JPH043929A - Method of etching silicon material layer - Google Patents

Method of etching silicon material layer

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JPH043929A
JPH043929A JP10474590A JP10474590A JPH043929A JP H043929 A JPH043929 A JP H043929A JP 10474590 A JP10474590 A JP 10474590A JP 10474590 A JP10474590 A JP 10474590A JP H043929 A JPH043929 A JP H043929A
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JP
Japan
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etching
gas
material layer
layer
silicon
Prior art date
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Pending
Application number
JP10474590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Shinohara
啓二 篠原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH043929A publication Critical patent/JPH043929A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はシリコン系材料層のエツチング方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a method of etching a layer of silicon-based material.

[発明の概要] 本発明は、基板上に形成されたシリコン系材料層をエツ
チングする方法において、 CとBrとを含むガスと、フッ素ラジカルを発生し得る
ガスとの混合ガスを用いることにより、少なくともエツ
チングガスの分解生成物により側壁保護を行いながらレ
ジストと下地とに対する選択比を大きく取ることかでき
るようにしたらのである。
[Summary of the Invention] The present invention provides a method for etching a silicon-based material layer formed on a substrate, by using a mixed gas of a gas containing C and Br and a gas capable of generating fluorine radicals. The idea is to at least protect the side walls by the decomposition products of the etching gas while increasing the selectivity between the resist and the underlayer.

1従来の技術] ULSI、VLSI等のケート電極のエツチングには、
デザインルールの微細化が進むに伴って、ゲート酸化膜
の膜厚も100人程戻限薄くなりつつあることから、低
パワー密度で、下地としてのゲート酸化膜に対する高選
択性を有する異方性エツチングが要求されてきている。
1. Prior art] For etching gate electrodes of ULSI, VLSI, etc.,
As design rules become increasingly finer, the thickness of the gate oxide film is also becoming thinner by about 100 degrees. Etching is required.

このようなことから、反応性イオンエツチング(RIE
)として平行平板型エツチング、または電子のす゛イク
ロトロン共鳴(ECR)を利用したエツチング、あるい
はECRと磁界とを利用したエツチング等、種々のエツ
チング技術が開発されてきている。
For this reason, reactive ion etching (RIE)
), various etching techniques have been developed, such as parallel plate etching, etching using electron microtron resonance (ECR), or etching using ECR and a magnetic field.

[発明が解決しようとする課題〕 前述したECRと磁界とを利用したエッチングては、塩
素(C12)の単独ガスで異方性エツチングを達成して
いる例もあるか、磁界として発散磁界を利用しなければ
ならないのでので、ウェハーの中心部分と周辺部分とで
エツチング形状か異なる不都合かある。また、ECRを
利用したエツチングと平行平板型エツチングでは、低パ
ワー領域で異方性エツチングができるように、エツチン
グガスを工夫しているが、しかし、エツチングガスとし
て、オゾン層破壊原因とされているCCl2F4やC2
Cl 3F 3等の2個以上の塩素(CI)を含むフロ
ンガスや発ガン性の指摘されている四塩化炭素(CC1
、)ガスを使用しており、今後そのまま使えなくなるこ
とが予想されるばかりでなく、アンダーカットの発生が
指摘されている。これを、例えば代表的なエツチングガ
スとしてのSP、/CCl4ガスにより、DOPOS 
(n  −Po1y  Si)をエツチングしてゲート
電極を形成した場合について説明すると、Fランカルが
エツチングに寄与し、CCl4かDOPOSのエツチン
グされた側壁に堆積して保護するという側壁保護に寄与
して異方性エツチングが行われるか、ClシラノルかD
OPOS中のリン(P)と反応して蒸発するというリン
の引き抜き反応かおこり、アンダーカットを生しる。
[Problem to be solved by the invention] In the etching using ECR and a magnetic field mentioned above, there are examples of achieving anisotropic etching with a single gas of chlorine (C12), or using a diverging magnetic field as the magnetic field. Therefore, there is an inconvenience that the etching shape is different between the central part and the peripheral part of the wafer. In addition, in etching using ECR and parallel plate etching, the etching gas is devised so that anisotropic etching can be performed in a low power range, but the etching gas is considered to be a cause of ozone layer depletion. CCl2F4 and C2
Freon gases containing two or more chlorines (CI) such as Cl3F3 and carbon tetrachloride (CC1), which is known to be carcinogenic.
, ) gas, and not only is it expected that it will no longer be usable in the future, but it has also been pointed out that undercuts may occur. This is etched using, for example, SP, /CCl4 gas as a typical etching gas,
To explain the case where a gate electrode is formed by etching (n-PolySi), F-rankal contributes to the etching, and CCl4 or DOPOS contributes to sidewall protection by depositing on the etched sidewalls and protecting them. Whether directional etching is performed, Cl silanol or D
A phosphorus abstraction reaction occurs in which the phosphorus (P) in the OPOS reacts and evaporates, resulting in an undercut.

