JPH07161702A - 酸化物のプラズマエッチング方法 - Google Patents

酸化物のプラズマエッチング方法

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JPH07161702A
JPH07161702A JP6245137A JP24513794A JPH07161702A JP H07161702 A JPH07161702 A JP H07161702A JP 6245137 A JP6245137 A JP 6245137A JP 24513794 A JP24513794 A JP 24513794A JP H07161702 A JPH07161702 A JP H07161702A
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グローシェル ディヴィッド
Peter Keswick
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ＩＣ構造上のステップの側壁に形成された窒化
物を含む窒化物に対して高い選択性を有する酸化物のプ
ラズマエッチング方法を得ること。 【構成】窒化物の存在下で酸化物をエッチングするため
のプラズマエッチング方法において、一以上のフッ素で
置換された炭化水素のエッチングガスとフッ素用のスカ
ベンジャに一以上の水素含有ガスの追加、好ましくは一
以上のフルオロ炭化水素ガスを追加すると、基板表面の
窒化物部分の形状に無関係に窒化物に対して高い選択性
を生じる。好適な実施例においては、一以上の酸素担持
ガスがチャンバ表面及びエッチングされる表面上のポリ
マ堆積速度を減少するために追加される。好ましくは、
フッ素スカベンジャはプラズマに関連した電気的に接地
された電極である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化物に対し高い選択
性のある酸化物エッチング方法に関し、特に、平坦でな
い形状の表面に用いることができる窒化物に対し高い選
択性を有する酸化物エッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造における重要な課題は、シリ
コン窒化物のような窒化物の存在下において、その窒化
物をエッチングせずに、即ち窒化物に対し高い選択性を
保ちながら、シリコン酸化物のような酸化物をエッチン
グすることである。この一例は、エッチングされるべき
酸化物が窒化物上に配置されていることである。酸化物
と窒化物材料は、酸化物をエッチングするために通常用
いられる典型的なフルオロカーボンの化学エッチングプ
ラズマにおいて同じ速度で一般にエッチングするので、
付加的な選択性を与える方法が見いだされなければなら
ない。Ｃ3 Ｆ8 のようなフッ素で置換された炭化水素が
エッチャント（エッチング用材料）として用いられた場
合、フッ素化炭素基はプラズマ中で反応し、例えば、基
板上の露出した酸化物と窒化物の表面によって、エッチ
ングされる材料上に形成する炭素−フッ素ポリマーの不
動態化コーティング(passivating coating) を形成す
る。従って、酸化物、例えばシリコン酸化物はエッチン
グを継続するので、窒化物部分はその上に不動態化コー
ティングあるために非常に遅い速度でエッチングする。
しかしながら、不動態化層がプラズマ中にある自由なフ
ッ素原子によってアタックされ、窒化物はエッチングさ
れ続ける。従って、シリコン窒化物とシリコン酸化物の
およそ８：１以上の選択性は、プラズマ中のこのような
自由なフッ素原子の存在のために、従来技術のエッチン
グ方法では達成することができない。サブミクロンの大
きさを有する装置、即ちＶＬＳＩやＵＬＳＩ装置にとっ
ては、１０：１以上、また３０：１さえもの選択性が要
求されるので、１０：１以上の選択性を有する窒化物よ
りはむしろ酸化物をエッチングする方法が非常に要求さ
れる。
【０００３】米国特許出願番号07/941,501号は、シリコ
ン或いは炭素のソースのようなフッ素用のスカベンジャ
に関するが、フッ素用のスカベンジャがフッ素で置換さ
れた炭化水素のエッチングガスと共に用いられると、プ
ラズマ中の減少した自由なフッ素含有量或いはポリマー
