JPS62293619A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に半導体素
子などに用いる各種薄膜の堆積やエツチングの方法に関
する。
子などに用いる各種薄膜の堆積やエツチングの方法に関
する。
従来の技術
半導体素子の微細化・高密度化に伴い、浅い接合を形成
する必要が生じプロセスの低温化が進められている。例
えばこれまで常圧ＣＶ Ｄ（Ｃｈｅｍｉ ｃ ａｌＶａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＬ Ｐ （Ｌｏｗ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）ＣＶＤで５００〜７０Ｃ）Ｃ程度
を必要としていたものがプラズマＣＶＤで２００〜３０
０℃程度に温度を下げる試みがされている。特にＥＣＲ
プラズマを用いた装置では、低温で膜質よく形成できる
方法として注目されている。〔セミコンダクター ワー
ルド １９８５・１月号Ｐ７３〜 伊野ら”ＥＣＲ技術
による薄膜生成技術″〕また半導体素子の微細化、多層
配線化に伴い平担化の必要性が生じ、エッチバック法や
バイアススパッタ法などが試みられ、一部実用化されて
いる。（ＮａｔｉｏｎａｔＴｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐ
ｏｒｔ Ｖｏｌ 、 ３２Ｎｏ、Ｉ Ｆｅｂ １９８６
Ｐｌ ４４〜真弓他１エッチバック法による平坦化
技術とＭ各層配線への応用”。
する必要が生じプロセスの低温化が進められている。例
えばこれまで常圧ＣＶ Ｄ（Ｃｈｅｍｉ ｃ ａｌＶａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＬ Ｐ （Ｌｏｗ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）ＣＶＤで５００〜７０Ｃ）Ｃ程度
を必要としていたものがプラズマＣＶＤで２００〜３０
０℃程度に温度を下げる試みがされている。特にＥＣＲ
プラズマを用いた装置では、低温で膜質よく形成できる
方法として注目されている。〔セミコンダクター ワー
ルド １９８５・１月号Ｐ７３〜 伊野ら”ＥＣＲ技術
による薄膜生成技術″〕また半導体素子の微細化、多層
配線化に伴い平担化の必要性が生じ、エッチバック法や
バイアススパッタ法などが試みられ、一部実用化されて
いる。（ＮａｔｉｏｎａｔＴｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐ
ｏｒｔ Ｖｏｌ 、 ３２Ｎｏ、Ｉ Ｆｅｂ １９８６
Ｐｌ ４４〜真弓他１エッチバック法による平坦化
技術とＭ各層配線への応用”。
応用物理第５４巻 第７号 （１９８５）岡林”集積回
路における表面平坦化技術″〕エッチバック法では、ス
テップカバレジが十分でないと、微細な溝には膜が形成
されなくなるため、１．０〜１．６μｍ以下の寸法の集
積回路には適用しにくい。バイアススパッタ法ではこの
問題はないが、アルゴンイオンを用いた物理的スパッタ
リングを用いているため素子にダメージを与える恐れが
ある。
路における表面平坦化技術″〕エッチバック法では、ス
テップカバレジが十分でないと、微細な溝には膜が形成
されなくなるため、１．０〜１．６μｍ以下の寸法の集
積回路には適用しにくい。バイアススパッタ法ではこの
問題はないが、アルゴンイオンを用いた物理的スパッタ
リングを用いているため素子にダメージを与える恐れが
ある。
これらの欠点を補う方法としてバイアス−ＥＣＲ堆積法
が提案されている。この方法はＣＶＤ法とバイアススパ
ッタ法を組み合わせたもので堆積速度が大きくすぐれた
平坦度が得られるものと注目されている。
が提案されている。この方法はＣＶＤ法とバイアススパ
ッタ法を組み合わせたもので堆積速度が大きくすぐれた
平坦度が得られるものと注目されている。
しかしながら、堆積した膜をエツチングするのはアルゴ
ンイオンであり、物理的スパッタリングのエッチレート
は化学的なエツチングに比べて九〜１／１００程度しか
なく、バイアススパッタ法においても平坦化の程度はエ
ツチング量に大きく依存するので、物理的スパッタリン
グは、あまり効率の良い方法ではなく、いきおいエッチ
レートヲ大きくするため、エネルギーの大きなイオンを
使う傾向にある。イオンのエネルギーは、一定値を越え
ると半導体素子のダメージの原因となるので、あまシ大
きくする事はできない。
ンイオンであり、物理的スパッタリングのエッチレート
は化学的なエツチングに比べて九〜１／１００程度しか
なく、バイアススパッタ法においても平坦化の程度はエ
ツチング量に大きく依存するので、物理的スパッタリン
グは、あまり効率の良い方法ではなく、いきおいエッチ
レートヲ大きくするため、エネルギーの大きなイオンを
使う傾向にある。イオンのエネルギーは、一定値を越え
