(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドープ二酸化ケイ素を除去する方法において、
表面積を具備した表面と、３重量％よりも大きいか又はこれに等しいドープ剤濃度を有するドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第１の部分と、３重量％よりも小さなドープ剤濃度を有する未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第２の部分とを含む構造体を提供する工程と；
上方の電極及び下方の電極を有する高密度エッチング器の室内に上記構造体を配置し、直径２００ｍｍのウエファー表面当り１０００ワット（Ｗ）よりも小さいかこれに等しいパワー密度が上記構造体の上記表面の上記表面積へ提供されるように、上記上方の電極に源パワーを適用し、上記源パワーよりも２００ワット小さな値から当該源パワーよりも２００ワット大きな値までの範囲で適用されるバイアスパワーを上記下方の電極に適用することによって、上記第１の部分及び上記第２の部分の双方を１０9イオン／ｃｍ3以上のイオン密度を含む高密度プラズマエッチングプロセスに晒して、当該第２の部分からの未ドープ二酸化ケイ素の材料除去割合よりも少なくとも１０倍大きな材料除去割合で当該第１の部分からドープ二酸化ケイ素を選択的に除去する工程と；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記第１の部分が上記第２の部分に接触していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記高密度プラズマエッチングプロセスがフッ化化学エッチング剤で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記第１の部分及び上記第２の部分の双方を高密度プラズマエッチングプロセスに晒す工程が、直径２００ｍｍのウエファー表面当り１０００ワットよりも小さな源パワーを上記上方の電極に適用する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記バイアスパワーが上記源パワーよりも１００ワット小さな値から当該源パワーよりも２００ワット大きな値までの範囲で適用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記バイアスパワーが上記源パワーに等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記ドープ二酸化ケイ素の上記材料除去割合が５，０００Å／分から１０，０００Å／分までの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記第１の部分及び上記第２の部分の双方を高密度プラズマエッチングプロセスに晒す工程が、５ミリＴｏｒｒよりも小さな圧力でＣ2ＨＦ5、ＣＨＦ3及びＣＨ2Ｆ2を含むエッチング化学物質に上記構造体を晒す工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
下方の電極が、０℃から４０℃までの範囲の温度を有する流体により冷却されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
上記ドープ二酸化ケイ素が少なくとも３重量％の濃度のホウ素でドープされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
上記ドープ二酸化ケイ素が少なくとも３重量％の濃度のリンでドープされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
上記未ドープ二酸化ケイ素が３重量％よりも多くないホウ素を含み、３重量％よりも多くないリンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
上記第１の部分及び上記第２の部分の双方を高密度プラズマエッチングプロセスに晒す工程が、Ｃ2Ｆ6、ＣＦ4、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3、Ｃ2ＨＦ5及びＣＨ3Ｆからなる群から選択されたエッチング剤を導入する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
上記第１の層と上記第２の層との間に位置するポリシリコン層及び耐火金属シリサイド層を形成する工程と；
上記第１の層の表面を露出させるために上記第２の層及び上記ポリシリコン層及び耐火金属シリサイド層を通る開口を形成する工程と；
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
上記高密度プラズマエッチングプロセスがＣ2Ｆ6、ＣＦ4、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3、Ｃ2ＨＦ5及びＣＨ3Ｆからなる群から選択されたエッチング剤で上記ドープ二酸化ケイ素をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記耐火金属シリサイド層がモリブデン、クロム、タングステン、チタン、タンタル、プラチナ及びジルコニウムのシリサイドからなる群から選択された少なくとも１つの材料を実質上含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
上記高密度プラズマエッチングを行うことが基体の表面を露出させ、第１の部分が基体により支持され、第２の部分が第１の部分により支持されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
上記第１の部分を形成する前に、エッチング停止層を形成する工程を更に含み、上記エッチング停止層が上記基体により支持され、未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含み、当該エッチング停止層の一部が上記高密度プラズマエッチングを行うことにより露出されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
上記耐火金属シリサイド層がタングステンシリサイドを実質的に含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
上記第２の部分を通って延びるパターンを提供する工程であって、上記パターンの下の上記第１の部分の一部を露出する工程と；
該第１の部分内に開口を形成するように上記パターンを介して該第１の部分からドープ二酸化ケイ素を選択的に除去し、上記開口が上記半導体基体上の露出した接点表面と、上記露出した接点表面に対して実質上直交する側壁とにより画定される工程と；
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
上記高密度プラズマエッチングを行った後に、上記開口内で上記露出した表面上に導電性材料を実質的に含む接点プラグを形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記構造体を提供する工程が
基体により支持され、ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第１の層；及び
上記第１の層により支持され、未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第２の層；を有する多層構造体を提供することと；
上記第１の層へ延びる主要な開口及び補助の開口を上記第２の層内に形成することと；
