JP2000058511A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JP2000058511A
JP2000058511A JP10218777A JP21877798A JP2000058511A JP 2000058511 A JP2000058511 A JP 2000058511A JP 10218777 A JP10218777 A JP 10218777A JP 21877798 A JP21877798 A JP 21877798A JP 2000058511 A JP2000058511 A JP 2000058511A
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Japan
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etching
semiconductor layer
mask pattern
insulating film
region
Prior art date
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Withdrawn
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JP10218777A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Shibata
淳 芝田
Michinari Yamanaka
通成 山中
Shiyunsuke Hisakure
俊介 久呉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a gate insulating film from being broken and, at the same time, to well maintain the uniform anisotropic shape of the insulating film without relying upon the roughness and denseness of a pattern. SOLUTION: In a dry etching method, a mask pattern 15 is formed on a semiconductor layer 14A and first etching treatment is performed for removing about 70% of the areas of the semiconductor layer 14A under the openings of the mask pattern 15 by using a first etching gas containing chlorine and bromine. Then second etching treatment is performed for removing the areas of the semiconductor layer 14A under the openings of the mask pattern 15 by using second etching gas containing more bromine than chlorine.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン系半導体
からなる半導体素子の製造工程におけるドライエッチン
グ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method in a process for manufacturing a semiconductor device made of a silicon-based semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の高集積化及び高速化
に伴なってデザインルールの微細化がますます進展して
いる。これにより、ドライエッチングを用いる加工分野
において、形状の高異方性、高選択性及び高エッチング
速度等が求められることとなる。一般に、単結晶シリコ
ン、多結晶シリコン及びポリサイド等のシリコン系半導
体層のエッチングには、ハロゲン系のガスである塩素、
臭化水素等に酸素を添加したガスを用いて行なわれてい
るが、例えば、ゲート電極を加工する際には下地のゲー
ト酸化膜が現われるまでエッチングを行ない、残余分を
オーバーエッチングするという方法が一般的である。
2. Description of the Related Art In recent years, finer design rules have been more and more advanced along with higher integration and higher speed of semiconductor devices. Accordingly, in a processing field using dry etching, high anisotropy, high selectivity, high etching rate, and the like of a shape are required. Generally, for etching a silicon-based semiconductor layer such as single-crystal silicon, polycrystalline silicon, and polycide, chlorine, which is a halogen-based gas,
It is performed using a gas obtained by adding oxygen to hydrogen bromide.For example, when processing a gate electrode, a method of performing etching until a base gate oxide film appears and overetching the remainder is used. General.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のドライエッチング方法は、以下に示すような問題が
ある。図11はGbit級DRAM装置におけるゲート
電極形成工程の断面構成を示している。図11に示すよ
うに、シリコンからなる半導体基板101の上面にはゲ
ート酸化膜102が形成され、多結晶シリコンからなる
複数のゲート電極103がドライエッチングにより形成
されている。各ゲート電極103の上面にはマスクパタ
ーン104が形成されている。ゲート酸化膜102の膜
厚は4nm以下に薄膜化されているため、従来のCl2
とO2 とを含むCl2 /O2 系のガスを用いた多結晶シ
リコンに対するエッチングは多結晶シリコンのゲート酸
化膜102に対する選択比が小さいので、ゲート酸化膜
102に酸化膜破れ105が生じてしまう。すなわち、
このエッチング工程においては、良好な異方性形状を得
るために真空度を高くすることによってイオン種の平均
自由行程をプラズマのシース長よりも十分に長くした
り、イオン種のエネルギーを高めたりすることが考えら
れるが、このようにすると、多結晶シリコンのゲート酸
化膜102との選択比がさらに小さくなるため、ゲート
酸化膜102が破れてしまう。
However, the conventional dry etching method has the following problems. FIG. 11 shows a sectional configuration of a gate electrode forming step in a Gbit class DRAM device. As shown in FIG. 11, a gate oxide film 102 is formed on an upper surface of a semiconductor substrate 101 made of silicon, and a plurality of gate electrodes 103 made of polycrystalline silicon are formed by dry etching. A mask pattern 104 is formed on the upper surface of each gate electrode 103. Since the thickness of the gate oxide film 102 is reduced to 4 nm or less, the conventional Cl 2
In the etching of polycrystalline silicon using a Cl 2 / O 2 gas containing O 2 and O 2 , the selectivity of polycrystalline silicon to the gate oxide film 102 is small, and the oxide film tear 105 occurs in the gate oxide film 102. I will. That is,
In this etching step, the mean free path of the ion species is made sufficiently longer than the sheath length of the plasma or the energy of the ion species is increased by increasing the degree of vacuum to obtain a good anisotropic shape. However, in this case, the selectivity with respect to the gate oxide film 102 of polycrystalline silicon is further reduced, so that the gate oxide film 102 is broken.

【0004】一方、多結晶シリコンのゲート酸化膜10
2に対する選択比を増大させるには、エッチングガスに
酸素や臭化水素(HBr)を添加するという方法が提案
されている。この場合には、図12に示すように、エッ
チング後のゲート電極103の寸法bが所定のマスク寸
法aよりも大きくなり、異方性形状が得られないという
問題がある。
On the other hand, a polycrystalline silicon gate oxide film 10
To increase the selectivity to 2, a method has been proposed in which oxygen or hydrogen bromide (HBr) is added to the etching gas. In this case, as shown in FIG. 12, the dimension b of the gate electrode 103 after etching becomes larger than a predetermined mask dimension a, and there is a problem that an anisotropic shape cannot be obtained.

【0005】このように、基板面に垂直方向のエッチン
グ形状と選択比とはトレードオフの関係にある。
As described above, there is a trade-off between the etching shape in the direction perpendicular to the substrate surface and the selectivity.

【0006】また、素子の高速化のために、それぞれが
n型とp型とにドープされたゲート電極が共存するデュ
アルゲート構造を有する場合に、n型多結晶シリコンと
p型多結晶シリコンとを同時にエッチングを行なうと、
ドーパントの違いによりエッチング速度に差が生じる。
すなわち、n型多結晶シリコンの方がp型多結晶シリコ
ンよりもエッチング速度が大きいため、n型の領域が先
にエッチングされてしまい、p型の領域をすべてエッチ
ングしたときにはn型の領域でゲート酸化膜破れが生じ
てしまう。さらに、エッチング速度の差に起因するエッ
チング後の寸法シフトに違いが生じることにもなる。
Further, in order to increase the speed of the device, when the device has a dual gate structure in which n-type and p-type doped gate electrodes coexist, the n-type polysilicon and the p-type polysilicon are Are etched at the same time,
The difference in the etching rate is caused by the difference in the dopant.
That is, since the etching rate of n-type polycrystalline silicon is higher than that of p-type polycrystalline silicon, the n-type region is etched first, and when all the p-type regions are etched, the gate is formed at the n-type region. Oxide film tearing occurs. Further, a difference occurs in a dimensional shift after etching due to a difference in etching rate.

【0007】また、リソグラフィーにおける露光波長が
短波長化されることにより、焦点深度が浅くなるため、
レジストマスクを薄膜化しないと高解像度が得られなく
なってしまい、シリコン系半導体層にエッチングを行な
う際にレジストマスクの耐性に問題が生じる。
Further, since the exposure wavelength in lithography is shortened, the depth of focus becomes shallower.
If the resist mask is not thinned, high resolution cannot be obtained, and a problem arises in the resistance of the resist mask when etching the silicon-based semiconductor layer.

【0008】本発明は、前記従来の問題を解決し、ゲー
ト絶縁膜破れを防止すると共に、パターンの疎密差に依
存することなく、均一で且つ異方性形状を良好に維持で
きるようにすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, prevents a gate insulating film from being broken, and enables a uniform and anisotropic shape to be favorably maintained without depending on a difference in pattern density. With the goal.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、基板上に形成された絶縁膜とシリコン系
の半導体層とのうち、該半導体層に0.5μm以下のス
ペースパターンを含む素子パターンをエッチングにより
形成する際に、高異方性を有する第1のエッチング工程
と、絶縁膜に対する高選択比を有する第2のエッチング
工程を設ける構成とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a semiconductor device, comprising: an insulating film formed on a substrate; When forming an element pattern including by etching, a first etching step having a high anisotropy and a second etching step having a high selectivity to an insulating film are provided.