ると半導体素子のダメージの原因となるので、あまシ大
きくする事はできない。
参考に第１図にバイアス−ＥＣＲプラズマ装置を示す。
１はマグネットコイル、２は薄膜が形成される半導体基
板、３，４はガス導入口、６はマイクロ波、ｅはマツチ
ングボックス、７はＲＦ電源である。８は冷却水、９は
真空ポンプ系である。
板、３，４はガス導入口、６はマイクロ波、ｅはマツチ
ングボックス、７はＲＦ電源である。８は冷却水、９は
真空ポンプ系である。
従来エチレン、メチルメタアクリレート等の重合物をつ
くりやすいガスをエツチング装置に導入して、エツチン
グ形状の制御をしようとする試みがあるが、これは、エ
ツチングの場合であり、堆積を目的としたものでは゛な
いし、エチレン、メタルメタアクリレート等のポリマー
は、通常のハロゲン化物をエツチングガスとして用いる
エツチングでは、目的とするエツチング物とは異なるも
のである。本発明では、堆積装置において、堆積しよう
とする薄膜をエツチングするガスを合わせて導入するも
のであり基本的に異なるものである。
くりやすいガスをエツチング装置に導入して、エツチン
グ形状の制御をしようとする試みがあるが、これは、エ
ツチングの場合であり、堆積を目的としたものでは゛な
いし、エチレン、メタルメタアクリレート等のポリマー
は、通常のハロゲン化物をエツチングガスとして用いる
エツチングでは、目的とするエツチング物とは異なるも
のである。本発明では、堆積装置において、堆積しよう
とする薄膜をエツチングするガスを合わせて導入するも
のであり基本的に異なるものである。
発明が解決しようとする問題点
バイアス−ＥＣＲ法を含めて、スパッタリングでエツチ
ングする場合に問題となるのは、アルゴンの様な不活性
イオンで物理的にエツチングするだめ、エッチレートが
小さいという事である。従って堆積・エツチングともに
化学的に行なう事ができれば、堆積レート・エッチレー
ト共に大きくする事ができ、スルーブツト、平坦度、ダ
メージの程度のすべての点で改善できる。すなわち、本
発明では、堆積とエツチングをともに化学的に行なえる
様に両方のガスを導入し、半導体素子にダメージを与え
る事なく、処理能力を向上させ、あわせてすぐれた平坦
度を実現する事を目的とする。
ングする場合に問題となるのは、アルゴンの様な不活性
イオンで物理的にエツチングするだめ、エッチレートが
小さいという事である。従って堆積・エツチングともに
化学的に行なう事ができれば、堆積レート・エッチレー
ト共に大きくする事ができ、スルーブツト、平坦度、ダ
メージの程度のすべての点で改善できる。すなわち、本
発明では、堆積とエツチングをともに化学的に行なえる
様に両方のガスを導入し、半導体素子にダメージを与え
る事なく、処理能力を向上させ、あわせてすぐれた平坦
度を実現する事を目的とする。
問題点を解決するための手段
バイアス−ＥＣＲ法では、堆積用の５ｉＨ４１０２゜Ｓ
ｉＨ４／Ｎ２に加えてＡｒを導入しているが、本発明ノ
方法は、５２Ｈ４１０２，ＳｉＨ４／Ｎ２の堆積用ノガ
スに加えて、ＣＦ４．ＳＦ６．Ｆ２．Ｃ１２等の化学的
にＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ、４をエツチングするガスを導入
するものである。
ｉＨ４／Ｎ２に加えてＡｒを導入しているが、本発明ノ
方法は、５２Ｈ４１０２，ＳｉＨ４／Ｎ２の堆積用ノガ
スに加えて、ＣＦ４．ＳＦ６．Ｆ２．Ｃ１２等の化学的
にＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ、４をエツチングするガスを導入
するものである。
堆積とエツチングを積極的に混存させる事により、特定
の場所、例えば段差部の膜質の良くない部分、凸状の部
分はエツチングされやすく、全体として平坦化と膜質の
向上がはかれる。
の場所、例えば段差部の膜質の良くない部分、凸状の部
分はエツチングされやすく、全体として平坦化と膜質の
向上がはかれる。
なお、５ｉＣ４，１０２，５ｉＣｔ４／′Ｎ２，５ｉＦ
４１０２゜Ｓ ｚ Ｆ４／Ｎ ２の様に、結果として系
内に生成物としてのＳ ｉ０２ 、 Ｓ Ｌ ３Ｎ４を
エツチングする化学種が系内に存在する場合も同様であ
る。
４１０２゜Ｓ ｚ Ｆ４／Ｎ ２の様に、結果として系
内に生成物としてのＳ ｉ０２ 、 Ｓ Ｌ ３Ｎ４を
エツチングする化学種が系内に存在する場合も同様であ
る。
作 用
堆積とエツチングを積極的に混在させる事により凸部や
膜質の良くない部分がよシ速くエツチングされ、膜質の
向上と平坦化が処理能力を低下させずに実現できる。
膜質の良くない部分がよシ速くエツチングされ、膜質の
向上と平坦化が処理能力を低下させずに実現できる。
実施例
次表にＥＣＲプラズマ装置を用いた場合の従来の方法と
本発明の実施例の方法を示す。ＧＡＳ（１）は第１図の
ガス導入口４から導入され、Ｇ Ａ Ｓ （２＞は第１
