JPH01220448A - 窒化物絶縁層を選択的にドライ・エッチングする気体混合物及び方法 - Google Patents
窒化物絶縁層を選択的にドライ・エッチングする気体混合物及び方法Info
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- JPH01220448A JPH01220448A JP63316575A JP31657588A JPH01220448A JP H01220448 A JPH01220448 A JP H01220448A JP 63316575 A JP63316575 A JP 63316575A JP 31657588 A JP31657588 A JP 31657588A JP H01220448 A JPH01220448 A JP H01220448A
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- nitride
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
- H10P50/282—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials
- H10P50/283—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials by chemical means
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
本発明は酸化物絶Ｒ層に対して窒化物絶縁層を選択的に
プラズマ・エツチングする技術に関する。
プラズマ・エツチングする技術に関する。
Ｂ 従来技術
半導体チップ処理技術においては、通常の＃＠縁溝構造
体酸化物の層と隣接して配置された窒化物の層より成る
。下の酸化物の層を平らな略完全な層のまま残して、窒
化物の特定の位置をエツチングするのには多くの処理シ
ーケンスが必要である。
体酸化物の層と隣接して配置された窒化物の層より成る
。下の酸化物の層を平らな略完全な層のまま残して、窒
化物の特定の位置をエツチングするのには多くの処理シ
ーケンスが必要である。
この酸化物上の窒化物を選択的にエッチグしなければな
らないという条件は、トランジスタの製造中にコンタク
ト用の開孔を形式する際には特にクリティカルである。
らないという条件は、トランジスタの製造中にコンタク
ト用の開孔を形式する際には特にクリティカルである。
例えば図面を参照すると、トランジスタの形成に使用さ
れる構造が示されている。この構造はシリコンのバルク
領域１０、シリコンのバルク領域１０上に配置され、厚
さが薄くなった（くぼみ）領域即ちステップ１４を含む
５Ｉｏ２の第１を有する。さらにこの構造は８１０２層
の上に配置された共形性を有する（コンフォーマル）な
ＳＩ３Ｎ４の第２層１６及び層１６上に配置されたガラ
スのような絶縁体のコンフォーマルな厚い層１８を有す
る。この図面に示した処理の時点で、ＳＩＯ□層１２の
ステップ領域１４の下のシリコンのバルクの選択された
領域には、未拡散ベース・ド−パント２０が存在する。
れる構造が示されている。この構造はシリコンのバルク
領域１０、シリコンのバルク領域１０上に配置され、厚
さが薄くなった（くぼみ）領域即ちステップ１４を含む
５Ｉｏ２の第１を有する。さらにこの構造は８１０２層
の上に配置された共形性を有する（コンフォーマル）な
ＳＩ３Ｎ４の第２層１６及び層１６上に配置されたガラ
スのような絶縁体のコンフォーマルな厚い層１８を有す
る。この図面に示した処理の時点で、ＳＩＯ□層１２の
ステップ領域１４の下のシリコンのバルクの選択された
領域には、未拡散ベース・ド−パント２０が存在する。
ステップ領域１４中のガラス絶縁体１８及びＳＩ、Ｎ４
層１６は８１０２層１２に達する迄除去されて次の処理
段階が行われなくてはならない。このエツチングによる
除去処理の第１段階はステップ１４上の領域中のコンフ
ォーマルなガラス絶縁層１８を除去することである。し
かしながら、ステップ領域１４上のガラス絶縁層１８が
平らでないために、ステップ領域１４の上のガラス層１
８全部を除去するためには。
層１６は８１０２層１２に達する迄除去されて次の処理
段階が行われなくてはならない。このエツチングによる
除去処理の第１段階はステップ１４上の領域中のコンフ
ォーマルなガラス絶縁層１８を除去することである。し
かしながら、ステップ領域１４上のガラス絶縁層１８が
平らでないために、ステップ領域１４の上のガラス層１
８全部を除去するためには。
