專利名稱：半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法
本申請(qǐng)是株式會(huì)社日立制作所于1995年6月8日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮?5107166.1、發(fā)明名稱為“半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
在采用典型等離子刻蝕系統(tǒng)之一的磁控微波等離子刻蝕系統(tǒng)的刻蝕工藝的情況下，首先利用抽氣系統(tǒng)把含有反應(yīng)室(刻蝕室)和放電室的刻蝕系統(tǒng)中的真空室抽空到約為10-6乇，然后經(jīng)由針形閥，把反應(yīng)氣體引入真空室，使壓力達(dá)到預(yù)定的數(shù)值(約為10-5-10-1乇)。
用例如CF4、C2F6、C3F8或C4F8之類的碳氟化合物氣體以及CHF3或CH2F2之類的含氫的碳氟化合物氣體或者碳氟化合物基氣體和氫氣的混合氣體，對(duì)沉積在硅片上的氧化硅膜進(jìn)行刻蝕。以下通常將這些氣體稱為碳氟氣體。
由微波發(fā)生器(通常是磁控管)產(chǎn)生的1-10GHz(通常為2.45GHz)的微波通過波導(dǎo)傳播并被引入組成放電室的放電管。放電管由絕緣材料(通常為石英或氧化鋁)制成，以便通過微波。
利用電磁鐵和永久磁鐵在放電室和反應(yīng)室中形成局部磁場(chǎng)。當(dāng)在上述狀態(tài)下將微波電場(chǎng)引入放電室時(shí)，由于磁場(chǎng)和微波電場(chǎng)的協(xié)同作用，就發(fā)生磁場(chǎng)微波放電并形成等離子體。
此時(shí)，反應(yīng)氣體在等離子體中分解，從而產(chǎn)生各種原子團(tuán)和離子。反應(yīng)氣體分解的起因是反應(yīng)氣體分子中的電子與等離子體中的電子碰撞或吸收光而被激發(fā)到反鍵軌道。這些分解物被加于氧化硅膜的表面以參與氧化硅膜的刻蝕，它們對(duì)干法刻蝕特性有復(fù)雜的影響。
日本專利公開109728/1991號(hào)公開了一種采用這類等離子工藝的干法刻蝕技術(shù)。
硅LSI或TFT(薄膜晶體管)之類的電子器件的結(jié)構(gòu)中，在硅膜(例如硅襯底、硅外延膜或多晶硅膜)、氮化硅膜或它們構(gòu)成的多層膜上沉積了一個(gè)待進(jìn)行干法刻蝕的目標(biāo)材料的氧化硅膜。
在高集成度電子器件的情況下，有可能開一個(gè)直徑≤0.5μm且高寬比(孔深/孔徑)大的接觸孔，另外要求刻蝕技術(shù)具有高的精度和高的選擇比以便將基質(zhì)硅膜、氮化硅膜或由它們組成的多層膜的刻蝕量減為最小。
為了實(shí)現(xiàn)這種刻蝕，必須精確地控制反應(yīng)氣體分解物的組分。然而，采用由等離子體中的電子碰撞引起反應(yīng)氣體分子分解的常規(guī)刻蝕方法難以實(shí)現(xiàn)這種控制。
這是因?yàn)殡娮右鸬倪x擇性激發(fā)只能在能量最小的反鍵軌道上實(shí)現(xiàn)，而為了實(shí)現(xiàn)它所需的帶有均勻能量的電子卻無法在等離子體中得到。因此，必須在外部產(chǎn)生帶有均勻能量的電子，并將其引入等離子體中，或者將能量均勻的光源引入等離子體中。但這將使刻蝕系統(tǒng)的成本大為提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)高選擇比和高精度刻蝕的技術(shù)。
從本說明書和對(duì)附圖的描述中，本發(fā)明的上述目的和獨(dú)特性能將變得明顯。
以下將簡(jiǎn)要描述本申請(qǐng)所公開的發(fā)明的特征的概要。
(1)在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，借助于使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體和干法刻蝕半導(dǎo)體襯底上薄膜所必需的反應(yīng)氣體在干法刻蝕薄膜時(shí)相互作用，來產(chǎn)生所需的分解物。
(2)在根據(jù)方法(1)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，借助于將等離子干法刻蝕系統(tǒng)的等離子發(fā)生室與反應(yīng)室分開并防止等離子體中的電子進(jìn)入反應(yīng)室的方法，降低了與電子碰撞所引起的反應(yīng)氣體的分解。
(3)在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，借助于使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體同碳氟氣體在干法刻蝕半導(dǎo)體襯底上的氧化硅膜時(shí)相互作用，選擇性地產(chǎn)生所需的分解物。
(4)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，碳氟氣體是一種帶有二個(gè)或更多碳原子的鏈?zhǔn)饺肌?br> (5)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，碳氟氣體是一種帶有二個(gè)到六個(gè)碳原子的鏈?zhǔn)饺肌?br> (6)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，碳氟氣體是一種帶有三個(gè)或更多碳原子的環(huán)狀全氟化碳。
(7)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，惰性氣體是選自He、Ne、Ar、Kr和Xe的一種或多種稀有氣體。
(8)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，產(chǎn)生了對(duì)氮化硅有高選擇比的分解物。
(9)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，惰性氣體對(duì)總氣體流量的比值≥50％，而處理壓力為0.1-1乇。
(10)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，惰性氣體對(duì)總氣體流量的比值≥80％，而處理壓力為100-500毫乇。
(11)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，用無機(jī)材料作為干法刻蝕掩模。
(12)在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，借助于在對(duì)半導(dǎo)體襯底上氮化硅膜進(jìn)行干法刻蝕時(shí)使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體與碳氟氣體相互作用，來選擇性地產(chǎn)生所需的分解物。