中の減少したフッ素含有量の何れか、又は両方により、
このフッ素用のスカベンジャは窒化物上に分離しない炭
素の豊富なポリマーを形成する。いずれにしても、フッ
素で置換した炭化水素のエッチングガスと共にフッ素用
のスカベンジャを使用することにより、高い窒化物に対
する選択性，即ち１０：１以上の、また無限大に達する
程高くまで窒化物エッチングングに対してより多くの酸
化物エッチングを行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近少
なくともエッチングされる窒化物／酸化物構造の窒化物
表面が、例えば窒化物が覆われたポリシリコンのライン
のようなスロットの、或いはステップ上の側壁のように
平らでないという問題が更に発見された。この典型的な
構造が図１に示されている、ここで基板上に形成された
隆起したポリシリコンのライン１０及び１２は窒化物の
輪郭的な層２０で覆われ、その上に酸化物層３０とフォ
トレジストマスク４０が形成されている。酸化物層３０
が、フォトレジストマスク４０のマスク開口４２を通し
て輪郭的な層２０に達するまでエッチングされると、隆
起したポリシリコンのライン１０と１２の側壁上の窒化
物２２は少なくとも部分的にエッチングされ、上述の保
護ポリマーは、このような通常の垂直表面（下に横たわ
っている基板に一般に垂直な、或いは少なくとも基板と
同じ平面にない表面）上に形成しないか、或いは保護ポ
リマーが、水平面、即ち下に横たわっている基板に一般
に平らな面上、例えば隆起したライン１０と１２の間に
ある窒化物部分、に形成された対応するポリマー部分よ
り平らでない表面上でエッチャントガスによって容易に
アタックされることを示している。
【０００５】従って、スロット或いは隆起した部分の側
壁を含む、下に横たわっている基板に略平行でない窒化
物表面が、酸化物エッチングプロセスによって耐エッチ
ング性である平らでない形状の表面上で使用するのに適
している窒化物に対して高い選択性を有する酸化物のエ
ッチングプロセスを提供することが望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】窒化物より酸化物をエッ
チングするためのプラズマエッチング方法において、一
以上のフッ素で置換した炭化水素エッチングガス及びフ
ッ素用のスカベンジャに、一以上の水素含有ガス、好ま
しくは一以上のフルオロ炭化水素ガスの追加は基板表面
の窒化物部分の形状に無関係に保護される窒化物に対し
て高い選択性を生じる。好適な実施例において、一以上
の酸素担持ガスがチャンバ表面上及びエッチングされる
べき表面上のポリマーの堆積速度を減ずるために加えら
れる。さもないと、ポリマーの堆積はそれぞれエッチン
グ速度を減少し、またチャンバー表面上に過剰なポリマ
ーの堆積を生じる。
【０００７】
【実施例】本発明は、平らでない形状で使用するのに適
している窒化物に対して高い選択性を有する改良された
酸化物のプラズマエッチング方法に関し、フッ素用のス
カベンジャに接触する一以上のフッ素で置換した炭化水
素ガスを有するエッチャントガスに、一以上の水素担持
ガスの追加、及び一以上の酸素担持ガスの選択的な追加
を含む。これらのガスはエッチングされるべき表面上に
ポリマーを形成し、窒化物表面上に形成するこのポリマ
ーの部分は、米国特許出願番号07/941,501に述べられた
エッチング方法において形成されるポリマーと同じよう
に容易に分解しない。 ａ．水素担持ガス 一以上のフッ素で置換した炭化水素のエッチャントガス
に加えられた一以上の水素担持ガスは水素および／また
は一以上の水素含有フッ素化炭素を有することができ
る。水素（Ｈ2)の使用が本発明の範囲内である限り、燃
えない水素源が用いられるのが好ましい。好適な実施例
においては、一以上の水素担持ガスは式ＣＨX Ｆ4-X 、
但しｘは１〜３を有する実質的に一以上のフルオロ炭化
水素から成る。最も好ましくは、水素担持ガスは実質的
にモノフルオロメタン（ＣＨ3 Ｆ)から成る。
【０００８】一以上のフッ素で置換した炭化水素エッチ
ャントガスに加えられた水素担持ガスの量は一以上のフ
ッ素で置換した炭化水素エッチャントガスの１ボリュー
ム・パーセント（vol. %) 程度の少なさから１００vol.
