(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層と、前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層の上に形成されたＳｉ（シリコン）層と、を含むヘテロ構造体をエッチングするエッチング方法であって、
反応ガスとしてフッ化物ガスのみを用い、その流量を１０〜８００ｓｃｃｍとし、前記反応ガスとしてのフッ化物ガスに対して０．６〜１００倍の流量の希ガスをさらに加え、処理圧力を２６６Ｐａ以下、マイクロ波パワーを１５０〜４００Ｗとして前記反応ガスのプラズマを生成し、処理温度を５〜２５℃として、
前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層を選択的に等方性エッチングすることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層は、Ｇｅ（ゲルマニウム）の含有量が１０〜５０原子パーセントであることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記処理圧力を２０〜２００Ｐａとすることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項４】
ＭＯＳＦＥＴのソース／ドレイン領域となる前記Ｓｉ（シリコン）層がオーバーハングするように前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層をエッチング、またはすべて除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエッチング方法。
【請求項５】
ＭＯＳＦＥＴのチャネル領域となる前記Ｓｉ（シリコン）層の下方の前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層をすべて除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のエッチング方法。
【請求項６】
ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層、Ｓｉ（シリコン）層を順次形成する工程と、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のエッチング方法で、前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング方法及び半導体装置の製造方法に関し、特にＳｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造部分に対するエッチング方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）の高速動作を図るためにＳｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造を有するものが提案されている。例えば、ＭＯＳＦＥＴの高速化を図るために、Ｓｉ（シリコン）基板上に、格子緩和させたＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層を積層させ、さらにその上に引っ張り歪み状態のＳｉ（シリコン）層を形成させて、この引っ張り歪み状態のＳｉ（シリコン）層をチャネルとする方法が知られている。この引っ張り歪み状態のＳｉ（シリコン）層はバルク状態のＳｉ（シリコン）と比べて電子移動度が大きくＭＯＳＦＥＴの高速化を図ることができる。
【０００３】
また、ＭＯＳＦＥＴの高速化を図るために、Ｓｉ（シリコン）基板上に少量のＧｅ（ゲルマニウム）を添加した圧縮歪み状態のＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層を形成させて、これをチャネルとして利用する方法も知られている。圧縮歪み状態のＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層はバルク状態のＳｉ（シリコン）と比べて正孔移動度が大きくＭＯＳＦＥＴの高速化を図ることができる。
【０００４】
一方、最近の微細化に対する要求から加工部の寸法精度を上げることが重要な要素となっており、このような微細加工ではプラズマエッチング処理が行われることが多い。ここで、加工対象のエッチング方向やイオンによるダメージを考慮しなければならない場合には、中性活性種を使った等方性エッチングがよく行われる。
【０００５】
しかし、そのような等方性エッチングを行う場合には、選択性が問題となる。すなわち、Ｓｉ（シリコン）やマスク材（ＳｉＮやレジスト）に対して、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチング選択性が悪いと、加工寸法やその精度の制御が難しく、所望の被処理部分の形状を得ることが難しくなる。特に、最近では、ゲート長が１５〜４５ｎｍ程度にまで微細化されたものもあり、ゲート部付近の加工精度の向上が問題となっている。
【０００６】
エッチング選択性は、被処理物の材質、反応ガスの種類、処理条件などに大きな影響を受ける。従来のプラズマエッチングにおいても選択性を高めるために、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているような発明が提案されている。
【０００７】
特許文献１には、反応ガスをＣＦ４とし、Ｓｉ（シリコン）に対するＳｉＯ２（二酸化シリコン）のエッチング選択比をあげるため、フッ素を除去する物質を被処理物の近傍に配置することが開示されている。しかしながら、この技術はＳｉ（シリコン）とＳｉＯ２（二酸化シリコン）とのエッチング選択性に関するものであり、また、Ｓｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造を有する被処理物に転用できるものではなかった。
【０００８】
特許文献２には、反応ガスとしてＣＦ４等のフッ素原子を含むガスとＡｒ（アルゴン）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガスとの混合ガスを用い、Ｓｉ（シリコン）に対するＳｉＯ２（二酸化シリコン）の選択比を高めてエッチングをすることが開示されている。しかしながら、この技術もＳｉ（シリコン）とＳｉＯ２（二酸化シリコン）とのエッチング選択性に関するものであり、また、Ｓｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造を有する被処理物に転用できるものではなかった。
【０００９】
特許文献３には、反応ガスとしてＣＨＦ３とＯ２ガスの混合ガスを用いれば、ゲート電極のＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）部分にサイドエッチングが発生することが記載されている。しかしながら、このような成分の混合ガスでは、Ｓｉ（シリコン）のエッチング量も無視できず、最近の微細化に対する加工精度を満足することができなかった。
【００１０】
また、特許文献３には、反応ガスとしてＣＦ４等のフッ素原子を含むガスとＡｒ（アルゴン）ガスの混合ガスを用いれば、前述のサイドエッチングの発生を抑えられることが記載されている。しかしながら、このことは、Ｓｉ（シリコン）に対するＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチング選択比を大幅に下げることを意味し、開示されている条件では、Ｓｉ（シリコン）に対するＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）の選択的なエッチングを行うことができなかった。
