JPH02125425A - エッチング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 エツチング方法、特に半導体装置の製造における多結晶
シリコン、単結晶シリコン、シリサイド、高融点メタル
などの材料を高い選択比でパターン幅の精度良く垂直エ
ツチングする方法に関し、半導体装置の製造において、
ゴミを発生させることなく、パターン幅制御が精度良く
なされ、エツチングにおいて下地に対し選択比をもち下
地を損傷することのない多結晶シリコン、単結晶シリコ
ン、シリサイド、高融点金属などを垂直エツチングする
方法を提供することを目的とし、真空容器内に置かれた
被加工物の温度を５０℃から１５０℃の範囲に保ち、臭
素または臭化水素を含む反応ガスのプラズマと接触させ
てなすエツチングにより被加工物を少なくとも２０以上
の選択比でパターン幅を制御して垂直エツチングを行う
ことを特徴とするエツチング方法、とくにプラズマにさ
らされるエツチングチャンバ一部分に炭素を含まない材
料を配置し、炭素含分が１２０ｐｐｍ以下の反応ガスを
用いるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、エツチング方法、特に半導体装置の製造方法
における多結晶シリコン、単結晶シリコン、シリサイド
、高融点メタルなどの材料を高い選択比でパターン幅の
精度良く垂直エツチングする方法に関する。

半導体装置を高密度化、高速化するために多結晶シリコ
ン、シリサイド、高融点金属などの耐熱性導電性材料の
エツチングにおいて、パターン幅の制御を厳密にし、か
つ、エツチングにおいて高い選択性ををもつことが要求
されている。

このため、半導体装置の製造において、簡易化された工
程で、ゴミを発生させることなく、パターン幅制御が精
度良くなされ、エツチングにおいて下地に対し高い選択
比をもち下地を損傷することのない多結晶シリコン、シ
リサイド、高融点金属などの垂直エツチングが必要であ
る。

〔従来の技術〕

半導体装置を高密度化、高速化するために多結晶シリコ
ン、シリサイド、高融点金属などの耐熱性をもった導電
性材料を多層化して用いるいわゆる多層多結晶シリコン
技術が不可欠のものとなってきている。これらの導電性
材料の加工は、トランジスタの特性を左右するゲート長
を定めるものとなるので、垂れのエツチングにおいてパ
ターン幅の制御を厳密に行い、かつ、それの下地のゲー
ト絶縁膜に対してエツチングにおいて高い選択性をもつ
ことが要求される。これらの点で、反応性イオンエツチ
ング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ、　
ＲｒＥ）のように垂直にエツチングする方法が優れてい
るが、下層例えば第１層の多結晶シリコンを垂直にエツ
チングすると、上層例えば第２層の多結晶シリコンをエ
ツチングするときに、第１層多結晶シリコンの段差部で
第２層の多結晶シリコンが厚くなるので、この部分の第
２層多結晶シリコンがエツチングで除去されずに残り、
隣り合った第２層多結晶シリコンの間でショートする問
題があった。

それを避けるためにオーバーエツチングの時間を良くし
て段差部の多結晶シリコンを除去しようとすると、パタ
ーン幅が細くなったり下地の絶縁膜が過度にエツチング
されるといった問題があった。

その理由は、ゲート絶縁膜（ＳｉＯ□）と多結晶シリコ
ンとの選択比が大でないことによるもので、多結晶シリ
コンがエツチングされると共にＳｔｏｗもエツチングさ
れるからである。

また、第２層の多結晶シリコンがエツチングしたときに
第１層多結晶シリコンの段差部で除去されずに残ってし
まう対策として、第１層の多結晶シリコン膜のパターニ
ングにおいてそれにテーパーを付けること（テーパーエ
ツチング）があるがパターン精度が問題である。また、
エツチングガスにＣｚＨｈ　、　ＣｚＨａ　、Ｃｚｈな
との堆積性ガスを混合する場合は、ゴミの問題がある。

−ｍに、ドライエツチングにおいて、主にエツチングガ
スにはハロゲン系のガスが用いられている。そして、ゲ
ート電極材料として用いられる多結晶シリコンのエツチ
ング速度と下地絶縁酸化膜のエツチング速度との比（ま
たは選択比）を考えると、上述のように選択比の高いも
のが要求され、弗素系より塩素系、さらには臭素系がよ
いとされている。