ところで本出願人は、オゾン層を破壊する2個の塩素(
C1)を含むフロンガスや発ガン性を有する四塩化炭素
(CC1,)等の有害ガスを使用することなく、シリコ
ン系材料層の側壁をレノストパターンと臭素(Br)と
の反応生成物で保護しつつ、ノリコン系材料層をアンダ
ーカットなく異方性エツチングする方法として、特願平
2−10489号(SF6ガスとHBrガスとによりレ
ジストとBrとの反応生成物を側壁保護膜としつつエツ
チングするとともに、HBrガス単独でオーバエツチン
グする方法)、および平成2年2月27日に出願(SP
、ガスとHBrガスとによりレノストとBrとの反応生
成物を側壁保護膜としつつエツチングするとともに、S
F6ガス単独でオーバエツチングする方法)しである。
By the way, the applicant has discovered that two chlorines (
Protects the sidewall of the silicon-based material layer with the reaction product of the Renost pattern and bromine (Br) without using harmful gases such as fluorocarbon gas containing C1) or carcinogenic carbon tetrachloride (CC1,). However, as a method of anisotropically etching the Noricon material layer without undercutting, Japanese Patent Application No. 2-10489 (etching using SF6 gas and HBr gas while using a reaction product of the resist and Br as a sidewall protective film) is proposed. together with a method of overetching using HBr gas alone), and an application filed on February 27, 1990 (SP
, etching the reaction product of renost and Br as a sidewall protective film using gas and HBr gas, and etching S.
This is a method of overetching using F6 gas alone.

「課題を解決するための手段] そこで本発明にあっては、CとBrとを含むガスと、フ
ッ素ラジカルを発生し得ろガスとの混合ガスを用いるこ
とにより、ノリコン系材料層を異方性エツチングする。
"Means for Solving the Problems" Therefore, in the present invention, by using a mixed gas of a gas containing C and Br and a gas capable of generating fluorine radicals, the Noricone material layer is made anisotropic. etching.

[作用] 基板上のシリコン系材料層上に、レジストパターンを形
成した後、このレジストパターンをマスクとして、例え
ば、S F s/ CB r 4ガスにより少なくとも
CB r 4ガスの分解生成物で側壁保護を行いながら
上記ノリコン系材料層をエツチングする。
[Operation] After forming a resist pattern on a silicon-based material layer on a substrate, using this resist pattern as a mask, for example, sidewall protection is performed using at least a decomposition product of CB r 4 gas using SFs/ CB r 4 gas. While performing etching, the above-mentioned Noricon-based material layer is etched.

[実施例] 第1図(A)に示すように、lはシリコン基板のような
基板、2は基板l上に形成したゲート酸化膜、3はゲー
ト酸化膜膜2上に例えば3000人の膜厚に形成したシ
リコン系材料層としてのDOPOS(n−PolySi
)層であって、このDOPOS上に、フォトリソグラフ
ィの技法でレノストパターン4を形成しである。
[Example] As shown in FIG. 1(A), l is a substrate such as a silicon substrate, 2 is a gate oxide film formed on the substrate l, and 3 is a film of, for example, 3000 people on the gate oxide film 2. DOPOS (n-PolySi) as a thick silicon-based material layer
) layer, and a Renost pattern 4 is formed on this DOPOS using a photolithography technique.

この後、例えばマイクロ波で原料ガスをプラズマガスと
し、このプラズマガス中の活性種により被エツチング膜
をエツチングするECRを利用したエツチング装置を用
いて、第1図(B)に示すように、CとBrとを含むガ
スとフッ素ラジカルを発生しうるガスとの混合ガスなる
原料ガスにより、上記レジストパターン4をマスクとし
てり。
Thereafter, as shown in FIG. 1(B), C etching is performed using an etching apparatus using ECR, which uses plasma gas as a raw material gas using microwaves, and etches the film to be etched using active species in the plasma gas. The resist pattern 4 is used as a mask using a raw material gas which is a mixed gas of a gas containing Br and Br and a gas capable of generating fluorine radicals.

PO9層3を下地たるゲート酸化膜2が露出するまでエ
ツチングして、当該DOPOS層3をゲート電極3Aに
形成した。このエツチングの具体的な条件は、 原料ガス; SFa/CBr 4130/IO5CCM
圧    カー 1 00  mtorrパワー密度;
 0.06  W/ c m”とした。
The PO9 layer 3 was etched until the underlying gate oxide film 2 was exposed, and the DOPOS layer 3 was formed as the gate electrode 3A. The specific conditions for this etching are as follows: Source gas: SFa/CBr 4130/IO5CCM
Pressure car 100 mtorr power density;
0.06 W/cm".

