專利名稱：蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在襯底上介于氮化硅膜形成的氧化硅膜上形成縱橫比高的凹部的蝕刻方法。
背景技術(shù)：
伴隨著半導(dǎo)體裝置的尺寸的縮小，掩模間的重合的偏移量變?yōu)闊o法忽視的值。例如，如果柵布線和接觸孔之間的掩模的重合偏移大，就會發(fā)生柵布線和嵌入接觸孔中的導(dǎo)電膜短路，裝置無法工作的問題。
對此，提出了被稱作自動對準(zhǔn)接觸蝕刻法的蝕刻方法。下面，參照圖9(a)，就該蝕刻方法加以說明。
如圖9(a)所示，在源極區(qū)域或漏極區(qū)域之上形成了鈷硅化物層101的硅襯底100之上，介于柵絕緣膜102，形成了由多晶硅膜構(gòu)成的柵布線(柵電極)103。在柵布線103彼此之間以及柵布線103的上表面和壁面上堆積了具有10～80nm的厚度的氮化硅膜104，在該氮化硅膜104之上形成了氧化硅膜105。
對于氧化硅膜105，以具有孔形成用開口部的抗蝕圖106為掩模，進(jìn)行等離子體蝕刻，在氧化硅膜105的柵布線103彼此之間形成接觸孔107。
可是，因?yàn)橛斜匾乖跂挪季€103的壁面上堆積的氮化硅膜104殘存，并且通過蝕刻除去柵布線103彼此之間形成的氧化硅膜105，所以存在蝕刻時(shí)間的界限小的問題。
另外，通過蝕刻除去柵布線103彼此之間形成的氧化硅膜105之后，有必要通過蝕刻除去接觸孔107的底部露出的氮化硅膜104，使鈷硅化物層101露出，但是在該步驟中，堆積在柵布線103的壁面上的氮化硅膜104被蝕刻，有可能使柵布線103在接觸孔107中露出。
對此，提出了對于氧化硅膜105使用包含碳氟化合物氣體的蝕刻氣體，例如由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成的蝕刻氣體，進(jìn)行蝕刻的方法。
如果使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成的蝕刻氣體對氧化硅膜105進(jìn)行蝕刻，因?yàn)橐贿呍诮佑|孔107的壁部附著堆積膜，一邊進(jìn)行蝕刻，所以不但能確保蝕刻時(shí)間的界限，而且柵布線103也不會在接觸孔107中露出。
可是，如果接觸孔107的縱橫比變大，在接觸孔107的壁部附著的堆積膜的生長比對氧化硅膜105的接觸孔107的底部存在的部分的蝕刻還具有優(yōu)先性，如圖9(b)所示，會發(fā)生對氧化硅膜105的接觸孔107的底部的蝕刻停止的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于所述問題，本發(fā)明的目的在于當(dāng)使用包含碳氟化合物氣體的蝕刻氣體對氮化硅膜之上形成的氧化硅膜進(jìn)行蝕刻，在氧化硅膜上形成縱橫比高的凹部時(shí)，對氧化硅膜的凹部的底部的蝕刻不停止。
為了實(shí)現(xiàn)所述的目的，本發(fā)明的第一蝕刻方法為一種在襯底上介于氮化硅膜形成的氧化硅膜上形成縱橫比高的凹部的蝕刻方法，其中包括使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成的蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻的步驟。
根據(jù)第一蝕刻方法，因?yàn)樵谖g刻氣體中，除了在凹部的壁部使堆積膜生長的傾向強(qiáng)的C5F8氣之外，還包含對凹部的底部的蝕刻的進(jìn)行比對凹部的壁部的堆積膜生長還優(yōu)先的CH2F2氣，所以能均衡地進(jìn)行凹部的壁部的堆積膜生長和對凹部的底部的蝕刻。因此，能防止對氧化硅膜的凹部的底部的蝕刻停止。
在第一蝕刻方法中，蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例最好在20％以上。
這樣，能切實(shí)地避免對氧化硅膜的凹部的底部的蝕刻停止。
在第一蝕刻方法中，蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例最好在50％以上。
這樣，在氧化硅膜上形成了凹部后，能繼續(xù)蝕刻凹部的底部上露出的氮化硅膜。
在第一蝕刻方法中，蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例最好在50％以上70％以下。
這樣，當(dāng)在凹部的壁部露出氮化硅膜時(shí)，能在不蝕刻氮化硅膜的角部的前提下，蝕刻在凹部的底部露出的氮化硅膜。