従来のエツチングガスには、取り扱いの容易さから弗素
系及び塩素系のガスが用いられてきた。

しかし、弗素系及び塩素系のガスでは、エツチングが等
方向になり、第６図に示すように、シリコン基板６１上
に形成したＳｉＯ□膜６２上に多結晶シリコン膜６３を
形成し、その上にマスク６８パターンを形成して、ドラ
イエツチングを行ったとき、多結晶シリコン膜６３の側
壁がサイドエツチングされ、アンダーカットが生じ易く
なる。半導体デバイスの微細化に伴い、高い寸法精度が
要求されていることから、このアンダーカットの防止対
策としては、 （ａ）側壁保護を利用する目的でカーボンを含んだガス
でエツチングを行う、 （ｂ）基板温度を低温に制御してエツチングを行う、 （Ｃ）臭素または臭素を含むガスをエツチングガスに用
いて多結晶シリコンのエツチングを行う、などの方法が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、下地との選択比が大きくないと段差部で多結晶
シリコンが除去できず残る問題やテーパーエツチングを
おこなった場合、パターン幅の制御の問題や、エツチン
グガスにＣ！＋１６　、　ＣｔＨａ　、　ＣｔＦｚなど
の堆積性ガスを混合する場合においては、エツチングチ
ャンバーの壁面にも堆積があり、そのためゴミが発生し
やすく、歩留りが悪くなる問題がある。

そこで本発明は、半導体装置の製造において、ゴミを発
生させることなく、パターン幅制御が精度良くなされ、
エツチングにおいて下地に対し高い選択比をもち下地を
損傷することのない多結晶シリコン、シリサイド、高融
点金属などの垂直エツチングする方法を提供することを
目的としている。

また、前記した（ａ）〜（Ｃ）のエツチング方法を検討
すると、（ａ）の場合では、カーボンが存在すると絶縁
酸化膜のエツチング速度が上がり、多結晶シリコンとの
選択比が低下する。さらに、カーボンを含むエツチング
ガスを用いた場合は、エツチングチャンバー壁面にカー
ボンを含むポリマーが堆積し、これが剥離してゴミの発
生の原因となり、歩留りの低下など今後の微細化にとっ
ては好ましくない問題があった。

（ｂ）の場合では、エツチングガスとして六弗化イオウ
（ＳＦ４）を用いて多結晶シリコンをエツチングし、垂
直形状を得るには、基板温度を一１３０℃付近にまで冷
やさねばならず、またエツチングガスに塩素（Ｃ１ｇ）
を用いて多結晶シリコンをエツチングしたときも、垂直
形状を得るには基板温度をＯ″ＣＣ付近冷やさねばなら
ない。従って、装置が複雑、高価になる。

そして、（Ｃ）の場合では、本出願人が実験により確認
したところによると、特別な低温でなくても、垂直エツ
チングで２０〜５０の多結晶シリコン対ＳｉＯ□選択比
を得ることができた。しかし、今後の高集積化デバイス
には、さらに１００以上の選択比が求められている。

そこで本発明は、基板上に形成された多結晶シリコン層
の臭化水素ガスを用いるドライエツチングにおいて、１
００以上の多結晶シリコン対Ｓｔｏｗ選択比を得ること
ができるドライエツチング方法及びその装置を提供する
ことをもう１つの目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記第１の目的を実現するために、真空容器
（１６、４２）内に置かれた被加工物（５゜４１）の温
度を５０℃から１５０℃の範囲に保ち、臭素又は臭化水
素を含む反応ガスのプラズマと接触させて垂直エツチン
グを行うことを特徴とするエツチング方法を提供する。

また、上記第２の目的は、上記エツチング方法において
、エツチングチャンバー及び電極等のプラズマにさらさ
れる部分にカーボンを含まない材料を配置してエツチン
グするエツチング方法、さらには反応ガスの中に含まれ
る不純物のうち、カーボン分が１２０ｐｐｍ以下、より
好ましくは４０ｐｐｍ以下の臭素又は臭化水素を含むガ
スを用いることによって達成される。

