半導体装置の製造方法
【課題】 イオン注入領域をパターン形成した感光性樹脂を除去する時に、シリコン基板を酸化させないことで、酸化による基板の削れを抑制する。
【解決手段】 半導体基板１０３にトランジスタのゲート電極１０１を形成し、半導体基板の上に絶縁膜１０４を堆積する工程と、絶縁膜１０４の上に感光性樹脂１０５を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、感光性樹脂のパターンに従って絶縁膜を薬液を用いて除去することで絶縁膜のパターンを形成する工程と、絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、感光性樹脂を除去した半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。これにより、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができるため、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。
【解決手段】 半導体基板１０３にトランジスタのゲート電極１０１を形成し、半導体基板の上に絶縁膜１０４を堆積する工程と、絶縁膜１０４の上に感光性樹脂１０５を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、感光性樹脂のパターンに従って絶縁膜を薬液を用いて除去することで絶縁膜のパターンを形成する工程と、絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、感光性樹脂を除去した半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。これにより、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができるため、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入領域のパターン形成に使用したレジストを除去する時に、シリコン基板を酸素プラズマにより酸化することを抑制し、酸化にともなう基板の削れ量を抑制するための半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法において、イオン注入工程はトランジスタを形成するために重要な工程である。イオン注入を実施するにあたり、注入が必要な領域、不必要な領域を打ち分けるために、レジストを用いてパターン形成し、注入後、レジストを除去する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来技術の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図５は従来技術の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図５において、９０１はゲート電極、９０２はスペーサ、９０３はシリコン基板、９０４は感光性樹脂、９０５はヒ素注入領域、９０６は注入硬化層、９０７はアッシング酸化膜、９０８は基板削れ、である。
【０００５】
ゲート電極９０１とゲート電極９０１にサイドウォール状に形成されたスペーサ９０２が形成されたシリコン基板９０３において（ＳＴＥＰ１）、シリコン基板９０３上に、感光性樹脂９０４を用いて、注入する領域をパターン形成する（ＳＴＥＰ２）。次に、イオン注入を実施し（ＳＴＥＰ３）、シリコン基板９０３が露出している領域にはヒ素注入層９０５が、感光性樹脂９０４の表面には注入硬化層９０６が形成される。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。この時の注入深さは数ｎｍ台である。一方、感光性樹脂９０４の表面には炭素間の重合が促進されてより架橋構造となった注入硬化層９０６が形成され、この注入硬化層９０６は硫過水洗浄では十分に溶解せず除去できない。次に、酸素プラズマを用いて、感光性樹脂９０４を除去する（ＳＴＥＰ４）。このとき、シリコン基板９０３が露出するため、酸素プラズマによりシリコン基板９０３は酸化され、アッシング酸化膜９０７が形成される。例えば、上部にマイクロ波電源と下部にＲＦ電源が接続されたドライエッチング装置にて、酸素ガス流量を３０００ｓｃｃｍ、ガス圧力を１０Ｐａ、マイクロ波電力を３０００Ｗ、ＲＦ電力を１００Ｗの条件でアッシングする。前述のアッシング条件の場合、約５ｎｍほどのアッシング酸化膜が形成される。次に、洗浄処理を実施し、アッシング酸化膜が除去され、基板削れ９０８が形成される（ＳＴＥＰ５）。一般的に、シリコンが酸化してシリコン酸化膜を形成すると体積が２．２倍になるので、アッシング酸化膜が５ｎｍ形成された時、酸化に使用されたシリコン膜厚は２．３ｎｍとなる。すなわち、シリコン基板９０３が２．３ｎｍ削れたことになる。さらに、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ４を繰り返すと、さらにシリコン基板９０３が２．３ｎｍ削られることになる。したがって、複数回数の注入工程を行うと、最初に形成されたヒ素注入層９０６が消失することになる（ＳＴＥＰ６）。
【特許文献１】特開昭６１−２３１５５５号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２９６７号公報
【特許文献３】特開２０００−２００８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、半導体装置の微細化にともない、エクステンション領域の注入深さはますます浅くなり、数ｎｍ程度の注入深さも珍しくはない。一方、レジストを除去する時に使用する酸素プラズマにて、シリコン基板は酸化される。このとき、シリコン基板の一部が酸化で消費されるため、前工程で注入されたシリコン層が酸化に使われると、注入領域にて注入層が消失することになる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、上記従来の問題点を解決するもので、イオン注入領域をパターン形成した感光性樹脂を除去する時に、シリコン基板を酸化させないことで、酸化による基板の削れを抑制する半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。
【０００９】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンを形成した前記半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程と、前記プラズマを照射した後、前記感光性樹脂を除去する工程と、前記絶縁膜のうち前記プラズマで照射された領域を、薬液を用いて除去して前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターンを形成した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。
【００１０】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程の後に、前記絶縁膜の上に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程を含む。
【００１１】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスにおいて、酸素とフルオロカーボンガスの流量比が５０以上である。
【００１２】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記フルオロカーボンガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせである。
【００１３】
請求項６記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜を除去する工程において、前記薬液がフッ酸もしくはアンモニア過水である。
【００１４】
請求項７記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、もしくは、他のシリコン化合物である。
【００１５】
請求項８記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板にトランジスタのゲート電極およびその側壁に第１の絶縁膜を形成し、前記半導体基板の上に前記第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積する工程と、前記第２の絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記第２の絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記第２の絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記第２の絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。
