JPH0462839A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH0462839A JPH0462839A JP16611990A JP16611990A JPH0462839A JP H0462839 A JPH0462839 A JP H0462839A JP 16611990 A JP16611990 A JP 16611990A JP 16611990 A JP16611990 A JP 16611990A JP H0462839 A JPH0462839 A JP H0462839A
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- Drying Of Semiconductors (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】
し産業上の利用分野］
本発明は、半導体装置の製造工程中に用いられるドライ
エツチング方法に関する。
エツチング方法に関する。
［従来の技術］
ポリシリコン、シリサイドは、半導体集積回路において
１〜ランジスタのケート電極材料や配線材料として使用
されている。半導体集積回路の高密度化に伴い、ゲート
電極等の加工についても、高い寸法精度か要求されるよ
うになり、ウェットエッヂング等のサイドエッチが生し
る等方性エツチングでは、この要求に応えることが不可
能となった。このため、一般に反応性イオンエツチンク
といった加工精度に優れた異方性エツチングが採用され
ている。以下にポリシリコン、シリサイドの従来のエツ
チング方法について説明する。
１〜ランジスタのケート電極材料や配線材料として使用
されている。半導体集積回路の高密度化に伴い、ゲート
電極等の加工についても、高い寸法精度か要求されるよ
うになり、ウェットエッヂング等のサイドエッチが生し
る等方性エツチングでは、この要求に応えることが不可
能となった。このため、一般に反応性イオンエツチンク
といった加工精度に優れた異方性エツチングが採用され
ている。以下にポリシリコン、シリサイドの従来のエツ
チング方法について説明する。
まず、ポリシリコンのエツチング方法として、例えは、
フロン１４（ＣＦ４＞と酸素の混合ガスを用いる方法が
あるが、この場合、弗素ラジカルによる反応が大きくな
り、サイドエッチが入り易く、異方性の形状を得ること
は困難だった。そこで、異方性の形状を得る方法として
、塩素を含むフロンカス、例えはフロン１１（ＣＣｐ３
Ｆ）、フロン１２（ＣＣ，！２２Ｆ２）、フロン１．１
３（Ｃ２Ｃ，Ｑ３Ｆ３）、フロン］、 １．４ （Ｃ２
Ｃρ２Ｆ４）、フロン１１５ （Ｃ２Ｃｆｌ Ｆ５）を
用いる方法がある。しかし、塩素を含むフロンガスは、
オゾン層を破壊する性質を持っているため、今後、製造
、使用が禁止されることになっている。
フロン１４（ＣＦ４＞と酸素の混合ガスを用いる方法が
あるが、この場合、弗素ラジカルによる反応が大きくな
り、サイドエッチが入り易く、異方性の形状を得ること
は困難だった。そこで、異方性の形状を得る方法として
、塩素を含むフロンカス、例えはフロン１１（ＣＣｐ３
Ｆ）、フロン１２（ＣＣ，！２２Ｆ２）、フロン１．１
３（Ｃ２Ｃ，Ｑ３Ｆ３）、フロン］、 １．４ （Ｃ２
Ｃρ２Ｆ４）、フロン１１５ （Ｃ２Ｃｆｌ Ｆ５）を
用いる方法がある。しかし、塩素を含むフロンガスは、
オゾン層を破壊する性質を持っているため、今後、製造
、使用が禁止されることになっている。
また、シリサイドのエツチングガスとして、六フッ化硫
黄（ＳＦ６ ）を用いる方法があるが、六フッ化硫黄に
ついても弗素ラジカルの反応が大きくなり、サイドエッ
チが入り易く、異方性の高いエツチングを行うことが困
