところで、従来のフォトリソグラフィーお
よびエッチングによりトレンチを形成する場合には、使
用する光線(例えば紫外線)の波長によって、フォトリ
ソグラフィの分解能が決まってしまう。このため、この
分解能の寸法よりも狭い幅を有するトレンチを形成する
ことは困難であった。例えば、i線を使用したフォトリ
ソグラフィーにおいては、0.3μmが限界分解能であ
り、これよりも狭い幅のトレンチを形成することは困難
であった。
When a trench is formed by conventional photolithography and etching, the resolution of photolithography is determined by the wavelength of a light beam (eg, ultraviolet light) used. For this reason, it has been difficult to form a trench having a width smaller than this resolution dimension. For example, in photolithography using i-line, the limit resolution is 0.3 μm, and it has been difficult to form a trench with a width smaller than 0.3 μm.

【0042】[比較例2]比較例2においては、図11
を参照して、従来のLDD構造の形成方法の一例につい
て簡単に説明する。図11の(A)〜(D)は、従来の
LDD構造の形成方法の説明に供する断面工程図であ
る。
Comparative Example 2 In Comparative Example 2, FIG.
, An example of a conventional method of forming an LDD structure will be briefly described. (A) to (D) of FIG. 11 are cross-sectional process diagrams for explaining a conventional method of forming an LDD structure.

【0043】比較例2においては、先ず、シリコン基板
(Si基板)20上にフォトリソグラフィおよびエッチ
ングによってゲート電極22を形成する。このゲート電
極22上には、レジストパタン24が残存している。そ
して、このレジストパタン24およびゲート電極22を
マスクとして用いて、Si基板20の上方から不純物を
イオン注入して、ゲート電極22の直下以外のSi基板
20の表面付近に低濃度不純物拡散領域26を形成する
(図11の(A))。
In Comparative Example 2, first, a gate electrode 22 is formed on a silicon substrate (Si substrate) 20 by photolithography and etching. On this gate electrode 22, a resist pattern 24 remains. Then, using the resist pattern 24 and the gate electrode 22 as a mask, impurities are ion-implanted from above the Si substrate 20 to form a low-concentration impurity diffusion region 26 near the surface of the Si substrate 20 other than immediately below the gate electrode 22. (FIG. 11A).

【0044】次に、低濃度不純物拡散領域26が形成さ
れたSi基板20上およびレジストパタン24上に、酸
化膜(SiO2 膜)28を形成する(図11の
(B))。
Next, an oxide film (SiO 2 film) 28 is formed on the Si substrate 20 on which the low-concentration impurity diffusion regions 26 are formed and on the resist pattern 24 (FIG. 11B).

【0045】次に、反応性イオンエッチング(RIE)
を用いて、酸化膜28を、ゲート電極22の側壁部分を
残して除去する。ゲート電極22の側壁部分に形成され
た残存酸化膜28aを以下、スペーサ(若しくはサイド
ウォール)28aと称する(図11の(C))。
Next, reactive ion etching (RIE)
The oxide film 28 is removed except for the side wall portion of the gate electrode 22 by using. The remaining oxide film 28a formed on the side wall of the gate electrode 22 is hereinafter referred to as a spacer (or sidewall) 28a (FIG. 11C).

【0046】次に、レジストパタン24およびスペーサ
28aをマスクとして用いて、Si基板20の上方から
不純物をイオン注入して、高濃度不純物拡散領域30を
形成する。この際、低濃度不純物拡散領域26は、スペ
ーサ28aの直下の部分にのみ残存した低濃度不純物拡
散領域26aとなる(図11の(D))。
Next, using the resist pattern 24 and the spacer 28a as a mask, impurities are ion-implanted from above the Si substrate 20 to form a high-concentration impurity diffusion region 30. At this time, the low-concentration impurity diffusion region 26 becomes the low-concentration impurity diffusion region 26a remaining only in the portion immediately below the spacer 28a (FIG. 11D).

【0047】ところで、比較例2のLDD構造の形成方
法においては、スペーサ(サイドウォール)28aを形
成するために反応性ドライエッチングを行なうと、Si
基板20にダメージ層(図示せず)が形成されるという
問題点があった。
In the method of forming the LDD structure of Comparative Example 2, when reactive dry etching is performed to form the spacer (sidewall) 28a, Si
There is a problem that a damaged layer (not shown) is formed on the substrate 20.

【0048】[比較例3]比較例3においては、図12
を参照して、従来の配線形成方法の一例について簡単に
説明する。図12の(A)および(B)は、従来の配線
形成方法の説明に供する断面工程図である。
Comparative Example 3 In Comparative Example 3, FIG.
An example of a conventional wiring forming method will be briefly described with reference to FIG. (A) and (B) of FIG. 12 are cross-sectional process drawings for explaining a conventional wiring forming method.

【0049】比較例3においては、先ず、下地32上に
金属膜34を形成し、この金属膜34上の配線形成予定
領域36にレジストパタン38を形成する(図12の
(A))。
In Comparative Example 3, first, a metal film 34 is formed on a base 32, and a resist pattern 38 is formed in a wiring formation region 36 on the metal film 34 (FIG. 12A).

【0050】次に、このレジストパタン38をエッチン
グマスクとして用いて、ドライエッチングを行なって、
レジストパタン38直下部分以外の金属膜34を除去す
る。その結果、レジストパタン38の直下に、残存金属
膜34aからなる金属配線34aが形成される(図12
の(B))。
Next, dry etching is performed using this resist pattern 38 as an etching mask.
The metal film 34 other than the portion immediately below the resist pattern 38 is removed. As a result, a metal wiring 34a made of the remaining metal film 34a is formed immediately below the resist pattern 38.
(B)).

【0051】ところで、比較例3の配線の形成方法で
は、例えば配線材料として銅を用いると、沸点の高いハ
ロゲン化合物が生成される。沸点の高いハロゲン化合物
は、被エッチング領域に残留し易い。このため、比較例
3の配線形成方法では、ドライエッチングにより沸点の
高いハロゲン化合物が生成される配線材料を用いて配線
を形成することが困難であった。
By the way, in the wiring forming method of Comparative Example 3, when copper is used as the wiring material, for example, a halogen compound having a high boiling point is generated. A halogen compound having a high boiling point tends to remain in a region to be etched. Therefore, in the wiring forming method of Comparative Example 3, it was difficult to form a wiring using a wiring material that generates a halogen compound having a high boiling point by dry etching.

【0052】また、比較例3の配線の形成方法では、レ
ジストパタンを形成する際に、フォトリソグラフィの分
解能の限界よりも幅の狭いレジストパタンを形成するこ
とが困難である。このため、分解能よりも幅の狭い配線
を形成することが困難であった。
In the wiring forming method of Comparative Example 3, when forming a resist pattern, it is difficult to form a resist pattern narrower than the limit of the resolution of photolithography. For this reason, it has been difficult to form a wiring having a width smaller than the resolution.

【0053】[第1の実施の形態]第1の実施の形態に
おいては、図1および図2を参照して、この発明の突起
構造の形成方法の一例について説明する。図1の(A)
〜(C)は、第1の実施の形態の突起構造の形成方法の
説明に供する前半の断面工程図である。また、図2の
(A)および(B)は、図1の(C)に続く後半の断面
工程図である。
[First Embodiment] In a first embodiment, an example of a method of forming a projection structure according to the present invention will be described with reference to FIGS. (A) of FIG.
FIGS. 3A to 3C are first-half cross-sectional process diagrams for describing a method of forming a projection structure according to the first embodiment; FIGS. 2A and 2B are cross-sectional process drawings in the latter half of FIG. 1C.