【００１６】
請求項９記載の半導体装置の製造方法は、請求項８記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜との前記薬液での選択比が、０．２以下である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、感光性樹脂のパターンに従って絶縁膜を薬液を用いて除去することで絶縁膜のパターンを形成する工程と、絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程とを行うので、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。
【００１８】
本発明の請求項２記載の半導体装置の製造方法によれば、感光性樹脂のパターンを形成した半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程と、プラズマを照射した後、感光性樹脂を除去する工程と、絶縁膜のうちプラズマで照射された領域を、薬液を用いて除去して絶縁膜のパターンを形成する工程とを行うので、半導体基板を露出させないで、イオン注入領域をパターン形成した感光性樹脂を、酸素プラズマを用いて除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。この場合、感光性樹脂のパターンを形成した半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射することで、プラズマに曝された領域と、プラズマに曝されていない領域域との選択比が向上し、プラズマに曝された領域を選択的に除去することが可能となる。
【００１９】
請求項３では、請求項１と同様に感光性樹脂のパターンに従って薬液を用いて絶縁膜のパターンを形成する工程と、絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程とを行うので、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。この場合、絶縁膜の上に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射することで、絶縁膜とゲート電極にサイドウォール状に形成された部分との選択比が向上し、絶縁膜を選択的に除去することが可能となる。
【００２０】
請求項４では、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスにおいて、酸素とフルオロカーボンガスの流量比が５０以上であるので、フルオロカーボンガス流量の割合が大きくなることによって、絶縁膜をエッチングすることを防止する。
【００２１】
請求項５では、フルオロカーボンガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせであることが好ましい。
【００２２】
請求項６では、絶縁膜を除去する工程において、薬液がフッ酸もしくはアンモニア過水であるので、プラズマに曝されなかった絶縁膜と、プラズマに曝された絶縁膜のエッチ量差を実現できる。
【００２３】
請求項７では、絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、もしくは、他のシリコン化合物であることが好ましい。
【００２４】
本発明の請求項８記載の半導体装置の製造方法によれば、感光性樹脂のパターンに従って第２の絶縁膜を薬液を用いて除去することで第２の絶縁膜のパターンを形成する工程と、第２の絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程とを行うので、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。この場合、半導体基板の上に第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積するので、第２の絶縁膜のパターンを形成する際に、第２の絶縁膜と第１の絶縁膜との選択比を向上させることで、第２の絶縁膜を選択的に除去することが可能となる。
【００２５】
請求項９では、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との薬液での選択比が、０．２以下であるので、第２の絶縁膜を選択的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１に基づいて説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図１において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ、１０３はシリコン基板（半導体基板）、１０４はプラズマシリコン酸化膜（絶縁膜）、１０５は感光性樹脂、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層である。
【００２８】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１にサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマシリコン酸化膜１０４を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、減圧ＣＶＤ法をもちいて、ＴＥＯＳ膜を堆積しても構わない。次に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ３）、感光性樹脂１０５のパターンにしたがって、プラズマシリコン酸化膜１０４をウェットエッチすることでパターンを形成する（ＳＴＥＰ４）。例えば、ウェットエッチ薬液としてはフッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。次に、硫過水洗浄で、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ５）。この時、感光性樹脂１０５はイオン注入前であるため、注入による硬化層も形成されておらず、硫過水洗浄でも容易に除去できる。したがって、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂１０５が除去できるため、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。
【００２９】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ６）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマシリコン酸化膜１０４が残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマシリコン酸化膜１０４の途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４は、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００３０】
次に、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４を、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ７）。ただし、プラズマシリコン酸化膜１０４は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００３１】
以上のように、第１の実施形態によれば、注入前に感光性樹脂１０５をウェットエッチで除去できるので、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去する必要がないため、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化による削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
【００３２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図３に基づいて説明する。
【００３３】
図２は本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図２において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ、１０３はシリコン基板、１０４はプラズマシリコン酸化膜、１０５は感光性樹脂、１０６はＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層である。
