JPH08148468A - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
- Publication number
- JPH08148468A JPH08148468A JP6285013A JP28501394A JPH08148468A JP H08148468 A JPH08148468 A JP H08148468A JP 6285013 A JP6285013 A JP 6285013A JP 28501394 A JP28501394 A JP 28501394A JP H08148468 A JPH08148468 A JP H08148468A
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- JP
- Japan
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- etching
- silicon
- insulating film
- resist
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 表面に絶縁膜２３が形成されたシリコンまた
はシリコン化合物を形成した後シリコンまたはシリコン
化合物上にレジスト２１を形成し、その後レジスト２１
をマスクとしてレジストで覆われていないシリコンまた
はシリコン化合物をメインエッチングする。さらに、等
方エッチ成分がなくかつ絶縁膜２３との選択比が３０以
上ある条件でエッチングを行った後、等方エッチ成分を
有し絶縁膜２３との選択比が１００以上ある条件でエッ
チングを行う。 【効果】 ロ−ディング効果により、従来の方法のみで
はエッチング残りが生じる密パターン周辺（ライン＆ス
ペ−ス部）においても、くびれ形状にならない良好な垂
直形状が高選択比、高寸法制御のもとで実現できる。
はシリコン化合物を形成した後シリコンまたはシリコン
化合物上にレジスト２１を形成し、その後レジスト２１
をマスクとしてレジストで覆われていないシリコンまた
はシリコン化合物をメインエッチングする。さらに、等
方エッチ成分がなくかつ絶縁膜２３との選択比が３０以
上ある条件でエッチングを行った後、等方エッチ成分を
有し絶縁膜２３との選択比が１００以上ある条件でエッ
チングを行う。 【効果】 ロ−ディング効果により、従来の方法のみで
はエッチング残りが生じる密パターン周辺（ライン＆ス
ペ−ス部）においても、くびれ形状にならない良好な垂
直形状が高選択比、高寸法制御のもとで実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は エッチング方法に関す
るものであり、特にエッチングの対象物としての膜はシ
リコンまたはシリコン化合物の膜に関するものである。
るものであり、特にエッチングの対象物としての膜はシ
リコンまたはシリコン化合物の膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エッチングの中でもドライエッチングと
は、プラズマ中に存在するイオン、ラジカル等による気
相と固相表面における化学的叉は物理的反応を利用し、
薄膜を食刻する微細加工技術である。ドライエッチング
技術としては、最も広く用いられている反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）、回転磁場を利用する電子サイクロ
トロン共鳴（ＥＣＲ）、最近では誘導結合型プラズマ
（ＩＣＰ）や、回転電界を利用するリサジューエレクト
ロンプラズマ（ＬＥＰ）等があり、適当なガスの高周波
放電プラズマに試料を曝すことにより反応を起こし、試
料表面の一部を除去するものである。
は、プラズマ中に存在するイオン、ラジカル等による気
相と固相表面における化学的叉は物理的反応を利用し、
薄膜を食刻する微細加工技術である。ドライエッチング
技術としては、最も広く用いられている反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）、回転磁場を利用する電子サイクロ
トロン共鳴（ＥＣＲ）、最近では誘導結合型プラズマ
（ＩＣＰ）や、回転電界を利用するリサジューエレクト
ロンプラズマ（ＬＥＰ）等があり、適当なガスの高周波
放電プラズマに試料を曝すことにより反応を起こし、試
料表面の一部を除去するものである。
【０００３】ドライエッチングにおける微細化のために
はイオンの方向性を揃えることが必要であるが、このた
めにはプラズマ中でのイオン散乱を減らすことが不可欠
である。イオンの方向性を揃えるためには、真空度を高
くしてイオンの平均自由工程を大きくすることが効果的
であると言われている。
はイオンの方向性を揃えることが必要であるが、このた
めにはプラズマ中でのイオン散乱を減らすことが不可欠
である。イオンの方向性を揃えるためには、真空度を高
くしてイオンの平均自由工程を大きくすることが効果的
であると言われている。
【０００４】一方半導体デバイスを製造するにおいてド
ライエッチング工程は、とりわけ重要であり、特にトラ
ンジスターの性能に大きな影響を与えるゲート電極の形
成には、垂直形状、高速度、高選択比、高寸法制御等が
