JP2006278827A

JP2006278827A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2006278827A
Application number: JP2005097170A
Authority: JP
Inventors: Naokatsu Ikegami; 尚克池上
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US7622394B2; US20060223324A1; CN100514567C; KR20060106707A; CN1855379A

Abstract

【課題】パターン側壁に堆積したプラズマ重合膜の剥離性に優れた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板をトレンチ加工する半導体装置の製造方法において、表面にエッチングマスクを設けた半導体基板の露出表面をドライエッチングしてトレンチ構造を形成するエッチングステップと、トレンチ側壁のエッチングを抑制するための保護膜を堆積させる堆積ステップとを交互に繰り返して、上記半導体基板をトレンチ加工処理する工程と、上記トレンチ加工処理の直後の上記半導体基板を、所定の温度で加熱処理する工程とを含む。例えば、トレンチ加工処理直後に、３００〜５００［℃］の温度範囲内で加熱処理した後、プラズマアッシング処理する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）デバイス，ＭＩＳＴ（ＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）デバイス等の半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体基板に３次元構造体を形成するためのドライエッチング技術を用いた深彫りトレンチ加工後のトレンチ側壁の処理に関するものである。

近年、半導体微細加工技術を応用したマイクロマシニング技術を用い、大きさが数１００［μｍ］程度の非常に微小な構造体を製造する技術が注目を集めている。このような微小構造体は、各種センサや光通信分野における光スイッチ、高周波（ＲＦ）部品等への応用が検討されている。

一般に、このようなマイクロマシン応用部品は、Ｓｉプロセスを用いて製造されるため、信号処理系ＬＳＩとチップ上で集積化することが可能である。その結果、ある１つの機能を持ったシステムをチップ上に構築することが可能となる。このような機能を持った素子を、米国ではＭＥＭＳデバイス、欧州ではＭＩＳＴデバイスと呼んでいる。

上記ＭＥＭＳ構造体を製造するためには、目的とする構造によっても異なるが、概ね幅数十［μｍ］、深さ数百［μｍ］以上（アスペクト比（横の寸法幅÷縦の寸法幅）が１０以上）の加工が必要になってくる。

このような寸法は、メカトロニクス部品の観点からみれば非常に微小な構造体ではあるが、０．１［μｍ］以下の微細加工技術を必要とする近年の超ＬＳＩ製造プロセスの観点からみると、極めて大きなパターンを対象とすることになる。例えば、ゲート加工寸法と比較すると約千倍に相当する。

そのため、近年の半導体製造で用いられている微細加工技術、特にドライエッチング技術をそのままＭＥＭＳ構造体用の加工技術として適用できない場合が出てくる。例えば、通常の超ＬＳＩの製造に用いられているプラズマエッチング装置を用いて、このようなアスペクト比が高く大きな寸法のシリコン加工を行なおうとすると、エッチングの進行に伴って、エッチング速度が著しく低下するようになり、ある深さのところで完全にエッチングがストップしてしまう現象が発生する。

これは、上記シリコンのエッチング反応機構が、トレンチ内に垂直に入射してくる加速イオンの被エッチング面への衝撃によって誘発されながら進行するという基本的なエッチング反応機構に深く関連している。

上記エッチングストップのメカニズムは、
（１）エッチングの進行に伴ってトレンチの深さが深くなってくると、トレンチ底から見た開口部の見込み角度が狭くなり、イオンの斜め入射成分がシャドーイング効果で遮蔽されるようになったり、
（２）マスク部やトレンチ底でのチャージアップによって垂直入射イオンの軌道が変化したり、
（３）トレンチ内部で生成された反応生成物がトレンチの外に排気されにくくなって滞留するため、トレンチ内圧力が上昇し、結果として後続入射イオンとの衝突散乱頻度が上昇する等の要因によって、エッチングの進行に極めて重要な役割を果たしている垂直入射イオンのフラックスが低下する
ことに起因していると考えられている。

特に、超ＬＳＩの製造で用いられているエッチングプロセスでは、エッチングを進行させるためのハロゲン種（例えば、Ｃｌ^＋，Ｆ^＋等の加速イオンや、Ｆラジカル，Ｃｌラジカル等）と、サイドエッチを抑制するための表面堆積性（重合性）を有する前駆体（例えば、Ｃ_ｘＦ_ｙラジカル）とを、同時に同じプラズマ雰囲気内に存在させながらエッチングするのが一般的である。