(13)在根據(jù)方法(12)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，借助于采用選自He、Ar、Kr和Xe的一種或多種稀有氣體作為惰性氣體而采用二氟甲烷作為碳氟氣體，產(chǎn)生對(duì)硅具有高選擇比的分解物。
(14)在根據(jù)方法(3)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，惰性氣體對(duì)總氣體流量的比值≥80％，且處理壓力為100-500毫乇。
(15)在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，包含下列步驟(a)-(d)(a)在半導(dǎo)體襯底主表面上形成具有LOCOS結(jié)構(gòu)的一個(gè)場(chǎng)隔離膜，然后在由此場(chǎng)隔離膜包圍的有源區(qū)中形成一個(gè)半導(dǎo)體元件，(b)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上沉積一層第一隔離膜，然后在第一隔離膜上沉積一層刻蝕速率不同于第一隔離膜的第二隔離膜，(c)借助于使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體與碳氟氣體相互作用，選擇性地產(chǎn)生用以使第二隔離膜對(duì)第一隔離膜的選擇比達(dá)到最大值的分解物，并利用這些分解物對(duì)第二隔離膜進(jìn)行刻蝕，以及(d)借助于使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體與碳氟氣體相互作用，選擇性地產(chǎn)生用以使第一隔離膜對(duì)半導(dǎo)體襯底的選擇比達(dá)到最大值的分解物，并且借助于用這些分解物對(duì)第一隔離膜進(jìn)行刻蝕而制作一個(gè)連接半導(dǎo)體襯底并與場(chǎng)隔離膜局部重疊的接觸孔。
(16)在根據(jù)方法(15)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，采用沉積在第二隔離膜上的無機(jī)材料作為掩模來對(duì)第二隔離膜進(jìn)行刻蝕。
(17)在根據(jù)方法(15)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，接觸孔的直徑≤0.3μm。
(18)在根據(jù)方法(16)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，由無機(jī)材料構(gòu)成的掩模用與第一隔離膜相同的材料制作。
(19)本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法包含下列步驟(a)-(d)(a)在半導(dǎo)體襯底主表面上制作一個(gè)MISFET，(b)在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上沉積一層第一隔離膜，然后在第一隔離膜上沉積一層刻蝕速率不同于第一隔離膜的第二隔離膜，(c)借助于使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體與碳氟氣體相互作用，選擇性地產(chǎn)生用于使第二隔離膜對(duì)第一隔離膜的選擇比達(dá)到最大值的分解物，并利用這些分解物對(duì)第二隔離膜進(jìn)行刻蝕，以及(d)借助于使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體與碳氟氣體相互作用，選擇性地產(chǎn)生用于使第一隔離膜對(duì)半導(dǎo)體襯底的選擇比達(dá)到最大值的分解物，并且借助于用這些分解物對(duì)第一隔離膜進(jìn)行刻蝕而制作一個(gè)接觸孔，該接觸孔在MISFET柵電極和鄰近于上述MISFET的一個(gè)MISFET的柵電極之間連接于半導(dǎo)體襯底并同兩個(gè)柵電極局部重疊。
(20)在根據(jù)方法(19)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，利用形成在第二隔離膜上的無機(jī)材料作為掩模來刻蝕第二隔離膜。
(21)在根據(jù)方法(19)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法中，接觸孔的直徑≤0.25μm。
(22)根據(jù)方法(20)的本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置制造方法，由無機(jī)材料構(gòu)成的掩模用和第一隔離膜相同的材料制作。
惰性氣體被激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)，比亞穩(wěn)態(tài)到基態(tài)的躍遷被與等離子體的相互作用所抑制。由于亞穩(wěn)態(tài)下的自發(fā)幅射壽命(亞穩(wěn)態(tài)自然地變?yōu)榛鶓B(tài)的平均時(shí)間)是秒的數(shù)量級(jí)，故在反應(yīng)室中可出現(xiàn)大量的亞穩(wěn)態(tài)惰性氣體。亞穩(wěn)態(tài)惰性氣體由于碰撞而釋放能量并變?yōu)榛鶓B(tài)。該釋放的能量是均勻的，從而有可能選擇性地激發(fā)反應(yīng)氣體分子。
以下對(duì)惰性氣體典型例子的稀有氣體的作用進(jìn)行描述。表1示出了稀有氣體(He、Ne、Ar、Kr和Xe)的亞穩(wěn)能級(jí)的能量(注1)。
表1.稀有氣體的亞穩(wěn)能級(jí)能量

注1J.S.Chang，R.M.Hobson，Yukimi Ichikawa，Teruo Kaneda，“DENRIKITAI NO GENSHI·BUNSHI KATEI”P142(TOKYO DENKIDAIGAKU SHUPPAN KYOKU，1982)。
如表1所示，各稀有氣體限制在可使用的亞穩(wěn)態(tài)。因此，要引入的碳氟氣體分子的反鍵軌道必須存在于同稀有氣體亞穩(wěn)能級(jí)能量重合處，而且反鍵軌道分解的分解物必須更有利于刻蝕。
而且，當(dāng)利用分解物的性質(zhì)來刻蝕氧化硅膜時(shí)，還必須了解其附著性、刻蝕性和選擇性。表2示出了一些分解物及其各自所屬的特性。
表2分解物的特性和例子

為了改善選擇比，必須除去非選擇性分解物。而且，為保持刻蝕形狀精度，必須使用具有選擇性和附著性的分解物。從表2的特性質(zhì)可見，選擇性行中的分解物較好。利用諸如對(duì)反應(yīng)氣體引入量、反應(yīng)氣體混合比和功率之類的通常系統(tǒng)控制，就可獲得刻蝕速率。
利用分子軌道計(jì)算(注2)可知從反鍵軌道的分解。借助于計(jì)算稀有氣體的亞穩(wěn)態(tài)和已知的分子反應(yīng)，可以估計(jì)計(jì)算的精度。表3示出了甲硅烷(SiH4)反應(yīng)的測(cè)量結(jié)果(注3)和計(jì)算結(jié)果。
表3SiH4共振分解的計(jì)算結(jié)果