通常、ガラス層１８をＳＩ、Ｎ、層１６に食込む迄予定
量オーバーエツチングする必要がある。このオーバーエ
ツチングによって平らでないＳＩ、Ｎ４が生ずる。この
ような形状のＳＩ、Ｎ４だけをエツチングするためには
、８１０２層１２の表面で停止する高度に選択的なエッ
チャントが必要になる。
量オーバーエツチングする必要がある。このオーバーエ
ツチングによって平らでないＳＩ、Ｎ４が生ずる。この
ような形状のＳＩ、Ｎ４だけをエツチングするためには
、８１０２層１２の表面で停止する高度に選択的なエッ
チャントが必要になる。
このようなエッチャント気体は又エッチの均−質を保証
し、良好なエッチ終点制御を与えるものでなければなら
ない。
し、良好なエッチ終点制御を与えるものでなければなら
ない。
酸化物層よりも窒化物層をよりよく選択的にエツチング
するために使用されている多くの現在の手法は、プラズ
マ・モード（高圧平行板もしくはバレル・エツチング装
置）において、もしくはマイクロ波励振による残光放電
モードにおいてフルオロカーボンを利用する方法である
。代表的な気体混合物は５０−９５％の酸素中にＣＦ４
を含むものである。このようなエッチ方法に係わる問題
は（１）エッチが等方性であること、（２）前の酸化物
エッチ段階によってＳＩ、Ｎ４の表面に形成されたポリ
マがエッチの均一性をさまたげること及び（３）ＳＩ、
Ｎ４−８ＩＯ，のエツチング速度比ＥＲＲが低い（通常
２：１以下）ために、ＳＩ、Ｎ、のオーバー・エッチが
問題を生じやすいことである。
するために使用されている多くの現在の手法は、プラズ
マ・モード（高圧平行板もしくはバレル・エツチング装
置）において、もしくはマイクロ波励振による残光放電
モードにおいてフルオロカーボンを利用する方法である
。代表的な気体混合物は５０−９５％の酸素中にＣＦ４
を含むものである。このようなエッチ方法に係わる問題
は（１）エッチが等方性であること、（２）前の酸化物
エッチ段階によってＳＩ、Ｎ４の表面に形成されたポリ
マがエッチの均一性をさまたげること及び（３）ＳＩ、
Ｎ４−８ＩＯ，のエツチング速度比ＥＲＲが低い（通常
２：１以下）ために、ＳＩ、Ｎ、のオーバー・エッチが
問題を生じやすいことである。
Ｃ発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は、５対１もしくはそれ以上の比で窒化物
対酸化物の選択的異方性エツチングを与えるエツチング
方法を与えることにある。
対酸化物の選択的異方性エツチングを与えるエツチング
方法を与えることにある。
本発明に従う気体混合物では、窒化物層のエツチングの
均一性が３％以内の変動幅に改良され、しかも、そのエ
ツチング方法は、優れた再現性を有する。
均一性が３％以内の変動幅に改良され、しかも、そのエ
ツチング方法は、優れた再現性を有する。
Ｄ問題点を解決するための手段
本発明に従う、酸化物絶縁層に対して窒化物絶縁層をエ
ツチングする方法は、塩素種及び１乃至１５容量％の範
囲の酸素を含む気体混合物を用いそして、１メガヘルツ
以下の周波数及び１２０乃至１０００ワットの高電力を
有する高周波励起信号を少なくとも含む励起信号の下に
上記気体混合物から形成したガス・プラズマ中に上記窒
化物絶縁層をさらすものである。
ツチングする方法は、塩素種及び１乃至１５容量％の範
囲の酸素を含む気体混合物を用いそして、１メガヘルツ
以下の周波数及び１２０乃至１０００ワットの高電力を
有する高周波励起信号を少なくとも含む励起信号の下に
上記気体混合物から形成したガス・プラズマ中に上記窒
化物絶縁層をさらすものである。
Ｅ 実施例
酸化物絶縁層に対して、窒化物絶縁層をドライ・エツチ
ングする際に、塩素を含むキャリヤ気体と酸素とを含む
気体混合物を使用すると、異常に高い選択性が得られる
ことが見出された。この混合物中で酸素は１−１５体積
％を越えない、この１−１５％の範囲で加えられる酸素
の正確な量はマスクの組成及びマスク・パターンの状態
（即ちローディング）に依存する。この気体混合物を使
用して生ずるＰＦ気体プラズマは塩素種及び酸素より成
りここで酸素はプラズマの１５体積％を越えない、この
プラズマ中の代表的・な塩素種はｃ Ｑ、 ＋ ＋及び
ＣＱ−である。
ングする際に、塩素を含むキャリヤ気体と酸素とを含む
気体混合物を使用すると、異常に高い選択性が得られる
ことが見出された。この混合物中で酸素は１−１５体積
％を越えない、この１−１５％の範囲で加えられる酸素
の正確な量はマスクの組成及びマスク・パターンの状態
（即ちローディング）に依存する。この気体混合物を使
用して生ずるＰＦ気体プラズマは塩素種及び酸素より成
りここで酸素はプラズマの１５体積％を越えない、この