上記Ｃ_ｘＦ_ｙラジカルは、トレンチ側壁だけでなく、トレンチ底の被エッチング面にも堆積して、エッチングを阻害する方向に作用する。そのため、エッチングを効果的に進行させるためには、これら阻害層を加速イオンによる衝撃でスパッタ除去し、クリーンな被エッチング面（シリコン面）を露出させながらエッチング反応を進行させる必要がある。

しかし、上記ＭＥＭＳ構造体で要求される寸法幅数十［μｍ］、深さ数百［μｍ］のトレンチの底では、上記の理由により被エッチング面への十分なイオンの衝撃を得ることが困難になり、結果としてトレンチ底でのエッチング阻害層を十分に除去することができなくなり、最終的にはある深さのところでエッチングがストップする。

他の問題としては、トータルのエッチング時間が非常に長くなるため、エッチング中にマスク材が後退し、最終目標のトレンチ形状を得るまでの間にマスク材がなくなってしまうという問題がある。

これは、エッチング阻害層をスパッタ除去しながらエッチングを進行させるために、ある程度大きなエネルギーをもった加速イオンを入射させなければならないため、対マスク選択比を大きくとることが難しくなるためである。

上記ＭＥＭＳ構造体を加工するにあたっての課題を解決するための従来の手法として、ハロゲンラジカルあるいはハロゲンイオンとシリコンとのエッチング反応によるエッチングステップと、側壁部のサイドエッチを抑制するための側壁保護膜の堆積ステップとを、それぞれ異なったステップとして分割し、これらのエッチングステップと堆積ステップとを交互に繰り返しながら、トレンチ加工処理する手法がある（例えば、特許文献１，２参照）。

このようにエッチングステップと堆積ステップとを交互に繰り返す手法では、例えば、誘導結合（ＩＣＰ）方式のエッチング装置を用いて、ＳＦ_６ガスプラズマによって生成されたＦラジカルおよびＦ^＋イオンによるシリコンのエッチングステップと、Ｃ_４Ｆ_８ガスプラズマ中で解離生成したＣ_ｘＦ_ｙ種の表面吸着および重合反応による側壁保護のためのフルオロカーボン重合膜の堆積ステップとを交互に繰り返しながらシリコンのトレンチ加工処理をする。

堆積ステップ後のＳＦ_６プラズマによるエッチングステップにおいて、入射Ｆ^＋イオンの主な役割は、トレンチ底部のシリコン表面の堆積膜を除去して、シリコン表面を露出させることである。トレンチ底部のシリコン表面の露出後の主要なエッチング機構は、基本的には、シリコン露出後に表面に吸着したＦラジカルに対しては、吸着層へのイオン衝撃によって若干エッチング反応を促進させることは可能であるが、シリコンとＦラジカルとの化学反応（等方的なエッチング反応）で進行する。元々、Ｆラジカルとシリコンは、イオン衝撃がなくとも、室温で自発的に反応する。

このように、ＳＦ_６プラズマによるエッチングステップとＣ_４Ｆ_８プラズマによる堆積ステップとを交互に繰り返す手法では、エッチングステップの時間帯にプラズマ中から表面に拡散するＣ_ｘＦ_ｙラジカルによるエッチング阻害の影響が全くないため、パターンが高アスペクト比化しても、トレンチ底部でのエッチングと堆積のバランスが崩れにくく、従ってエッチングストップが起きにくく安定性に優れたプロセスを構築できる。

さらに、エッチングマスクの表面部には、Ｃ_４Ｆ_８プラズマ重合によって厚い保護膜が形成されるため、レジストマスクを用いても１００以上の極めて高い対マスク選択比が達成できる。その結果、深刻なマスクの後退を伴うことなく、５００［μｍ］以上の深いシリコントレンチ加工を達成することが可能となる。

米国特許第５，５０１，８９３号特開２０００−２９９３１０号公報

上記従来の手法によるシリコンの深彫りトレンチ加工処理後には、トレンチ側壁には、Ｃ_４Ｆ_８プラズマ照射時に形成されたＣ_ｘＦ_ｙプラズマ重合膜が厚く堆積している。通常、この堆積膜は、そのままにしておくと、その後のプロセスを経る間に不均一に剥離され、トレンチの周辺に異物として付着する。

特に、付着した場所がＭＥＭＳ構造体の可動部分である場合には、動作不良といった深刻な問題を発生させることになる。従って、トレンチ側壁のプラズマ重合膜は、エッチング加工直後に完全に除去しておくことが極めて重要である。