上記補助の開口を少なくとも部分的に満たし、上記主要な開口を実質的に満たさないフォトレジスト層を上記第２の層上に形成することと；
を含み、上記高密度プラズマエッチングプロセスが、
高密度エッチング器において上記主要な開口を介して上記第１の層及び上記第２の層の双方に対して高密度プラズマエッチングを行う工程；
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記構造体を提供する工程が
基体により支持された第１連のゲートスタックを形成することと；
上記第１連のゲートスタック上にドープ二酸化ケイ素の層を形成することと；
実質的に上記第１連のゲートスタックの上に上記ドープ二酸化ケイ素の層により支持された第２連のゲートスタックを形成することであって、上記第２連が当該第２連の任意の２つの隣接するゲートスタック間に少なくとも１つの空間を画定し、該第２連の各上記ゲートスタックが、
上記第２連の各上記ゲートスタック上に上表面を画定する未ドープ二酸化ケイ素の層；及び
上記未ドープ二酸化ケイ素の層に接触し、上記第２連の各上記ゲートスタック上に横表面を画定するスペーサ；を含むことと；
を含み、上記高密度プラズマエッチングプロセスが、
上記ドープ二酸化ケイ素の層及び上記未ドープ二酸化ケイ素の層の双方に対して高密度プラズマエッチングを行って、上記少なくとも１つの空間を介して該ドープ二酸化ケイ素の層からドープ二酸化ケイ素を除去する工程；
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
上記スペーサが未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含み；
ドープ二酸化ケイ素が上記スペーサからの未ドープ二酸化ケイ素の材料除去割合よりも大きな材料除去割合で上記ドープ二酸化ケイ素の層から選択的に除去されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
上記第１連の上記ゲートスタックが互いに平行に位置し、当該第１連が第１の方向成分を画定し；
上記第２連の上記ゲートスタックが互いに平行に位置し、当該第２連が第２の方向成分を画定することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
上記第１の方向成分が上記第２の方向成分に対して実質上平行であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記第１の方向成分が上記第２の方向成分に対して実質上直交することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
上記第１連の各上記ゲートスタックが、
上記基体により支持されたゲート酸化層と；
上記ゲート酸化層上のポリシリコン層と；
上記ポリシリコン層上の耐火金属シリサイド層と；
上記耐火金属シリサイド層上の未ドープ二酸化ケイ素の層と；
未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含み、上記ゲート酸化層、上記ポリシリコン層、上記耐火金属シリサイド層及び上記未ドープ二酸化ケイ素の層に接触するスペーサと；
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
各上記ゲートスタックの上記耐火金属シリサイド層がタングステンシリサイドを実質的に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記構造体を提供する工程が
未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第２の層を半導体基体上に形成することと；
ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第１の層を上記第２の層上に形成することと；
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
上記高密度プラズマエッチングを行う前に、
上記第１の層上にフォトレジスト層を形成する工程と；
上記フォトレジスト層内にパターンを提供する工程と；
を更に含み、当該高密度プラズマエッチングを行う工程が、当該フォトレジスト層内の上記パターンを介して上記ドープ二酸化ケイ素を除去する工程を含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記半導体基体の表面が上記高密度プラズマエッチングを行う工程時に露出されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
上記半導体材料が単結晶性ケイ素を実質的に含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
上記高密度プラズマエッチングが１ミリＴｏｒｒから１０ミリＴｏｒｒまでの範囲内の作動圧力で行われることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
接点開口を形成するプロセスにおいて、
半導体材料を含む半導体基体上にゲート酸化層を提供する工程と；
互いに離間した関係で一対のゲートスタックを上記ゲート酸化層上に提供する工程であって、上記ゲートスタックの各々がその中に形成された少なくとも１つの導電性の層と、上記導電性の層上を延びる３重量％よりも小さなドープ剤濃度を有する未ドープ二酸化ケイ素の層とを有し、上記半導体基体上の接点表面が上記一対のゲートスタック間に位置している工程と；
上記ゲートスタックの各々に隣接したスペーサ材料からなるスペーサを形成する工程と；
上記一対のゲートスタック上及び上記接点表面上に３重量％よりも大きいか又はこれに等しいドープ剤濃度を有するドープ二酸化ケイ素の層を形成する工程と；
下方の電極を有する高密度エッチング器において、上記下方の電極にバイアスパワーを、上記ドープ二酸化ケイ素の層及び少なくとも１つの上記未ドープ二酸化ケイ素の層の双方に直径２００ｍｍのウエファー表面当り１０００Ｗよりも小さいか又はそれに等しい量の源パワー密度を適用すること（上記バイアスパワーは上記源パワー密度よりも２００ワット小さな値から当該源パワー密度よりも２００ワット大きな値までの範囲内である）によって１０9イオン／ｃｍ3以上のイオン密度を含む高密度プラズマエッチングを行う工程であって、ドープ二酸化ケイ素が上記接点表面へ延びる接点開口を形成するように当該ドープ二酸化ケイ素の層から選択的に除去され、上記ドープ二酸化ケイ素が当該未ドープ二酸化ケイ素の層からの各未ドープ二酸化ケイ素のための材料除去割合、上記スペーサからの上記スペーサ材料のための材料除去割合及び上記半導体基体からの上記半導体材料のための材料除去割合よりも少なくとも１０倍大きな材料除去割合で除去される工程と；
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項３６】
上記少なくとも１つの導電性の層が上記ゲート酸化層上に形成されたポリシリコン層を含み；
各上記ゲートスタックが更に、上記導電性の層上及び上記未ドープ二酸化ケイ素の層下に形成された耐火金属シリサイド層を含むことを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項３７】
上記一対のゲートスタックを提供する工程が、上記未ドープ二酸化ケイ素の層、上記耐火金属シリサイド層、上記ポリシリコン層及び上記ゲート酸化層の部分を選択的に除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
【請求項３８】