【００３４】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１にサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマシリコン酸化膜１０４を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、減圧ＣＶＤ法をもちいて、シリコン酸化膜を堆積しても構わない。次に、プラズマシリコン酸化膜１０４の上に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ３）、パターン形成されたシリコン基板１０３の表面を、ＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ１０６に曝す（ＳＴＥＰ４）。例えば、上部に誘導コイルと下部にＲＦ電源が接続された電極から構成されるドライエッチング装置にて、酸素ガス流量を５００ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガス流量を５ｓｃｃｍ、ガス圧力を１０Ｐａ、上部の誘導コイルに印加する電力を１０００Ｗ、下部の電極に印加する電力を５０Ｗの条件でプラズマを発生させ、2分間プラズマ処理を実施する。このとき、ＣＦ４ガスを用いたが、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせなどの他のフルオロカーボンガスでも構わない。また、フルオロカーボンガス流量の割合が大きくなると、プラズマシリコン酸化膜１０４をエッチングするので、酸素流量／フルオロカーボンガス流量比は５０以上であることが望ましい。上述の条件では、プラズマシリコン酸化膜のエッチ量は０．３ｎｍ以下である。この時、プラズマシリコン酸化膜１０４は、感光性樹脂１０５の有無により、プラズマに曝された領域１０４ａとプラズマに曝されていない領域１０４ｂができる。
【００３５】
次に、酸素プラズマを用いて、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ５）。例えば、マイクロ波プラズマを用いたアッシング装置にて、酸素流量５０００ｓｃｃｍ、ガス圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力３０００Ｗの条件にて、1分間処理を実施する。このとき、シリコン基板１０３は、プラズマシリコン酸化膜１０４に覆われているため、アッシング時の酸素プラズマに曝されることはない。したがって、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。次に、ウェットエッチプロセス処理により、プラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａを除去する（ＳＴＥＰ６）。例えば、ウェットエッチ薬液としては、フッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。このとき、ＳＴＥＰ４でプラズマ１０６に曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａは、プラズマ１０６によりシリコン酸化膜内の結合の一部が切断された状態になっている。そのため、前述のウェットエッチ条件にて、プラズマに曝されなかったプラズマシリコン酸化膜１０４ｂのエッチ量は０．５ｎｍであるに対し、プラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａのエッチ量は４．５ｎｍとなる。したがって、プラズマシリコン酸化膜１０４の堆積膜厚が４．０ｎｍの場合、ウェットエッチ処理により、プラズマに曝されたシリコン酸化膜１０４ａは除去されるが、プラズマに曝されなかったシリコン酸化膜１０４ｂは、ほとんどエッチングされず、前述のプラズマ１０６照射時のエッチ量（０．３ｎｍ以下）を考慮にいれても、３．３ｎｍ残ることになる。
【００３６】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ７）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマシリコン酸化膜１０４ｂが残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマシリコン酸化膜１０４ｂの途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４ｂは、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００３７】
次に、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４ｂを、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ８）。ただし、プラズマシリコン酸化膜１０４は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、ＳＴＥＰ６でプラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａを除去する薬液としてフッ酸としたが、同じようなエッチ量差を実現できる薬液、例えばアンモニア過水であっても構わない。また、プラズマＣＶＤ法で堆積した膜をプラズマシリコン酸化膜としたが、プラズマシリコン窒化膜、プラズマシリコン炭化膜でも構わない。
【００３９】
以上のように、第２の実施形態によれば、シリコン基板１０３の表面を露出させないで、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去することができる。したがって、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化を抑制し、シリコン基板１０３の削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、図３に基づいて説明する。
【００４０】
図３は本発明の第３の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図３において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ、１０３はシリコン基板、１０４はプラズマシリコン酸化膜、１０５は感光性樹脂、１０６はＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層である。
【００４１】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１にシリコン酸化膜でサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマシリコン酸化膜１０４を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、減圧ＣＶＤ法をもちいて、シリコン酸化膜を堆積しても構わない。次に、プラズマシリコン酸化膜１０４の表面を、ＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ１０６に曝す（ＳＴＥＰ３）。例えば、上部に誘導コイルと下部にＲＦ電源が接続された電極から構成されるドライエッチング装置にて、酸素ガス流量を５００ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガス流量を５ｓｃｃｍ、ガス圧力を１０Ｐａ、上部の誘導コイルに印加する電力を１０００Ｗ、下部の電極に印加する電力を５０Ｗの条件でプラズマを発生させ、2分間プラズマ処理を実施する。このとき、ＣＦ４ガスを用いたが、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせなどの他のフルオロカーボンガスでも構わない。また、フルオロカーボンガス流量の割合が大きくなると、プラズマシリコン酸化膜１０４をエッチングするので、酸素流量／フルオロカーボンガス流量比は５０以上であることが望ましい。上述の条件では、プラズマシリコン酸化膜のエッチ量は０．３ｎｍ以下である。
【００４２】
次に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ４）、感光性樹脂１０５のパターンにしたがって、ＣＦ４／Ｏ２プラズマに曝されたシリコン酸化膜をウェットエッチすることでパターンを形成する（ＳＴＥＰ５）。例えば、ウェットエッチ薬液としてはフッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。このとき、ＳＴＥＰ３でプラズマ１０６に曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａは、プラズマ１０６によりシリコン酸化膜内の結合の一部が切断された状態になっている。そのため、前述のウェットエッチ条件にて、プラズマに曝されない場合のプラズマシリコン酸化膜のエッチ量が０．５ｎｍであるに対し、プラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａのエッチ量は４．５ｎｍと９倍にもなる。スペーサ１０２を形成しているシリコン酸化膜のエッチ量も０．６ｎｍとほぼ同等であることから、プラズマ１０６を照射することで、シリコン酸化膜１０４ａとスペーサ１０２のシリコン酸化膜との選択比が向上し、プラズマシリコン酸化膜１０４を選択的に除去することが可能となる。次に、硫過水洗浄で、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ６）。この時、感光性樹脂１０５はイオン注入前であるため、注入による硬化層も形成されていないため、硫過水洗浄でも容易に除去できる。したがって、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂１０５が除去できるため、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。
