JP2002261043A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 既に確立されたi線露光技術はそのまゝ継承
してエッチング技術を小修正することで、従来の微細加
工の限界を越える微細パターンを有する半導体装置の製
造方法を提供する。
【解決手段】 半導体装置の製造方法であって、半導体
基板の一主面上に、被エッチング材を形成する工程と、
前記被エッチング材上にマスクパターンを形成する工程
と、前記マスクパターン側面上部にエッチング抑制壁が
生じる状態で、エッチャントガスとポリマー堆積ガスを
用いたドライエッチング法により、前記被エッチング材
のマスクパターン以外領域をエッチングする工程とを具
備する。前記エッチング後の被エッチング材は、ゲート
電極、あるいは、配線パターンである。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device having a fine pattern exceeding the limit of the conventional fine processing by slightly modifying an etching technique by inheriting an already established i-line exposure technique. I will provide a. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a material to be etched on one main surface of a semiconductor substrate;
A step of forming a mask pattern on the material to be etched, and a step other than the mask pattern of the material to be etched by a dry etching method using an etchant gas and a polymer deposition gas in a state where an etching suppression wall is formed on the upper side of the mask pattern. Etching the region. The material to be etched after the etching is a gate electrode or a wiring pattern.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス、
メモリー素子等の半導体装置およびその製造方法に係わ
り、特に、微細パターンのゲート電極、あるいは配線パ
ターンを形成する際に有効な技術に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device,
The present invention relates to a semiconductor device such as a memory element and a method of manufacturing the same, and more particularly to a technique effective in forming a fine pattern gate electrode or a wiring pattern.
【0002】[0002]
【従来の技術】超大規模集積回路(ULSI:Ultra-La
rge Scale Integrated Circuits)は3年に2倍という
驚異的な速さで集積度が増加し高性能化・高機能化を達
成してきた。その結果、ULSIの最小線幅は2000
年には0.18μmから0.15μm、2005年以降
にはサブ0.1μm領域に到達すると予想されている。
微細導電パターンを備える半導体装置の一例として、微
細パターンのゲート電極を備える電界効果型トランジス
タ(TFT)が、例えば、下記文献(イ)、(ロ)
(ハ)に記載されている。 (イ)“積み上げ拡散層型0.1μm―MOSFE
T”、木村紳一郎・武田英次:応用物理、vol.6
1、No.11、p.1143(1992) (ロ)“30nmゲートInAlAs/InGaAs
HEMTとその高周波特性”、末光哲也、石井哲好、横
山春喜、他:電子情報通信学会技術報告 ED98−1
85,p.15(1999) (ハ)“InP系高電子移動度トランジスタ(HEM
T)”、末光哲也:応用物理、vol.69、No.
2、p.141(2000)2. Description of the Related Art Ultra-large-scale integrated circuits (ULSI: Ultra-La)
(rge Scale Integrated Circuits) has increased its integration density twice as fast as in three years, achieving higher performance and higher functionality. As a result, the minimum line width of ULSI is 2000
It is expected to reach the range of 0.18 μm to 0.15 μm in the year and the sub-0.1 μm region after 2005.
As an example of a semiconductor device having a fine conductive pattern, a field-effect transistor (TFT) having a gate electrode of a fine pattern is disclosed in, for example, the following documents (a) and (b).
(C). (A) “Stacked diffusion layer type 0.1 μm-MOSFE”
T ", Shinichiro Kimura and Eiji Takeda: Applied Physics, vol.
1, No. 11, p. 1143 (1992) (b) “30 nm gate InAlAs / InGaAs”
HEMT and its High Frequency Characteristics ", Tetsuya Suemitsu, Tetsuyoshi Ishii, Haruki Yokoyama, et al .: IEICE Technical Report ED98-1
85, p. 15 (1999) (c) “InP-based high electron mobility transistor (HEM)
T) ", Tetsuya Suemitsu: Applied Physics, vol.
2, p. 141 (2000)
【0003】前述した文献(イ)では、パンチスルーを
効果的に抑制するために拡散層を基板上に積み上げたM
OSFETのゲート電極を、i線露光と位相シフト法で
形成している。ここで、ゲート長0.1μmは側壁絶縁
膜の自己整合形成技術を利用してゲート電極は多結晶シ
リコンで形成している。前述した文献(ロ)、(ハ)で
は、0.03μmの微細ゲートパターンは、電子線描画
とナノコンポジットレジストを使用し、2段階リセスゲ
ート構造で高周波特性の低下を防止して、電流利得遮断
周波数ft=350GHzを達成している。これまでの
報告(1999年10月7日 受理 応用物理 vo
l.69 No.2)の中でft=350GHzは最高
値のひとつである。In the aforementioned document (a), a diffusion layer is stacked on a substrate in order to effectively suppress punch-through.
The gate electrode of the OSFET is formed by i-line exposure and a phase shift method. Here, the gate length is 0.1 μm, and the gate electrode is formed of polycrystalline silicon by utilizing the self-alignment forming technology of the sidewall insulating film. In the above-mentioned documents (b) and (c), the fine gate pattern of 0.03 μm uses an electron beam drawing and a nano-composite resist, and prevents a decrease in high-frequency characteristics with a two-stage recess gate structure, thereby reducing the current gain cutoff frequency. ft = 350 GHz has been achieved. Previous reports (October 7, 1999 Accepted applied physics vo
l. 69 No. In 2), ft = 350 GHz is one of the highest values.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路の高集
積化を主軸に展開してきた技術が微細加工技術である。
この微細加工技術の中でも半導体基板上にパターンを形
成するリソグラフィ技術がその中心的な役割を果たして
いる。パターンの微細化にはまず解像度を上げて寸法精
度を確保することが必要になる。現状サブミクロン領域
のリソグラフィ技術は光露光法、X線露光法および電子
線描画法がある。光露光法では、デザインルールの微細
化には露光波長の短波長化と投影レンズの高NA(開口
数)化で対応している。波長よりも小さいパターンを露
光する方法として、位相シフト法、変形照明法、瞳フイ
ルタ法などの超解像技術がある。超解像技術を用いた場
合、波長365nmの水銀灯i線で300から200n
m、波長248nmのKrFエキシマレーザで200か
ら180nmを、波長193nmのArFエキシマレー
ザで180から130nmのパターンを形成することが
できる。短波長化や高NA化は何れも焦点深度を低下さ
せるため、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanica
l Polishin)を導入して、デバイス段差を小さくするこ
とが必須となる。従来、パターン幅を簡易に細くする方
法としてポジ型レジストの場合、線幅は露光量を増大す
ることにより細くすることができるが、i線の場合、3
50nm以下にするとレジストの膜減りやプロファイル
の劣化などでこの後の加工に支障をきたす。A technique which has been developed mainly for high integration of semiconductor integrated circuits is a fine processing technique.
Among these fine processing techniques, a lithography technique for forming a pattern on a semiconductor substrate plays a central role. In order to make the pattern finer, it is necessary to increase the resolution to ensure dimensional accuracy. At present, lithography techniques in the submicron region include a light exposure method, an X-ray exposure method, and an electron beam drawing method. In the light exposure method, miniaturization of the design rule is supported by shortening the exposure wavelength and increasing the NA (numerical aperture) of the projection lens. As a method of exposing a pattern smaller than the wavelength, there are super-resolution techniques such as a phase shift method, a modified illumination method, and a pupil filter method. When using super-resolution technology, 300 to 200 n with a mercury lamp i-line of wavelength 365 nm
m, a pattern of 200 to 180 nm can be formed with a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm, and a pattern of 180 to 130 nm can be formed with an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm. Since shortening the wavelength and increasing the numerical aperture increase the depth of focus, chemical mechanical polishing (CMP: Chemical Mechanica)
l Polishin) to reduce the device step. Conventionally, in the case of a positive resist, the line width can be reduced by increasing the exposure amount as a method of simply reducing the pattern width.
If the thickness is less than 50 nm, the subsequent processing will be hindered due to a decrease in the film thickness of the resist and deterioration of the profile.
【0005】このように、光露光法では、最小加工寸法
200nm以下を、従来の技術を使わずに対応すること
は非常に難しい。レジスト材のベンゼン環化合物は19
3nmでの吸収が大きくて使用できない。露光波長の短
波長化による高感度レジストの光源波長に対する高い透
明性と、下地基板からの反射率が短波長化に伴つて高ま
ることによる定在波効果やハレーションの顕著化であ
る。下地反射率の増大に起因するレジスト形状の劣化や
寸法バラつきなどのプロセスマージン低下が課題とな
る。高感度レジストの代表として、化学増幅型の単層レ
ジストは露光後に放置すると酸が拡散して矩形なエッチ
ング形状が得られないという問題がある。さらに要求さ
れる寸法制御精度が厳しくなるとレジスト分子レベルの
ゆらぎも無視できないレベルになる。[0005] As described above, it is extremely difficult to cope with the minimum processing dimension of 200 nm or less without using the conventional technology in the light exposure method. The benzene ring compound of the resist material is 19
It cannot be used because of its large absorption at 3 nm. High transparency of the high-sensitivity resist with respect to the light source wavelength is achieved by shortening the exposure wavelength, and the standing wave effect and halation are prominent due to the increase in the reflectance from the underlying substrate with the shortening of the wavelength. A problem is a reduction in process margin such as deterioration of the resist shape and dimensional variation due to an increase in the base reflectance. As a representative of the high-sensitivity resist, there is a problem in that a chemically amplified single-layer resist, when left after exposure, diffuses acid and cannot obtain a rectangular etched shape. Further, when the required dimensional control accuracy becomes severe, the fluctuation at the resist molecule level becomes a level that cannot be ignored.
【0006】波長193nmのArFエキシマレーザで
はレンズが最大の問題となる。透過性のあるレンズの実
用化が難しいのである。ArFエキシマレーザが透過可
能なレンズ材料は蛍石と石英がある。螢石は光学的性能
に優れているがレンズ材料としては柔らかく温度変化に
敏感で傷つきやすく磨きにくいという欠点があり扱いに
くい材料である。石英はArFエキシマレーザに対して
微量の吸収性を持ち初期段階までは透過性があるが時間
の経過に伴いレンズにカラーセンターができ透過量が変
化する。このように螢石、石英とも材料そのものに問題
がありレンズの耐久性が上がらないことがネックになっ
ている。耐久性の悪いレンズからの影響を少なくする方
法として反射ミラー系を用いる方法が注目されている
が、すべてのレンズを反射系に換えることはできないの
が現状である。In the case of an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm, a lens is the biggest problem. It is difficult to put a transparent lens into practical use. Lens materials that can transmit ArF excimer laser include fluorite and quartz. Fluorite is excellent in optical performance, but is difficult to handle because it is soft, sensitive to temperature changes, easily scratched, and difficult to polish. Quartz has a small amount of absorptivity to the ArF excimer laser and has transparency until the initial stage, but a color center is formed in the lens with the passage of time, and the transmittance changes. As described above, both fluorite and quartz have problems with the materials themselves, and the bottleneck is that the durability of the lens does not increase. Attention has been paid to a method using a reflection mirror system as a method for reducing the influence of a lens having poor durability. However, at present, not all lenses can be replaced with a reflection system.
【0007】光露光方式がステッパ型あるいはスキャン
型であっても光源まわりの信頼性は重要である。特に、
メンテナンス中のダウンタイム時間の長さとコストアッ
プを抑える必要がある。i線では水銀灯を取り替えれば
よかったが、エキシマレーザ光源は一つのシステムであ
りメンテナンス時間は長時間化しコストも大幅にアップ
する。さらに反応生成物の対策が求められる。不純物が
短波長の光によりイオン化され光学系部品に堆積する。
これは光CVD効果が発生し窒素パージを行なつても光
学系部品を被膜汚染してしまう。またレーザ共振器内部
のミラーの劣化など何れも低い稼働率とコストアップが
懸念される。より短い光を利用するため、高感度レジス
トの開発、反射防止膜の選択、レジストのパターン寸法
精度、光学系の耐久性、および光源まわりの信頼性など
それぞれ多くの技術課題を同時に解決しなければならな
い。[0007] Even if the light exposure system is a stepper type or a scan type, reliability around the light source is important. In particular,
It is necessary to suppress the length of downtime and cost increase during maintenance. In the case of the i-line, the mercury lamp should have been replaced, but the excimer laser light source is one system, which requires a long maintenance time and significantly increases the cost. Further, countermeasures for reaction products are required. The impurities are ionized by the short wavelength light and are deposited on the optical system components.