難であった。このシリサイドについても、異方性の形状
を得る方法として、塩素を含むフロンガスを用いる方法
があったが、前述したように、塩素を含むフロンガスは
今後、製造、使用が禁止されることになっている。
黄（ＳＦ６ ）を用いる方法があるが、六フッ化硫黄に
ついても弗素ラジカルの反応が大きくなり、サイドエッ
チが入り易く、異方性の高いエツチングを行うことが困
難であった。このシリサイドについても、異方性の形状
を得る方法として、塩素を含むフロンガスを用いる方法
があったが、前述したように、塩素を含むフロンガスは
今後、製造、使用が禁止されることになっている。
［発明が解決しようとする課題］
従来のエツチング方法て多用された塩素を含むフロンガ
スは、オゾン層を破壊する性質を持っているため、今後
、製造、使用が禁止されることになっており、ドライエ
ツチングにも使用できなくなる。而して、塩素を含まな
いフロンカスを用いた従来のエツチング方法では、異方
性の高い加工がてきなかったので、精度の高いパターン
形成が困難であった。
スは、オゾン層を破壊する性質を持っているため、今後
、製造、使用が禁止されることになっており、ドライエ
ツチングにも使用できなくなる。而して、塩素を含まな
いフロンカスを用いた従来のエツチング方法では、異方
性の高い加工がてきなかったので、精度の高いパターン
形成が困難であった。
［課題を解決するための手段］
本発明のポリシリコン、シリサイドのトライエツチング
方法は、塩素（Ｃｌ２）、フロン１４（ＣＦ４）、フロ
ン２３（ＣＨＦ３）等の塩素を含まないフロンおよび窒
素（Ｎ２）の混合ガスを用いてエツチングを行うもので
ある。
方法は、塩素（Ｃｌ２）、フロン１４（ＣＦ４）、フロ
ン２３（ＣＨＦ３）等の塩素を含まないフロンおよび窒
素（Ｎ２）の混合ガスを用いてエツチングを行うもので
ある。
１作 用］
塩素（Ｃｐ２）と塩素を含まないフロンとの混合カスを
用いたポリシリコン、シリザイ１へのエツチング方法で
は異方性の高いエツチングは不可能であるが、この混合
カスにさらに窒素を添加することにより、異方性の高い
エツチングか行われるようになる。塩素によるエツチン
グ中にフロンとともに窒素が被エツチング膜の側壁保護
を行うからである。
用いたポリシリコン、シリザイ１へのエツチング方法で
は異方性の高いエツチングは不可能であるが、この混合
カスにさらに窒素を添加することにより、異方性の高い
エツチングか行われるようになる。塩素によるエツチン
グ中にフロンとともに窒素が被エツチング膜の側壁保護
を行うからである。
下地のシリコン酸化膜との選択性はガス圧力を高めるこ
とにより向上さぜることかてきる。
とにより向上さぜることかてきる。
［実施例］
次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない
。
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない
。
実施例１
第１図（ａ）は、本発明の実施例１のエツチングを施す
べき半導体基板１０の断面図である。同図に示されるよ
うに、シリコン基板１１上にはシリコン酸化［１２、被
エツチング物であるポリシリコン膜］３が形成され、そ
の上にフォトレジスト１４のパターンが形成されている
。この半導体基板１．０を、第１図（１〕〉に示す、チ
ャンバー１５の内部に上部電極１６、マツチングボック
ス１つを介してＲＦ電源１８と接続された下部電極１７
を有する平行平板型反応性イオンエツチング装置の下部
電極］７上に載置する。エツチングは、電力パワー密度
： ０ 、 １８Ｗ／ｃｎ？、エツチングガスの流量：
塩素（Ｃ，！２２）１０ＳＣＣＭ、フロン］、４ （Ｃ
Ｆ４ ）１０３ＣＣＭ、窒素（Ｎ２）２０ＳＣＣＭ、圧