【００４３】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ７）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマシリコン酸化膜１０４が残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマシリコン酸化膜１０４の途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４は、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００４４】
次に、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４を、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ８）。ただし、プラズマシリコン酸化膜１０４は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、ＳＴＥＰ５でプラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａを除去する薬液としてフッ酸としたが、同じようなエッチ量差を実現できる薬液、例えばアンモニア過水であっても構わない。また、スペーサ１０２およびシリコン基板１０３に堆積する膜をシリコン酸化膜としたが、シリコン窒化膜やシリコン炭化膜でも構わない。
【００４６】
以上のように、第３の実施形態によれば、注入前に感光性樹脂１０５をウェットエッチで除去できるので、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去する必要がないため、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化による削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、図４に基づいて説明する。
【００４７】
図４は本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図４において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ（第１の絶縁膜）、１０３はシリコン基板、１０５は感光性樹脂、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層、１０９はプラズマＦＳＧ膜（第２の絶縁膜）である。
【００４８】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１に減圧ＴＥＯＳ膜でサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマＦＳＧ膜１０９を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、ＳＡ−ＣＶＤ法をもちいて、ＢＰＳＧ膜を堆積しても構わない。次に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ３）、感光性樹脂１０５のパターンにしたがって、プラズマＦＳＧ膜１０９をウェットエッチすることでパターンを形成する（ＳＴＥＰ４）。例えば、ウェットエッチ薬液としてはフッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。このとき、フッ酸の濃度を調整することで、プラズマＦＳＧ膜１０９とスペーサ１０２を形成している減圧ＴＥＯＳ膜との選択比を向上させ、プラズマＦＳＧ膜１０９を選択的に除去することが可能となる。スペーサ１０２とプラズマＦＳＧ膜１０９との薬液での選択比が、０．２以下であることが望ましい。次に、硫過水洗浄で、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ５）。この時、感光性樹脂１０５はイオン注入前であるため、注入による硬化層も形成されておらず、硫過水洗浄でも容易に除去できる。したがって、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂１０５が除去できるため、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。
【００４９】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ６）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマＦＳＧ膜１０９が残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマＦＳＧ膜１０９の途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマＦＳＧ膜１０９は、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００５０】
次に、残っているプラズマＦＳＧ膜１０９を、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ７）。ただし、プラズマＦＳＧ膜１０９は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００５１】
以上のように、第４の実施形態によれば、注入前に感光性樹脂１０５をウェットエッチで除去できるので、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去する必要がないため、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化による削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の削れ量の抑制する半導体装置の製造方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図５】従来の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１ ゲート電極
１０２ スペーサ
１０３ シリコン基板
１０４ プラズマシリコン酸化膜
１０５ 感光性樹脂
１０６ ＣＦ４と酸素の混合ガスプラズマ
１０７ ヒ素注入層
１０８ ヒ素打ち込み層
１０９ プラズマＦＳＧ膜
９０１ ゲート電極
９０２ スペーサ
９０３ シリコン基板
９０４ 感光性樹脂
９０５ ヒ素注入層
９０６ 注入硬化層
９０７ アッシング酸化膜
９０８ 基板削れ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入領域のパターン形成に使用したレジストを除去する時に、シリコン基板を酸素プラズマにより酸化することを抑制し、酸化にともなう基板の削れ量を抑制するための半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法において、イオン注入工程はトランジスタを形成するために重要な工程である。イオン注入を実施するにあたり、注入が必要な領域、不必要な領域を打ち分けるために、レジストを用いてパターン形成し、注入後、レジストを除去する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来技術の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図５は従来技術の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図５において、９０１はゲート電極、９０２はスペーサ、９０３はシリコン基板、９０４は感光性樹脂、９０５はヒ素注入領域、９０６は注入硬化層、９０７はアッシング酸化膜、９０８は基板削れ、である。
【０００５】