This causes a photo-CVD effect and contaminates the optical system components even if nitrogen purge is performed. In addition, there is a concern that the operating rate and cost increase are all low, such as deterioration of the mirror inside the laser resonator. In order to use shorter light, we must simultaneously solve many technical issues such as development of high-sensitivity resist, selection of anti-reflection film, pattern dimensional accuracy of resist, durability of optical system, and reliability around light source. No.
【0008】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、半導体
装置およびその製造方法において、既に確立されたi線
露光技術はそのまま継承してエッチング技術を小修正す
ることで、従来の微細加工の限界を越える微細パターン
を形成することが可能となる技術を提供することにあ
る。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which inherit the already established i-line exposure technology. It is an object of the present invention to provide a technique capable of forming a fine pattern exceeding the limit of the conventional fine processing by slightly modifying the etching technique. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、半導体基板の一主
面上に設けられるパターン層を有する半導体装置であっ
て、前記パターン層の半導体基板側のパターン幅をb、
前記パターン層の高さをhとするとき、b≦200nm
で、h/b≧3を満足することを特徴とする。また、本
発明は、半導体基板の一主面上に設けられるパターン層
を有する半導体装置であって、前記パターン層の半導体
基板側のパターン幅をb、前記パターン層の半導体基板
から最も遠い側のパターン幅をaとするとき、b≦20
0nmで、0.97≦b/a≦1.03を満足すること
を特徴とする。また、本発明の好ましい実施の形態で
は、前記前記パターン層の高さをhとするとき、前記パ
ターン層のカナメ部分は、前記半導体基板側の一辺から
ほぼh/3の高さの部分であることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows. That is, the present invention is a semiconductor device having a pattern layer provided on one main surface of a semiconductor substrate, wherein the pattern width of the pattern layer on the semiconductor substrate side is b,
When the height of the pattern layer is h, b ≦ 200 nm
Where h / b ≧ 3 is satisfied. Further, the present invention is a semiconductor device having a pattern layer provided on one main surface of a semiconductor substrate, wherein the pattern width of the pattern layer on the semiconductor substrate side is b, and the pattern layer is located farthest from the semiconductor substrate on the side farthest from the semiconductor substrate. When the pattern width is a, b ≦ 20
It is characterized by satisfying 0.97 ≦ b / a ≦ 1.03 at 0 nm. Further, in a preferred embodiment of the present invention, when the height of the pattern layer is h, the hook portion of the pattern layer is a portion having a height of approximately h / 3 from one side of the semiconductor substrate side. It is characterized by the following.
【0010】また、本発明は、半導体装置の製造方法で
あって、半導体基板の一主面上に、被エッチング材を形
成する工程と、前記被エッチング材上にマスクパターン
を形成する工程と、前記マスクパターン側面上部にエッ
チング抑制壁が生じる状態で、エッチャントガスとポリ
マー堆積ガスを用いたドライエッチング法により、前記
被エッチング材のマスクパターン以外領域をエッチング
する工程とを具備したことを特徴とする。また、本発明
の好ましい実施の形態では、前記エッチング後の被エッ
チング材は、ゲート電極であることを特徴とする。ま
た、本発明の好ましい実施の形態では、前記エッチング
後の被エッチング材は、配線パターンであることを特徴
とする。The present invention is also a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a material to be etched on one principal surface of a semiconductor substrate; and forming a mask pattern on the material to be etched. Etching a region other than the mask pattern of the material to be etched by a dry etching method using an etchant gas and a polymer deposition gas in a state where an etching suppression wall is formed on the upper side of the mask pattern. . In a preferred embodiment of the present invention, the material to be etched after the etching is a gate electrode. In a preferred embodiment of the present invention, the material to be etched after the etching is a wiring pattern.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 [実施の形態1]本発明は、エキシマレーダ光露光、X
線(SOR)露光および電子線描画などの特別な装置を
要せず、一般的なi線ステッパ装置と電子サイクロトロ
ン共鳴(Electron Cyclotron Resonance:以下、ECR
と記す)ドライエッチング装置を用いて、従来不可能に
近かつた線幅200nm以下の微細加工を行うようにし
たものである。図1は、本発明の実施の形態1の半導体
装置の製造方法を説明するための図である。以下、図1
を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法につい
て説明する。 (1)初めに、半導体基板1上に形成されたパターン層
(例えば、電極配線金属膜)2の材料層上に、i線ステ
ッパ装置と位相シフト法により、線幅250nmのレジ
スト・パターン試料3を形成する(図1(a)参照)。 (2)次に、第一ステップとして、ECR装置内におい
て、レジスト・パターン試料3を酸素プラズマにより所
望の幅まで狭め、エッチングマスクを作成する(図1
(b)参照)。 なお、この後のエッチング工程は、ECR装置内で連続
一貫加工する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. [Embodiment 1] The present invention relates to an excimer radar light exposure,
No special equipment such as X-ray (SOR) exposure and electron beam lithography is required, and a general i-line stepper and Electron Cyclotron Resonance (ECR)
This is to perform fine processing with a line width of 200 nm or less, which was almost impossible in the past, using a dry etching apparatus. FIG. 1 is a diagram for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, FIG.
The method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG. (1) First, a resist pattern sample 3 having a line width of 250 nm is formed on a material layer of a pattern layer (for example, an electrode wiring metal film) 2 formed on a semiconductor substrate 1 by an i-line stepper device and a phase shift method. Is formed (see FIG. 1A). (2) Next, as a first step, in the ECR apparatus, the resist pattern sample 3 is reduced to a desired width by oxygen plasma to form an etching mask (FIG. 1).
(B)). In the subsequent etching process, continuous and continuous processing is performed in the ECR apparatus.
【0012】第1ステップのパターン形成方法におい
て、ECR装置制御パラメーターの範囲は次の如くであ
る。基板温度は15℃から40℃で、酸素を用いてその
流量は50から200sccmで、ガス圧力0.005
から0.1torrに保持して、マイクロ波周波数2.
45GHzで電力560W±20%およびバイアス周波
数2MHzで電力2から15Wを印加して行う。このス
テップの酸素プラズマは、等方性エッチングの傾向が強
いことから、レジスト形状の異方性限定のためには、低
圧かつ高いイオン密度のプラズマが要求される。その条
件は、イオンが方向性を保証するための長い平均自由工
程、等方性エッチングを最小限に抑えるための高いイオ
ン対中性ラジカルの比率、そして高いエッチング速度を
維持するための高い反応活性種密度などから由来するも
のである。In the pattern forming method of the first step, the range of the ECR device control parameters is as follows. The substrate temperature is 15 ° C. to 40 ° C., the flow rate is 50 to 200 sccm using oxygen, and the gas pressure is 0.005.
From 0.1 torr, the microwave frequency 2.
This is performed by applying a power of 560 W ± 20% at 45 GHz and a power of 2 to 15 W at a bias frequency of 2 MHz. Since the oxygen plasma in this step has a strong tendency for isotropic etching, low-pressure and high-ion-density plasma is required to limit the anisotropy of the resist shape. The conditions are a long mean free path for the ions to guarantee directionality, a high ion-to-neutral radical ratio to minimize isotropic etching, and a high reactivity to maintain high etching rates. It is derived from seed density.
【0013】平均自由工程を長くするには低圧化が有利
である。しかし、低圧下は反応室内の粒子密度の低下を
伴うためプラズマの生成が困難になることや活性種の減
少により従来に比べてエッチング速度が低下するという
問題があった。ECR法は、エッチングガスを導入した
反応室にマイクロ波と磁場を組み合わせマイクロ波の伝
播方向と同方向に磁界を作用させると磁界のローレンツ
力とマイクロ波により解離された荷電粒子(電子、イオ
ン)に円運動が生じ、マイクロ波の周波数2.45GH
zに対して磁界強度875Gの条件を設定すると、周波
数共鳴が起こり電子は加速されてエッチングガスの電離
度を高め、荷電粒子や活性粒子(ラジカル)を効率良く
生成し高密度プラズマ化される。これらの荷電粒子や活
性粒子は分子流域の長い平均自由工程下で衝突散乱を抑
え、均一性の良いエッチングが行われる。In order to lengthen the mean free path, lowering the pressure is advantageous. However, there is a problem that low pressure is accompanied by a decrease in the particle density in the reaction chamber, which makes it difficult to generate plasma, and that the etching rate is reduced as compared with the conventional method due to a decrease in active species. In the ECR method, when a microwave and a magnetic field are combined in a reaction chamber into which an etching gas is introduced and a magnetic field is applied in the same direction as the propagation direction of the microwave, the Lorentz force of the magnetic field and charged particles (electrons and ions) dissociated by the microwave Generates a circular motion, and the microwave frequency is 2.45 GHz.
When the condition of the magnetic field strength of 875 G is set for z, frequency resonance occurs and electrons are accelerated to increase the degree of ionization of the etching gas, and charged particles and active particles (radicals) are efficiently generated to form high-density plasma. These charged particles and active particles suppress collision scattering under a long mean free path in the molecular flow region, and etching with good uniformity is performed.
【0014】一方、試料台電極にバイアスを印加すると
荷電粒子(主としてイオン)がバイアス電位により運動
エネルギーを付与されて方向性の揃つたイオンの供給が
律速段階となるイオンアシスト反応系を組み立てること
ができる。この反応系は、ウェーハ試料に垂直に入射可
能で高速かつ異方性のエッチングが実現できる。反応系
は、可変バイアスによつても高速、低ダメージエッチン
グ、エッチングプロファイルの制御が可能である。ま
た、ECRプラズマは、高密度で電子温度が非常に高く
内殻電離を起こすのに十分なエネルギーをもっているた
め多価イオン源として有望視されている。多価イオン化
は、より化学的に活性化あるいは薄膜ポリマー形成機能
や化学的な反応効果を増減する。なお、ECR法のプラ
ズマ源の原理や化学・物理機構を要する高密度プラズマ
源としては、例えば、ヘリコン波励起プラズマ、マグネ
トロンプラズマ、磁気中性線プラズマ、誘導結合プラズ
マ、狭電極平行平板型プラズマ、UHFプラズマ、表面
波プラズマなどを用いても効果が得られる。On the other hand, when a bias is applied to the sample stage electrode, charged particles (mainly ions) are given kinetic energy by the bias potential, and an ion-assisted reaction system in which the supply of ions with uniform direction is a rate-determining step may be assembled. it can. This reaction system can perpendicularly enter the wafer sample and can realize high-speed and anisotropic etching. The reaction system is capable of high-speed, low-damage etching and control of the etching profile even with a variable bias. In addition, ECR plasma is considered to be a promising multi-charged ion source because it has a high density and an extremely high electron temperature and has sufficient energy to cause inner-shell ionization. Multivalent ionization more chemically activates or increases or decreases the thin film polymer forming function or chemical reaction effect. Examples of high-density plasma sources that require the principle of the plasma source of the ECR method and chemical / physical mechanisms include helicon wave excited plasma, magnetron plasma, magnetic neutral plasma, inductively coupled plasma, narrow electrode parallel plate plasma, The effect can be obtained by using UHF plasma, surface wave plasma, or the like.