注2K.Kobayashi，N.Kurita，H.Kumahora，K.Tago，Phys.Rev.B45，11299(1992)；K.Kobayashi，N.Kurita，H.Kumahora，K.Tago，Phys.Rev.A43，5810(1991)；K.Tago，H.Kumahora，N.Sadaoka，K.Kobayashi，Int.J.S.Supercomp.Appl.2，(1988)58。
注3M.Tsuji，K.Kobayashi，S.Yamaguchi，Y.Nishimura，Che.Phys.Lett.158，470(1989)。
從表3可見，利用分子軌道計(jì)算可在1eV的精度范圍內(nèi)測(cè)量分子反鍵軌道的能量。
而且，利用分子軌道計(jì)算，有可能知道一些待選擇用于產(chǎn)生表2“選擇性”欄中所示的分解物的分子。從對(duì)用來產(chǎn)生表3所示物質(zhì)的分解物和分子的計(jì)算中，可知中性分解所需的能量≥2ev，激發(fā)到反鍵軌道所需的最小能量為5-12eV，而分解物的電離勢(shì)為10-13eV。
從上述事實(shí)還可知，離子分解物所需的能量≥12eV。因此，由He和Ne可望選擇性地產(chǎn)生離子性和中性分解物，并可望得到Ar、Kr和Xe選擇性的中性分解。
而且，借助于通過分子軌道計(jì)算考查從反鍵軌道的分解，有可能考查在各分子中是否存在由之產(chǎn)生表2中選擇性分解物的反鍵軌道。表4示出了其中存在反鍵軌道且其激發(fā)能靠近稀有氣體亞穩(wěn)能級(jí)能量的各種分子。所考查的分子是碳氟氣體中的CF4、CHF3、C2F4和C4F8。
表4.具有由其產(chǎn)生選擇性分解物的反鍵軌道的碳氟氣體分子

當(dāng)使用與亞穩(wěn)態(tài)稀有氣體相互作用所造成的選擇性分解時(shí)，還存在少許等離子體中電子所造成的分解。而且，在實(shí)際刻蝕工藝情況下，有可能由于離子入射而排出非選擇性分解物。因此，為保護(hù)側(cè)壁，可能需要把具有低刻蝕速率的粘著的CHF或CF混合起來。此時(shí)，必須采用CH2F2的選擇性分解。
而且，當(dāng)一并使用保護(hù)性分解物時(shí)，使用由其產(chǎn)生的非選擇性分解物相對(duì)小的CHF3選擇性分解，也可實(shí)現(xiàn)較佳的刻蝕。然而，因?yàn)镃F4產(chǎn)生大量非選擇性分解物，故當(dāng)把CHF3同CF4組合時(shí)，必須增大保護(hù)氣體量。
再者，即使把采用選擇性分解的本發(fā)明的刻蝕方法與不采用由和亞穩(wěn)態(tài)稀有氣體相互作用所造成的選擇性分解的常規(guī)刻蝕方法或與采用產(chǎn)生大量非選擇性分解物的選擇性分解的刻蝕方法組合起來，由于能夠利用混合比控制各分解物的比率，也可獲得較佳的結(jié)果。
當(dāng)采用借助于控制等離子體中電子引起的分解而進(jìn)行的由與亞穩(wěn)態(tài)稀有氣體相互作用所造成的選擇性分解時(shí)，必須使稀有氣體等離子室同引入氣體分解反應(yīng)室在空間上分開。因?yàn)橛锌赡芙柚谟貌郯鍖⒍曳指糸_來而把正離子和電中性的亞穩(wěn)態(tài)稀有氣體引入分解反應(yīng)室，故可實(shí)現(xiàn)選擇性分解和離子輔助刻蝕。
圖4是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖5是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖6是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖7是用于本發(fā)明實(shí)施例2的等離子刻蝕系統(tǒng)的示意圖；圖8是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖9是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；

圖10是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖11是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖12是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖13是用于本發(fā)明實(shí)施例3的微波等離子刻蝕系統(tǒng)的示意圖；圖14是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖15是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖16是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；
圖17是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖18是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖19是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖20是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖21是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；圖22是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法；以及圖23是半導(dǎo)體襯底主要部分的剖面圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造方法。
下面將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
借助于將微波引入等離子發(fā)生室103并用磁鐵102a和102b產(chǎn)生一個(gè)約為1KG的磁場(chǎng)，在ECR位置105處由電子自旋共振將材料氣體G轉(zhuǎn)化成等離子體，其束流密度約為875G。
此時(shí)，由材料氣體G產(chǎn)生的中性分解物和離子性分解物被傳送到反應(yīng)室106中的半導(dǎo)體襯底(片子)的表面。用于支持半導(dǎo)體襯底1的支座107與向半導(dǎo)體襯底1饋送射頻的射頻電源108相連接，以產(chǎn)生自偏置并控制離子能量。
下面是對(duì)本實(shí)施例采用微波等離子刻蝕系統(tǒng)100的刻蝕工藝的描述。這是一種廣泛用作在隔離膜中制作連接孔以使同鄰近于LO-COS(硅的局部氧化)結(jié)構(gòu)場(chǎng)隔離膜的硅襯底形成接觸的元件隔離技術(shù)的工藝。
通常，必須制作連接孔來構(gòu)成與襯底的接觸，使之不和場(chǎng)隔離膜重疊。這是由于為苯基質(zhì)場(chǎng)隔離膜在用干法刻蝕隔離膜的方法制作連接孔時(shí)因過腐蝕而被除去的話，會(huì)暴露出襯底，并使場(chǎng)隔離膜的元件隔離性質(zhì)變壞。