（作　用〕 本発明は特別の理論によって限定されることを意図する
ものではないが、臭素又は臭化水素ガスを用いて５０〜
１５０℃において垂直エツチングが実現される理由は次
のように考えられる。反応ガスのプラズマ中の臭素は被
加工物の例えばシリコンと反応して５ｉＢｒつ（ｘ＝１
〜４）のような反応生成物を生成し、これがエツチング
側壁に付着して側面をエツチングから保護する。一方、
付着する反応生成物は温度に依存する揮発性を示すので
、付着と揮発とのある平衡状態で垂直エツチングが実現
される。すなわち、被加工物の温度が５０℃未満ではエ
ツチング形状はテーパ角が９０″より小さい順テーパに
、一方１５０℃を越えるとノンドープ又はｐ型にドープ
された多結晶シリコンではテーパ角は９０”を越える逆
テーバ形状に、ｎ型にドープされた多結晶シリコンでは
アンダーカットが入ってしまう。

また、本発明で、エツチング雰囲気からカーボンを取り
除くことによって、シリコン酸化膜のエツチングを抑え
、高い選択比を得ることができる理由は次のような説明
が可能である。

（１）エツチング中に、カーボンが存在すると、シリコ
ン酸化膜中の５ｔ−０結合がＣ−０結合に置き代わるこ
とにより開裂し、エツチングがすすむが、カーボンがな
いと５ｉ−０結合が開裂しないため、シリコン酸化膜が
エツチングされない。

（２）多結晶シリコンは、カーボンの有無にかかわらず
、シリコン膜中の５ｉ−Ｓｉ結合が、臭素原子により、
５ｉ−Ｂｒ結合に置き代わることにより開裂し、エツチ
ングされる。したがって、カーボンを無くすと高い選択
比が得られるのであろう。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。

第２図に本発明方法の実施に使用した反応性イオンエツ
チング装置を断面図で示す。

この装置では、電極９の上に設けられた静電チャック６
にローパスフィルター７を通じて直流電源８から±１５
００Ｖの電圧を印加してウェハ５を静電吸着する。ウェ
ハ５と静電チャック６の表面の間にはガス人口１５より
圧力調整機構（図示しない）により圧力０〜２０　Ｔｏ
ｒｒのＨｅ等のガスを導入し、熱伝導をよくする。電極
９は、冷却水１０により温度調整する。チャンバー１６
を排気口１４につなげる真空ポンプ（図示せず）で排気
し、ガス導入口１３よりエツチングガスを導入し、マツ
チングボックス１１を通じて高周波（ＲＦ）発振機１２
より高周波を印加し、プラズマを発生させてエツチング
を行う。なお、同図において斜線を付した部分は絶縁物
である。

エツチング中のウェハ温度を測定するために螢光温度計
１８を用いた。ウェハ５の裏面に螢光物質２０を被着し
、電極中の穴１９より光ファイバ１７を通じてパルス光
を照射し、螢光物質２０の発する螢光を同じ光ファイバ
１７を通じて観察することによりウェハ温度を求めた。

螢光温度計としては、ＬＵＸＴＲＯＮ社（７）ＬＵＸＴ
ＲＯＮ７５０を用いた。本温度計は、光ファイバを用い
るので従来の熱電対を用いた温度計とは異なりＲＦのノ
イズを受けずに正確にウェハ温度を測定できる利点があ
る。本発明ではこのような手段でウェハ温度を正確に測
定することによって垂直エツチングを十分な制御下で行
なうことが可能になった。

ウェハの温度はエツチングガス、圧力、ＲＦパワー等に
よって異なるが、これらの条件を一定とした場合でも、
冷却水ｌＯの温度を変化させて電極９の温度を変えるか
、またはウェハ５と静電チャック６の間に導入するＨｅ
等のガスの種類や圧力を変えるか、静電チャック６に印
加する電圧を変えてウェハの吸着力を変えるなどの手段
により、ウェハ５と電極９間の熱伝導特性を変えること
により調整する。

第１図にこのような方法でエツチングしたリン（Ｐ）を
ドープしたｎ型多結晶シリコン（抵抗２０Ω／口）のエ
ツチング断面形状を示す０図中、４はマスクで、それに
はレジストまたは５ｉｎｔ、　５ｉＪａ等が用いられる
。３はエツチングされる多結晶シリコン膜であり、２は
下地のＳｉＯ□等の絶縁膜、■はシリコン基板である。