カニ２０Ｐａの条件で行った。第１図（Ｃ）は、エツチ
ング後の断面写真、第１図（ｄ）は、第１図（ｃ）と同
じ部分の模式断面図である。
べき半導体基板１０の断面図である。同図に示されるよ
うに、シリコン基板１１上にはシリコン酸化［１２、被
エツチング物であるポリシリコン膜］３が形成され、そ
の上にフォトレジスト１４のパターンが形成されている
。この半導体基板１．０を、第１図（１〕〉に示す、チ
ャンバー１５の内部に上部電極１６、マツチングボック
ス１つを介してＲＦ電源１８と接続された下部電極１７
を有する平行平板型反応性イオンエツチング装置の下部
電極］７上に載置する。エツチングは、電力パワー密度
： ０ 、 １８Ｗ／ｃｎ？、エツチングガスの流量：
塩素（Ｃ，！２２）１０ＳＣＣＭ、フロン］、４ （Ｃ
Ｆ４ ）１０３ＣＣＭ、窒素（Ｎ２）２０ＳＣＣＭ、圧
カニ２０Ｐａの条件で行った。第１図（Ｃ）は、エツチ
ング後の断面写真、第１図（ｄ）は、第１図（ｃ）と同
じ部分の模式断面図である。
次に、窒素ガスを除く他のカスの流産、電力パワー密度
を上記のままとし、窒素ガスの流量および圧力を変化さ
せてエツチングを行なった。その結果を第２図に示す。
を上記のままとし、窒素ガスの流量および圧力を変化さ
せてエツチングを行なった。その結果を第２図に示す。
同図において、実線は、圧力１５ Ｐ ａの時のポリシ
リコンのエツチングレート、破線は、圧力２０Ｐａの時
のポリシリコンのエラチングレー１−２−点鎖線は圧力
］、 ５ Ｐ ａの時の、シリコン酸化膜に対するポリ
シリコンの選択比、二点鎖線は圧力２０Ｐａの時の、シ
リコン酸化膜に対するポリシリコンの選択比の変化を示
している。
リコンのエツチングレート、破線は、圧力２０Ｐａの時
のポリシリコンのエラチングレー１−２−点鎖線は圧力
］、 ５ Ｐ ａの時の、シリコン酸化膜に対するポリ
シリコンの選択比、二点鎖線は圧力２０Ｐａの時の、シ
リコン酸化膜に対するポリシリコンの選択比の変化を示
している。
窒素ガスが添加されない状態ではポリシリコンは大きく
サイドエツチされる。しかし、窒素ガスを流し始めると
、エツチングレートと選択比が減少するもののサイドエ
ッチ量が少なくなる。選択比については、圧力を高くす
ることにより大きくすることが可能であり、例えば、２
０Ｐａにおいて１０以上の選択比が得られる。
サイドエツチされる。しかし、窒素ガスを流し始めると
、エツチングレートと選択比が減少するもののサイドエ
ッチ量が少なくなる。選択比については、圧力を高くす
ることにより大きくすることが可能であり、例えば、２
０Ｐａにおいて１０以上の選択比が得られる。
実施例２
第１図（ａ＞に示す半導体基板１０を作成し、これを第
１図（ｂ）に示すエツチング装置に装着し、塩素（Ｃｌ
２）、フロン２３ （ＣＨＦ３）、窒素（Ｎ２）の混合
ガスを流してエツチングを行った。エツチング条件を、
電力パワー密度・０．０８〜０ 、２６Ｗ／ｃｍ、圧カ
ニ５−２５Ｐａ、ガス流量；塩素、フロン２３各５〜３
０ＳＣＣＭ、窒素○〜６０ＳＣＣＭと変化さぜたところ
、窒素の流量と他のカスの流量との比が１／２を越える
と、異方性の高いエツチングか行われることか分った。
１図（ｂ）に示すエツチング装置に装着し、塩素（Ｃｌ
２）、フロン２３ （ＣＨＦ３）、窒素（Ｎ２）の混合
ガスを流してエツチングを行った。エツチング条件を、
電力パワー密度・０．０８〜０ 、２６Ｗ／ｃｍ、圧カ
ニ５−２５Ｐａ、ガス流量；塩素、フロン２３各５〜３
０ＳＣＣＭ、窒素○〜６０ＳＣＣＭと変化さぜたところ
、窒素の流量と他のカスの流量との比が１／２を越える
と、異方性の高いエツチングか行われることか分った。
第３図は、電力パワー密度を０ 、１８Ｗ／ｃｎ（、圧
力を２０Ｐａ、塩素、フロン２３の流量各１１０５ＣＣ