本發(fā)明的第二蝕刻方法，是在由襯底上介于氮化硅膜形成的包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的下層膜和由實(shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的上層膜構(gòu)成的層疊膜上，形成縱橫比高的凹部的蝕刻方法，其中，包括如下步驟對上層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對大的第一蝕刻氣體，進(jìn)行第一階段的蝕刻；對下層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小的第二蝕刻氣體，進(jìn)行第二階段的蝕刻。
根據(jù)第二蝕刻方法，因?yàn)閷τ谟蓪?shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的上層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對大的第一蝕刻氣體，進(jìn)行第一階段的等離子體蝕刻，所以在上層膜上能形成幾乎具有垂直形狀的凹部的上部。另外，對由包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的下層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小的第二蝕刻氣體，進(jìn)行第二階段的等離子體蝕刻，所以不但不會過渡蝕刻凹部上露出的氮化硅膜的側(cè)壁部，而且在下層膜蝕刻不會停止，能形成凹部的下部。
在第二蝕刻方法中，第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例最好在20％以上。
這樣，能切實(shí)地避免對氧化硅膜的凹部的底部的蝕刻停止。
在第二蝕刻方法中，第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例最好在50％以上。
這樣，在氧化硅膜上形成了凹部后，能繼續(xù)蝕刻凹部的底部上露出的氮化硅膜。
在第二蝕刻方法中，第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例最好在50％以上70％以下。
這樣，當(dāng)在凹部的壁部露出氮化硅膜時(shí)，能在不蝕刻氮化硅膜的角部的前提下，蝕刻在凹部的底部露出的氮化硅膜。
本發(fā)明的第三蝕刻方法，是在形成在襯底上并且具有第一凹部的氮化硅膜之上形成，由包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的下層膜和實(shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的上層膜構(gòu)成的層疊膜上，形成與第一凹部一體化并且縱橫比高的第二凹部的蝕刻方法，其中，包括如下步驟對上層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對大的第一蝕刻氣體，進(jìn)行第一階段的干蝕刻；對下層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小的第二蝕刻氣體，進(jìn)行第二階段的干蝕刻；通過濕蝕刻，除去第一凹部上殘存的下層膜的步驟。
根據(jù)第三蝕刻方法，同第二蝕刻方法一樣，能在下層膜上形成幾乎具有垂直形狀的第二凹部的上部，不會過度蝕刻第一凹部上露出的氮化硅膜的側(cè)壁部，不會導(dǎo)致下層膜上的蝕刻的停止，能形成第二凹部的下部。
在第三蝕刻方法中，第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例最好在20％以上70％以下。
這樣，能形成錐度角大，具有近似垂直的形狀的第二凹部。
在第三蝕刻方法中，下層膜最好為包含3.7wt％的硼和7.0wt％的磷的BPSG膜。
因?yàn)榫哂羞@樣的組成的BPSG膜的流動性優(yōu)異，所以由BPSG膜組成的下層膜能切實(shí)地填充在氮化硅膜上形成的第一凹部中。


下面簡要說明附圖。
圖1是本發(fā)明的各實(shí)施例的蝕刻方法中使用的蝕刻裝置的剖視圖。
圖2(a)、(b)是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的蝕刻方法的各步驟的剖視圖。
圖3(a)是表示CH2F2氣的混合比和氟的發(fā)光強(qiáng)度以及碳的發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系的圖，圖3(b)是表示CH2F2氣的混合比和C2的發(fā)光強(qiáng)度/F的發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系的圖，圖3(c)是表示CH2F2氣的混合比和接觸孔的成品率的關(guān)系的圖。