この時のエツチング条件は、Ｂｒｚ（１６５Ｃ（Ｊ）　
＋　Ｈｅ（５７５ＣＣＭ）　、圧力０．　Ｉ　Ｔｏｒｒ
、パワーは３００　Ｗで、多結晶シリコン膜３のエツチ
ングの後に１００％のオーバーエツチングを行った。同
図（ａ）はエツチング中のウェハ温度が最高８０″Ｃの
とき、同図（ｂ）は最高Ｏ″Ｃの場合のものである。図
示のように、他の条件を変えることなく、ウェハ温度の
みを変えることによりエツチング形状を変えることがで
きる。

第３図にマスク材料をレジストとＳｉｎ、とじ、被エツ
チング材料をドープしない多結晶シリコンとｎ型及びｂ
型にドープした多結晶シリコンのそれぞれとした場合の
エツチング中のウェハ温度とテーバ角の関係を示し、図
中、黒三角印と白抜三角印とはリン（Ｐ）でドープした
ｎ型多結晶シリコンとドープしない又はドープしたＰ型
多結晶シリコン（いずれもレジストマスク使用）、黒丸
印と白抜丸印はｎ型にドープした多結晶シリコンとドー
プしない又はＰ型にドープした多結晶シリコン（いずれ
もＳｉ０ｇマスク）の場合を示し、線Ａの上方は図示の
ごとく逆台形にテーパーが得られる範囲、線Ａの下方は
図示の如く台形テーパーが得られる範囲、そして線Ａ付
近は所望の垂直形状が得られる部分である。なお、エツ
チング条件は第１図の場合と同じで、テーパー角は第１
図（ｂ）のθで測定した。

以上のように臭素または臭化水素を主とするガスを用い
、ウェハ温度を５０℃〜１５０″Ｃに保つことで、垂直
エツチングを行えた。また、カーボンを含む堆積性ガス
を用いていないため、エツチングチャンバー壁面にカー
ボンを含むポリマーが堆積し、これがはがれてゴミの原
因となることもない。

以下に、本発明の具体例を示す。

具生適１土Ｌ シリコン基板上に熱酸化膜（Ｓｉｎ２膜）を１０００人
成長し、その上にリン（Ｐ）をドープしたｎ型多結晶シ
リコン（抵抗２０Ω／口）を４０００人成長し、その上
に通常のフォトリソグラフィー技術によりレジストパタ
ーニングを行った。

この基板を第２図の装置内に設置し、（Ｂｒ１６ｃｃ＋
Ｈｅ５７ｃｃ）　、圧力０．１　Ｔｏｒｒ、　　３００
Ｗのパワーでウェハと静電チエツク間にＨｅを１ＱＴｏ
ｒｒみたし、冷却水温度−１５℃、電極温度−１０℃で
エツチングを行ったところ、ウェハ温度は最大０℃であ
った。

１１　　２し 同様に、冷却水温度２５℃、電極温度２５℃２Ｈｅ圧力
２Ｔｏｒｒでエツチングを行ったところ、ウェハ温度は
最大５０″Ｃであった。

ｌ１班１工り 具体例（１）の試料で多結晶シリコン成長後、その上に
Ｓｉｎｇを２０００人成長し、５ｉｆｔをレジストパタ
ーンマスクとし、通常のＲＩＥでエツチングした後、レ
ジストを剥離したものを用い、具体例（１）と同様な条
件でエツチングした。

１体■工土Ｙ 具体例（３）と同様な試料で、具体例（２）と同様な条
件でエツチングした。それぞれの条件で多結晶シリコン
をエツチングする時間と同じ時間のオーバーエツチング
を行った。

ｌ１桝ユｍ 具体例（１）と同様なサンプルで（ＨＢｒ２５ｃｃ、圧
力０．　Ｉ　Ｔｏｒｒ、３００Ｗのパサーでエツチング
を行った。

ウェハと静電チエツク間にＨｅを１ＱＴｏｒｒみたし、
冷却水温度−１５℃１電極温度−１０℃でエツチングし
たところ、ウェハ温度は最大Ｏ℃であった。

ｌ生Ｗ 同様に、冷却水温度２５℃、電極温度２５℃、Ｈｅ圧力
２↑ｏｒｒでエツチングしたところ、ウェハ温度は最大
５０℃であった。それぞれ具体例（１）〜（４）と同様
１００％のオーバーエツチングを行った。