【特許文献１】特開昭５２−１２７７６７号公報
【特許文献２】特開平８−６４５７５号公報
【特許文献３】特開２００１−２８４２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＮ、レジスト、ＮｉＳｉ、ＣｏＳｉ、酸化物等に対するＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）の選択比をあげることができ、Ｓｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造部分に対する加工精度を高くできるエッチング方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層と、前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層の上に形成されたＳｉ（シリコン）層と、を含むヘテロ構造体をエッチングするエッチング方法であって、
反応ガスとしてフッ化物ガスのみを用い、その流量を１０〜８００ｓｃｃｍとし、前記反応ガスとしてのフッ化物ガスに対して０．６〜１００倍の流量の希ガスをさらに加え、処理圧力を２６６Ｐａ以下、マイクロ波パワーを１５０〜４００Ｗとして前記反応ガスのプラズマを生成し、処理温度を５〜２５℃として、
前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層を選択的に等方性エッチングすることを特徴とするエッチング方法が提供される。
【００１３】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層、Ｓｉ（シリコン）層を順次形成する工程と、
上述のエッチング方法で、前記ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＳｉＧｅ（歪みＳｉＧｅを含む）の、Ｓｉ（シリコン）等に対するエッチング選択比をあげることができ、Ｓｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造部分に対する加工精度を高くできるエッチング方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。そのため、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、具体例を参照しつつ詳細に説明する。  
図１は、本発明の第一の実施実施の形態にかかるエッチング方法を表す工程断面図である。  
また、図２は、比較例としてのエッチング方法を表す工程断面図である。
【００１６】
最初に、図２に表される比較例について説明する。  
図２（ａ）は、ＭＯＳＦＥＴのゲート部形成前の当該部分付近を示す断面図である。
【００１７】
Ｓｉ（シリコン）基板１上には、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２、歪みシリコン層４が積層されている。このようなチャネル部付近の、Ｓｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造には次のような利点がある。Ｇｅ（ゲルマニウム）が添加されたことで圧縮ひずみ状態にあるＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２の上に、Ｓｉ（シリコン）層を結晶成長させれば、Ｓｉ（シリコン）より広いＧｅ（ゲルマニウム）の原子間隔と同じになるようにＳｉ（シリコン）層が成長するので、Ｓｉ（シリコン）層は、引っ張り応力を受け歪みシリコン層４となる。この歪みシリコン層４をチャネルに用いれば、引っ張り応力によりシリコン結晶の原子と原子の間隔が広くなっているため電子の有効質量が小さくなり電子が移動しやすくなるので、半導体装置の高速動作が可能となる。
【００１８】
ここで、フォトレジスト５をマスクとして、歪みシリコン層４の下方をオーバーエッチングし層間絶縁膜領域７を形成させるためには、等方性エッチングを施す必要がある。このような等方性エッチングには、中性活性種を使ったＣＤＥ（chemical dry etching）等のドライエッチング処理がよく用いられる。
【００１９】
従来、Ｓｉ（シリコン）やＳｉ（シリコン）化合物等のエッチングに関しては、例えば、特許文献３に記載されているようなフッ素原子を含むガスとＯ２ガスとの混合ガスが、反応ガスとしてよく用いられている。ここで、Ｏ２ガスは、フッ素原子を含むガスからプラズマにより分解活性化されて生成されるフッ素ラジカルを、被処理物まで運ぶキャリアとしての役割を果たしている。そのため、Ｏ２ガスを含んだ前述のような反応ガスを用いると、多量のフッ素ラジカルが被処理物まで運ばれてしまい、Ｓｉ（シリコン）化合物のみならずＳｉ（シリコン）をもエッチングしてしまい充分な選択比をとることが難しかった。また、エッチングレートが高すぎるためエッチングの制御が難しく、所望の寸法形状や寸法精度を得るのが難しいという問題もあった。
【００２０】
図２（ｂ）は、フッ素原子を含むガスとＯ２ガスとの混合ガスを用いて、歪みシリコン層４の下方をオーバーエッチングした場合の断面を模式的に示した図である。  
この場合、処理装置としてはＣＤＥ（chemical dry etching）装置を用い、反応ガスとしてＣＦ４ガスを３００ｓｃｃｍ（standard cc/分）、ＣＨ２Ｆ２ガスを１００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガスを２００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスを１００ｓｃｃｍ、処理圧力（チャンバ内圧力）を４６Ｐａ（パスカル）、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度（被処理物温度）を２５℃とした。
【００２１】
そして、この場合のエッチングレートは、Ｓｉ（シリコン）が１５２６ｎｍ／分、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）が９８２３ｎｍ／分となり、選択比（ＳｉＧｅ／Ｓｉ）は６．４であった。この結果、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２のみならず歪みシリコン層４もエッチングされてしまい、歪みシリコン層４の長さＬ２が短くなりすぎたり、層間絶縁膜領域７の高さＨ２が高くなりすぎたりするなどの問題が発生した。また、エッチングレートが高すぎるためエッチングの制御が難しく、所望の寸法形状や寸法精度を得ることも困難であった。
【００２２】
特に、歪みシリコン層４は後述のようにＭＯＳＦＥＴのチャネルとなるので、その厚さや長さが所望の寸法にできなかったり、寸法精度が悪く寸法にばらつきがあると、ソース側からドレイン側への電流制御が不安定になったり、高速動作にも障害が生じることになる。また、近年の微細化、高速化に対応するためには、チャネル部分の寸法精度を飛躍的に向上させることが必要となっている。
【００２３】
次に、本発明の第一の実施形態にかかるエッチング方法を図１を用いて説明する。  
図１（ａ）は、ＭＯＳＦＥＴのゲート部形成前の当該部分付近の断面図である。
【００２４】