在布局設(shè)計(jì)不允許連接孔和隔離膜之間有重疊的情況下，由于光刻工藝中掩模對(duì)準(zhǔn)精度之類的限制，難以實(shí)現(xiàn)0.3μm或更小的設(shè)計(jì)規(guī)則的LSI。
因此，在此實(shí)施例情況下，如圖2所示，LOCOS結(jié)構(gòu)的場(chǎng)隔離膜2形成在單晶硅組成的半導(dǎo)體襯底1的主表面上，然后用通常的方法在被場(chǎng)隔離膜2所包圍的有源區(qū)中制作諸如MISFET的半導(dǎo)體器件。
MISFET包含一個(gè)由多晶硅膜構(gòu)成的柵電極3、一層由氧化硅膜構(gòu)成的柵隔離膜4、以及一對(duì)形成在半導(dǎo)體襯底1上的半導(dǎo)體區(qū)(源區(qū)和漏區(qū))5.6。而且用氧化硅膜7來保護(hù)柵電極3的頂部和側(cè)壁。
然后，用CVD工藝在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上沉積一層厚度為500-2000的氮化硅膜8，而且用CVD工藝在膜8上沉積一層厚度為5000-10000的BPSG(硼磷硅化物玻璃)膜9。
然后如圖3所示，在BPSG膜9上形成一個(gè)光抗蝕劑圖形10。在MISFET的半導(dǎo)體區(qū)5上方的光抗蝕劑圖形有一窗口11。窗口11的制作要使其一端和鄰近于半導(dǎo)體區(qū)5的場(chǎng)隔離膜2相重疊。
然后，將半導(dǎo)體襯底1裝入微波等離子刻蝕系統(tǒng)100的反應(yīng)室中以便利用光抗蝕劑圖形10作為掩模來對(duì)BPSG膜9進(jìn)行干法刻蝕。進(jìn)行刻蝕時(shí)要使BPSG膜16對(duì)基質(zhì)氮化硅膜8的選擇比盡可能大。亦即，材料氣體G由表5所示的碳氟反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體組成，且惰性氣體的比例設(shè)定為混合氣體總量的80％或以上。而且，此時(shí)的處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
表5刻蝕BPSG層和增大對(duì)Si3N4的選擇比的條件

圖4示出了BPSG膜刻蝕進(jìn)行到一半且場(chǎng)隔離膜2上的氮化硅膜8從窗口11的底部暴露出來的狀態(tài)。
圖5示出了BPSG膜9刻蝕終止的狀態(tài)。在本實(shí)施例的情況下，由于BPSG膜9是在對(duì)氮化硅膜8的選擇比為最大的條件下刻蝕的，故氮化硅膜8起腐蝕停止層的作用，并且即使執(zhí)行適當(dāng)?shù)倪^腐蝕，也有可能保護(hù)場(chǎng)隔離膜2重遭清除。
圖6示出了通過刻蝕清除殘留的氮化硅膜8的方法完成了連接孔12達(dá)及MISFET半導(dǎo)體區(qū)5的狀態(tài)。
氮化硅膜8用微波等離子刻蝕系統(tǒng)100在氮化硅膜8對(duì)基質(zhì)半導(dǎo)體襯底1的選擇比為最大的條件下被刻蝕。亦即，材料氣體G由表6所示的碳氟反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體組成，且惰性氣體的比例設(shè)定為混合氣體總量的80％或更大。而且，此時(shí)的處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
表6刻蝕Si3N4層和增大對(duì)Si的選擇比的條件

因此，本實(shí)施例使得有可能制作與場(chǎng)隔離膜2局部重疊的連接孔而不會(huì)清除掉場(chǎng)隔離膜2，從而實(shí)現(xiàn)0.3μm或更小設(shè)計(jì)規(guī)則的LSI。
圖7是用于本實(shí)施例的等離子刻蝕系統(tǒng)200的示意圖。等離子刻蝕系統(tǒng)200裝備有一個(gè)環(huán)繞石英圓筒201的天線202以便借助于向天線202饋送射頻將電磁波引入圓筒201。在真空室203的外面提供有線圈204和205以便沿軸向產(chǎn)生磁場(chǎng)。經(jīng)由氣體引入口206引進(jìn)的材料氣體G被軸向磁場(chǎng)和射頻轉(zhuǎn)變成等離子體，而此時(shí)產(chǎn)生的中性分解物和離子性物質(zhì)被傳送到執(zhí)行刻蝕的半導(dǎo)體襯底1的表面。
實(shí)施例1采用光抗蝕劑圖形10作為刻蝕BPSG膜9的掩模。然而，此種情況下，必須考慮光抗蝕劑被腐蝕時(shí)產(chǎn)生的各種產(chǎn)物對(duì)選擇性的影響。亦即，必須確定能夠防止刻蝕產(chǎn)物產(chǎn)生非選擇性物質(zhì)的光抗蝕劑材料和刻蝕條件。
因此，在本實(shí)施例中，用CVD工藝在BPSG膜9上沉積了一個(gè)厚度為500-2000A的氮化硅膜13以便為圖8所示在氮化硅膜13上形成一個(gè)光抗蝕劑圖形10。在MISFET的一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)5的上方，光抗蝕劑圖形10有一個(gè)窗口11，它制作成窗口11的一端與鄰近于半導(dǎo)體區(qū)5的場(chǎng)隔離膜2相重疊。
然后如圖9所示，用光抗蝕劑圖形10作為掩模，在一般刻蝕條件下對(duì)氮化硅膜13進(jìn)行刻蝕。
然后，用灰化法清除光抗蝕劑膜10，接著用氮化硅膜13作為掩模對(duì)BPSG膜9進(jìn)行干法刻蝕。此刻蝕在BPSG膜9對(duì)氮化硅膜13(以及氮化硅膜8)的選擇比為最大的條件下執(zhí)行。亦即，采用表7所示的碳氟反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體來執(zhí)行此刻蝕，且惰性氣體的含量設(shè)定為混合氣體總量的80％或更大，而處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
表7刻蝕BPSG層和增大對(duì)Si3N4的選擇比的條件

圖10示出了BPSG膜9的刻蝕進(jìn)行到一半而場(chǎng)隔離膜2上的氮化硅膜8從窗口11的底部暴露出來的狀態(tài)。
圖11示出了BPSG膜9的刻蝕終止的狀態(tài)。因?yàn)樵趯?duì)氮化硅膜8的選擇比最大的條件下刻蝕BPSG膜9，故氮化硅膜8起腐蝕停止層的作用，且即使執(zhí)行了足夠的過腐蝕，也有可能防止場(chǎng)隔離膜2被清除。
圖12示出了借助于通過刻蝕清除殘留的氮化硅膜8和13的方法完成了連接孔12達(dá)及MISFET半導(dǎo)體區(qū)5的狀態(tài)。
氮化硅膜8和13是在氮化硅膜8和13對(duì)基質(zhì)半導(dǎo)體襯底1的選擇比為最大的條件下，利用等離子刻蝕系統(tǒng)200來刻蝕的。亦即，材料氣體G由表8所示的碳氟氣體和惰性氣體的混合氣體所組成，且惰性氣體的比例設(shè)定為混合氣體總量的80％或更大。而且，此時(shí)的處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