%の多さの範囲にある。好ましくは、フッ素で置換した
炭化水素エッチャントガスに加えられた水素担持ガスの
量は約５vol. %から約１００vol. %の範囲にある。 ｂ．酸素担持ガス エッチング工程中にポリマーの形成を制御するためにガ
ス状の混合物を更に選択的に追加される一以上の酸素担
持ガスは単独の酸素（Ｏ2 ，Ｏ3 及びそれらの混合物の
形で）或いはＣＯ，ＣＯ2 のような酸素担持ガス或いは
窒素酸化物（ＮｘＯｙ、但しｘは１〜２及びｙは１〜２
である）或いは互いにそれらの混合物および／または酸
素および／またはオゾンとの混合物を有している。これ
らの酸素担持ガスの量は一以上のフッ素で置換した炭化
水素エッチャントガスの１vol.%程度の少量から３００v
ol.% 程度の大量までの範囲にある。好ましくは、酸素
担持ガスはフッ素で置換した炭化水素エッチャントガス
の約５０vol.% から約２００vol.% の範囲にある。
【０００９】ｃ．フッ素で置換した炭化水素エッチャン
トガス 本発明の酸化物のプラズマエッチング工程において用い
られる一以上のフッ素で置換した炭化水素エッチャント
ガスは水素を含まず、炭素イオンとフッ素イオンのみを
生成するＣＦ4 ，Ｃ2 Ｆ6 ，Ｃ3 Ｆ8 ガス及びそれらの
混合物を含んでいる。例えば、体積で約８〜１０リット
ルのエッチングチャンバーに流されるこのフッ素で置換
した炭化水素エッチャントガスの量は約１sccm（１分当
たりの立方センチメートル）から約１００sccmの範囲に
あり、好ましくは、約１０sccmから約４０sccmの範囲に
ある。しかしながら、この流速はエッチングチャンバー
の体積に関係し、場合に応じて、即ち大きなエッチング
チャンバーに対しては上方に、或いは小さなチャンバー
に対しては下方に調整されるべきであることは、この分
野の通常の知識を有する者にとって容易に理解されると
ころである。 ｄ．エッチング工程の温度および圧力パラメータ エッチングされる基板の温度は約１０°Ｃから約１１０
°Ｃの範囲内に保たれ、好ましくは、約８０°Ｃから約
１００°Ｃに保たれる。約１０°Ｃ以下の温度はエッチ
ング工程の実際の動作にとっては低過ぎると考えられ
（基板はエッチング工程中に上昇加熱する傾向にあるの
で）、一方約１１０°Ｃ以上の温度は基板上にある素
子、例えばホトレジストマスクを損傷する恐れがある。
【００１０】プラズマエッチング工程中のエッチングチ
ャンバー内の圧力は約０．１ミリトール（milliTorr)か
ら約１００ミリトールの範囲であり、好ましくは約１ミ
リトールから約４０ミリトールの範囲である。 ｅ．フッ素スカベンジャ 本発明の工程にフッ素スカベンジャの追加の必要性に関
して、本発明の工程に対する正確なメカニズムは完全に
は理解されておらず、また特別な動作理論によって縛ら
れる意向もないが、一般に炭素とフッ素の両方を含むＣ
Ｆ4 ，Ｃ2 Ｆ6，Ｃ3 Ｆ8 および類似の炭化フッ素のエ
ッチングガスがプラズマに曝されると、自由なフッ素原
子、ＣＦ4 ，Ｃ2 Ｆ6 とＣ3 Ｆ8 基および類似物を含む
種々の断片（フラグメント）がプラズマ中に生成され
る。フッ素は基板上のシリコン酸化物をエッチングする
のに利用されるが、エッチング工程中に、基板に、即ち
不動態層を形成する、基板上の酸化物と窒化物表面の双
方に堆積する炭素とフッ素のポリマーが形成される。ポ
リマーは炭素の約３０重量％およびフッ素の約６０重量
％を含んでいる。このようなポリマーは酸素原子によっ
てアタックされ、従って、酸化物層からの酸素原子が、
酸化物のエッチングを妨げることなく、形成されている
ポリマーを分離する。しかしながら、酸素を含まない
層、即ち窒化物層に到達した時のように、酸素が存在し
ないと、シリコン酸化物はエッチングを続けるが、不動
態化された窒化物層は低速でエッチングするであろう。
【００１１】しかしながら、我々は、不動態ポリマーの
フッ素含有量を減らし、プラズマ中の自由なフッ素の量
を減らすことは不動態ポリマーの分離を減少することを
見いだした。従って、もしシリコン原子や炭素原子の源
のようなフッ素用のスカベンジャがプラズマに接触され
ると、シリコン原子や炭素原子がフッ素原子と結合し、