要求されている。ゲート電極材には、ポリシリコン系の
膜が主に使用される場合が多くそのエッチング方法は多
岐に渡っている。そしてエッチング用プラズマ源は、Ｒ
ＩＥ、ＥＣＲ、ＩＣＰ、ＬＥＰが主流であり、またエッ
チング用ガスは主に塩素、臭素系が用いられている。そ
して、昨今半導体デバイスでのシリコン系エッチングに
おける要求はますます高くなるばかりである。０．２５
μｍ以下の微細パターンでは、高選択比（対レジスト、
対酸化膜）、高寸法制御、垂直エッチングの同時実現が
要求されているが、これを達成することは困難である。
ライエッチング工程は、とりわけ重要であり、特にトラ
ンジスターの性能に大きな影響を与えるゲート電極の形
成には、垂直形状、高速度、高選択比、高寸法制御等が
要求されている。ゲート電極材には、ポリシリコン系の
膜が主に使用される場合が多くそのエッチング方法は多
岐に渡っている。そしてエッチング用プラズマ源は、Ｒ
ＩＥ、ＥＣＲ、ＩＣＰ、ＬＥＰが主流であり、またエッ
チング用ガスは主に塩素、臭素系が用いられている。そ
して、昨今半導体デバイスでのシリコン系エッチングに
おける要求はますます高くなるばかりである。０．２５
μｍ以下の微細パターンでは、高選択比（対レジスト、
対酸化膜）、高寸法制御、垂直エッチングの同時実現が
要求されているが、これを達成することは困難である。
【０００５】上記の高性能エッチングを達成するため
に、エッチング中にその条件を一度変更する方法が、特
公平２ー５７７０１号公報において提案されており、以
下ではこの従来のドライエッチングについて説明する。
に、エッチング中にその条件を一度変更する方法が、特
公平２ー５７７０１号公報において提案されており、以
下ではこの従来のドライエッチングについて説明する。
【０００６】まず、基板上の絶縁膜上の電極膜（例えば
n+polySi）の表面に垂直な方向に選択性がある第１のエ
ッチングを行って選択的にエッチングするとともに絶縁
膜が完全に露出する手前でこのエッチングを停止する。
次に、第１のエッチングの後、第１のエッチングで絶縁
膜上の一部に残存した電極膜を、第１のエッチングより
も絶縁膜のエッチングが生じにくい第２のエッチングに
てエッチングすることにより、電極のパターンで覆われ
ていない絶縁膜をエッチングすることなく、電極膜（電
極パターン）を絶縁膜上に選択的に形成する。
n+polySi）の表面に垂直な方向に選択性がある第１のエ
ッチングを行って選択的にエッチングするとともに絶縁
膜が完全に露出する手前でこのエッチングを停止する。
次に、第１のエッチングの後、第１のエッチングで絶縁
膜上の一部に残存した電極膜を、第１のエッチングより
も絶縁膜のエッチングが生じにくい第２のエッチングに
てエッチングすることにより、電極のパターンで覆われ
ていない絶縁膜をエッチングすることなく、電極膜（電
極パターン）を絶縁膜上に選択的に形成する。
【０００７】このようなメインエッチ（主なるエッチン
グ、上記の従来例では第１のエッチング）とオーバーエ
ッチ（残存除去エッチング、上記の従来例では第２のエ
ッチング）とに分ける方法は、昨今特に段差を有する半
導体デバイスの製造に広く一般的に利用されてきてい
る。
グ、上記の従来例では第１のエッチング）とオーバーエ
ッチ（残存除去エッチング、上記の従来例では第２のエ
ッチング）とに分ける方法は、昨今特に段差を有する半
導体デバイスの製造に広く一般的に利用されてきてい
る。
【０００８】以下では上記の従来方法でエッチングした
例を図面を参照しながら具体的に説明する。
例を図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００９】図２は、様々なエッチング装置の内の回転
電場を用いて高真空プラズマを発生するリサジュ−エレ
クトロンプラズマ（ＬＥＰ）装置の概要図である。１１
はチャンバ−、１２、１３、１４は側方電極、１５は電
極（試料台）、１６はア−ス電極である。この装置系を
用いて表２に示す条件でエッチングを行った。
電場を用いて高真空プラズマを発生するリサジュ−エレ
クトロンプラズマ（ＬＥＰ）装置の概要図である。１１
はチャンバ−、１２、１３、１４は側方電極、１５は電
極（試料台）、１６はア−ス電極である。この装置系を
用いて表２に示す条件でエッチングを行った。
【００１０】
【表１】
【００１１】図３（ａ）はエッチング前の膜構成であ
り、２１はレジスト、２２はｎ+ＰｏｌｙＳｉ、２３は
熱ＳｉＯ2、２４はＳｉ基板である。３個の側方電極１
２、１３、１４には周波数５４．２４ＭＨｚのＬＥＰパ
ワ−を印加し、電極（試料台）１５には周波数１３．５
６ＭＨｚのＲＦパワ−を印加した。ここで第１のドライ
エッチングが完了した時点では、マイクロロ−デイング
効果があるために図３（ｂ）に示す様に粗パターン周辺
（オープン部）では完全にエッチングされているが、密
パターン周辺（ライン＆スペ−ス）の内側ではまだ未エ
ッチング部が残っている。このまま第２のドライエッチ
ングに移行すると、この条件は熱ＳｉＯ2との選択比を
上げるために酸素ガスを添加しており、等方性エッチ成
分が支配的になるため最終的に図３（ｃ）に示す様にラ
イン＆スペ−スの内側で食い込み形状が発生する。
り、２１はレジスト、２２はｎ+ＰｏｌｙＳｉ、２３は