基本的な構成は、前述の図２（ａ）と同じであるため、同一部分には同一の符号を附し説明は省略する。ただし、近年の微細化、高速化に伴いこれらの部分の寸法自体は従来より格段に小さくなっている。例えば、従来のゲート電極の長さは１３０ｎｍであるが、最近では１５〜４５ｎｍのものも製造されている。通常、チャネル長さはゲート電極の長さとほぼ同じ寸法にされるため、これに対応した高い加工精度が要求されている。そのため、Ｓｉ（シリコン）に対するＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチング選択比を従来よりも上げることが要求される。
【００２５】
図１（ｂ）は、本発明の実施により歪みシリコン層４の下方をオーバーエッチングした場合の断面を模式的に示した図である。  
このエッチングでは、処理装置としてはＣＤＥ（chemical dry etching）装置を用い、反応ガスとしてＣＦ４ガスを流量５００ｓｃｃｍ（standard cc/分）、処理圧力（チャンバ内圧力）を２００Ｐａ（パスカル）、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度（被処理物温度）を２５℃、処理時間を６０秒とした。
【００２６】
そして、この場合のエッチングレートは、Ｓｉ（シリコン）が２．１４ｎｍ／分、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）が８５．６ｎｍ／分であり、選択比（ＳｉＧｅ／Ｓｉ）は４０であった。この結果、選択比は上記比較例の１０倍以上となり、また、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチングレートもエッチングの制御がしやすい値に抑えられエッチングの制御性も向上した。
【００２７】
ここで、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２におけるＧｅ含有量であるが、１０原子パーセント（atomic percent）以上であることが好ましい。Ｇｅ含有量があまり少なくなるとＳｉ単体の場合とエッチングレートがあまり変わらなくなり選択比が大きくとれなくなるからである。一方、上限は選択比の面からは特に制限を受けない。ただし、被処理物の機能的側面から上限は、１０〜５０原子パーセントであることが好ましい。尚、ゲルマニウムとシリコンの割合を示す前述の「原子パーセント」とは、ゲルマニウムとシリコンの合計の原子の数に対するゲルマニウムまたはシリコンの原子の数の割合を示し、「ａｔｏｍｉｃ％」、「ａｔｏｍ％」、「ａｔ％」、「原子％」と表されることもある。
【００２８】
ただし、反応ガスとしては、ＣＦ４ガスに限らず、他のフッ化物ガス（例えば、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガス、ＳＦ６ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、ＮＦ３ガスなど）でも同様の効果が得られる。
【００２９】
ただし、フッ素ラジカルを生成するためにマイクロ波が印加される石英ガラス管（ＳｉＯ２）やアルミナ管（Ａｌ２Ｏ３）内で、水素原子を含む例えばＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガスなどを放電させた場合、Ｈ（水素原子）、Ｆ（フッ素原子）、Ｏ（酸素原子）の結合量が経時変化し、エッチングレートの変動を生じさせる心配がある。また、Ｃ（炭素原子）が独立して残りパーティクルとなりやすく、これを防ぐためＮＦ３ガスを用いると
、被処理物（例えば半導体ウェーハ）に窒素化合物（例えばＳｉＮ）が存在する場合には、ＳｉＮに対するＳｉＧｅの選択比が小さくなってしまう。また、その窒素化合物、Ｈ（水素原子）、Ｆ（フッ素原子）が結合し、（ＮＨ４）２・ＳｉＦ６というフッ化アンモニウム系の生成物を生じさせ、ウェーハ上に堆積、またはウェーハ上の酸化膜を溶解させるなどの問題も懸念される。
【００３０】
したがって、エッチングに用いる反応ガスとしては、水素原子を含まないフッ化物ガス（例えば、ＮＦ３ガスなど）が望ましく、水素原子と窒素原子を含まないフッ化物ガスがより望ましい。そして、その中でもＣＦ４ガスが特に望ましい。
【００３１】
また、上述の条件ではガス流量は５００ｓｃｃｍとしたが、被処理物の大きさや面内均一性などを考慮し、１０〜８００ｓｃｃｍの範囲であれば同様の効果が得られるとの知見を得た。
【００３２】
ＳｉＧｅとＳｉは、バンドギャップと揮発性物質において大きく異なるので、１０ｓｃｃｍという少ないガス流量でも、Ｓｉに対してＳｉＧｅの高選択エッチングは可能である。すなわち、表１に表されるように、ＳｉＧｅは、Ｓｉに比べ原子間の結合力が弱く、またＧｅＦ４ガスの蒸気圧もＳｉＦ４ガスよりも高いため、Ｓｉよりエッチングが容易であり、フッ素ラジカルが少ない条件であってもＳｉに対して高選択比でエッチングされる。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
また、処理圧力（チャンバ内圧力）を下げれば、ガスの排気速度も増すので反応ガス（例えばＣＦ４ガス）流速は増加し、その結果、中性活性種（フッ素ラジカル）の拡散性が増すことになる。また、反応ガス流速の増加に伴い中性活性種（フッ素ラジカル）のウェーハ面での残留時間が短くなりエッチングレートの均一性の制御がしやすくなる。その上、中性活性種（フッ素ラジカル）のウェーハへの到達量も処理圧力を下げるにつれ漸減するので均一性の制御がさらにしやすくなる。これは、処理圧力が低下するとＣＦ４の分解活性化が阻害され中性活性種（フッ素ラジカル）の生成量が減るからである。本発明者は検討の結果、処理圧力を２６６Ｐａ（パスカル）以下とすれば、中性活性種（フッ素ラジカル）のウェーハへの到達量を制御することができるとの知見を得た。
【００３５】
図３は、反応ガスとしてＣＦ４ガスを、流量５００ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度を２５℃、処理時間を６０秒とした場合の、処理圧力と、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【００３６】
図３からわかるように、低圧から高圧になるに従いエッチングレートは漸次減少する。本発明者は検討の結果、処理圧力を、１６０〜２００Ｐａ（パスカル）にすれば、近年のチャネル部分などの寸法精度の要求に応えることができるエッチングレートを実現できるとの知見に至った。
【００３７】
図４は、反応ガスとしてＣＦ４ガスを、流量５００ｓｃｃｍ、処理圧力を２００Ｐａ（パスカル）、処理温度を２５℃、処理時間を６０秒とした場合の、マイクロ波パワーとＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチングレートとの関係を示すグラフ図である。
【００３８】
図４からわかるように低出力から高出力になるに従いエッチングレートは漸次増加する。そのため、単純にＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）を除去するだけであれば、マイクロ波パワーは高いほど良いのであるが、近年のチャネル部分などの寸法精度の要求からは、エッチングの制御性に問題が出る。本発明者は検討の結果、マイクロ波パワーを、４００Ｗ（ワット）以下にすれば、近年のチャネル部分などの寸法精度の要求に応えることができるエッチングレートを実現できるとの知見に至った。また、マイクロ波パワーの下限については、前述の処理圧力を１６０Ｐａ（パスカル）以上にすることを考慮すれば、安定したプラズマ放電の観点から１５０Ｗ（ワット）程度が下限になるとの知見も得た。
