JPS59181539A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS59181539A
JPS59181539A JP5396583A JP5396583A JPS59181539A JP S59181539 A JPS59181539 A JP S59181539A JP 5396583 A JP5396583 A JP 5396583A JP 5396583 A JP5396583 A JP 5396583A JP S59181539 A JPS59181539 A JP S59181539A
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JP
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etching
silicon
film
etched
hydrogen ions
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JP5396583A
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Masayasu Abe
正泰 安部
Koichi Mase
間瀬 康一
Tatsuichi Ko
高 辰一
Masaharu Aoyama
青山 正治
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/3115Doping the insulating layers
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しく
は、半導体装置におけるシリコン甘たはシリコン化合物
の部分のドライエツチング方法に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
半導体装置の製造工程においては、基板、配線等に使用
されているシリコンや絶縁膜等に使用されている窒化シ
リコン、酸化シリコン、炭化シリコンのようなシリコン
化合物を所望の形状にエツチングすることが行われてい
る。例えば電極や配線のために絶縁膜にコンタクトホー
ルやスルーホールをエツチングする場合には、ホール側
壁にテーパを付けて配線の段切れを防止するようにして
いる。
従来エツチングには蝕刻液による湿式法が行われ、比較
的バラツキのない安定したテーパ形状が得られていたが
、近時素子の微測化に伴ないプラズマ状態の反応ガスに
よる乾式(ドライエツチング9法を採用する必要が生じ
てきた。ところが、ドライエツチング法では、湿式法に
おけるテーパエツチングの手法を転用することが不可能
であるか転用しても湿式法のように安定したテーパ形状
が1(Iられず、そのためテーパエツチングなどに好適
な改良されたドライエツチング法が強く求められている
。。
〔背f2技術の問題点〕 従来のデーパエツチング法には、被エツチング1模とフ
ォトレジストとの密着性を制j111]する方法と被エ
ツチング膜に対しエツチング速度の速い膜を積層する方
法がある。
「)′1丁者の方法は、第1d図で説明すると、抜工。
チング膜12(波エツチング膜12は基板10の熱酸化
膜11上f/(m被覆されている)とフォトレジスト1
6の界面14の密着性を低下させ、毛細管現象によって
界面14にエツチング液のしみ込みを14ユしさせ、界
面14近傍のエツチング速度を増加さぜデ〜バ角αを形
成する方法である。しかし彦がら、ドライエツチングの
場合には、被エツチング1模12とフォトレジスト16
との密着性がかなり低下しても、この界面14にエツチ
ングガスの浸入は起こらない。そのためフォトレジスト
の密着力を制御i1′+1する方法によって、ドライエ
ツチングにおいてテーパ角αを制御することは不1−I
J能であった。
後者の方法は、第1b図に示すように、被エツチング膜
12とフォトレジスト16との(14」に、波エツチン
グ膜12よりもエツチング速度の大きな膜15を介在さ
せ、膜15が波エツチング膜12より速くエツチングさ
れることを利用して被エツチング膜12ヲテーパエツチ
ングするものである。しかしながら、この後者の方法に
おいては、テーパ角αは被エツチング膜12とエツチン
グ速度の大きな膜15のエツチング速度比によって決丑
るグこめに、ドライエツチング条件が変動すると速度比
が敏感に変化し、その結果テーパ角αが一定しないとい