ゲート電極９０１とゲート電極９０１にサイドウォール状に形成されたスペーサ９０２が形成されたシリコン基板９０３において（ＳＴＥＰ１）、シリコン基板９０３上に、感光性樹脂９０４を用いて、注入する領域をパターン形成する（ＳＴＥＰ２）。次に、イオン注入を実施し（ＳＴＥＰ３）、シリコン基板９０３が露出している領域にはヒ素注入層９０５が、感光性樹脂９０４の表面には注入硬化層９０６が形成される。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。この時の注入深さは数ｎｍ台である。一方、感光性樹脂９０４の表面には炭素間の重合が促進されてより架橋構造となった注入硬化層９０６が形成され、この注入硬化層９０６は硫過水洗浄では十分に溶解せず除去できない。次に、酸素プラズマを用いて、感光性樹脂９０４を除去する（ＳＴＥＰ４）。このとき、シリコン基板９０３が露出するため、酸素プラズマによりシリコン基板９０３は酸化され、アッシング酸化膜９０７が形成される。例えば、上部にマイクロ波電源と下部にＲＦ電源が接続されたドライエッチング装置にて、酸素ガス流量を３０００ｓｃｃｍ、ガス圧力を１０Ｐａ、マイクロ波電力を３０００Ｗ、ＲＦ電力を１００Ｗの条件でアッシングする。前述のアッシング条件の場合、約５ｎｍほどのアッシング酸化膜が形成される。次に、洗浄処理を実施し、アッシング酸化膜が除去され、基板削れ９０８が形成される（ＳＴＥＰ５）。一般的に、シリコンが酸化してシリコン酸化膜を形成すると体積が２．２倍になるので、アッシング酸化膜が５ｎｍ形成された時、酸化に使用されたシリコン膜厚は２．３ｎｍとなる。すなわち、シリコン基板９０３が２．３ｎｍ削れたことになる。さらに、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ４を繰り返すと、さらにシリコン基板９０３が２．３ｎｍ削られることになる。したがって、複数回数の注入工程を行うと、最初に形成されたヒ素注入層９０６が消失することになる（ＳＴＥＰ６）。
【特許文献１】特開昭６１−２３１５５５号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２９６７号公報
【特許文献３】特開２０００−２００８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、半導体装置の微細化にともない、エクステンション領域の注入深さはますます浅くなり、数ｎｍ程度の注入深さも珍しくはない。一方、レジストを除去する時に使用する酸素プラズマにて、シリコン基板は酸化される。このとき、シリコン基板の一部が酸化で消費されるため、前工程で注入されたシリコン層が酸化に使われると、注入領域にて注入層が消失することになる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、上記従来の問題点を解決するもので、イオン注入領域をパターン形成した感光性樹脂を除去する時に、シリコン基板を酸化させないことで、酸化による基板の削れを抑制する半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。
【０００９】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンを形成した前記半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程と、前記プラズマを照射した後、前記感光性樹脂を除去する工程と、前記絶縁膜のうち前記プラズマで照射された領域を、薬液を用いて除去して前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターンを形成した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。
【００１０】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程の後に、前記絶縁膜の上に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程を含む。
【００１１】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスにおいて、酸素とフルオロカーボンガスの流量比が５０以上である。
【００１２】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記フルオロカーボンガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせである。
【００１３】
請求項６記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜を除去する工程において、前記薬液がフッ酸もしくはアンモニア過水である。
【００１４】
請求項７記載の半導体装置の製造方法は、請求項２または３記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、もしくは、他のシリコン化合物である。
【００１５】
請求項８記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板にトランジスタのゲート電極およびその側壁に第１の絶縁膜を形成し、前記半導体基板の上に前記第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積する工程と、前記第２の絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記第２の絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記第２の絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記第２の絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む。
【００１６】
請求項９記載の半導体装置の製造方法は、請求項８記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜との前記薬液での選択比が、０．２以下である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、感光性樹脂のパターンに従って絶縁膜を薬液を用いて除去することで絶縁膜のパターンを形成する工程と、絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程とを行うので、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。
【００１８】
本発明の請求項２記載の半導体装置の製造方法によれば、感光性樹脂のパターンを形成した半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程と、プラズマを照射した後、感光性樹脂を除去する工程と、絶縁膜のうちプラズマで照射された領域を、薬液を用いて除去して絶縁膜のパターンを形成する工程とを行うので、半導体基板を露出させないで、イオン注入領域をパターン形成した感光性樹脂を、酸素プラズマを用いて除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。この場合、感光性樹脂のパターンを形成した半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射することで、プラズマに曝された領域と、プラズマに曝されていない領域域との選択比が向上し、プラズマに曝された領域を選択的に除去することが可能となる。
【００１９】
請求項３では、請求項１と同様に感光性樹脂のパターンに従って薬液を用いて絶縁膜のパターンを形成する工程と、絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程とを行うので、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。この場合、絶縁膜の上に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射することで、絶縁膜とゲート電極にサイドウォール状に形成された部分との選択比が向上し、絶縁膜を選択的に除去することが可能となる。
【００２０】
請求項４では、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスにおいて、酸素とフルオロカーボンガスの流量比が５０以上であるので、フルオロカーボンガス流量の割合が大きくなることによって、絶縁膜をエッチングすることを防止する。
【００２１】
請求項５では、フルオロカーボンガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせであることが好ましい。
【００２２】
請求項６では、絶縁膜を除去する工程において、薬液がフッ酸もしくはアンモニア過水であるので、プラズマに曝されなかった絶縁膜と、プラズマに曝された絶縁膜のエッチ量差を実現できる。
【００２３】
請求項７では、絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、もしくは、他のシリコン化合物であることが好ましい。
【００２４】