上記ゲートスタックが、
その頂層としての上記未ドープの二酸化ケイ素の層と；
耐火金属シリサイド層と；
ポリシリコン層と；
その底層としてのゲート酸化層と；
を含むことを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項３９】
上記スペーサ材料が窒化ケイ素を実質的に含むことを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項４０】
上記スペーサ材料が未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含むことを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項４１】
上記半導体材料が単結晶性ケイ素を実質的に含むことを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項４２】
上記高密度プラズマエッチングを行った後に、導電性材料を実質的に含み、上記一対のゲートスタック間で上記接点表面上に形成される接点プラグを形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項４３】
上記高密度プラズマエッチングを行う前に、
上記ドープ二酸化ケイ素の層上にフォトレジスト層を形成する工程と；
上記フォトレジスト層内にパターンを提供する工程と；
を更に含み、高密度プラズマエッチングを行う工程が上記フォトレジスト層内の上記パターンを通して上記ドープ二酸化ケイ素を除去する工程を含むことを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項４４】
上記高密度プラズマエッチングが、
１０００ワットよりも小さな源パワーが適用される上方の電極；及び
Ｃ2Ｆ6、ＣＦ4、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3、Ｃ2ＨＦ5及びＣＨ3Ｆからなる群から選択されたエッチング化学物質；
を有する高密度エッチング器の室内で行われることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス。
【請求項４５】
ゲート構造体を形成するプロセスにおいて、
半導体基体を提供する工程と；
上記半導体基体上に多層構造体を提供する工程と；
気体シラン、水素及び酸素の流れを有する前駆物質を使用して上記多層構造体上に３重量％よりも小さなドープ剤濃度を有する未ドープ二酸化ケイ素の層を堆積する工程と；
上記未ドープ二酸化ケイ素の層上に第１のフォトレジスト層を形成する工程と；
第１の選択されたパターンを形成するために上記第１のフォトレジスト層をパターン化する工程と；
上記半導体基体上の接点表面を露出させるために上記第１の選択されたパターンを介して上記未ドープ二酸化ケイ素の層及び上記多層構造体をエッチングする工程と；
上記第１のフォトレジスト層を除去する工程と；
上記未ドープ二酸化ケイ素の層及び上記接点表面の双方上に非導電性材料の層を堆積する工程と；
上記未ドープ二酸化ケイ素の層の横側上及び上記多層構造体の横側上に、上記半導体基体に対してほぼ垂直なスペーサを形成するために、上記非導電性材料の上記層をエッチングする工程と；
上記多層構造体及び上記未ドープ二酸化ケイ素の層の双方上に３重量％よりも大きいか又はこれに等しいドープ剤濃度を有するドープ二酸化ケイ素の層を堆積する工程と；
上記ドープ二酸化ケイ素の層上に第２のフォトレジスト層を形成する工程と；
第２の選択されたパターンを形成するために上記第２のフォトレジスト層をパターン化する工程と；
１０9イオン／ｃｍ3以上のイオン密度を含む高密度プラズマエッチングを行う工程であって、上記高密度プラズマエッチングが、バイアスパワーが適用される下方の電極を有する高密度エッチング器内で行われ、源パワー密度が、直径２００ｍｍのウエファー表面当り１０００Ｗよりも小さいか又はそれに等しい量で、上記ドープ二酸化ケイ素の層及び上記未ドープ二酸化ケイ素の層の双方に適用され、上記バイアスパワーは上記源パワー密度よりも２００ワット小さな値から当該源パワー密度よりも２００ワット大きな値までの範囲内であり、ドープ二酸化ケイ素が上記接点表面を露出させるために上記第２の選択されたパターンを通して当該ドープ二酸化ケイ素の層から選択的に除去され、上記ドープ二酸化ケイ素が当該未ドープ二酸化ケイ素の層からの各未ドープ二酸化ケイ素のための材料除去割合、上記スペーサからの非導電性材料のための材料除去割合、上記半導体基体からの半導体材料のための材料除去割合及び上記第２のフォトレジスト層からのフォトレジスト材料のための材料除去割合よりも少なくとも１０倍大きな材料除去割合で除去される工程と；
上記第２のフォトレジスト層を除去する工程と；
上記接点表面に接触する導電性材料を実質的に含む接点プラグを形成する工程と；
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項４６】
上記非導電性材料が窒化ケイ素及び実質的に未ドープの二酸化ケイ素のうちの１つであることを特徴とする請求項４５に記載のプロセス。
【請求項４７】
上記高密度プラズマエッチングを行う工程がＣ2Ｆ6、ＣＦ4、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3、Ｃ2ＨＦ5及びＣＨ3Ｆからなる群から選択されたフッ化化学エッチング剤を使用する工程を含むことを特徴とする請求項４５に記載のプロセス。
【請求項４８】
上記多層構造体がゲート酸化物、ポリシリコン及び耐火金属シリサイドの連続する層を含むことを特徴とする請求項４５に記載のプロセス。
【請求項４９】
自動整合接点開口を形成する方法において、
半導体基体を提供する工程と；
互いに離間関係で一対のゲートスタックを上記半導体基体上に提供する工程であって、上記ゲートスタックの各々が３重量％よりも小さなドープ剤濃度を有する未ドープ二酸化ケイ素の層により覆われている工程と；
上記ゲートスタックの各々に隣接してスペーサを形成する工程と；
上記一対のゲートスタック上及び上記半導体基体上に３重量％よりも大きいか又はこれに等しいドープ剤濃度を有するドープ二酸化ケイ素の層を形成する工程と；
上記ドープ二酸化ケイ素の層上にフォトレジスト層を形成する工程と；
上記フォトレジスト層内にパターンを提供する工程と；
１０9イオン／ｃｍ3以上のイオン密度を含む高密度プラズマエッチングを行う工程であって、パワー密度が、直径２００ｍｍのウエファー表面当り１０００Ｗよりも小さいか又はそれに等しい量で、上記ドープ二酸化ケイ素の層及び少なくとも１つの上記未ドープ二酸化ケイ素の層の双方に適用され、バイアスパワーは上記パワー密度よりも２００ワット小さな値から当該パワー密度よりも２００ワット大きな値までの範囲内で適用され、ドープ二酸化ケイ素が上記半導体基板上に接点表面へ延びる自動整合接点開口を形成するために上記一対のゲートスタック間で上記パターンを通して当該ドープ二酸化ケイ素の層から選択的に除去され、該ドープ二酸化ケイ素の層からのドープ二酸化ケイ素が上記未ドープ二酸化ケイ素の層からの未ドープ二酸化ケイ素の材料除去割合及び上記半導体基体からの半導体材料の材料除去割合の双方よりも少なくとも１０倍大きな材料除去割合で除去されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的なプロセスにおいて構造体からのドープ二酸化ケイ素の除去に関する。特に、本発明は、未ドープ二酸化ケイ素のものよりも大きな材料除去割合で構造体からドープ二酸化ケイ素を除去するような高密度プラズマエッチング器を使用する方法に関する。
【０００２】
２．関連技術
