JPH10261616A - シリコン窒化膜のドライエッチング方法 - Google Patents
シリコン窒化膜のドライエッチング方法Info
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- JPH10261616A JPH10261616A JP6637797A JP6637797A JPH10261616A JP H10261616 A JPH10261616 A JP H10261616A JP 6637797 A JP6637797 A JP 6637797A JP 6637797 A JP6637797 A JP 6637797A JP H10261616 A JPH10261616 A JP H10261616A
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- gas
- sin
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- silicon nitride
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン窒化物（ＳｉＮ）と他の材料との選
択比を大きくしてＳｉＮ膜を選択的エッチングすること
が可能なＳｉＮのドライエッチング方法を提供しようと
するものである。 【解決手段】 基板上のシリコン窒化膜を活性化された
ガス種によりドライエッチングする方法において、前記
ガス種は、弗素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスに水
素ガスを添加した組成を有することを特徴としている。
択比を大きくしてＳｉＮ膜を選択的エッチングすること
が可能なＳｉＮのドライエッチング方法を提供しようと
するものである。 【解決手段】 基板上のシリコン窒化膜を活性化された
ガス種によりドライエッチングする方法において、前記
ガス種は、弗素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスに水
素ガスを添加した組成を有することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程で利用されるシリコン窒化膜のドライエッチング方
法に関し、特にエッチングガス種を改良したシリコン窒
化膜のドライエッチング方法に係わる。
工程で利用されるシリコン窒化膜のドライエッチング方
法に関し、特にエッチングガス種を改良したシリコン窒
化膜のドライエッチング方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳｉＮのドライエッチングは、Ｃ
Ｆ4 と酸素との混合ガスに窒素や塩素を添加し、各ガス
の流量や基板の温度等のエッチング条件を適正化するこ
とにより下地材料やデバイス構造上、共存する材料との
選択比を大きくしていた。また、Ｈ2 Ｏを添加すること
により前記ＳｉＮと下地材料等との選択比を大きくする
ことが行われていた。
Ｆ4 と酸素との混合ガスに窒素や塩素を添加し、各ガス
の流量や基板の温度等のエッチング条件を適正化するこ
とにより下地材料やデバイス構造上、共存する材料との
選択比を大きくしていた。また、Ｈ2 Ｏを添加すること
により前記ＳｉＮと下地材料等との選択比を大きくする
ことが行われていた。
【０００３】しかしながら、添加ガスとして窒素や塩素
を用いた場合、他の材料（特にポリシリコン）との選択
比が小さく、今後の素子の微細化、高集積化に伴う加工
寸法、加工膜厚の薄膜化に対応できなくなるという問題
があった。また、Ｈ2 Ｏ添加のガス種では、ＳｉＮと下
地材料等との選択比を十分に得られるるものの、条件に
よってエッチングレートがエッチング中に低下する。さ
らに、エッチング中の発光強度も変化するため、エッチ
ングの終点検出が困難になるという問題があった。
を用いた場合、他の材料（特にポリシリコン）との選択
比が小さく、今後の素子の微細化、高集積化に伴う加工
寸法、加工膜厚の薄膜化に対応できなくなるという問題
があった。また、Ｈ2 Ｏ添加のガス種では、ＳｉＮと下
地材料等との選択比を十分に得られるるものの、条件に
よってエッチングレートがエッチング中に低下する。さ
らに、エッチング中の発光強度も変化するため、エッチ
ングの終点検出が困難になるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、シリ
コン窒化物（ＳｉＮ）と他の材料との選択比を大きくし
てＳｉＮ膜を選択的エッチングすることが可能なＳｉＮ
のドライエッチング方法を提供しようとするものであ
る。
コン窒化物（ＳｉＮ）と他の材料との選択比を大きくし
てＳｉＮ膜を選択的エッチングすることが可能なＳｉＮ
のドライエッチング方法を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるシリコン
窒化膜ドライエッチング方法は、基板上のシリコン窒化
膜を活性化されたガス種によりドライエッチングする方
法において、前記ガス種は、弗素を含むガスと酸素ガス
との混合ガスに水素ガスを添加した組成を有することを
特徴とするものである。
窒化膜ドライエッチング方法は、基板上のシリコン窒化
膜を活性化されたガス種によりドライエッチングする方
法において、前記ガス種は、弗素を含むガスと酸素ガス
との混合ガスに水素ガスを添加した組成を有することを
特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるシリコン窒
化膜ドライエッチング方法を詳細に説明する。この発明
は、基板上のシリコン窒化膜を弗素を含むガスと酸素ガ
スとの混合ガスに水素ガスを添加した組成を有する活性
化されたガス種によりドライエッチングする方法であ
る。
化膜ドライエッチング方法を詳細に説明する。この発明
は、基板上のシリコン窒化膜を弗素を含むガスと酸素ガ
スとの混合ガスに水素ガスを添加した組成を有する活性
化されたガス種によりドライエッチングする方法であ
る。
【０００７】前記弗素を含むガスおよび酸素ガスの混合
ガス中の弗素を含むガスの体積割合は、０．２〜０．５
にすることが好ましい。前記混合ガスに対する水素の添
加割合は、５〜１５体積％にすることが好ましい。前記
水素の添加割合を５体積％未満にするとＳｉＮと他の材
料（特に多結晶シリコン）とのエッチング選択比を大き
くとることが困難になる。一方、前記水素の添加割合が
１５体積％を越えると、ＳｉＮ以外の他の材料（特に多
結晶シリコン）とのエッチング速度が低下する恐れがあ
る。
ガス中の弗素を含むガスの体積割合は、０．２〜０．５
にすることが好ましい。前記混合ガスに対する水素の添
加割合は、５〜１５体積％にすることが好ましい。前記
水素の添加割合を５体積％未満にするとＳｉＮと他の材
料（特に多結晶シリコン）とのエッチング選択比を大き
くとることが困難になる。一方、前記水素の添加割合が
１５体積％を越えると、ＳｉＮ以外の他の材料（特に多
結晶シリコン）とのエッチング速度が低下する恐れがあ
る。
【０００８】本発明に係わるシリコン窒化膜のドライエ
ッチング方法によれば、基板上のシリコン窒化膜（Ｓｉ
Ｎ膜）を弗素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスに水素
ガスを添加した組成を有する活性化されたガス種により
ドライエッチングすることによって、ＳｉＮ膜を下地材
料等に対して選択的にエッチングすることができる。す
なわち、ＳｉＮ膜を他の材料膜に対して選択的にエッチ
ングする作用は、プラズマ中に生成した水素原子がＳｉ
Ｎ膜から窒素を引く抜く、またはＳｉＮの構造を破壊す
ることによって、ＳｉＮのエッチングレートのみを促進
させる。その結果、ＳｉＮと他の材料とのエッチング選
択比を大きくできるため、ＳｉＮ膜を他の材料膜に対し
て選択的にエッチングすることができる。
ッチング方法によれば、基板上のシリコン窒化膜（Ｓｉ
Ｎ膜）を弗素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスに水素
ガスを添加した組成を有する活性化されたガス種により
ドライエッチングすることによって、ＳｉＮ膜を下地材
料等に対して選択的にエッチングすることができる。す
なわち、ＳｉＮ膜を他の材料膜に対して選択的にエッチ
ングする作用は、プラズマ中に生成した水素原子がＳｉ
Ｎ膜から窒素を引く抜く、またはＳｉＮの構造を破壊す
ることによって、ＳｉＮのエッチングレートのみを促進
させる。その結果、ＳｉＮと他の材料とのエッチング選
択比を大きくできるため、ＳｉＮ膜を他の材料膜に対し
て選択的にエッチングすることができる。
【０００９】また、常温で基体である水素を添加するこ
とによって、ＳｉＮ膜のエッチング中においてその表面
へのプロセスガスや反応副生成物の抑制できるため、エ
ッチング中におけるエッチングレートおよび発光強度の
変動を抑制することができる。その結果、前記発光強度
を測定することによって、ＳｉＮ膜の終点検出を高精度
で行うことができる。
とによって、ＳｉＮ膜のエッチング中においてその表面
へのプロセスガスや反応副生成物の抑制できるため、エ
ッチング中におけるエッチングレートおよび発光強度の
変動を抑制することができる。その結果、前記発光強度
を測定することによって、ＳｉＮ膜の終点検出を高精度
で行うことができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 （実施例１）シリコン基板上にＳｉＮ膜を堆積した試料
１と、同基板上に多結晶シリコン膜を堆積した試料２と
を用意した。これら試料１、２をダウンフロー型ドライ
エッチング装置のチャンバ内にそれぞれ設置した。つづ
いて、ＣＦ4 と酸素の流量比を１：１とし、水素を含む