う欠点がある。′−またこの方法においては、エツチン
グ工程終了後、膜15f:除去する工程が必要になる場
合があり、そのため工程が繁鼾1になるという欠点もあ
る。
例えば、被エツチング膜12をQ、571m厚の窒化シ
リコン膜、そしてエツチング速度の大きなJ換15を0
.0−3μm厚のMO膜で形成し、CF4102ガスで
ケミノノルドライエッチングをし/ヒ場合(工、チング
条・1′−1:カスj下刃P (CF4)= 16 P
 a 、 P (02)”’48Pa 。
−lイクロ彼′ili力t: o OW )、テーパ角
αは311均19度で最大26度、最小10度とばらつ
く、これは、窒化’y′lJコン膜のエツチング速度に
対して1VIo膜工ツチング速度が変動する/こめと巧
えられる。そしてエアーJノグ終了?7ベill ’7
にリン酸系のエツチング液によってM o膜を除去して
いる。
〔発1す]の目的」 本発明の目的(、、よ、シリコン苔たはシリコン化合′
4′//J′(L−プラズマ励起状態のフッ化炭素およ
び酸素からなるカスIfcJ:リドライエッチングする
工程において、シリコンまた1は7リコン化合物のエツ
チング速度を制御し、所望のエツチング形状を有する半
導体装置の新規々製造方法を提供することにある1、そ
して傍た、エツチング形状として電極またけ配線のコン
タク!・ポール・スルーホールなどにおけるテーパ形状
を安定して加工できる半導体装置のηi規な製造力a、
を提供することにある。
〔発明の概衆〕
本発明は、所望のエツチング形状を必要とするシリコン
丑たはシリコン化合物の部分にあらかじめ水素イオンを
加速注入しておき、次いでシリコンまたはシリコン化合
物の表向にフ、、+トレジスト膜や金属膜などのドライ
エツチング用マスクパクーンを形成し、しかる後プラズ
マ励起状態のフッ灰 化泳素および酸素からなるガスによりンリコン丑グこは
シリコン化合物をドライエツチングする工程を含むこと
を特徴とする彫導体装置の製造方法である。
本発明におけるドライエツチング工程でに1、あらかじ
め注入しておいた水素原子が、高周波放電のプラズマ励
起した反しガスのエツチング速度を大きくさせるのであ
る。このエツチング機(−14の詳細は不明であるが、
次の様な推測ができる。即ち、注入された水素原子(i
−I)とプラズマ励起(lこよって生じたフッ素ラジカ
ル(F*)及び酸素ラジカル(じ)とは、次式 %式% の反応により1刊(゛と■■20を44=成し、さらに
このHFと[I20とが反1.i; して■パ−′を生
成し、このF−が工。
チングに関J−Iすることによってエツチング速度が人
きくなると考えられる。
そして、加速tt人する水素原子の注入個所や注入i−
+i’、 VJl、加速′1t I:i−やドーズ句に
J:って正確に制御−Cきるから、エツチング速度を所
望のとおり広い11・n囲てかつ/・ラソキなく制σ中
することができる、。
例え(、」、水素原子を洲エッチングノ摸の表+T+i
近傍にあるように加1朱′?1賢Fを制御して注入すれ
は、抜工。
チング)模の表1]))のエツチング、aluが深い部
分のエツチング速11ンよりも大となり、その結果コン
タクトホールなどに31スするテーパエツチングが可能
である1、その十ドーズ量を制御づ−れば、任意のテー
パ角度のエツチング形状にドライエツチングができる5
、さらに注入水素原子の存在が他のドライエツチング条
r(よりも強いパラン−りになりしかも注入の制[1件
がよいので、テーパ角度のバラツキが極めて小さくなる
ことが確認された。
本発明に適用できる反応ガスは、)、化炭素及び酸素か
らなるブシズマ励、・シの反応ガスであるか、フッ化炭
素としてはCF4 、C2F6. C3FB1.CCl
2F2 。
C)1.F  CB r F3などがあり、フッ化炭素
及び酸素I 以外にN2. C]、、 C2H,、’CCl4などの
不活性ガスや反応性ガスを含イーすること−、差支えな
い1.丑たプラズマ励起状態にする方法ば、放電室分離
型ケミカルドライエツチング、円筒型プラズマエツチン
グ、平行平板型反応1クーイオンエ、チングなと高周波
放電により反応ガスをプラズマ励起状態にするものでち
ればよいが、プラズマか被エツチング物の近傍にない放
電室分離型ケミカルドライエツチングの場合に特に有効
である。。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照し、一実施例について説明する。。