【0054】(a)第1の実施の形態においては、先
ず、下地40上に、厚さ200nmのポリシリコンの被
エッチング層42を形成する。この下地40は、シリコ
ン基板40aとこのシリコン基板40a上にエッチング
ストップ層として設けられた厚さ50nmの酸化膜(S
iO2 膜)40bとからなる(図1の(A))。
(A) In the first embodiment, first, an etching target layer 42 of polysilicon having a thickness of 200 nm is formed on a base 40. The underlayer 40 is composed of a silicon substrate 40a and an oxide film (S) having a thickness of 50 nm provided as an etching stop layer on the silicon substrate 40a.
iO 2 film) 40b (FIG. 1A).

【0055】(b)次に、被エッチング層42上に、エ
ッチングマスクパタン44を形成する。このエッチング
マスクパタン44は、厚さ270nmのTEOS(tetr
aethyl orthosilicate)層44aと、このTEOS層4
4a上に積層された厚さ30nmのアモルファスシリコ
ン層(αSi層)44bとからなる(図1の(B))。
(B) Next, an etching mask pattern 44 is formed on the layer 42 to be etched. This etching mask pattern 44 is made of TEOS (tetr
aethyl orthosilicate) layer 44a and the TEOS layer 4
An amorphous silicon layer (αSi layer) 44b having a thickness of 30 nm is laminated on the substrate 4a (FIG. 1B).

【0056】(c)次に、エッチングマスクパタン44
に近接した被エッチング層部分42bに、プラズマエッ
チングにおけるプラズマの収束を利用して、下地40に
達するトレンチ46を形成する。
(C) Next, the etching mask pattern 44
A trench 46 reaching the base 40 is formed in the portion 42b of the layer to be etched adjacent to the base 40 by utilizing the convergence of the plasma in the plasma etching.

【0057】ここでは、マイクロ波プラズマエッチング
装置(日立製作所社製のモデル:M511−A)を用い
てマイクロ波プラズマエッチングを行なう。そして、マ
イクロ波プラズマエッチングを行なうにあたり、真空チ
ャンバの全圧を0.3〜0.4Paとし、マイクロ波パ
ワーを400W、13.56MHzのバイアスパワーを
40Wとする。そして、塩素(Cl2 )および酸素(O
2 )の混合ガスを、O2 の割合が体積比で25%以上と
なる条件(すなわち、O2 /(Cl2 +O2 )≧25
%)でチャンバへ導入する。ここでは、Cl2 を30s
ccm、O2 を10sccm導入する。
Here, microwave plasma etching is performed using a microwave plasma etching apparatus (model: M511-A manufactured by Hitachi, Ltd.). In performing microwave plasma etching, the total pressure of the vacuum chamber is set to 0.3 to 0.4 Pa, the microwave power is set to 400 W, and the bias power of 13.56 MHz is set to 40 W. Then, chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O
The mixed gas of 2 ) is used under the condition that the ratio of O 2 is 25% or more by volume (that is, O 2 / (Cl 2 + O 2 ) ≧ 25).
%) Into the chamber. Here, Cl 2 is 30 s
Introduce 10 cm of ccm and O 2 .

【0058】上記の条件でマイクロ波プラズマエッチン
グを行なうと、エッチングマスクパタン44から離れた
被エッチング層部分42aにおけるエッチング速度が、
エッチングによる被エッチング層部分42aへの反応生
成物の堆積速度よりも遅くなる。
When the microwave plasma etching is performed under the above conditions, the etching rate in the portion 42a to be etched away from the etching mask pattern 44 becomes
The rate of deposition of the reaction product on the to-be-etched layer portion 42a by the etching is lower.

【0059】その結果、マイクロ波プラズマエッチング
により、エッチングマスクパタン44に近接した被エッ
チング層部分42bに、下地40に達するトレンチ46
が形成される(図1の(C))。
As a result, a trench 46 reaching the base 40 is formed in the portion 42 b of the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern 44 by microwave plasma etching.
Is formed (FIG. 1C).

【0060】第1の実施の形態において、得られたトレ
ンチ46の幅は、約0.05μm〜0.15μm(50
nm〜150nm)であった。従って、従来のi線を用
いたフォトリソグラフィの分解能(0.3μm程度)よ
りも狭い幅のトレンチ46が得られた。また、このトレ
ンチ46の幅は、プラズマエッチングの条件によって制
御することが可能である。
In the first embodiment, the width of the obtained trench 46 is about 0.05 μm to 0.15 μm (50 μm).
nm to 150 nm). Therefore, a trench 46 having a width smaller than the resolution (about 0.3 μm) of photolithography using the conventional i-line was obtained. Further, the width of the trench 46 can be controlled by the conditions of the plasma etching.

【0061】(d)次に、トレンチ46内に、当該トレ
ンチ46を埋める充填部52で以って突起構造52を形
成する。
(D) Next, a projection structure 52 is formed in the trench 46 with a filling portion 52 filling the trench 46.

【0062】(d1)この突起構造52を形成するにあ
たり、この実施の形態においては、先ず、トレンチ46
内および当該トレンチ46が形成された残存被エッチン
グ層48の上側に、充填膜50を形成する(図2の
(A))。
(D1) In forming the projection structure 52, in this embodiment, first, the trench 46 is formed.
A filling film 50 is formed inside and above the remaining layer to be etched 48 in which the trench 46 is formed (FIG. 2A).

【0063】ここでは、充填膜50として、数100n
m〜数1000nm程度の厚さのLPTEOS膜(LP
TEOS法(減圧CVD法によってTEOS(low press
uretetraethyl orthosilicate )を分解してSiO2
を形成する方法)を用いて形成したでSiO2 膜)を形
成する。充填膜50の表面は、次にエッチバックを行な
うため、平坦面とする。
Here, several hundreds of nanometers are used as the filling film 50.
LPTEOS film (LP) having a thickness of about
TEOS method (TEOS (low press
SiO 2 film) is formed by formed using Uretetraethyl orthosilicate) method of forming a SiO 2 film by decomposing). The surface of the filling film 50 has a flat surface for performing the next etch back.

【0064】(d2)次に、残存被エッチング層48の
上側の充填膜部分を除去することにより、トレンチ46
内に当該トレンチ46を埋める充填部52からなる突起
構造52を形成する(図2の(B))。
(D2) Next, by removing the portion of the filling film above the remaining layer to be etched 48, the trench 46 is removed.
A projection structure 52 including a filling portion 52 filling the trench 46 is formed therein (FIG. 2B).

【0065】ここでは、残存被エッチング層48の上側
の充填膜部分を、エッチングマスクパタン44直下以外
の残存被エッチング層48が露出するまでエッチバック
を行なう。また、このエッチバックには、従来周知の好
適な条件およびエッチャントを用いると良い。
Here, the filling film portion on the upper side of the remaining etching target layer 48 is etched back until the remaining etching target layer 48 other than immediately below the etching mask pattern 44 is exposed. For this etch back, it is preferable to use conventionally known suitable conditions and etchants.

【0066】尚、この実施の形態においては、充填膜部
分の除去にあたり、エッチングマスクパタン44を残し
ても良いし、除去しても良い。また、例えば、トレンチ
46を形成した後、充填膜50を形成する前に、エッチ
ングマスクパタン44を除去しても良い。
In this embodiment, when removing the filling film portion, the etching mask pattern 44 may be left or removed. Further, for example, after forming the trench 46 and before forming the filling film 50, the etching mask pattern 44 may be removed.

【0067】第1の実施の形態においては、約0.05
μm〜0.15μmの幅のトレンチ46に充填部52を
形成することにより、この充填部52を以って、約0.
05μm〜0.15μmの幅の突起構造52を形成する
ことができる。
In the first embodiment, about 0.05
The filling portion 52 is formed in the trench 46 having a width of about 0.1 μm to about 0.15 μm.
The projection structure 52 having a width of 05 μm to 0.15 μm can be formed.