近代の集積回路は、多数の電子半導体デバイスを半導体基体上に一体的に形成するような入念なプロセスにより製造される。この書面の関係において、「半導体基体」という用語は、単独又は他の材料をその上に有する組立体としての半導体性ウエファーや、単独又は他の材料を有する組立体としての半導体性材料の層の如きバルクとしての半導体性材料（ただし、これに限定されない）を含む半導体性材料からなる任意の構成を意味するために定義される。「基体」という用語は、上述の半導体性基体（ただし、これに限定されない）を含む任意の支持構造体を言う。「ドープ二酸化ケイ素」という用語は約３重量％よりも大きいか又はこれに等しいドープ剤濃度を有する二酸化ケイ素を言う。「未ドープ二酸化ケイ素」という用語は約３重量％よりも小さなドープ剤濃度を有する二酸化ケイ素として定義される。
【０００３】
半導体産業は、集積回路上のデバイスの密度を増大させ、集積回路の価格を減少させるために集積回路を作動させる速度を増大させることを試みている。この務めを達成するため、コンデンサ、抵抗、トランジスタ、ダイオード等を含む半導体デバイスは、小型化として知られるプロセスにおいて、数を増大し、寸法を減少し続けている。集積回路の進歩した製造においては、数十万ものこれらの半導体デバイスが単一の半導体基体上に形成される。これらのデバイスの有効なパッキングは多層の地形学的なデザインを必要とする。
【０００４】
半導体基体上に地形学的なデザインを形成するための１つの普通のプロセスは半導体材料のエッチングを含む。エッチングプロセス中の材料除去の寸法的な度合いは典型的には半導体基体の所定の区域内にエッチング抵抗材料を提供することにより制御される。下側の材料をエッチングから遮蔽するエッチング抵抗構造体はエッチングマスクとして知られ、一方、除去すべき材料の下方に位置するエッチング抵抗材料はエッチング停止体である。どちらの場合も、エッチングプロセスはエッチング停止体又はエッチングマスクに対して実質上選択的であり、一方、除去すべき材料に対しては選択的でない。
【０００５】
１つの普通のエッチングプロセスにおいては、エッチング抵抗マスク層がエッチングすべき半導体材料上に蒸着され、パターン化される。マスク材料の層上に形成されたパターンはマスク材料内に一連の開口を画定し、エッチングプロセス中に形成すべき地形学的なデザインに対応する。次に、パターン開口を介してエッチングが半導体材料に施される。ドープ二酸化ケイ素とすることができる材料はパターン開口を通して除去され、一方、エッチングマスクはその下に直接位置する材料を保護する。現在、フォトレジスト材料がエッチングマスクとして普通に使用されている。エッチングプロセスにおけるフォトレジスト材料の使用は、フォトレジスト材料の形成、現像及びパターン化、二酸化ケイ素をエッチングするためのエッチング剤の適用、及び、次のフォトレジスト材料の除去を含む。フォトレジスト材料の使用に含まれる複数の工程は集積回路の製造コストを増大させることのある時間と資源を必要とする。
【０００６】
他の応用においては、窒化ケイ素の如きエッチング抵抗材料が、特にフッ化エッチング化学物質による二酸化ケイ素のエッチングプロセスに関連して、エッチング停止体又はエッチングマスク材料として普通に使用される。例えば、半導体基体上の下側の活性区域に接点開口を形成するための従来の自動整合エッチングプロセスにおいては、窒化ケイ素がエッチング停止体としてゲートスタックの頂部上で普通に使用される。窒化ケイ素のキャップは過剰エッチングを阻止し、出来上がった接点穴が活性区域の頂上で直接整合するのを保証する。
【０００７】
窒化ケイ素のキャップを形成する従来技術における問題の１つは半導体ウエファーの裏側上での窒化ケイ素の層の同時形成である。特殊な問題はプロセス流れに依存する。例えば、低圧化学蒸気蒸着を使用して窒化ケイ素を蒸着する場合、半導体ウエファーの両側が窒化ケイ素の蒸着物を受け取る。半導体ウエファーの裏側上に窒化ケイ素が存在すると、半導体ウエファーの形状を変形させる応力が発生し、また、結晶構造体の変形の可能性を生じさせると共に、回路の故障を生じさせる。更に、窒化ケイ素の蒸着は粒状物質を豊富に有する本質的に汚い作業であり、歩留まりを減少させる傾向がある。低圧化学蒸気蒸着プロセスを利用する場合、プロセス流れにおいて、半導体ウエファーの裏側上の窒化ケイ素の層を後に除去しなければならない。
【０００８】
エッチングが完了した後に除去を必要としないエッチングマスク材料を提供する方法を有することが有利である。更に、自動整合接点形成においてエッチング停止体として使用するための窒化ケイ素の代替え物を提供することが当分野における進歩である。
【０００９】
発明の概要
本発明は未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的なプロセスにおける構造体からのドープ二酸化ケイ素のエッチングに関する。本発明に従えば、ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第１の区域と未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第２の区域とを有する構造体が提供される。第１及び第２の区域は選択的なエッチングプロセスにより形成すべき地形学的な構造体を画定するように形状づけられる。高密度プラズマ装置を使用して、地形学的な構造体からドープ二酸化ケイ素を除去する。
【００１０】
ここで定義されるような高密度プラズマ装置は２つの電極を有する。２つの電極は上方の電極及び下方の電極である。２つの電極間に空間即ちギャップが存在する。上方の電極は時として上方の窓と呼ばれる。誘導的に結合されたプラズマは上方の電極（即ち上方の窓）に普通に適用される。時として、上方の電極に適用されるパワーを外側コイル及び内側コイルの如き２つの部品へ分割できる。上方の電極に適用されるパワーは普通源パワーと呼ばれ、本明細書で参照する。
【００１１】
エッチングされるウエファーの半導体基体は下方の電極上に置かれ、オプションとして、ＲＦパワーがこの電極に普通適用される。このパワーは普通バイアスパワーと呼ばれる。これらの条件下でのエッチングは約１０9ｃｍ-3よりも小さくないプラズマ密度を有し、作動圧力は普通１０ミリＴｏｒｒ（ｍＴ）又はそれ以下である。
【００１２】
フッ化エッチング化学物質を伴う高密度プラズマ源は、誘導的に結合されたパワーが直径２００ｍｍのウエファー表面当り約１０００ワット（Ｗ）よりも小さな量だけ上方の電極に供給されるように、構造体に適用される。換言すれば、源パワー密度は約０．０３２Ｗ／ｍｍ2又は１９．８９Ｗ毎平方インチよりも小さな量として表すことができる。従って、ドープ二酸化ケイ素は、未ドープ二酸化ケイ素の除去割合よりも大きな材料除去割合で構造体から除去される。
【００１３】
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）においては、ウエファーが位置する底部の電極のみが付勢される。従って、底部の電極は好ましくはウエファーと同じ寸法である。このように、パワー密度はパワーとウエファーの表面積との間の比率として定義される。しかし、高密度エッチング器においては、エッチング器においてプラズマを発生させる源パワーは上方の電極即ち上方の窓に適用される。コイルは上方の窓上に位置する。上方の窓上に位置するコイルの形状又は寸法に対して実質上制限はなく、プラズマ領域の寸法又は容積はコイルの寸法と必ずしも同じである必要はない。このように、パワー密度は底部の電極上に位置するウエファーの表面積上で上方の窓に適用される源パワーとして定義される。
【００１４】