本発明の請求項８記載の半導体装置の製造方法によれば、感光性樹脂のパターンに従って第２の絶縁膜を薬液を用いて除去することで第２の絶縁膜のパターンを形成する工程と、第２の絶縁膜のパターン上の感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程とを行うので、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂を除去することができる。したがって、酸素プラズマによる基板酸化、それに伴う基板の削れ量を抑制することが可能である。この場合、半導体基板の上に第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積するので、第２の絶縁膜のパターンを形成する際に、第２の絶縁膜と第１の絶縁膜との選択比を向上させることで、第２の絶縁膜を選択的に除去することが可能となる。
【００２５】
請求項９では、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との薬液での選択比が、０．２以下であるので、第２の絶縁膜を選択的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１に基づいて説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図１において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ、１０３はシリコン基板（半導体基板）、１０４はプラズマシリコン酸化膜（絶縁膜）、１０５は感光性樹脂、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層である。
【００２８】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１にサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマシリコン酸化膜１０４を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、減圧ＣＶＤ法をもちいて、ＴＥＯＳ膜を堆積しても構わない。次に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ３）、感光性樹脂１０５のパターンにしたがって、プラズマシリコン酸化膜１０４をウェットエッチすることでパターンを形成する（ＳＴＥＰ４）。例えば、ウェットエッチ薬液としてはフッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。次に、硫過水洗浄で、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ５）。この時、感光性樹脂１０５はイオン注入前であるため、注入による硬化層も形成されておらず、硫過水洗浄でも容易に除去できる。したがって、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂１０５が除去できるため、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。
【００２９】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ６）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマシリコン酸化膜１０４が残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマシリコン酸化膜１０４の途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４は、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００３０】
次に、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４を、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ７）。ただし、プラズマシリコン酸化膜１０４は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００３１】
以上のように、第１の実施形態によれば、注入前に感光性樹脂１０５をウェットエッチで除去できるので、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去する必要がないため、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化による削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
【００３２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図３に基づいて説明する。
【００３３】
図２は本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図２において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ、１０３はシリコン基板、１０４はプラズマシリコン酸化膜、１０５は感光性樹脂、１０６はＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層である。
【００３４】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１にサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマシリコン酸化膜１０４を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、減圧ＣＶＤ法をもちいて、シリコン酸化膜を堆積しても構わない。次に、プラズマシリコン酸化膜１０４の上に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ３）、パターン形成されたシリコン基板１０３の表面を、ＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ１０６に曝す（ＳＴＥＰ４）。例えば、上部に誘導コイルと下部にＲＦ電源が接続された電極から構成されるドライエッチング装置にて、酸素ガス流量を５００ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガス流量を５ｓｃｃｍ、ガス圧力を１０Ｐａ、上部の誘導コイルに印加する電力を１０００Ｗ、下部の電極に印加する電力を５０Ｗの条件でプラズマを発生させ、2分間プラズマ処理を実施する。このとき、ＣＦ４ガスを用いたが、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせなどの他のフルオロカーボンガスでも構わない。また、フルオロカーボンガス流量の割合が大きくなると、プラズマシリコン酸化膜１０４をエッチングするので、酸素流量／フルオロカーボンガス流量比は５０以上であることが望ましい。上述の条件では、プラズマシリコン酸化膜のエッチ量は０．３ｎｍ以下である。この時、プラズマシリコン酸化膜１０４は、感光性樹脂１０５の有無により、プラズマに曝された領域１０４ａとプラズマに曝されていない領域１０４ｂができる。
【００３５】
次に、酸素プラズマを用いて、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ５）。例えば、マイクロ波プラズマを用いたアッシング装置にて、酸素流量５０００ｓｃｃｍ、ガス圧力２０Ｐａ、マイクロ波電力３０００Ｗの条件にて、1分間処理を実施する。このとき、シリコン基板１０３は、プラズマシリコン酸化膜１０４に覆われているため、アッシング時の酸素プラズマに曝されることはない。したがって、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。次に、ウェットエッチプロセス処理により、プラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａを除去する（ＳＴＥＰ６）。例えば、ウェットエッチ薬液としては、フッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。このとき、ＳＴＥＰ４でプラズマ１０６に曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａは、プラズマ１０６によりシリコン酸化膜内の結合の一部が切断された状態になっている。そのため、前述のウェットエッチ条件にて、プラズマに曝されなかったプラズマシリコン酸化膜１０４ｂのエッチ量は０．５ｎｍであるに対し、プラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａのエッチ量は４．５ｎｍとなる。したがって、プラズマシリコン酸化膜１０４の堆積膜厚が４．０ｎｍの場合、ウェットエッチ処理により、プラズマに曝されたシリコン酸化膜１０４ａは除去されるが、プラズマに曝されなかったシリコン酸化膜１０４ｂは、ほとんどエッチングされず、前述のプラズマ１０６照射時のエッチ量（０．３ｎｍ以下）を考慮にいれても、３．３ｎｍ残ることになる。