通常、Ｃ_４Ｆ_８ガスは、超ＬＳＩ製造工程におけるＳｉＯ_２膜のエッチングガスの一部に用いられており、エッチング後のＳｉＯ_２のパターン側壁や下地シリコン上に堆積するＣ_ｘＦ_ｙプラズマ重合膜は、通常の超ＬＳＩ製造工程で用いられている酸素プラズマアッシングで容易に除去できる。

しかしながら、上記ＩＣＰプラズマエッチング装置による深彫りトレンチ加工後のトレンチ側壁に関しては、プラズマアッシングでは、堆積したフルオロカーボンプラズマ重合膜を完全には除去できないことが、発明者らの実験で判った。その原因として、上記ＩＣＰプラズマエッチング装置による高密度ＩＣＰプラズマ（プラズマ密度＝１０^１２［／ｃｍ^３］程度）によって解離が非常に促進されることに加え、堆積のステップに用いているガスがＣ_４Ｆ_８のみであることが挙げられる。

Ｃ_４Ｆ_８ガスがプラズマ中で高次に解離することによって、結合力の強いＣ−Ｃ結合を多く含んだ膜が形成され、その結果、膜の剥離を困難にしていると考えられる。加えて、反応生成物であるＳｉＦ_４がプラズマ中で再解離し、結果としてプラズマ雰囲気内でＳｉが遊離され、それが再度膜中に取り込まれることで、酸素プラズマだけでは容易に剥離されない無機成分を含んだ強固な膜になったと考えられる。

本発明は、トレンチ加工処理後のトレンチ側壁に堆積したプラズマ重合膜が、酸素プラズマを用いたアッシングでは除去できないという従来の課題を解決するためになされたものであり、トレンチ側壁に堆積したプラズマ重合膜の剥離性に優れた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板をトレンチ加工する半導体装置の製造方法において、
表面にエッチングマスクを設けた半導体基板の露出表面をドライエッチングしてトレンチ構造を形成するエッチングステップと、トレンチ側壁のエッチングを抑制するための保護膜を堆積させる堆積ステップとを交互に繰り返して、上記半導体基板をトレンチ加工処理する工程と、
上記トレンチ加工処理の後、上記半導体基板を所定の温度で加熱処理する工程と
を含む
ことを特徴とする。

例えば、トレンチ加工処理直後に、３００〜５００［℃］の温度範囲内で加熱処理した後、プラズマアッシング処理することが望ましい。

本発明によれば、トレンチ加工処理後、かつプラズマアッシング処理前に、例えば、３００〜５００［℃］の温度範囲内で加熱処理を加えることにより、トレンチ側壁の重合膜の剥離性を向上させることができるという効果がある。

実施の形態１
本発明の実施の形態１のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、シリコンのトレンチ加工処理の直後に、３００〜５００［℃］の温度範囲内で加熱処理し、その後、酸素プラズマアッシング処理して、トレンチ側壁に堆積したフルオロカーボンプラズマ重合膜を除去することを特徴とする。

［Ａ］トレンチ加工処理
図１は本発明の実施の形態１のシリコンのトレンチ加工処理のシーケンスを説明する図である。この図１は、一例として、半導体基板（ウエハ）であるシリコン（Ｓｉ−ｓｕｂ）１上に、例えば、フォトレジストのエッチングマスク２を形成し、ＳＦ_６ガスプラズマによって生成されたＦラジカル（Ｆ^＊）およびＦ^＋イオンによるシリコンのエッチングステップ（図１の（ａ），（ｃ））と、Ｃ_４Ｆ_８ガスプラズマ中で解離生成したＣ_ｘＦ_ｙ種の表面吸着および重合反応による側壁保護のためのフルオロカーボン重合膜の堆積膜３の堆積ステップ（図１の（ｂ），（ｄ））とを交互に繰り返しながら、シリコン１のトレンチ加工処理をする様子を示している。

また、図２は上記図１のトレンチ加工処理においてのプロセス条件の切り替えのシーケンス（時間軸）を説明する図である。エッチングの条件としては、例えば、誘導結合（ＩＣＰ）方式のエッチング装置を用い、ウエハを固定する電極の温度を１０［℃］に固定し、圧力＝３．５［Ｐａ］，ソース・パワー＝１８００［Ｗ］，バイアス・パワー＝１５［Ｗ］の条件下で、ＳＦ_６（設定流量＝３００［ｓｃｃｍ］）のステップ時間が７［ｓｅｃ］（図２のエッチングの時間帯），Ｃ_４Ｆ_８（設定流量＝２００［ｓｃｃｍ］）のステップ時間が２［ｓｅｃ］（図２の側壁保護の時間帯）でシリコン１のトレンチ加工処理をすることにより、例えば、トレンチの幅８０［μｍ］，深さ５００［μｍ］の垂直加工を実現することができる。