以上の結果は表１にまとめて示す。

表 ■ 具体例（１）と同様なサンプルで、シリコン酸化膜マス
クのものを用いＨＢｒ流量５０ＳＣＣＭ、圧力０、　Ｉ
　Ｔｏｒｒ、高周波電力３００Ｗ　（単位面積あたりの
電力密度０．６６Ｗ／ｃｉｉ）　、でエツチングした。

ウェハと静電チエツクの間にＨｅを１０Ｔｏｒｒみたし
、電極温度を、冷却水温度を変える代わりに、電極中に
埋め込んだヒーターで加熱することにより、ウェハ温度
を８０℃から３００℃まで変化させてエツチングした。

以上の結果をまとめて、表２および第３図にしめす。

表２ これらのどの条件でも、エツチング断面の上部幅はマス
ク幅通りであった。したがって、表１、表２および第３
図から理解されるように、ウェハ温度を５０℃〜１５０
″Ｃに保つことで、多結晶シリコンのエツチングレート
は大きくなり、また下地のＳｉｎｇに対して高選択比が
得られ、かつ、パターン幅の精度の高い垂直エツチング
ができた。さらには、多結晶シリコンのかわりに単結晶
シリコンやシリサイド、高融点金属をエツチング材料に
用いても、同様な垂直エツチングができることが確認さ
れた。

第４図は本発明の方法を実施するに当って使用した別の
平行平板型のＲＩＥ装置の略式断面図である。同図にお
いて、４１はウェハ、４２はエツチング室、４３は上部
電極、４４は下部電極、４５は静電チャック、４６はウ
ェハ４１を押さえる石英ガラス、４７はウェハ４１を静
電吸着する直流出力（ＤＣパワー）供給源、４８は高周
波電源、４９はガス導入口、５０はガス排気口である。

エツチングガスには、臭化水素（ＨＢｒ）ガスを用い、
流量５０ＳＣＣ）’Ｉの臭化水素ガスはガス導入口４９
よリエッチング室内４２に導入され、ガス排気口５０よ
り排気してエツチング室４２内を０．１　Ｔｏｒｒの圧
力に保つようにし、高周波電源４８で周波数１３．５６
ＭＨｚの電力を基板当たり３００Ｗ印加して、具体例（
１）と同じ試料の多結晶シリコン膜１３のドライエツチ
ングを行った。

さらに、エツチング室４２内の壁面及び上部電極４３の
表面は石英ガラスあるいはカーボンを含まない材料で覆
った。被エツチング物を石英ガラス４６で押さえるか、
または静電チャック４５に吸着させることによって保持
させた。

表３にチャンバーのプラズマにさらされる部分を石英で
覆った場合の結果を示す。

表 本発明実施例では、エツチングガスに臭化水素ガス（流
量は５０ＳＣＣＭ）を用い、マスク材にＳｉｎ。

膜またはＳｉ、ＩＮｍ膜を用いて、本発明のカーボンフ
リーの条件下で多結晶シリコン膜のエツチングを行った
場合を見ると、垂直形状を得るウェハの温度は５０〜１
５０″Ｃ程度でよく、エツチング残も観られなかった。

また、選択比をみても１１０ときわめて良く、再現性も
あることからプロセス的にも安定しており、本発明によ
るカーボンフリーのドライエッチング方法及びその装置
により、高選択性をもったドライエツチングが可能であ
った。

１体貫ユ刊Ｙ また、本発明のカーボンフリーの条件で、臭化水素ガス
の流量だけを増すと、多結晶シリコンのエツチング速度
が速くなり、流量が１１００５ＣＣでは多結晶シリコン
エツチング速度は約２９００人／ｓｉｎで、酸化膜との
選択比は８２であった。

ｌ生■ユｉｌｌ さらには、臭化水素ガスにＯｔや８２０のように酸素（
０）を含んで、かつカーボンを含まないガスを添加して
、他の条件は変えずにエツチングすると、多結晶シリコ
ンのエツチング速度は変わらないが、酸化膜（ＳｉＯ□
膜）のエツチング速度は１０人／ｍｔｎ以下と遅くなり
、選択比が２００以上と、より高選択比を示すドライエ
ツチングが可能であった。

ｌ潜Ｕ又と 比較のためにマスク材にレジストを用いて具体例（５）
と同じ条件で多結晶シリコン膜をエツチングした。多結
晶シリコンのエツチング速度は変わらなかったが、レジ
ストから放出されるカーボンのため、酸化膜のエツチン
グ速度が大きくなり、選択比は１５と小さくなった。