本発明の方法は、未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的にドープ二酸化ケイ素を除去することのできる構造体に拡張される。本発明は半導体構造体の製造に使用するのに特に有利であることが判明した。１つの実施の形態においては、ドープ二酸化ケイ素の層が半導体基体上に形成される。次いで、未ドープ二酸化ケイ素の層がドープ二酸化ケイ素の層上に形成され、ドープ二酸化ケイ素の層へ延びる１又はそれ以上の開口をその中に提供するようにパターン化される。上述の高密度プラズマエッチングプロセスが行われ、パターン内の開口を通してドープ二酸化ケイ素を選択的に除去し、所定の地形学的な構造体を形成する。未ドープ二酸化ケイ素の層はエッチングプロセス中にエッチングマスクとして作用する。この実施の形態の下では、未ドープ二酸化ケイ素のエッチングマスクは、エッチングプロセスの完了後に、除去する必要がない。
【００１５】
本発明の別の実施の形態に従えば、構造体内のドープ及び未ドープの二酸化ケイ素の層の位置を逆にする。未ドープ二酸化ケイ素の層が半導体基体上に形成され、ドープ二酸化ケイ素の層がその上に形成される。フォトレジストがドープ二酸化ケイ素上に蒸着され、開口を提供するようにパターン化される。高密度プラズマエッチング構造体上に導かれ、未ドープ二酸化ケイ素の層で終端する開口を形成するようにドープ二酸化ケイ素を除去する。
【００１６】
本発明はドープ二酸化ケイ素を半導体構造体からエッチングする種々の応用にとって有用である。例えば、未ドープ二酸化ケイ素の層をドープ二酸化ケイ素の層の上下双方に配置できる。代わりに、本発明は半導体基体上の接点表面への自動整合接点穴を形成するために使用できる。自動整合接点穴は、最初に、薄い二酸化ケイ素の層、導体材料の層及び耐火金属シリサイド層からなる多層構造体を半導体基体上に提供することにより形成される。例として、多層構造体は、半導体基体上に順次形成されたゲート酸化層、ポリシリコン層及び耐火金属シリサイド層を含むことができる。次いで、未ドープ二酸化ケイ素の層が多層構造体上に形成される。
【００１７】
多層構造体は指定された地形学的形状を形成するためにパターン化され、開口は半導体基体へ延びる。次に、ドープ二酸化ケイ素が半導体基体上に形成される。パターン化されたエッチングマスク層を利用して、エッチングを意図するドープ二酸化ケイ素の層の選択された部分を露出させる。このプロセスを利用して形成される地形学的な構造体の一例はゲートスタックである。上述のような高密度プラズマエッチングを行って、ドープ二酸化ケイ素を選択的及び異方性的に除去し、自動整合接点開口がゲートスタック間で半導体基体上の接点表面へ延びるようにする。
【００１８】
理解できるように、本発明は多くの選択的なエッチングプロセスに従来使用されていた窒化ケイ素の代替え物として未ドープ二酸化ケイ素を提供する。他の応用においては、エッチング後に除去しなければならないフォトレジスト材料の使用は、本発明の下では、減少又は排除される。更に、本発明のエッチングプロセスは高密度プラズマエッチングで行うことができる。
【００１９】
本発明の上述及び他の利点及び目的を達成する方法のために、先に略述した本発明の一層特定の説明を、添付図面に示すその特定の実施の形態を参照して行う。これらの図面は本発明の典型的な実施の形態のみを示すものであり、それ故、その要旨を限定する意図のものではないことを理解すべきであり、添付図面を使用して本発明を更に特定かつ詳細に説明する。
【００２０】
好ましい実施の形態の詳細な説明
本発明は未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的なプロセスにおける構造体からのドープ二酸化ケイ素のエッチングに関する。本発明によれば、ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第１の区域と、未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第２の区域とを有する構造体が提供される。第１及び第２の区域は選択的なエッチングプロセスにより形成すべき地形学的な構造体を画定するように形状づけられる。しばしば、第１及び第２の区域は互いに物理的に接触する。パワー密度が、２００ｍｍ直径のウエファー当り約１０００Ｗよりも小さな量で、第１及び第２の区域の双方へ供給されるように、フッ化エッチング化学物質での高密度プラズマエッチングが構造体に適用される。従って、ドープ二酸化ケイ素は未ドープ二酸化ケイ素の除去割合よりも大きな材料除去割合で構造体から除去される。
【００２１】
本発明の重要な特徴は、高密度プラズマエッチングプロセスを使用する、未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的なドープ二酸化ケイ素の除去方法の発展である。ここで使用されるような「高密度プラズマエッチング」は、約１０9イオン／ｃｍ3よりも高い密度が存在する高密度プラズマエッチング器内で行われる任意のプラズマエッチングである。これは、一般に約１０8イオン／ｃｍ3から約１０9イオン／ｃｍ3よりも少ない範囲のイオン濃度を有する反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）や磁気的に増強された反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）の如き他のプラズマエッチングプロセスと対比される。高密度プラズマエッチングは、これらが生じさせる大きな材料除去割合のために注目に値する。二酸化ケイ素の典型的な高密度プラズマエッチング割合は約５，０００Å／分から約１０，０００Å／分までの範囲である。ＲＩＥプロセスは普通約５，０００Å／分を越えない。
【００２２】
ここで使用されるような「材料除去割合」は単位時間当りの単位長さとして表現される。ここで表現されるような材料除去割合は、材料の表面がエッチング化学物質に実際晒されている間の時間の量にわたってのみ測定される。例えば、ある実施の形態が第１の層を貫通する開口をエッチングすることにより露出される第２の層を含む場合は、第１の層の材料除去割合は、開口がその中に形成されている間の時間だけ計算され、一方、第２の層の材料除去割合は、その表面が開口を通してエッチング科学物質に晒された後の時間期間だけ測定される。材料除去割合を測定するこの方法は、異なる時間長さ期間に晒されることがある表面間の客観的で一貫した比較を許容する。
【００２３】
高密度エッチング器は、エッチングすべき構造体の表面へ送給される単位面積当りのエネルギー率として定義されるパワー密度の作動パラメータを含む作動パラメータの範囲内で使用することができる。当分野におけるほぼすべての従来の応用においては、高密度プラズマエッチング器は、２００ｍｍ直径のウエファー当り約１０００Ｗ又はそれ以上の範囲において、その最大パワー密度又はその近傍で使用されてきた。パワー密度のこの範囲は、ここでは、「高パワー密度」と呼ぶ。高密度プラズマエッチング器はまた、２００ｍｍ直径のウエファー当り約１０００Ｗよりも小さな範囲としてここで定義される「中パワー密度」及び２００ｍｍ直径のウエファー当り約３００Ｗよりも小さな範囲としてここで定義される「低パワー密度」を含む一層少ないエネルギーを送給できる。従って、用語がここで使用される場合、高密度プラズマエッチング器内での高密度プラズマエッチングプロセスは「中パワー密度」又は「高パワー密度」で行うことができる。
【００２４】