【００３６】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ７）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマシリコン酸化膜１０４ｂが残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマシリコン酸化膜１０４ｂの途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４ｂは、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００３７】
次に、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４ｂを、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ８）。ただし、プラズマシリコン酸化膜１０４は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、ＳＴＥＰ６でプラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａを除去する薬液としてフッ酸としたが、同じようなエッチ量差を実現できる薬液、例えばアンモニア過水であっても構わない。また、プラズマＣＶＤ法で堆積した膜をプラズマシリコン酸化膜としたが、プラズマシリコン窒化膜、プラズマシリコン炭化膜でも構わない。
【００３９】
以上のように、第２の実施形態によれば、シリコン基板１０３の表面を露出させないで、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去することができる。したがって、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化を抑制し、シリコン基板１０３の削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、図３に基づいて説明する。
【００４０】
図３は本発明の第３の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図３において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ、１０３はシリコン基板、１０４はプラズマシリコン酸化膜、１０５は感光性樹脂、１０６はＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層である。
【００４１】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１にシリコン酸化膜でサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマシリコン酸化膜１０４を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、減圧ＣＶＤ法をもちいて、シリコン酸化膜を堆積しても構わない。次に、プラズマシリコン酸化膜１０４の表面を、ＣＦ４と酸素の混合ガスのプラズマ１０６に曝す（ＳＴＥＰ３）。例えば、上部に誘導コイルと下部にＲＦ電源が接続された電極から構成されるドライエッチング装置にて、酸素ガス流量を５００ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガス流量を５ｓｃｃｍ、ガス圧力を１０Ｐａ、上部の誘導コイルに印加する電力を１０００Ｗ、下部の電極に印加する電力を５０Ｗの条件でプラズマを発生させ、2分間プラズマ処理を実施する。このとき、ＣＦ４ガスを用いたが、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせなどの他のフルオロカーボンガスでも構わない。また、フルオロカーボンガス流量の割合が大きくなると、プラズマシリコン酸化膜１０４をエッチングするので、酸素流量／フルオロカーボンガス流量比は５０以上であることが望ましい。上述の条件では、プラズマシリコン酸化膜のエッチ量は０．３ｎｍ以下である。
【００４２】
次に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ４）、感光性樹脂１０５のパターンにしたがって、ＣＦ４／Ｏ２プラズマに曝されたシリコン酸化膜をウェットエッチすることでパターンを形成する（ＳＴＥＰ５）。例えば、ウェットエッチ薬液としてはフッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。このとき、ＳＴＥＰ３でプラズマ１０６に曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａは、プラズマ１０６によりシリコン酸化膜内の結合の一部が切断された状態になっている。そのため、前述のウェットエッチ条件にて、プラズマに曝されない場合のプラズマシリコン酸化膜のエッチ量が０．５ｎｍであるに対し、プラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａのエッチ量は４．５ｎｍと９倍にもなる。スペーサ１０２を形成しているシリコン酸化膜のエッチ量も０．６ｎｍとほぼ同等であることから、プラズマ１０６を照射することで、シリコン酸化膜１０４ａとスペーサ１０２のシリコン酸化膜との選択比が向上し、プラズマシリコン酸化膜１０４を選択的に除去することが可能となる。次に、硫過水洗浄で、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ６）。この時、感光性樹脂１０５はイオン注入前であるため、注入による硬化層も形成されていないため、硫過水洗浄でも容易に除去できる。したがって、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂１０５が除去できるため、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。
【００４３】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ７）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマシリコン酸化膜１０４が残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマシリコン酸化膜１０４の途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４は、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００４４】
次に、残っているプラズマシリコン酸化膜１０４を、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ８）。ただし、プラズマシリコン酸化膜１０４は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、ＳＴＥＰ５でプラズマに曝されたプラズマシリコン酸化膜１０４ａを除去する薬液としてフッ酸としたが、同じようなエッチ量差を実現できる薬液、例えばアンモニア過水であっても構わない。また、スペーサ１０２およびシリコン基板１０３に堆積する膜をシリコン酸化膜としたが、シリコン窒化膜やシリコン炭化膜でも構わない。
【００４６】
以上のように、第３の実施形態によれば、注入前に感光性樹脂１０５をウェットエッチで除去できるので、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去する必要がないため、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化による削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、図４に基づいて説明する。
【００４７】
図４は本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。図４において、１０１はトランジスタのゲート電極、１０２はスペーサ（第１の絶縁膜）、１０３はシリコン基板、１０５は感光性樹脂、１０７はヒ素注入層、１０８は酸化膜中のヒ素打ち込み層、１０９はプラズマＦＳＧ膜（第２の絶縁膜）である。
【００４８】
