JP2001168088A - 半導体装置の絶縁膜エッチング方法 - Google Patents
半導体装置の絶縁膜エッチング方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置の絶縁膜エッチング方法を提供す
る。 【 解決手段】 本発明の一観点は、半導体基板上に
シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの絶縁膜を形
成し、C4F8OガスのようにC4HxF8-xOガス(ここ
で、前記xは0〜4の整数である)を含む反応ガスを用
いて絶縁膜をドライエッチングする。このようなドライ
エッチングにより絶縁膜をエッチングしてコンタクトホ
ールを形成する。
る。 【 解決手段】 本発明の一観点は、半導体基板上に
シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの絶縁膜を形
成し、C4F8OガスのようにC4HxF8-xOガス(ここ
で、前記xは0〜4の整数である)を含む反応ガスを用
いて絶縁膜をドライエッチングする。このようなドライ
エッチングにより絶縁膜をエッチングしてコンタクトホ
ールを形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に係り、特に、プラズマを用いて絶縁膜をドライエッ
チングする方法に関する。
法に係り、特に、プラズマを用いて絶縁膜をドライエッ
チングする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】256M級以上の高集積半導体メモリ装
置では、高いアスペクト比をもつ細長いコンタクトを形
成するシリコン酸化膜エッチング工程が必要とされてい
る。また、集積度の向上に対応するために、自動整列さ
れたコンタクト(Self Aligned Cont
act、SAC)の形成工程を採用することが必要とさ
れている。また、このような工程はより高い選択比を要
求している。
置では、高いアスペクト比をもつ細長いコンタクトを形
成するシリコン酸化膜エッチング工程が必要とされてい
る。また、集積度の向上に対応するために、自動整列さ
れたコンタクト(Self Aligned Cont
act、SAC)の形成工程を採用することが必要とさ
れている。また、このような工程はより高い選択比を要
求している。
【0003】シリコン酸化物のエッチングには、一般的
に、フルオロカーボン(CxFy)系のガスが用いられてい
る。たとえば、C3F8ガスまたはC4F8ガスなど、炭素
対フッ素の比の高いものが用いられている。または前記
したガスにハイドロフルオロカーボン(CxHyFz)系の
ガスを添加剤として添加して選択比の増加を図ってい
る。
に、フルオロカーボン(CxFy)系のガスが用いられてい
る。たとえば、C3F8ガスまたはC4F8ガスなど、炭素
対フッ素の比の高いものが用いられている。または前記
したガスにハイドロフルオロカーボン(CxHyFz)系の
ガスを添加剤として添加して選択比の増加を図ってい
る。
【0004】また、シリコン酸化物を高選択比でドライ
エッチングするとき、C4F8ガスなどに酸素ガスまたは
一酸化炭素(CO)など、酸素を含有するガスを必ず添加
している。このような酸素ガスまたは一酸化炭素ガスは
エッチング停止の防止または形成されるコンタクトホー
ルのプロファイルを制御するために添加されている。
エッチングするとき、C4F8ガスなどに酸素ガスまたは
一酸化炭素(CO)など、酸素を含有するガスを必ず添加
している。このような酸素ガスまたは一酸化炭素ガスは
エッチング停止の防止または形成されるコンタクトホー
ルのプロファイルを制御するために添加されている。
【0005】このように酸素ガスなどをさらに添加する
ためには、酸素ガスなどの供給を別途に制御する工程が
追加されなければならない。したがって、ドライエッチ
ングの全体工程を制御することがより複雑になる。ま
た、前記酸素ガスなどをさらに供給するためにはエッチ
ング装備に別途のガス供給装置を設置しなければならな
いため、エッチング装備の構造が複雑になる。
ためには、酸素ガスなどの供給を別途に制御する工程が
追加されなければならない。したがって、ドライエッチ
ングの全体工程を制御することがより複雑になる。ま