高密度プラズマエッチングにおけるパワー密度の減少は、これによってドープ二酸化ケイ素を除去する割合を大幅に減少させることが期待できる。しかし、高密度プラズマエッチングにおけるドープ二酸化ケイ素の材料除去割合は、これに供給されるパワー密度のほんの弱い関数であることが判明した。換言すれば、ドープ二酸化ケイ素に対するパワー密度の減少はドープ二酸化ケイ素の除去割合をほんの少しだけ減少させるか又は全く減少させないことが判明した。また、未ドープ二酸化ケイ素の材料除去割合はパワー密度の強い関数であることが観察された。高密度プラズマエッチングプロセスにおけるパワー密度の減少は未ドープ二酸化ケイ素の除去割合を大幅に減少させる。
【００２５】
高パワー密度では、ドープ二酸化ケイ素と未ドープ二酸化ケイ素との間に選択性は殆ど又は全くない。しかし、未ドープ二酸化ケイ素の除去割合が中及び低パワー密度で大幅に低下すると、ドープ二酸化ケイ素と未ドープ二酸化ケイ素との間に実質的な選択性が生じる。中及び低パワー密度設定では、本発明に従って、ドープ二酸化ケイ素は未ドープ二酸化ケイ素除去の材料除去割合よりも１０倍又はそれ以上の割合で除去することができる。十分に理解できないが、高密度プラズマエッチング中に露出した未ドープ二酸化ケイ素上に蒸着したポリマーは未ドープ二酸化ケイ素に対する選択性を提供するに当たりある役割を果たすものと考えられる。このようなポリマーはエッチング化学物質とエッチング中に除去される材料との間の化学反応中に発生される。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態に係る一般的なエッチングプロセスは、エッチングすべきウエファー又は他の構造体を高密度プラズマエッチング器の室内に置くことにより、行われる。典型的なウエファーはほぼ円形で、約８インチ（約２０３．２ｍｍ）の直径を有する。中及び低パワー密度は高密度プラズマエッチング器の室内の上方の電極及び下方の電極へ送給される電源を制御することにより発生する。従って、８インチのウエファーについては、源パワーは、中パワー密度に対しては約５００Ｗから約１，０００Ｗまでの範囲で、又は、低パワー密度に対しては約５００Ｗよりも小さな範囲で、上方の電極に供給される。バイアスパワーＰBは、ＰS−２００≦ＰB≦ＰS＋２００（ここに、ＰSは上記で定義したような源パワーである）として定義される量で、下方の電極に供給される。好ましくは、ＰS−１００≦ＰB≦ＰS＋１００であり、最も好ましくは、源パワー及びバイアスパワーはほぼ等しい。
【００２７】
高密度プラズマエッチングは好ましくはＣ2Ｆ6、ＣＦ4、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3、Ｃ2ＨＦ5、ＣＨ3Ｆ及びその組み合わせのグループから選択されたフッ化エッチング化学物質を使用する。構造体のエッチング中に使用できる実質上気相の他のフッ化エッチング剤が存在する。不活性ガスはフッ化エッチング剤と組み合わせてしばしば使用される。アルゴン、窒素及びヘリウムはこのような不活性ガスの例である。しかし、最も好ましいガスはＣ2ＨＦ5、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3及びアルゴンである。代わりに、ＣＨ2Ｆ2に代えてＣＨ3Ｆを使用することができる。特に、好ましいエッチング剤は炭素原子のための結合を飽和するのに十分なフッ素原子を有しないガスとして定義されるフッ素欠損ガスを含む。
【００２８】
現在実践されているように、高密度プラズマエッチング中の温度は、約０℃から約３０℃までの範囲の温度を有する水の如き流体で下方の電極を冷却することにより制御される。しばしば、許容できるウエファー温度の上限は約１３０℃でのフォトレジスト材料の軟化温度により画定される。適当な作動圧力は数ある中でのエッチング化学物質の関数であり、当業者により理解される。しかし、大半の場合は、高密度プラズマエッチングのための好ましい圧力は約１ミリＴｏｒｒから約１０ミリＴｏｒｒまでの範囲にある。
【００２９】
上述のような関連する中及び低パワー密度での高密度プラズマエッチングはここで説明するような本発明の方法の種々の実施の形態に実質上適用できる。未ドープ二酸化ケイ素の除去割合よりも少なくとも１０倍大きな割合で構造体からドープ二酸化ケイ素を除去するエッチングプロセスの例においては、８インチの半導体ウエファーを高密度プラズマエッチング器内に置いた。約８００ワットの源パワーを上方の電極へ送給し、約８００ワットのバイアスパワーを下方の電極へ適用した。約４：３：３の割合でのＣ2ＨＦ5、ＣＨＦ3及びＣＨ2Ｆ2の化学物質内において、約３ミリＴｏｒｒの作動圧力で、エッチングを行った。
【００３０】
図１−７は未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的なドープ二酸化ケイ素の除去により形成できるいくつかの構造体に関するような本発明の方法を示す。図１は上方の電極１１と、下方の電極１３と、冷却流体１５の流れとを有する高密度プラズマエッチング器１０を示す。好ましくはケイ素からなり、単結晶性ケイ素を実質的に含むことのできる半導体基体１２も図１に示す。半導体基体１２の上に重なった第１の層１４はドープ二酸化ケイ素を実質的に含む。好ましくは、第１の層１４及びここに開示する他のドープ二酸化ケイ素の構造体は、リンホウケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）又はリンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）を実質的に含む。最も好ましくは、第１の層１４は約３重量％又はそれ以上のホウ素ドープ剤濃度、或いは、約３重量％又はそれ以上のリンドープ剤濃度を有する二酸化ケイ素を実質的に含む。この開示の目的のため、「第１の層」はドープ二酸化ケイ素を実質的に含む層を言う。
【００３１】
未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第２の層１６は第１の層１４上に形成される。この開示の目的のため、「第２の層」は未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む層を言う。第２の層１６の未ドープ二酸化ケイ素は、例えば、熱プロセスにより、プラズマ増強蒸着プロセスにより、好ましくは炭素又は水素内で豊富な普通のＴＥＯＳ前駆物質蒸着により、又は、酸素を伴った気体シラン（ＳｉＨ4）の前駆物質により、形成できる。第２の層１６は第１の層１４を露出させる第１の選択されたパターン１８を形成するように処理される。
【００３２】
次いで、図１に示す構造体が上述の高密度プラズマエッチングに従ってエッチングされる。好ましいエッチングは下方の半導体基体１２への第１の選択されたパターン１８に整合する区域において第１の層１４からドープ二酸化ケイ素を異方性的に除去する。高密度プラズマエッチングは第１の選択されたパターン１８のものに実質上対応する横寸法を有する開口２０（破線で示す）を形成する。更に、開口２０は半導体基体１２上に位置する接点表面２４と、半導体基体１２に実質上直交する側壁２２とにより画定される。第２の層１６は、高密度プラズマエッチングが第１の選択されたパターン１８に整合した部分を除いて第１の層１４から材料を除去するのを阻止する。開口２０の形成後、接点表面２４とその上の層との間に電気的な接続を提供するために、導電性材料を実質的に含む接点プラグを開口２０内に形成することができる。このような接点プラグは第１の選択されたパターン１８及び開口２０により画定され、図１に仮想線で示される。接点プラグは当業界で十分理解されたプロセスに従って形成される。同様に、ここに開示する他の実施の形態においては、接点プラグの如き構造体は半導体基体上の接点表面へ延びる接点開口として形成することができる。
【００３３】