圖4(a)～(c)是說明本發(fā)明的實(shí)施例1的蝕刻方法中，對氮化硅膜的接觸孔的底部的蝕刻步驟的剖視圖。
圖5(a)～(d)是說明本發(fā)明的實(shí)施例1的蝕刻方法中，使CH2F2氣的混合比變化時(shí)的蝕刻模式的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的蝕刻方法中，CH2F2氣的混合比和氮化硅膜的蝕刻量的關(guān)系的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的蝕刻方法中，CH2F2氣的混合比和漏電流的不發(fā)生率以及接觸電阻的成品率的關(guān)系的圖。
圖8(a)～(c)是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的蝕刻方法的各步驟的剖視圖。
圖9(a)、(b)是表示以往的蝕刻方法的各步驟的剖視圖。
圖10(a)、(b)是表示實(shí)施例2的比較例的蝕刻方法的各步驟的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
(蝕刻裝置)下面，就本發(fā)明的各實(shí)施例的蝕刻方法加以說明，但是，作為其前提，首先參照圖1，就本發(fā)明的各實(shí)施例的蝕刻方法中使用的蝕刻裝置加以說明。
圖1表示了使用雙頻型電容耦合等離子體的蝕刻裝置的簡要剖面結(jié)構(gòu)，如圖1所示，在反應(yīng)室1的上部設(shè)置了具有用于導(dǎo)入蝕刻氣體的氣體導(dǎo)入口2a的上部電極2，從第一高頻電源3向該上部電極2供給了第一高頻電力。在反應(yīng)室1的下部設(shè)置了成為保持硅襯底4的試料臺的下部電極5，從第二高頻電源6向該下部電極5供給了第二高頻電力。另外，在反應(yīng)室1的壁部上，連接了使反應(yīng)室1的內(nèi)部減壓的渦輪分子泵7和干式泵8。
驅(qū)動渦輪分子泵7和干式泵8，把反應(yīng)室1的內(nèi)部減壓到給定的壓力后，如果在從氣體導(dǎo)入口2a向反應(yīng)室1的內(nèi)部導(dǎo)入蝕刻氣體的同時(shí)，從第一高頻電源3向上部電極2供給第一高頻電力，則在反應(yīng)室1的內(nèi)部，產(chǎn)生由蝕刻氣體構(gòu)成的等離子體。
接著，如果從第二高頻電源6向下部電極5供給第二高頻電力，則由蝕刻氣體構(gòu)成的等離子體被導(dǎo)入硅襯底4的表面中，所以蝕刻了硅襯底4。
另外，作為蝕刻裝置中使用的等離子體，并不局限于雙頻型電容耦合等離子體，能使用電容耦合等離子體、電感耦合等離子體、微波等離子體或VHF等離子體等。
(實(shí)施例1)下面，參照附圖，就實(shí)施例1的蝕刻方法加以說明。
首先，如圖2(a)所示，在源極區(qū)域或漏極區(qū)域之上形成了鈷硅化物層11的硅襯底10之上，介于柵絕緣膜12形成了由多晶硅構(gòu)成的高250nm寬200nm的柵布線13。接著，在包含柵布線13的硅襯底10之上依次形成具有30nm厚度的氮化硅膜14和由具有700nm厚度的BPSG膜構(gòu)成的氧化硅膜15，然后，在該氧化硅膜15之上形成具有20nm的尺寸的孔形成用開口部的抗蝕圖16。
(對氧化硅膜蝕刻步驟)接著，如圖2(b)所示，使用CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比(＝CH2F2氣的混合比)為20％以上的蝕刻氣體，例如由CH2F2氣(流量5ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)))、C5F8氣(流量8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)))、Ar氣(流量800ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)))、O2氣(流量4ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)))的混合氣體構(gòu)成的蝕刻氣體，對氧化硅膜15進(jìn)行自動對準(zhǔn)接觸蝕刻，形成接觸孔17。