【0015】(3)次に、第二ステップとして、ECR
装置内において、エッチングマスク4をマスクとして、
加工側面のレジスト肩部にエッチング抑制壁(以下、ラ
ビット・イヤー(Rabbit ear)という)が発生する条件
で、パターン層(例えば、電極配線金属膜)2の1段階
エッチングとして、全膜厚のカナメ部分にあたる重心±
10%程度の途中まで加工する(図1(c)参照)。こ
こで、図2に示すように、ラビット・イヤー5とは、レ
ジスト肩部の加工側面に生じる壁状のものであり、別
名、フエンス、バリ、毛羽とも称されている。よく見ら
れるのは、展性金属のAu、Ptとレジストの生成物で
金属の肩の部分に形成される。なお、図2(a)は、断
面写真であり、図2(b)は、図2(a)を模式的に示
す斜視図である。また、カナメの部分の重心とは、パタ
ーン層2の表面からの深さが2/3(即ち、半導体基板
1からの高さが1/3)の部分を意味する(図1(c)
参照)。ここで、プラズマ制御によるラビット・イヤー
効果が発生する条件は極めて狭く、反応室体積・表面
積、電極間隔、排気速度等の装置固有パラメーターを除
いても、ガス種、ガス流量、ガス圧力、ガス組
成、基板温度、マイクロ波電源電力、マイクロ波
周波数、バイアス電力、バイアス周波数等の各設定
範囲でレジスト材料と下地基板構造および対象加工金属
による、各々の外部パラメーターで適合化される。(3) Next, as a second step, ECR
In the apparatus, using the etching mask 4 as a mask,
Under the condition that an etching suppression wall (hereinafter referred to as “Rabbit ear”) is generated on the shoulder portion of the resist on the processing side surface, a one-step etching of the pattern layer (for example, the electrode wiring metal film) 2 has Center of gravity ±
Work to about 10% of the way (see FIG. 1 (c)). Here, as shown in FIG. 2, the rabbit ear 5 is a wall-shaped member formed on the processing side surface of the resist shoulder, and is also called alias, fence, burr, and fluff. Often seen are the products of Au and Pt, a malleable metal and a resist, formed on the shoulder of the metal. 2 (a) is a cross-sectional photograph, and FIG. 2 (b) is a perspective view schematically showing FIG. 2 (a). The center of gravity of the kaname portion means a portion whose depth from the surface of the pattern layer 2 is 2/3 (that is, the height from the semiconductor substrate 1 is 1/3) (FIG. 1C).
reference). Here, the conditions under which the rabbit-ear effect occurs due to plasma control are extremely narrow, and gas types, gas flow rates, gas pressures, and gas compositions are excluded, excluding device-specific parameters such as reaction chamber volume and surface area, electrode spacing, and pumping speed. In each setting range such as substrate temperature, microwave power supply power, microwave frequency, bias power, bias frequency, etc., it is adapted with each external parameter depending on the resist material, the underlying substrate structure and the target processing metal.
【0016】一方、プラズマ中での内部パラメーター
は、例えば、1987年応用物理第56巻第8号978
頁で報告されているように、次のようになる。 電極間にかかる電位(電界)分布とその時間変化(具
体的には、シース電圧、シース長、バルクプラズマ内電
界など)、電子のエネルギー分布関数とその時間変
化、電子密度と空間的・時間的変化、高周波電力注
入量の空間的・時間的変化、原料分子の一次反応の選
択性すなわち電子エネルギー分布関数依存性、気相中
の二次反応の最適化(関係する物理量としてはガス温
度、ガス圧力)、表面反応過程の最適化(気相からの
イオン、ラジカルの流束と組成、表面過程の速度定数、
基板温度が関係)などがこれにあたる。即ち、内部パラ
メーターを外部パラメ−ターによつていかに制御するか
ということである。一つの外部パラメーターが多くの内
部パラメーターと相互に関連して作用するため、エッチ
ング・パラメーターとしては非常に多くの要因が考えら
れる。量産性を伴う現状のエッチング装置では基板に入
射するイオン種の方向をECR法だけで、完全に揃える
ことが不可能で等方性のエッチング特性を有するラジカ
ル種も以前存在する。これらの横方向へのエッチングを
防ぎ、垂直形状を達成するためには側壁保護膜を形成す
るエッチングガスに注目し、ECR法とイオンアシスト
反応で側壁保護膜を形成しながらエッチングを進行させ
る必要がある。On the other hand, internal parameters in plasma are described, for example, in Applied Physics Vol. 56, No. 8, 978, 1987.
As reported on the page: Potential (electric field) distribution between electrodes and its time change (specifically, sheath voltage, sheath length, electric field in bulk plasma, etc.), electron energy distribution function and its time change, electron density and spatial / temporal Changes, spatial and temporal changes in the amount of RF power injected, selectivity of the primary reaction of the raw material molecules, ie, dependence on the electron energy distribution function, optimization of the secondary reaction in the gas phase (physical quantities involved are gas temperature, gas Pressure), optimization of surface reaction process (flux and composition of ions and radicals from gas phase, rate constant of surface process,
This is related to the substrate temperature). That is, how to control the internal parameters by the external parameters. Since one external parameter interacts with many internal parameters, a great many factors can be considered as etching parameters. In the current etching apparatus with mass productivity, the radical species having the isotropic etching characteristics which cannot completely align the direction of the ion species incident on the substrate only by the ECR method and have the isotropic etching characteristics exist before. In order to prevent these etchings in the horizontal direction and achieve a vertical shape, it is necessary to focus on the etching gas for forming the sidewall protective film, and to perform the etching while forming the sidewall protective film by the ECR method and the ion assist reaction. is there.
【0017】側壁保護膜形成におけるポリマー堆積用ガ
スとしては、ハロゲン(A)と炭素(C)と水素(H)
を含むCxHyAz系(例えば、CHF3、CH2F2、
C3H 2F6、CH2Cl2、H2+CF4、H2+C2F6、C
H4+CF4、H2+C3F8など)である。フロロカーボ
ン系堆積物の形成方法としては、反応室内のガスの水素
量を増やし、エッチャントのフツ素を消費させ、カーボ
ン/フッ素比を高める手法が経験的に知られている。C
xHyAz系のエッチングにおいては、主に−C−H
基、あるいは−C−F基からなるポリマー膜が側壁保護
膜として考えられる。エッチャントガスには、炭素元素
を含まないハロゲン系ガス(例えば、F2、HF、C
l2、HCl、NF3、SF6、BCl3、HBr、SiF
4、SiCl4など)の方が、エッチング作用とポリマー
堆積の比率をそれぞれ独立に制御できるので便利であ
る。ガス種の組み合わせは、側壁保護膜の増減と形状制
御や下地基板の選択比と損傷に大きく影響する。化合物
半導体結晶上の電極配線金属をエッチングする際にエッ
チャントガスとして、非塩素系ガスに、例えば、SF6
を、ポリマー堆積ガスにCHF3を用いる場合は、化合
物半導体結晶との高選択比、低損傷が図れ化合物半導体
装置の特性を著しく向上できる。A gas for depositing a polymer in forming a side wall protective film.
Halogen (A), carbon (C) and hydrogen (H)
CxHyAz system (eg, CHFThree, CHTwoFTwo,
CThreeH TwoF6, CHTwoClTwo, HTwo+ CFFour, HTwo+ CTwoF6, C
HFour+ CFFour, HTwo+ CThreeF8Etc.). Fluorocarbo
As a method of forming gas-based deposits, the hydrogen
Increase the amount, consume the fluorine of the etchant, and
Methods for increasing the nitrogen / fluorine ratio are empirically known. C
In xHyAz-based etching, mainly -C-H
Group or polymer film consisting of -CF group protects side wall
Think of it as a membrane. Etchant gas contains carbon element
Halogen-free gas (eg, FTwo, HF, C
lTwo, HCl, NFThree, SF6, BClThree, HBr, SiF
Four, SiClFourEtc.) are better for etching and polymer
This is convenient because the deposition ratio can be controlled independently.
You. The combination of gas types depends on the number of
It greatly affects the selectivity and damage of the substrate and the underlying substrate. Compound
When etching the electrode wiring metal on the semiconductor crystal,
As a chant gas, a non-chlorine gas such as SF6
With CHF as polymer deposition gasThreeWhen using
Compound semiconductor with high selectivity to compound semiconductor crystal and low damage
The characteristics of the device can be significantly improved.
【0018】外部パラメーターのガス組成を変化した場
合、レジストとWSiのエッチング速度ならびに選択比
の例を図3に、加工形状のー例を図2、図4に示す。図
4は、比較的、特徴のある形状で図解し易いためにパタ
ーン形状が大きい断面写真で示す。図3は、エッチャン
トガスとポリマー堆積ガスとしてのSF6とCHF3の組
成比を変化させたときのWSiとレジストのエッチング
速度と選択比を示す。図3の条件は、半導体基板はGa
Asを用いて、基板温度25℃、パターン幅250n
m、マイクロ波電力560W、バイアス高周波電力10
W、ガス圧力0.01torrである。SF6濃度の増
大とともに、WSi、レジストともエッチング速度は増
加するが、SF6の濃度が30%以上では、レジストの
方がやや飽和する傾向にある。選択比は、SF6濃度が
30%付近で1、100%で2程度である。通常は、耐
レジスト性を考慮してレジストとWSiの選択比が1よ
り大きい、SF6濃度が高濃度の条件で加工される。W
Siはフッ素により等方的にエッチングされやすい。FIG. 3 shows an example of the etching rate and selectivity of the resist and WSi when the gas composition of the external parameter is changed, and FIGS. 2 and 4 show examples of the processing shape. FIG. 4 is a cross-sectional photograph having a large pattern shape because it is relatively easy to illustrate with a characteristic shape. FIG. 3 shows the etching rate and selectivity of WSi and resist when the composition ratio of SF 6 and CHF 3 as the etchant gas and the polymer deposition gas is changed. The condition of FIG. 3 is that the semiconductor substrate is Ga
Using As, a substrate temperature of 25 ° C. and a pattern width of 250 n
m, microwave power 560 W, bias high frequency power 10
W, gas pressure 0.01 torr. As the SF 6 concentration increases, the etching rate of both WSi and the resist increases. However, when the concentration of SF 6 is 30% or more, the resist tends to be slightly saturated. The selection ratio is about 1 when the SF 6 concentration is around 30% and about 2 when the SF 6 concentration is around 100%. Normally, processing is performed under the condition that the selectivity between resist and WSi is greater than 1 and the SF 6 concentration is high in consideration of resist resistance. W
Si is easily etched isotropically by fluorine.
【0019】図4(a)に示すように、パターン幅40
0nm、SF6濃度が80%、選択比1.9程度で、図
3に示す加工条件ではレジストとWSiの間にサイドエ
ッチングが発生する。サイドエッチングは、SF6濃度
が増加するほどその傾向は大きくなる。他方、SF6濃
度を減少して、パターン幅700nmで、SF6濃度2
0%、基板温度−40℃では、図4(b)に示すように
残存する側壁再付着膜が形成され台形状に加工される。
これは、エッチング中にレジスト・パターンの肩の部分
がテーパ状に削られる。これにより、垂直な側面の高さ
が低くなり、いわゆる後退しながら進行する。従つて、
WSiはテ−パをつけながらエッチングされる。この結
果、底面が上面より大きく台形状となり異方性は悪くな
る。SF6濃度が10%の場合でも図4(b)と同じ傾
向である。さらに、SF6濃度0%では、エッチングは
行われないで、ポリマーが堆積する。As shown in FIG. 4A, the pattern width 40
0 nm, SF 6 concentration of 80% in about selectivity of 1.9, side etching is generated between the resist and the WSi the processing conditions shown in Fig. Side etching, the tendency increases as SF 6 concentration is increased. On the other hand, the SF 6 concentration was reduced so that the pattern width was 700 nm and the SF 6 concentration was 2
At 0% and a substrate temperature of −40 ° C., a remaining side wall re-adhesion film is formed as shown in FIG.
This means that the shoulder of the resist pattern is tapered during the etching. As a result, the height of the vertical side surface is reduced, and the vehicle moves while moving backward. Therefore,
WSi is etched while applying tape. As a result, the bottom surface becomes larger and trapezoidal than the upper surface, resulting in poor anisotropy. The same tendency as in FIG. 4B is obtained even when the SF 6 concentration is 10%. Further, when the SF 6 concentration is 0%, the polymer is deposited without etching.
【0020】ここで、特徴的なのはSF6濃度30%程
度付近でWSiとレジストのエッチングレートが交差し
て、それ以下では逆転してWSiのエッチング速度が急
激に減速し始める。図3の条件で、SF6濃度10%か
ら30%程度の濃度範囲でラビット・イヤー効果が発生
する。この効果を用いて、SF6濃度と他の外部パラメ
ーターを最適化して、WSiエッチングの終了時点でレ
ジスト・パターンの後退をラビット・イヤー効果で防壁
し側面を見かけ上、垂直化して側壁再付着膜が残渣とし
て残らないエッチングが可能である。この方法でエッチ
ングした結果の一例を図2に示す。図2(a)に示す写
真では、WSiのエッチング形状はややクサビ形となっ
ているが側壁再付着膜残渣の無い良好な加工が実現でき
ている。なお、図2(a)において、ネック部の寸法は
50nmであり、レジストの肩の部分にラビット・イヤ
ー効果が見られ、フェンスの役目として、テ−パ形状の
後退を抑制している。このラビット・イヤー効果を実現
させるためにはガス組成のみでなく、他の外部パラメー
ターとの最適化が重要である。Here, the characteristic feature is that the etching rate of WSi and the resist intersect at a SF 6 concentration of about 30%, and the etching rate of WSi is reversed below that, and the etching rate of WSi starts to rapidly decrease. Under the conditions of FIG. 3, the rabbit ear effect occurs in a concentration range of about 10% to 30% of SF 6 concentration. Using this effect, by optimizing the concentration of SF 6 and other external parameters, the apparent side by barrier regression of the resist pattern at the end of the WSi etched with Rabbit ear effect, and verticalization sidewall redeposited film Can be etched without leaving any residue. FIG. 2 shows an example of the result of etching by this method. In the photograph shown in FIG. 2A, the etching shape of WSi is slightly wedge-shaped, but good processing without a sidewall re-adhesion film residue can be realized. In FIG. 2A, the size of the neck portion is 50 nm, a rabbit ear effect is observed at the shoulder of the resist, and the tapered shape is suppressed from acting as a fence. In order to realize the rabbit ear effect, it is important to optimize not only the gas composition but also other external parameters.