【0010】具体的に、本発明に係る第1のドライエッ
チングは、基板の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程
と、絶縁膜の上にシリコンを含む半導体層を堆積する半
導体層堆積工程と、半導体層の上に、開口部の幅が0.
5μm以下の開口パターンを含むマスクパターンを形成
するマスクパターン形成工程と、マスクパターンをマス
クとし、塩素及び臭素を含む第1のエッチングガスを用
いて半導体層に対してエッチングを行なうことにより、
半導体層におけるマスクパターンの開口部の下側の領域
の深さ方向の一部分を除去する第1のエッチング工程
と、マスクパターンをマスクとし、第1のエッチングガ
スと比べて臭素の塩素に対する割合が大きい第2のエッ
チングガスを用いて半導体層に対してエッチングを行な
うことにより、半導体層におけるマスクパターンの開口
部の下側の領域であって第1のエッチング工程において
残存した部分を除去する第2のエッチング工程とを備え
ている。
[0010] Specifically, the first dry etching according to the present invention includes an insulating film forming step of forming an insulating film on a substrate and a semiconductor layer depositing step of depositing a semiconductor layer containing silicon on the insulating film. And the width of the opening is 0.
A mask pattern forming step of forming a mask pattern including an opening pattern of 5 μm or less, and etching of the semiconductor layer using the mask pattern as a mask and a first etching gas containing chlorine and bromine,
A first etching step of removing a part of a region below an opening of a mask pattern in a semiconductor layer in a depth direction, and using a mask pattern as a mask, a ratio of bromine to chlorine is larger than that of the first etching gas. The second etching gas is used to etch the semiconductor layer, thereby removing a portion of the semiconductor layer below the opening of the mask pattern and remaining in the first etching step. An etching step.

【0011】第1のドライエッチング方法によると、第
1のエッチング工程は、SiClx又はSiBrx から
なるシリコン系反応生成物をパターン化する半導体層の
側面に堆積させながら、基板面と垂直な形状を保ちつつ
エッチングを行なう。第1のエッチングガスには塩素と
臭素とを含むため、異方性を良好に維持できる。また、
第1のエッチング工程で残存した部分に対してエッチン
グを行なう第2のエッチング工程において、第2のエッ
チングガスは第1のエッチングガスと比べて臭素の塩素
に対する割合を大きくしているため、半導体層の絶縁膜
に対する選択比が向上する。
According to the first dry etching method, the first etching step comprises forming a silicon-based reaction product of SiCl x or SiBr x on a side surface of a semiconductor layer to be patterned while forming a silicon-based reaction product on a side surface perpendicular to the substrate surface. Etching is performed while maintaining the above. Since the first etching gas contains chlorine and bromine, good anisotropy can be maintained. Also,
In the second etching step of etching the portion remaining in the first etching step, the second etching gas has a larger ratio of bromine to chlorine than the first etching gas. Of the insulating film is improved.

【0012】本発明に係る第2のドライエッチング方法
は、基板の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶
縁膜の上に、p型不純物がドープされてなるp型領域と
n型不純物がドープされてなるn型領域とを有するシリ
コンを含む半導体層を形成する半導体層形成工程と、半
導体層のp型領域及びn型領域の上に、開口部の幅が
0.5μm以下の開口パターンを含むマスクパターンを
形成するマスクパターン形成工程と、マスクパターンを
マスクとし、塩素及び臭素を含む第1のエッチングガス
を用いて半導体層に対してエッチングを行なうことによ
り、半導体層のp型領域及びn型領域におけるマスクパ
ターンの開口部の下側の深さ方向の一部分をそれぞれ除
去する第1のエッチング工程と、マスクパターンをマス
クとし、第1のエッチングガスと比べて臭素の塩素に対
する割合が大きい第2のエッチングガスを用いて、半導
体層のp型領域及びn型領域におけるマスクパターンの
開口部の下側の領域であって第1のエッチング工程にお
いて残存した部分を除去する第2のエッチング工程とを
備えている。
In a second dry etching method according to the present invention, an insulating film forming step of forming an insulating film on a substrate, a p-type region doped with a p-type impurity and an n-type Forming a semiconductor layer including silicon having an n-type region doped with an impurity; and forming a semiconductor layer having a width of 0.5 μm or less on the p-type region and the n-type region of the semiconductor layer. A mask pattern forming step of forming a mask pattern including an opening pattern, and etching of the semiconductor layer with a first etching gas containing chlorine and bromine using the mask pattern as a mask, thereby forming a p-type semiconductor layer. A first etching step of removing portions of the mask pattern in the depth direction below the openings in the region and the n-type region, and a first etching process using the mask pattern as a mask. Using a second etching gas having a larger ratio of bromine to chlorine than the etching gas, in the first etching step in the region under the opening of the mask pattern in the p-type region and the n-type region of the semiconductor layer; And a second etching step for removing the remaining portion.

【0013】第2のドライエッチング方法によると、第
1のエッチング工程は、第1のエッチングガスに塩素と
臭素とを含むため、異方性を良好に維持できる。また、
第1のエッチング工程で残存した部分を除去する第2の
エッチング工程において、第2のエッチングガスは第1
のエッチングガスと比べて臭素の塩素に対する割合を大
きくしているため、半導体層の絶縁膜に対する選択比が
向上する。
According to the second dry etching method, in the first etching step, the first etching gas contains chlorine and bromine, so that the anisotropy can be favorably maintained. Also,
In the second etching step of removing the portion remaining in the first etching step, the second etching gas is the first etching gas.
Since the ratio of bromine to chlorine is larger than that of the etching gas, the selectivity of the semiconductor layer to the insulating film is improved.

【0014】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、マスクパターンが絶縁膜からなることが好まし
い。
In the first or second dry etching method, the mask pattern is preferably made of an insulating film.

【0015】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチングガスが酸素を含むことが好まし
い。
In the first or second dry etching method, it is preferable that the first etching gas contains oxygen.

【0016】第2のドライエッチング方法において、第
1のエッチング工程をn型領域上の絶縁膜が露出する直
前までエッチングを行ない、第2のエッチング工程をn
型領域上の絶縁膜の一部が露出するまでエッチングを行
なうことが好ましい。このようにすると、シリコンを含
む半導体層のn型領域はp型領域よりもエッチング速度
が大きいが、第1のエッチング工程においてn型領域上
の絶縁膜が露出する直前までエッチングを行なうため、
n型領域及びp型領域は共に絶縁膜が露出することがな
い。また、半導体層の絶縁膜との選択比が大きい第2の
エッチング工程において、n型領域上の絶縁膜の一部が
露出するまでエッチングを行なうため、n型領域で絶縁
膜が露出していても絶縁膜破れが生じない。
In the second dry etching method, the first etching step is performed until just before the insulating film on the n-type region is exposed.
It is preferable to perform etching until a part of the insulating film on the mold region is exposed. In this case, the n-type region of the semiconductor layer containing silicon has a higher etching rate than the p-type region, but is etched until just before the insulating film on the n-type region is exposed in the first etching step.
The insulating film is not exposed in both the n-type region and the p-type region. Further, in the second etching step having a high selectivity with respect to the insulating film of the semiconductor layer, the etching is performed until a part of the insulating film on the n-type region is exposed, so that the insulating film is exposed in the n-type region. Also, the insulating film is not broken.

【0017】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチング工程のエッチング速度が第2の
エッチング工程のエッチング速度よりも大きいことが好
ましい。このようにすると、エッチングされる半導体層
の側面に反応生成物が堆積しにくいため、エッチングの
高異方性を維持できる。
In the first or second dry etching method, the etching rate in the first etching step is preferably higher than the etching rate in the second etching step. In this case, since the reaction product is unlikely to deposit on the side surface of the semiconductor layer to be etched, high etching anisotropy can be maintained.

【0018】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチングガス及び第2のエッチングガス
が、Cl2 、HCl、SiCl4 又はBCl3 を含むこ
とが好ましい。
In the first or second dry etching method, it is preferable that the first etching gas and the second etching gas include Cl 2 , HCl, SiCl 4 or BCl 3 .

【0019】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチングガス及び第2のエッチングガス
が、Br2 、HBr、SiBr4 又はBBr3 を含むこ
とが好ましい。
In the first or second dry etching method, it is preferable that the first etching gas and the second etching gas include Br 2 , HBr, SiBr 4 or BBr 3 .

【0020】本発明に係る第3のドライエッチング方法
は、基板の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶
縁膜の上にシリコンを含む半導体層を堆積する半導体層
堆積工程と、半導体層の上に、開口部の幅が0.5μm
以下の開口パターンを含むマスクパターンを形成するマ
スクパターン形成工程と、マスクパターンを用いて、半
導体層に対して逆マイクロローディング効果を得られる
ようにエッチングを行なうことにより、半導体層におけ
るマスクパターンの開口部の下側の領域の深さ方向の一
部分を除去する第1のエッチング工程と、マスクパター
ンを用いて、半導体層に対してマイクロローディング効
果を得られるようにエッチングを行なうことにより、半
導体層におけるマスクパターンの開口部の下側の領域で
あって第1のエッチング工程において残存した部分を除
去する第2のエッチング工程とを備えている。
A third dry etching method according to the present invention includes an insulating film forming step of forming an insulating film on a substrate, a semiconductor layer depositing step of depositing a semiconductor layer containing silicon on the insulating film, On the layer, the width of the opening is 0.5 μm
A mask pattern forming step of forming a mask pattern including an opening pattern described below, and etching of the semiconductor layer using the mask pattern so as to obtain an inverse microloading effect; A first etching step of removing a part of the lower region of the semiconductor layer in the depth direction, and etching the semiconductor layer using a mask pattern so as to obtain a microloading effect. And a second etching step of removing a portion under the opening of the mask pattern and remaining in the first etching step.