根據(jù)實(shí)施例1，在蝕刻氣體中除了使堆積膜生長的程度強(qiáng)的C5F8氣，還包含對氧化硅膜的蝕刻的進(jìn)行比堆積膜的生長還優(yōu)先的CH2F2氣，所以能均衡地進(jìn)行附著在接觸孔17的壁部的堆積膜的生長和對接觸孔17的底部的蝕刻。因此，能防止在接觸孔17的底部附著堆積膜、蝕刻停止。下面，參照以下的化學(xué)反應(yīng)式，說明其理由。
當(dāng)碳氟化合物氣體中只包含C5F8氣時(shí)，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)…(1)而當(dāng)碳氟化合物氣體中包含C5F8氣和CH2F2氣時(shí)，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)…(2)即當(dāng)發(fā)生(1)的化學(xué)反應(yīng)時(shí)，作為反應(yīng)生成物，生成了C3F4(C/F＝0.75)，而當(dāng)發(fā)生(2)的化學(xué)反應(yīng)時(shí)，作為反應(yīng)生成物，生成了C3F6(C/F＝0.50)。因此，C3F6的C/F比小于C3F4的C/F比，所以抑制了堆積膜的附著，能防止在接觸孔17的底部附著堆積膜，蝕刻停止。
在實(shí)施例1中，因?yàn)槭褂肅H2F2氣的混合比為20％以上的蝕刻氣體，所以能切實(shí)地防止對氧化硅膜15的接觸孔17的底部的蝕刻停止。下面，參照圖3(a)～(c)，就其理由加以說明。
圖3(a)表示CH2F2氣的混合比和氟(F685nm)的發(fā)光強(qiáng)度以及碳(C2516nm)的發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系，圖3(b)表示CH2F2氣的混合比和C2的發(fā)光強(qiáng)度/F的發(fā)光強(qiáng)度(＝發(fā)光強(qiáng)度比)的關(guān)系，圖3(c)表示CH2F2氣的混合比和接觸孔的成品率的關(guān)系。
如圖3(a)所示，如果CH2F2氣的混合比增大，則碳氟化合物氣體中的CH2F2氣的比例增加，所以氟的發(fā)光強(qiáng)度增大。另外，由于基于CH2F2氣中包含的氫的氟掃氣效應(yīng)，伴隨著CH2F2氣的混合比的增大，碳的發(fā)光強(qiáng)度也增大，但是氟的發(fā)光強(qiáng)度的增大程度比碳的發(fā)光強(qiáng)度的增大程度大。
因此，如圖3(b)所示，伴隨著CH2F2氣的混合比增大，發(fā)光強(qiáng)度比變小。而且，CH2F2氣的混合比不足20％時(shí)，伴隨著CH2F2氣的混合比的增大，發(fā)光強(qiáng)度急劇變小，但是，如果CH2F2氣的混合比變?yōu)?0％以上，發(fā)光強(qiáng)度比的下降比例鈍化。因此，如果CH2F2氣的混合比變?yōu)?0％以上，等離子體中的碳離子的濃度肯定下降。
因此，如果CH2F2氣的混合比變?yōu)?0％以上，切實(shí)地減少了接觸孔17的底部上附著的堆積膜，所以如圖3(c)所示，急劇提高了接觸孔的成品率。
(對氮化膜的蝕刻)下面，說明對接觸孔17的底部上露出的氮化硅膜14的蝕刻步驟。
如果使用所述的蝕刻氣體，即包含CH2F2氣和C5F8氣，并且CH2F2氣的混合比在20％以上并且低于50％的蝕刻氣體，例如作為碳氟化合物氣體，包含流量8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的C5F8氣和流量2～8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的CH2F2氣的蝕刻氣體，進(jìn)行蝕刻，則可切實(shí)地對氧化硅膜進(jìn)行蝕刻，能形成良好的接觸孔17，但是對接觸孔17的底部上露出的氮化硅膜14幾乎不進(jìn)行蝕刻。
這里，使用對氮化硅膜14的蝕刻選擇性上優(yōu)異的蝕刻氣體，例如使用包含CHF3氣的蝕刻氣體作為碳氟化合物氣體，對接觸孔17的底部上露出的氮化硅膜14進(jìn)行蝕刻。
可是，因?yàn)樵撐g刻氣體對氮化硅膜14的蝕刻選擇性上優(yōu)異，所以如圖4(a)所示，蝕刻了氮化硅膜14的角部(柵布線13的肩部)，出現(xiàn)柵布線13從接觸孔17露出的問題。
這里，使用包含CH2F2氣和C5F8氣，并且CH2F2氣的混合比在50％以上并且低于70％的蝕刻氣體，例如作為碳氟化合物氣體，包含流量8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的C5F8氣和流量8～18ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的CH2F2氣的蝕刻氣體，對氧化硅膜15進(jìn)行蝕刻。