表8刻蝕Si3N4層和增大對(duì)Si的選擇比的條件

因此，在不使用光抗蝕劑作為刻蝕BPSG膜9用掩膜的這一實(shí)施例中，消除了光抗蝕劑被腐蝕時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)物對(duì)選擇性的影響，從而進(jìn)一步改善了刻蝕選擇性。
圖13是用于此實(shí)施例的微波等離子刻蝕系統(tǒng)300的示意圖。在圖13中，數(shù)字301表示微波波導(dǎo)，302表示磁鐵，而303表示等離子發(fā)生室。由磁控管產(chǎn)生的24.5GHz的微波徑由微波波導(dǎo)301被引入等離子發(fā)生室303。
在等離子發(fā)生室303中產(chǎn)生了經(jīng)由氣體引入口304引進(jìn)的惰性氣體的等離子體。
沿著等離子發(fā)生室303和反應(yīng)室305之間的邊界設(shè)置多個(gè)柵電極306，通過交替改變柵電極306的電位為正負(fù)態(tài)，在等離子體中只有除電子以外的離子被引入反應(yīng)室305。當(dāng)惰性氣體的亞穩(wěn)原子各向同性地?cái)U(kuò)散時(shí)被引入反應(yīng)室305，因?yàn)樗鼈儾皇茈妶?chǎng)的影響。
反應(yīng)氣體通過氣體引入口307被引入反應(yīng)室305，并且由于與惰性氣體的亞穩(wěn)原子相互作用而產(chǎn)生預(yù)定的分解物。然后，分解物和惰性氣體離子被傳送到半導(dǎo)體襯底1的表面，從而開始刻蝕并繼續(xù)。
下面描述采用微波等離子刻蝕系統(tǒng)的刻蝕工藝。這是一種在隔離膜中制作連接孔以便在兩個(gè)相鄰的MISFET柵電極之間同硅襯底形成接觸的工藝。
例如，雖然柵電極之間的距離被降低到低達(dá)約0.25μm，當(dāng)用于制作連接孔的光刻掩模的分辨率約為0.3μm時(shí)，也是不可能在柵電極之間制作連接孔的。
因此，在本實(shí)施例中，場(chǎng)隔離膜2被制作在半導(dǎo)體襯底1的主表面上，然后用圖14所示的通常方法在被場(chǎng)隔離膜2所包圍的有源區(qū)中制作包含有一個(gè)柵電極3、一個(gè)柵隔離膜4和一對(duì)半導(dǎo)體區(qū)(源區(qū)和漏區(qū))5和6的MISFET。此時(shí)，相鄰柵電極3之間的間距約為0.25μm。而且，柵電極3的頂部和側(cè)壁由氧化硅膜7加以保護(hù)。
然后，用CVD工藝在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上沉積一層厚度為500-2000的氮化硅膜15，而且用CVD工藝在膜15上沉積一個(gè)厚度為5000-10000的BPSG膜16。
然后如圖15所示，在BPSG膜16上形成一個(gè)光抗蝕劑圖形17。光抗蝕劑圖形17在MISFET一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)6的上方有一個(gè)窗口18。窗口18的直徑約為0.3μm，此直徑大于柵電極3之間的距離(約為0.25μm)。亦即，窗口18制作成其一部分同柵電極3重疊。
然后將半導(dǎo)體襯底1裝入微波等離子刻蝕系統(tǒng)300的反應(yīng)室305中，以便用光抗蝕劑圖形17作為掩模對(duì)BPSG膜16進(jìn)行干法刻蝕。此刻蝕如此執(zhí)行，以致BPSG膜16對(duì)基質(zhì)氮化硅膜15的選擇比最大。
亦即，材料氣體G由表7所示的碳氟反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體所組成，且惰性氣體的比例設(shè)定為混合氣體總量的80％或更大。而且，此時(shí)的處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
圖16示出了BPSG膜的刻蝕進(jìn)行到一半而氮化硅膜15從窗口18底部暴露出來的狀態(tài)。
圖17示出了BPSG膜9刻蝕終止的狀態(tài)。在此實(shí)施例中，因?yàn)锽PSG膜16在對(duì)氮化硅膜15的選擇比為最大的條件下進(jìn)行刻蝕，故氮化硅膜15起刻蝕停止層的作用，因而即使執(zhí)行了足夠的過腐蝕，也有可能防止用于保護(hù)柵電極3的氧化硅膜7被除去。
圖18示出了通過刻蝕清除殘留的氮化硅的方法而完成了連接孔19達(dá)及半導(dǎo)體區(qū)6的狀態(tài)。利用微波等離子刻蝕系統(tǒng)300，在氮化硅膜15對(duì)基質(zhì)半導(dǎo)體襯底1的選擇比為最大的條件下，對(duì)氮化硅膜15進(jìn)行刻蝕。亦即，材料氣體G由表8所示的碳氟反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體所組成，且惰性氣體的比例設(shè)定為混合氣體總量的80％或更大。而且，此時(shí)的處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
如上所述，用此實(shí)施例有可能實(shí)現(xiàn)柵電極3之間的間距約為0.25μm的LSI，這是因?yàn)橛锌赡苤谱髋c柵電極3相重疊的連接孔19而不清除保護(hù)柵電極3的氧化硅膜7。
上述實(shí)施例3采用光抗蝕劑圖形17作為掩模來刻蝕BPSG膜16。但在本實(shí)施例中，必須選擇光抗蝕劑材料和刻蝕條件以防止光抗蝕劑被腐蝕時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)物產(chǎn)生非選擇性分解物。
因此，在本實(shí)施例中，用CVD工藝在BPSG膜16上沉積一個(gè)厚主為500-2000的氮化硅膜20，以便如圖19所示在氮化硅膜20上形成光抗蝕劑圖形17。
然后如圖20所示，用光抗蝕劑17作為掩模，在通?？涛g條件下對(duì)氮化硅膜20進(jìn)行刻蝕。
然后用灰化法清除掉光抗蝕劑圖形17，并接著用氮化硅膜20作為掩模，對(duì)BPSG膜16進(jìn)行干法刻蝕。此刻蝕在BPSG膜16對(duì)氮化硅膜20(以及氮化硅膜15)的選擇比最大的條件下，用微波等離子刻蝕系統(tǒng)300來執(zhí)行。亦即，用表7所示的碳氟反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體來執(zhí)行刻蝕，且惰性氣體的比例設(shè)定為混合氣體總量的80％或更大，而處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
圖21示出了BPSG膜16的刻蝕進(jìn)行到一半而氮化硅膜15從窗口18底部暴露出來的狀態(tài)。
圖22示出了BPSG膜16刻蝕終止的狀態(tài)。因?yàn)锽PSG膜16在對(duì)氮化硅膜15的選擇比為最大的條件下被刻蝕，故氮化硅膜15起刻蝕停止層的作用，而且即使執(zhí)行了足夠的過腐蝕，也有可能防止保護(hù)柵電極3的氧化硅膜7被清除。