【0021】第3のドライエッチング方法によると、第
1のエッチング工程において、逆マイクロローディング
効果を得られるようにエッチングを行なうため、開口パ
ターンが密な領域ではエッチング速度が大きく、疎な領
域では小さくなる。一方、第1のエッチング工程で残存
した部分に対してエッチングを行なう第2のエッチング
工程において、マイクロローディング効果を得られるよ
うにエッチングを行なうため、開口パターンが密な領域
ではエッチング速度が小さく、疎な領域では大きくな
る。
According to the third dry etching method, in the first etching step, etching is performed so as to obtain an inverse microloading effect. Therefore, the etching rate is high in a region where the opening pattern is dense, and small in a region where the opening pattern is sparse. Become. On the other hand, in the second etching step of etching the portion remaining in the first etching step, the etching is performed so as to obtain the microloading effect. Area is large.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態に係るドライエッチング方法について図面を
参照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention.
The dry etching method according to the embodiment will be described with reference to the drawings.

【0023】図1及び図2は本発明の第1の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。
FIGS. 1 and 2 show cross-sectional structures in a process order of a method of manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a first embodiment of the present invention.

【0024】まず、図1(a)に示すように、シリコン
からなる基板11の上面に、LOCOSからなる素子分
離領域12と、厚さが約4nmの絶縁膜としてのゲート
酸化膜13とを形成する。その後、基板11の上に全面
にわたって厚さが約250nmの多結晶シリコンからな
る半導体層14Aを堆積し、続いて、半導体層14Aに
対してn型不純物のリン(P)をドーピングして半導体
層14Aをn型とする。その後、半導体層14A上の所
定位置に、厚さが併せて約0.65μmの反射防止膜
(ARC:Anti Reflective Coat
ing)15aとレジスト膜15bとを塗布する。続い
て、フォトリソグラフィーを用いて、密な領域1Aと疎
な領域1Bとを有する反射防止膜15a及びレジスト膜
15bからなるマスクパターン15を形成する。ここ
で、密な領域1Aにおけるマスクパターン15の開口幅
を約0.25μmとし、疎な領域1Bにおける開口幅を
約1μmとする。
First, as shown in FIG. 1A, an element isolation region 12 made of LOCOS and a gate oxide film 13 as an insulating film having a thickness of about 4 nm are formed on the upper surface of a substrate 11 made of silicon. I do. Thereafter, a semiconductor layer 14A made of polycrystalline silicon having a thickness of about 250 nm is deposited over the entire surface of the substrate 11, and subsequently, the semiconductor layer 14A is doped with n-type impurity phosphorus (P) to form a semiconductor layer. 14A is an n-type. Thereafter, an antireflection film (ARC: Anti Reflective Coat) having a thickness of about 0.65 μm is added at a predetermined position on the semiconductor layer 14A.
ing) 15a and a resist film 15b are applied. Subsequently, a mask pattern 15 including an antireflection film 15a and a resist film 15b having a dense region 1A and a sparse region 1B is formed using photolithography. Here, the opening width of the mask pattern 15 in the dense area 1A is about 0.25 μm, and the opening width in the sparse area 1B is about 1 μm.

【0025】次に、図1(b)の第1のエッチング工程
に示すように、基板11を誘導結合プラズマ(ICP:
Inductively Coupled Plasm
a)エッチング装置に投入し、まず、Cl2 ガスを用い
て半導体層14Aの露出面の自然酸化膜を除去する、い
わゆるブレークスルーエッチを行なう。その後、マスク
パターン15を用いて半導体層14Aにおけるマスクパ
ターン15の開口部の下側の領域の70%程度を除去す
る第1のエッチング処理を行なう。エッチング条件は以
下に示す通りである。
Next, as shown in a first etching step of FIG. 1B, the substrate 11 is subjected to inductively coupled plasma (ICP:
Inductively Coupled Plasm
a) The apparatus is put into an etching apparatus, and first, a so-called breakthrough etch for removing a natural oxide film on an exposed surface of the semiconductor layer 14A using Cl 2 gas is performed. Thereafter, a first etching process is performed using the mask pattern 15 to remove about 70% of a region below the opening of the mask pattern 15 in the semiconductor layer 14A. The etching conditions are as shown below.

【0026】[第1のエッチング条件] Cl2 流量 30 sccm HBr流量 30 sccm ガス圧 5 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 200 W 基板温度 50 ℃[First Etching Condition] Cl 2 flow rate 30 sccm HBr flow rate 30 sccm Gas pressure 5 mTorr ICP power 200 W RF bias power 200 W Substrate temperature 50 ° C.

【0027】次に、図2(a)の第2のエッチング工程
に示すように、第1のエッチング処理とエッチング条件
を切り替え、半導体層14Aの第1のエッチング工程で
残存した部分に対して、半導体層14Aのゲート酸化膜
13に対する選択性が高い第2のエッチング処理を行な
うことにより、半導体層14Aからなるゲート電極14
Bをそれぞれ形成する。エッチング条件は以下に示す通
りである。
Next, as shown in the second etching step of FIG. 2A, the first etching process and the etching conditions are switched, and the portion of the semiconductor layer 14A remaining in the first etching process is removed. By performing a second etching process having a high selectivity of the semiconductor layer 14A with respect to the gate oxide film 13, the gate electrode 14 made of the semiconductor layer 14A is formed.
B are respectively formed. The etching conditions are as shown below.

【0028】[第2のエッチング条件] Cl2 流量 20 sccm HBr流量 180 sccm He+O2 流量 3 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 10 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 50 W 基板温度 50 ℃ なお、酸素(O2 )はその流量を制御しやすいようにヘ
リウム(He)で希釈して用いている。
[Second Etching Condition] Cl 2 flow rate 20 sccm HBr flow rate 180 sccm He + O 2 flow rate 3 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 10 mTorr ICP power 200 W RF bias power 50 W Substrate temperature 50 ° C. Oxygen (O 2 ) is used after being diluted with helium (He) so that its flow rate can be easily controlled.

【0029】第2のエッチング工程は、第1のエッチン
グ工程と比べて、エッチングガス中の臭素(Br)の割
合を大きくすると共に、エッチングガスに微量の酸素
(O2)を添加しているため、半導体層14Aのゲート
酸化膜13に対するエッチング選択比が大きくなる。そ
の結果、酸化膜破れを防止することができる。
In the second etching step, the ratio of bromine (Br) in the etching gas is increased and a small amount of oxygen (O 2 ) is added to the etching gas, as compared with the first etching step. As a result, the etching selectivity of the semiconductor layer 14A to the gate oxide film 13 increases. As a result, it is possible to prevent the oxide film from being broken.

【0030】ここで、図2(a)に示すように、素子分
離領域12の段差部の近傍には、半導体層14Aが除去
されずに残る残余部14aが形成される。このように、
第2のエッチング工程においては、ドライエッチングの
終点検出を行なっているが、ゲート酸化膜13の一部が
露出するまでの時間をあらかじめ計測しておき、計測し
た時間分のエッチングを行なう方法を用いてもよい。
Here, as shown in FIG. 2A, a residual portion 14a that remains without removing the semiconductor layer 14A is formed near the step portion of the element isolation region 12. in this way,
In the second etching step, the end point of the dry etching is detected, but the time until a part of the gate oxide film 13 is exposed is measured in advance, and the etching is performed for the measured time. You may.

【0031】次に、図2(b)に示すように、第3のエ
ッチング工程としてオーバエッチングを行なうことによ
り、残余部14aを除去する。オーバエッチングのエッ
チング条件は以下に示す通りである。
Next, as shown in FIG. 2B, the remaining portion 14a is removed by performing over-etching as a third etching step. The etching conditions for over-etching are as follows.

【0032】[第3のエッチング条件] HBr流量 100 sccm He+O2 流量 3 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 60 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 200 W 基板温度 50 ℃[Third Etching Conditions] HBr flow rate 100 sccm He + O 2 flow rate 3 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 60 mTorr ICP power 200 W RF bias power 200 W Substrate temperature 50 ° C.

【0033】第3のエッチング工程においては、エッチ
ングガス中のハロゲンに臭素(Br)のみを用いている
ため、ゲート酸化膜13に対し極めて選択性が高いエッ
チングを行なえる。
In the third etching step, since only bromine (Br) is used as halogen in the etching gas, etching with extremely high selectivity to the gate oxide film 13 can be performed.

【0034】以上説明したように、本実施形態による
と、図2(b)に示すように、均一で且つ高異方性形状
を有するゲート電極14Bを形成できる。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 2B, a gate electrode 14B having a uniform and highly anisotropic shape can be formed.

【0035】なお、本実施形態においては、第1のエッ
チング工程の終点を半導体層14Aの膜厚の70%程度
付近としたが、半導体層14Aの膜厚に対して50%〜
90%のエッチングを行なった場合でも同様の効果を得
られる。
In the present embodiment, the end point of the first etching step is set to around 70% of the thickness of the semiconductor layer 14A.
Similar effects can be obtained even when 90% etching is performed.

【0036】また、半導体層14Aに対してホウ素
(B)をドープすることによって半導体層14Aをp型
としても同様の効果がある。
The same effect can be obtained by doping the semiconductor layer 14A with boron (B) to make the semiconductor layer 14A p-type.