た、前記酸素ガスなどをさらに供給するためにはエッチ
ング装備に別途のガス供給装置を設置しなければならな
いため、エッチング装備の構造が複雑になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて成されたものであり、その目的は、シリコン酸化物
をドライエッチングするとき、CxFy系ガスに代え得る
新しいエッチング反応ガスを用いる半導体装置の絶縁膜
エッチング方法を提供するところにある。
みて成されたものであり、その目的は、シリコン酸化物
をドライエッチングするとき、CxFy系ガスに代え得る
新しいエッチング反応ガスを用いる半導体装置の絶縁膜
エッチング方法を提供するところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の一観点は、半導体基板上にシリコン酸化膜
またはシリコン窒化膜などの絶縁膜を形成する段階と、
Ar及びC4HxF8-xOガス(ここで、前記xは0〜4の
整数である)を含む反応ガスを用い、前記絶縁膜をドラ
イエッチングする段階とを含むことを特徴とする半導体
装置の絶縁膜エッチング方法を提供する。
に、本発明の一観点は、半導体基板上にシリコン酸化膜
またはシリコン窒化膜などの絶縁膜を形成する段階と、
Ar及びC4HxF8-xOガス(ここで、前記xは0〜4の
整数である)を含む反応ガスを用い、前記絶縁膜をドラ
イエッチングする段階とを含むことを特徴とする半導体
装置の絶縁膜エッチング方法を提供する。
【0008】好ましくは、前記C4HxF8-xOガスは、
前記xが0であるC4F8Oガスである。また、前記反応
ガスは、前記C4F8Oガスと、C4HxF8-xOガス(ここ
で、前記xは1〜4の整数である)との混合ガスを含む
ことができる。さらに、前記反応ガスは、C4Fyガス
(ここで、前記xは1〜6の整数であり、前記yは2〜
12の整数である)、またはCxHyFzガス(ここで、前
記xは1〜6の整数であり、前記yは1〜4の整数であ
り、前記zは2〜10の整数である)をさらに含むこと
ができる。
前記xが0であるC4F8Oガスである。また、前記反応
ガスは、前記C4F8Oガスと、C4HxF8-xOガス(ここ
で、前記xは1〜4の整数である)との混合ガスを含む
ことができる。さらに、前記反応ガスは、C4Fyガス
(ここで、前記xは1〜6の整数であり、前記yは2〜
12の整数である)、またはCxHyFzガス(ここで、前
記xは1〜6の整数であり、前記yは1〜4の整数であ
り、前記zは2〜10の整数である)をさらに含むこと
ができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき、本
発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、本発
明の実施形態は各種の形態に変形でき、本発明の範囲が
後述する実施形態によって限定されるものであると解釈
されてはならない。本発明の実施形態は当業界における
通常の知識を有した者に本発明をより完全に説明するた
めに提供されるものである。よって、図中の要素の形状
などはより明確な説明を強調するために誇張されてお
り、図中同一の符号で示された要素は同一の要素を意味
する。また、ある膜が他の膜または半導体基板の“上”
にあると記載される場合、前記ある膜は前記他の膜また
は半導体基板に直接的に接触して存在することもできれ
ば、その間に第3の膜が介在されることもできる。
発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、本発
明の実施形態は各種の形態に変形でき、本発明の範囲が
後述する実施形態によって限定されるものであると解釈
されてはならない。本発明の実施形態は当業界における
通常の知識を有した者に本発明をより完全に説明するた
めに提供されるものである。よって、図中の要素の形状
などはより明確な説明を強調するために誇張されてお
り、図中同一の符号で示された要素は同一の要素を意味
する。また、ある膜が他の膜または半導体基板の“上”
にあると記載される場合、前記ある膜は前記他の膜また
は半導体基板に直接的に接触して存在することもできれ
ば、その間に第3の膜が介在されることもできる。
【0010】図1は、本発明の実施形態による半導体装
置の絶縁膜をエッチングする方法を説明するために示す
