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技術 半導体装置用ボトル型ディープトレンチの製造方法

出願人 プロモステクノロジーインコーポレイテッドモーゼルバイテリックインコーポレイテッドジーメンス・アー・ゲー
発明者 林明弘李錦瑞蔡念諭
出願日 2000年6月27日 (20年6ヶ月経過) 出願番号 2000-192567
公開日 2002年1月25日 (18年11ヶ月経過) 公開番号 2002-025978
状態 特許登録済
技術分野 半導体のドライエッチング 半導体集積回路 半導体メモリ
主要キーワード 回路構成部分 誘電ガラス 高ガス圧 クラウン型 プラズマガス流 パッドスタック 回路構成部品 ボトル型
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年1月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

製造コストの増加を招くことなく、40pF以上の電気容量が得られる高側壁面を備えたボトル型ディープトレンチの製造工程を開発する。

解決手段

くびれ部分21は、約87:13:35sccmの流量で供給される臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウム酸素からなるエッチングガスを用いてエッチングし、トレンチ下部23は、約113±12:17±2:46±5sccmの流量比で供給される臭化水素、フッ化窒素、ヘリウム・酸素、および10〜40sccmの流量で供給される塩素ガスからなるエッチングガスによってプラズマエッチングする。トレンチの下部23の幅は、臭化水素および(または)窒化水素の流量が実質的に30%増加することによりプラズマチャンバーポリマー堆積しない。

概要

背景

半導体装置に備えられる標準型コンデンサとして、クラウン型コンデンサとディープトレンチ型コンデンサの2種類がある。コンデンサは、所定間隔を有する一組の電導面によって挟まれる誘電体層で構成される。半導体製造技術においては、緊密に充てんされた回路構成部品単位面積当たり密度が大きくなる傾向にあるので、各回路構成部分が占める面積を小さくする技術が必要とされている。そこで、ディープトレンチの技術が開発され、構造の面で、基板の表面に対して直角の方向に形成された大面積のディープトレンチコンデンサが開発されている。

概要

製造コストの増加を招くことなく、40pF以上の電気容量が得られる高側壁面を備えたボトル型ディープトレンチの製造工程を開発する。

くびれ部分21は、約87:13:35sccmの流量で供給される臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウム酸素からなるエッチングガスを用いてエッチングし、トレンチ下部23は、約113±12:17±2:46±5sccmの流量比で供給される臭化水素、フッ化窒素、ヘリウム・酸素、および10〜40sccmの流量で供給される塩素ガスからなるエッチングガスによってプラズマエッチングする。トレンチの下部23の幅は、臭化水素および(または)窒化水素の流量が実質的に30%増加することによりプラズマチャンバーポリマー堆積しない。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

(a)基板上にパッドスタック層を形成する工程と、(b)光露光工程を用いて前記パッドスタック層内に通し穴を形成する工程と、(c)第二所定流量での第二エッチングガスを用いて第二プラズマエッチング工程を行い、前記基板内に上方トレンチセクションを形成する工程と、(d)第三所定流量での塩素ガスを含む第三エッチングガスを用いて第三プラズマエッチングを行い、前記上方トレンチセクション下の前記基板内に幅を大きくした下方トレンチセクションを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体基板内にディープトレンチを形成する方法。

請求項2

前記パッドスタック層は、窒化層および誘電ガラス層からなる、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記第二プラズマエッチング工程の以前に、第一エッチングガスを用い、前記通し穴が形成されたときに形成され得る自然酸化層を除去するための第一プラズマエッチング工程をさらに有する、請求項1または2に記載の方法。

請求項4

前記塩素ガスは10sccm以上の流量で供給される、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。

請求項5

前記塩素ガスは、10〜40sccmの流量で供給される、請求項4に記載の方法。

請求項6

前記第二エッチングガスおよび第三エッチングガスは共に、臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウム酸素の混合からなり、前記第三エッチング工程における前記臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウムと酸素の混合の流量は、前記第二エッチング工程の場合より約20〜40%大きい、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。