プロセスガスの総流量を５９０ｓｃｃｍとし、水素流量
を０〜９０ｓｃｃｍの範囲で変化させて、前記試料１の
ＳｉＮ膜、試料２の多結晶シリコン膜の水素流量に対す
るエッチングレートを測定した。なお、前記チャンバ内
の圧力は７０Ｐａ、マイクロ波出力は７００Ｗ、各試料
の温度は２５℃に設定した。図１に、ＳｉＮ膜の水素流
量に対するエッチングレート、多結晶シリコン膜（Ｓｉ
膜）の水素流量に対するエッチングレート、およびＳｉ
Ｎ／Ｓｉの選択比を示す。
１と、同基板上に多結晶シリコン膜を堆積した試料２と
を用意した。これら試料１、２をダウンフロー型ドライ
エッチング装置のチャンバ内にそれぞれ設置した。つづ
いて、ＣＦ4 と酸素の流量比を１：１とし、水素を含む
プロセスガスの総流量を５９０ｓｃｃｍとし、水素流量
を０〜９０ｓｃｃｍの範囲で変化させて、前記試料１の
ＳｉＮ膜、試料２の多結晶シリコン膜の水素流量に対す
るエッチングレートを測定した。なお、前記チャンバ内
の圧力は７０Ｐａ、マイクロ波出力は７００Ｗ、各試料
の温度は２５℃に設定した。図１に、ＳｉＮ膜の水素流
量に対するエッチングレート、多結晶シリコン膜（Ｓｉ
膜）の水素流量に対するエッチングレート、およびＳｉ
Ｎ／Ｓｉの選択比を示す。
【００１１】図１から明らかなように水素流量が５０ｓ
ｃｃｍの時にＳｉＮの多結晶シリコンに対する選択比が
最も大きくなることがわかる。 （実施例２）シリコン基板上にＳｉＮ膜を堆積した試料
１と、同基板上に多結晶シリコン膜を堆積した試料２と
を用意した。これら試料１、２をダウンフロー型ドライ
エッチング装置のチャンバ内にそれぞれ設置した。つづ
いて、ＣＦ4 と酸素の流量比を変化させ、水素（５０ｓ
ｃｃｍ）を含むプロセスガスの総流量を５９０ｓｃｃｍ
とし、前記試料１のＳｉＮ膜、試料２の多結晶シリコン
膜のＣＦ4 ／酸素の流量比の変化に対するエッチングレ
ートを測定した。なお、前記チャンバ内の圧力は７０Ｐ
ａ、マイクロ波出力は７００Ｗ、各試料の温度は２５℃
に設定した。図２に、ＳｉＮ膜のＣＦ4 ／酸素の流量比
変化に対するエッチングレート、多結晶シリコン膜（Ｓ
ｉ膜）のＣＦ4 ／酸素の流量比変化に対するエッチング
レート、およびＳｉＮ／Ｓｉの選択比を示す。
ｃｃｍの時にＳｉＮの多結晶シリコンに対する選択比が
最も大きくなることがわかる。 （実施例２）シリコン基板上にＳｉＮ膜を堆積した試料
１と、同基板上に多結晶シリコン膜を堆積した試料２と
を用意した。これら試料１、２をダウンフロー型ドライ
エッチング装置のチャンバ内にそれぞれ設置した。つづ
いて、ＣＦ4 と酸素の流量比を変化させ、水素（５０ｓ
ｃｃｍ）を含むプロセスガスの総流量を５９０ｓｃｃｍ
とし、前記試料１のＳｉＮ膜、試料２の多結晶シリコン
膜のＣＦ4 ／酸素の流量比の変化に対するエッチングレ
ートを測定した。なお、前記チャンバ内の圧力は７０Ｐ
ａ、マイクロ波出力は７００Ｗ、各試料の温度は２５℃
に設定した。図２に、ＳｉＮ膜のＣＦ4 ／酸素の流量比
変化に対するエッチングレート、多結晶シリコン膜（Ｓ
ｉ膜）のＣＦ4 ／酸素の流量比変化に対するエッチング
レート、およびＳｉＮ／Ｓｉの選択比を示す。
【００１２】図２から明らかなようにＣＦ4 の流量比が
小さくなるのに伴い、ＳｉＮのエッチングレートが低下
するが、多結晶シリコンのエッチングレートがそれより
著しく低下し、ＳｉＮ／Ｓｉの選択比は最大約３５倍に
なることがわかる。
小さくなるのに伴い、ＳｉＮのエッチングレートが低下
するが、多結晶シリコンのエッチングレートがそれより
著しく低下し、ＳｉＮ／Ｓｉの選択比は最大約３５倍に
なることがわかる。
【００１３】（実施例３）シリコン基板上にＳｉＮ膜を
堆積し、この基板をダウンフロー型ドライエッチング装
置のチャンバ内に設置した。つづいて、ＣＦ4 と酸素の
流量比を１：１とし、水素（５０ｓｃｃｍ）を含むプロ
セスガスの総流量を５９０ｓｃｃｍとして前記ＳｉＮ膜
のドライエッチングを行った。なお、前記チャンバ内の
圧力は７０Ｐａ、マイクロ波出力は７００Ｗ、各試料の
温度は２５℃に設定した。図３に、ＳｉＮ膜のエッチン
グ過程での発光強度の変化を示す。
堆積し、この基板をダウンフロー型ドライエッチング装
置のチャンバ内に設置した。つづいて、ＣＦ4 と酸素の
流量比を１：１とし、水素（５０ｓｃｃｍ）を含むプロ
セスガスの総流量を５９０ｓｃｃｍとして前記ＳｉＮ膜
のドライエッチングを行った。なお、前記チャンバ内の
圧力は７０Ｐａ、マイクロ波出力は７００Ｗ、各試料の
温度は２５℃に設定した。図３に、ＳｉＮ膜のエッチン
グ過程での発光強度の変化を示す。
【００１４】（比較例１）水素の代わりに水蒸気を用い
た以外、実施例３と同様な方法により基板上のＳｉＮ膜
のドライエッチングを行った。図４に、ＳｉＮ膜のエッ
チング過程での発光強度の変化を示す。
た以外、実施例３と同様な方法により基板上のＳｉＮ膜
のドライエッチングを行った。図４に、ＳｉＮ膜のエッ
チング過程での発光強度の変化を示す。