【0037】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係るドライエッチング方法について図面を参
照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a dry etching method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0038】図3及び図4は本発明の第2の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。
FIGS. 3 and 4 show cross-sectional structures in the order of steps of a method for manufacturing a semiconductor device using the dry etching method according to the second embodiment of the present invention.

【0039】まず、図3(a)に示すように、シリコン
からなる基板21の上面に、LOCOSからなる素子分
離領域22と、厚さが約4nmのゲート酸化膜23とを
形成する。その後、基板21の上に全面にわたって厚さ
が約250nmの多結晶シリコンからなる半導体層24
Aを堆積し、続いて、半導体層24Aに対してn型不純
物のリン(P)をドーピングして半導体層24Aをn型
とする。その後、半導体層24A上の所定位置に、厚さ
が併せて約0.65μmの反射防止膜25aとレジスト
膜25bとを塗布する。続いて、フォトリソグラフィー
を用いて、密な領域1Aと疎な領域1Bとを有する反射
防止膜25a及びレジスト膜25bからなるマスクパタ
ーン25を形成する。ここで、密な領域1Aにおけるマ
スクパターン25の開口幅を約0.25μmとし、疎な
領域1Bにおける開口幅を約1μmとする。
First, as shown in FIG. 3A, an element isolation region 22 made of LOCOS and a gate oxide film 23 having a thickness of about 4 nm are formed on the upper surface of a substrate 21 made of silicon. Thereafter, a semiconductor layer 24 made of polycrystalline silicon having a thickness of about 250 nm
A is deposited, and then the semiconductor layer 24A is doped with phosphorus (P) as an n-type impurity to make the semiconductor layer 24A n-type. Thereafter, an antireflection film 25a and a resist film 25b each having a thickness of about 0.65 μm are applied to predetermined positions on the semiconductor layer 24A. Subsequently, a mask pattern 25 including an antireflection film 25a and a resist film 25b having a dense region 1A and a sparse region 1B is formed by using photolithography. Here, the opening width of the mask pattern 25 in the dense area 1A is about 0.25 μm, and the opening width in the sparse area 1B is about 1 μm.

【0040】次に、図3(b)の第1のエッチング工程
に示すように、基板21をICPエッチング装置に投入
し、Cl2 ガスを用いて半導体層24Aの露出面の自然
酸化膜を除去し、その後、マスクパターン25を用いて
半導体層24Aにおけるマスクパターン25の開口部の
下側の領域の70%程度を除去する第1のエッチング処
理を行なう。エッチング条件は以下に示す通りである。
Next, as shown in the first etching step of FIG. 3B, the substrate 21 is put into an ICP etching apparatus, and the natural oxide film on the exposed surface of the semiconductor layer 24A is removed using Cl 2 gas. After that, a first etching process is performed using the mask pattern 25 to remove about 70% of a region below the opening of the mask pattern 25 in the semiconductor layer 24A. The etching conditions are as shown below.

【0041】[第1のエッチング条件] Cl2 流量 30 sccm HBr流量 30 sccm He+O2 流量 7 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 5 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 200 W 基板温度 50 ℃[First Etching Condition] Cl 2 flow rate 30 sccm HBr flow rate 30 sccm He + O 2 flow rate 7 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 5 mTorr ICP power 200 W RF bias power 200 W Substrate temperature 50 ° C

【0042】図3(b)に示すように、パターンが密な
領域1Aにおいてはエッチング速度が大きく、疎な領域
1Bにおいてはエッチング速度が小さくなる逆マイクロ
ローディング効果が現われている。これは、半導体層2
4Aに対してCl2 及びHBrから解離又は生成される
イオンやラジカルを用いてエッチングを行なう際に、エ
ッチングガスにO2 を添加しているため、SiOx から
なる反応生成物が発生する。この反応生成物の生成量が
パターンが密な領域1Aでは少なくなるので、密な領域
1Aにおけるエッチング速度が相対的に増大することに
より生じる。
As shown in FIG. 3B, an inverse microloading effect appears in which the etching rate is high in the area 1A where the pattern is dense, and the etching rate is low in the area 1B where the pattern is sparse. This is the semiconductor layer 2
When 4A is etched using ions or radicals dissociated or generated from Cl 2 and HBr, a reaction product consisting of SiO x is generated because O 2 is added to the etching gas. Since the amount of this reaction product is reduced in the region 1A where the pattern is dense, it is caused by the relative increase in the etching rate in the region 1A where the pattern is dense.

【0043】次に、図4(a)の第2のエッチング工程
に示すように、第1のエッチング処理とエッチング条件
を切り替え、半導体層24Aの第1のエッチング工程で
残存した部分に対して、半導体層24Aのゲート酸化膜
23に対する選択性が高い第2のエッチング処理を行な
うことにより、半導体層24Aからなるゲート電極24
Bをそれぞれ形成する。エッチング条件は以下に示す通
りである。
Next, as shown in the second etching step of FIG. 4A, the first etching processing and the etching conditions are switched, and the remaining portion of the semiconductor layer 24A in the first etching step is removed. By performing a second etching process with high selectivity of the semiconductor layer 24A with respect to the gate oxide film 23, the gate electrode 24 made of the semiconductor layer 24A is formed.
B are respectively formed. The etching conditions are as shown below.

【0044】[第2のエッチング条件] Cl2 流量 20 sccm HBr流量 180 sccm He+O2 流量 3 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 10 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 50 W 基板温度 50 ℃[Second Etching Condition] Cl 2 flow rate 20 sccm HBr flow rate 180 sccm He + O 2 flow rate 3 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 10 mTorr ICP power 200 W RF bias power 50 W Substrate temperature 50 ° C

【0045】第2のエッチング工程は、第1のエッチン
グ工程と比べて、エッチングガス中の臭素(Br)の割
合を大きくしているため、半導体層24Aのゲート酸化
膜23に対するエッチング選択比が大きくなる。第2の
エッチング条件では、イオン種やラジカル種の入射がパ
ターンが密な領域1Aにおいて少なくなるため、密な領
域1Aのエッチング速度が相対的に減少するマイクロロ
ーディング効果が現われる。従って、半導体層24Aの
ゲート酸化膜23に対するエッチング選択比が大きくな
るため、酸化膜破れを確実に防止することができる。こ
のように、第2のエッチング工程においては、ドライエ
ッチングの終点検出を行なっているが、ゲート酸化膜2
3の一部が露出するまでの時間をあらかじめ計測してお
き、計測した時間分のエッチングを行なう方法を用いて
もよい。
In the second etching step, the ratio of bromine (Br) in the etching gas is increased as compared with the first etching step, so that the etching selectivity of the semiconductor layer 24A to the gate oxide film 23 is increased. Become. Under the second etching condition, the incidence of ion species and radical species is reduced in the region 1A where the pattern is dense, so that a microloading effect in which the etching rate in the region 1A where the pattern is dense is relatively reduced appears. Accordingly, the etching selectivity of the semiconductor layer 24A to the gate oxide film 23 is increased, so that the oxide film can be reliably prevented from being broken. As described above, in the second etching step, the end point of the dry etching is detected.
A method may be used in which the time until a portion of 3 is exposed is measured in advance, and etching is performed for the measured time.

【0046】ここでも、図4(a)に示すように、素子
分離領域22の段差部近傍に、半導体層24Aが除去さ
れずに残る残余部24aが形成される。
Also in this case, as shown in FIG. 4A, a residual portion 24a that remains without removing the semiconductor layer 24A is formed near the step portion of the element isolation region 22.

【0047】次に、図4(b)に示すように、第3のエ
ッチング工程として残余部24aを除去するオーバエッ
チングを行なう。オーバエッチングのエッチング条件は
以下に示す通りである。
Next, as shown in FIG. 4B, as a third etching step, over-etching for removing the remaining portion 24a is performed. The etching conditions for over-etching are as follows.

【0048】[第3のエッチング条件] HBr流量 100 sccm He+O2 流量 3 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 60 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 200 W 基板温度 50 ℃[Third Etching Conditions] HBr flow rate 100 sccm He + O 2 flow rate 3 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 60 mTorr ICP power 200 W RF bias power 200 W Substrate temperature 50 ° C.

【0049】第3のエッチング工程は、エッチングガス
中のハロゲンにBrのみを用いているため、ゲート酸化
膜23に対し極めて選択性が高いエッチングを行なえ
る。
In the third etching step, since only Br is used as halogen in the etching gas, etching with extremely high selectivity to the gate oxide film 23 can be performed.

【0050】以下、第1のエッチング工程に現われる逆
マイクロローディング効果と、第2のエッチング工程に
現われるマイクロローディング効果を詳細に説明する。
Hereinafter, the reverse microloading effect appearing in the first etching step and the microloading effect appearing in the second etching step will be described in detail.