【0068】[第2の実施の形態]第2の実施の形態に
おいては、図3〜図5を参照して、この発明のLDD構
造の形成方法の一例について説明する。図3の(A)〜
(C)は、第2の実施の形態のLDD構造の形成方法の
説明に供する断面工程図である。また、図4の(A)〜
(C)は、図3の(C)に続く断面工程図である。ま
た、図5の(A)および(B)は、図4の(C)に続く
断面工程図である。
[Second Embodiment] In a second embodiment, an example of a method of forming an LDD structure according to the present invention will be described with reference to FIGS. (A) of FIG.
(C) is a sectional process view for explaining the method of forming the LDD structure of the second embodiment. Also, FIG.
(C) is a sectional process drawing following (C) of FIG. 3. FIGS. 5A and 5B are cross-sectional process drawings following FIG. 4C.

【0069】(a)LDD構造の形成方法にあたり、先
ず、半導体基板54および当該半導体基板54上に設け
られたエッチングストップ層56を以って構成された下
地58上に、導電性の被エッチング層60を形成する。
(A) In the method of forming an LDD structure, first, a conductive etching target layer is formed on a base 58 formed by a semiconductor substrate 54 and an etching stop layer 56 provided on the semiconductor substrate 54. Form 60.

【0070】このため、第2の実施の形態においては、
先ず、半導体基板54としてのシリコン基板(Si基
板)54の主表面にLOCOS法を用いて素子分離領域
(図示せず)を形成する。そして、素子分離領域で囲ま
れたアクティブ領域のSi基板54の主表面に、エッチ
ングストップ層56として厚さ10nm程度の酸化膜
(SiO2 膜)56を形成する。この酸化膜56の一部
分はLDD構造のゲート酸化膜となる。
Therefore, in the second embodiment,
First, an element isolation region (not shown) is formed on the main surface of a silicon substrate (Si substrate) 54 as the semiconductor substrate 54 by using the LOCOS method. Then, an oxide film (SiO 2 film) 56 having a thickness of about 10 nm is formed as an etching stop layer 56 on the main surface of the Si substrate 54 in the active region surrounded by the element isolation region. A part of the oxide film 56 becomes a gate oxide film having an LDD structure.

【0071】そして、この酸化膜56上に、導電性の被
エッチング層60としての厚さ300nm程度のポリシ
リコン膜60をLPCVD(減圧CVD)法を用いて形
成する(図3の(A))。
Then, a polysilicon film 60 having a thickness of about 300 nm is formed as a conductive etching target layer 60 on the oxide film 56 by LPCVD (low pressure CVD) (FIG. 3A). .

【0072】(b)次に、被エッチング層60上に、エ
ッチングマスクパタン62を形成する。ここでは、エッ
チングマスクパタン62を形成するにあたり、先ず、厚
さ300nm程度のLPTEOS(low pressure tetra
ethyl orthosilicate )法(減圧CVD法によってTE
OSを分解してSiO2 膜を形成する方法)でSiO2
膜(LPTEOS膜とも称する。)を形成し、このLP
TEOS膜(図示せず)を、従来周知のフォトリソグラ
フィおよびエッチング技術を用いてエッチングマスクパ
タン62に画成する(図3の(B))。
(B) Next, an etching mask pattern 62 is formed on the layer 60 to be etched. Here, in forming the etching mask pattern 62, first, LPTEOS (low pressure tetra
ethyl orthosilicate) method (TE by reduced pressure CVD method)
SiO 2 in a manner) to form a SiO 2 film by decomposing OS
A film (also referred to as an LPTEOS film) is formed.
A TEOS film (not shown) is formed on an etching mask pattern 62 using a conventionally known photolithography and etching technique (FIG. 3B).

【0073】(c)次に、エッチングマスクパタン62
に近接した被エッチング層部分60bに、プラズマエッ
チングにおけるプラズマの収束を利用して、下地58の
エッチングストップ層56に達するトレンチ64を形成
する(図3の(C))。
(C) Next, the etching mask pattern 62
A trench 64 reaching the etching stop layer 56 of the underlayer 58 is formed in the portion 60b of the layer to be etched adjacent to the substrate 60 by utilizing the convergence of the plasma in the plasma etching (FIG. 3C).

【0074】ここでは、上述の第1の実施の形態におけ
るマイクロ波プラズマエッチングと同一の条件の下で、
マイクロ波プラズマエッチングを行なう。その結果、エ
ッチングマスクパタン62から離れた被エッチング層部
分60aにおけるエッチング速度がエッチングによる反
応生成物の被エッチング層部分60aへの堆積速度より
も遅くなる。そして、ここでは、マイクロ波プラズマエ
ッチングによって0.05μm〜0.15μm程度の幅
のトレンチ64が形成される。
Here, under the same conditions as the microwave plasma etching in the first embodiment described above,
Microwave plasma etching is performed. As a result, the etching rate at the portion 60a to be etched away from the etching mask pattern 62 becomes lower than the deposition rate of the reaction product by etching on the portion 60a to be etched. Here, the trench 64 having a width of about 0.05 μm to 0.15 μm is formed by microwave plasma etching.

【0075】(d)次に、トレンチ64の底部64aに
露出したエッチングストップ層部分56aを介して半導
体基板54に不純物をイオン注入することにより、低濃
度不純物拡散領域68を形成する(図4の(A))。
(D) Next, impurities are ion-implanted into the semiconductor substrate 54 through the etching stop layer portion 56a exposed at the bottom 64a of the trench 64, thereby forming a low concentration impurity diffusion region 68 (FIG. 4). (A)).

【0076】ここで、半導体基板54がp型シリコン基
板である場合には、n型の不純物としては、例えば、リ
ンイオン(P+ )を30keVのエネルギーで、5×1
13イオン/cm2 のドーズ量でイオン注入すると良
い。
Here, when the semiconductor substrate 54 is a p-type silicon substrate, as the n-type impurity, for example, phosphorus ions (P.sup. + ) Are converted to 5.times.1 at an energy of 30 keV.
It is preferable to implant ions at a dose of 0 13 ions / cm 2 .

【0077】また、半導体基板54がn型シリコン基板
である場合には、p型の不純物として、例えば、ホウ素
イオン(B+ )を20keVのエネルギーで、5×10
13イオン/cm2 のドーズ量でイオン注入すると良い。
When the semiconductor substrate 54 is an n-type silicon substrate, for example, boron ions (B + ) are added as p-type impurities at an energy of 20 keV to 5 × 10 5
It is preferable to implant ions at a dose of 13 ions / cm 2 .

【0078】(e)次に、トレンチ64内に、当該トレ
ンチ64を埋める充填部72で以って突起構造72を形
成する。
(E) Next, a projection structure 72 is formed in the trench 64 with a filling portion 72 filling the trench 64.

【0079】(e1)この突起構造72を形成するにあ
たり、この実施の形態においては、先ず、トレンチ64
および当該トレンチ64が形成された残存被エッチング
層66の上側に、絶縁性の充填膜70を形成する(図4
の(B))。
(E1) In forming the projection structure 72, in this embodiment, first, the trench 64 is formed.
In addition, an insulating filling film 70 is formed above the remaining etched layer 66 in which the trench 64 is formed.
(B)).

【0080】ここでは、充填膜70として、数100n
m〜数1000nm程度の厚さのLPTEOS膜を形成
する。充填膜70の表面は、次にエッチバックを行なう
ため、平坦面とする。
Here, several hundreds of nanometers are used as the filling film 70.
An LPTEOS film having a thickness of about m to several thousand nm is formed. The surface of the filling film 70 has a flat surface for the next etch back.

【0081】(e2)次に、残存被エッチング層66の
上側の充填膜部分を除去することにより、トレンチ64
に当該トレンチ64を埋める充填部72からなる突起構
造72を形成する(図4の(C))。
(E2) Next, by removing the filling film portion on the upper side of the remaining etching target layer 66, the trench 64 is removed.
Then, a projection structure 72 including a filling portion 72 filling the trench 64 is formed (FIG. 4C).