【００３９】
そして、処理温度も高いほどエッチングレートは高いのであるが、近年のチャネル部分などの寸法精度の要求からは、エッチングの制御性をも考慮する必要があり、５〜２５℃にすることが好ましいとの知見を得た。
【００４０】
以上は、チャネル部付近のＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２を一部残す場合の例である。このような場合としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴのチャネル部付近の層間絶縁膜領域の加工を具体例としてあげることができる。
【００４１】
次に、本発明の第二の実施形態であるチャネル部付近のＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２を全部除去する場合を説明する。このような場合としては、例えば、いわゆるＳＯＮ（Silicon On Nothing）ＭＯＳＦＥＴのチャネル部下方における空洞の形成を具体例としてあげることができる。
【００４２】
図５（ａ）は、ＳＯＮ（Silicon On Nothing）ＭＯＳＦＥＴのゲート部形成前の当該部分付近を示す断面図である。
【００４３】
Ｓｉ（シリコン）基板１６上には、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７、歪みシリコン層１８が積層されている。このようなチャネル部付近の、Ｓｉ（シリコン）とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のヘテロ構造には、前述のように半導体装置の高速動作が可能となるという利点がある。また、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７を全部除去して空洞（空間）とすれば、接合部のキャパシタンスを減少でき、ショートチャンネル効果が抑制できる。そのため、ゲート長を短くしても閾値電圧を制御することができ、半導体装置の微細化と高速化に対応することができるというＳＯＮ（Silicon On Nothing）としての利点もある。尚、フォトレジスト５は後述するエッチングをする際のマスクである。
【００４４】
図５（ａ）に示したＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７を、断面方向（紙面に垂直な方向）から等方的なエッチングで全部除去すれば、図５（ｂ）に示した空洞１９を有するＳＯＮ（Silicon On Nothing）ＭＯＳＦＥＴを簡単に製造することができる。ここでも、半導体装置の微細化に対応するため、チャネル部付近（空洞部分）の寸法精度を向上させることが必要となる。そのため、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のＳｉ（シリコン）に対する選択比を飛躍的に向上させることが要求されている。
【００４５】
図５（ａ）に示した構造のものに対するエッチングにおいても、基本的には、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）を選択的にエッチングすることにかわりはないので、前述の反応ガス種や流量などの各種エッチング条件はそのまま適応することが可能である。ただし、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７は全部除去されるため、一部を残す場合のようにＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７自体の寸法精度は要求されない。そのため、選択比を高く保ちさえすれば、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチングレートをより高め、処理時間を短縮することも可能である。このような場合は、前述のＣＦ４ガスを流量の上限付近、処理圧力範囲の下限付近、マイクロ波パワーの上限付近でエッチングを行えばよい。
【００４６】
次に、前述の等方性エッチングに使用する装置の一例として、ＣＤＥ（chemical dry etching）装置の概略構成を説明する。尚、本装置は後述する実施の形態においても使用することができるが、本装置に限定されるわけではない。  
図６は、ＣＤＥ装置の断面図である。
【００４７】
ここで、装置の概略構成は以下のようになっている。  
真空容器１００の内部には処理室１１０が形成されており、処理室１１０の内部には載置台１２０が設けられている。この載置台１２０の上にはウェーハＷが載置保持される。また、載置台１２０には図示しない温度調節機構が設けられており、この温度調節機構によってウェーハＷの温度を制御できるようになっている。真空容器１００の底部には排気口１３０が形成されており、この排気口１３０には、図示しない真空ポンプのような排気手段が接続されている。
【００４８】
真空容器１００の天板の中央部にはガス導入口１４０が形成されており、このガス導入口１４０には導入管１５０が接続され、導入管１５０の他端には石英管１６０が接続されている。石英管１６０の他端には、反応ガスを供給するためのガス供給手段１７０が接続されている。石英管１６０の途中にはマイクロ波導波管１８０が接続されたマイクロ波導入手段１９０が石英管１６０を囲むように設けられている。このマイクロ波導入手段１９０によって囲まれた石英管１６０の内部には、導入されたマイクロ波によりプラズマＰが発生するプラズマ発生室２００が形成されている。マイクロ波導波管１８０の他端にはマイクロ波発生手段２１０が接続されている。真空容器１００の天板に形成されたガス導入口１４０から導入される中性活性種Ｅを、ウェーハＷの表面に均一に供給するために、処理室１１０の上部には、ガス噴出口が多数の小孔として形成されたシャワーノズル２２０が備えられている。
【００４９】
本装置の概略動作を説明する。  
図示しない搬送装置によりウェーハＷは処理室１１０内に搬入され、載置台１２０に載置保持される。図示しない排気手段により、真空容器１００の内部及びこれに接続されている部分の雰囲気が所定の圧力まで減圧される。ガス供給手段１７０から所定量の反応ガスが供給される。一方、マイクロ波発生手段２１０により発生させたマイクロ波Ｍは、マイクロ波導波管１８０によりマイクロ波導入手段１９０に導かれる。そして、マイクロ波Ｍはマイクロ波導入手段１９０からプラズマ発生室２００に導入されるので、プラズマ発生室２００にプラズマＰが発生する。このプラズマＰにより反応ガスが分解活性化し、イオンや中性活性種が生成される。そして、イオンや中性活性種は真空容器１００に送られるが、寿命の短いイオンは真空容器１００まで到達できず寿命の長い中性活性種Ｅのみが真空容器１００まで到達する。中性活性種Ｅによるエッチングは等方性エッチングであるため、エッチング対象であるＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）が等方的にエッチングされる。
【００５０】
次に、本発明の第三の実施形態にかかるエッチング方法について説明する。  
近年の半導体装置の製造においては、ウェーハサイズの大型化が図られ、ウェーハ面内でのエッチングの均一性が重要となる。本発明の第三の実施形態にかかるエッチング方法は、特に平面寸法が大きなものに対するエッチングに適している。
【００５１】