プラズマ中の代表的・な塩素種はｃ Ｑ、 ＋ ＋及び
ＣＱ−である。
異常な選択性が得られるのは、酸素の添加物がハロゲン
原子と不飽和物間のバランスを変えて、酸素が選択的に
ＣＣＵ 種を消費するように働くためであると理論化
できる。これ等のＣＣＱ 種はプラズマ中にあって酸
化物をエツチングする働きがある。１−１５体積％の範
囲の量の酸素を加えると、窒化物と酸化物の両方のエッ
チ速度が減少するが、酸化物のエッチ速度の方が予想さ
れたよりもはるかに速く減少し、これによって高い選択
性が得られることがわかった。この異常な選択性はＳＩ
ｏ、２の薄い層上に付着されたＳＩ、Ｎ４層について、
ＩＭＨ，以下、好ましくは３００−９００ＫＨ２の範囲
の低い周波数及び少なくとも１２０Ｗ、好ましくは１２
０Ｗ−１０００Ｗの範囲のＲＦ電力での塩素グロー放電
エツチングで達成された。このエッチの選択性は少なく
とも５対１であった。これ等の実験におけるエッチ反応
装置の圧力は０．４トル以上であった。このエッチ選択
性の再現性は優れていて、エッチ過程ハ時間＋ もしくは３８６ｎｍ（Ｃ２０の波長スペクトル線）にお
ける光学的な終点検出によって制御できることが判明し
た。
原子と不飽和物間のバランスを変えて、酸素が選択的に
ＣＣＵ 種を消費するように働くためであると理論化
できる。これ等のＣＣＱ 種はプラズマ中にあって酸
化物をエツチングする働きがある。１−１５体積％の範
囲の量の酸素を加えると、窒化物と酸化物の両方のエッ
チ速度が減少するが、酸化物のエッチ速度の方が予想さ
れたよりもはるかに速く減少し、これによって高い選択
性が得られることがわかった。この異常な選択性はＳＩ
ｏ、２の薄い層上に付着されたＳＩ、Ｎ４層について、
ＩＭＨ，以下、好ましくは３００−９００ＫＨ２の範囲
の低い周波数及び少なくとも１２０Ｗ、好ましくは１２
０Ｗ−１０００Ｗの範囲のＲＦ電力での塩素グロー放電
エツチングで達成された。このエッチの選択性は少なく
とも５対１であった。これ等の実験におけるエッチ反応
装置の圧力は０．４トル以上であった。このエッチ選択
性の再現性は優れていて、エッチ過程ハ時間＋ もしくは３８６ｎｍ（Ｃ２０の波長スペクトル線）にお
ける光学的な終点検出によって制御できることが判明し
た。
さらに、上述の低周波数成分よりも少なくとも１０倍高
い、好ましくはＩＯＭＨよりも高い（好ましい範囲は１
３−２７ＭＨ）高い周波数で７０Ｗ以下（好ましくは５
０Ｗ以下の）低い電力のＲＥ倍信号上述の低周波のＲＦ
倍信号重畳すると、−層効果的であり、１２５ｍｍのウ
ェハ上では３％（３６／ｘ）以下のエッチ速度の変動し
か生じず、均一性の高いエツチングが得られた。
い、好ましくはＩＯＭＨよりも高い（好ましい範囲は１
３−２７ＭＨ）高い周波数で７０Ｗ以下（好ましくは５
０Ｗ以下の）低い電力のＲＥ倍信号上述の低周波のＲＦ
倍信号重畳すると、−層効果的であり、１２５ｍｍのウ
ェハ上では３％（３６／ｘ）以下のエッチ速度の変動し
か生じず、均一性の高いエツチングが得られた。
さらに、気体混合物中の酸素の体積が１５％を越えると
、酸化物に対する窒化物の選択性が著しく劣化すること
がわかった。特に、１５％を越える酸素を含むと、酸素
が付着し始めた。さらに、窒化物の選択性は低周波のＲ
Ｆ励起をプラズマから除去した時にも劣化することがわ
かった。
、酸化物に対する窒化物の選択性が著しく劣化すること
がわかった。特に、１５％を越える酸素を含むと、酸素
が付着し始めた。さらに、窒化物の選択性は低周波のＲ
Ｆ励起をプラズマから除去した時にも劣化することがわ
かった。
さらに、気体混合物を希釈してはプラズマ中のＣＤ、の
反応速度を制御すると共に、プラズマ中の熱伝達の均一
性を改良するために、たとえばアルゴンのような不活性
気体を加えることが望ましい。アルゴンを加えると、大
小のウェハ上のエッチ反応の均一性が改良される。
反応速度を制御すると共に、プラズマ中の熱伝達の均一
性を改良するために、たとえばアルゴンのような不活性
気体を加えることが望ましい。アルゴンを加えると、大
小のウェハ上のエッチ反応の均一性が改良される。
本発明の方法は多くのエッチ処理応用で、酸化物に対し
て窒化物を選択的にエッチするのに使用できる。気体混
合物中の酸素の量が１５％以下に保持される限り、この
過程中では、測定可能な酸素付着は見られなかった。
て窒化物を選択的にエッチするのに使用できる。気体混
合物中の酸素の量が１５％以下に保持される限り、この
過程中では、測定可能な酸素付着は見られなかった。
塩素気体の外に、フレオン１１、ＣＣＱ、及びフレオン
１２を含む多くの塩素気体キャリヤが気体混合物を形成
するのに利用できる。