例えばＳｉＦx を形成し、従ってプラズマ中の自由なフ
ッ素イオンの量を減少する。窒化物層に堆積したポリマ
ーはより少ないフッ素原子、即ちより多い炭素原子を有
しており、所謂“炭素の豊富な”ポリマーを生じる。炭
素の豊富なポリマーは、フッ素の約４０重量％より少な
く、炭素の５０重量％以上を含み、またフッ素を含有す
るプラズマエッチャントに不活性であるポリマーとして
本工程のために定義される。従って、炭素の豊富なポリ
マーが窒化物層に堆積されると、炭素の豊富なポリマー
の化合物や反応は殆ど生じないし、代わって窒化物上の
酸化物層に殆ど無限の選択性を与える。シリコン源はい
ろいろな方法；例えばシラン（SiH4）のようなシリコン
含有ガス；ジエチルシラン（SiH2(C2H4)2), SiF4および
類似物のような置換されたシラン；テラエチルオルソシ
リケート（以下、TEOSと言う。）がプラズマに加えられ
る方法を提供することができる。シリコン含有ガスは分
解して、窒化物層上に被覆している炭素の豊富な炭素−
フッ素ポリマーの形成において生じる自由なフッ素原子
を取り除く自由なシリコンを形成する。窒化物層はエッ
チング工程中に明らかにアタックされず、窒化物に対す
るエッチング工程の非常に高い選択性を生じる。
【００１２】このような炭素の豊富な炭素−フッ素ポリ
マーを形成する他の方法は、炭素或いはシリコンが他の
電極として作用するプラズマ領域において、固体素子の
炭素或いはシリコン、例えばシリコンのメッシュ或いは
孔のない表面の源を与えることである。これを実行する
好ましい方法は１９９２年９月８日に出願され、本出願
の出願人に譲渡されたコリンズ他の米国特許出願番号07
/941,507に記載されている。その出願において、自由な
シリコン源を含むＲＦ電力が与えられたプラズマエッチ
ングチャンバーが記載されており、自由なシリコン源
は、例えばチャンバー壁にあるシリコンライナーのよう
な、シリコン或いはプラズマに接触している他の自由な
シリコン源からなる第３の電極である。また第３の電極
はフッ素を取り除くことができる炭素原子源としてグラ
ファイトから作ることができる。好ましくは、このよう
な補助電極の温度は約２００°Ｃから約３００°Ｃの範
囲に保たれる。必要とされる炭素−フッ素ポリマーの形
成を促進するためのエッチング反応器において加熱され
た結晶の側壁ばかりでなく分離された加熱シリコン源を
与えることが、「加熱されたスカベンジ表面を有するプ
ラズマエッチング装置」の名称を有する本出願の出願人
に譲渡されたライス他の米国特許出願08/138060 号に記
載されている。
【００１３】ｆ．エッチング・プラズマパラメータ 本発明の酸化物のプラズマエッチング工程中に発生され
るプラズマは、一般にプラズマチャンバー内に、或いは
隣接チャンバー内に、例えば接地された電極やＲＦ電源
に接続された第２の電極を与えることによって、従来発
生されることができるあらゆるプラズマを含んでいる。
しかしながら、好適な実施例においては、本発明の酸化
物のプラズマエッチング工程に利用されるプラズマは、
従来の容量結合されたプラズマ生成器と対比して、電磁
気的に結合されたプラズマ生成器（電磁結合プラズマ生
成器）によって生成されたプラズマとして定義すること
ができる高密度プラズマである。このような電磁気的に
結合されたプラズマ生成器は、本発明の出願人に譲渡さ
れたマークス他の米国特許出願番号07/826,310に記載さ
れている。この米国特許出願番号07/826,310に述べられ
ているように、“電磁結合プラズマ生成器”という用語
は、プラズマを生成するために容量的に結合された生成
器以外の電磁界を用いる形式の全てのプラズマ生成器を
定義している。このような電磁気的に結合されたプラズ
マ生成器は“高密度の”プラズマとして特徴ずけられる
立方センチメートル当たり約１０10イオンより大きなイ
オン密度を有するプラズマを生成することができ、本発
明の工程に用いるのに好適なプラズマ密度である。
【００１４】“電磁結合プラズマ生成器”という言葉の
中には、例えば Vacuum Science Technology B のVol.