【0082】ここでは、残存被エッチング層66の上側
の充填膜部分を、エッチングマスクパタン62直下以外
の残存被エッチング層66が露出するまでエッチバック
を行なう。また、このエッチバックには、従来周知の好
適な条件およびエッチャントを用いると良い。尚、この
エッチバックの際にエッチングマスクパタン62も多少
エッチングされるが、ここでは、膜厚が薄くなったエッ
チングマスクパタン62を残存させる。
Here, the filling film portion above the remaining etching target layer 66 is etched back until the remaining etching target layer 66 other than immediately below the etching mask pattern 62 is exposed. For this etch back, it is preferable to use conventionally known suitable conditions and etchants. Although the etching mask pattern 62 is slightly etched during this etch back, the etching mask pattern 62 having a reduced thickness is left here.

【0083】また、エッチバックを行なう代わりに、例
えば、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing
;CMP)法を用いて、残存被エッチング層66上の
充填膜部分を除去しても良い。
Instead of performing the etch back, for example, chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing)
A filling film portion on the remaining etched layer 66 may be removed by using a CMP) method.

【0084】(f)次に、エッチングマスクパタン62
直下の残存被エッチング層部分66a以外の残存被エッ
チング層66を除去する(図5の(A))。
(F) Next, the etching mask pattern 62
The remaining etched layer 66 other than the immediately below remaining etched layer portion 66a is removed (FIG. 5A).

【0085】ここでは、ドライエッチングにより残存被
エッチング層66を除去する。ドライエッチングにあた
っては、エッチングストップ層56の材料であるSiO
2 のエッチング速度に対して、残存被エッチング層66
の材料のポリシリコンのエッチング速度が、20倍以上
となるエッチング条件で行なう。
Here, the remaining etched layer 66 is removed by dry etching. In dry etching, SiO which is a material of the etching stop layer 56 is used.
For an etching rate of 2 , the remaining etched layer 66
The etching condition is such that the etching rate of polysilicon of the above material is 20 times or more.

【0086】また、このドライエッチングの際には、シ
リコン基板54上に、この基板面を被覆するエッチング
ストップ層56が残っているため、シリコン基板54に
ダメージは生じない。
In this dry etching, since the etching stop layer 56 covering the surface of the silicon substrate 54 remains on the silicon substrate 54, the silicon substrate 54 is not damaged.

【0087】また、エッチングマスクパタン62直下の
残存被エッチング層部分66aは、ゲート電極となる部
分である。また、残存被エッチング層部分66aに隣接
する充填部72からなる突起構造72は、従来のLDD
構造のスペーサ(サイドウォール)に相当する。
The remaining etched layer portion 66a immediately below the etching mask pattern 62 is a portion to be a gate electrode. Further, the projection structure 72 composed of the filling portion 72 adjacent to the remaining etched layer portion 66a is formed by a conventional LDD.
It corresponds to a spacer (sidewall) of the structure.

【0088】(g)次に、エッチングマスクパタン62
および突起構造72をマスクとして用いて、エッチング
ストップ層56を介して半導体基板54に対して不純物
をイオン注入することにより、低濃度不純物拡散領域6
8よりも不純物濃度の高い高濃度不純物拡散領域74を
形成する(図5の(B))。
(G) Next, the etching mask pattern 62
By using the projection structure 72 as a mask and implanting impurities into the semiconductor substrate 54 through the etching stop layer 56, the low-concentration impurity diffusion region 6 is formed.
A high-concentration impurity diffusion region 74 having an impurity concentration higher than 8 is formed (FIG. 5B).

【0089】ここで、半導体基板54がp型シリコン基
板である場合には、n型の不純物としては、例えば、ヒ
素イオン(As+ )を50keVのエネルギーで、8×
1015イオン/cm2 のドーズ量でイオン注入すると良
い。
Here, when the semiconductor substrate 54 is a p-type silicon substrate, as the n-type impurity, for example, arsenic ion (As + ) is applied at an energy of 50 keV and 8 ×
It is preferable to implant ions at a dose of 10 15 ions / cm 2 .

【0090】また、半導体基板54がn型シリコン基板
である場合には、p型の不純物として、例えば、BF2 +
を25keVのエネルギーで、4×1015イオン/cm
2 のドーズ量でイオン注入すると良い。
When the semiconductor substrate 54 is an n-type silicon substrate, for example, BF 2 +
4 × 10 15 ions / cm at an energy of 25 keV
Ion implantation with a dose of 2 is recommended.

【0091】このように、この実施の形態のLDD構造
の形成方法によれば、プラズマエッチングを用いて形成
したトレンチを埋めることによってスペーサを形成す
る。このため、スペーサを形成する際に、半導体基板に
従来のようなダメージ層が形成されることを回避でき
る。
As described above, according to the method of forming the LDD structure of this embodiment, the spacer is formed by filling the trench formed by using the plasma etching. Therefore, when forming the spacer, it is possible to avoid formation of a damaged layer as in the related art on the semiconductor substrate.

【0092】[第3の実施の形態]第3の実施の形態に
おいては、図6および図7を参照して、この発明の配線
形成方法の一例について説明する。図6の(A)〜
(C)は、第3の実施の形態の配線形成方法の説明に供
する前半の断面工程図である。また、図7の(A)〜
(D)は、図6の(C)に続く後半の断面工程図であ
る。
[Third Embodiment] In a third embodiment, an example of a wiring forming method according to the present invention will be described with reference to FIGS. (A) of FIG.
(C) is a first-half cross-sectional process diagram for describing the wiring formation method of the third embodiment; In addition, FIG.
FIG. 7D is a sectional process view of the latter half following FIG.

【0093】第3の実施の形態においては、MOS L
SIに銅(Cu)の金属配線を形成する例について説明
する。
In the third embodiment, MOS L
An example of forming a metal wiring of copper (Cu) on SI will be described.

【0094】(a)第3の実施の形態の配線形成方法に
よれば、先ず、絶縁性の下地76上に、被エッチング層
78を形成する(図6の(A))。
(A) According to the wiring forming method of the third embodiment, first, a layer 78 to be etched is formed on an insulating base 76 (FIG. 6A).

【0095】ここでは、MOSLSIの層間絶縁膜(S
iO2 )を下地76とする。そして、この下地76上
に、被エッチング層78として、厚さ400〜500n
mのポリシリコン膜78をLPCVD法を用いて形成す
る。
Here, the interlayer insulating film (S
iO 2 ) is used as a base 76. Then, on this base 76, a layer having a thickness of 400 to 500
An m-th polysilicon film 78 is formed using the LPCVD method.

【0096】(b)次に、被エッチング層78上にエッ
チングマスクパタン80を形成する(図6の(B))。
(B) Next, an etching mask pattern 80 is formed on the layer to be etched 78 (FIG. 6B).

【0097】ここでは、LPTEOS法を用いて、厚さ
300nm程度のSiO2 のエッチングマスクパタン8
0を形成する。また、このエッチングマスクパタン80
は、配線を形成する領域の脇に、配線に沿って形成す
る。
Here, an etching mask pattern 8 of SiO 2 having a thickness of about 300 nm is formed by using the LPTEOS method.
0 is formed. The etching mask pattern 80
Is formed along the wiring, beside the region where the wiring is formed.

【0098】(c)次に、エッチングマスクパタン80
に近接した被エッチング層部分78bに、プラズマエッ
チングにおけるプラズマの収束を利用して、下地76に
達するトレンチ82を形成する(図6の(C))。
(C) Next, the etching mask pattern 80
The trench 82 reaching the base 76 is formed in the portion 78b of the layer to be etched adjacent to the base layer 76 by utilizing the convergence of the plasma in the plasma etching (FIG. 6C).