圖23示出了通過刻蝕清除殘留的氮化硅膜15和20的方法而完成了連接孔19達(dá)及MISFET半導(dǎo)體區(qū)6的狀態(tài)。氮化硅膜15用等離子刻蝕系統(tǒng)300在氮化硅膜15對(duì)基質(zhì)半導(dǎo)體襯底1的選擇比為最大的條件下被刻蝕。亦即，材料氣體G由表8所示的碳氟反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體所組成，且惰性氣體的比例設(shè)定為混合氣體總量的80％或更大。而且，此時(shí)的處理壓力設(shè)定為100-500毫乇。
于是，利用這一不使用光抗蝕劑作BPSG膜刻蝕掩模的實(shí)施例，就消除了光抗蝕劑被腐蝕時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)物對(duì)選擇性的影響，從而進(jìn)一步改善了刻蝕選擇性。
前面已用實(shí)施例的方法具體描述了本發(fā)明發(fā)明人提出的發(fā)明。然而不言自明，本發(fā)明不受限于這些實(shí)施例，只要不偏離本發(fā)明的要旨，本發(fā)明的各種修正都是可以實(shí)現(xiàn)的。
用于本發(fā)明的反應(yīng)氣體和惰性氣體不限于實(shí)施例1-4的各種組合。應(yīng)該指出的是，也可以采用例如表9所示的組合。
表9惰性氣體和反應(yīng)氣體的組合按選擇性分解物特性的分類

上表9所示的反應(yīng)氣體和惰性氣體的各種組合分類如下A只產(chǎn)生選擇性分解物的組合組，
B產(chǎn)生選擇性和保護(hù)性分解物的組合組，C產(chǎn)生選擇性分解物和少量非選擇性分解物的組合組，D產(chǎn)生選擇性分解物和大量非選擇性分解物的組合組，E由等離子體分解的反應(yīng)氣體組。
用于本發(fā)明的反應(yīng)氣體和惰性氣體組合包括A組及其組合的元素，包括A和B組的結(jié)合中A組元素的各元素的組合，包括A、B和C組的結(jié)合中A組元素的各元素的組合，包括A、B和D組的結(jié)合中A組元素的各元素的組合，包括A、B、C和D組的結(jié)合中A組元素的各元素的組合，以及包括A、B、C、D和E組的結(jié)合中A組元素的各元素的組合。
下面是對(duì)本申請(qǐng)所公開的各發(fā)明中典型發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的簡(jiǎn)要描述。
根據(jù)本發(fā)明，可以精確地控制反應(yīng)氣體分解物的組分，并實(shí)現(xiàn)高精度、高選擇比的刻蝕，因而可制造結(jié)構(gòu)精細(xì)且集成高度的半導(dǎo)體集成電路裝置。
權(quán)利要求
1.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包含氧化硅的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在第一絕緣膜上形成包含第二絕緣膜的第一薄膜圖形；(c)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過離子輔助刻蝕所述主表面，用所述第一薄膜圖形圖形化所述第一絕緣膜，其中所述反應(yīng)氣體包含具有3個(gè)或多個(gè)碳原子的全氟化碳?xì)怏w以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于50％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路裝置的制造方法，其中所述惰性氣體是氬氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的集成電路裝置的制造方法，其中在所述混合氣體環(huán)境中所述惰性氣體所占據(jù)的比例不小于80％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的集成電路裝置的制造方法，其中所述全氟化碳?xì)怏w具有不少于4個(gè)碳原子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的集成電路裝置的制造方法，其中的所述全氟化碳?xì)怏w是C4F8。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的集成電路裝置的制造方法，其中所述第二絕緣膜包含無機(jī)膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的集成電路裝置的制造方法，其中所述混合氣體環(huán)境的氣體壓力不低于100毫乇。
8.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在所述第一絕緣膜上形成包含第二絕緣膜的第一薄膜圖形；(c)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過離子輔助刻蝕所述主表面，用所述第一薄膜圖形圖形化所述第一絕緣膜，其中所述反應(yīng)氣體包含碳氟氣體以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于80％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的集成電路裝置的制造方法，其中所述惰性氣體是氬氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的集成電路裝置的制造方法，其中所述碳氟氣體具有1個(gè)碳原子。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的集成電路裝置的制造方法，其中的所述碳氟氣體是含氫碳氟氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的集成電路裝置的制造方法，其中的所述碳氟氣體是二氟甲烷氣體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的集成電路裝置的制造方法，其中所述第二絕緣膜包含無機(jī)膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的集成電路裝置的制造方法，其中所述混合氣體環(huán)境的氣體壓力不低于100毫乇。