4, No.4, Jul/Aug 1986, pp.818-821 のMachida 他によ
る“SiO2 Planarization Technology With Biasing and
Electron Cyclotron Resonance Plasma Deposition fo
r Submicron Interconnections" ばかりでなく、Matsuo
他の米国特許 4,401,054号明細書、Matsuo他の米国特許
4,492,620号明細書および Ghanbari の米国特許 4,77
8,561号明細書に記載されているような電子サイクロト
ロン共振（ＥＣＲ）型プラズマ生成器(Electron Cyclot
ron Resonance plasma generator) が含まれる。また、
“電磁結合プラズマ生成器”という言葉の中には、例え
ばSteinberg 他の米国特許 4,368,092号明細書、或いは
Flamm 他の米国特許 4,918,031号明細書に記載されたよ
うな誘導的に結合されたヘリカル或いは円筒形の共振器
が含まれる。更に、“電磁結合プラズマ生成器”という
言葉の中には、Boswell の米国特許4,810,935号明細書
に記載されたプラズマ生成器のようなヘリコン拡散共振
器が含まれる。
【００１５】Ogleの米国特許 4,948,458号明細書はトラ
ンス結合のプラズマ生成器を有する電磁結合プラズマ生
成器の更なる形式を示している。このような高密度プラ
ズマのＲＦ電源レベルは、プラズマ生成器の特別な形
式、チャンバーの大きさ、要求されたエッチング速度に
応じて、約500 ワットから５キロワット（kw) に変化し
得る。例えば、約６リットルのエッチングチャンバー及
び約5000オングストローム／分の要求されたエッチング
速度に関連して用いられたＥＣＲ型の電磁結合プラズマ
生成器を用いると、電力は典型的には約２〜３ｋｗの範
囲にあるであろう。約２リットルのエッチングチャンバ
ー及び約5000オングストローム／分の要求されたエッチ
ング速度に関連して用いられた誘導型の電磁結合プラズ
マ生成器を用いると、電力は典型的には約１〜２ｋｗの
範囲にあるであろう。高密度プラズマが生成されるべき
でると、電力密度、即ちプラズマを生成するチャンバー
の体積に関係する電力レベルは４リットルのプラズマ生
成チャンバーにおいて約１０００ワットの電力レベルと
等しい。ＲＦバイアス電力は、典型的にはチャンバー壁
を接地し、および／または他の電極を接地して、エッチ
ングされる基板がある電極に印加される。バイアス電力
は、エッチングされる基板上に数百ボルトの負の直流バ
イアスが生じるように調整される。典型的なバイアス電
力は、１００〜３００ボルトの直流バイアスを生じるよ
うに直径２００ミリメートルの基板に対して６００〜１
４００ワットである。
【００１６】ｇ．好適なエッチング装置 図２は、本発明の酸化物のプラズマエッチング方法の実
施において使用するのに適したエッチング装置を示して
いる。ここで反応装置１００は、アノーダイズ（陽極酸
化された）アルミニューム或いは他の適当な材料からな
り、側壁１２０及び頂部壁１３０と底部壁１４０をそれ
ぞれ有する真空チャンバーハウジング１１０を含んでい
る。頂部壁１３０は、側壁１２０−１２０間に画定され
た下部チャンバーの基板処理部１６０Ｂとドームの側壁
１７Ｗとドームの頂部壁１７０Ｔを有するドームによっ
て画定された上部チャンバーのプラズマ源部１６０Ａ間
の中央開口１５０を有している。ドームの頂部壁１７０
Ｔは、水晶のような誘電体で形成された逆にした単一或
いは二重壁のキャップのように構成されることができ
る。チャンバーハウジング１１０（チャンバー１６０）
の内部の真空度は底部壁１４０に挿入された真空ライン
１９０のスロットル弁１８０によって制御され、一以上
の真空ポンプを有する真空ポンプ装置に接続している。
プロセスガスは、プラズマ源領域１６０Ａの基部、ドー
ムの頂部１７０Ｔおよびエッチングされるべき基板の周
囲辺にそれぞれ配置されたＧ１，Ｇ２およびＧ３の３つ
のマニホルド挿入ソースによってチャンバー１１０に供
給される。全体のガス流はチャンバーのプラズマ源領域
１６０Ａから基板５に向う通路３４に沿っており、基板
５から出口マニホルド３３０への通路３６に沿ってお
り、また出口マニホルド３３０から真空装置２１０への
通路３７に沿っている。
【００１７】ＲＦエネルギーは、ＲＦ電源と整合回路網
３１０により電力を供給された少なくとも１ターンの或
いはコイルのアンテナ３００を有するソースによって、
ドームの側壁１７Ｗに接近してドームに供給される。ア
ンテナ３００は、プラズマ源との効率的な誘導結合のた
めに共振するように巻かれるか、或いは分布素子、例え
ば容量を用いて共振される。プラズマは、コイルアンテ