【0099】ここでは、上述の第1の実施の形態におけ
るマイクロ波プラズマエッチングと同一の条件の下で、
マイクロ波プラズマエッチングを行なう。その結果、エ
ッチングマスクパタン80から離れた被エッチング層部
分78aにおけるエッチング速度がエッチングによる反
応生成物の被エッチング層部分78aへの堆積速度より
も遅くなる。そして、ここでは、マイクロ波プラズマエ
ッチングによって0.05μm〜0.15μm程度の幅
のトレンチ82が形成される。
Here, under the same conditions as in the microwave plasma etching in the first embodiment,
Microwave plasma etching is performed. As a result, the etching rate at the portion 78a to be etched away from the etching mask pattern 80 is lower than the deposition rate of the reaction product by etching on the portion 78a to be etched. Here, the trench 82 having a width of about 0.05 μm to 0.15 μm is formed by microwave plasma etching.

【0100】(d)次に、ドライエッチングを用いてエ
ッチングマスクパタン80を除去する(図7の
(A))。
(D) Next, the etching mask pattern 80 is removed by dry etching (FIG. 7A).

【0101】ここでは、従来周知の好適な条件およびエ
ッチャントを用いてドライエッチングによりエッチング
マスクパタン80を除去する。
Here, the etching mask pattern 80 is removed by dry etching using conventionally known suitable conditions and an etchant.

【0102】(e)次に、トレンチ内に、当該トレンチ
を埋める充填部で以って筋状の突起構造を形成する。
(E) Next, a stripe-shaped projection structure is formed in the trench with a filling portion filling the trench.

【0103】(e1)この実施の形態においては、先
ず、トレンチ82および当該トレンチ82が形成された
残存被エッチング層84上に、導電性の充填膜86を形
成する(図7の(B))。
(E1) In this embodiment, first, a conductive filling film 86 is formed on the trench 82 and the remaining etched layer 84 in which the trench 82 has been formed (FIG. 7B). .

【0104】ここでは、銅(Cu)の充填膜86をCV
D法を用いて形成する。
Here, the filling film 86 of copper (Cu) is CV
Formed using Method D.

【0105】(e2)次に、残存被エッチング層84上
の充填膜部分を除去することにより、トレンチ82に当
該トレンチ82を埋める充填部88で以って筋状の突起
構造88を形成する(図7の(C))。
(E2) Next, by removing the portion of the filling film on the remaining layer to be etched 84, a streak-like projection structure 88 is formed in the trench 82 by the filling portion 88 filling the trench 82 (see FIG. 4E). (C of FIG. 7).

【0106】ここでは、残存被エッチング層84の上側
の充填膜部分を、残存被エッチング層84が露出するま
でエッチバックを行なう。また、エッチバックを行なう
代わりに、例えばCMP法を用いても良い。
Here, the filling film portion on the upper side of the remaining etching target layer 84 is etched back until the remaining etching target layer 84 is exposed. Further, instead of performing the etch back, for example, a CMP method may be used.

【0107】(f)次に、残存被エッチング層84を除
去することにより、筋状の突起構造88からなる配線8
8を形成する(図7の(D))。
(F) Next, by removing the remaining layer 84 to be etched, the wiring 8 having the streak-like projection structure 88 is formed.
8 (FIG. 7D).

【0108】ここでは、ドライエッチングを用いて、残
存被エッチング層84を除去する。そして、下地76が
露出した時点をエッチングの終点とする。また、ウエッ
トエッチングを用いて残存被エッチング層84を除去し
ても良い。
Here, the remaining etched layer 84 is removed by dry etching. Then, the time when the base 76 is exposed is defined as the end point of the etching. Further, the remaining etched layer 84 may be removed by wet etching.

【0109】また、配線88の幅(太さ)は、トレンチ
82の幅によって決まる。このため、この実施の形態で
は、0.05〜0.15μm程度の幅の配線を形成する
ことができる。
The width (thickness) of the wiring 88 is determined by the width of the trench 82. Therefore, in this embodiment, a wiring having a width of about 0.05 to 0.15 μm can be formed.

【0110】また、この実施の形態では銅(Cu)の配
線を形成する例について説明したが、銅(Cu)の代わ
りに、タングステン(W)やAl系(例えばAlSi、
AlSiCu)といった材料で金属配線を形成しても良
い。また、金属以外の材料を用いて配線を形成しても良
い。
In this embodiment, an example of forming a copper (Cu) wiring has been described. However, instead of copper (Cu), a tungsten (W) or Al (for example, AlSi,
The metal wiring may be formed of a material such as AlSiCu). Alternatively, the wiring may be formed using a material other than metal.

【0111】[第4の実施の形態]第4の実施の形態に
おいては、図8および図9を参照して、この発明のトレ
ンチ形成法を用いてトレンチ容量(トレンチキャパシ
タ)を形成する例について説明する。図8の(A)およ
び(B)は、第4の実施の形態のトレンチ容量の形成方
法の説明に供する前半の断面工程図である。また、図9
の(A)〜(C)は、図8の(B)に続く後半の断面工
程図である。
[Fourth Embodiment] In a fourth embodiment, an example of forming a trench capacitor (trench capacitor) using the trench forming method of the present invention will be described with reference to FIGS. explain. FIGS. 8A and 8B are first-half cross-sectional process diagrams for describing a method of forming a trench capacitor according to the fourth embodiment. FIG.
(A) to (C) are cross-sectional process drawings in the latter half following (B) in FIG. 8.

【0112】(a)第4の実施の形態においては、先
ず、半導体の被エッチング層90上に、エッチングマス
クパタン92を形成する(図8の(A))。
(A) In the fourth embodiment, first, an etching mask pattern 92 is formed on a semiconductor etching target layer 90 (FIG. 8A).

【0113】ここでは、シリコン半導体の被エッチング
層90上に、LPTEOS法により、厚さ300nm程
度のSiO2 のエッチングマスクパタン92を形成す
る。
Here, an etching mask pattern 92 of SiO 2 having a thickness of about 300 nm is formed on the silicon semiconductor layer 90 by the LPTEOS method.

【0114】(b)次に、エッチングマスクパタン92
に近接した被エッチング層部分90bに、プラズマエッ
チングにおけるプラズマの収束を利用して、トレンチ9
4を形成する(図8の(B))。
(B) Next, the etching mask pattern 92
In the portion 90b of the layer to be etched adjacent to the trench 9, the convergence of the plasma in the plasma etching is utilized to form the trench 9b.
4 (FIG. 8B).

【0115】ここでは、上述の第1の実施の形態におけ
るマイクロ波プラズマエッチングと同一の条件の下で、
マイクロ波プラズマエッチングを行なう。その結果、エ
ッチングマスクパタン92から離れた被エッチング層部
分90aにおけるエッチング速度がエッチングによる反
応生成物の被エッチング層部分90aへの堆積速度より
も遅くなる。そして、ここでは、マイクロ波プラズマエ
ッチングによって0.05μm〜0.15μm程度の幅
のトレンチ94が形成される。
Here, under the same conditions as the microwave plasma etching in the first embodiment,
Microwave plasma etching is performed. As a result, the etching rate in the portion 90a to be etched away from the etching mask pattern 92 becomes lower than the deposition rate of the reaction product by etching on the portion 90a to be etched. Then, here, a trench 94 having a width of about 0.05 μm to 0.15 μm is formed by microwave plasma etching.

【0116】(c)次に、エッチングマスクパタン92
を除去した後、トレンチ94の内側表面94aおよびト
レンチ94の周囲の残存被エッチング層96の表面に対
して不純物をイオン注入して拡散領域98を形成する
(図9の(A))。尚、図9の(A)〜(C)において
は、図8の(B)に示したトレンチ94のうちの一方の
トレンチ94付近を拡大して示す。
(C) Next, the etching mask pattern 92
Then, impurities are ion-implanted into the inner surface 94a of the trench 94 and the surface of the layer to be etched 96 around the trench 94 to form a diffusion region 98 (FIG. 9A). 9A to 9C, the vicinity of one of the trenches 94 shown in FIG. 8B is enlarged.