このエツチングでは、プラズマガス中のSF6から発生
するFラジカルによるDOPOS層2のエツチングが進
行し、CB r4ガスの分解で発生するCBrx、なら
びにしシストパターン4の分解物であるカーボン(C)
とCB r 4の分解て発生するBrとの反応生成物で
あるCBrxそれぞれが、エツチングされてケート電極
となるDOPOS層3の側壁に堆積し、もって当該側壁
がFラジカルによるエツチングから保護され、しかも、
原料ガス中のBrとDOPOS層3中のリン(P)との
反応が少ないので、DOPO3層3はアンダーカットな
く、方形状に異方性エツチングされる。
In this etching, the DOPOS layer 2 is etched by F radicals generated from SF6 in the plasma gas, and CBrx generated by decomposition of CBr4 gas and carbon (C), which is a decomposition product of the cyst pattern 4, are etched.
CBrx, which is a reaction product between CBrx and Br generated by the decomposition of CBr4, is etched and deposited on the side wall of the DOPOS layer 3, which becomes the gate electrode, thereby protecting the side wall from etching by F radicals. ,
Since there is little reaction between Br in the source gas and phosphorus (P) in the DOPOS layer 3, the DOPO3 layer 3 is anisotropically etched into a rectangular shape without undercutting.

なお、この実施例において、CBr、の流量は最適化が
必要であるが、従来のエツチングでのCCl 4の流量
の最適値である6 5CCMを参考に1O5CCHに設
定した。
In this example, the flow rate of CBr needs to be optimized, but it was set to 1O5CCH with reference to 65CCM, which is the optimum flow rate of CCl4 in conventional etching.

また、DOPOS層3のエツチングについて説明したが
、メインガスをFラジカルとしたので、WSixを用い
たW−ポリサイド構造、あるいはMo−ポリサイド構造
のエツチングにも適用できる。
Further, although the etching of the DOPOS layer 3 has been described, since F radicals are used as the main gas, the present invention can also be applied to etching of a W-polycide structure using WSix or a Mo-polycide structure.

さらに、メインガスとしてはFラジカルが発生し得るN
F3.ClF3.CP、等のガス、添加ガスとしてはC
HBr3.CH2Brz、C7Bra、CPBr等のガ
スでも良い。なお、上記CF、ガスとCB r aガス
とを用いた場合には酸素(02)を添加してカーホン(
C)の堆積物を除去すれば良い。
Furthermore, the main gas is N, which can generate F radicals.
F3. ClF3. Gases such as CP, C as additive gas
HBr3. Gases such as CH2Brz, C7Bra, and CPBr may also be used. In addition, when using the above-mentioned CF gas and CBra gas, oxygen (02) is added and carphone (
It is sufficient to remove the deposits in C).

[発明の効果j 以上のように本発明によれば、CとBrとを含むガスと
、フッ素ラジカルを発生しうるガスとの混合ガスを用い
ているので、オゾン層を破壊する2個以上のC1を含む
フロンガスや発ガン性を有するCC14等の有害性ガス
を使用することなく、シリコン系材料層をエツチングガ
スの分解生成物による側壁保護を行いながらアンダーカ
ットなく方形状に異方性ニックすることができ、しかも
レジストと下地とに対するの選択比を大きく取ることが
できる。
[Effects of the Invention j As described above, according to the present invention, since a mixed gas of a gas containing C and Br and a gas capable of generating fluorine radicals is used, two or more radicals that can destroy the ozone layer are used. Anisotropically nicking a silicon-based material layer into a rectangular shape without undercuts while protecting the sidewalls by the decomposition products of the etching gas without using harmful gases such as fluorocarbon gas containing C1 or carcinogenic CC14. Moreover, the selectivity ratio between the resist and the underlayer can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)は本発明の一実施例のレジストパターンの
バターニング工程を示す断面図、第1図(B)は同実施
例のDOPO5層のエツチングガスを示す断面図である
。 1・・・基板、3・・・ソリコン系材料膜、3A・ケー
ト電極、4・・−レジストパターン。 第1図(A) ++  ↓ し−一一一一−Fラジ°カル及びCBrx
質】乞1り11のエツチング゛′と斤、v1午潰I口第
1図(B)
FIG. 1(A) is a cross-sectional view showing the patterning process of a resist pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1(B) is a cross-sectional view showing the etching gas for the five layers of DOPO in the same embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 3...Solicon material film, 3A/Kate electrode, 4...-Resist pattern. Figure 1 (A) ++ ↓ Shi-1111-F radical and CBrx
[Quality] Etching ゛' and cat of begging 11, v1 afternoon I mouth Figure 1 (B)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に形成されたシリコン系材料層を異方性エ
ッチングする方法において、 炭素(C)と臭素(Br)とを含むガスと、フッ素ラジ
カルを発生し得るガスとの混合ガスを用いることを特徴
とするシリコン系材料層のエッチング方法。
(1) In a method of anisotropically etching a silicon-based material layer formed on a substrate, a mixed gas of a gas containing carbon (C) and bromine (Br) and a gas capable of generating fluorine radicals is used. A method of etching a silicon-based material layer, characterized by:
JP10474590A 1990-04-20 1990-04-20 Method of etching silicon material layer Pending JPH043929A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001063645A3 (en) * 2000-02-23 2002-01-31 Nat Ct Scient Res Demokritos Capacitive pressure-responsive devices and their fabrication
GR20010100079A (en) * 2001-02-13 2002-11-13 Pascal Normand Capacity pressure-responsive devices and their fabrication

Cited By (3)

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