【0051】まず、Cl2 とHBrとを含むハロゲン系
ガスにO2 を添加した第1のエッチング工程において、
パターンが密な領域1Aでエッチング速度が大きく、疎
な領域1Bでエッチング速度が小さくなる逆マイクロロ
ーディング効果という現象が生じる。この現象は、パタ
ーン間隔が小さい領域では少量の酸素が供給されるだけ
で反応が促進され、一方、パターン間隔が大きい領域で
は供給される酸素の量が相対的に多くなるため、半導体
層24Aの側面の酸化や反応生成物の堆積等によりエッ
チングが抑制されることによって発生する。なお、この
現象は第3のエッチング条件においては、エッチングガ
スに添加される酸素の濃度が約5%のときに最も大きく
なる。通常、酸化膜破れは主にパターンが密な領域1A
で生じるため、この逆マイクロローディング効果が酸化
膜破れの大きな要因となる。
First, in a first etching step in which O 2 is added to a halogen-based gas containing Cl 2 and HBr,
A phenomenon called an inverse microloading effect occurs in which the etching rate is high in the area 1A where the pattern is dense and is low in the area 1B where the pattern is dense. In this phenomenon, the reaction is promoted only by supplying a small amount of oxygen in the region where the pattern interval is small, while the amount of oxygen supplied is relatively large in the region where the pattern interval is large. Occurs when the etching is suppressed by oxidation of the side surface or deposition of a reaction product. This phenomenon is greatest under the third etching condition when the concentration of oxygen added to the etching gas is about 5%. Normally, oxide film breakage is mainly caused by the dense pattern 1A.
This reverse microloading effect is a major factor in oxide film breakage.

【0052】次に、Brを主成分とし酸素を添加したエ
ッチングガスを用いる第2のエッチング工程において、
パターンが疎な領域1Bでエッチング速度が大きく、密
な領域1Aでエッチング速度が小さいマイクロローディ
ング効果という現象が生じる。この現象はマスクによる
シャドウイング効果のためにパターンの疎密差によるラ
ジカルの入射量に差が生じることによって発生する。
Next, in a second etching step using an etching gas containing Br as a main component and oxygen added,
A phenomenon called a microloading effect occurs in which the etching rate is high in the region 1B where the pattern is sparse, and low in the region 1A where the pattern is low. This phenomenon is caused by a difference in the incident amount of radicals due to the difference in density of the pattern due to the shadowing effect of the mask.

【0053】以上説明したように、本実施形態による
と、図4(b)に示すように、この第1のエッチング工
程及び第2のエッチング工程を連続して行なって、逆マ
イクロローディング効果とマイクロローディング効果と
の2つの効果を相殺することにより、パターンの疎密差
に依存しない均一で且つ高異方性形状を有するゲート電
極24Bを形成することができる。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4 (b), the first etching step and the second etching step are continuously performed to achieve the reverse microloading effect and the micro-loading effect. By canceling the two effects of the loading effect, it is possible to form the gate electrode 24B having a uniform and highly anisotropic shape independent of the pattern density difference.

【0054】さらに、前述したようにパターンが密な領
域1Aで酸化膜破れが生じやすいが、このパターンが密
な領域1Aでエッチング速度が大きくなる逆マイクロロ
ーディング効果を利用する工程を先に行ない、密な領域
1Aでエッチング速度が小さくなるマイクロローディン
グ効果を利用する工程を後に行なうため、酸化膜破れを
確実に防止できる。
Further, as described above, the oxide film is easily torn in the region 1A where the pattern is dense, but the process utilizing the reverse microloading effect in which the etching rate is increased in the region 1A where the pattern is dense is performed first. Since the step utilizing the microloading effect of reducing the etching rate in the dense region 1A is performed later, it is possible to reliably prevent the oxide film from being broken.

【0055】なお、本実施形態においては、第1のエッ
チング工程の終点を半導体層24Aの膜厚の70%程度
付近としたが、半導体層24Aの膜厚に対して50%〜
90%のエッチングを行なった場合でも同様の効果を得
られる。
In the present embodiment, the end point of the first etching step is set to around 70% of the thickness of the semiconductor layer 24A.
Similar effects can be obtained even when 90% etching is performed.

【0056】また、半導体層24Aに対してホウ素
(B)をドープすることによって半導体層24Aをp型
としても同様の効果がある。
The same effect can be obtained by doping the semiconductor layer 24A with boron (B) to make the semiconductor layer 24A p-type.

【0057】(第2の実施形態の一変形例)以下、本発
明の第2の実施形態の一変形例に係るドライエッチング
方法について図面を参照しながら説明する。
(Modification of Second Embodiment) A dry etching method according to a modification of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0058】図5及び図6は本発明の第2の実施形態の
一変形例に係るドライエッチング方法を用いた半導体装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図5及
び図6において、図3及び図4に示す構成部材と同一の
構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略す
る。
FIGS. 5 and 6 show a sectional structure in the order of steps of a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a modification of the second embodiment of the present invention. In FIGS. 5 and 6, the same components as those shown in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0059】本変形例は、図3及び図4に示した反射防
止膜25a及びレジスト膜25bからなる厚さが0.6
5μmのマスクパターン25の代わりに、厚さが約10
0nmの酸化シリコンからなるマスクパターン26を用
いている。このマスクパターン26を用いて、第2の実
施形態と同様のエッチング条件で、第1のエッチング工
程、第2のエッチング工程及び第3のエッチング工程を
連続して行なう。
In this modification, the thickness of the antireflection film 25a and the resist film 25b shown in FIGS.
Instead of the 5 μm mask pattern 25, a thickness of about 10
A mask pattern 26 made of 0 nm silicon oxide is used. Using this mask pattern 26, the first etching step, the second etching step, and the third etching step are successively performed under the same etching conditions as in the second embodiment.

【0060】このようにすると、マスクパターンの膜厚
を小さくできるため、露光の際の解像度が向上すると共
に、レジスト膜25bの反応生成物が生成されないため
寸法シフトが生じにくくなる。また、レジストに比べて
エッチングに対する耐性が大幅に向上するため、露光の
精度が向上し、歩留まりが高くなる。
In this manner, the thickness of the mask pattern can be reduced, so that the resolution at the time of exposure is improved, and a dimensional shift is less likely to occur because no reaction product of the resist film 25b is generated. Further, since the resistance to etching is significantly improved as compared with the resist, the accuracy of exposure is improved, and the yield is increased.

【0061】なお、マスクパターン26にシリコン酸化
膜を用いたが、シリコン窒化膜を用いてもよい。
Although the silicon oxide film is used for the mask pattern 26, a silicon nitride film may be used.

【0062】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係るドライエッチング方法について図面を参
照しながら説明する。
(Third Embodiment) A dry etching method according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0063】図7及び図8は本発明の第3の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法の工程順の断面構成を示している。
FIG. 7 and FIG. 8 show cross-sectional structures in the order of steps of a method of manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to the third embodiment of the present invention.

【0064】まず、図7(a)に示すように、シリコン
からなる基板31の上面に、LOCOSからなる素子分
離領域32と、厚さが約4nmのゲート酸化膜33とを
形成する。その後、基板31の上に全面にわたって厚さ
が約250nmの多結晶シリコンからなる半導体層34
Aを堆積し、続いて、半導体層34Aに対して選択的に
p型不純物のホウ素(B)をドーピングすることにより
p型領域2を形成し、また、半導体層34Aに対して選
択的にn型不純物のリン(P)をドーピングすることに
よりn型領域3を形成する。その後、半導体層34A上
の所定位置に、厚さが併せて約0.65μmの反射防止
膜35aとレジスト膜35bとを塗布する。続いて、フ
ォトリソグラフィーを用いて、p型領域2及びn型領域
3のそれぞれに、密な領域1Aと疎な領域1Bとを有す
る反射防止膜35a及びレジスト膜35bからなるマス
クパターン35を形成する。ここで、密な領域1Aにお
けるマスクパターン35の各開口幅を約0.25μmと
し、疎な領域1Bにおける各開口幅を約1μmとする。
First, as shown in FIG. 7A, an element isolation region 32 made of LOCOS and a gate oxide film 33 having a thickness of about 4 nm are formed on the upper surface of a substrate 31 made of silicon. After that, a semiconductor layer 34 made of polycrystalline silicon having a thickness of about 250 nm
A is deposited, and then the p-type region 2 is formed by selectively doping the semiconductor layer 34A with boron (B) as a p-type impurity, and selectively n-type with respect to the semiconductor layer 34A. The n-type region 3 is formed by doping the type impurity phosphorus (P). Thereafter, an antireflection film 35a and a resist film 35b each having a thickness of about 0.65 μm are applied to predetermined positions on the semiconductor layer 34A. Subsequently, a mask pattern 35 including an antireflection film 35a and a resist film 35b having a dense region 1A and a sparse region 1B is formed in each of the p-type region 2 and the n-type region 3 by using photolithography. . Here, the width of each opening of the mask pattern 35 in the dense region 1A is about 0.25 μm, and the width of each opening in the sparse region 1B is about 1 μm.