【0117】(d)次に、トレンチ94の内側表面94
aおよびトレンチ94の周囲の残存被エッチング層96
の表面に絶縁膜100を形成する(図9の(B))。
(D) Next, the inner surface 94 of the trench 94
a and remaining etched layer 96 around trench 94
(FIG. 9B).

【0118】ここでは、絶縁膜100としてSiO2
100を形成する。
Here, an SiO 2 film 100 is formed as the insulating film 100.

【0119】(e)次に、絶縁膜100上に導電層10
2を形成する(図9の(C))。
(E) Next, the conductive layer 10 is formed on the insulating film 100.
2 (FIG. 9C).

【0120】ここでは、導電層102としてポリシリコ
ンを形成して、トレンチ94を埋める。
Here, polysilicon is formed as the conductive layer 102 to fill the trench 94.

【0121】したがって、SiO2 膜100を挟んで設
けられた拡散領域98と導電層102がコンデンサを構
成する。さらに、この拡散領域98および導電層102
をそれぞれスイッチング用のトランジスタに接続するこ
とによって、例えばDRAMのメモリセル用のトレンチ
容量として用いることができる。
Therefore, the diffusion region 98 provided with the SiO 2 film 100 interposed therebetween and the conductive layer 102 constitute a capacitor. Further, the diffusion region 98 and the conductive layer 102
Are connected to switching transistors, respectively, so that they can be used, for example, as trench capacitors for DRAM memory cells.

【0122】上述した各実施の形態では、この発明を特
定の材料を用い、特定の条件で形成した例についてのみ
説明したが、この発明は多くの変更および変形を行うこ
とができる。例えば、上述した実施の形態では、プラズ
マエッチングとしてマイクロ波プラズマエッチングを行
なう例について説明したが、この発明では、プラズマエ
ッチングはこれに限定する必要はない。特に、被エッチ
ング層へ入射するプラズマのイオンエネルギー(バイア
スパワー)が、プラズマの発生機構と独立に制御可能な
プラズマエッチング装置ならば、イオンエネルギーをプ
ラズマの状態とは個別に制御することができるため、ト
レンチが形成形成される条件でエッチングを行なうこと
が容易である。このようなプラズマエッチング装置とし
ては、マイクロ波プラズマエッチング装置の他に、例え
ば、ヘリコン波プラズマエッチング装置やインダクティ
ブ・カップル・プラズマ(ICP)エッチング装置が知
られている。
In each of the embodiments described above, the present invention has been described only with respect to an example in which a specific material is used and formed under specific conditions. However, the present invention can be modified and modified in many ways. For example, in the above-described embodiment, an example in which microwave plasma etching is performed as plasma etching has been described. However, in the present invention, plasma etching need not be limited to this. In particular, if a plasma etching apparatus is capable of controlling the ion energy (bias power) of the plasma incident on the layer to be etched independently of the plasma generation mechanism, the ion energy can be controlled independently of the state of the plasma. It is easy to perform the etching under the condition that the trench is formed. As such a plasma etching apparatus, for example, a helicon wave plasma etching apparatus and an inductively coupled plasma (ICP) etching apparatus are known in addition to the microwave plasma etching apparatus.

【0123】また、上述した実施の形態においては、エ
ッチングマスクパタンとしてLPTEOS膜を形成した
が、エッチングマスクパタンの材料はこれに限定する必
要は無い。例えば、O3 TEOS膜、プラズマCVD法
によって形成したSiO2 膜若しくはTEOS膜、常圧
CVD法によって形成したTEOS膜、または、LPC
VD法によって形成したSi34 膜を画成してエッチ
ングマスクパタンを形成しても良い。
In the above-described embodiment, the LPTEOS film is formed as the etching mask pattern. However, the material of the etching mask pattern is not limited to this. For example, an O 3 TEOS film, a SiO 2 film or a TEOS film formed by a plasma CVD method, a TEOS film formed by a normal pressure CVD method, or an LPC
An etching mask pattern may be formed by defining a Si 3 N 4 film formed by the VD method.

【0124】[0124]

【発明の効果】この発明の突起構造の形成方法によれ
ば、エッチングマスクパタンに近接した被エッチング層
部分に、プラズマエッチングにおけるプラズマの収束を
利用して、下地に達するトレンチを形成する。また、プ
ラズマの収束を利用してトレンチを形成するには、エッ
チングマスクパタンから離れた被エッチング層部分にお
けるエッチング速度がエッチングによる反応生成物の堆
積速度よりも遅くなる条件下で、被エッチング層に対し
てプラズマエッチングを行なうと良い。このようにすれ
ば、エッチングマスクから離れた被エッチング層部分で
は、エッチング速度よりも反応生成物の堆積速度が速い
ため、エッチングは実質的に進まない。一方、エッチン
グマスクに近接した被エッチング層部分では、プラズマ
の収束が生じるために、エッチング速度が他の部分より
も速くなる。このため、エッチングマスクに近接した被
エッチング層部分で選択的にエッチングが進む。その結
果、エッチングマスクに近接した被エッチング層部分に
トレンチが形成される。
According to the projection structure forming method of the present invention, a trench reaching the base is formed in the portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern by utilizing the convergence of plasma in plasma etching. In addition, in order to form a trench by utilizing the convergence of plasma, the etching rate in a portion of the layer to be etched away from the etching mask pattern is lower than the deposition rate of a reaction product by etching. On the other hand, plasma etching is preferably performed. In this case, the etching does not substantially proceed in the portion of the layer to be etched away from the etching mask because the deposition rate of the reaction product is higher than the etching rate. On the other hand, in the portion of the layer to be etched close to the etching mask, the plasma is converged, so that the etching rate is higher than in other portions. For this reason, the etching proceeds selectively in the portion of the layer to be etched close to the etching mask. As a result, a trench is formed in the portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask.

【0125】そして、このトレンチ内に突起構造の材料
を埋め込むことによって、下地面に対して突起した突起
構造を形成することができる。
By embedding a material having a projection structure in the trench, a projection structure projecting from the underlying surface can be formed.

【0126】また、トレンチの幅や深さといった形状
は、プラズマエッチングの条件によって制御することが
できる。例えば、被エッチング層に入射するプラズマの
イオンエネルギーが高く、かつ、チャンバの圧力が低い
ほど、一定時間に形成されるトレンチの形状は狭くかつ
深くなる傾向がある。一方、イオンエネルギーが低く、
かつ、チャンバの圧力が高いほど、一定時間に形成され
るトレンチの形状は広くかつ浅くなる傾向がある。
The shape such as the width and depth of the trench can be controlled by the conditions of plasma etching. For example, as the ion energy of the plasma incident on the layer to be etched is higher and the pressure of the chamber is lower, the shape of the trench formed in a certain time tends to be narrower and deeper. On the other hand, ion energy is low,
In addition, as the pressure in the chamber is higher, the shape of the trench formed in a certain time tends to be wider and shallower.

【0127】また、トレンチの幅は、フォトリソグラフ
ィの分解能の制約を受けない。このため、従来のフォト
リソグラフィの分解能よりも狭い幅のトレンチも形成す
ることができる。その結果、フォトリソグラフィの分解
能よりも幅の狭い突起構造を形成することもできる。
Further, the width of the trench is not restricted by the resolution of photolithography. Therefore, a trench having a width smaller than the resolution of the conventional photolithography can be formed. As a result, a projection structure narrower than the resolution of photolithography can be formed.