熱ＳｉＯ2、２４はＳｉ基板である。３個の側方電極１
２、１３、１４には周波数５４．２４ＭＨｚのＬＥＰパ
ワ−を印加し、電極（試料台）１５には周波数１３．５
６ＭＨｚのＲＦパワ−を印加した。ここで第１のドライ
エッチングが完了した時点では、マイクロロ−デイング
効果があるために図３（ｂ）に示す様に粗パターン周辺
（オープン部）では完全にエッチングされているが、密
パターン周辺（ライン＆スペ−ス）の内側ではまだ未エ
ッチング部が残っている。このまま第２のドライエッチ
ングに移行すると、この条件は熱ＳｉＯ2との選択比を
上げるために酸素ガスを添加しており、等方性エッチ成
分が支配的になるため最終的に図３（ｃ）に示す様にラ
イン＆スペ−スの内側で食い込み形状が発生する。
【００１２】このように、従来の方法では、高精度エッ
チングには追従出来ず例えばマイクロローデイング効果
が顕著である０．２５μｍ以下の微細パターンはもちろ
んのこと、０．３５μｍレベルのパターンにおいても再
現性良く、高選択比、高寸法制御、垂直エッチングを同
時実現することは困難である。
チングには追従出来ず例えばマイクロローデイング効果
が顕著である０．２５μｍ以下の微細パターンはもちろ
んのこと、０．３５μｍレベルのパターンにおいても再
現性良く、高選択比、高寸法制御、垂直エッチングを同
時実現することは困難である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
鑑み、マイクロローデイング効果に起因する形状不良が
発生せず、また再現性も良く、さらに高選択比、高寸法
制御、垂直エッチングを実現するエッチング方法を提供
するものである。
鑑み、マイクロローデイング効果に起因する形状不良が
発生せず、また再現性も良く、さらに高選択比、高寸法
制御、垂直エッチングを実現するエッチング方法を提供
するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、絶縁膜上にシリコン叉はシリコン化合物の形成さ
れた基板において、エッチングマスクで覆われていない
前記シリコン叉はシリコン化合物をエッチングする場
合、第１ステップとして前記シリコン叉はシリコン化合
物上の自然酸化膜を除去した後、第２ステップとして対
酸化膜選択比２０以下の条件で選択的に前記シリコン叉
はシリコン化合物をエッチングするとともに前記絶縁膜
が、粗パターン周辺（オープン部）では完全に露出し、
またローデイング効果により密パターン周辺（ライン＆
スペース部）では完全に露出しないためその手前で終了
するバルク部エッチング、第３ステップとして対酸化膜
選択比３０以上で等方エッチ成分のない条件で前記絶縁
膜の密パターン周辺（ライン＆スペース部）が完全に露
出するバルク部エッチングと粗パターン周辺（オープン
部）での残さ除去、第４ステップとして等方エッチ成分
はあるが対酸化膜選択比１００以上ある条件で粗密パタ
ーン周辺のオーバーエッチなる残さ除去、のステップに
分けてエッチング方法を用いる。
めに、絶縁膜上にシリコン叉はシリコン化合物の形成さ
れた基板において、エッチングマスクで覆われていない
前記シリコン叉はシリコン化合物をエッチングする場
合、第１ステップとして前記シリコン叉はシリコン化合
物上の自然酸化膜を除去した後、第２ステップとして対
酸化膜選択比２０以下の条件で選択的に前記シリコン叉
はシリコン化合物をエッチングするとともに前記絶縁膜
が、粗パターン周辺（オープン部）では完全に露出し、
またローデイング効果により密パターン周辺（ライン＆
スペース部）では完全に露出しないためその手前で終了
するバルク部エッチング、第３ステップとして対酸化膜
選択比３０以上で等方エッチ成分のない条件で前記絶縁
膜の密パターン周辺（ライン＆スペース部）が完全に露
出するバルク部エッチングと粗パターン周辺（オープン
部）での残さ除去、第４ステップとして等方エッチ成分
はあるが対酸化膜選択比１００以上ある条件で粗密パタ
ーン周辺のオーバーエッチなる残さ除去、のステップに
分けてエッチング方法を用いる。
【００１５】また、本発明は全てのエッチングステップ
で同一圧力とする事が望ましい。さらに、その全ガス流
量が同一である事が望ましい。
で同一圧力とする事が望ましい。さらに、その全ガス流
量が同一である事が望ましい。
【００１６】
【作用】本発明は上記した構成によって、下地である酸
化膜との選択比が５０以上ありサイドエッチの入らない
エッチング条件で密パターン周辺（ライン＆スペ−ス
部）の残りをエッチングし、最後にオ−バ−エッチ条件
を施すことにより前記シリコン又はシリコン化合物を、
安定で垂直形状、高選択比、高寸法制御エッチングが可
能となる。
化膜との選択比が５０以上ありサイドエッチの入らない
エッチング条件で密パターン周辺（ライン＆スペ−ス
部）の残りをエッチングし、最後にオ−バ−エッチ条件
を施すことにより前記シリコン又はシリコン化合物を、
安定で垂直形状、高選択比、高寸法制御エッチングが可
能となる。
【００１７】
【実施例】以下本発明の一実施例であるエッチング方法
について、図面を参照しながら説明する。
について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】図２は本発明のエッチング方法を適用し