図１（ｃ）のＳＦ_６プラズマによるエッチングステップにおいて、入射Ｆ^＋イオンの主な役割は、トレンチ底部のシリコン１表面の堆積膜３を除去して（エッチングマスク２表面の堆積膜３も除去される）、シリコン１表面を露出させることである。トレンチ底部のシリコン１表面の露出後の主要なエッチング機構は、基本的には、シリコン１とＦラジカル（図１のＦ^＊）との化学反応（等方的なエッチング反応）で進行する。元々、Ｆラジカルとシリコン１は、イオン衝撃がなくとも、室温で自発的に反応する。なお、Ｆ^＋イオンは、シリコン１表面に吸着したＦラジカルに対しては、吸着層へのイオン衝撃によって若干エッチング反応を促進させることは可能である。

上記条件のエッチングでは、トレンチ側壁部の形状にステップの切り替え時の痕跡を示す特徴的な凹凸が見られるものの、エッチングステップの時間帯にプラズマ中から表面に拡散するＣ_ｘＦ_ｙラジカルによるエッチング阻害の影響が全くないため、パターンが高アスペクト比化しても、トレンチ底部でのエッチングと堆積のバランスが崩れにくく、従ってエッチングストップが起きにくく安定性に優れたプロセスを構築できる。

［Ｂ］加熱処理
次に、上記トレンチ加工直後に、３００〜５００［℃］の温度範囲で加熱処理することにより、シリコン表面のフルオロカーボンプラズマ重合膜を部分的に熱分解させる。

例えば、大気圧のＮ_２雰囲気内で、室温から設定した最高温度４００［℃］まで１［℃／ｓｅｃ］の昇温速度で昇温させ、その最高温度４００［℃］で１０分間保持して加熱処理した後、室温まで冷却する。

［Ｃ］プラズマアッシング処理
次に、上記加熱処理後のシリコン１を、酸素プラズマアッシング処理をして、トレンチ側壁に堆積したフルオロカーボン重合膜を除去する。

例えば、上記トレンチ加工処理直後に、室温から設定した最高温度４００［℃］まで１［℃／ｓｅｃ］の昇温速度で昇温させ、その最高温度４００［℃］で１０分間保持して加熱処理した後、酸素プラズマアッシング処理をすると、加熱処理をしないで酸素プラズマアッシング処理のみをした場合に比較して、トレンチ側壁のプラズマ重合膜の除去効果は飛躍的に向上されるようになった。

上記ＩＣＰプラズマエッチング装置で上記条件を用いてシリコンのトレンチ加工処理をした後、上記加熱処理することによって、どのように側壁のフルオロカーボン重合膜が熱分解されるかを間接的かつ詳細に調べるために、以下の実験をした（実験結果は図３から図５まで参照）。

［実験１］重合膜の堆積
まず、パターン側壁に堆積したフルオロカーボン重合膜を模擬的に再現するため、劈開した１０［ｍｍ］×１０［ｍｍ］のシリコン片である１つのシリコンサンプルの表面上に、上記ＩＣＰプラズマの堆積ステップで１分間、Ｃ_４Ｆ_８プラズマを照射して、上記シリコンサンプル表面にフルオロカーボン重合膜を堆積させる。

［実験２］加熱
次に、トレンチ側壁に堆積したフルオロカーボン重合膜の加熱分解（加熱による熱分解）を模擬的に再現するために、上記フルオロカーボン重合膜を堆積させたシリコンサンプルを、内部に四重極質量分析（ＱＭＳ）装置を備えた超高真空（真空度１×１０^−９［Ｔｏｒｒ］）昇温脱離ガス分析（ＴＤＳ）装置のチャンバー内に導入し、外部からの赤外線照射によって、室温（２０［℃］）から、複数設定した最高温度まで１［℃／ｓｅｃ］の昇温速度で昇温させて加熱し、その最高温度で１０分間保持した後、室温まで冷却した。