15.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行離子輔助刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔，其中所述反應(yīng)氣體包含具有3個(gè)或多個(gè)碳原子的全氟化碳?xì)怏w以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于50％。(e)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過離子輔助刻蝕所述第一主表面，將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層，其中所述反應(yīng)氣體包含碳氟氣體以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于80％。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體是氬氣。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體在第一混合氣體環(huán)境中的比例不少于80％。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的集成電路裝置的制造方法，其中所述碳氟氣體具有不少于4個(gè)碳原子。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的集成電路裝置的制造方法，其中所述第一薄膜圖形包含無機(jī)膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的集成電路裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜下面的層是所述晶片的所述主表面的硅表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求96的集成電路裝置的制造方法，其中的所述碳氟氣體是C4F8。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中混合氣體環(huán)境的氣體壓力不低于100毫乇。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述惰性氣體是氬氣。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體具有1個(gè)碳原子。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體是含氫碳氟氣體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體是二氟甲烷氣體。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中混合氣體環(huán)境的氣體壓力不低于100毫乇。
28.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行干法刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔，其中所述反應(yīng)氣體包含具有3個(gè)或多個(gè)碳原子的全氟化碳?xì)怏w以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于50％。(e)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過干法刻蝕所述第一主表面，將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層，其中所述反應(yīng)氣體包含碳氟氣體以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于80％。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體是氬氣。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的集成電路裝置的制造方法，其中所述碳氟氣體具有不少于4個(gè)碳原子。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的集成電路裝置的制造方法，其中的所述碳氟氣體是C4F8。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中混合氣體環(huán)境的氣體壓力不低于100毫乇。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述惰性氣體是氬氣。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體是含氫碳氟氣體。
35.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有彼此相鄰的第一和第二圖形化柵電極；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行干法刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔，其中所述反應(yīng)氣體包含具有3個(gè)或多個(gè)碳原子的全氟化碳?xì)怏w以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于50％。(e)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過干法刻蝕所述第一主表面，在所述第一和第二柵電極之間將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層，其中所述反應(yīng)氣體包含碳氟氣體以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于80％。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體是氬氣。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的集成電路裝置的制造方法，其中所述碳氟氣體具有不少于4個(gè)碳原子。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述惰性氣體是氬氣。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體是含氫碳氟氣體。