【0021】ラビット・イヤー効果が観察される条件で
バイアス電力依存性の例を示す。図4(c)は電力10
Wで、図4(d)は電力20Wを示す。ここで、パター
ン幅は300nm、SF6濃度は20%、ガス圧力は
0.1torrである。高電力ではレジスト耐性に問題
があるがネック部分を含めて垂直形状に近い形状が得ら
れている。図4(b)は、基板温度が25℃でラビット
・イヤーが発生する条件であるが−45℃程度になると
側壁再付着膜がみられる。また、ガス圧力でも影響を受
けるガス圧力が高いとレジスト耐性は改良されるが形状
は等方的な傾向を示し、WSi側面の裾部分の後退が大
きく、過度なオーバエッチングしてもパターンの垂直化
および寸法制御性が改良されない。前記の他にもマイク
ロ波周波数、バイアス周波数、排気速度などに依っても
ラビット・イヤー効果の影響があると考えられるが、本
発明の構成では、次のステップ条件範囲が必要であっ
た。An example of the bias power dependence under the condition where the rabbit ear effect is observed will be described. FIG. 4C shows an electric power of 10
In FIG. 4D, the electric power is 20 W. Here, the pattern width is 300 nm, the SF6 concentration is 20%, and the gas pressure is 0.1 torr. At high power, there is a problem in resist resistance, but a shape close to a vertical shape including a neck portion is obtained. FIG. 4B shows a condition in which a rabbit ear occurs at a substrate temperature of 25 ° C., but when the substrate temperature becomes about −45 ° C., a side wall re-adhesion film is observed. Also, if the gas pressure affected by the gas pressure is high, the resist resistance is improved, but the shape shows an isotropic tendency, the skirt portion on the side of the WSi largely recedes, and even if excessive overetching is performed, the pattern becomes vertical. And dimensional control are not improved. In addition to the above, it is considered that the rabbit ear effect is also affected by the microwave frequency, the bias frequency, the pumping speed, and the like. However, the configuration of the present invention required the following step condition range.
【0022】第二ステップのパターン形成法おける、E
CR装置外部制御条件の範囲は次の如くである。基板温
度は15℃から40℃で、SF6濃度とCHF3の組成比
は10%から30%で、混合ガスの総流量は25から1
00sccm、ガス圧力は0.005から0.3tor
rに保持して、マイクロ波電力は560W±20%でバ
イアス高周波電力は2から15Wの各条件範囲で行う必
要がある。外部制御条件はそれぞれ装置固有の制御範囲
があり微妙であるがラビット・イヤー効果が得られる条
件を選べば垂直で微細な加工が実現できる。実際、プラ
ズマを発生させ所望のものを加工するためには微妙で適
当な条件があることが経験的に知られている。100n
m以下の微細な孤立パターンは、レジスト剥離や洗浄時
の表面張力、衝撃という機械的要因によるパターン倒れ
もよく経験されており、アスペクト比が4〜5以上にな
る場合には検討項目となる。微細孤立パターンの機械的
強度はやはり重心がカナメのようである。重心とラビッ
ト・イヤー効果における垂直形状との相関に関しては、
重心位置よりも低い範囲ではパターンの形状はテ−パ状
の台形で、高い範囲ではサイドエッチングが優位でアン
ダーカット気味である。微細ゲート加工を行う場合、テ
−パ状となる状態およびアンダーカットが入る状態はゲ
ート長の制御性が阻害される。従って、寸法シフトが小
さく垂直で微細な加工を実現するためにはラビット・イ
ヤー効果とカナメの重心位置の最適化が重要である。In the pattern forming method of the second step, E
The range of the CR device external control condition is as follows. The substrate temperature is 15 ° C. to 40 ° C., the composition ratio of SF 6 concentration and CHF 3 is 10% to 30%, and the total flow rate of the mixed gas is 25% to 1%.
00 sccm, gas pressure from 0.005 to 0.3 torr
r, the microwave power needs to be 560 W ± 20% and the bias high frequency power needs to be 2 to 15 W. The external control conditions are delicate because each has a control range specific to the apparatus. However, if conditions for obtaining the rabbit ear effect are selected, vertical and fine processing can be realized. Actually, it is empirically known that there are delicate and appropriate conditions for generating a plasma and processing a desired product. 100n
For a fine isolated pattern of m or less, pattern collapse due to mechanical factors such as resist peeling, surface tension at the time of cleaning, and impact is often experienced, and is a consideration when the aspect ratio becomes 4 to 5 or more. As for the mechanical strength of the fine isolated pattern, the center of gravity is like a sword. Regarding the correlation between the center of gravity and the vertical shape in the rabbit ear effect,
In a range lower than the position of the center of gravity, the shape of the pattern is a tapered trapezoid, and in a higher range, the side etching is dominant and tends to be undercut. In the case of performing fine gate processing, controllability of the gate length is hindered in a tapered state and an undercut state. Therefore, in order to realize vertical and fine processing with small dimensional shift, it is important to optimize the rabbit ear effect and the position of the center of gravity of kaname.
【0023】(4)次に、第三のステップとして、EC
R装置内において、第二ステップよりも反応室内のガス
圧力を低く、高周波バイアス電力の出力レベルを下げ
て、ラビット・イヤー効果をさらに増殖させながら、残
り1/3程度のパターン層(例えば、電極配線金属膜)
2を2段階エッチングで最終加工形成する(図1(d)
参照)。第三ステップのパターン形成方法におけるEC
R装置外部制御パラメーターの範囲は以下の如くであ
る。基板温度は15℃から40℃で、CHF3を用いて
SF6濃度は10%から30%程度で、ガス圧力は0.
005から0.2torr、混合ガスの総流量は25か
ら100sccm、マイクロ波電力は560W±20%
でバイアス高周波電力は2から15Wで行う。ガス圧力
の変化は電子やラジカルの衝突周波数、あるいはPm
(平均自由工程、原料ガス分子の一次反応、ラジカルの
二次反応)が変化する。衝突周波数の変化は電子エネル
ギー分布や電子密度に関係し一次反応の選択性に影響す
る。また、イオンや電子の発生、損失に関与し放電維持
機構すなわち電位電界分布の形に変化を与える。一方、
Pmが変化すると二次反応の頻度に直接影響し二次反応
の相対的なウエイトを変化させる。また、拡散定数を通
じて生成された活性種の基板への輪送の速さを変える。(4) Next, as a third step, EC
In the R apparatus, the gas pressure in the reaction chamber is lower than that in the second step, the output level of the high frequency bias power is lowered, and the rabbit ear effect is further proliferated. Wiring metal film)
2 is formed by final processing by two-step etching (FIG. 1D)
reference). EC in the pattern formation method of the third step
The range of the R device external control parameters is as follows. The substrate temperature is 15 ° C. to 40 ° C., the SF 6 concentration is about 10% to 30% using CHF 3 , and the gas pressure is 0.1%.
005 to 0.2 torr, total flow rate of mixed gas is 25 to 100 sccm, microwave power is 560 W ± 20%
And the bias high frequency power is 2 to 15 W. The change in gas pressure depends on the collision frequency of electrons or radicals, or Pm
(Average free path, primary reaction of raw material gas molecules, secondary reaction of radicals). The change in the collision frequency is related to the electron energy distribution and the electron density, and affects the selectivity of the primary reaction. Further, it is involved in the generation and loss of ions and electrons, and changes the discharge maintenance mechanism, that is, the form of the potential electric field distribution. on the other hand,
Changes in Pm directly affect the frequency of secondary reactions and change the relative weight of secondary reactions. Also, the speed of transport of the generated active species to the substrate is changed through the diffusion constant.
【0024】このステップの低ガス圧力条件はより活性
化されたイオンによつて異方性エッチング作用がさらに
強く働く。高周波電力の変化は電子エネルギー分布、電
子密度、電位分布などのプラズマパラメーターを変える
が、他の外部パラメーター設定の違いによつて、電力消
費が主にシース中であれば電子エネルギー分布に、バル
クプラズマ中であれば電子密度に大きく影響する。低電
力条件の低電子電位分布は低損傷なエッチング作用を可
能とし基板結晶へのダメージ導入が懸念されるFETの
ような表面デバイスのゲート金属に適している。このス
テップは、低圧力下において高密度を保ちながら低電子
エネルギー分布のプラズマ源でイオンの効果が顕在化す
る条件といえる。そしてまた、側壁再付着膜低減には低
ガス圧力が有効であり、レジストの耐エッチング性を保
持するには低電力化が有効である。従って、エッチング
形状を垂直に近づけるためにはレジスト・パターン側壁
にポリマー膜を形成、ラビット・イヤー効果によつて後
退を防塀し、なおかつポリマー膜の垂直な側面の面積を
広くする必要がある。The low gas pressure conditions in this step make the anisotropic etching action more intense due to the more activated ions. Changes in high-frequency power change plasma parameters such as electron energy distribution, electron density, and potential distribution, but due to differences in other external parameter settings, if the power consumption is mainly in the sheath, the electron energy distribution will be changed to the bulk plasma. If it is in the middle, it greatly affects the electron density. The low electron potential distribution under the low power condition enables a low-damage etching action, and is suitable for a gate metal of a surface device such as an FET in which damage may be introduced into a substrate crystal. This step can be said to be a condition under which the effect of ions becomes apparent in a plasma source having a low electron energy distribution while maintaining a high density under a low pressure. Further, low gas pressure is effective for reducing the side wall re-adhesion film, and low power is effective for maintaining the etching resistance of the resist. Therefore, in order to make the etching shape nearly vertical, it is necessary to form a polymer film on the side wall of the resist pattern, prevent the receding by the rabbit ear effect, and increase the area of the vertical side surface of the polymer film.
【0025】(5)最後に、第4のステップとして、E
CR装置内において、酸素プラズマで残りのレジストを
全てアッシングする。第4ステップのアッシングにおけ
るECR装置外部制御パラメーターの範囲は次の如くで
ある。酸素を用いて流量は25から100sccm,ガ
ス圧力は0.005から0.05torr、マイクロ波
電力は560W±20%、バイアス高周波電力は5から
25W、アッシング時間は1から5分間程度で行う。エ
ッチングは、元来、清浄表面形成技術であり、加工後の
本来の清浄度を失わないためには連続プロセスが必要で
ある。微細加工においても、加工金属、レジストおよび
反応生成物を空気中に曝すと酸化反応や吸着水などから
の影響を受ける。影響を避け再現性を高めるためには、
(2)から(5)を単一エッチング装置内で連続一貫加
工する必要がある。半導体装置のゲート電極やオーミッ
ク電極を形成する工程および配線を行う工程などにおい
て、各種多層構造の積層薄膜はレジストや下地の各層薄
膜および基板との選択比を向上できるエッチングステッ
プ条件が必要であり、そのためには積層薄膜に適合した
連続一貫加工が可能なマルチステップ・シーケンスのエ
ッチングが有効である。(5) Finally, as a fourth step, E
In the CR device, all the remaining resist is ashed by oxygen plasma. The range of the ECR device external control parameters in the fourth step ashing is as follows. Using oxygen, the flow rate is 25 to 100 sccm, the gas pressure is 0.005 to 0.05 torr, the microwave power is 560 W ± 20%, the bias high frequency power is 5 to 25 W, and the ashing time is about 1 to 5 minutes. Etching is originally a clean surface forming technique, and requires a continuous process to maintain the original cleanliness after processing. In microfabrication as well, when the processed metal, resist and reaction products are exposed to air, they are affected by oxidation reaction, adsorbed water and the like. To avoid effects and increase reproducibility,
(2) to (5) need to be continuously and continuously processed in a single etching apparatus. In a process of forming a gate electrode and an ohmic electrode of a semiconductor device, a process of performing wiring, and the like, a multilayer thin film having various multilayer structures requires an etching step condition capable of improving a selectivity with respect to a resist or a base layer thin film and a substrate, For that purpose, multi-step sequence etching that can perform continuous and consistent processing suitable for the laminated thin film is effective.