１２を含む多くの塩素気体キャリヤが気体混合物を形成
するのに利用できる。
上述の方法は現存の方法に比較し、酸化物に対する窒化
物のエツチングの選択性、ウェハ・エツチングの均一性
、及び工程毎の再現性において非常に優れた結果を与え
る。特に、本発明の気体混合物は、従来の高周波（たと
えば１３．５６ＭＨ）のＣＦ４７０２等方性エツチング
方法の２対１のＥＲＲに比し、５対１以上のＥＲＲを有
する選択性に優れた異方性エツチングを達成する。ウェ
ハ窒化物層上で達成されるエツチング速度の変動幅は特
に複式周波数ＲＦ励起を使用すると３％以下に改善され
るが、これは従来のＣＦ、を使用する方法の９％以上に
比べると、大幅に減少する。さらに、本発明の方法には
、光放射光技術による標準の終点検出が使用できる。
物のエツチングの選択性、ウェハ・エツチングの均一性
、及び工程毎の再現性において非常に優れた結果を与え
る。特に、本発明の気体混合物は、従来の高周波（たと
えば１３．５６ＭＨ）のＣＦ４７０２等方性エツチング
方法の２対１のＥＲＲに比し、５対１以上のＥＲＲを有
する選択性に優れた異方性エツチングを達成する。ウェ
ハ窒化物層上で達成されるエツチング速度の変動幅は特
に複式周波数ＲＦ励起を使用すると３％以下に改善され
るが、これは従来のＣＦ、を使用する方法の９％以上に
比べると、大幅に減少する。さらに、本発明の方法には
、光放射光技術による標準の終点検出が使用できる。
従って本発明の方法は、エツチングが薄い酸化物層上で
停止することが要求されるコンタクト開孔形成処理にと
って理想的である。
停止することが要求されるコンタクト開孔形成処理にと
って理想的である。
Ｆ 発明の名称 −
本発明に従い、５対１もしくはそれ以上の比で窒化物対
酸化物の選択的異方性エツチングを与えるエツチング方
法が与えられる。
酸化物の選択的異方性エツチングを与えるエツチング方
法が与えられる。
図は半導体チップのコンタクト開孔領域、の判断面であ
る。 １０・・・シリコン・バルク領域、１２・・・ｓｒｏ。 の第１暦、１４・・・くぼみ、１６・・・ＳＩ３Ｎ４の
第２層、１８・・・絶縁層、２０・・・ベースのドーパ
ント。 絶縁層
る。 １０・・・シリコン・バルク領域、１２・・・ｓｒｏ。 の第１暦、１４・・・くぼみ、１６・・・ＳＩ３Ｎ４の
第２層、１８・・・絶縁層、２０・・・ベースのドーパ
ント。 絶縁層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 酸化物絶縁層に対して窒化物絶縁層を選択的にエッチ
ングする方法において、 塩素種及び１乃至１５体積％の範囲の酸素を含む気体混
合物を用い、１メガヘルツ以下の周波数及び１２０乃至
１０００ワットの高電力を有する高周波励起信号を少な
くとも含む励起信号の下に上記気体混合物から形成した
ガス・プラズマ中に上記窒化物絶縁層をさらす段階を有
する、 窒化物層を選択的にエッチする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/157,762 US4832787A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Gas mixture and method for anisotropic selective etch of nitride |
| US157762 | 1988-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01220448A true JPH01220448A (ja) | 1989-09-04 |
| JPH0648680B2 JPH0648680B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=22565168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63316575A Expired - Lifetime JPH0648680B2 (ja) | 1988-02-19 | 1988-12-16 | 窒化物絶縁層を選択的にドライ・エッチングする気体混合物及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4832787A (ja) |
| EP (1) | EP0329586B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0648680B2 (ja) |