40.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有彼此相鄰的第一圖形化柵電極和隔離絕緣區(qū)；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行干法刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔，其中所述反應(yīng)氣體包含具有3個(gè)或多個(gè)碳原子的全氟化碳?xì)怏w以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于50％。(e)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過干法刻蝕所述第一主表面，在所述第一柵電極和所述隔離絕緣區(qū)之間將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層，其中所述反應(yīng)氣體包含碳氟氣體以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于80％。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體是氬氣。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的集成電路裝置的制造方法，其中所述碳氟氣體具有不少于4個(gè)碳原子。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述惰性氣體是氬氣。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體是含氫碳氟氣體。
45.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行離子輔助刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔，其中所述反應(yīng)氣體包含具有3個(gè)或多個(gè)碳原子的全氟化碳?xì)怏w以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于50％；(e)在氣體環(huán)境下通過干法刻蝕所述第一主表面將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體是氬氣。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體在所述混合氣體環(huán)境中的比例不少于80％。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的集成電路裝置的制造方法，其中所述全氟化碳?xì)怏w具有不少于4個(gè)碳原子。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的集成電路裝置的制造方法，其中所述第一薄膜圖形包含無機(jī)膜。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的集成電路裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜下面的層是所述晶片的所述主表面的硅表面。
51.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行干法刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔；(e)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過離子輔助刻蝕所述第一主表面，將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層，其中所述反應(yīng)氣體包含碳氟氣體以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于80％。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述第一惰性氣體是氬氣。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體具有1個(gè)碳原子。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體是含氫碳氟氣體。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的集成電路裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜下面的層是所述晶片的所述主表面的硅表面。
56.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行干法刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔，其中所述反應(yīng)氣體包含具有3個(gè)或多個(gè)碳原子的全氟化碳?xì)怏w以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于50％；(e)在氣體環(huán)境下通過干法刻蝕所述第一主表面將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(d)中的所述惰性氣體是氬氣。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的集成電路裝置的制造方法，其中所述碳氟氣體具有不少于4個(gè)碳原子。
59.一種集成電路裝置的制造方法，包括以下步驟(a)在晶片的第一主表面上形成包括含硅膜的第一絕緣膜，該主表面具有圖形化在先薄膜；(b)在所述第一絕緣膜上形成含有氧化硅膜的第二絕緣膜；(c)在所述第二絕緣膜上形成具有孔圖形的第一薄膜圖形；(d)用所述含硅膜作為刻蝕停止層，在氣體環(huán)境下，通過用所述第一薄膜圖形對(duì)所述第一主表面進(jìn)行干法刻蝕，在所述第二絕緣膜中形成直到所述第一絕緣膜的孔；(e)在包括反應(yīng)氣體和惰性氣體的混合氣體環(huán)境下，通過干法刻蝕所述第一主表面，將所述孔深入所述第一絕緣膜直到其下面的層，其中所述反應(yīng)氣體包含碳氟氣體以及混合氣體環(huán)境中惰性氣體成分不少于80％。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述第一惰性氣體是氬氣。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的集成電路裝置的制造方法，其中步驟(e)中的所述碳氟氣體是含氫碳氟氣體。
全文摘要
為了在LSI制造中實(shí)現(xiàn)高選擇比和高精度的刻蝕，在對(duì)半導(dǎo)體襯底上的薄膜進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，借助于使等離子體中激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)的惰性氣體與碳氟氣體相互作用并選擇性地獲得所需的分解物的方法，精確地控制了反應(yīng)氣體分解物的組分。
文檔編號(hào)H01L21/311GK1412824SQ0114338
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月13日
發(fā)明者德永尚文, 奧平定之, 水谷巽, 田子一農(nóng), 數(shù)見秀之, 吉岡健 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所