【0026】図5は、本実施の形態の製造方法により製
造されるパターン層を説明するための図であり、パター
ン層の断面形状を示す模式断面図である。前述したよう
に、パターン層2のエッチングは、2段階に分けて行わ
れるため、本実施の形態の製造方法により製造されるパ
ターン層は、半導体基板側の一辺と、半導体基板側の一
辺と対向する他の一辺との間に図5のcの部分が存在す
る。このcの部分は、前述したカナメの重心部分とな
る。他方、別の見方をすれば、図5(a)のdに示すよ
うに、定性的にはパターンの側壁形状は指数関数的に減
衰しながらエッチングされているといえる。減衰曲線の
時定数または寿命は、1/e≒0.368である。重心
(1/3≒0.333)と寿命は比較的、前述のcの部
分付近に存在している。このように、寿命と重心はパタ
ーン形成上でカナメとなる。その範囲は、0.3から
0.4以内である。したがって、1段階のパターンは、
この時点(cの部分)で終了して、次に、2段階のパタ
ーン化を開始することになる。前述したように、本実施
の形態では、図5に示すように、パターン層2として、
半導体基板側の一辺のパターン幅をb、半導体基板側の
一辺と対向する他の一辺のパターン幅をaとするとき、
図5(b)は、b/a≧0.97、図5(c)はb/a
=1.00、および、図5(d)はb/a≦1.03を
示す。したがって、0.97≦b/a≦1.03を満足
するパターン層2を得ることができる。さらに、パター
ン層2の高さをhとするとき、h/b(即ち、アスペク
ト比)は、3以上とすることができる。パターン層2の
パターン幅が200nm以下の微細パターンを形成する
場合に、X線露光法、あるいは、電子線描画法が用いら
れているが、これらの方法では、前述したようなパター
ン幅、アスペクト比はまだ実現されていない。FIG. 5 is a diagram for explaining a pattern layer manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, and is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional shape of the pattern layer. As described above, since the etching of the pattern layer 2 is performed in two stages, the pattern layer manufactured by the manufacturing method of the present embodiment faces one side of the semiconductor substrate and one side of the semiconductor substrate. The portion c in FIG. The portion c is the center of gravity of the above-mentioned kaname. On the other hand, from another point of view, as shown in FIG. 5D, it can be said that the pattern is qualitatively etched while the sidewall shape of the pattern is exponentially attenuated. The time constant or lifetime of the decay curve is 1 / e ≒ 0.368. The center of gravity (1/3 ≒ 0.333) and the life are relatively near the above-mentioned portion c. As described above, the life and the center of gravity are distorted in pattern formation. Its range is between 0.3 and 0.4. Therefore, the one-step pattern is
At this point (part c), the two-stage patterning is started. As described above, in the present embodiment, as shown in FIG.
When the pattern width of one side of the semiconductor substrate side is b and the pattern width of the other side facing the one side of the semiconductor substrate is a,
FIG. 5B shows b / a ≧ 0.97, and FIG. 5C shows b / a
= 1.00, and FIG. 5D shows b / a ≦ 1.03. Therefore, a pattern layer 2 satisfying 0.97 ≦ b / a ≦ 1.03 can be obtained. Further, when the height of the pattern layer 2 is h, h / b (that is, the aspect ratio) can be 3 or more. When a fine pattern having a pattern width of 200 nm or less is formed on the pattern layer 2, an X-ray exposure method or an electron beam drawing method is used. In these methods, the pattern width and the aspect ratio as described above are used. Has not yet been realized.
【0027】[実施の形態2]図6は、本発明の実施の
形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図であ
る。 (1)初めに、半導体基板51上にスパッタ法で電極配
線金属層52を被着する。本実施の形態では、半導体基
板51には表面が平坦なGaAsウェーハ−を、電極配
線金属層52にはWSiを用いた。なお、WSiの膜厚
は、700nmである。 (2)次に、電極配線金属層52に、ポジ型ホトレジス
ト(例えば、東京応化製のTHMR−ip−1800)
を塗布する。ポジ型ホトレジストの膜厚は、2000n
m、ポストベーク温度は120℃である。 (3)次に、i線ステッパ装置と位相シフト法により、
線幅250nmのレジスト・パターン試料53を形成す
る(図6(a)参照)。[Second Embodiment] FIG. 6 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. (1) First, an electrode wiring metal layer 52 is deposited on a semiconductor substrate 51 by a sputtering method. In the present embodiment, a GaAs wafer having a flat surface is used for the semiconductor substrate 51, and WSi is used for the electrode wiring metal layer 52. The thickness of WSi is 700 nm. (2) Next, a positive photoresist (for example, THMR-ip-1800 manufactured by Tokyo Ohka) is formed on the electrode wiring metal layer 52.
Is applied. The thickness of the positive photoresist is 2000n
m, the post-bake temperature is 120 ° C. (3) Next, by the i-line stepper device and the phase shift method,
A resist pattern sample 53 having a line width of 250 nm is formed (see FIG. 6A).
【0028】(4)この試料をマイクロ波エッチング
(ECR)装置(例えば、日立製M−206型)に入れ
て、以下のエッチングを行う。この装置(日立製M−2
06型)は、プラズマが石英誘電体に囲まれているため
金属汚染を排除でき、また、基板の温度調節は冷却ガス
を基板裏面に流す方式でHeガスを5sccm反応室内
に導入している。Heはプラズマ中で解離して光励起反
応が起こることが知られている。この意味からもエッチ
ングや灰化反応、ポリマー生成などに影響を与えている
可能性がある。初めに、反応室内圧力を5×10-6to
rr以下にした後、レジスト・パターン試料53を、基
板温度25℃、酸素ガスを流量200sccm導入し
て、ガス圧力0.015torrに調整した。マイクロ
波(発振周波数2.45GHz)電力560W、バイア
ス高周波(発振周波数2MHz)電力3Wを印加して、
エッチング時間35秒でレジスト・パターン試料53を
100nmまで狭めて第一加工を終了する(図6(b)
参照)。このレジスト・パターン試料は、図6(b)図
におけるエッチングマスク54として作用する。(4) This sample is placed in a microwave etching (ECR) apparatus (for example, Model M-206 manufactured by Hitachi) and the following etching is performed. This device (Hitachi M-2
Type 06) can eliminate metal contamination because the plasma is surrounded by a quartz dielectric, and the temperature of the substrate is controlled by flowing a cooling gas to the back surface of the substrate, and He gas is introduced into the reaction chamber at 5 sccm. It is known that He dissociates in plasma to cause a photoexcitation reaction. From this point of view, there is a possibility that etching, ashing reaction, polymer formation, and the like are affected. Initially, a reaction chamber pressure 5 × 10 -6 to
After the pressure was adjusted to rr or less, the resist pattern sample 53 was adjusted to a gas temperature of 0.015 torr by introducing a substrate temperature of 25 ° C. and an oxygen gas flow rate of 200 sccm. Microwave (oscillation frequency 2.45 GHz) power 560 W, bias high frequency (oscillation frequency 2 MHz) power 3 W
The first processing is completed by narrowing the resist pattern sample 53 to 100 nm in an etching time of 35 seconds (FIG. 6B).
reference). This resist pattern sample functions as an etching mask 54 in FIG. 6B.
【0029】この際、レジストの変形による加工不良を
起こさないためには、デザインルールに従つて、残りの
レジスト・パターン膜厚と電極配線金属膜厚の比が3程
度以上のレジスト厚を残す必要がある。なお、このステ
ップの酸素プラズマによるエッチングは所望の目的パタ
ーン寸法が得られる場合は省略しても良い。 (5)次に、ラビット・イヤー55が発生する条件、S
F6ガス10sccm、CHF3ガス40sccm、ガス
圧力0.05torr、マイクロ波電力560W、バイ
アス高周波電力10Wで、WSiのエッチングを行う
(図6(c)参照)。この際のエッチング深さは、全体
の膜厚700nmではその2/3に当たる約467nm
程度をエッチングにより除去し、カナメの第二加工を停
止する。引き続き残りの1/3に当たる約233nm程
度を次のステップで加工する。At this time, in order to prevent processing failure due to deformation of the resist, it is necessary to leave a resist thickness in which the ratio of the remaining resist pattern film thickness to the electrode wiring metal film thickness is about 3 or more in accordance with the design rule. There is. The etching by oxygen plasma in this step may be omitted when a desired target pattern dimension is obtained. (5) Next, the condition for generating the rabbit ear 55, S
The WSi is etched with 10 sccm of F 6 gas, 40 sccm of CHF 3 gas, a gas pressure of 0.05 torr, a microwave power of 560 W, and a bias high frequency power of 10 W (see FIG. 6C). The etching depth at this time is about 467 nm, which corresponds to で は of the total film thickness of 700 nm.
The degree is removed by etching, and the second processing of the kaname is stopped. Subsequently, about 233 nm corresponding to the remaining 1/3 is processed in the next step.
【0030】(6)次に、第三加工として、ガス組成と
マイクロ波電力はそのままで、ガス圧力は0.01to
rr、高周波電力は3Wに切り換えてラビット・イヤー
効果を継続しながら行う(図6(d)参照)。ネック部
分の裾引きとウェーハの電極金属配線膜52の膜厚分布
を考慮してオーバエッチング時間5秒で終了する。な
お、このオーバエッチングは異物や金属残渣の除去にも
効果がある。精密なエッチング量の制御は、プラズマ発
光スペクトルを検出する鋭敏な終点検出法を用いて、専
用CPUで自動化することにより、寸法精度に優れた微
細加工が可能となり再現性が向上できる。例えば、WS
iの場合、W(4008.753Å)の波長を検出す
る。(6) Next, as a third process, the gas pressure is set to 0.01 to
rr, the high frequency power is switched to 3 W, and the operation is performed while the rabbit ear effect is continued (see FIG. 6D). The overetching time is 5 seconds in consideration of the tailing of the neck portion and the film thickness distribution of the electrode metal wiring film 52 of the wafer. This over-etching is also effective in removing foreign substances and metal residues. Precise control of the etching amount is automated by a dedicated CPU using a sharp end point detection method for detecting a plasma emission spectrum, thereby enabling fine processing with excellent dimensional accuracy and improving reproducibility. For example, WS
In the case of i, the wavelength of W (4008.753 °) is detected.
【0031】(7)次に、第四加工で残りのレジストを
全て、酸素プラズマでアッシングする。その条件は、酸
素の流量を50sccmで、圧力は0.01torrに
設定して、マイクロ波電力を560W、バイアス高周波
電力10Wで時間5分間のアッシングを行って終了す
る。 (8)次に、エッチング後試料を取りだし走査型電子顕
微鏡によりパターンの断面を観察したところ、図2に示
すような結果が得られた。レジストの高さは、400n
m程度、WSiの高さは700nm、ネック部は50n
mである。形状はクサビ型であるがゲートに応用の場合
は頭部の表面を大きくして接触抵抗の低減を図ることが
可能である。クサビ型を垂直形状にするにはこの場合は
見かけ上の重心位置を低い範囲に定めれば良い。なお、
本実施の形態ではエッチャントガスとしてSF6を用い
たが、他のエッチャントガスを用いても同様な効果をあ
げることができ、また、ポリマー堆積ガスとエッチャン
トガスの混合ガスに酸素、窒素、アルゴンなどを導入し
ても良い。(7) Next, in the fourth processing, all the remaining resist is ashed by oxygen plasma. The conditions are as follows: the flow rate of oxygen is set to 50 sccm, the pressure is set to 0.01 torr, the microwave power is set to 560 W, the bias high frequency power is set to 10 W, and the ashing is performed for 5 minutes. (8) Next, after etching, the sample was taken out, and the cross section of the pattern was observed with a scanning electron microscope. The result shown in FIG. 2 was obtained. The resist height is 400n
m, height of WSi is 700 nm, neck is 50 n
m. Although the shape is a wedge type, when applied to a gate, the surface of the head can be enlarged to reduce the contact resistance. In order to make the wedge shape vertical, in this case, the apparent center of gravity may be set in a low range. In addition,
In this embodiment, SF 6 is used as an etchant gas. However, similar effects can be obtained by using another etchant gas. In addition, a mixed gas of a polymer deposition gas and an etchant gas may be used as oxygen, nitrogen, argon, or the like. May be introduced.