図２、３は、本発明のエッチングプロセスを適用し、未ドープ二酸化ケイ素上にドープ二酸化ケイ素を形成するような別の構造体を示す。図２に示すように、未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第２の層１６は半導体基体１２上に形成される。未ドープ二酸化ケイ素は、熱プロセス、プラズマ増強蒸着プロセス、好ましくは炭素又は水素内で豊富な普通のＴＥＯＳ前駆物質蒸着、又は、酸素を伴った気体シラン（ＳｉＨ4）の前駆物質を含む任意の普通の方法により形成することができる。
【００３４】
フォトレジスト層２６が第２の層１６上に形成され、第１の選択されたパターン２８を生じさせるようにパターン化される。次いで、第２の層１６は、そこから未ドープ二酸化ケイ素を選択的に除去するように第１の選択されたパターン２８を介して異方性的にエッチングされる。第２の層１６の異方性的なエッチングは当分野で使用される任意の普通のエッチングプロセスとすることができる。従って、第２の層１６を貫通して開口３０（破線で示す）が形成され、半導体基体１２を露出させると共に、図３に示すような未ドープ二酸化ケイ素のキャップ１７を形成する。ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第１の層１４は、不働態化層として、未ドープ二酸化ケイ素のキャップ１７及び半導体基体１２上に蒸着される。エッチングマスク層３２は第１の層１４上に形成され、未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含むことができる。代わりに、エッチングマスク層３２はフォトレジスト材料又は高密度プラズマエッチングに対して抵抗性のある別の適当な材料で構成することができる。エッチングマスク層３２は開口３０に対して実質上垂直に整合する第２の選択されたパターン３４を形成するようにパターン化される。
【００３５】
次いで、図３に示す構造体は上述のような本発明の高密度プラズマエッチングに従ってエッチングされる。好ましいエッチングは下方の半導体基体１２及び第２の層１６への第２の選択されたパターン３４に整合する区域において第１の層１４からドープ二酸化ケイ素を異方性的に除去する。高密度プラズマエッチングは第２の選択されたパターン３４及び開口３０のものに実質上対応する横寸法を有する接点開口３６を形成する。未ドープ二酸化ケイ素のキャップ１７は接点開口３６の過剰エッチングを阻止し、未ドープ二酸化ケイ素のキャップ１７間に位置する接点表面２４に対する半導体基体１２の露出の度合いを制限する。更に、エッチングマスク層３２は、高密度プラズマエッチングが第２の選択されたパターン３４に整合した部分を除いて第１の層１４から材料を除去するのを阻止する。従って、接点開口３６は接点表面２４と自動整合する。未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的である本発明の高密度プラズマエッチングは、エッチング停止構造体としての二酸化ケイ素の使用の必要性を回避する。
【００３６】
本発明の方法の更なる実施の形態は図４、５に示すような１又はそれ以上のゲートスタックを形成するために使用される。多層構造体５０は半導体基体１２上に形成される。多層構造体５０は半導体基体１２を覆うゲート酸化層３８を有する。ゲート酸化層３８は多層構造体５０の他の層に比べて比較的薄くすることができる。ポリシリコン層４０はゲート酸化層３８上に形成される。ポリシリコン層４０上には耐火金属シリサイド層４２が位置する。耐火金属シリサイドの既知の利点はその小さな抵抗性である。ここに述べる本発明の目的のための耐火金属シリサイド層４２は、チタン、クロム、タンタル、プラチナ、タングステン、ジルコニウム及びまたモリブデンのうちの少なくとも１つのシリサイドを含む。好ましくは、耐火金属シリサイド層４２はタングステンシリサイド（ＷＳｉx）を実質的に含む。
【００３７】
耐火金属シリサイド層４２の上に位置する第２の層１６は未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含み、熱的なものを含む任意の既知の手段により、プラズマ増強蒸着プロセスにより、好ましくは炭素又は水素内で豊富な普通のＴＥＯＳ前駆物質蒸着により、又は、酸素を伴った気体シラン（ＳｉＨ4）の前駆物質により、形成できる。次に、フォトレジスト層２６が第２の層１６上に設けられ、第１の選択されたパターン２８を形成するようにパターン化される。多層構造体５０は、図５に示すようなゲートスタック４８を形成するようにそこから材料を選択的に除去するために第１の選択されたパターン２８を介して異方性的にエッチングされる。多層構造体５０のエッチングは当分野で使用される任意の普通のエッチングプロセスとすることができる。各ゲートスタック４８は第２の層１６のエッチング中に形成される未ドープ二酸化ケイ素のキャップ４４をその上に有する。
【００３８】
図５に示すように、スペーサ４６が各ゲートスタック４８の横表面上に位置する。スペーサ４６は、ゲートスタック４８上に蒸着された窒化ケイ素の層をスペーサエッチングすることにより形成される。スペーサ４６は半導体基体１２に対してほぼ垂直である。代わりに、スペーサ４６は未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含むことができる。このように、スペーサ４６及び未ドープ二酸化ケイ素のキャップ４４の双方は同じ材料で形成することができ、各々エッチング停止体として作用する。
【００３９】
ゲートスタック４８の形成時に、接点表面２４が半導体基体１２上でゲートスタック間に画定される。プロセスのこの時点で、ドープ二酸化ケイ素、好ましくはＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧの如き材料を実質的に含む第１の層１４はゲートスタック４８及び半導体基体１２上に蒸着される。次いで、エッチングマスク層３２が第１の層１４上に施される。エッチングマスク層３２は破線で示す第２の選択されたパターン３４を生じさせるように処理される。次いで、図５の構造体が上述のような本発明の高密度プラズマエッチングに従ってエッチングされる。好ましいエッチングはゲートスタック４８間で第２の選択されたパターン３４に整合する区域内で第１の層１４からドープ二酸化ケイ素を異方性的に除去し、接点表面２４を露出させる。未ドープ二酸化ケイ素のキャップ４４及びスペーサ４６はゲートスタック４８内への過剰エッチングを阻止し、接点表面２４に対する半導体基体１２の露出を制限する。従って、接点表面２４及びスペーサ４６により接点開口３６が画定される。
【００４０】
更に、スペーサ４６及び未ドープ二酸化ケイ素のキャップ４４はゲートスタック４８を高密度プラズマエッチングから保護する。エッチングは未ドープ二酸化ケイ素のキャップ４４及び窒化ケイ素又は未ドープ二酸化ケイ素のスペーサ４６のものよりも大きな材料除去割合で第１の層１４からドープ二酸化ケイ素を除去する。好ましくは、エッチングは未ドープ二酸化ケイ素のものよりも少なくとも１０倍大きな、ドープ二酸化ケイ素のための材料除去割合を有する。このように、接点開口３６はゲートスタック４８のスペーサ４６間で自動整合する。接点開口３６の自動整合アスペクトはエッチングの選択性によるものであり、第２の選択されたパターン３４の不整合の場合でさえも、第１の層１４の高密度プラズマエッチングが隣接するスペーサ４６間で直接接点表面２４上に接点開口３６を正確に配置するのを保証する。高密度プラズマエッチングはまた、半導体基体１２、スペーサ４６内の任意の窒化ケイ素及びエッチングマスク層３２内の任意のフォトレジスト材料からの半導体性材料の除去割合よりも大きく、好ましくはそれよりも少なくとも１０倍大きなドープ二酸化ケイ素の材料除去割合を生じさせる。
【００４１】