這樣，不但切實(shí)地對氧化硅膜15進(jìn)行了蝕刻，能形成良好的接觸孔17，而且接著對接觸孔17的底部上露出的氮化硅膜14進(jìn)行了蝕刻，如圖4(b)所示，能不蝕刻氮化硅膜14的角部，能使鈷硅化物層11露出。
而如果使用包含CH2F2氣和C5F8氣，并且CH2F2氣的混合比超過70％的蝕刻氣體，例如作為碳氟化合物氣體，包含流量8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的C5F8氣和流量大于18ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的CH2F2氣的蝕刻氣體，對氧化硅膜15進(jìn)行蝕刻，則產(chǎn)生以下狀態(tài)。
對氧化硅膜15切實(shí)地進(jìn)行了蝕刻，能形成良好的接觸孔17，接著對接觸孔17的底部上露出的氮化硅膜14進(jìn)行了蝕刻，所以能使鈷硅化物層11露出。
但是，因?yàn)镃H2F2氣的混合比超過70％，所以對氮化硅膜14的蝕刻選擇性變大，如圖4(c)所示，蝕刻了氮化硅膜14的角部(柵布線13的肩部)，導(dǎo)致柵布線13從接觸孔17露出。
因此，最好使用包含CH2F2氣和C5F8氣，并且CH2F2氣的混合比在50％以上并且低于70％的蝕刻氣體。
下面，參照圖5(a)～(d)，說明使CH2F2氣的混合比變化時(shí)的蝕刻模式。
圖5(a)表示了對接觸孔17的底部露出的氮化硅膜14進(jìn)行蝕刻前的狀態(tài)。在圖5(a)中，接觸孔17的比氮化硅膜14更靠上方的部分的尺寸a為200nm，接觸孔17的比氮化硅膜14更靠下方的部分的尺寸b為100～150nm。
圖5(b)表示了CH2F2氣的混合比大于0并且低于50％時(shí)的模式，圖5(c)表示了CH2F2氣的混合比在50％以上并且低于70％時(shí)的模式，圖5(d)表示了CH2F2氣的混合比大于70％時(shí)的模式。
當(dāng)CH2F2氣的混合比大于0并且低于50％時(shí)，如圖5(b)所示，因?yàn)樵诘枘?4的與柵布線13的角部對應(yīng)的部位以及接觸孔17的底部附著了很多由CxFy構(gòu)成的堆積膜，所以防止了基于氟的對氮化硅膜14的蝕刻。
當(dāng)CH2F2氣的混合比在50％以上并且低于70％時(shí)，如圖5(c)所示，在氮化硅膜14的與柵布線13的角部對應(yīng)的部位附著了很多由CxFy構(gòu)成的堆積膜，而在接觸孔17的底部附著的由CxFy構(gòu)成的堆積膜很少。其理由在于在氮化硅膜14的與柵布線13的角部對應(yīng)的部位，孔尺寸a(＝200nm)大，面積也大，所以容易暴露在等離子體中，而在接觸孔17的底部，孔尺寸b(＝100-150nm)小，面積也小，很難暴露在等離子體中。因此，氟離子照射在氮化硅膜14的接觸孔17的底部，所以進(jìn)行對接觸孔17的底部的蝕刻。
當(dāng)CH2F2氣的混合比超過70％時(shí)，如圖5(d)所示，因?yàn)樵诘枘?4的與柵布線13的角部對應(yīng)的部位以及接觸孔17的底部幾乎不附著由CxFy構(gòu)成的堆積膜，所以進(jìn)行基于氟離子的對堆積膜的蝕刻。
圖6表示了CH2F2氣的混合比和氮化硅膜14的蝕刻量的關(guān)系。在圖6中，○表示氮化硅膜14的與柵布線13的角部對應(yīng)的部位的蝕刻量，△表示氮化硅膜14的接觸孔17的底部的蝕刻量。從圖6可知，如果CH2F2氣的混合比超過70％，則氮化硅膜14的與柵布線13的角部對應(yīng)的部位的蝕刻量急劇增加，另外，如果CH2F2氣的混合比低于50％，則氮化硅膜14的接觸孔17的底部的蝕刻量急劇減少。
圖7表示了CH2F2氣的混合比和漏電流的不發(fā)生率(用△表示)以及接觸電阻的成品率(用○表示)的關(guān)系。漏電流的不發(fā)生率為0％意味著柵布線13和嵌入接觸孔17的導(dǎo)電膜短路，有漏電流，漏電流的不發(fā)生率為100％意味著柵布線13和嵌入接觸孔17的導(dǎo)電膜不接觸，無漏電流，是正常的。另外，接觸電阻的成品率為0％意味著鈷硅化物層11與嵌入接觸孔17的導(dǎo)電膜不接觸，電阻值無限大，接觸電阻的成品率為100％意味著鈷硅化物層11與嵌入接觸孔17的導(dǎo)電膜切實(shí)接觸，電阻值正常。
漏電流的不發(fā)生率為100％并且接觸電阻的成品率為100％可以說是裝置為合格品的條件。因此，如果使用CH2F2氣的混合比為50％以上70％以下的蝕刻氣體，就能得到合格的裝置。