ナ３００内の画定された体積に集中されてドーム内に生
成される。イオン、電子、遊離基及び励起されたニュー
トラルを含む活性種が、拡散によって、またガスマニホ
ルド装置Ｇ１，Ｇ２およびＧ３により生成されたガス流
のために大きな流れによってエッチングされるべき基板
５に向かって移動する。電源４２０とバイアス整合回路
網４３０を有するバイアスエネルギー入力装置４１０
は、ＲＦエネルギーを基板でのプラズマシース電圧を選
択的に増加し、従って基板でのイオンエネルギーを選択
的に増加するための基板支持電極３２に結合する。図示
された実施例において、チャンバーは、更にここに述べ
られたプラズマに関連するフッ素スカベンジャを与え
る、独自の３つの電極装置を内蔵している。基板支持電
極３２０は１つのカソードを有し、チャンバー側壁１２
０はアノードを有し、且つ第３の電極はドームお頂部板
１７０Ｔの下に置かれたサクリフィシアルな電極１７Ｓ
を有している。この第３の電極は浮かすこともできる
が、接地されるか、或いはＲＦ電源４００に接続されて
いるのが好ましい、またシリコン或いはシリコン含有合
金、又はグラファイトのような炭素から作られているの
が好ましい。
【００１８】過剰なフッ素イオンは、この第３の電極と
相互に作用しあって、場合場合に応じて SiFX やCFX を
作り、これによりプラズマ中のフッ素イオンの総数を減
少する。次の例は、本発明の種々の実施例を示すのに役
立つであろう。例Ｉ 直径１５０ミリメートルの基板であって、この基板は、
フォトレジストマスクと約5,000 〜10,000オングストロ
ームの厚さのマスクの下にあって、PECVD によって堆積
された窒化シリコン層を覆っている酸化シリコンの層を
有し、この窒化シリコン層はシリコンウエーハ上のステ
ップを覆っているシリコンウエーハ有しており、図１に
示されたものと同様な構造を形成している。この基板
は、図２について上述したように、センチュラーＨＤＰ
誘電体エッチング装置(CenturaTM HDP Dielectric Etch
System)としてアプライド・マテリアルズ社から商業的
に利用可能であるＲＦエッチングチャンバー内でエッチ
ングされた。シリコンから成り、且つ約２６０°Ｃの温
度でエッチングチャンバー内に維持されている接地され
た第３の電極は、フッ素スカベンジャを構成するシリコ
ン源として用いられた。Ｃ3 Ｆ8 の２０sccmが、水素担
持ガスとしてのＣＨ3 Ｆの３sccmと一緒にフッ素で置換
した炭化水素エッチングガスとしてチャンバー内に流さ
れた。エッチングチャンバー内の圧力はエッチングの間
約３ミリトールに保たれ、また基板の温度は約１００°
Ｃに保たれた。プラズマ生成電力レベルは約２００ワッ
トに保たれた。マイナス２００ボルトの直流バイアス電
圧は、ＲＦバイアス電力を６５０ワットに調整すること
によってエッチングの間基板上に保たれた。エッチング
は約２分間マスクの開口を通して実行され、それにより
レジストマスクを通して酸化物層にあるエッチングされ
た開口の下にある窒化物層を露出した。
【００１９】ステップの側壁にある窒化物層の部分を含
んでいる、各々の酸化物及び窒化物の層はＳＥＭによっ
て検査され、エッチングされた酸化物と窒化物の比、即
ち平坦な領域の窒化物に対する本発明の選択性は約無限
大：１であることが判った。一方ステップの側壁上の窒
化物対酸化物の選択性は約１５：１であることが判っ
た。例II 本発明のエッチングプロセスに酸素担持ガスを追加した
例Ｉのプロセスを示すために、ＣＯガスの３０sccmがＣ
2 Ｆ6 のフッ素で置換した炭化水素エッチングガスとＣ
Ｈ3 Ｆの水素担持ガスと共にチャンバーに流されたこと
を除いて、例Ｉの処置が同じように覆われた基板上で繰
り返された。エッチングは再び約２分間行われた。それ
ぞれの層は、例ＩにおけるようにＳＥＭによって再び検
査された。エッチングされた酸化物とエッチングされた
窒化物の比、即ち窒化物に対する本発明のエッチングプ
ロセスの選択性は平坦な領域では再び約無限大：１であ
り、窒化物の側壁上では１２：１以上であることが判っ
た。例IIに従って処理された基板は、更に基板上のエッ
チング残留物或いはポリマー堆積物があるかを知るため
にＳＥＭによって、再び検査された。そしてこの様な材
料は、エッチングチャンバー内で２００以上の基板の処
理後であっても見い出されなかった。
【００２０】
【発明の効果】従って、本発明の方法は、窒化物の存在
の下で、フッ素スカベンジャに関係して用いられたフッ
素で置換した炭化水素のエッチングガスに酸素担持ガス
を追加することによって、酸化物層のプラズマエッチン
グに対して、下にある基板の面に関して窒化物層の位置
に無関係である窒化物に対する高い選択性を提供する。
更に、エッチング工程中に混合ガスに酸素担持ガスを追
加することにより、エッチング速度を増加することがで