図６は、第１の層１４上に形成された付加的な構造体と共に、図４、５で行われたような一対のゲートスタック４８間での接点開口の形成を示す。一般に、図５のエッチングマスク層３２は図６に示すような上方の多層構造体５６と交換される。特に、上方の多層構造体５６は、第１の層１４上に順次形成されたポリシリコン層４０、耐火金属シリサイド層４２及び未ドープ二酸化ケイ素の層５４を有する。図６に示すような主要な開口５１及び補助の開口５２は上方の多層構造体５６内に形成される。主要な開口５１は１つの対のゲートスタック４８上にほぼ位置し、一方、補助の開口５２は別の対のゲートスタック４８上に位置する。主要な開口５１は第１の層１４の主要な高密度プラズマエッチングを整合させるために設けられる。
【００４２】
次いで、フォトレジスト層５８が補助の開口５２を実質上満たすように未ドープ二酸化ケイ素の層５４上に形成され、一方、主要な開口５１は露出したままである。フォトレジストパターンは、主要な開口５１との整合が重大ではないようなものである。次いで、上述のような本発明の高密度プラズマエッチングを適用する。特に、ドープ二酸化ケイ素が第１の層１４から除去され、図５を参照して説明したように接点開口３６がその中に形成される。ゲートスタック４８のスペーサ及び未ドープ二酸化ケイ素のキャップはエッチングプロセスのためのエッチング停止体であり、接点表面２４と自動整合するようにエッチングを導く。更に、上方の多層構造体５６の未ドープ二酸化ケイ素の層５４は下側の層をこの実施の形態におけるエッチングプロセスから保護するエッチングマスクである。高密度プラズマエッチングが好ましいが、図６の構造体は、フォトレジスト層５８及び未ドープ二酸化ケイ素の層５４の双方に対して選択的であるが第１の層１４内のドープ二酸化ケイ素に対しては選択的でない任意の適当なエッチング装置を使用してエッチングすることができる。
【００４３】
図７は半導体基体への接点開口を形成するためにドープ二酸化ケイ素を選択的に除去するための高密度プラズマエッチングプロセスを使用する別の方法を示す。この実施の形態においては、図５のエッチングマスク層３２の代わりに、上方の一連のゲートスタック４８を用いる。全体を符号６０で示す下方の一連の実質上平行なゲートスタック４８は、好ましくは図４、５のゲートスタック４８を参照して上述したプロセスに従って、半導体基体１２上に形成される。ドープ二酸化ケイ素を実質的に含む第１の層１４は第１連６０上に位置し、半導体基体１２により支持される。全体を符号６２で示す第２連の実質上平行なゲートスタック４８は第１の層１４により支持される。再度、第２連６２のゲートスタック４８は好ましくは図４、５のゲートスタック４８を参照して上述したプロセスに従って形成される。
【００４４】
図７において、第１連６０の各ゲートスタック４８は第１連６０の方向成分を画定するページ内へ延びる長手軸線を有する。同様に、第２連６２の各ゲートスタック４８は第２連６２の方向成分を画定するページ内へ延びる長手軸線を有する。図７に示す実施の形態においては、第１連６０の方向成分は第２連６２の方向成分に対して実質上平行である。代わりに、第１連６０及び第２連６２は、そのそれぞれの方向成分が互いに実質上直交するように位置決めすること（ただし、これに限定されない）を含むある他の方法で整合させることができる。
【００４５】
第２連６２のゲートスタック４８は、第２連６２の隣接するゲートスタック４８間でこれに実質上平行な一連の細長い開口を有する第２の選択されたパターン６４を画定する。第２の選択されたパターン６４を通してここで述べたような高密度プラズマエッチングを適用し、破線で示すような接点開口３６を形成する。第２連６２の各ゲートスタック４８上の未ドープ二酸化ケイ素のキャップ５２はエッチングマスクとして作用し、高密度プラズマエッチングが第２の選択されたパターン６４に整合した部分を除いて第１の層１４から材料を除去するのを阻止する。窒化ケイ素を実質的に含んでいると未ドープ二酸化ケイ素を実質的に含んでいるとに拘わらず、第２連６２のスペーサ４６はまた、エッチングマスクとして作用する。第１連６０の未ドープ二酸化ケイ素のキャップ４４及びスペーサ４６はエッチング停止表面として作用し、エッチング装置が第１連６０から材料を実質的に除去するのを阻止する。図７のエッチング停止及びエッチングマスク表面の組み合わせ機能は接点表面２４と自動整合する接点開口３６を提供する。
【００４６】
本発明のこの方法は集積回路等の製造に使用されるものに限定されない種々幅広い構造体に対して適用できる。エッチングが可能である未ドープ及びドープの双方の二酸化ケイ素を含む任意の構造体は本発明により使用できる。高密度プラズマエッチングはこのような構造体に適用でき、特にここで述べたもの以外の種々の型式の構造体を形成するために、未ドープ二酸化ケイ素に対して選択的にドープ二酸化ケイ素を除去する。
【００４７】
本発明はその精神又は本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形態として具体化できる。説明した実施の形態は、すべての点に関して、単なる例示で限定を意図するものではないと考えるべきである。それ故、本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲により規定される。特許請求の範囲の趣意及び等価範囲内のすべての変形はその範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１つの実施の形態に従ってエッチングされる、高密度プラズマエッチング器内の多層構造体の部分横断面立面図である。未ドープ二酸化ケイ素の層はドープ二酸化ケイ素の層上に形成され、パターン化される。高密度プラズマエッチングを行って、ドープ二酸化ケイ素を選択的に除去する。
【図２】  未ドープ二酸化ケイ素の層内に開口を形成する本発明の別の実施の形態に係る予備工程の部分横断面立面図である。
【図３】  図２の構造体の部分横断面立面図である。ドープ二酸化ケイ素の層が形成され、高密度プラズマエッチングにより選択的に除去されて、下側の未ドープ二酸化ケイ素の層がエッチング停止体として作用するようにする。
【図４】  本発明に従ってそこからゲートスタックを形成する構造体の部分横断面立面図である。
【図５】  一対のゲートスタック間での接点開口の形成を示す部分横断面立面図である。ゲートスタックは上方の未ドープ二酸化ケイ素の層と、高密度プラズマエッチングにとって選択的な未ドープ二酸化ケイ素のスペーサとを有する。
【図６】  ２つの接点開口を順次形成する本発明の別の実施の形態を示す部分横断面立面図である。対をなすゲートスタック間での接点開口の形成中、未ドープ二酸化ケイ素はエッチング停止体及びエッチングマスクの双方として使用される。プロセスの中間工程において第１の開口を通してエッチング中に第２の開口を実質的に満たすためにフォトレジスト層が使用される。
【図７】  図５の実施の形態の変形例を示す部分横断面立面図である。未ドープ二酸化ケイ素の層と、未ドープ二酸化ケイ素のスペーサとをそれぞれ有する上方の対のゲートスタックは高密度プラズマエッチングのためのエッチングマスクとなるように位置する。下方の対のゲートスタックはエッチング停止体となるように及び自動整合接点開口を形成するように位置する。
【図１】
0003902726.tif 000002
【図２】
0003902726.tif 000003
【図３】
0003902726.tif 000004
【図４】
0003902726.tif 000005
【図５】
0003902726.tif 000006
【図６】
0003902726.tif 000007
【図７】
0003902726.tif 000008