１生■■敗二■ｕ 比較のために、同じ臭化水素ガスを用いるがチャンバー
内壁にテフロンコートしたＡ！を使用し具体例（８）〜
（１２）と同じ条件でエツチングした場合の結果を表４
に示す。多結晶シリコンのエツチング速度は具体例（８
）〜（１１）の実施例（表３）と変わらなかったが、酸
化膜（Ｓｉ０ｇ膜）のエツチング速度が大きくなり選択
比が小さくなった。テフロンの他にポリアセクールのよ
うな樹脂、高純度カーボン、ＳｉＣ等のカーボンを含む
材料をチャンバー内壁や電極表面に用いた場合も同様に
、酸化膜のエツチング速度が大きく、大きい選択比は得
られなかった。但し、具体例（１７）のレジストマスク
の場合は、レジストから放出されるカーボンの方がチャ
ンバー内壁から放出されるカーボンより多いため、選択
比は具体例（１２）と同じでさらに低（はならなかった
。

表　　４ 表５に他のガスを用いた場合の結果を示す。この時は表
３と同じカーボンフリーのチャンバーを用いても、表４
と同じカーボンを含むチャンバーを用いても同じ結果で
あった。なお、ＳＦ、で−１３０℃のエツチング特性は
優れているが、−１３０℃の低温でエツチングするには
液体窒素等を用いた冷却機構が必要であり、エツチング
装置が複雑で信転性に乏しく、かつ、高価になるという
問題点がある。

表 第４図に示したカーボンフリーなＲＩＢ装置を用いて、
反応ガス中のカーボン含分の作用を調べた。

エツチングガスには純度４−ｎｉｎｅ、不純物のうち、
ガスクロマトグラフで求めたカーボン量がＣＯ□換算の
容量比で３０ｐｐｍのＨＢｒ　（臭化水素）を用い、Ｈ
Ｂｒ流量５０ＳＣＣＭ、圧力０．１　Ｔｏｒｒ、高周波
出力３００Ｗ　（単位面積あたり０．６６Ｗ／ｃｄ）で
、試料の多結晶シリコン（厚さ４０００人）をエツチン
グした。

マスクとしては厚さ４０００人のシリコン酸化膜又はシ
リコン窒化膜を用いた。

結果を表６に示す。選択比は１１０と大きく、ウェハ温
度５０〜１５０″Ｃでは断面形状は垂直（テーバ角９０
°）にエツチングされ、エツチング残もなかった。

１１１１０段工狂と 比較のため、具体例（２４）　（２５）と同じ試料、同
じ装置を用いて、エツチングガスに、純度９９．８％不
純物のうち、ガスクロマトグラフで求めたカーボン量が
ＣＯ，換算の容量比で３５０ｐｐｍのＨＢｒ　（臭化水
素）を用い、具体例（２４）　（２５）と同じ、ＨＢｒ
流量５０ＳＣＣＭ、圧力０．　Ｉ　Ｔｏｒｒ、高周波出
力３００Ｗ（単位面積あたり０．６６Ｗ／ｃｄ）で、多
結晶シリコンをエツチングした。

結果を表６に示す、エツチング形状やエツチング残、多
結晶シリコンのエツチングレートは、具体例（２４）　
（２５）と全く同じであったが、シリコン酸化膜のエツ
チングレートが大きく、選択比は３１と具体例（２４）
　（２５）と較べて小さくなった。

１体■ユ皿） 具体例（２４）（２５）と同じ試料、同じ装置を用いて
、エツチングガスに、純度４−ｎｉｎｅ、不純物のうち
、カーボン量がＣＯｔ換算の容量比で３０ｐｐ＋ａのＨ
Ｂｒ　（臭化水素）５０ｓｅｃ−に、カーボン分混入の
効果を調べるため、容量比３０００ｐｐ−のＣＨａ又は
３０００ｐｐｍの００２を含むカーボン入りＡｒと、カ
ーボンを含まない高純度Ａｒを比を変えて混合したもの
を５３ＣＣＭ混ぜて用い、具体例（２４）　（２５）と
同じ、ＨＢｒ流量５０ＳＣＣＭ、圧力０．　Ｉ　Ｔｏｒ
ｒ、高周波出力３００Ｗ　（単位面積あたり０．６６Ｗ
／ｅｄ）で、多結晶シリコンをエツチングした。