【0032】同様に、ポリマー堆積ガスはCHF3だけ
に限定されない。本実施の形態では、基板(51)に半
導体基板を用いたが、絶縁膜および誘電体基板上に電極
配線金属層52を蒸着、スパッタリング、CVD、メッ
キ法で被覆することも可能である。さらに、電極配線金
属層52は、実施の形態では、WSiを用いたが、他の
シリサイド、例えば、MgSi、CaSi、TiSi、
VSi、CrSi、MnSi、FeSi、CoSi、N
iSi、ZrSi、NbSi、MoSi、RuSi、R
hSi、PdSi、HfSi、TaSi、ReSi、O
sSi、IrSi、PtSiなども使用可能である。そ
の他にも、サリサイドとして、例えば、Ti系、Co系
など、金属として、例えば、Al、Mo、Ti、Ta、
W、Pt、Pd、Au、Ag、Cu、Cr、Feなど、
アンドープポリシリコンあるいはドープポリシリコンお
よびバリアメタルとしては、Ti、TiN、TiSi
N、Ta、TaN、TaC、TaSiN、TaCe
O2、Ir46Ta54、W、WN、W2N、W64B20N16、
W23B49N28、W47Si9N44などが使用可能である。
これらの中で1種ないしはそれ以上の単層膜ないしは積
層膜を用いることができる。[0032] Similarly, the polymer deposition gas is not limited to only CHF 3. In the present embodiment, a semiconductor substrate is used as the substrate (51). However, the electrode wiring metal layer 52 can be coated on the insulating film and the dielectric substrate by vapor deposition, sputtering, CVD, or plating. Further, in the embodiment, WSi is used for the electrode wiring metal layer 52, but other silicide such as MgSi, CaSi, TiSi,
VSi, CrSi, MnSi, FeSi, CoSi, N
iSi, ZrSi, NbSi, MoSi, RuSi, R
hSi, PdSi, HfSi, TaSi, ReSi, O
sSi, IrSi, PtSi, etc. can also be used. In addition, as a salicide, for example, a Ti-based or Co-based metal, for example, as a metal, for example, Al, Mo, Ti, Ta,
W, Pt, Pd, Au, Ag, Cu, Cr, Fe, etc.
Undoped polysilicon or doped polysilicon and barrier metal include Ti, TiN, TiSi
N, Ta, TaN, TaC, TaSiN, TaCe
O 2 , Ir 46 Ta 54 , W, WN, W 2 N, W 64 B 20 N 16 ,
Such as W 23 B 49 N 28, W 47 Si 9 N 44 can be used.
Among these, one or more single-layer films or multilayer films can be used.
【0033】また、有機感光性材料薄膜には、実施の形
態では、ホトレジストのTHMR−ip−1800を用
いたが、本発明は一般の有機感光性高分子薄膜に適用で
きるものであり、または、有機感光性材料薄膜(主)と
転写用エッチングマスク(副)、例えば、SiO2、S
i、Si3N4およびAl、Si、W、WSi、Crなど
の無機材料薄膜または他の有機高分子さらには無機感光
性材料薄膜などによる多層薄膜を適用しても同様の効果
を上げることができる。ここで、主と副は、主から副へ
転写したマスクである。本実施の形態で説明した位相シ
フト法または酸素プラズマによるマスクパターンの幅を
狭める加工は省略することもできる。エッチングマスク
は、本実施の形態では、i線縮小位相シフト法によるレ
ジストマスクを用いてパターンを形成したが、他のエキ
シマレーザ法、X線露光法、イオンビーム法および電子
線描画法などのレジストマスクでも可能で、本実施の形
態に限定されるものではない。以上のように、本実施の
形態によれば、有機感光性材料薄膜と電極配線金属のド
ライエッチング時に生じるラビット・イヤー効果を用い
てエッチングすることにより微細で高アスペクト比のド
ライエッチングが可能となる。従って、この発明をFE
Tのゲートや配線に適用すれば、i線の場合200nm
以下の微細加工を高精度で形成できるので有用である。In the embodiment, the photoresist THMR-ip-1800 is used as the organic photosensitive material thin film. However, the present invention can be applied to a general organic photosensitive polymer thin film, or Organic photosensitive material thin film (main) and transfer etching mask (sub), for example, SiO 2 , S
The same effect can be obtained by applying a multilayer thin film of i, Si 3 N 4 and an inorganic material thin film such as Al, Si, W, WSi, Cr, or another organic polymer, or an inorganic photosensitive material thin film. it can. Here, the main and sub are masks transferred from main to sub. The process of reducing the width of the mask pattern by the phase shift method or the oxygen plasma described in this embodiment can be omitted. In this embodiment, the etching mask is formed by using a resist mask formed by an i-line reduction phase shift method, but other resists such as an excimer laser method, an X-ray exposure method, an ion beam method, and an electron beam drawing method are used. A mask can be used, and the present invention is not limited to this embodiment. As described above, according to the present embodiment, fine and high aspect ratio dry etching can be performed by etching using the rabbit ear effect that occurs during dry etching of the organic photosensitive material thin film and the electrode wiring metal. . Therefore, this invention is
If applied to the gate and wiring of T, 200 nm for i-line
This is useful because the following fine processing can be formed with high precision.
【0034】[実施の形態3]図7は、本発明の実施の
形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図であ
る。以下、図7を用いて、本実施の形態の半導体装置の
製造方法について説明する。 (1)初めに、半絶縁性ガリウム砒素(GaAs)基板
10上、にバッフア層として300nm程度膜厚のアン
ドープガリウム砒素(i−GaAs)層11と、チャン
ネル層として20nmの膜厚のインジュムガリウム砒素
(i−InGaAs)層12と、電子供給層として15
nmの膜厚のn導電型インジュムガリウム燐(n−In
GaP)層13と、エッチングストッパ層として5nm
のガリウム砒素(i−GaAs)層14と、キャップ層
として少なくとも20nm以上の膜厚のn導電型ガリウ
ム砒素(n−GaAs)層15とをエピタキシャル成長
法により順次積層形成する(図7(a)参照)。[Third Embodiment] FIG. 7 is a diagram for illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG. (1) First, on a semi-insulating gallium arsenide (GaAs) substrate 10, an undoped gallium arsenide (i-GaAs) layer 11 having a thickness of about 300 nm as a buffer layer, and indium gallium having a thickness of 20 nm as a channel layer. Arsenic (i-InGaAs) layer 12 and electron supply layer 15
n-type indium gallium phosphide (n-In)
GaP) layer 13 and 5 nm as an etching stopper layer
Gallium arsenide (i-GaAs) layer 14 and an n-conductivity type gallium arsenide (n-GaAs) layer 15 having a thickness of at least 20 nm or more as a cap layer are sequentially laminated by epitaxial growth (see FIG. 7A). ).
【0035】(2)次に、ゲート電極を形成するため
に、ホトレジストパターンで、積層体の所定領域を選択
的にエッチング除去し、その開口部16から露出するエ
ッチングストッパ層14に等方性のウェツトエッチング
を行う。引き続き、残りのエッチングストッパ層14を
その直下のn−InGaP層13に達する深さまで選択
的に異方性のドライエッチングを行つて、接続穴17を
形成する(図7(b)参照)。 (3)次に、前述の実施の形態1と同様の工程でゲート
長50nm、ゲート高さ200nmのWSiからなるゲ
ート下部電極18を形成する(図7(c)参照)。 (4)次に、第一パッシべーション膜として、膜厚75
nmの酸化シリコン(SiO2)層19と、水分阻止膜
として膜厚15nmの窒化シリコン(Si3N4)層20
と、第二パッシべーション膜として膜厚60nmの酸化
シリコン(SiO 2)層21をCVD法により被着形成
した後、上層のSiO2膜21をエッチバックあるいは
CMPにより平坦化とゲート電極出しを行う(図7
(d)参照)。(2) Next, to form a gate electrode
Next, select a predetermined area of the laminate with a photoresist pattern
Is etched away, and the air exposed from the opening 16 is removed.
Isotropic wet etching on the etching stopper layer 14
I do. Subsequently, the remaining etching stopper layer 14 is
Select up to the depth to reach the n-InGaP layer 13 immediately below
The connection hole 17 is formed by performing anisotropic dry etching
(See FIG. 7B). (3) Next, the gate is formed in the same process as in the first embodiment.
A gate made of WSi having a length of 50 nm and a gate height of 200 nm
A gate lower electrode 18 is formed (see FIG. 7C). (4) Next, as the first passivation film, a film thickness of 75
nm of silicon oxide (SiOTwo) Layer 19 and moisture blocking film
15 nm thick silicon nitride (SiThreeNFour) Layer 20
And a 60 nm-thick oxidation film as a second passivation film.
Silicon (SiO Two) Layer 21 is formed by CVD.
After that, the upper layer SiOTwoEtch back the membrane 21 or
Planarization and gate electrode exposure are performed by CMP (FIG. 7).
(D)).
【0036】本実施の形態では、ゲート電極加工後、絶
縁膜を堆積するため、埋め込み方式と比べ、クラックや
ボイドが無く、ゲート長を変化させること無く、ゲート
電極を厚く形成できるため寄生抵抗を低減できる。 (5)次に、酸化シリコン(SiO2)層19と窒化シ
リコン(Si3N4)層20および酸化シリコン(SiO
2)層21の所定の領域をホトレジストパターンで選択
的にドライエッチング除去し、レジスト剥離後、蒸着ス
パッタでその領域にチタン/白金/金(Ti/Pt/A
u)からなるオーミック電極を被着した後、450℃で
1分間の熱処理を施して、所定の領域をホトレジストパ
ターンで選択的にミリングで除去し、ソース電極22と
ゲート上部電極23とドレイン電極24を形成する(図
7(e)参照)。 本実施の形態では、基板と上部電極は距離が長くなるの
で、フリンジング容量を低減することができる。In this embodiment, since the insulating film is deposited after the gate electrode is processed, there is no crack or void, the gate electrode can be formed thick without changing the gate length, and the parasitic resistance can be reduced. Can be reduced. (5) Next, a silicon oxide (SiO 2) layer 19 and a silicon nitride (Si 3 N 4) layer 20 and silicon oxide (SiO
2 ) A predetermined area of the layer 21 is selectively dry-etched and removed by a photoresist pattern, and after the resist is stripped, titanium / platinum / gold (Ti / Pt / A
After the ohmic electrode made of u) is deposited, a heat treatment is performed at 450 ° C. for 1 minute to selectively remove a predetermined region by a photoresist pattern by milling, and the source electrode 22, the gate upper electrode 23, and the drain electrode 24 are formed. Is formed (see FIG. 7E). In this embodiment, the distance between the substrate and the upper electrode is long, so that the fringing capacitance can be reduced.
【0037】[実施の形態4]以下、本発明の実施の形
態4の半導体装置の製造方法について説明する。 (1)初めに、半絶縁性インジュム燐(InP)基板1
0上にバッファ層として200nm程度の膜厚のアンド
ープのインジュムアルミニュム砒素(i−InAlA
s)層11と、チャンネル層として15nmの膜厚のイ
ンジュムガリウム砒素(i−InGaAs)層12と、
電子供給層として15nmの膜厚のn導電型インジュム
アルミニュム砒素(n−InAlAs)層13と、エッ
チングストッパ層として5nmのインジュム燐(i−I
nP)層14と、キャップ層として少なくとも15nm
以上の膜厚のn導電型インジュムガリウム砒素(n−I
nGaAs)層15とをエピタキシャル成長法により順
次積層形成する(図7(a)参照)。 本実施の形態は、典型的なInP系HEMT構造であ
る。以下、前述の実施の形態3と同様な工程で半導体装
置の製造を行う。[Fourth Embodiment] A method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described below. (1) First, a semi-insulating indum phosphorus (InP) substrate 1
Undoped indium aluminum arsenide (i-InAlA) having a thickness of about 200 nm as a buffer layer on
s) layer 11, an indium gallium arsenide (i-InGaAs) layer 12 having a thickness of 15 nm as a channel layer,
An n-conductivity type indium aluminum arsenide (n-InAlAs) layer 13 having a thickness of 15 nm as an electron supply layer, and a 5 nm indium phosphorus (i-I) as an etching stopper layer.
nP) layer 14 and at least 15 nm as cap layer
The n-conductivity type indium gallium arsenide (n-I
An nGaAs) layer 15 is sequentially formed by an epitaxial growth method (see FIG. 7A). This embodiment is a typical InP-based HEMT structure. Hereinafter, a semiconductor device is manufactured in the same steps as in the third embodiment.