由以上的說明可知，在對接觸孔17的底部露出的氮化硅膜14的蝕刻步驟中，如果使用包含CH2F2氣和C5F8氣，并且CH2F2氣的混合比在50％以上并且低于70％的蝕刻氣體，就不會過度蝕刻氮化硅膜14的與柵布線13的角部對應(yīng)的部位，所以柵布線13和嵌入接觸孔17的導(dǎo)電膜不接觸，另外，切實(shí)地蝕刻了氮化硅膜14的接觸孔17的底部，使鈷硅化物層11與嵌入接觸孔17的導(dǎo)電膜切實(shí)地接觸。
(實(shí)施例2)下面，參照附圖，就實(shí)施例2的蝕刻方法加以說明。
首先，如圖8(a)所示，在源極區(qū)域或漏極區(qū)域之上形成了鈷硅化物層21的硅襯底20之上，介于柵絕緣膜22形成了由多晶硅構(gòu)成的高250nm寬200nm的柵布線23后，在包含柵布線23的襯底20之上，堆積在柵布線23彼此之間具有凹部并且具有30nm厚度的氮化硅膜24。
接著，在氮化硅膜24之上，形成了包含3.9wt％的硼以及7.0wt％的磷并且由具有350nm厚度的BPSG膜構(gòu)成的下層的層間絕緣膜25，使其填充了氮化硅膜24的凹部，然后，通過CMP法，使下層的層間絕緣膜25平坦化，然后，通過等離子體CVD法，在平坦化了的層間絕緣膜25之上，形成實(shí)質(zhì)上由不包含雜質(zhì)并且具有350nm的厚度氧化硅膜構(gòu)成的上層的層間絕緣膜26。
接著，在上層的層間絕緣膜26之上，形成具有尺寸為200nm的孔形成用開口部的抗蝕圖27。
接著，對上層的層間絕緣膜26，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣的對于碳氟化合物氣體的混合比例相對大的第一蝕刻氣體，例如流量為800ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的Ar氣、流量為35ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的O2氣、流量為15ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的C5F8氣的混合氣構(gòu)成的第一蝕刻氣體，進(jìn)行等離子體蝕刻，如圖8(b)所示，在上層的層間絕緣膜26上形成接觸孔28的上部28a。
接著，對下層的層間絕緣膜26，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣的對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小的第二蝕刻氣體，例如流量為800ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的Ar氣、流量為4ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的O2氣、流量為8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的C5F8氣、流量為5ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的CH2F2氣的混合氣構(gòu)成的第二蝕刻氣體，進(jìn)行自動對準(zhǔn)接觸蝕刻，如圖8(b)所示，在下層的層間絕緣膜25上形成接觸孔28的下部28b。
在實(shí)施例2中，對由實(shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜構(gòu)成的上層的層間絕緣膜26，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣的對于碳氟化合物氣體的混合比例相對大的第一蝕刻氣體，進(jìn)行第一階段的等離子體蝕刻，所以能形成幾乎具有垂直的形狀的接觸孔28的上部28a。
這時(shí)，第一蝕刻氣體中O2氣的流量的與O2氣和C5F8氣的合計(jì)流量的比(＝O2氣的混合比)最好在60％以上。這樣，能切實(shí)地形成頂部和底部尺寸都為200nm并且?guī)缀蹙哂写怪钡男螤畹慕佑|孔28的上部28a。
另外，對于由BPSG膜構(gòu)成的下層的層間絕緣膜26，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣的對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小的第二蝕刻氣體，進(jìn)行第二階段的等離子體蝕刻，即O2氣的對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小，所以不但不會過度蝕刻氮化硅膜24的接觸孔28的壁部，而且因?yàn)樵诘诙g刻氣體中混合了CH2F2氣，所以蝕刻不會停止，能形成接觸孔28的下部28b。
