蚀刻方法以及半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术涉及蚀刻方法以及半导体器件的制造方法，该蚀刻方法不仅能增大多晶硅膜对于氧化硅膜的选择比，而且能抑制硅基材中的凹处的产生。将晶片（Ｗ）搬入具备径向线缝隙天线（１９）的基板处理装置（１０）的处理容器（１１）内，在晶片（Ｗ）中，将通过开口部（４０）而被露出的多晶硅膜（３７）的部分蚀刻至在栅极氧化膜（３６）上仅残留一点的程度，将处理空间（Ｓ１、Ｓ２）的压力设定为６６．７Ｐａ，向处理空间（Ｓ２）供给ＨＢｒ气体以及Ｈｅ气体，向径向线缝隙天线（１９）供给２．４５ＧＨｚ的微波，利用从ＨＢｒ气体产生的等离子体蚀刻多晶硅膜（３７）并完全除去，蚀刻露出的栅极氧化膜（３６），并蚀刻抗蚀剂膜（３９）以及防反射膜（３８）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及对 在栅极氧化膜上形成的多晶硅层进行蚀刻的蚀刻方法。
技术介绍
在形成半导体器件的多晶硅(多结晶硅)单层的栅极的情况下，加工在硅基材100上依次形成有由氧化硅素组成的栅极氧化膜101、多 晶硅膜102、防反射膜(BARC膜)103以及抗蚀剂膜104的晶片(参 照图8 (A))。在该晶片中，防反射膜103以及抗蚀剂膜104按照规定 的图案形成，在规定的位置具有使多晶硅膜102露出的开口部105。晶片的加工工序包括在作为基板处理室的某个腔室中所实施的 主蚀刻(main etching)步骤以及过蚀刻(over etching)步骤；与在作为基板处理室的其它的腔室内所实施的氧化膜蚀刻步骤以及灰化步 骤。在某个腔室内所实施的主蚀刻步骤中，对多晶硅膜102进行蚀刻 至该多晶硅膜102在栅极氧化膜101上仅残留一点的程度(图8 (B))。 在同一腔室内所实施的过蚀刻步骤中，对所残留的多晶硅膜102进行 蚀刻并完全除去，使栅极氧化膜101露出(图8 (C))。接着，晶片被 转移至其它的腔室中之后，在该其它的腔室中所实施的氧化膜蚀刻步 骤中，对栅极氧化膜101进行蚀刻并除去，使硅基材100露出(图8 (D))。在同一腔室中所实施的灰化步骤中，抗蚀剂膜104和防反射膜 103被蚀刻并被除去(图8 (E))。此外，随后在所露出的硅基材100 中掺杂(dope)离子。通常，在多晶硅膜102的蚀刻中，使用着从不包含氯类气体以及 氟素类气体的溴化氢(HBr)类的处理气体产生的等离子体(例如，参 照专利文献l)。但是，如果处理气体中被混入氧气，则在蚀刻中不仅能增大多晶 硅膜102对于栅极氧化膜101的选择比，并且能抑制栅极氧化膜101的蚀刻。因此，通常情况下，在过蚀刻步骤中，为了不蚀刻栅极氧化 膜101而在处理气体中混入氧气。专利文献1日本特开平10-172959号公报但是，由于栅极氧化膜101的厚度较薄，在某腔室内所实施的过 蚀刻步骤中，从氧气产生的氧等离子体有时会透过栅极氧化膜101并 到达硅基材100 (图8 (C))。到达该硅基材100的氧等离子体使硅基 材100的一部分107变质成氧化硅。在其它的腔室内所实施的氧化膜 蚀刻步骤中，从HF类气体产生的等离子体不仅除去栅极氧化膜101 也除去变质后的硅基材100的一部分107。结果，在栅极的两侧产生从 硅基材100的表面凹陷的凹处(recess) 106 (图8 (D))。如果产生凹处106，则在向露出的硅基材IOO掺杂离子时，离子未 被掺杂在所希望的范围中，其结果，不能在半导体器件中获得所希望 的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不仅能增大多晶硅膜对于氧化硅膜的 选择比，而且能抑制硅基材中的凹处的产生的蚀刻方法以及半导体器 件的制造方法。为了达到上述目的，本专利技术第一方面所述的一种蚀刻方法，是在 硅基材上至少依次形成有氧化硅膜、多晶硅膜及具有开口部的掩膜的基板的蚀刻方法，其特征在于，包括第一蚀刻步骤，以残留该 多晶硅膜的一部分的方式对与上述开口部对应的上述多晶硅膜进行 蚀刻；以及第二蚀刻步骤，使用从不包含氧气的处理气体所产生的 等离子体来蚀刻上述被残留的多晶硅膜，其中，在上述第二蚀刻步 骤中，在压力为33.3Pa 93.3Pa的气氛下蚀刻上述被残留的多晶硅 膜。第二方面的蚀刻方法为，根据第一方面所述的蚀刻方法，其特征 在于，在上述第二蚀刻步骤中，在压力为40.0Pa 80.0Pa的气氛下蚀 刻上述被残留的多晶硅膜。第三方面的蚀刻方法为，根据第一方面或第二方面所述的蚀刻方 法，其特征在于，上述不包含氧气的处理气体是溴化氢气体以及不活 性气体的混合气体。第四方面的蚀刻方法为，根据第一 第三方面中任一项所述的蚀 刻方法，其特征在于，在所述第一蚀刻步骤中，使用从溴化氢气体、 碳氟化合物气体或者含氯气体产生的等离子体来蚀刻上述多晶硅 膜。第五方面的蚀刻方法为，根据第一 第四方面中任一项所述的蚀 刻方法，其特征在于，包括蚀刻所述氧化硅膜的第三蚀刻步骤。