［実験３］加熱後の表面の観察
そして、トレンチ側壁に堆積したフルオロカーボン重合膜の加熱分解効果を調査するために、上記フルオロカーボン重合膜を堆積させた１つのサンプルについて、上記超高真空昇温脱離ガス分析装置のチャンバー内での上記昇温シーケンスの最高温度を１８０［℃］，３４０［℃］，５００［℃］，７００［℃］、および比較のための加熱なしの室温（２０［℃］）と変化させて、このサンプルのシリコン表面のフルオロカーボン重合膜を部分的に熱分解させた後、真空搬送によって超高真空ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置内に導入して、このサンプルの表面状態を観察し、Ｃ１ｓ（カーボン原子内の電子軌道１ｓに由来する）光電子スペクトル（図３（ａ）参照）、およびＦ１ｓ（フッ素原子内の電子軌道１ｓに由来する）光電子スペクトル（図３（ｂ）参照）をそれぞれ調べた。つまり、図３に示す実験結果は、上記１つのサンプルに対して、最高温度を低温側から高温側に段階的に変化させて複数回の加熱処理をして、１回の加熱処理後ごとにＸＰＳ分析をした結果を示している。

図３（ａ）に示した２０［℃］（室温）におけるＣ１ｓ光電子スペクトルから、ＩＣＰプラズマ照射で形成されたフルオロカーボンプラズマ重合膜は、ＣＦ_３，ＣＦ_２，ＣＦ，Ｃ−ＣＦ_ｘのコンポーネントで構成されていることが判る。

また、図３（ａ），（ｂ）の各温度でのスペクトル変化をみると、フルオロカーボン重合膜は、１８０［℃］までの加熱処理では全く変化がないが、３４０［℃］では、ＣＦ_３，ＣＦ_２，ＣＦ，Ｃ−ＣＦ_ｘの各コンポーネントのピーク面積が減少していることが判る。このとき、図３（ｂ）の結果をみると、Ｆ１ｓ光電子スペクトルのピーク強度も減少している。この傾向は、５００［℃］のときにはさら加速され、特に図３（ａ）の結果では、Ｃ−ＣＦ_ｘ結合の結合エネルギーが、より低エネルギー側の２８４［ｅＶ］付近でのＣ−Ｃ結合にシフトしていることが判る。これは、フルオロカーボン重合膜の熱分解によってＦが選択的に脱離し、Ｃリッチな膜に変化したことを示している。以上の結果から、フルオロカーボン重合膜には、１８０［℃］から３４０［℃］の間で熱分解が開始される閾値が存在すると考えられる。

図４は、上記熱分解が開始される閾値を見積もるために、上記図３（ａ）の光電子スペクトルＣ１ｓの各コンポーネントのＸＰＳ光電子信号強度のピーク面積の温度変化を詳細にプロットした結果である。この図４より、３００［℃］以上では、ＣＦ，ＣＦ_２，ＣＦ_３の各ピーク面積が減少し、Ｃ−ＣＦ_ｘのそれは増加していることが判る。ここで、Ｃ−ＣＦ_ｘの増加は、直近に存在するＣ−Ｃ結合のピーク強度増加に起因するものと考えられる。従って、図４の結果から、フルオロカーボン重合膜は、３００［℃］以上で熱分解が開始され、炭化（Ｃ−Ｃ結合の増加）が進んでいくことが判る。なお、４００［℃］以上でＣＦ結合のピークが増加しているのは、ＣＦ_３，ＣＦ_２が熱分解し、Ｆが選択的に脱離することによってＣＦ結合に変化したためと考えられる。

［実験４］加熱時の脱離種の観察
また、加熱処理によってシリコン表面から脱離してくる分子成分を調査するために、上記の加熱処理時に、上記超高真空昇温脱離ガス分析装置のチャンバー内に設置した四重極質量分析（ＱＭＳ）装置を用いて、上記サンプルの表面からの脱離種のフラックスの温度スペクトルを調べた（図５参照）。

図５には、マスフラグメントＭ／ｅ＝４４（ＣＯ_２ ^＋），Ｍ／ｅ＝２８（ＣＯ^＋），Ｍ／ｅ＝８５（ＳｉＦ_３ ^＋），Ｍ／ｅ＝６９（ＣＦ_３ ^＋），Ｍ／ｅ＝５０（ＣＦ_２ ^＋），Ｍ／ｅ＝３８（Ｆ_２ ^＋），Ｍ／ｅ＝１９（Ｆ^＋）の温度スペクトルを示した。