として、窒素の流量を変化さぜな時のエツチング特性図
である。同図において、破線はポリシリコンのエツチン
グレート、二点鎖線はポリシリコンとシリコン酸化膜の
選択比を示す。
力を２０Ｐａ、塩素、フロン２３の流量各１１０５ＣＣ
として、窒素の流量を変化さぜな時のエツチング特性図
である。同図において、破線はポリシリコンのエツチン
グレート、二点鎖線はポリシリコンとシリコン酸化膜の
選択比を示す。
実施例３
第４図（ａ＞は、本発明の実施例３のエツチングを施ず
べき半導体基板４ｏの断面図である。同図に示されるよ
うに、シリコン基板４１上にはシリコン酸化膜４２、電
極材料で被エツチング物であるタングステンシリサイド
族４３が形成され、その」二にフォｌ−レジスト４４の
パターンが形成されている。この半導体基板４ｏを第１
図（ｂ）に示す平行平板型反応性イオンエツチング装置
内に装着し、塩素、フロン］、４．（ＣＦ４）、窒素の
混合カスを用いてエツチングを行った。エツチング条件
は、電力パワー密度： ０ 、１８Ｗ／ｃｆｆｌ、圧カ
ニ ２０Ｐａ、塩素カス流量：］、Ｏ３ＣＣＭ、７０ン
１４カス流量：ＩＯ３ＣＣＭ、窒素ガス流量・２０ＳＣ
ＣＭである。エツチング後の半導体基板の断面写真を第
４図（１つ）に、同じ部分の断面図を第４図（ｃ）に示
す。
べき半導体基板４ｏの断面図である。同図に示されるよ
うに、シリコン基板４１上にはシリコン酸化膜４２、電
極材料で被エツチング物であるタングステンシリサイド
族４３が形成され、その」二にフォｌ−レジスト４４の
パターンが形成されている。この半導体基板４ｏを第１
図（ｂ）に示す平行平板型反応性イオンエツチング装置
内に装着し、塩素、フロン］、４．（ＣＦ４）、窒素の
混合カスを用いてエツチングを行った。エツチング条件
は、電力パワー密度： ０ 、１８Ｗ／ｃｆｆｌ、圧カ
ニ ２０Ｐａ、塩素カス流量：］、Ｏ３ＣＣＭ、７０ン
１４カス流量：ＩＯ３ＣＣＭ、窒素ガス流量・２０ＳＣ
ＣＭである。エツチング後の半導体基板の断面写真を第
４図（１つ）に、同じ部分の断面図を第４図（ｃ）に示
す。
次に電力パワー密度、窒素ガスを除くカス流量を」１記
のままとし、窒素カスの流量および圧力を変化させてエ
ツチングを行った。その結果を第５図に示ず。同図にお
いて、実線は、圧力］、 ５ Ｐ ａの時のタングステ
ンシリサイドのエラチンクレー１へ、破線は、圧力２０
Ｐａの時のタングステンシリサイドのエツチングレート
、−点鎖線は圧力］５Ｐａの時の、シリコン酸化膜に対
するタングステンシリサイドの選択比、二点鎖線は圧力
２０Ｐａの時の、シリコン酸化膜に対するタングステン
シリサイドの選択比の変化を表わしている。
のままとし、窒素カスの流量および圧力を変化させてエ
ツチングを行った。その結果を第５図に示ず。同図にお
いて、実線は、圧力］、 ５ Ｐ ａの時のタングステ
ンシリサイドのエラチンクレー１へ、破線は、圧力２０
Ｐａの時のタングステンシリサイドのエツチングレート
、−点鎖線は圧力］５Ｐａの時の、シリコン酸化膜に対
するタングステンシリサイドの選択比、二点鎖線は圧力
２０Ｐａの時の、シリコン酸化膜に対するタングステン
シリサイドの選択比の変化を表わしている。
この場合にもポリシリコンの場合と同様に、窒素が添加
されない場合にはシリサイド膜は大きくサイドエッチさ
れるが、窒素を流し始めると、エツチングレートと選択
比は減少するもののサイドエツチ量が少なくなる。選択
比については、ポリシリコンの場合と同様に圧力を高く
することにより大きくすることかできる。
されない場合にはシリサイド膜は大きくサイドエッチさ
れるが、窒素を流し始めると、エツチングレートと選択
比は減少するもののサイドエツチ量が少なくなる。選択
比については、ポリシリコンの場合と同様に圧力を高く