た、回転電場を用いた高真空プラズマを発生するリサジ
ュ−エレクトロンプラズマ（ＬＥＰ）装置の概要図であ
るが、その構成は従来のものと同様である。
た、回転電場を用いた高真空プラズマを発生するリサジ
ュ−エレクトロンプラズマ（ＬＥＰ）装置の概要図であ
るが、その構成は従来のものと同様である。
【００１９】この装置を用いて、ｎ+Ｐｏｌｙ−Ｓｉエ
ッチングを行った。その際のエッチング条件を表１に示
す。
ッチングを行った。その際のエッチング条件を表１に示
す。
【００２０】
【表２】
【００２１】図１（ａ）はエッチング前の膜構成であ
り、２１はレジスト、２２はｎ+Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、２３
は熱ＳｉＯ2、２４はＳｉ基板である。エッチング条件
を表２に示す。３個の側方電極１２、１３、１４には周
波数５４．２４ＭＨｚのＬＥＰパワ−を印加し、電極
（試料台）１５には周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦパワ
−を印加した。
り、２１はレジスト、２２はｎ+Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、２３
は熱ＳｉＯ2、２４はＳｉ基板である。エッチング条件
を表２に示す。３個の側方電極１２、１３、１４には周
波数５４．２４ＭＨｚのＬＥＰパワ−を印加し、電極
（試料台）１５には周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦパワ
−を印加した。
【００２２】まず自然酸化膜を除去した後、対酸化膜選
択比２０以下の条件でメインエッチを施すと図１（ｂ）
に示す様に粗パターン（オープン部）では完全にエッチ
ングされているが、密パターン（ライン＆スペ−スの内
側部）ではまだ未エッチング部が残っている。
択比２０以下の条件でメインエッチを施すと図１（ｂ）
に示す様に粗パターン（オープン部）では完全にエッチ
ングされているが、密パターン（ライン＆スペ−スの内
側部）ではまだ未エッチング部が残っている。
【００２３】次に、対酸化膜選択比５０以上の条件で等
方エッチ成分のないエッチングすなわち密パターン（ス
ペース部）残りメインエッチを１５秒施すと図２（ｃ）
の様になり、その後密パターン（スペース部）を全てエ
ッチングした後、さらに酸化膜との選択比を１７０にま
で上げたオーバーエッチを施して残さを完全し除去す
る。
方エッチ成分のないエッチングすなわち密パターン（ス
ペース部）残りメインエッチを１５秒施すと図２（ｃ）
の様になり、その後密パターン（スペース部）を全てエ
ッチングした後、さらに酸化膜との選択比を１７０にま
で上げたオーバーエッチを施して残さを完全し除去す
る。
【００２４】この様なエッチングステップにより、本発
明では密パターンの部分における未エッチング部をエッ
チングするメインエッチングを行う工程を有しているた
め、オーバーエッチングの際には未エッチング部分が存
在しない。従って、オーバーエッチングを行った際に
も、食い込み形状の部分は発生せず、くびれ形状のない
良好な垂直形状が高選択比のもとで得られる。すなわ
ち、マイクロローディング効果による未エッチング部の
発生に対しても、高精度にエッチングを行うことが可能
となる。
明では密パターンの部分における未エッチング部をエッ
チングするメインエッチングを行う工程を有しているた
め、オーバーエッチングの際には未エッチング部分が存
在しない。従って、オーバーエッチングを行った際に
も、食い込み形状の部分は発生せず、くびれ形状のない
良好な垂直形状が高選択比のもとで得られる。すなわ
ち、マイクロローディング効果による未エッチング部の
発生に対しても、高精度にエッチングを行うことが可能
となる。
【００２５】なお、本実施例においては被エッチング膜
をシリコン膜としたが、ポリサイドの様なシリコン化合
物膜でも同様の効果が得られるのはいうまでもない。
をシリコン膜としたが、ポリサイドの様なシリコン化合
物膜でも同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【００２６】また、スループットを上げるために各エッ
チングステップで、圧力及び総流量を同一にした方が有
利である。
チングステップで、圧力及び総流量を同一にした方が有
利である。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によるエッチング方
法では、マイクロローデイング効果を打ち消し、良好な
垂直形状を高選択比、高寸法制御のもとで実現できる。
そして本発明により、高性能なゲート電極加工が可能と
なり電気特性のバラツキの少ないデバイスが実現でき
る。
法では、マイクロローデイング効果を打ち消し、良好な
垂直形状を高選択比、高寸法制御のもとで実現できる。
そして本発明により、高性能なゲート電極加工が可能と
なり電気特性のバラツキの少ないデバイスが実現でき
る。
【図１】本発明の実施例におけるドライエッチングの断
面概略図
面概略図
【図２】本発明におけるドライエッチング装置の構造概
略図
略図
【図３】従来例におけるドライエッチングの断面概略図