【0065】次に、図7(b)の第1のエッチング工程
に示すように、基板31をICPエッチング装置に投入
し、Cl2 ガスを用いて半導体層34Aの露出面の自然
酸化膜を除去し、その後、マスクパターン35を用いて
半導体層34Aにおけるマスクパターン35の開口部の
下側の領域の一部分を除去する第1のエッチング処理を
行なう。エッチング条件は以下に示す通りである。
Next, as shown in the first etching step of FIG. 7B, the substrate 31 is put into an ICP etching apparatus, and the natural oxide film on the exposed surface of the semiconductor layer 34A is removed using Cl 2 gas. Thereafter, a first etching process is performed using the mask pattern 35 to remove a part of a region below the opening of the mask pattern 35 in the semiconductor layer 34A. The etching conditions are as shown below.

【0066】[第1のエッチング条件] Cl2 流量 30 sccm HBr流量 30 sccm He+O2 流量 7 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 5 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 200 W 基板温度 50 ℃[First Etching Condition] Cl 2 flow rate 30 sccm HBr flow rate 30 sccm He + O 2 flow rate 7 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 5 mTorr ICP power 200 W RF bias power 200 W Substrate temperature 50 ° C

【0067】図7(b)に示すように、p型領域2とn
型領域3とでは、それぞれ含まれる不純物の相違により
エッチング速度に差が生じるため、エッチングの終点は
エッチング速度が大きい半導体層34Aにおけるn型領
域3の膜厚の70%程度とする。ここでも、第2の実施
形態と同様に、パターンが密な領域1Aにおいて相対的
にエッチング速度が大きくなる逆マイクロローディング
効果が現われる。
As shown in FIG. 7B, the p-type region 2 and the n-type region 2
Since the etching rate is different between the mold region 3 and the impurities contained therein, the etching end point is set to about 70% of the film thickness of the n-type region 3 in the semiconductor layer 34A having a high etching rate. Also in this case, similarly to the second embodiment, an inverse microloading effect in which the etching rate is relatively increased in the region 1A where the pattern is dense appears.

【0068】次に、図8(a)の第2のエッチング工程
に示すように、第1のエッチング処理とエッチング条件
を切り替え、半導体層34Aの第1のエッチング工程で
残存した部分に対して、半導体層34Aとのゲート酸化
膜33に対する選択性が高い第2のエッチング処理を行
なうことにより、半導体層34Aからなるゲート電極3
4Bをそれぞれ形成する。エッチング条件は以下に示す
通りである。
Next, as shown in the second etching step of FIG. 8A, the first etching processing and the etching conditions are switched, and the remaining portion of the semiconductor layer 34A in the first etching step is removed. By performing a second etching process having high selectivity to the gate oxide film 33 with respect to the semiconductor layer 34A, the gate electrode 3 made of the semiconductor layer 34A is formed.
4B are respectively formed. The etching conditions are as shown below.

【0069】[第2のエッチング条件] Cl2 流量 20 sccm HBr流量 180 sccm He+O2 流量 3 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 10 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 50 W 基板温度 50 ℃[Second Etching Conditions] Cl 2 flow rate 20 sccm HBr flow rate 180 sccm He + O 2 flow rate 3 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 10 mTorr ICP power 200 W RF bias power 50 W Substrate temperature 50 ° C

【0070】図8(a)に示すように、エッチングの終
点は、n型領域3におけるゲート酸化膜33の一部が露
出する時点とする。ここでも、第2の実施形態と同様
に、パターンが密な領域1Aにおいて相対的にエッチン
グ速度が小さくなるマイクロローディング効果が現われ
る。
As shown in FIG. 8A, the end point of the etching is the time when a part of the gate oxide film 33 in the n-type region 3 is exposed. Also in this case, as in the second embodiment, a microloading effect in which the etching rate is relatively reduced in the region 1A where the pattern is dense appears.

【0071】次に、図8(b)の第3のエッチング工程
に示すように、p型領域2や素子分離領域32の段差部
近傍に半導体層34Aが除去されずに残る残余部34a
をオーバエッチングを行なう。オーバエッチングのエッ
チング条件は以下に示す通りである。
Next, as shown in the third etching step of FIG. 8B, the remaining portion 34a of the p-type region 2 and the element isolation region 32 near the step portion without removing the semiconductor layer 34A is removed.
Is over-etched. The etching conditions for over-etching are as follows.

【0072】[第3のエッチング条件] HBr流量 100 sccm He+O2 流量 3 sccm (He:O2 =7:3) ガス圧 60 mTorr ICPパワー 200 W RFバイアスパワー 200 W 基板温度 50 ℃[Third Etching Conditions] HBr flow rate 100 sccm He + O 2 flow rate 3 sccm (He: O 2 = 7: 3) Gas pressure 60 mTorr ICP power 200 W RF bias power 200 W Substrate temperature 50 ° C.

【0073】第3のエッチング工程は、エッチングガス
中のハロゲンにBrのみを用いているため、ゲート酸化
膜33に対し極めて選択性が高いエッチングが進行す
る。
In the third etching step, since only Br is used as the halogen in the etching gas, etching with extremely high selectivity to the gate oxide film 33 proceeds.

【0074】このように、本実施形態によると、一の半
導体基板31上に形成されたp型領域2とn型領域3と
においてエッチングにほとんど差がなく、さらに、パタ
ーンが密な領域1Aと疎な領域1Bとのそれぞれエッチ
ング速度の不均一さも相殺できるため、均一で且つ高異
方性形状を有するゲート電極34Bを形成することがで
きる。
As described above, according to the present embodiment, there is almost no difference in the etching between the p-type region 2 and the n-type region 3 formed on one semiconductor substrate 31, and the region 1A has a dense pattern. Since the non-uniformity of the etching rate with the sparse region 1B can be canceled out, the gate electrode 34B having a uniform and highly anisotropic shape can be formed.

【0075】なお、本実施形態においては、第1のエッ
チング工程の終点を半導体層34Aにおけるn型領域3
の膜厚の70%程度付近としたが、n型領域3の膜厚に
対して50%〜90%のエッチングを行なった場合でも
同様の効果を得られる。
In the present embodiment, the end point of the first etching step is set to the n-type region 3 in the semiconductor layer 34A.
Is approximately 70% of the film thickness of the n-type region 3, but the same effect can be obtained even when etching is performed at 50% to 90% with respect to the film thickness of the n-type region 3.

【0076】(第3の実施形態の一変形例)以下、本発
明の第3の実施形態の一変形例に係るドライエッチング
方法について図面を参照しながら説明する。
(Modification of Third Embodiment) A dry etching method according to a modification of the third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0077】図9及び図10は本発明の第3の実施形態
の一変形例に係るドライエッチング方法を用いた半導体
装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。図9
及び図10において、図7及び図8に示す構成部材と同
一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省
略する。
FIGS. 9 and 10 show cross-sectional structures in the order of steps of a method of manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a modification of the third embodiment of the present invention. FIG.
In FIG. 10 and FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 7 and FIG.

【0078】本変形例は、図7及び図8に示した反射防
止膜35a及びレジスト膜35bからなる厚さが0.6
5μmのマスクパターン35の代わりに、厚さが約10
0nmの酸化シリコンからなるマスクパターン36を用
いている。このマスクパターン36を用いて、第3の実
施形態と同様のエッチング条件で、第1のエッチング工
程、第2のエッチング工程及び第3のエッチング工程を
連続して行なう。
In this modification, the thickness of the antireflection film 35a and the resist film 35b shown in FIGS.
Instead of the 5 μm mask pattern 35, a thickness of about 10
A mask pattern 36 made of 0 nm silicon oxide is used. Using this mask pattern 36, the first etching step, the second etching step, and the third etching step are continuously performed under the same etching conditions as in the third embodiment.

【0079】このようにすると、マスクパターンの膜厚
を小さくできるため、露光の際の解像度が向上すると共
に、レジスト膜35bの反応生成物が生成されないため
寸法シフトが生じにくくなる。また、レジストに比べて
エッチングに対する耐性が大幅に向上するため、露光精
度が向上し、歩留まりが高くなる。
In this way, the thickness of the mask pattern can be reduced, so that the resolution at the time of exposure is improved, and the reaction product of the resist film 35b is not generated, so that a dimensional shift is less likely to occur. Further, since the resistance to etching is significantly improved as compared with the resist, the exposure accuracy is improved, and the yield is increased.

【0080】なお、マスクパターン36にシリコン酸化
膜を用いたが、シリコン窒化膜を用いてもよい。
Although the silicon oxide film is used for the mask pattern 36, a silicon nitride film may be used.

【0081】また、各実施形態において、多結晶シリコ
ンを用いてゲート電極を形成したが、これに限らず、シ
リコン系の半導体層に対して疎密なパターンが混在した
パターニングを行なう際に有効となる。
In each of the embodiments, the gate electrode is formed by using polycrystalline silicon. However, the present invention is not limited to this. This is effective in performing patterning in which a dense / dense pattern is mixed in a silicon-based semiconductor layer. .