図のガス導入口３から導入される。
本発明の実施例の方法を示す。ＧＡＳ（１）は第１図の
ガス導入口４から導入され、Ｇ Ａ Ｓ （２＞は第１
図のガス導入口３から導入される。
第１表
本発明の方法に用いる装置としてはすでに知られたバイ
アス−ＥＣＲ堆積装置（第１図参照）を使用するが、導
入するガスが異なり、半導体基板上に所定の薄膜を形成
するガスに加えて堆積する薄膜を化学的にエツチングす
るノ・ロゲンを含むガスを混入させるものである。第１
表の実施例（１）に示す例は、Ｓ ＩＨ４と０２．ＣＦ
４ あるいはＳＦ、 あるいはＣ４２のいずれかまた
はその混合物（Ｓ １０２を形成する場合）、５ｉｎ４
とＮ２．ＣＦ４あるいはＳＦ、 あるいはＣ２２のい
ずれかまたはその混合物（Ｓ１３Ｎ４を形成する場合）
である。実施例（２）は、ハロゲンを膜形成用のガスが
すでに含んでいる場合の例でＳｉＨ４とＳ Ｉ Ｆ ４
あるいはＳ Ｉ Ｃｌ ４とＱ２の混合物（Ｓ１０２を
形成する場合） ＋ Ｓ Ｉ Ｈ４とＳｉＦ４あるいは
！３ｉＣ１４とＮ２の混合物（Ｓ１３Ｎ４を形成する場
合）である。従来は蒸気圧・反応性の点からＳｉＦ４，
５ｉＣ７４を堆積に用いる事はなかった。
アス−ＥＣＲ堆積装置（第１図参照）を使用するが、導
入するガスが異なり、半導体基板上に所定の薄膜を形成
するガスに加えて堆積する薄膜を化学的にエツチングす
るノ・ロゲンを含むガスを混入させるものである。第１
表の実施例（１）に示す例は、Ｓ ＩＨ４と０２．ＣＦ
４ あるいはＳＦ、 あるいはＣ４２のいずれかまた
はその混合物（Ｓ １０２を形成する場合）、５ｉｎ４
とＮ２．ＣＦ４あるいはＳＦ、 あるいはＣ２２のい
ずれかまたはその混合物（Ｓ１３Ｎ４を形成する場合）
である。実施例（２）は、ハロゲンを膜形成用のガスが
すでに含んでいる場合の例でＳｉＨ４とＳ Ｉ Ｆ ４
あるいはＳ Ｉ Ｃｌ ４とＱ２の混合物（Ｓ１０２を
形成する場合） ＋ Ｓ Ｉ Ｈ４とＳｉＦ４あるいは
！３ｉＣ１４とＮ２の混合物（Ｓ１３Ｎ４を形成する場
合）である。従来は蒸気圧・反応性の点からＳｉＦ４，
５ｉＣ７４を堆積に用いる事はなかった。
ＲＦバイアスについては、使用するしないにかかわらず
Ａｒ を用いる場合に比べて平坦化と膜質の向上に効果
がある。第２図にこの様子を示す。
Ａｒ を用いる場合に比べて平坦化と膜質の向上に効果
がある。第２図にこの様子を示す。
第２図は、バイアス−ＥＣＲ装置を用いて膜形成した場
合を示すもので、１１はＡｒ を加えない通常の堆積の
場合、１２はＡｒ を加えてスパッタリングをした場合
、１３は本発明例でＳＦ６ をＡｒのかわりに添加して
膜形成した場合である。同じＲＦパワーで比較するとも
ともとの堆積速度に比較してＡｒ のかわシにＳＦ６
を添加したものでは、エッチレートが大きくとれるため
、平坦化が短い時間で達成できる。
合を示すもので、１１はＡｒ を加えない通常の堆積の
場合、１２はＡｒ を加えてスパッタリングをした場合
、１３は本発明例でＳＦ６ をＡｒのかわりに添加して
膜形成した場合である。同じＲＦパワーで比較するとも
ともとの堆積速度に比較してＡｒ のかわシにＳＦ６
を添加したものでは、エッチレートが大きくとれるため
、平坦化が短い時間で達成できる。
また第３図に示すのは、膜形成した後の堆まり具合（平
坦度）は、段部の膜厚比としてあられしたものである。
坦度）は、段部の膜厚比としてあられしたものである。
２１は堆積された薄膜、２２は半導体基板の段部である
。大きなアスペクト比（段の高さと間隔の比）に対して
も良好な膜厚比が得られている。３１がバイアスバッタ
法によるもので、アスペクト比が大きくなるに従い凹部
にあまシ堆積しなくなる傾向があるが、３２のバイアス
−Ｅ ＣＲ（Ａｒ）、さらに本発明にがかる３３のバイ
アス−Ｅ ＣＲ（ＳＦ６）では順次改善されているのが
わかる。
。大きなアスペクト比（段の高さと間隔の比）に対して
も良好な膜厚比が得られている。３１がバイアスバッタ
法によるもので、アスペクト比が大きくなるに従い凹部
にあまシ堆積しなくなる傾向があるが、３２のバイアス
−Ｅ ＣＲ（Ａｒ）、さらに本発明にがかる３３のバイ
アス−Ｅ ＣＲ（ＳＦ６）では順次改善されているのが
わかる。
なお、プラズマＣＶＤやＥＣＲプラズマＣＶＤでは段差
の部分に膜質の悪い（エッチレートが平坦部にくらべて
６〜１０倍）膜が形成される事が多いが、エツチングガ
スを添加した場合にはこの部分の膜質も改善されている
。メカニズムについては不明な点が多く解明されてはい
ないが、膜質の悪い部分が他にくらべてエツチングガス
によっテ速くエツチングされるため、結果として膜質が
向上しているためと考える事ができる。
の部分に膜質の悪い（エッチレートが平坦部にくらべて
６〜１０倍）膜が形成される事が多いが、エツチングガ
スを添加した場合にはこの部分の膜質も改善されている
。メカニズムについては不明な点が多く解明されてはい