図７は、図６で説明したＣＤＥ装置のシャワーノズル２２０付近の断面と、中性活性種Ｅの流れを示した概念図である。  
また、図８は、シャワーノズル２２０の平面図である。
【００５２】
図７に表されるシャワーノズル２２０では、そのガス噴出口２３０からほぼ均等に中性活性種Ｅが供給される。そのため、図中の中性活性種Ｅの流れに示したように、ウェーハＷの中心部付近（直径４０ｍｍ程度）はガス噴出口２３０が無いので中性活性種Ｅの量がやや抑えられるが、それでも端面部付近に比べ中性活性種Ｅの量は多く、反対にウェーハＷの端面付近の中性活性種Ｅの量は少なくなる。その結果、２００ｍｍ程度のウェーハでは問題はないが、特に近年の大型化されたウェーハ（例えば、３００ｍｍウェーハ）では面内におけるエッチングの均一性が悪くなるという問題が生じる。
【００５３】
図９は、図７、８に表されるシャワーノズル２２０を用いて、３００ｍｍウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ面内のエッチングレートを表すグラフである。ここで、横軸の０（ゼロ）は、ウェーハの中心を表している。縦軸は、エッチングレートを表す。  
図１０は、図７、８に表されるシャワーノズル２２０を用いて、３００ｍｍウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ内のその部分における、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）の等方性エッチングの様子を概念的に表した図である。ここで、図中のＭ字型の折れ線は、ウェーハ内のその部分におけるエッチングレートを表し、図９のグラフの折れ線に対応する。
【００５４】
これらの図からは、直径が３００ｍｍ以上のウェーハに関しては、図７、８に表されるようなほぼ均等に中性活性種Ｅを供給する方法ではエッチングの均一性が悪くなることがわかる。具体的には、３００ｍｍウェーハを、図７、８に表されるシャワーノズルを用いてエッチングした場合には、エッチングレートは、プラスマイナス３０％程度のバラツキを有していた。
【００５５】
図１１は、本発明の第三の実施形態にかかるエッチング方法に用いるシャワーノズル２２０付近の断面と、中性活性種Ｅの流れを示した概念図である。  
図１２は、本実施形態にかかるシャワーノズル２２０の平面図である。
【００５６】
図７、８に表したものとは、ガス噴出口２３０の開口面積を調整、または、塞ぐことのできるシャッター手段２４０を備えることが異なる。ここで、シャッター手段２４０は平面形状が環状であり、シャワーノズル２２０のガス噴出口２３０と同じ大きさで同じピッチの孔２４１が設けられている。そのため、シャワーノズル２２０のガス噴出口２３０とシャッター手段２４０の孔２４１を合わせれば、図７、８に表されるシャワーノズルと同一の機能を果たすが、シャッター手段２４０を図示しない移動手段でシャワーノズル２２０上をスライドさせれば、両者の孔がずれ開口面積を調整することができる。
【００５７】
この場合、孔同士を完全にずらすものとすれば孔を塞ぐこともできる。ここで、ガス噴出口２３０の大きさは、例えば、直径が１〜６ｍｍ程度、ピッチは５〜１５ｍｍ程度である。ここで、シャッター手段２４０の孔の大きさはガス噴出口２３０と必ずしも同じでなくても良いが、ガス噴出口２３０より大きい方が好ましい、また、ピッチは同一とすることが好ましい。
【００５８】
シャッター手段２４０を一つ設けているが、設ける数はこれに限定されるものではなく、ウェーハサイズや処理条件などにより設置数を適宜変更することも可能である。シャッター手段２４０はシャワーノズル２２０の反対側の面に設けてもよい。また、シャッター手段２４０をスライドさせる図示しない移動手段は、必ずしも駆動手段を有する必要はなく手動で動かすものであってもよいし、ウェーハサイズや処理条件などが変わらないのであれば、シャッター手段２４０は固定されたものであっても良い。そして、シャッター手段２４０の移動はエッチング処理中、エッチング処理の停止中であっても良い。
【００５９】
このように、シャッター手段２４０をスライドさせることにより、図１１に概念的に示したように、中性活性種Ｅの量をウェーハの領域ごとに分けて調整、または、供給を停止させることができる。その結果、中性活性種Ｅの量を調整してウェーハ面内におけるエッチングの均一性を改善することができるようになる。
【００６０】
具体的には、シャッター手段２４０を備えた本実施形態のシャワーノズルを用いて、３００ｍｍウェーハをエッチングした場合には、エッチングレートのバラツキをプラスマイナス１２％程度に抑えることができた。このとき、シャッター手段２４０により、ウェーハＷ中心から直径寸法で６０〜１４０ｍｍの間の領域のガス噴出口２３０を塞ぐようにした。また、反応ガスとしてＣＦ４ガスを流量５００ｓｃｃｍ、処理圧力を２００Ｐａ（パスカル）、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度を２５℃、処理時間を６０秒とした。尚、ガス噴出口２３０の大きさは、例えば、直径２．８ｍｍ、ピッチ１０ｍｍとし、ウェーハＷの中心部付近（直径４０ｍｍ程度）にはガス噴出口２３０を設けていない。
【００６１】
次に、本発明の第四の実施形態にかかるエッチング方法について説明する。  
本発明者は検討の結果、ウェーハ面内での中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）の残留時間を制御することができれば、エッチングの均一性をさらに改善することができるとの知見を得た。
【００６２】
ウェーハ面内での中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）の残留時間を短くする手段としては、キャリアガスの添加があり、使用できるガスとしてはＨｅ（ヘリウム）ガス、Ａｒ（アルゴン）ガス等の希ガスが考えられる。ここで、本発明者は検討の結果、希ガスの中でも特にＡｒ（アルゴン）ガスを用いれば、所定の条件下、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のＳｉ（シリコン）に対する選択比をさらに高くすることができ、かつ、ウェーハ面内でのエッチングの均一性もさらに改善することができるという知見を得た。そして、Ａｒ（アルゴン）ガスは特に希ガスの中でもＳｉ（シリコン）と非反応であり、フッ化物ガスに対して多量に加えても、Ｓｉ（シリコン）に対するＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）の選択比にはほとんど影響を与えないという知見も得た。
【００６３】
図１３は、Ａｒ（アルゴン）ガスを加えた場合の影響を概念的に表した図である。  
ここで、処理装置としてはＣＤＥ装置を用い、前述したエッチング条件であるＣＦ４ガスを流量５００ｓｃｃｍ、処理圧力を２００Ｐａ（パスカル）、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度を２５℃とし、これにＡｒ（アルゴン）ガスを加えることとした。
【００６４】
図１３からわかるように、Ａｒ（アルゴン）ガス流量を増やせば総ガス流量もその分増加するので反応ガス（ＣＦ４ガス＋Ａｒガス）流速は増加して行き、その結果、中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）の拡散性が増すことになる。また、反応ガス流速の増加に伴い中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）のウェーハ面での残留時間が短くなりエッチングレートの均一性の制御がしやすくなる。