１１ チャンバー １２、１３、１４ 側方電極 １５ 電極（試料台）１００ＭＨｚの高周波電力が印加
される電極 １６ アース電極 ２１ レジスト ２２ ｎ+Ｐｏｌｙ−Ｓｉ ２３ 熱ＳｉＯ2 ２４ Ｓｉ基板
される電極 １６ アース電極 ２１ レジスト ２２ ｎ+Ｐｏｌｙ−Ｓｉ ２３ 熱ＳｉＯ2 ２４ Ｓｉ基板
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (3)
- 【請求項１】表面に絶縁膜が形成されたシリコンまたは
シリコン化合物を形成する工程と、前記シリコンまたは
シリコン化合物上にレジストを形成する工程と、前記レ
ジストをマスクとして前記レジストで覆われていない前
記シリコンまたはシリコン化合物をメインエッチングす
る第１のエッチング工程と、前記第１のエッチングの後
等方エッチ成分がなくかつ前記絶縁膜との選択比が３０
以上ある条件でエッチングを行う第２のエッチング工程
と、前記第２のエッチング工程の後等方エッチ成分を有
し前記絶縁膜との選択比が１００以上ある条件でエッチ
ングを行う第３のエッチング工程とを有するエッチング
方法。 - 【請求項２】第１、第２及び第３のエッチング条件の圧
力が同一であることを特徴とする請求項１記載のエッチ
ング方法。 - 【請求項３】第１、第２及び第３のエッチング条件の全
ガス流量が同一であることを特徴とする請求項１または
２記載のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6285013A JPH08148468A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6285013A JPH08148468A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148468A true JPH08148468A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17686025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6285013A Pending JPH08148468A (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08148468A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010083208A (ko) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | 가네꼬 히사시 | 반도체 장치의 제조방법 |
| JP2005536051A (ja) * | 2002-08-14 | 2005-11-24 | ペルキンエルメル オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 基板表面から材料を選択的に除去する方法とウエハー用のマスキング材料およびマスキング材料を伴うウエハー |
| KR100752186B1 (ko) * | 2006-07-12 | 2007-08-24 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 건식 식각 방법 |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP6285013A patent/JPH08148468A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010083208A (ko) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | 가네꼬 히사시 | 반도체 장치의 제조방법 |
| JP2005536051A (ja) * | 2002-08-14 | 2005-11-24 | ペルキンエルメル オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 基板表面から材料を選択的に除去する方法とウエハー用のマスキング材料およびマスキング材料を伴うウエハー |
| US8652343B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-02-18 | Excelitas Technologies Singapore Pte. Ltd. | Method for selectively removing material from the surface of a substrate, masking material for a wafer, and wafer with masking material |
| KR100752186B1 (ko) * | 2006-07-12 | 2007-08-24 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 건식 식각 방법 |
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