き、チャンバー壁の堆積物を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エッチングされるべき酸化物部分と下にある基
板に大体垂直である窒化物部分を持つ平坦でない形状を
有し、本発明の方法によってエッチングされるべき典型
的な構造の断片的な垂直断面図。
【図２】本発明の方法で使用するのに適している好適な
エッチング装置の断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー マークス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95129 サン ホセ シエロ ヴィスタ 4730 (72)発明者 ニコラス ブライト アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95070 サラトガ カークブルック ドラ イヴ 12133 (72)発明者 ケニス エス コリンズ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95111 サン ホセ ナイツヘヴン ウェ イ 165 (72)発明者 ディヴィッド グローシェル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロス アルトス ヒルズ ヴィア ヴェンターナ 27985 (72)発明者 ピーター ケズウィック アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94560 ニューアーク ヨアキン マリエ タ アベニュー 6371エイ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平坦でない表面上に窒化物を含み，窒化
    物に対し高い選択性を示す窒化物の存在下において酸化
    物をプラズマエッチングする方法であって、 フッ素スカベンジャの存在下において、 ａ）一以上のフッ素で置換された炭化水素のエッチング
    ガス、及び ｂ）一以上の水素担持ガス、 を有する混合ガスに前記酸化物を接触する酸化物をプラ
    ズマエッチング方法。
  2. 【請求項２】 前記一以上の水素担持ガスの総量は、前
    記一以上のフッ素で置換された炭化水素のエッチングガ
    スの約１vol.% から約１００vol.% の範囲にある請求項
    １に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記一以上のフッ素で置換された炭化水
    素のエッチングガスは式ＣXＦ(2X+2)、但しｘは１〜
    ３、を有する請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記一以上の水素担持ガスは、水素、式
    ＣｘＨｙＦｚを有する一以上のフルオロ炭化水素、及び
    ２以上のこれらの混合物、但しｘは１〜３，ｙは１から
    ２ｘ＋１，ｚは２ｘ＋２−ｙからなるグループから選択
    される請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記一以上の水素担持ガスは、モノフル
    オロメタン（ＣＨ3Ｆ),ジフルオロメタン（ＣＨ2 Ｆ2),
    トリフルオロメタン（ＣＨＦ3)及び二以上のこれらの
    混合物からなるグループから選択される請求項２に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 前記一以上の水素担持ガスは実質的にモ
    ノフルオロメタン（ＣＨ3 Ｆ) から成っている請求項２
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記混合ガスは、更に前記一以上のフッ
    素で置換された炭化水素のエッチングガスの約１vol.%
    から約３００vol.% の範囲にある量の一以上の酸素担持
    ガスを含む請求項２に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記一以上の酸素担持ガスは、酸素（Ｏ
    2), オゾン（Ｏ3),一酸化炭素（ＣＯ），二酸化炭素
    （ＣＯ2), 窒素酸化物（ＮｘＯｙ、但しｘは１〜２，ｙ
    は１〜２）及び二以上のこれらの混合物からなるグルー
    プから選択される請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記一以上の酸素担持ガスは、一酸化炭
    素，二酸化炭素及びこれらの混合物からなるグループか
    ら選択される請求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記フッ素スカベンジャは、シリコン