することにより大きくすることかできる。
実施例４
第４図（ａ）に示す半導体基板４０を作成し、これを第
１図（ｂ）に示す平行平板型エツチング装置に装着し、
塩素、フロン２３（ＣＨＦ３）、窒素の混合ガスを用い
てエツチングを行った。エツチング条件を、電力パワー
密度二〇、０８〜０２６ Ｗ ／ ｃＩＩｉ、圧カニ３
〜２５Ｐａ、塩素、フロン２３流量：各５〜３０ＳＣＣ
Ｍ、窒素流量：３０〜８０ＳＣＣＭの範囲て化さぜたと
ころ、サイドエッチの少ないパターンを得ることがてき
た。
１図（ｂ）に示す平行平板型エツチング装置に装着し、
塩素、フロン２３（ＣＨＦ３）、窒素の混合ガスを用い
てエツチングを行った。エツチング条件を、電力パワー
密度二〇、０８〜０２６ Ｗ ／ ｃＩＩｉ、圧カニ３
〜２５Ｐａ、塩素、フロン２３流量：各５〜３０ＳＣＣ
Ｍ、窒素流量：３０〜８０ＳＣＣＭの範囲て化さぜたと
ころ、サイドエッチの少ないパターンを得ることがてき
た。
第６図は、電力パワー密度をＯ、１，８Ｗ／Ｃ１１？、
圧力を２０Ｐａ、塩素、フロン２３の各流量を１１０５
ＣＣとして、窒素の流星を変化さぜな時のエツチング特
性図であって、破線はタングステンシリサイドのエツチ
ングレート、二点鎖線はタングステンシリサイドとシリ
コン酸化膜の選択比を示している。この場合、窒素か添
加されない状態ではシリサイドパターンのサイトエッヂ
は大きいが、窒素ガス量が増加するにつれ減少し、窒素
ガス流量が３０ＳＣＣＭ以上ではほぼ完全な異方性エツ
チングが行われる。
圧力を２０Ｐａ、塩素、フロン２３の各流量を１１０５
ＣＣとして、窒素の流星を変化さぜな時のエツチング特
性図であって、破線はタングステンシリサイドのエツチ
ングレート、二点鎖線はタングステンシリサイドとシリ
コン酸化膜の選択比を示している。この場合、窒素か添
加されない状態ではシリサイドパターンのサイトエッヂ
は大きいが、窒素ガス量が増加するにつれ減少し、窒素
ガス流量が３０ＳＣＣＭ以上ではほぼ完全な異方性エツ
チングが行われる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明は、塩素（Ｃ１１２）、塩
素を含まないフロン、窒素（Ｎ２）の混合ガスにより、
多結晶シリコン膜、あるいはシリサイド膜をエツチング
するものであるので、本発明によれは、オソン層を破壊
することのないフロンを使用しつつ異方性の高いエツチ
ングを行うことができる。従って、本発明によれば、使
用が認められているフロンによりエツチングを行っても
高精度のパターンを形成することが可能となる。
素を含まないフロン、窒素（Ｎ２）の混合ガスにより、
多結晶シリコン膜、あるいはシリサイド膜をエツチング
するものであるので、本発明によれは、オソン層を破壊
することのないフロンを使用しつつ異方性の高いエツチ
ングを行うことができる。従って、本発明によれば、使
用が認められているフロンによりエツチングを行っても
高精度のパターンを形成することが可能となる。
第１図（ａ）は、本発明の実施例１によってエツチング
か施される半導体基板の断面図、第１図（ｂ）は、本発
明の実施例１において用いられるエツチング装置、第１
図（ｃ）は実施例］によってエツチングが行われた半導
体基板の断面写真、第１図（ｄ）は、第１図（ｃ）と同
し部分を示す断面図、第２図は実施例］のエツチング特
性図、第３図は実施例２のエツチング特性図、第４図（
ａ）は、本発明の実施例３によってエツチングが施され
る半導体基板の断面図、第４図（ｂ）は、実施例３によ
ってエツチングが行われた半導体基板の断面写真、第４
図（ｃ）は、第４図（ｂ）と同じ部分を示す断面図、第
５図は、実施例３のエツチング特性図、第６図は、実施
例４のエツチング特性図である。 ］０５４０・・・半導体基板、 １．１．４．１・・シ