【0128】また、この発明のLDD構造の形成方法に
よれば、トレンチにスペーサ(サイドウォール)の材料
を埋め込むことによってスペーサを形成する。このた
め、スペーサを形成する際に、半導体基板にダメージ層
が形成されない。
According to the LDD structure forming method of the present invention, the spacer is formed by embedding the material of the spacer (sidewall) in the trench. Therefore, when forming the spacer, no damage layer is formed on the semiconductor substrate.

【0129】また、この発明の配線形成方法によれば、
トレンチに配線の材料を埋め込むことによって配線を形
成する。その結果、配線の材料となる充填膜を形成した
後の工程で、ドライエッチングを行なう必要がない。こ
のため、ドレイエッチングにより沸点の高いハロゲン化
合物が生成される材料、例えば銅を用いて配線を形成す
ることができる。
Further, according to the wiring forming method of the present invention,
The wiring is formed by embedding the wiring material in the trench. As a result, it is not necessary to perform dry etching in a step after forming a filling film to be a material for wiring. For this reason, the wiring can be formed using a material in which a halogen compound having a high boiling point is generated by the drain etching, for example, copper.

【0130】また、この発明の配線形成方法によれば、
従来はフォトリソグラフィの分解能の制約によって形成
が困難であった、より細い配線を形成することもでき
る。
According to the wiring forming method of the present invention,
Conventionally, it is difficult to form the wiring due to the limitation of the resolution of the photolithography.

【0131】また、この発明のトレンチ形成方法によれ
ば、プラズマエッチングを用いて、トレンチを形成す
る。このため、トレンチの幅は、フォトリソグラフィの
分解能の制約を受けない。その結果、フォトリソグラフ
ィの分解能よりも幅の狭いトレンチも形成することがで
きる。
Further, according to the trench forming method of the present invention, the trench is formed by using plasma etching. For this reason, the width of the trench is not restricted by the resolution of photolithography. As a result, a trench narrower than the resolution of photolithography can be formed.

【0132】また、この出願に係る発明の実施にあたり
好ましくは、プラズマエッチングを行なうにあたり、マ
イクロ波プラズマエッチングを行なえば、マイクロ波プ
ラズマエッチングの場合は、他のプラズマエッチングに
比べて、プラズマの密度が高い。通常、プラズマ密度が
高いほど、エッチング速度も速いため、マイクロ波プラ
ズマエッチングを行なえば、エッチング速度を高くする
ことことができる。
Further, in carrying out the invention according to the present application, preferably, when performing plasma etching, microwave plasma etching is performed. In the case of microwave plasma etching, the density of plasma is lower than in other plasma etching. high. Generally, the higher the plasma density, the higher the etching rate. Therefore, the microwave plasma etching can increase the etching rate.

【0133】また、マイクロ波プラズマエッチングを行
なうマイクロ波プラズマエッチング装置においては、イ
オンの加速電圧(バイアスパワー)を、プラズマの発生
機構とは個別に決定することができる。このため、イオ
ンの加速電圧によって決まるイオンパワーを、プラズマ
の発生機構とは独立して制御することができる。その結
果、トレンチが形成される条件を容易に達成することが
できる。
In a microwave plasma etching apparatus for performing microwave plasma etching, the ion acceleration voltage (bias power) can be determined independently of the plasma generation mechanism. Therefore, the ion power determined by the ion acceleration voltage can be controlled independently of the plasma generation mechanism. As a result, the conditions for forming the trench can be easily achieved.

【0134】また、マイクロ波プラズマエッチングの場
合は、他のプラズマエッチングに比べて電子温度が高
い。電子温度が高いと、イオンの散乱が起こり易くな
る。イオンの散乱が起き易くなると、イオンの収束が起
き易くなるため、トレンチが形成され易い。
In the case of microwave plasma etching, the electron temperature is higher than in other types of plasma etching. If the electron temperature is high, scattering of ions tends to occur. When the scattering of ions easily occurs, the convergence of ions easily occurs, so that a trench is easily formed.

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

【図1】(A)〜(C)は、第1の実施の形態の突起構
造の形成方法の説明に供する前半の断面工程図である。
FIGS. 1A to 1C are first-half cross-sectional process diagrams for describing a method of forming a projection structure according to a first embodiment;

【図2】(A)および(B)は、図1の(C)に続く後
半の断面工程図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional process views in the latter half following FIG. 1C.

【図3】(A)〜(C)は、第2の実施の形態のLDD
構造の形成方法の説明に供する断面工程図である。
FIGS. 3A to 3C are LDDs according to a second embodiment;
It is sectional process drawing provided for description of the formation method of a structure.

【図4】(A)〜(C)は、図3の(C)に続く断面工
程図である。
4 (A) to 4 (C) are cross-sectional process drawings following FIG. 3 (C).

【図5】(A)および(B)は、図4の(C)に続く断
面工程図である。
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional process views following FIG. 4C.

【図6】(A)〜(C)は、第3の実施の形態の配線形
成方法の説明に供する前半の断面工程図である。
FIGS. 6A to 6C are first-half cross-sectional process diagrams for describing a wiring forming method according to a third embodiment;

【図7】(A)〜(D)は、図6の(C)に続く後半の
断面工程図である。
7 (A) to 7 (D) are cross-sectional process drawings in the latter half following FIG. 6 (C).

【図8】(A)および(B)は、第4の実施の形態のト
レンチ容量の形成方法の説明に供する前半の断面工程図
である。
FIGS. 8A and 8B are first-half cross-sectional process diagrams for describing a method of forming a trench capacitor according to a fourth embodiment;

【図9】(A)〜(C)は、図8の(B)に続く後半の
断面工程図である。
9 (A) to 9 (C) are cross-sectional process drawings in the latter half following FIG. 8 (B).

【図10】(A)および(B)は、比較例1の従来のト
レンチの形成方法の説明に供する断面工程図である。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional process diagrams for explaining a conventional method for forming a trench of Comparative Example 1. FIGS.

【図11】(A)〜(D)は、比較例2の従来のLDD
構造の形成方法の説明に供する断面工程図である。
FIGS. 11A to 11D show a conventional LDD of Comparative Example 2;
It is sectional process drawing provided for description of the formation method of a structure.