這時(shí)，根據(jù)與實(shí)施例1同樣的理由，如果第二蝕刻氣體中的CH2F2氣的混合比為20％以上，則能防止在接觸孔28的底部附著堆積膜，蝕刻停止。另外，如果第二蝕刻氣體中的CH2F2氣的混合比為50％以上，能接著對下層的層間絕緣膜26的蝕刻，蝕刻氮化硅膜24的接觸孔28的底部。另外，如果第二蝕刻氣體中的CH2F2氣的混合比為50％以上并且低于70％，則不會過度蝕刻氮化硅膜中與柵布線23的肩部對應(yīng)的部位，能蝕刻氮化硅膜24的接觸孔28的底部。
根據(jù)以上的理由，在實(shí)施例2中，第二蝕刻氣體中的CH2F2氣的混合比最好在20％以上并且低于70％。
這樣，如圖8(b)所示，不但能形成頂部尺寸和底部尺寸都為200nm的接觸孔28的上部28a，而且能形成頂部尺寸為200nm并且底部尺寸為150nm的接觸孔28的下部28b。即能形成頂部尺寸為200nm并且底部尺寸為150nm的接觸孔28。
在實(shí)施例2中，作為下層的層間絕緣膜25，使用了包含3.9wt％的硼以及7.0wt％的磷，并且流動性優(yōu)異的BPSG膜，所以能切實(shí)地把下層的層間絕緣膜25填充氮化硅膜24的凹部。
另外，作為上層的層間絕緣膜26，使用了實(shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜，所以在用于在上層的層間絕緣膜26上形成接觸孔28的上部28a的蝕刻步驟中，能避免氮化硅膜24被蝕刻，露出柵布線23。即通過CMP法，使下層的層間絕緣膜25平坦化后，下層的層間絕緣膜25中的柵布線23的上側(cè)部分的厚度變小。因此，應(yīng)該使用BPSG膜作為上層的層間絕緣膜26，并且形成幾乎具有垂直形狀的接觸孔28的上部28a，如果使用O2氣的混合比為60％以上的蝕刻氣體，則對BPSG膜的蝕刻對于對氮化硅膜24的蝕刻的選擇性下降，所以有可能蝕刻了氮化硅膜24，露出柵布線23?？墒?，因?yàn)槭褂昧藢?shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜作為上層的層間絕緣膜26，所以在用于在上層的層間絕緣膜26上形成接觸孔28的上部28a的蝕刻步驟中，幾乎不蝕刻氮化硅膜24。
接著，通過使用氧等離子體的灰化，如圖8(c)所示，除去抗蝕圖27和接觸孔28的內(nèi)部殘存的聚合物膜后，通過使用包含氟酸的水溶液的濕蝕刻，如圖8(d)所示，除去接觸孔27的內(nèi)部殘存的下層的層間絕緣膜25。
在該濕蝕刻步驟中，氟酸溶液不蝕刻由不含雜質(zhì)的氧化硅膜構(gòu)成的致密的上層的層間絕緣膜25，而通過氟酸溶液蝕刻由硼和磷的濃度高的BPSG膜構(gòu)成的下層的層間絕緣膜26，所以切實(shí)地除去了接觸孔27的內(nèi)部殘存的下層的層間絕緣膜25。
因此，接觸孔27的底部尺寸擴(kuò)大，變?yōu)?70nm，所以能降低接觸電阻。
下面，參照圖10(a)、(b)，說明用于評價(jià)實(shí)施例2的蝕刻方法而實(shí)施的比較例。
首先，如圖10(a)所示，與實(shí)施例2同樣，在形成了鈷硅化物層111的硅襯底110之上，介于柵絕緣膜112，形成了由多晶硅膜構(gòu)成的高250nm寬200nm的柵布線113后，在包含柵布線113的襯底110之上，堆積氮化硅膜114。之后，在氮化硅膜114之上，形成了包含3.9wt％的硼以及7.0wt％的磷并且由具有700nm厚度的BPSG膜構(gòu)成的層間絕緣膜115。
接著，對層間絕緣膜115，使用流量為800ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的Ar氣、流量為4ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的O2氣、流量為8ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的C5F8氣、流量為5ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的CH2F2氣的混合氣構(gòu)成的蝕刻氣體，進(jìn)行等離子體蝕刻，在層間絕緣膜115上形成接觸孔117。