図５の温度スペクトルから、上記プラズマ重合膜は、３００［℃］付近から分解が開始され、約４００［℃］でピークを迎えて激しく分解し、５００［℃］近辺で分解がほぼ終了していることが判る。また、図５より、５００［℃］以上では表面から脱離してくるＣＦ_２，ＣＦ_３のマスフラグメントがほぼ０であることから、フルオロカーボン重合膜は５００［℃］で十分に熱分解されており、それ以上の温度で処理することは、かえって炭化を進行させて、その後の除去プロセスにおいて十分に除去できなくなるといった不具合を招くことになりかねないため、加熱処理の温度の上限は、５００［℃］が適当であることが判った。

以上、図３〜図５に示す実験結果から、３００〜５００［℃］の温度範囲内で加熱処理することにより、効果的に重合膜を熱分解させることができることが判った。

上記昇温脱離分析（ＴＤＳ）チャンバーおよびＸＰＳ装置を用いた加熱実験は、表面の分析を行うために必要な超高真空装置内で行った結果であり、上記大気圧Ｎ_２雰囲気での実プロセスとは、チャンバー雰囲気や真空度が異なっているが、図３〜図５に示す結果と良く符合した結果となっている。このことは、フルオロカーボン重合膜の熱分解において重要な因子は、真空度やガス雰囲気でなく、温度であることを示している。

以上のように、実施の形態１によれば、トレンチ加工処理直後に、３００〜５００［℃］の温度範囲内で加熱処理をすることにより、従来の酸素プラズマアッシング処理のみを行っていた場合に比較して、トレンチ側壁のプラズマ重合膜は飛躍的に除去されるようになった。

実施の形態２
上記実施の形態１では、トレンチ加工処理直後に加熱処理を加えることで、シリコントレンチ側壁のフルオロカーボン重合膜の剥離効果が飛躍的に向上することを示した。しかしながら、トレンチ側壁に堆積するプラズマ重合膜の成分には、フルオロカーボン系だけでなく、プラズマ中で反応生成物（ＳｉＦ_４等）の再解離によって生成されたＳｉ含有無機物も含まれている。これらＳｉ系の無機成分は、加熱処理だけでは除去することが不十分な場合がある。

そこで、本発明の実施の形態２のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、上記実施の形態１において、上記加熱処理の後に、さらに酸による処理を加えて、トレンチ側壁に堆積したＳｉ系の無機成分を除去することを特徴とする。

例えば、上記加熱処理後のシリコン１（図１参照）を酢酸／フッ化アンモニウム／フッ化水素アンモニウムの混合溶液に１０分間浸し、その後にプラズマアッシング処理をすることにより、さらに剥離効果が向上することが確認できた。

以上のように、実施の形態２によれば、上記実施の形態１の加熱処理の後に、さらに酸による処理を加えることにより、加熱処理とプラズマアッシング処理だけでは不十分であったトレンチ側壁のフルオロカーボン重合膜の除去効果を向上させることが可能となった。

なお、上記実施の形態では、ＭＥＭＳ（ＭＩＳＴ）デバイスの製造方法について説明したが、本発明は、トレンチ加工処理をする他の半導体装置の製造方法にも適用可能である。

本発明の実施の形態１のシリコンのトレンチ加工処理のシーケンスを説明する図である。図１のトレンチ加工処理においてのプロセス条件の切り替えのシーケンス（時間軸）を説明する図である。Ｃ_４Ｆ_８ＩＣＰプラズマを照射したＳｉ表面のフルオロカーボン重合膜の加熱温度による光電子スペクトルの変化を示す図である。図３のＣ１ｓ光電子スペクトルのＸＰＳピーク面積の変化を示す図である。Ｃ_４Ｆ_８ＩＣＰプラズマを照射したＳｉ表面から脱離しているマスフラグメントの温度スペクトルを示す図である。

符号の説明

１シリコン
２エッチングマスク
３堆積膜

Claims

半導体基板をトレンチ加工する半導体装置の製造方法において、
表面にエッチングマスクを設けた半導体基板の露出表面をドライエッチングしてトレンチ構造を形成するエッチングステップと、トレンチ側壁のエッチングを抑制するための保護膜を堆積させる堆積ステップとを交互に繰り返して、上記半導体基板をトレンチ加工処理する工程と、
上記トレンチ加工処理の後、上記半導体基板を所定の温度で加熱処理する工程と
を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
上記加熱処理の温度が、３００〜５００［℃］の範囲内であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記加熱処理の後の上記半導体基板を、プラズマアッシング処理する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記加熱処理後の上記半導体基板を、酸溶液によってウエット処理する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
上記ウエット処理後の上記半導体基板を、プラズマアッシング処理する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。