为了达到上述目的，本专利技术第六方面所述的一种半导体器件的制 造方法，是从在硅基材上至少依次形成有氧化硅膜、多晶硅膜及具 有开口部的掩膜的基板制造半导体器件的半导体器件制造方法，其 特征在于，包括第一蚀刻步骤，以残留该多晶硅膜的一部分的方 式对与上述开口部对应的上述多晶硅膜进行蚀刻；以及第二蚀刻步 骤，使用从不包含氧气的处理气体所产生的等离子体来蚀刻上述被 残留的多晶硅膜，其中，在上述第二蚀刻步骤中，在压力为33.3Pa 93.3Pa的气氛下蚀刻上述被残留的多晶硅膜。根据本专利技术第一方面所述的蚀刻方法以及第六方面所述的半导体 器件的制造方法，与掩膜的开口部对应的多晶硅膜以保留该多晶硅膜 的一部分的方式被蚀刻，该被残留的多晶硅膜在压力为33.3Pa 93.3Pa 的气氛下，使用从不包含氧气的处理气体产生的等离子体而被蚀刻。 如果压力为33.3Pa以上，则等离子体的溅射力下降，所以，与多晶硅 膜的蚀刻速率相比，氧化膜的蚀刻速率大幅降低。因此，能够增大多 晶硅膜对于氧化硅膜的选择比。另外，因为不使用氧气，所以，氧化 硅膜下的硅基材不会氧化。结果，能够抑制凹处的产生。根据第二方面所述的蚀刻方法，在压力为40.0Pa 80.0Pa的氛围 下，被残留的多晶硅膜被蚀刻。如果压力在40.0Pa以上，则等离子体 的溅射力变得极弱，能够可靠地增大多晶硅膜对于氧化硅膜的选择比。 结果，就能够防止发生氧化硅膜的破裂等。根据第三方面所述的蚀刻方法，不包含氧气的处理气体是溴化氢 气体以及不活性气体的混合气体。从溴化氢气体产生的等离子体能有 效地蚀刻多晶硅膜。因此，能够提高生产率。根据第四方面所述的蚀刻方法，在第一蚀刻步骤中，使用从溴化 氢气体、碳氟化合物气体或者含氯气体中产生的等离子体来蚀刻多晶 硅膜。从溴化氢气体、碳氟化合物气体或者含氯气体产生的等离子体 能有效地蚀刻多晶硅膜。因此，能够进一步提高生产率。根据第五方面所述的蚀刻方法，因氧化硅膜被蚀刻，所以，能够 可靠地使掺杂离子的硅基材露出。附图说明图1是执行本专利技术的实施方式所涉及的蚀刻方法的基板处理装置 的概略结构的截面图。图2是图1中缝隙板的平面图。图3是从下方仰视图1中的处理气体供给部时的平面图。 图4是在图1的基板处理装置中被实施蚀刻处理的晶片结构的截 面图。图5是表示作为本实施方式所涉及的蚀刻方法的用来获得半导体 器件栅极结构的蚀刻方法的工序图。图6是表示通过蚀刻所获得的晶片中栅极结构的截面图，(A)是 在蚀刻残留多晶硅膜时将处理空间的压力设定为66.7Pa并且向处理空 间供给HBr气体以及He气体时所得到的栅极的结构，(B)是在蚀刻 残留多晶硅膜时将处理空间的压力设定为13.3Pa并且向处理空间供给 HBr气体以及氧气时所获得的栅极的结构。图7是在蚀刻残留多晶硅膜时向处理空间供给HBr气体以及He 气体时所获得的晶片中的栅极结构的截面图，(A)是将处理空间的压 力设定为13.3Pa时所获得的栅极结构，(B)是将处理空间的压力设定 为933Pa时所获得的栅极结构。图8是用来获得栅极结构的现有蚀刻方法的工艺图。符号说明Gl:处理气体Sl、 S2:处理空间W:晶片10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻方法，是在硅基材上至少依次形成有氧化硅膜、多晶硅膜及具有开口部的掩膜的基板的蚀刻方法，其特征在于，包括：第一蚀刻步骤，以残留该多晶硅膜的一部分的方式对与所述开口部对应的所述多晶硅膜进行蚀刻；以及第二蚀刻步骤，使用从不包含氧气的处理气体所产生的等离子体来蚀刻所述被残留的多晶硅膜，其中，在所述第二蚀刻步骤中，在压力为３３．３Ｐａ～９３．３Ｐａ的气氛下蚀刻所述被残留的多晶硅膜。

【技术特征摘要】
JP 2006-9-28 2006-2651481.一种蚀刻方法，是在硅基材上至少依次形成有氧化硅膜、多晶硅膜及具有开口部的掩膜的基板的蚀刻方法，其特征在于，包括第一蚀刻步骤，以残留该多晶硅膜的一部分的方式对与所述开口部对应的所述多晶硅膜进行蚀刻；以及第二蚀刻步骤，使用从不包含氧气的处理气体所产生的等离子体来蚀刻所述被残留的多晶硅膜，其中，在所述第二蚀刻步骤中，在压力为33.3Pa～93.3Pa的气氛下蚀刻所述被残留的多晶硅膜。2. 根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于， 在所述第二蚀刻步骤中，在压力为40.0Pa 80.0Pa的气氛下蚀刻所述被残留的多晶硅膜。3. 根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其特征在于， 所述不包含氧气的处理气体是溴化氢气体以...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭嶋悦夫，堀口克己，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]