リコン基板、 １２．４２・・・シリコン酸化膜、 １
３・・・ポリシリコン膜、 ４３・・タングステンシリ
サイド膜、 １４．４４・・・フォトレジスト、
１５・・・ヂャンハー、 １６・・・上部電極、 ］
７・・・下部電極、 １８・・・ＲＦ電源、 １９・・
・マッチンクボックス。
か施される半導体基板の断面図、第１図（ｂ）は、本発
明の実施例１において用いられるエツチング装置、第１
図（ｃ）は実施例］によってエツチングが行われた半導
体基板の断面写真、第１図（ｄ）は、第１図（ｃ）と同
し部分を示す断面図、第２図は実施例］のエツチング特
性図、第３図は実施例２のエツチング特性図、第４図（
ａ）は、本発明の実施例３によってエツチングが施され
る半導体基板の断面図、第４図（ｂ）は、実施例３によ
ってエツチングが行われた半導体基板の断面写真、第４
図（ｃ）は、第４図（ｂ）と同じ部分を示す断面図、第
５図は、実施例３のエツチング特性図、第６図は、実施
例４のエツチング特性図である。 ］０５４０・・・半導体基板、 １．１．４．１・・シ
リコン基板、 １２．４２・・・シリコン酸化膜、 １
３・・・ポリシリコン膜、 ４３・・タングステンシリ
サイド膜、 １４．４４・・・フォトレジスト、
１５・・・ヂャンハー、 １６・・・上部電極、 ］
７・・・下部電極、 １８・・・ＲＦ電源、 １９・・
・マッチンクボックス。
Claims (2)
- （１）シリコン酸化膜上のポリシリコンまたはシリサイ
ドに対して行うドライエッチングにおいて、塩素（Ｃｌ
＿２）、塩素を含まないフロンおよび窒素（Ｎ＿２）の
混合ガスを用いることを特徴とするドライエッチング方
法。 - （２）前記塩素を含まないフロンがフロン１４（ＣＦ＿
４）またはフロン２３（ＣＨＦ＿３）である請求項１記
載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16611990A JPH0462839A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16611990A JPH0462839A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462839A true JPH0462839A (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=15825386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16611990A Pending JPH0462839A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0462839A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544887B1 (en) | 2000-03-31 | 2003-04-08 | Lam Research Corporation | Polycide etch process |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP16611990A patent/JPH0462839A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544887B1 (en) | 2000-03-31 | 2003-04-08 | Lam Research Corporation | Polycide etch process |
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