【0082】また、各実施形態及び変形例において、半
導体層に多結晶シリコンを用いたが、単結晶シリコン、
高融点金属シリサイド又はポリサイド等であってもよ
い。
In each of the embodiments and the modifications, polycrystalline silicon is used for the semiconductor layer.
Refractory metal silicide or polycide may be used.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明の第1又は第2のドライエッチン
グ方法によると、第1のエッチング工程において、エッ
チングガスに塩素と臭素とを含むため高異方性を維持で
き、第1のエッチング工程で残存した部分に対してエッ
チングを行なう第2のエッチング工程において臭素の塩
素に対する割合を大きくすることにより半導体層の絶縁
膜に対する選択比を大きくできる。このため、絶縁膜破
れを防止できるので、信頼性が高い半導体素子を製造で
きる。
According to the first or second dry etching method of the present invention, high anisotropy can be maintained in the first etching step because the etching gas contains chlorine and bromine in the first etching step. By increasing the ratio of bromine to chlorine in the second etching step of etching the remaining portion, the selectivity of the semiconductor layer to the insulating film can be increased. Therefore, the insulating film can be prevented from being broken, so that a highly reliable semiconductor element can be manufactured.

【0084】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、マスクパターンが絶縁膜からなると、レジストか
らなるマスクパターンと比べて膜厚を小さくできるた
め、露光の際の解像度が向上すると共に、レジストの反
応生成物が生成されないため寸法シフトが生じにくくな
る。また、レジストに比べてエッチングに対する耐性が
大幅に向上するため、マスクの信頼性が向上するので、
歩留まりが高くなる。
In the first or second dry etching method, when the mask pattern is made of an insulating film, the film thickness can be made smaller than that of the resist mask pattern, so that the resolution at the time of exposure is improved and the reaction of the resist is improved. Since no product is generated, a dimensional shift is less likely to occur. Also, since the resistance to etching is greatly improved compared to resist, the reliability of the mask is improved,
Higher yield.

【0085】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチングガスが酸素を含むと、エッチン
グガスに対して相対的に多い量の酸素を含む場合には、
密なパターン領域よりも疎なパターン領域でエッチング
速度が小さくなる逆マイクロローディング効果が現われ
る。また、エッチングガスに対して相対的に少ない量の
酸素を含む場合には、疎なパターン領域よりも密なパタ
ーン領域でエッチング速度が小さくなるマイクロローデ
ィング効果が現われる。これにより、第1のエッチング
工程で逆マイクロローディング効果を利用し、且つ、第
2のエッチング工程でマイクロローディング効果を利用
すれば、粗密パターンにおけるエッチング速度差が相殺
され、均一な加工が可能となる。
In the first or second dry etching method, when the first etching gas contains oxygen, if the first etching gas contains a relatively large amount of oxygen with respect to the etching gas,
An inverse microloading effect in which the etching rate is lower in a sparse pattern area than in a dense pattern area appears. In addition, when a relatively small amount of oxygen is contained in the etching gas, a microloading effect in which the etching rate is lower in a dense pattern region than in a sparse pattern region appears. Accordingly, if the reverse microloading effect is used in the first etching step and the microloading effect is used in the second etching step, the difference in the etching rate in the dense / dense pattern is cancelled, and uniform processing can be performed. .

【0086】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチング工程のエッチング速度が第2の
エッチング工程のエッチング速度よりも大きいと、エッ
チングされる半導体層の側面に反応生成物が堆積しにく
いため、エッチングの高異方性を維持できる。
In the first or second dry etching method, when the etching rate in the first etching step is higher than the etching rate in the second etching step, a reaction product is deposited on a side surface of the semiconductor layer to be etched. It is difficult to maintain high anisotropy of etching.

【0087】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチングガス及び第2のエッチングガス
が、Cl2 、HCl、SiCl4 又はBCl3 を含む
と、エッチングガスに塩素を確実に含ませることができ
る。
In the first or second dry etching method, when the first etching gas and the second etching gas include Cl 2 , HCl, SiCl 4 or BCl 3 , chlorine is surely contained in the etching gas. be able to.

【0088】第1又は第2のドライエッチング方法にお
いて、第1のエッチングガス及び第2のエッチングガス
が、Br2 、HBr、SiBr4 又はBBr3 を含む
と、エッチングガスに臭素を確実に含ませることができ
る。
In the first or second dry etching method, when the first etching gas and the second etching gas include Br 2 , HBr, SiBr 4 or BBr 3 , bromine is surely contained in the etching gas. be able to.

【0089】第2のドライエッチング方法において、第
1のエッチング工程をn型領域上の絶縁膜が露出する直
前まで行ない、第2のエッチング工程をn型領域上の絶
縁膜の一部が露出するまで行なうと、シリコンを含む半
導体層のn型領域はp型領域よりもエッチング速度が大
きくなるが、第1のエッチング工程においてn型領域上
の絶縁膜が露出する直前までエッチングを行なうため、
n型領域及びp型領域は共に絶縁膜が露出しない。ま
た、半導体層の絶縁膜との選択比が大きい第2のエッチ
ング工程において、n型領域上の絶縁膜の一部が露出す
るまでエッチングを行なうため、絶縁膜破れが生じな
い。従って、一の半導体基板上にp型領域及びn型領域
が混在する場合であっても、絶縁膜破れを確実に防止し
ながら半導体層を均一に加工できる。
In the second dry etching method, the first etching step is performed until just before the insulating film on the n-type region is exposed, and the second etching step is performed to expose a part of the insulating film on the n-type region. When the etching is performed up to, the n-type region of the semiconductor layer containing silicon has a higher etching rate than the p-type region. However, since the etching is performed until immediately before the insulating film on the n-type region is exposed in the first etching step,
The insulating film is not exposed in both the n-type region and the p-type region. Further, in the second etching step in which the selectivity of the semiconductor layer with respect to the insulating film is large, the etching is performed until part of the insulating film on the n-type region is exposed, so that the insulating film is not broken. Therefore, even when the p-type region and the n-type region are mixed on one semiconductor substrate, the semiconductor layer can be uniformly processed while reliably preventing the insulating film from being broken.

【0090】本発明の第3のドライエッチング方法によ
ると、第1のエッチング工程において逆マイクロローデ
ィング効果を得られるようにエッチングを行ない、第1
のエッチング工程で残存した部分に対してエッチングを
行なう第2のエッチング工程においてマイクロローディ
ング効果を得られるようにエッチングを行なうため、粗
密パターンにおけるエッチング速度差が相殺され、均一
な加工が可能となる。また、一般に、密なパターン領域
において絶縁膜破れが発生しやすいが、第2のエッチン
グ工程において、密なパターン領域においてエッチング
速度が小さくなるマイクロローディング効果を利用する
ため、密なパターン領域における絶縁膜破れを確実に防
止できる。
According to the third dry etching method of the present invention, etching is performed in the first etching step so as to obtain the reverse microloading effect,
In the second etching step of etching the portion remaining in the etching step, the etching is performed so as to obtain the microloading effect, so that the difference in the etching rate in the dense / dense pattern is canceled, and uniform processing becomes possible. In general, the insulating film is easily broken in the dense pattern region. However, in the second etching step, the insulating film in the dense pattern region is used because the microloading effect of reducing the etching rate in the dense pattern region is used. Breaking can be reliably prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 2A and 2B are sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a second embodiment of the present invention.

【図4】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態の
一変形例に係るドライエッチング方法を用いた半導体装
置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 5A and 5B are sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【図6】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態の
一変形例に係るドライエッチング方法を用いた半導体装
置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【図7】(a)及び(b)は本発明の第3の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a third embodiment of the present invention.

【図8】(a)及び(b)は本発明の第3の実施形態に
係るドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方
法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 8A and 8B are sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a third embodiment of the present invention.

【図9】(a)及び(b)は本発明の第3の実施形態の
一変形例に係るドライエッチング方法を用いた半導体装
置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 9A and 9B are sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a modification of the third embodiment of the present invention.

【図10】(a)及び(b)は本発明の第3の実施形態
の一変形例に係るドライエッチング方法を用いた半導体
装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
FIGS. 10A and 10B are sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a semiconductor device using a dry etching method according to a modification of the third embodiment of the present invention.

【図11】従来のシリコン系半導体層に対するドライエ
ッチング方法を用いた場合のゲート酸化膜に対する選択
比が小さいときに生じるゲート酸化膜破れを示す模式的
断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing gate oxide film breakage that occurs when a selectivity to a gate oxide film is small when a conventional dry etching method for a silicon-based semiconductor layer is used.