    及びカーボンからなるグループから選択される請求項２
    に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記フッ素スカベンジャは前記酸化物
    及び前記窒化物から離れたシリコン表面である請求項１
    ０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記シリコン表面のフッ素スカベンジ
    ャは前記プラズマと電気的に関連している請求項１１に
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記シリコン表面のフッ素スカベンジ
    ャは接地されている請求項１１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記シリコン表面のフッ素スカベンジ
    ャは、約２００°Ｃから２８０°Ｃの範囲内の温度に保
    たれている請求項１１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 基板上の集積回路構造において窒化物
    側壁を有し、窒化物に対し高い選択性を示す酸化物のプ
    ラズマエッチング方法であって、 ａ）酸化物層と窒化物層を有する基板をエッチングチャ
    ンバにロードし、 ｂ）i) 式ＣXＦ(2X+2)、但しｘは１〜３、を有する一
    以上のフッ素で置換された炭化水素のエッチングガス、 ii) 式ＣｘＨｙＦｚ、但しｘは１〜３，ｙは１から２ｘ
    ＋１，ｚは２ｘ＋２−ｙ、を有するフルオロ炭化水素か
    ら実質的に成る一以上の水素担持ガス、及びiii) 選択
    的である一以上の酸素担持ガス、 を流し、 ｃ）前記チャンバーにプラズマを発生し、且つ ｄ）フッ素スカベンジャを前記プラズマに接触し、 それにより、窒化物に対し高い選択性を維持している間
    に、前記酸化物層がエッチングされることを特徴とする
    酸化物のプラズマエッチング方法。
  16. 【請求項１６】 前記チャンバーに流れる前記一以上の
    水素担持ガスの総量は、前記一以上のフッ素で置換され
    た炭化水素のエッチングガスの約１vol.% から約１００
    vol.% までの範囲にある請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記チャンバーに流れる前記一以上の
    水素担持ガスの総量は、前記一以上のフッ素で置換され
    た炭化水素のエッチングガスの約１vol.% から約１００
    vol.% までの範囲にある請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記チャンバーに流れる前記一以上の
    酸素担持ガスの総量は、前記一以上のフッ素で置換され
    た炭化水素のエッチングガスの約０vol.% から約３００
    vol.% までの範囲にある請求項１５に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記プラズマに接触している前記フッ
    素スカベンジャはシリコンを有している請求項１５に記
    載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記フッ素スカベンジャは前記プラズ
    マに接触する固体シリコンを有する請求項１５に記載の
    方法。
  21. 【請求項２１】 前記固体シリコンのフッ素カベンジャ
    は電気的に接地されている請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記フッ素スカベンジャは前記プラズ
    マに接触しているガスを含むシリコンを有する請求項１
    ９に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 平坦でない表面上に窒化物を含み，窒
    化物に対し高い選択性を示す窒化物の存在下における酸
    化物をプラズマエッチングする方法であって、 電気的に接地されたシリコン電極を有するフッ素スカベ
    ンジャの存在下において、 ａ）一以上のフッ素で置換された炭化水素のエッチング
    ガス、 ｂ）一以上の水素担持ガス、及び ｃ）選択的に、一以上の酸素担持ガス、 を有する混合ガスに前記酸化物を接触する方法。
JP6245137A 1993-10-29 1994-10-11 酸化物のプラズマエッチング方法 Withdrawn JPH07161702A (ja)

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