【００１５】図３および図４から明らかなように比較例
１のように水蒸気を添加した場合、エッチングの進行に
伴い発光強度が低下するのに対し、実施例３のように水
素を添加した場合、エッチングが終了するまで一定の強
度の得られことがわかる。つまり、エッチング終点の検
出が比較例１のガス種を用いる場合に比べてより精度よ
く行うことができることがわかる。
１のように水蒸気を添加した場合、エッチングの進行に
伴い発光強度が低下するのに対し、実施例３のように水
素を添加した場合、エッチングが終了するまで一定の強
度の得られことがわかる。つまり、エッチング終点の検
出が比較例１のガス種を用いる場合に比べてより精度よ
く行うことができることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わるシ
リコン窒化膜のドライエッチング方法によれば、シリコ
ン窒化物と他の材料とのエッチング選択比を大きくで
き、シリコン窒化膜を他の材料膜に対して選択的にエッ
チングでき、かつエッチング中の発光強度の経時変化を
観測することにより、エッチングの終点検出を高精度で
行うことができる等顕著な効果を奏する。
リコン窒化膜のドライエッチング方法によれば、シリコ
ン窒化物と他の材料とのエッチング選択比を大きくで
き、シリコン窒化膜を他の材料膜に対して選択的にエッ
チングでき、かつエッチング中の発光強度の経時変化を
観測することにより、エッチングの終点検出を高精度で
行うことができる等顕著な効果を奏する。
【図１】実施例１におけるＳｉＮ膜の水素流量に対する
エッチングレート、多結晶シリコン膜（Ｓｉ膜）の水素
流量に対するエッチングレート、およびＳｉＮ／Ｓｉの
選択比を示す特性図。
エッチングレート、多結晶シリコン膜（Ｓｉ膜）の水素
流量に対するエッチングレート、およびＳｉＮ／Ｓｉの
選択比を示す特性図。
【図２】実施例２におけるＳｉＮ膜のＣＦ4 流量／総流
量の比を変化させた時のエッチングレート、多結晶シリ
コン膜（Ｓｉ膜）のＣＦ4 流量／総流量の比を変化させ
た時のエッチングレート、およびＳｉＮ／Ｓｉの選択比
を示すと特性図。
量の比を変化させた時のエッチングレート、多結晶シリ
コン膜（Ｓｉ膜）のＣＦ4 流量／総流量の比を変化させ
た時のエッチングレート、およびＳｉＮ／Ｓｉの選択比
を示すと特性図。
【図３】実施例３におけるＳｉＮ膜のエッチング過程で
の発光強度の変化を示す特性図。
の発光強度の変化を示す特性図。
【図４】比較例１におけるＳｉＮ膜のエッチング過程で
の発光強度の変化を示す特性図。
の発光強度の変化を示す特性図。
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上のシリコン窒化膜を活性化された
ガス種によりドライエッチングする方法において、 前記ガス種は、弗素を含むガスと酸素ガスとの混合ガス
に水素ガスを添加した組成を有することを特徴とするシ
リコン窒化膜のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6637797A JPH10261616A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | シリコン窒化膜のドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6637797A JPH10261616A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | シリコン窒化膜のドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261616A true JPH10261616A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13314086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6637797A Pending JPH10261616A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | シリコン窒化膜のドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10261616A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906895B2 (en) * | 2002-09-20 | 2005-06-14 | Neomax Co., Ltd. | Method of marking sintered body and method for manufacturing magnetic head wafer |