【図12】従来のシリコン系半導体層に対するドライエ
ッチング方法を用いた場合のゲート酸化膜に対する選択
比大きくしたときに生じるゲート電極のテーパ形状及び
寸法シフトを示す模式的断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a taper shape and a dimensional shift of a gate electrode caused when a selectivity to a gate oxide film is increased when a conventional dry etching method for a silicon-based semiconductor layer is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A 密な領域 1B 疎な領域 2 p型領域 3 n型領域 11 基板 12 素子分離領域 13 ゲート酸化膜(絶縁膜) 14A 半導体層 14a 残余部 14B ゲート電極 15a 反射防止膜 15b レジスト膜 15 マスクパターン 21 基板 22 素子分離領域 23 ゲート酸化膜(絶縁膜) 24A 半導体層 24a 残余部 24B ゲート電極 25a 反射防止膜 25b レジスト膜 25 マスクパターン 26 マスクパターン(絶縁膜マスク) 31 基板 32 素子分離領域 33 ゲート酸化膜(絶縁膜) 34A 半導体層 34a 残余部 34B ゲート電極 35a 反射防止膜 35b レジスト膜 35 マスクパターン 36 マスクパターン(絶縁膜マスク) Reference Signs List 1A dense region 1B sparse region 2 p-type region 3 n-type region 11 substrate 12 element isolation region 13 gate oxide film (insulating film) 14A semiconductor layer 14a remaining portion 14B gate electrode 15a antireflection film 15b resist film 15 mask pattern 21 Substrate 22 Element isolation region 23 Gate oxide film (insulating film) 24A Semiconductor layer 24a Remaining portion 24B Gate electrode 25a Antireflection film 25b Resist film 25 Mask pattern 26 Mask pattern (insulating film mask) 31 Substrate 32 Element isolation region 33 Gate oxide film (Insulating film) 34A Semiconductor layer 34a Remaining portion 34B Gate electrode 35a Antireflection film 35b Resist film 35 Mask pattern 36 Mask pattern (insulating film mask)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久呉 俊介 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 5F004 AA01 BA20 BC03 DA00 DA04 DA11 DA22 DA26 DA29 DB03 EA06 EA07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Shunsuke Kugo 1-1, Komachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Co., Ltd. F-term (reference) 5F004 AA01 BA20 BC03 DA00 DA04 DA11 DA22 DA26 DA29 DB03 EA06 EA07

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成
工程と、 前記絶縁膜の上にシリコンを含む半導体層を堆積する半
導体層堆積工程と、 前記半導体層の上に、開口部の幅が0.5μm以下の開
口パターンを含むマスクパターンを形成するマスクパタ
ーン形成工程と、 前記マスクパターンをマスクとし、塩素及び臭素を含む
第1のエッチングガスを用いて前記半導体層に対してエ
ッチングを行なうことにより、前記半導体層における前
記マスクパターンの開口部の下側の領域の深さ方向の一
部分を除去する第1のエッチング工程と、 前記マスクパターンをマスクとし、前記第1のエッチン
グガスと比べて臭素の塩素に対する割合が大きい第2の
エッチングガスを用いて前記半導体層に対してエッチン
グを行なうことにより、前記半導体層における前記マス
クパターンの開口部の下側の領域であって前記第1のエ
ッチング工程において残存した部分を除去する第2のエ
ッチング工程とを備えていることを特徴とするドライエ
ッチング方法。
An insulating film forming step of forming an insulating film on a substrate; a semiconductor layer depositing step of depositing a semiconductor layer containing silicon on the insulating film; A mask pattern forming step of forming a mask pattern including an opening pattern having a width of 0.5 μm or less; and etching the semiconductor layer using a first etching gas containing chlorine and bromine using the mask pattern as a mask. Performing a first etching step of removing a part in a depth direction of a region below the opening of the mask pattern in the semiconductor layer; and using the mask pattern as a mask and comparing with the first etching gas. Etching the semiconductor layer using a second etching gas having a high ratio of bromine to chlorine, A second etching step of removing an area below the opening of the mask pattern in the first etching step and remaining in the first etching step.
【請求項2】 前記マスクパターンは絶縁膜からなるこ
とを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング方
法。
2. The dry etching method according to claim 1, wherein the mask pattern comprises an insulating film.
【請求項3】 前記第1のエッチングガスは酸素を含む
ことを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング方
法。
3. The dry etching method according to claim 1, wherein the first etching gas contains oxygen.
【請求項4】 基板の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成
工程と、 前記絶縁膜の上に、p型不純物がドープされてなるp型
領域とn型不純物がドープされてなるn型領域とを有す
るシリコンを含む半導体層を形成する半導体層形成工程
と、 前記半導体層の前記p型領域及びn型領域の上に、開口
部の幅が0.5μm以下の開口パターンを含むマスクパ
ターンを形成するマスクパターン形成工程と、 前記マスクパターンをマスクとし、塩素及び臭素を含む
第1のエッチングガスを用いて前記半導体層に対してエ
ッチングを行なうことにより、前記半導体層の前記p型
領域及びn型領域における前記マスクパターンの開口部
の下側の深さ方向の一部分をそれぞれ除去する第1のエ
ッチング工程と、 前記マスクパターンをマスクとし、前記第1のエッチン
グガスと比べて臭素の塩素に対する割合が大きい第2の
エッチングガスを用いて、前記半導体層の前記p型領域
及びn型領域における前記マスクパターンの開口部の下
側の領域であって前記第1のエッチング工程において残
存した部分を除去する第2のエッチング工程とを備えて
いることを特徴とするドライエッチング方法。
4. An insulating film forming step of forming an insulating film on a substrate; and a p-type region doped with a p-type impurity and an n-type region doped with an n-type impurity on the insulating film. A semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer containing silicon having: and a mask pattern including an opening pattern having an opening width of 0.5 μm or less on the p-type region and the n-type region of the semiconductor layer. Forming a mask pattern using a first etching gas containing chlorine and bromine by using the mask pattern as a mask, thereby etching the p-type region and the n-type region of the semiconductor layer. A first etching step of removing a portion of the mask pattern in the depth direction below the opening of the mask pattern, and using the mask pattern as a mask, A second etching gas having a larger ratio of bromine to chlorine than a etching gas is used to form the first region in the p-type region and the n-type region of the semiconductor layer below the opening of the mask pattern and the first etching gas; A second etching step of removing a portion remaining in the etching step of (1).
【請求項5】 前記マスクパターンは絶縁膜からなるこ
とを特徴とする請求項4に記載のドライエッチング方
法。
5. The dry etching method according to claim 4, wherein the mask pattern is made of an insulating film.
【請求項6】 前記第1のエッチングガスは酸素を含む
ことを特徴とする請求項4に記載のドライエッチング方
法。
6. The dry etching method according to claim 4, wherein the first etching gas contains oxygen.
【請求項7】 前記第1のエッチング工程は、前記n型
領域上の前記絶縁膜が露出する直前までエッチングを行
ない、 前記第2のエッチング工程は、前記n型領域上の前記絶
縁膜の一部が露出するまでエッチングを行なうことを特
徴とする請求項4に記載のドライエッチング方法。
7. The first etching step is performed until just before the insulating film on the n-type region is exposed, and the second etching step is performed on the insulating film on the n-type region. The dry etching method according to claim 4, wherein etching is performed until the portion is exposed.
【請求項8】 前記第1のエッチング工程のエッチング
速度は前記第2のエッチング工程のエッチング速度より
も大きいことを特徴と請求項1又は4に記載のドライエ
ッチング方法。
8. The dry etching method according to claim 1, wherein an etching rate in the first etching step is higher than an etching rate in the second etching step.
【請求項9】 前記第1のエッチングガス及び第2のエ
ッチングガスは、Cl2 、HCl、SiCl4 又はBC
3 を含むことを特徴とする請求項1又は4に記載のド
ライエッチング方法。
9. The first etching gas and the second etching gas may be Cl 2 , HCl, SiCl 4 or BC
The dry etching method according to claim 1, wherein the dry etching method includes l 3 .
【請求項10】 前記第1のエッチングガス及び第2の
エッチングガスは、Br2 、HBr、SiBr4 又はB
Br3 を含むことを特徴とする請求項1又は4に記載の
ドライエッチング方法。
10. The first etching gas and the second etching gas may be Br 2 , HBr, SiBr 4 or B
The dry etching method according to claim 1 or 4, characterized in that it comprises a br 3.
【請求項11】 基板の上に絶縁膜を形成する絶縁膜形
成工程と、 前記絶縁膜の上にシリコンを含む半導体層を堆積する半
導体層堆積工程と、 前記半導体層の上に、開口部の幅が0.5μm以下の開
口パターンを含むマスクパターンを形成するマスクパタ
ーン形成工程と、 前記マスクパターンを用いて、前記半導体層に対して逆
マイクロローディング効果を得られるようにエッチング
を行なうことにより、前記半導体層における前記マスク
パターンの開口部の下側の領域の深さ方向の一部分を除
去する第1のエッチング工程と、 前記マスクパターンを用いて、前記半導体層に対してマ
イクロローディング効果を得られるようにエッチングを
行なうことにより、前記半導体層における前記マスクパ
ターンの開口部の下側の領域であって前記第1のエッチ
ング工程において残存した部分を除去する第2のエッチ
ング工程とを備えていることを特徴とするドライエッチ
ング方法。
11. An insulating film forming step of forming an insulating film on a substrate; a semiconductor layer depositing step of depositing a semiconductor layer containing silicon on the insulating film; A mask pattern forming step of forming a mask pattern including an opening pattern having a width of 0.5 μm or less, and performing etching to obtain an inverse microloading effect on the semiconductor layer using the mask pattern. A first etching step of removing a part of the semiconductor layer in a depth direction of a region below the opening of the mask pattern; and using the mask pattern, a microloading effect can be obtained on the semiconductor layer. By performing the etching as described above, the first region in the semiconductor layer below the opening of the mask pattern and A second etching step of removing a portion remaining in the etching step of (1).
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US7955963B2 (en) 2003-09-26 2011-06-07 Oki Semiconductor Co., Ltd. Dry etching method for semiconductor device

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