請求項7

前記第二エッチングガスおよび第三エッチングガスは共に、臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウムと酸素の混合からなり、前記第三エッチング工程における前記臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウムと酸素の混合の流量は、前記第二エッチング工程の場合より約30%大きい、請求項6に記載の方法。

請求項8

前記第二エッチングガスおよび第三エッチングガスは共に、ヘリウムと酸素の比率が実質的に70%:30%であるヘリウム・酸素の混合を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。

請求項9

前記第二エッチングガスは、第二エッチング工程において実質的に87:13:35の流量比で供給される臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウム・酸素の混合からなる、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。

請求項10

前記第三エッチングガスは、第三エッチング工程において実質的に113±12:17±2:46±5sccmの流量比で供給される臭化水素、フッ化窒素、およびヘリウム・酸素からなる、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。

背景技術

0001

本発明は、ディープトレンチコンデンサを少なくとも一つ含んだサブミクロンサイズ半導体装置の製造方法に係り、特に、プラズマチャンバー(plasma chamber )壁にポリマー堆積するといった問題を発生することなく、直径を大きくした、より一般的に言えば、その下部における円周または断面積を大きくした一つ以上のボトル型ディープトレンチを半導体装置内に製造する方法に関するものである。

0001

半導体装置に備えられる標準型のコンデンサとして、クラウン型コンデンサとディープトレンチ型コンデンサの2種類がある。コンデンサは、所定間隔を有する一組の電導面によって挟まれる誘電体層で構成される。半導体製造技術においては、緊密に充てんされた回路構成部品単位面積当たり密度が大きくなる傾向にあるので、各回路構成部分が占める面積を小さくする技術が必要とされている。そこで、ディープトレンチの技術が開発され、構造の面で、基板の表面に対して直角の方向に形成された大面積のディープトレンチコンデンサが開発されている。

0002

0003

発明が解決しようとする課題

0004

0005

0006

0007

課題を解決するための手段

0008

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発明を実施するための最良の形態

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0017

0018

0019

実施例1
図1では、パッド酸化層11、窒化ケイ素層12、およびホウ酸ケイ酸塩ガラス誘電体層14からなるパッドスタック層15が、化学蒸着によって基板10上に形成される。それから、パッドスタック層15上に光露光工程が施されることにより、フォトレジストパターン16が形成される。

0020

0021

0022

0023

0024

実施例2〜3
実施例2〜3の手順は、塩素ガスの流量がそれぞれ25sccmおよび40sccmまで増加されたことを以外は実施例1と同じである。ディープトレンチの幅は、それぞれ296μmおよび333μmと測定された。

0025

比較例1
比較例1の手順は、プラズマガス流に塩素ガスを加えないこと以外は実施例1と同じである。ディープトレンチの幅は160μmと測定された。

発明の効果

0026

0027

0028

図面の簡単な説明

0029

--

0030

図1パッドスタック誘電体層およびフォトレジストパターンが基板上に形成されることを示す略図である。
図2フォトレジスト層を利用した反応イオンエッチングまたはプラズマエッチング技術によって、パッドスタック層を突き抜けて開口部が形成されることを示す略図である。
図3基板に第二プラズマエッチング工程を施すことによって、基板内くびれプロファイルが形成されることを示す略図である。
図4高ガス圧力であるが同じプラズマエッチングガスを用いた第三プラズマエッチング工程に切換えることにより、トレンチ幅の狭くなった斜面を実質的に改良することを示す略図である。
図5図4に示される工程に続くものとして、本発明である新規のプラズマエッチング要素を用いてボトル型トレンチが形成されることを示す略図である。

0031

10…基板、11…パッド酸化層、12…窒化ケイ素層、14…ホウ酸ケイ酸塩ガラス誘電体層、15…パッドスタック層、16…フォトレジスト層、20…開口部、21…くびれ型プロファイル、22…(トレンチの)下部、23…ボトル型ディープトレンチ。

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