| WO2011028461A1 (en) * | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Raytheon Company | Semiconductor structure and method |
| US8569699B2 (en) | 2010-01-27 | 2013-10-29 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing MEMS device, method for manufacturing thermal detector, thermal detector, thermal detection device, and electronic instrument |
| US9000372B2 (en) | 2010-01-26 | 2015-04-07 | Seiko Epson Corporation | Thermal detector, thermal detection device and electronic instrument, and method for manufacturing thermal detector |
| US9520301B2 (en) | 2014-10-21 | 2016-12-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Etching method using plasma, and method of fabricating semiconductor device including the etching method |
-
1997
- 1997-03-19 JP JP6637797A patent/JPH10261616A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906895B2 (en) * | 2002-09-20 | 2005-06-14 | Neomax Co., Ltd. | Method of marking sintered body and method for manufacturing magnetic head wafer |
| WO2011028461A1 (en) * | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Raytheon Company | Semiconductor structure and method |
| US9293379B2 (en) | 2009-09-03 | 2016-03-22 | Raytheon Company | Semiconductor structure with layers having different hydrogen contents |
| US9000372B2 (en) | 2010-01-26 | 2015-04-07 | Seiko Epson Corporation | Thermal detector, thermal detection device and electronic instrument, and method for manufacturing thermal detector |
| US8569699B2 (en) | 2010-01-27 | 2013-10-29 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing MEMS device, method for manufacturing thermal detector, thermal detector, thermal detection device, and electronic instrument |
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| US9520301B2 (en) | 2014-10-21 | 2016-12-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Etching method using plasma, and method of fabricating semiconductor device including the etching method |
| US9865474B2 (en) | 2014-10-21 | 2018-01-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Etching method using plasma, and method of fabricating semiconductor device including the etching method |
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