ないが、膜質の悪い部分が他にくらべてエツチングガス
によっテ速くエツチングされるため、結果として膜質が
向上しているためと考える事ができる。
本発明はＥＣＲプラズマ装置を例に説明したが、一般の
プラズマＣＶＤ装置においても同様である。
プラズマＣＶＤ装置においても同様である。
発明の効果
以上の様に本発明の方法を用いれば、膜質の良い膜を平
坦度を向上させて堆積させる事ができる。
坦度を向上させて堆積させる事ができる。
また処理能力も向上する。
第１図は本発明の一実施例方法に用いるバイアス−ＥＣ
Ｒプラズマ装置の概要を示す構成図、第２図、第３図は
従来例と本実施例の違いを示すもので、第２図は堆積速
度を示す特性図、第３図は段部の膜厚比を示す特性図で
ある。 ２・・・・・・半導体基板、３，４・・・・・ガス導入
口、５・・・・・・マイクロ波。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ’ ＲＦ Ｐｔ３ｖ−ｖｔ （Ｗ）第３
図 アスペクト比（Ｈ／Ｓ ）
Ｒプラズマ装置の概要を示す構成図、第２図、第３図は
従来例と本実施例の違いを示すもので、第２図は堆積速
度を示す特性図、第３図は段部の膜厚比を示す特性図で
ある。 ２・・・・・・半導体基板、３，４・・・・・ガス導入
口、５・・・・・・マイクロ波。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ’ ＲＦ Ｐｔ３ｖ−ｖｔ （Ｗ）第３
図 アスペクト比（Ｈ／Ｓ ）
Claims (2)
- （１）プラズマを発生させ薄膜を堆積させるに際し、堆
積に用いるガスに加えて、前記薄膜をエッチングできる
ガスを同時に導入するようにした半導体装置の製造方法
。 - （２）電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを発生
させるようにした特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13656286A JPS62293619A (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13656286A JPS62293619A (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62293619A true JPS62293619A (ja) | 1987-12-21 |
Family
ID=15178142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13656286A Pending JPS62293619A (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62293619A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5320708A (en) * | 1991-01-25 | 1994-06-14 | Sony Corporation | Dry etching method |
| US5429995A (en) * | 1992-07-17 | 1995-07-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing silicon oxide film containing fluorine |
| US5700737A (en) * | 1996-02-26 | 1997-12-23 | Taiwan Semiconductor Manufactured Company Ltd. | PECVD silicon nitride for etch stop mask and ozone TEOS pattern sensitivity elimination |
| US5728608A (en) * | 1995-10-11 | 1998-03-17 | Applied Komatsu Technology, Inc. | Tapered dielectric etch in semiconductor devices |
| US5753564A (en) * | 1992-11-24 | 1998-05-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for forming a thin film of a silicon oxide on a silicon substrate, by BCR plasma |
-
1986
- 1986-06-12 JP JP13656286A patent/JPS62293619A/ja active Pending
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