【0038】本発明によれば、エキシマレーダ光露光、
X線(SOR)露光および電子線描画などの特別な装置
を要せず、一般的なi線ステッパ装置とECRドライエ
ッチング装置を用いて、従来不可能に近かつた線幅20
0nm以下の微細加工が、高アスペクト比で加工がで
き、かつスループットを向上させることが可能である。
その上、本発明では、構造・工程の簡易化と、信頼性、
再現性の向上が可能で、半導体デバイス、メモリー素子
等の半導体装置、その他の電極配線製造においても非常
に有効となる。以下、本発明の主な作用・効果について
説明する。 (1)従来不可能に近かった線幅200nm以下程度の
微細加工 線幅の限界はArFエキシマレーザ光露光法で130n
m、X線密着露光法で10nm、電子線描画法で10n
mである。光露光法で、本発明例のこの値(50nm以
下)は未だ知られていない。ゲート長30nmのHEM
Tや40nmのMOSFET動作が確認されているので
デバイス自体の微細化は可能であろうが、量産性技術を
考える場合に100nm以下の微細加工技術は日の目を
みていない。According to the present invention, excimer radar light exposure,
No special equipment such as X-ray (SOR) exposure and electron beam lithography is required, and a general i-line stepper apparatus and an ECR dry etching apparatus are used.
Fine processing of 0 nm or less can be performed with a high aspect ratio, and the throughput can be improved.
In addition, the present invention simplifies the structure and process, improves reliability,
The reproducibility can be improved, and it is very effective in the manufacture of semiconductor devices such as semiconductor devices and memory elements, and other electrode wirings. Hereinafter, main functions and effects of the present invention will be described. (1) Fine processing with a line width of about 200 nm or less, which was almost impossible in the past. The limit of the line width is 130 n by the ArF excimer laser light exposure method.
m, 10 nm by X-ray contact exposure method, 10 n by electron beam lithography
m. In the light exposure method, this value (50 nm or less) of the example of the present invention is not yet known. HEM with a gate length of 30 nm
Since the operation of MOSFETs of T and 40 nm has been confirmed, it is possible to miniaturize the device itself. However, when considering the technology for mass production, the microfabrication technology of 100 nm or less has not seen the light of day.
【0039】(2)微細加工で高アスペクト比 パターンの微細化とともに電極配線構造の高層化は寸法
が縮小されることとそれに伴うアスペクト比の増大が挙
げられる。微細化で最も採用されている電子線描画法は
アスペクト比2程度に対し、本発明例は高さ700nm
/幅50nm=14である。 (3)特別な装置 本発明によれば、i線ステッパ装置と電子サイクロトロ
ン共鳴(ECR)エッチング装置のみでサブミクロンの
電極配線加工ができ、エキシマレーザ露光、X線(SO
R)露光、電子線描画などの開発技術、価格など特別な
装置と操作保守を要しない。微細化と伴にLSIの動作
速度を速め、単位機能あたりのコストと消費電力も小さ
くしなければ市場に受け入れられない。デザインルール
が100nm前後より小さくなると現在広く使われてい
る加工装置の多くが使えなくなり新規技術や新規材料を
導入する必要がある。(2) High Aspect Ratio by Microfabrication The increase in the layer thickness of the electrode wiring structure along with the miniaturization of patterns involves a reduction in dimensions and an accompanying increase in aspect ratio. The electron beam writing method most used for miniaturization has an aspect ratio of about 2, whereas the present invention has a height of 700 nm.
/ Width 50 nm = 14. (3) Special Apparatus According to the present invention, submicron electrode wiring processing can be performed using only an i-line stepper apparatus and an electron cyclotron resonance (ECR) etching apparatus, and excimer laser exposure, X-ray (SO
R) No special equipment and operation and maintenance such as development technology such as exposure and electron beam drawing, and price are required. If the operation speed of the LSI is increased along with the miniaturization and the cost per unit function and the power consumption are not reduced, they cannot be accepted in the market. If the design rule becomes smaller than about 100 nm, many of the currently widely used processing apparatuses cannot be used, and it is necessary to introduce new technologies and new materials.
【0040】(4)スループット 微細加工で最もリードしている電子線描画はスループッ
トが最大の課題であり、現状では打開策がないといわれ
ている。向上させる方法として可変矩形ビームや一括露
光が考えられているが、それでも光の露光時間を1秒と
すると、可変矩形ビームで1時間、一括露光でも1分も
かかる。一括露光はマスクの実現が難しい。電子は荷電
粒子のためガラスを透過しないために、透過させたい部
分に穴を開けたマスクを作らなければならない。マスク
はおよそ100倍のサイズが必要である。(4) Throughput Throughput is the biggest issue in electron beam lithography, which is the most advanced in fine processing, and it is said that there is no breakthrough at present. A variable rectangular beam or batch exposure is considered as a method of improving the light exposure. However, if the light exposure time is 1 second, it takes 1 hour with the variable rectangular beam and 1 minute even with the batch exposure. Batch exposure makes it difficult to realize a mask. Since electrons do not pass through the glass due to charged particles, a mask must be made with a hole in the portion where the electrons are to be transmitted. The mask needs to be approximately 100 times the size.
【0041】また、電子線描画は、1000nm以下の
パターンに対して近接効果の補正が必要である。パター
ンの微細化とともにその補正は急激に困難となり、近接
効果の低減法として、パターン形状の計算機による補
正、ドーズ量の計算機による補正、低加速電圧描画、高
加速電圧描画、および、パターンをつなげてゆくための
大量の位置合わせを高速に処理する必要がある。これら
の方法は、1000から500nmのパターンに対して
有効であり、250nm程度以下のパターンに対しては
補正に要する時間が莫大となり、必ずしも有効でない。
ソフトウェアが多いとどうしても実行に時間がかかりス
ループットが低下する。これに対して、本発明では、パ
ターン幅が200nm以下で、高アスペクト比のパター
ン層を、スループットを向上させて形成することが可能
となる。In electron beam drawing, it is necessary to correct the proximity effect for a pattern of 1000 nm or less. As the pattern becomes finer, its correction becomes rapidly difficult, and as a method of reducing the proximity effect, the pattern shape is corrected by a computer, the dose is corrected by a computer, the low acceleration voltage drawing, the high acceleration voltage drawing, and the pattern is connected. It is necessary to process a large amount of alignment for moving at high speed. These methods are effective for a pattern of 1000 to 500 nm, and for a pattern of about 250 nm or less, the time required for correction becomes enormous and is not always effective.
If there is a lot of software, it will take time to execute and the throughput will decrease. On the other hand, according to the present invention, a pattern layer having a pattern width of 200 nm or less and a high aspect ratio can be formed with improved throughput.
【0042】(5)簡易化 エキシマレーザ、X線、電子線描画などは開発課題が多
いが、既に確立されたi線露光技術はそのまま継承でき
る。埋め込み、2段階リセスなどの複雑な構造とその高
度な製造プロセスは信頼性歩留まり低下要因の排除など
の技術的観点から多くの欠点を持つと同時に、生産性コ
スト等の経済的観点からも好ましくない。従って、製造
プロセスの簡易化のためにもシンプルな構造とプロセス
が要求される。本発明では、既に確立されたi線露光技
術はそのまま継承できるので、製造プロセスの簡易化を
図ることができる。(5) Simplification Excimer laser, X-ray, electron beam drawing, etc. have many development issues, but the established i-ray exposure technology can be inherited as it is. Complex structures such as embedding and two-step recesses and their advanced manufacturing processes have many disadvantages from a technical viewpoint such as elimination of factors that lower the reliability yield, and are not preferable from an economic viewpoint such as productivity cost. . Therefore, a simple structure and a simple process are required to simplify the manufacturing process. In the present invention, since the established i-line exposure technology can be inherited as it is, the manufacturing process can be simplified.
【0043】(6)信頼性 本発明のパターン層を、配線に用いた場合、配線高密度
化によるスケーリングにも有効で、配線間容量やクロス
トークなど配線間相互作用の低減による信頼性の向上を
図ることができる。電極配線金属は、ショットキー接
合、オーミック接合および配線などに高融点金属、比抵
抗の小さい金属、あるいはバリアメタルを均一に接合、
クラックやボイドなどが無い、連続した積層構造である
ので、金属の低抵抗、密着性、酸化防止、界面特性不良
による剥離、エレクトロマイグレーシヨン耐性、濡れ
性、金属の拡散およびコンタクト不良等の問題も起きず
信頼性の高い電極配線金属が得られる。(6) Reliability When the pattern layer of the present invention is used for wiring, it is effective for scaling by increasing the density of wiring, and the reliability is improved by reducing the interaction between wiring such as wiring capacitance and crosstalk. Can be achieved. For the electrode wiring metal, a high melting point metal, a metal with low specific resistance, or a barrier metal is uniformly bonded to Schottky junction, ohmic junction, wiring, etc.
Since it is a continuous laminated structure without cracks and voids, problems such as low resistance of metal, adhesion, oxidation prevention, peeling due to poor interface characteristics, electromigration resistance, wettability, metal diffusion and contact failure etc. A highly reliable electrode wiring metal can be obtained without occurrence.
【0044】(7)再現性 本発明によれば、精密なエッチング量の制御はプラズマ
発光スペクトルを検出する鋭敏な終点検出法を用いて、
CPUで自動化することにより、寸法精度および信頼性
に優れた微細加工が可能となり、再現性を向上させるこ
とができる。 (8)本発明の微細化を半導体デバイスに用いた場合 デバイスの高集積化・高密度化に伴い、デバイス構造は
微細化が進んでいるが本発明を半導体デバイス、特に、
FETのゲート電極の製造に使用した場合、ゲート長の
短縮による相互コンダクタンスの増大とゲート容量の低
減は遮断周波数を向上させる最も有効な手段と成り得
る。(7) Reproducibility According to the present invention, precise control of the etching amount is performed by using a sensitive end point detection method for detecting a plasma emission spectrum.
The automation by the CPU enables fine processing with excellent dimensional accuracy and reliability, thereby improving reproducibility. (8) In the case where the miniaturization of the present invention is used for a semiconductor device The device structure has been miniaturized with the increase in the degree of integration and density of the device.
When used for manufacturing a gate electrode of an FET, an increase in transconductance and a reduction in gate capacitance due to a shortened gate length can be the most effective means for improving a cutoff frequency.
【0045】(9)本発明を埋め込みT字型ゲートに用
いた場合 従来の多層電子線レジストを用いたリフトオフ法や、側
壁絶縁膜の自己整合形成技術を利用した方法などの組み
合わせによる埋め込み方法は、クラックやボイドが原因
となり半導体装置の絶縁不良や形状不良から性能劣化な
どの不具合を引き起こす、さらにはサブハーフミクロン
世代になり、以上のようなプロセスを用いてもゲート配
線間における低抵抗、無クラックおよびボイドなどの発
生を回避することは難しくなる。本発明は、これらの問
題を解消して垂直な断面形状の微細パターンを有し、し
かも信頼性の高い性能の半導体装置を高歩留まりで製造
することが可能である。FETの高周波特性の向上には
短チャンネル化と同時にゲート寄生抵抗およびゲートフ
リンジング容量の低減が重要である。本発明によりT字
型ゲート電極を製造すると、下部の形状で実効ゲート長
を短くして、上部の形状でゲート断面積を大きくして、
寄生抵抗の低減を図り、ゲートフリンジング容量は、上
部のゲート電極と基板とのアスペクト比が大きくとれる
ので、従来と比べて容量を減らすことができるためEF
Tの高速化が達成できる。(9) When the present invention is used for a buried T-shaped gate: A buried method using a combination of a conventional lift-off method using a multilayer electron beam resist, a method using a self-alignment forming technique of a side wall insulating film, etc. Cracks and voids cause defects such as poor performance due to poor insulation and poor shape of the semiconductor device.Furthermore, in the sub-half micron generation, low resistance between gate wiring and no It is difficult to avoid generation of cracks and voids. The present invention can solve these problems and can manufacture a highly reliable semiconductor device having a fine pattern with a vertical cross-sectional shape and high performance at a high yield. In order to improve the high frequency characteristics of the FET, it is important to reduce the gate parasitic resistance and the gate fringing capacitance while shortening the channel. When a T-shaped gate electrode is manufactured according to the present invention, the effective gate length is shortened in the lower shape, and the gate cross-sectional area is increased in the upper shape.