ゲート電極１０１とゲート電極１０１に減圧ＴＥＯＳ膜でサイドウォール状に形成されたスペーサ１０２が形成されたシリコン基板１０３において（ＳＴＥＰ１）、プラズマＣＶＤ法を用いて、プラズマＦＳＧ膜１０９を堆積する（ＳＴＥＰ２）。このとき、プラズマＣＶＤ法を用いたが、シリコン基板１０３を酸化しないのであれば、別の方法でも構わない。例えば、ＳＡ−ＣＶＤ法をもちいて、ＢＰＳＧ膜を堆積しても構わない。次に、感光性樹脂１０５を用いて、注入する領域をパターン形成し（ＳＴＥＰ３）、感光性樹脂１０５のパターンにしたがって、プラズマＦＳＧ膜１０９をウェットエッチすることでパターンを形成する（ＳＴＥＰ４）。例えば、ウェットエッチ薬液としてはフッ酸を用い、薬液槽で１分間処理して、シリコン酸化膜を除去する。このとき、フッ酸の濃度を調整することで、プラズマＦＳＧ膜１０９とスペーサ１０２を形成している減圧ＴＥＯＳ膜との選択比を向上させ、プラズマＦＳＧ膜１０９を選択的に除去することが可能となる。スペーサ１０２とプラズマＦＳＧ膜１０９との薬液での選択比が、０．２以下であることが望ましい。次に、硫過水洗浄で、感光性樹脂１０５を除去する（ＳＴＥＰ５）。この時、感光性樹脂１０５はイオン注入前であるため、注入による硬化層も形成されておらず、硫過水洗浄でも容易に除去できる。したがって、酸素プラズマを用いずに感光性樹脂１０５が除去できるため、アッシングによるシリコン基板１０３の酸化はおこらない。
【００４９】
次に、イオン注入を実施する（ＳＴＥＰ６）。例えば、イクステンション領域の注入では、ヒ素を１×１０の１５乗ａｔｏｍｓ毎平方センチメートルの注入量で、３ｋｅＶの加速電圧で注入する。このとき、シリコン基板１０３が露出されている領域では、シリコン基板１０３にヒ素が注入され、ヒ素注入層１０７が形成される。一方、プラズマＦＳＧ膜１０９が残っている領域では、イオンの加速エネルギーがそれほど大きくないため、プラズマＦＳＧ膜１０９の途中でヒ素イオンが止まって、ヒ素打ち込み層１０８を形成し、シリコン基板１０３まで到達しない。すなわち、残っているプラズマＦＳＧ膜１０９は、注入領域の打ち分け用のマスクとして作用している。
【００５０】
次に、残っているプラズマＦＳＧ膜１０９を、フッ酸などを用いたウェットエッチプロセスで除去する（ＳＴＥＰ７）。ただし、プラズマＦＳＧ膜１０９は必ず除去する必要があるわけでなく、次工程で問題なければ、除去せずに、そのまま残存させておいても問題はない。
【００５１】
以上のように、第４の実施形態によれば、注入前に感光性樹脂１０５をウェットエッチで除去できるので、酸素プラズマを用いて感光性樹脂１０５を除去する必要がないため、酸素プラズマでのシリコン基板１０３の酸化による削れ量を抑制できる半導体装置の製造方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の削れ量の抑制する半導体装置の製造方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【図５】従来の実施形態における半導体装置の製造方法についての工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１ ゲート電極
１０２ スペーサ
１０３ シリコン基板
１０４ プラズマシリコン酸化膜
１０５ 感光性樹脂
１０６ ＣＦ４と酸素の混合ガスプラズマ
１０７ ヒ素注入層
１０８ ヒ素打ち込み層
１０９ プラズマＦＳＧ膜
９０１ ゲート電極
９０２ スペーサ
９０３ シリコン基板
９０４ 感光性樹脂
９０５ ヒ素注入層
９０６ 注入硬化層
９０７ アッシング酸化膜
９０８ 基板削れ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンを形成した前記半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程と、前記プラズマを照射した後、前記感光性樹脂を除去する工程と、前記絶縁膜のうち前記プラズマで照射された領域を、薬液を用いて除去して前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターンを形成した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程の後に、前記絶縁膜の上に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程を含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスにおいて、酸素とフルオロカーボンガスの流量比が５０以上であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記フルオロカーボンガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせであることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁膜を除去する工程において、前記薬液がフッ酸もしくはアンモニア過水であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、もしくは、他のシリコン化合物であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体基板にトランジスタのゲート電極およびその側壁に第１の絶縁膜を形成し、前記半導体基板の上に前記第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積する工程と、前記第２の絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記第２の絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記第２の絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記第２の絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜との前記薬液での選択比が、０．２以下であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板にトランジスタのゲート電極を形成し、前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンを形成した前記半導体基板に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程と、前記プラズマを照射した後、前記感光性樹脂を除去する工程と、前記絶縁膜のうち前記プラズマで照射された領域を、薬液を用いて除去して前記絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記絶縁膜のパターンを形成した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板の上に絶縁膜を堆積する工程の後に、前記絶縁膜の上に、フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスのプラズマを照射する工程を含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記フルオロカーボンガスと酸素の混合ガスにおいて、酸素とフルオロカーボンガスの流量比が５０以上であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記フルオロカーボンガスが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６のいずれか、もしくは２種類以上の組み合わせであることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁膜を除去する工程において、前記薬液がフッ酸もしくはアンモニア過水であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、もしくは、他のシリコン化合物であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体基板にトランジスタのゲート電極およびその側壁に第１の絶縁膜を形成し、前記半導体基板の上に前記第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積する工程と、前記第２の絶縁膜の上に感光性樹脂を用いてイオン注入領域をパターン形成する工程と、前記感光性樹脂のパターンに従って前記第２の絶縁膜を薬液を用いて除去することで前記第２の絶縁膜のパターンを形成する工程と、前記第２の絶縁膜のパターン上の前記感光性樹脂を薬液を用いて除去する工程と、前記感光性樹脂を除去した前記半導体基板にイオン注入を実施する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜との前記薬液での選択比が、０．２以下であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−８８００３（Ｐ２００７−８８００３Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７１４８０（Ｐ２００５−２７１４８０）
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]