根據(jù)比較例，如圖10(b)所示，接觸孔117的形狀為錐度角為85°以下的圓錐形狀，頂部尺寸為200nm，而底部尺寸為100nm。這樣，接觸孔117的底部尺寸減小，所以接觸電阻變大。這時(shí)，如果接觸孔117和柵布線113彼此之間的凹部的對準(zhǔn)偏移變大，則接觸孔117的底部尺寸進(jìn)一步變小。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻方法，在襯底上介于氮化硅膜形成的氧化硅膜上形成縱橫比高的凹部，其中，包括使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成的蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中，所述蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例在20％以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中，所述蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例在50％以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中，所述蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例在50％以上70％以下。
5.一種蝕刻方法，在由襯底上介于氮化硅膜形成的包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的下層膜和由實(shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的上層膜構(gòu)成的層疊膜上形成縱橫比高的凹部，其中，包括如下步驟對所述上層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對大的第一蝕刻氣體，進(jìn)行第一階段的蝕刻；對所述下層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小的第二蝕刻氣體，進(jìn)行第二階段的蝕刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蝕刻方法，其中，所述第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例在20％以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蝕刻方法，所述第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例在50％以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蝕刻方法，其中，所述第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例在50％以上70％以下。
9.一種蝕刻方法，在形成在襯底上并且具有第一凹部的氮化硅膜之上形成并且由包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的下層膜和實(shí)質(zhì)上不包含雜質(zhì)的氧化硅膜組成的上層膜構(gòu)成的層疊膜上，形成與所述第一凹部一體化并且縱橫比高的第二凹部，其中，包括如下步驟對所述上層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對大的第一蝕刻氣體，進(jìn)行第一階段的干蝕刻；對所述下層膜，使用由Ar氣、O2氣、C5F8氣、CH2F2氣的混合氣體構(gòu)成并且O2氣對于碳氟化合物氣體的混合比例相對小的第二蝕刻氣體，進(jìn)行第二階段的干蝕刻；通過濕蝕刻，除去所述第一凹部上殘存的所述下層膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻方法，其中，所述第二蝕刻氣體中包含的CH2F2氣的流量對于C5F8氣和CH2F2氣的合計(jì)流量的比例在20％以上70％以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻方法，其中，所述下層膜為包含3.7wt％的硼和7.0wt％的磷的BPSG膜。
全文摘要
一種蝕刻方法，用于在襯底上介于氮化硅膜形成的氧化硅膜上形成縱橫比高的凹部，包括使用由Ar氣、O
文檔編號H01L21/311GK1492486SQ0214738
公開日2004年4月28日 申請日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者地割信浩 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社