エツチング形状やエツチング残、多結晶シリコンのエツ
チングレートは、具体例（２４）（２５）と全く同じで
あらたか、シリコン酸化膜のエツチングレートはカーボ
ン入りＡｒの流量が多い程大きくなり、選択比は小さく
なった。結果をまとめて第５図に選択比とＨＢｒ中のカ
ーボンの関係を示すが、混合ガスが、ＣＨａの場合もＣ
Ｏｔの場合も結果は同じで、エツチングガス中のカーボ
ン量がｃＯｔ換算の容量比で、４０ｐｐａ＋では選択比
は１００．１２０ｐｐ＋ｓで選択比は６０であった。

表　　６ 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、臭素または臭化水素を含
むガスを用い、ウェハ温度５０℃〜１５０　”Ｃでエツ
チングすることにより、被加工物のエツチングレートを
高くし、また高い対５ｉｎｔ選択比と幅制御とを両立さ
せ、かつ、ゴミが少なく、歩留りの高い垂直エツチング
が行える利点である。

また、マスク材、エツチングガスおよびプラグまないも
のを用いることにより、またさらにカーボンの含有量の
低い反応ガスを用いることにより、高い選択比でドライ
エツチングができ、またカーボンによるゴミの発生をお
さえ、クリーンなエツチングプロセスを成し得る。

なお、ここで被エツチング材料にはリン（Ｐ）をドープ
した多結晶シリコンを主に用いたが、他にノンドープ、
別の不純物をドープしたｎ型、ｐ型の多結晶シリコンや
、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイド、チ
タンシリサイドのようなシリサイドや、タングステン、
モリブデンのような高融点金属、タングステン窒化膜、
チタン窒化膜のような高融点金属窒化膜、単結晶シリコ
ンなどをエツチングする場合にも適用できる。

また本発明のエツチング方法は反応性イオンエツチング
（ＲＩＥ）の他に、試料をプラズマにさらす他のプラズ
マエツチング方法、具体的には平行平岸 仮プラズマエツチング方法、肴波プラズマエツチング方
法、エレクトロンサイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ
プラズマ）エツチング方法、マグネトロンプラズマエツ
チング方法、電子ビーム励起プラズマエツチング方法等
にも適用できることはいうまでもない。

また本発明で使用した臭素（Ｂｒｇ）と臭化水素（）Ｉ
Ｂｒ）はエツチング速度、選択比、形状等のエツチング
特性は類似しているが、臭化水素の方が蒸気圧が高く、
腐食性も少ないので、マスフローやガス配管が腐食した
りつまったりする心配が少なく、取扱いが容易で、又金
属不純物の混入が少ないという点で優れている。

毒性の点でも許容濃度が臭素の０．１　ＰＰＩＩＩに対
し臭化水素は３　ｐｐｍとより安全である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法で得られるエツチング形状を示す
断面図、第２図は反応性イオンエツチング装置の模式図
、第３図はウェハ温度とテーパ角の関係を示すグラフ図
、第４図は別の反応性イオンエツチング装置の模式図、
第５図は反応ガスのカーボン分とエツチング選択比の関
係を示すグラフ図、第６図は従来例のエツチング形状を
示す断面図である。 図中、 １はシリコン基板、 ２は絶縁膜、 ３は多結晶シリコン膜、 ４はレジストマスク、 ５はウェハ ６は静電チャック、 ７はローパスフィルター ８は直流電源、 ９は電極、 １０は冷却水、 １１はマツチングボックス、 １２はＲＦ発振機、 １３はガス導入口、 １４は排気口、 ５はガス入口、 ６はチャンバ、 ７は光ファイバ、 ８は蛍光温度計、 ９は穴、 ０は蛍光物質。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に置かれた被加工物の温度を５０℃から
   １５０℃の範囲に保ち、臭素または臭化水素を含む反応
   ガスのプラズマと接触させて被加工物を垂直エッチング
   することを特徴とするエッチング方法。 ２、エッチングチャンバーのプラズマにさらされる部分
   にカーボンを含まない材料を配置してエッチングする請
   求項１記載のエッチング方法。 ３、反応ガスとしてカーボン分が１２０ｐｐｍ以下の臭
   素又は臭化水素を含むガスを用いる請求項１又は２記載
   のエッチング方法。