| DE (1) | DE68901789T2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4975146A (en) * | 1989-09-08 | 1990-12-04 | Motorola Inc. | Plasma removal of unwanted material |
| JPH04354331A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-08 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| EP0547906B1 (en) * | 1991-12-18 | 1997-06-25 | STMicroelectronics, Inc. | Method for forming contact vias in integrated circuits |
| JP2871460B2 (ja) * | 1994-05-20 | 1999-03-17 | 株式会社日立製作所 | シリコンのエッチング方法 |
| US5783101A (en) * | 1994-09-16 | 1998-07-21 | Applied Materials, Inc. | High etch rate residue free metal etch process with low frequency high power inductive coupled plasma |
| WO1996016433A2 (en) * | 1994-11-10 | 1996-05-30 | National Semiconductor Corporation | Process for the anisotropic and selective dry etching of nitride over thin oxides |
| US5957688A (en) | 1996-08-22 | 1999-09-28 | Van Valey; Edwin T. | Dental model articulator |
| US6060328A (en) | 1997-09-05 | 2000-05-09 | Advanced Micro Devices, Inc. | Methods and arrangements for determining an endpoint for an in-situ local interconnect etching process |
| JPH11145113A (ja) * | 1997-11-13 | 1999-05-28 | Nec Corp | エッチング方法 |
| JP2002510878A (ja) | 1998-04-02 | 2002-04-09 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低ｋ誘電体をエッチングする方法 |
| KR100319879B1 (ko) * | 1998-05-28 | 2002-08-24 | 삼성전자 주식회사 | 백금족금속막식각방법을이용한커패시터의하부전극형성방법 |
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| JP3593492B2 (ja) * | 2000-06-13 | 2004-11-24 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理方法 |
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-
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1989
- 1989-01-17 EP EP89480009A patent/EP0329586B1/en not_active Expired
- 1989-01-17 DE DE8989480009T patent/DE68901789T2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0648680B2 (ja) | 1994-06-22 |
| EP0329586B1 (en) | 1992-06-17 |
| DE68901789T2 (de) | 1993-01-28 |
| US4832787A (en) | 1989-05-23 |
| DE68901789D1 (de) | 1992-07-23 |
| EP0329586A1 (en) | 1989-08-23 |
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