第2a図および第2b図は、この実施例の工程を説明す
るための素子断面図であり、従来方法を説明した第1a
図および第1b図と同−lIgi号で表示されている部
分は第1a図および第1b図における部分と同一である
のでその説明を省略する。
壕ず、第2a図において熱酸化膜11を01μ771厚
VC形成したンリコン基板10を用意しく熱酸化膜11
のイ〕無(−i不発りjに関係がない9、熱酸化膜11
上にC’VD法により窒化/リコンj換22を05/L
 1n厚に形成する。1この窒化ンシーコン膜22の中
に水素イオン26を、加速型E7: 201(CV、注
入ドーズ−tri、 1ン(,012〜1゛・、101
6art−2の範囲で5政仙の条件で加速注入をq”j
 、た。、 次に、第2b区に示すよう(C、フメトリノグラフィ法
によりレジストパターン(金1〈膜でもよい916を形
成し、これをマスク(・でして高周波励起されプこCI
=”、102ガス27によりh【化/リコン膜22の工
、グーングを行−1た。エツチング乗用はガス圧カニ 
P (CI=”υ−1(うPa、P(O□)= 37P
a、 マイクロ波′rj4.’力600AVて、放心室
分離型ケミカルドライエツチング装置を使用シフ/こ、
第6図は、水素イオンの′/l:入彊と被エツチング膜
(’:17−ハ角、 Qとの関係とテーパ角のバラツギ
を示したグラフである。この実施例における窒化シリコ
ンIjQの結果は第6図の面側!(I)に示し/ζが、
テーパ角のバラツキは標準偏差3σで約2度であり従来
方法(背景技術の間鴫点の項で説明したi%40層を積
層する方法〕では3σで約7門であったのに比較して極
めて少なくなった。:、丑グζ、水素イオンの注入媚、
を制御することによりfl−石、のデーパ角のエツチン
グ形状が得られることがわかる3、次に第6図の直線(
I[)は、ソ化シリコンIt!2の結果を示(−だもの
である3、イオン注入とエツチング条件は窒化シリコン
)摸における場合と同一である、−1酸化シリコン膜の
場合にも窒化ンリコン膜の場合と同fi!度のバラツギ
であり、1グこテーパ角の匍1償11Vトも俊めてよい
ことが確認きれた、 〔発明の効果〕 以上説明したところから明らか々ように、シリコン又は
/リコン化合物のドライエ、チングにおいて、被エツチ
ング膜に水素イオンを加速注入することにより、プラズ
マ励起状態のフッ化炭素及び酸素からなるガスのエツチ
ング速度を制御することができ、またエツチング速度の
バラツギを少さくすることができる。そしてこの現象を
利用して電極または配線のコンタクトホール・スルーホ
−ル合安定したテーパ形1)、に加ゴーするなど、所望
のエツチング形状に牛導体装VLを加工する新規な製造
方/7:を提供することができた1、
【図面の簡単な説明】 第1a図及び第1b図は従来のテーパエツチング法を説
明する/ζめの半導体素子断面図、第2a図及び第2b
図は本発明のテーパエツチング法の工Rjを説り」ずる
ための半導体素子断面図、第6図は本発明における水素
イオンt1−人1′Lとテーパ角の関係を示すグラフで
ある,。 1口・・・基板、12.22・彼エッチング膜(/リコ
ン丑た(はシリコン化合物つ、13・・・フメトレジス
l・、26・・注入水素イオン、27・・・プラズマ励
起状態のガス。 ’l易′r出願人 東京芝浦?し−気株式会社代埋人 
 弁理士諸田英二 第la図 第1b図 M2a図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリコンまたはシリコン化合物の部分に水素イオン
    を加速注入し、次いで上記シリコン甘たはシリコン化合
    物の表面にマスクパターンを形成し、しかる後プラズマ
    励起状態のフッ化炭素および酸素からなるガスにより」
    二記シリコンまたはシリコン化合物をドライエツチング
    する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
    。 2 注入水素イオン量を制御し、所望のテーパー角度を
    もった断面形状にシリコンまたはシリコン化合物をドラ
    イエツチングする特許請求の範囲第1項記載の製造方法
JP5396583A 1983-03-31 1983-03-31 半導体装置の製造方法 Pending JPS59181539A (ja)

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