【００６５】
この結果、図１３に示すようにエッチングレートの均一性の値も漸減し、均一性は改善することになる。しかしながら、一方で、中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）のウェーハへの到達量もＡｒ（アルゴン）ガス流量の増加とともに漸増することがわかった。これはＡｒ（アルゴン）ガス流量の増加とともにプラズマ放電の範囲が広がり、中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）がウェーハへ到達しやすくなるからである。中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）の到達量があまり増えすぎるとエッチングレートの向上には良いが、エッチングレートの均一性の制御に影響を及ぼすこともある。
【００６６】
次に、本発明の第五の実施形態にかかるエッチング方法について説明する。本発明者は検討の結果、Ａｒ（アルゴン）ガスを多量に加えても中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）のウェーハへの到達量を制御することができる方法の知見をさらに得た。
【００６７】
図１４は、処理圧力と均一性の関係を概念的に表した図である。  
ここで、処理装置としてはＣＤＥ装置を用い、前述したエッチング条件であるＣＦ４ガスを流量５００ｓｃｃｍ、Ａｒ（アルゴン）ガスを流量５００ｓｃｃｍ、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度を２５℃としたものにおいて、処理圧力を変えることとした。
【００６８】
図１４からわかるように処理圧力を下げれば、ガスの排気速度も増すので反応ガス（ＣＦ４ガス＋Ａｒガス）流速は増加して行き、その結果、中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）の拡散性が増すことになる。また、反応ガス流速の増加に伴い中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）のウェーハ面での残留時間が短くなりエッチングレートの均一性の制御がしやすくなる。その上、中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）のウェーハへの到達量も処理圧力を下げるにつれ漸減するので均一性の制御がさらにしやすくなる。これは、処理圧力が低下するとＣＦ４の分解活性化が阻害され中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）の生成量が減るからである。
【００６９】
この結果、図１４に示すようにエッチングレートの均一性の値も漸減し、均一性はさらに改善することになる。本発明者は検討の結果、Ａｒ（アルゴン）ガスを多量に加える条件においては、処理圧力を２０〜２００Ｐａ（パスカル）とすれば、中性活性種Ｅ（フッ素ラジカル）のウェーハへの到達量を制御することができるとの知見を得た。
【００７０】
処理圧力は、チャンバ内に導入される全ガス流量に依存する。  
表２は、フッ化物ガスとしてＣＦ４ガスを、および不活性ガスとしてＡｒガスを用いた場合における、ガス流量と処理圧力との関係の一例を表す。
【００７１】
【表２】
0004738194.tif 000003
【００７２】
本発明者は検討の結果、フッ化物ガスに対して０．６〜１００倍の流量の希ガスを加え、処理圧力が２０〜２００Ｐａであれば、Ｓｉに対してＳｉＧｅを高選択比でエッチングでき、かつウェーハ面内でのエッチング均一性もよくすることができるとの知見を得た。
【００７３】
なお、希ガスとしてはＡｒガスに限らず、例えばＨｅガスを用いてもよい。例えば、ＣＦ４ガスに対して１００倍の流量のＨｅガスを加えた場合に、Ｓｉのエッチングレートは１０〜３０ｎｍ／分となった。Ｓｉよりもバンドギャップが小さく、よりエッチングされやすいＳｉＧｅでは、上記Ｓｉのエッチングレートよりも大きなエッチングレートが得られ、Ｓｉに対して高選択比でエッチングされる。
【００７４】
図１５は、本発明の第三の実施形態と第五の実施形態で説明した条件で、３００ｍｍウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ面内のエッチングレートを表すグラフである。ここで、横軸の０（ゼロ）は、ウェーハの中心を表している。縦軸は、エッチングレートを表す。  
図１６は、本発明の第三の実施形態と第五の実施形態で説明した条件で、３００ｍｍウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ内のその部分における、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）の等方性エッチングの様子を概念的に表した図である。
【００７５】
ここで、処理装置としてはＣＤＥ装置を用い、ＣＦ４ガスを流量５００ｓｃｃｍ、Ａｒ（アルゴン）ガスを流量５００ｓｃｃｍ、処理圧力を４０Ｐａ（パスカル）、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度を２５℃、処理時間を６０秒とした。また、前述のシャッター手段２４０を備えるシャワーノズル２２０を用い、ウェーハ中心から直径寸法で６０〜１４０ｍｍの範囲のガス噴出口２３０を塞ぐようにした。尚、ガス噴出口２３０の大きさは、直径２．８ｍｍ、ピッチ１０ｍｍとし、ウェーハＷの中心部付近（直径４０ｍｍ程度）にはガス噴出口２３０を設けていない。
【００７６】
図１６中の直線はウェーハ内のその部分におけるエッチングレートを概念的に表した線であり、エッチングレートがほぼ均一であることを表している。具体的には、３００ｍｍウェーハをエッチングした場合には、エッチングレートはプラスマイナス４％程度のバラツキに抑えることができ、かつ、Ｓｉ（シリコン）に対するＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチング選択比も７０程度と、高くすることができた。
【００７７】
次に、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を説明する。  
図１７〜図１９は、本実施の形態にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程を示した断面図である。本実施の形態は、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層を一部残す場合の例である。
【００７８】
最初に、図１７（ａ）に示すように、Ｓｉ（シリコン）基板１上にＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２、歪みＳｉ（シリコン）層４をエピタキシャル成長法、化学気相蒸着法などを用いて形成する。ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２を形成する場合のシリコンソースガスとしては、ＳｉＨ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ６などのガスが使用でき、ゲルマニウムソースガスとしては、ＧｅＨ４ガスが使用できるが、これらに限定されるわけではない。
【００７９】