【図12】(A)および(B)は、比較例3の従来の配
線形成方法の説明に供する断面工程図である。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional process diagrams for explaining a conventional wiring forming method of Comparative Example 3. FIGS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:下地 12:レジストパタン 14:トレンチ形成予定領域 16:開口部 18:トレンチ 20:シリコン基板(Si基板) 22:ゲート電極 24:レジストパタン 26、26a:低濃度不純物拡散領域 28:酸化膜(SiO2 膜) 30:高濃度不純物拡散領域 32:下地 34:金属膜 34a:残存金属膜、金属配線 36:配線形成予定領域 38:レジストパタン 40:下地 40a:シリコン基板 40b:酸化膜(SiO2 膜) 42:被エッチング層 42a、42b:被エッチング層部分 44:エッチングマスクパタン 44a:TEOS層 44b:アモルファスシリコン層(αSi層) 46:トレンチ 48:残存被エッチング層 50:充填膜 52:充填部 54:半導体基板、シリコン基板 56:エッチングストップ層、酸化膜(SiO2 膜) 56a:エッチングストップ層部分 58:下地 60:被エッチング層 60a、60b:被エッチング層部分 62:エッチングマスクパタン 64:トレンチ 64a:底部 66:残存被エッチング層 66a:残存被エッチング層部分 68:低濃度不純物拡散領域 70:充填膜 72:充填部、突起構造 74:高濃度不純物拡散領域 76:下地 78:被エッチング層 78a、78b:被エッチング層部分 80:エッチングマスクパタン 82:トレンチ 84:残存被エッチング層 86:充填膜 88:充填部、突起構造、配線 90:被エッチング層 90a、90b:被エッチング層部分 92:エッチングマスクパタン 94:トレンチ 94a:内側表面 96:残存被エッチング層 98:拡散領域 100:絶縁膜 102:導電層10: Underlayer 12: Resist pattern 14: Trench formation planned area 16: Opening 18: Trench 20: Silicon substrate (Si substrate) 22: Gate electrode 24: Resist pattern 26, 26a: Low concentration impurity diffusion region 28: Oxide film ( SiO 2 film) 30: high concentration impurity diffusion region 32: base 34: metal film 34a: residual metal film, a metal wiring 36: wiring formation region 38: resist pattern 40: base 40a: silicon substrate 40b: oxide film (SiO 2 42): Etched layers 42a, 42b: Etched layer portions 44: Etching mask pattern 44a: TEOS layer 44b: Amorphous silicon layer (αSi layer) 46: Trench 48: Remaining etched layer 50: Filled film 52: Filling portion 54: semiconductor substrate, silicon substrate 56: etching stop layer, acid Film (SiO 2 film) 56a: etching stop layer portion 58: base 60: etched layer 60a, 60b: layer to be etched portion 62: etching mask pattern 64: trenches 64a: bottom 66: remaining etched layer 66a: remaining to be etched Layer portion 68: low-concentration impurity diffusion region 70: filling film 72: filling portion, projection structure 74: high-concentration impurity diffusion region 76: base 78: layers 78a, 78b to be etched: layer portion to be etched 80: etching mask pattern 82: Trench 84: Remaining etched layer 86: Filled film 88: Filled portion, protrusion structure, wiring 90: Etched layer 90a, 90b: Etched layer portion 92: Etching mask pattern 94: Trench 94a: Inner surface 96: Remaining etched Layer 98: diffusion region 100: insulating film 102 Conductive layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)下地上に、被エッチング層を形成
する工程と、 (b)前記被エッチング層上にエッチングマスクパタン
を形成する工程と、 (c)前記エッチングマスクパタンに近接した被エッチ
ング層部分に、プラズマエッチングにおけるプラズマの
収束を利用して、前記下地に達するトレンチを形成する
工程と、 (d)前記トレンチ内に、当該トレンチを埋める充填部
で以って突起構造を形成する工程とを含むことを特徴と
する突起構造の形成方法。
(A) forming a layer to be etched on a base; (b) forming an etching mask pattern on the layer to be etched; and (c) forming a layer adjacent to the etching mask pattern. Forming a trench in the etching layer portion to reach the base by utilizing convergence of plasma in plasma etching; and (d) forming a protruding structure in the trench with a filling portion filling the trench. And a step of forming a projection structure.
【請求項2】 請求項1に記載の突起構造の形成方法に
おいて、 前記(c)工程において、前記プラズマエッチングをマ
イクロ波プラズマエッチングとすることを特徴とする突
起構造の形成方法。
2. The method for forming a projection structure according to claim 1, wherein, in the step (c), the plasma etching is microwave plasma etching.
【請求項3】 (a)半導体基板および当該半導体基板
上に設けられたエッチングストップ層を以って構成され
た下地上に、導電性の被エッチング層を形成する工程
と、 (b)前記被エッチング層上にエッチングマスクパタン
を形成する工程と、 (c)前記エッチングマスクパタンに近接した被エッチ
ング層部分に、プラズマエッチングにおけるプラズマの
収束を利用して、前記下地に達するトレンチを形成する
工程と、 (d)前記トレンチの底部に露出した前記エッチングス
トップ層部分を介して前記半導体基板に不純物を注入す
ることにより、低濃度不純物拡散領域を形成する工程
と、 (e)前記トレンチ内に、当該トレンチを埋める充填部
で以って突起構造を形成する工程と、 (f)前記エッチングマスクパタン直下の残存被エッチ
ング層部分以外の残存被エッチング層を除去する工程
と、 (g)前記エッチングマスクパタンおよび前記突起構造
をマスクとして用いて、前記エッチングストップ層を介
して前記半導体基板に対して不純物を注入することによ
り、前記低濃度不純物拡散領域よりも不純物濃度の高い
高濃度不純物拡散領域を形成する工程とを含むことを特
徴とするLDD構造の形成方法。
3. A step of forming a conductive layer to be etched on a base formed by a semiconductor substrate and an etching stop layer provided on the semiconductor substrate; and A step of forming an etching mask pattern on the etching layer; and (c) a step of forming a trench reaching the base in a portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern by utilizing convergence of plasma in plasma etching. (D) forming a low-concentration impurity diffusion region by injecting impurities into the semiconductor substrate through the etching stop layer portion exposed at the bottom of the trench; Forming a protruding structure with a filling portion that fills the trench; and (f) remaining etching target immediately below the etching mask pattern. (G) implanting impurities into the semiconductor substrate through the etching stop layer using the etching mask pattern and the projection structure as a mask. Forming a high-concentration impurity diffusion region having a higher impurity concentration than the low-concentration impurity diffusion region.
【請求項4】 請求項3に記載のLDD構造の形成方法
において、 前記(c)工程において、プラズマエッチングをマイク
ロ波プラズマエッチングとすることを特徴とするLDD
構造の形成方法。
4. The LDD structure forming method according to claim 3, wherein the plasma etching is microwave plasma etching in the step (c).
The method of forming the structure.
【請求項5】 (a)絶縁性の下地上に、被エッチング
層を形成する工程と、 (b)前記被エッチング層上にエッチングマスクパタン
を形成する工程と、 (c)前記エッチングマスクパタンに近接した被エッチ
ング層部分に、プラズマエッチングにおけるプラズマの
収束を利用して、前記下地に達するトレンチを形成する
工程と、 (d)前記エッチングマスクパタンを除去する工程と、 (e)前記トレンチ内に、当該トレンチを埋める充填部
で以って突起構造を形成する工程と、 (f)前記残存被エッチング層を除去することにより、
前記突起構造からなる配線を形成する工程とを含むこと
を特徴とする配線形成方法。
5. A step of forming a layer to be etched on an insulating lower ground; a step of forming an etching mask pattern on the layer to be etched; and A step of forming a trench reaching the base by utilizing convergence of plasma in plasma etching in a portion of the layer to be etched adjacently; (d) removing the etching mask pattern; and (e) forming a trench in the trench. Forming a projection structure with a filling portion filling the trench; and (f) removing the remaining layer to be etched,
Forming a wiring having the protrusion structure.
【請求項6】 請求項5に記載の配線形成方法におい
て、 前記(c)工程において、プラズマエッチングをマイク
ロ波プラズマエッチングとすることを特徴とする配線形
成方法。
6. The wiring forming method according to claim 5, wherein in the step (c), the plasma etching is microwave plasma etching.
【請求項7】 請求項5に記載の配線形成方法におい
て、 前記充填膜を銅を以って形成することを特徴とする配線
形成方法。
7. The wiring forming method according to claim 5, wherein the filling film is formed using copper.
【請求項8】 被エッチング層上にエッチングマスクパ
タンを形成し、 前記エッチングマスクパタンに近接した被エッチング層
部分に、プラズマエッチングにおけるプラズマの収束を
利用して、トレンチを形成することを特徴とするトレン
チ形成方法。
8. An etching mask pattern is formed on a layer to be etched, and a trench is formed in a portion of the layer to be etched adjacent to the etching mask pattern by utilizing convergence of plasma in plasma etching. Trench forming method.
【請求項9】 請求項8に記載のトレンチ形成方法にお
いて、 前記プラズマエッチングをマイクロ波プラズマエッチン
グとすることを特徴とするトレンチ形成方法。
9. The trench forming method according to claim 8, wherein said plasma etching is microwave plasma etching.
JP15405497A 1997-06-11 1997-06-11 Forming method of protrusion structure, forming method of ldd structure, wiring forming method and trench forming method Withdrawn JPH113994A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9816202B2 (en) 2002-09-20 2017-11-14 Element Six Technologies Limited Single crystal diamond

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