In order to reduce the parasitic resistance and increase the gate fringing capacitance, the aspect ratio between the upper gate electrode and the substrate can be increased.
Higher speed of T can be achieved.
【0046】(10)自己整合型ゲートの場合 本発明では、微細ゲート長でもゲート抵抗が小さく不安
定な埋め込み方法を使用せずにゲート先行の自己整合方
法でT字型ゲートを提供できる。ゲートは半導体基板全
面に被着した単層膜ないしは積層膜のゲート金属を加工
して形成するので埋め込み構造よりも信頼性および高精
度で実効ゲート長を短くできるのでFETの高速化が達
成される。上部のゲート配線はエッチバックすることで
自己整合的に下部のゲートと重ねることが可能なのでマ
スク合わせが容易で位置ズレなく形成できる。また、ゲ
ート・ドレイン間とゲート・ソース間の距離を独立に設
定することができると共にリソグラフィで作成したパタ
ーン幅は設計寸法以下に短縮されるので、ゲート・ドレ
イン間耐圧とゲート・ソース間耐圧をそれぞれ所要値に
設定することができる。したがって、量産対応において
妥当なスループット、寸法精度/重ね合わせ精度のもと
で電気的にも無欠陥パターンを形成することができる。(10) Self-Aligned Gate According to the present invention, a T-shaped gate can be provided by a self-alignment method preceding the gate without using an unstable burying method having a small gate resistance even with a small gate length. Since the gate is formed by processing the gate metal of a single-layer film or a laminated film deposited on the entire surface of the semiconductor substrate, the effective gate length can be shortened with higher reliability and accuracy than the buried structure, so that the speed of the FET can be increased. . The upper gate wiring can be overlapped with the lower gate in a self-aligned manner by etching back, so that the mask can be easily aligned and formed without displacement. In addition, the distance between the gate and the drain and the distance between the gate and the source can be set independently, and the width of the pattern created by lithography is reduced to the design dimension or less. Each can be set to the required value. Therefore, it is possible to electrically form a defect-free pattern with reasonable throughput and dimensional accuracy / overlay accuracy in mass production.
【0047】(11)精度 設計寸法に対する転写パターン寸法のリニアリテイが崩
れなければ、i線縮小投影露光は5倍マスクであるた
め、等倍のX線露光よりも有利であり、例えば、寸法精
度がマスク上で100nmの場合5倍マスクを用いたパ
ターン転写でもウェーハ上では20nm程度の精度とな
る。さらに、本発明の転写加工を採用すれば、ウェーハ
上では10nm程度以下のマスク精度となる。(11) Accuracy If the linearity of the transfer pattern dimension with respect to the design dimension is not degraded, the i-line reduced projection exposure is more advantageous than the same-size X-ray exposure because it is a 5-fold mask. In the case of 100 nm on a mask, even a pattern transfer using a 5 × mask has an accuracy of about 20 nm on a wafer. Further, when the transfer processing of the present invention is employed, the mask accuracy on the wafer is about 10 nm or less.
【0048】(12)微細加工の原因 本発明の前記のような優れた微細加工特性をもたらす原
因は次のように推察することができる。サイドエッチン
グは、フツ素ラジカルなど横方向へ反応する活性種が原
因と考えられるが、本発明では炭化水素を混合すること
により、この活性種が炭素・水素・硫黄と反応して減
少する、炭化水素・炭化弗素・硫黄化合物が有機材料
薄膜の側面部分で選択的にプラズマ重合膜の形成と消滅
を繰り返し、その割合でサイドエッチングを抑制して、
ラビット・イヤーの発生が後退を防止する、という三
つの効果があいまつた特異な現象が原因であると思われ
る。以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。(12) Causes of fine processing The causes of the excellent fine processing characteristics of the present invention as described above can be inferred as follows. Side etching is considered to be caused by active species that react in the horizontal direction, such as fluorine radicals. In the present invention, by mixing hydrocarbons, these active species react with carbon, hydrogen, and sulfur to reduce the amount of carbon. Hydrogen / fluorine / sulfur compounds selectively repeat the formation and disappearance of the plasma polymerized film on the side surface of the organic material thin film, and suppress the side etching at that rate,
This is thought to be due to a unique phenomenon that has the three effects of preventing the occurrence of rabbit ears from retreating. As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Of course, it is.
【0049】[0049]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。本発明によれば、パターン幅が200
nm以下で、高アスペクト比のパターン層を、スループ
ットを向上させて形成することが可能となる。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. According to the present invention, the pattern width is 200
It is possible to form a pattern layer having a high aspect ratio of not more than nm with an improved throughput.
【図1】本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法
を説明するための図である。FIG. 1 is a view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
【図2】本発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法
におけるエッチング抑止壁を説明するための図である。FIG. 2 is a view for explaining an etching suppressing wall in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
【図3】エッチャントガスとポリマー堆積ガスとしての
SF6とCHF3の組成比を変化させたときの、WSiと
レジストのエッチング速度と選択比を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing the etching rate and selectivity of WSi and resist when the composition ratio of SF 6 and CHF 3 as an etchant gas and a polymer deposition gas is changed.
【図4】エッチャントガスとポリマー堆積ガスとしての
SF6とCHF3の組成比を変化させたときの、WSiと
レジストの加工形状のー例を示す写真である。FIG. 4 is a photograph showing an example of a processed shape of WSi and a resist when the composition ratio of SF 6 and CHF 3 as an etchant gas and a polymer deposition gas is changed.
【図5】本発明の実施の形態1の製造方法により製造さ
れるパターン層を説明するための図であり、FIG. 5 is a diagram for explaining a pattern layer manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention;
【図6】本発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法
を説明するための図である。FIG. 6 is a view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法
を説明するための図である。FIG. 7 is a view illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
1,10,51…半導体基板、2…パターン層、3,5
3…レジスト・パターン試料、4,54…エッチングマ
スク、5,55…エッチング抑止壁(ラビット・イヤ
ー)、10…半絶縁性ガリウム砒素(GaAs)基板、
11…バッフア(i−GaAs)層、12…チャンネル
(i−InGaAs)層、13…電子供給層(n−In
GaP)層、14…エッチングストッパ(i−GaA
s)層、15…キャップ(n−GaAs)層、16…開
口部、17…接続穴、18…ゲート下部電極、19,2
1…酸化シリコン(SiO2)層、20…窒化シリコン
(Si3N4)層、22…ソース電極、23…ゲート上部
電極、24…ドレイン電極、52…電極配線金属層。1, 10, 51: semiconductor substrate, 2: pattern layer, 3, 5
3, resist pattern sample, 4, 54 etching mask, 5, 55 etching suppression wall (rabbit ear), 10 semi-insulating gallium arsenide (GaAs) substrate,
11: buffer (i-GaAs) layer, 12: channel (i-InGaAs) layer, 13: electron supply layer (n-In)
GaP) layer, 14 ... etching stopper (i-GaAs)
s) layer, 15: cap (n-GaAs) layer, 16: opening, 17: connection hole, 18: gate lower electrode, 19, 2
1 ... silicon oxide (SiO 2) layer, 20 ... silicon nitride (Si 3 N 4) layer, 22 ... Source electrode, 23 ... upper gate electrode, 24 ... drain electrode, 52 ... electrode wiring metal layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/812 H01L 29/80 F 29/778 H Fターム(参考) 4M104 AA04 AA05 BB01 BB02 BB04 BB06 BB07 BB08 BB09 BB13 BB15 BB16 BB17 BB18 BB19 BB20 BB21 BB22 BB23 BB24 BB25 BB26 BB27 BB28 BB30 BB32 BB33 BB34 BB35 BB36 DD04 DD34 DD37 DD43 DD52 DD53 DD62 DD66 DD67 FF06 FF08 FF17 FF18 GG12 HH14 HH16 5F004 AA04 AA09 BA14 CB02 DA16 DA18 DB00 DB12 DB15 DB26 EA13 EA40 EB02 5F033 GG02 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 HH17 HH18 HH19 HH20 HH25 HH26 HH27 HH28 HH29 HH30 HH32 HH33 HH34 HH35 MM08 MM17 MM19 PP06 PP15 PP19 PP27 PP28 QQ01 QQ08 QQ10 QQ12 QQ16 QQ25 QQ27 QQ28 QQ48 VV06 XX03 XX10 5F102 FA03 GB01 GC01 GD01 GJ05 GJ06 GK04 GK05 GL04 GM04 GN04 GN05 GN08 GQ01 GS04 GT03 GT05 GV06 GV07 GV08 HC01 HC17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/812 H01L 29/80 F 29/778 H F term (Reference) 4M104 AA04 AA05 BB01 BB02 BB04 BB06 BB07 BB08 BB09 BB13 BB15 BB16 BB17 BB18 BB19 BB20 BB21 BB22 BB23 BB24 BB25 BB26 BB27 BB28 BB30 BB32 BB33 BB34 BB35 BB36 DD04 DD34 DD37 DD43 DD52 DD53 DD62 DD66 DD67 FF06 FF08 AFF16A14H16 FF18 A EA40 EB02 5F033 GG02 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 HH17 HH18 HH19 HH20 HH25 HH26 HH27 HH28 HH29 HH30 HH32 HH33 HH34 HH35 MM08 MM17 MM19 PP06 PP15 PP19 PP27 PP28 QQ01 QQ08 QQ10 QQ12 QQ16 QQ25 QQ27 QQ28 QQ48 VV06 XX03 XX10 5F102 FA03 GB01 GC01 GD01 GJ05 GJ06 GK04 GK05 GL04 GM04 GN04 GN05 GN08 GQ01 GS04 GT03 GT05 GV06 GV07 GV08 HC01 HC17
Claims (6)
ーン層を有する半導体装置であって、 前記パターン層の半導体基板側のパターン幅をb、前記
パターン層の高さをhとするとき、b≦200nmで、
h/b≧3を満足することを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device having a pattern layer provided on one main surface of a semiconductor substrate, wherein a pattern width of the pattern layer on the semiconductor substrate side is b, and a height of the pattern layer is h. b ≦ 200 nm,
A semiconductor device satisfying h / b ≧ 3.
ーン層を有する半導体装置であって、 前記パターン層の半導体基板側のパターン幅をb、前記
パターン層の半導体基板から最も遠い側のパターン幅を
aとするとき、b≦200nmで、0.97≦b/a≦
1.03を満足することを特徴とする半導体装置。2. A semiconductor device having a pattern layer provided on one main surface of a semiconductor substrate, wherein a pattern width of the pattern layer on the semiconductor substrate side is b, and a pattern of the pattern layer farthest from the semiconductor substrate is provided. When the width is a, b ≦ 200 nm and 0.97 ≦ b / a ≦
A semiconductor device satisfying 1.03.
前記パターン層のカナメ部分は、前記半導体基板側の一
辺からほぼh/3の高さの部分であることを特徴とする
請求項2に記載の半導体装置。3. When the height of the pattern layer is h,
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the kaname portion of the pattern layer is a portion having a height of about h / 3 from one side of the semiconductor substrate. 4.
材を形成する工程と、 前記被エッチング材上にマスクパターンを形成する工程
と、 前記マスクパターン側面上部にエッチング抑制壁が生じ
る状態で、エッチャントガスとポリマー堆積ガスを用い
たドライエッチング法により、前記被エッチング材のマ
スクパターン以外領域をエッチングする工程とを具備し
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。4. A step of forming a material to be etched on one main surface of a semiconductor substrate; a step of forming a mask pattern on the material to be etched; Etching a region other than the mask pattern of the material to be etched by a dry etching method using an etchant gas and a polymer deposition gas.
ゲート電極であることを特徴とする請求項4に記載の半
導体装置の製造方法。5. The material to be etched after the etching,
5. The method according to claim 4, wherein the method is a gate electrode.
配線パターンであることを特徴とする請求項4に記載の
半導体装置の製造方法。6. The material to be etched after the etching,
The method according to claim 4, wherein the method is a wiring pattern.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001060426A JP2002261043A (en) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002261043A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045462B2 (en) | 2002-09-24 | 2006-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for fabricating a pattern and method for manufacturing a semiconductor device |
| KR101190074B1 (en) * | 2007-08-31 | 2012-10-11 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Semiconductor device manufacturing method |
| KR101618910B1 (en) * | 2008-12-08 | 2016-05-09 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | Semiconductor device, process for producing semiconductor device, semiconductor substrate, and process for producing semiconductor substrate |
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2001
- 2001-03-05 JP JP2001060426A patent/JP2002261043A/en active Pending
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