また、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２の厚さは５００〜２０００ｎｍ程度、歪みＳｉ（シリコン）層４の厚さは２０ｎｍ程度とした。そして、フォトレジスト５をスピンコートにより塗布し、露光現像後、歪みＳｉ（シリコン）層４、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２の順に異方性エッチングをする。異方性エッチングは、例えば、ＣＦ４ガスとＣｌ２ガスからなる反応ガスを用いたＲＩＥ（reactive ion etching）法により行うことができる。図１７（ａ）はこの異方性エッチング後の半導体装置の断面図である。
【００８０】
次に、前述した本発明にかかるエッチング法により、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層２をオーバーエッチングする。このエッチングは等方性エッチングであり、処理装置としてはＣＤＥ装置を用い、ＣＦ４ガスを流量５００ｓｃｃｍ、Ａｒ（アルゴン）ガスを流量５００ｓｃｃｍ、処理圧力を４０Ｐａ（パスカル）、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度を２５℃、処理時間を６０秒とした。
【００８１】
また、前述のシャッター手段２４０を備えるシャワーノズル２２０を用い、ウェーハ中心から直径寸法で６０〜１４０ｍｍの範囲のガス噴出口２３０を塞ぐようにした。尚、ガス噴出口２３０の寸法は、直径２．８ｍｍ、ピッチ１０ｍｍとし、ウェーハＷの中心部付近（直径４０ｍｍ程度）にはガス噴出口２３０を設けていない。図１７（ｂ）はこの等方性エッチング後の半導体装置の断面図である。尚、フォトレジスト５は、最後にドライアッシングにより除去する。
【００８２】
次に、化学的気相蒸着法などにより、素子分離絶縁膜８を全面に成膜し、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法により、歪みＳｉ（シリコン）層４の上面まで素子分離絶縁膜８を除去し平坦化する。素子分離絶縁膜８は、例えばＳｉＯ２などからなる。図１７（ｃ）はこの平坦化後の半導体装置の断面図である。
【００８３】
次に、歪みＳｉ（シリコン）層４の上面にゲート絶縁膜層、ゲート電極層、シリサイド層を化学的気相蒸着法などにより順次形成させる。例えば、ゲート絶縁膜層にはアルミニウム酸化膜、ゲート電極層にはポリシリコン、シリサイド層にはタングステンシリサイドなどが用いられるがこれらに限定されるわけではない。
【００８４】
次に、リソグラフィー工程により図示しないフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして、図１８（ａ）に表されるように、シリサイド層１０、ゲート電極層９、ゲート絶縁膜層３を順次異方性エッチングして、積層構造のゲート電極を形成する。その後、マスク（フォトレジスト）はドライアッシングにより除去する。図１８（ａ）はこのゲート電極形成後の半導体装置の断面図である。
【００８５】
次に、図１８（ｂ）に示すように、例えば、Ｎ型不純物イオン１１を注入して低濃度の不純物領域を歪みＳｉ（シリコン）層４の上に形成する。Ｎ型不純物イオンのイオン種としてはＰ（燐）、Ａｓ（ヒ素）がある。また、Ｐ型不純物イオン注入する場合には、イオン種としてＢ（ボロン）などが用いられる。これらの不純物イオンの注入後、急速熱処理工程により不純物イオンを拡散させてエクステンション領域を形成する。
【００８６】
次に、図１９（ａ）に示すように、化学的気相蒸着法などによりＳｉＯ２を堆積した後、リソグラフィー工程により図示しないフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして、異方性エッチングによりＳｉＯ２の膜をエッチングして、サイドウォール１２を形成する。
【００８７】
そして、例えば、Ｎ型不純物イオン１３を注入して高濃度の不純物領域を歪みＳｉ（シリコン）層４の上に形成する。Ｎ型不純物イオンのイオン種としてはＰ（燐）、Ａｓ（ヒ素）がある。また、Ｐ型不純物イオン注入する場合には、イオン種としてＢ（ボロン）などが用いられる。これらの不純物イオンの注入後、急速熱処理工程により不純物イオンを拡散させると、前述のエクステンション領域と重畳されてＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造となる。
【００８８】
次に、ＳｉＯ２などの層間絶縁膜１４を化学的気相蒸着法などにより成膜させ、異方性エッチングによりコンタクトホールを開口させる。その後、Ｗ（タングステン）などを成膜した後、ＣＭＰ法により平坦化をおこないプラグ１５を形成させれば、図１９（ｂ）に表されるＭＯＳＦＥＴが得られる。
【００８９】
次に、本発明の他の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法のうち、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層を全部除去する場合を説明する。  
図２０は、本実施の形態にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程を示した断面図である。
【００９０】
最初に、図２０（ａ）に示すように、Ｓｉ（シリコン）基板１６上にＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７、歪みＳｉ（シリコン）層１８をエピタキシャル成長法、化学気相蒸着法などを用いて形成する。ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７を形成する場合のシリコンソースガスとしてはＳｉＨ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ６などのガスが使用でき、ゲルマニウムソースガスとしてはＧｅＨ４ガスが使用できるがこれに限定されるわけではない。この際、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７は所定の範囲に成膜されるが、全面に成膜した後に異方性エッチングなどにより所定の形状に加工するようにしても良い。ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７の厚さは２０ｎｍ程度、歪みＳｉ（シリコン）層１８の厚さは４０ｎｍ程度とした。
【００９１】
そして、フォトレジスト５をスピンコートにより塗布し、露光現像後、歪みＳｉ（シリコン）層１８、Ｓｉ（シリコン）基板１６の順に異方性エッチングにする。異方性エッチングは、例えば、ＣＦ４とＣｌ２からなる反応ガスを用いたＲＩＥ法により行うことができる。図２０（ａ）はこの異方性エッチング後の半導体装置の断面図である。
【００９２】
次に、前述した本発明にかかるエッチング法によりＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７をエッチングする。このエッチングは等方性エッチングであり、図２０（ａ）において紙面に垂直な方向からエッチングが行われる。処理装置としてはＣＤＥ装置を用い、ＣＦ４ガスを流量５００ｓｃｃｍ、Ａｒ（アルゴン）ガスを流量５００ｓｃｃｍ、処理圧力を４０Ｐａ（パスカル）、マイクロ波パワーを２００Ｗ（ワット）、処理温度を２５℃、処理時間を６０秒とした。また、前述のシャッター手段２４０を備えるシャワーノズル２２０を用い、ウェーハ中心から直径寸法で６０〜１４０ｍｍの範囲のガス噴出口２３０を塞ぐようにした。尚、ガス噴出口２３０の寸法は、直径２．８ｍｍ、ピッチ１０ｍｍとし、ウェーハＷの中心部付近（直径４０ｍｍ程度）にはガス噴出口２３０を設けていない。
【００９３】
そして、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７が完全に除去された時点でエッチングを終了させる。ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層１７が除去された後には空洞１９ができる。図２０（ｂ）はこの等方性エッチング後の半導体装置の断面図である。尚、最後にフォトレジスト５はドライアッシングにより除去する。
【００９４】
この後、前述の半導体装置の製造方法で説明したような素子分離絶縁膜の形成、ゲート電極部の形成、不純物イオンの注入と拡散、プラグ形成などの工程を経てＳＯＮ（Silicon On Nothing) ＭＯＳＦＥＴが完成する。これらの工程は、前述のものとほぼ同様のため詳細は省略する。
【００９５】
図２０（ｃ）はプラグ形成後の半導体装置の断面図であり、その構成は、Ｓｉ（シリコン）基板１６、空洞１９、歪みＳｉ（シリコン）層１８、素子分離絶縁膜８、ソース／ドレイン領域２０ａ，２０ｂ、ゲート絶縁膜３０、ゲート電極９０、シリサイド１０、サイドウォール１２、プラグ１５、層間絶縁膜１４である。
【００９６】
以上、具体例を限定しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００９７】
例えば、具体例において説明した半導体装置の製造方法において用いられる、ガスの種類、組成比、圧力、流量、被基体として用いる材料の種類、サイズ、ＲＩＥ（reactive ion etching）処理の各種パラメータなどについては、前述した具体例に限定されるものではなく、これらを如何ように変えたとしても、本発明の要旨を有するに限りにおいては、本発明の範囲に包含される。
【００９８】
また、本発明により製造できるものとしては、ＭＯＳＦＥＴの他にも、例えば、ダイオード、サイリスタ、電力用スイッチング素子などをはじめとする各種の半導体素子や、液晶表示装置、電界放出型冷陰極、マイクロアクチュエータ、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）、抵抗素子、容量素子などを挙げることができる。
【００９９】
具体例において説明したＣＤＥ（chemical dry etching）装置も等方性エッチングを行う際の例示にすぎず、例えば、ダウンフロー型プラズマ処理装置や発生したイオンを除去する機能を有するプラズマ処理装置などを用いても良い。また、具体例において説明したプラズマ処理装置の処理容器やこれらに付設される要素は、図示した形状、サイズのものには限定されず、その断面形状、壁面厚、開口の形状やサイズ、材質などは本発明の範囲内において適宜変更して同様の作用効果が得られるものは、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかるエッチング方法を表す断面図。
【図２】比較例のエッチング方法を説明するための断面図。
【図３】本発明の第一の実施形態にかかる処理圧力とＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチングレートとの関係を示すグラフ。
【図４】本発明の第一の実施形態にかかるマイクロ波パワーとＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）のエッチングレートとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第二の実施形態にかかるエッチング方法を説明するための断面図。
【図６】ＣＤＥ（chemical dry etching）装置の模式断面図。
【図７】ＣＤＥ（chemical dry etching）装置におけるシャワーノズル付近の拡大図。
【図８】図７に表されるシャワーノズルの平面図。
【図９】図７、８に表されるシャワーノズルを用いて、ウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ面内のエッチングレートを表すグラフ。
【図１０】図７、８に表されるシャワーノズルを用いて、ウェーハをエッチングした場合の、ウェーハ内のその部分における、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）の等方性エッチングの様子を概念的に表した図。
【図１１】本発明の第三の実施形態にかかるエッチング方法に用いるシャワーノズル付近の拡大図。
【図１２】図１１に表されるシャワーノズルの平面図。
【図１３】本発明の第四の実施形態にかかるエッチング方法を説明するための図。
【図１４】本発明の第五の実施形態にかかるエッチング方法を説明するための図。
【図１５】本発明の第三の実施形態と第五の実施形態で説明した条件でエッチングを行った場合のウェーハ面内のエッチングレートを表すグラフ。
【図１６】本発明の第三の実施形態と第五の実施形態で説明した条件でエッチングを行った場合の、ウェーハ内のその部分における、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）の等方性エッチングの様子を概念的に表した図。
【図１７】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１８】図１７に続く工程図。
【図１９】図１８に続く工程図。
【図２０】本発明の他の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するための工程図。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１６    Ｓｉ（シリコン）基板
２、１７    ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）層
４、１８    歪みＳｉ（シリコン）層
５          フォトレジスト
７          層間絶縁膜領域
１９        空洞
２２０      シャワーノズル
２３０      ガス噴出口
２４０      シャッター手段
【図１】
0004738194.tif 000004
【図２】
0004738194.tif 000005
【図３】
0004738194.tif 000006
【図４】
0004738194.tif 000007
【図５】
0004738194.tif 000008
【図６】
0004738194.tif 000009
【図７】
0004738194.tif 000010
【図８】
0004738194.tif 000011
【図９】
0004738194.tif 000012
【図１０】
0004738194.tif 000013
【図１１】
0004738194.tif 000014
【図１２】
0004738194.tif 000015
【図１３】
0004738194.tif 000016
【図１４】
0004738194.tif 000017
【図１５】
0004738194.tif 000018
【図１６】
0004738194.tif 000019
【図１７】
0004738194.tif 000020
【図１８】
0004738194.tif 000021
【図１９】
0004738194.tif 000022
【図２０】
0004738194.tif 000023