概略断面図である。
置の絶縁膜をエッチングする方法を説明するために示す
概略断面図である。
【0011】具体的に、本発明の実施形態は、半導体基
板100上に形成された絶縁膜200をドライエッチン
グするとき、C4HxF8-xOガスを含むエッチング反応
ガスから励起されるプラズマを用いる方法を提示する。
このとき、絶縁膜200はシリコン窒化物(Si3N4)ま
たはシリコン酸化物(SiO2)よりなることができる
が、シリコン酸化物よりなる場合が一般的である。
板100上に形成された絶縁膜200をドライエッチン
グするとき、C4HxF8-xOガスを含むエッチング反応
ガスから励起されるプラズマを用いる方法を提示する。
このとき、絶縁膜200はシリコン窒化物(Si3N4)ま
たはシリコン酸化物(SiO2)よりなることができる
が、シリコン酸化物よりなる場合が一般的である。
【0012】前記したC4HxF8-xOガスは酸素を含有
するフルオロカーボン系ガスであって、シリコン酸化膜
をエッチングする工程でエッチング停止を防止したり、
あるいはプロファイルを制御するのに必要な酸素をそれ
自体として含有している。
するフルオロカーボン系ガスであって、シリコン酸化膜
をエッチングする工程でエッチング停止を防止したり、
あるいはプロファイルを制御するのに必要な酸素をそれ
自体として含有している。
【0013】最近、酸素を含むハイドロフルオロカーボ
ンエーテル(HFE)系のガスをC4F8ガスなどのPFC
ガスに代え得るガスとして評価した報告(“High
aspect ratio SiO2etching
wit high resist selectivi
ty improved by additionof
organicsilane to Tetrafl
uoroethy1Trifluoromethy1
Ether”、Y.Chinzei etal.Pro
ceeding of Symposium on D
ry Process,1997,p267)がある。し
かし、これらは低い地球温暖化指数(Global W
arming Potential、GWP)を示すに
も拘わらず、既存のPFCガスを用いる工程に比べて同
等の工程能力を確保し難いと知られている。
ンエーテル(HFE)系のガスをC4F8ガスなどのPFC
ガスに代え得るガスとして評価した報告(“High
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organicsilane to Tetrafl
uoroethy1Trifluoromethy1
Ether”、Y.Chinzei etal.Pro
ceeding of Symposium on D
ry Process,1997,p267)がある。し
かし、これらは低い地球温暖化指数(Global W
arming Potential、GWP)を示すに
も拘わらず、既存のPFCガスを用いる工程に比べて同
等の工程能力を確保し難いと知られている。
【0014】したがって、本発明の実施形態では、既存
のPFCガスを用いる工程に比べて少なくとも同等の工
程能力を確保できて、CxFy系のガスに十分代え得る反
応ガスとしてC4HxF8-xOガスを提示する。
のPFCガスを用いる工程に比べて少なくとも同等の工
程能力を確保できて、CxFy系のガスに十分代え得る反
応ガスとしてC4HxF8-xOガスを提示する。
【0015】また、本発明の実施形態では、C4HxF
8-xOガスのうちxが0〜4の整数であるガスを用いる
ドライエッチング方法を提示する。代表的に、パーフル
オロテトラヒドロフラン(C4F8O)ガスを用いるドライ
エッチング方法を提示する。C 4F8Oガスは次の図2に
示された基本構造をもつ。
8-xOガスのうちxが0〜4の整数であるガスを用いる
ドライエッチング方法を提示する。代表的に、パーフル
オロテトラヒドロフラン(C4F8O)ガスを用いるドライ
エッチング方法を提示する。C 4F8Oガスは次の図2に
示された基本構造をもつ。
【0016】図2は、パーフルオロテトラヒドロフラン
(C4F8O)ガスの基本的な構造を概略的に示す。
(C4F8O)ガスの基本的な構造を概略的に示す。
【0017】具体的に、C4F8Oガスはフルオロカーボ
ンの側鎖に酸素が含まれたサイクリック化合物である。
すなわち、基本的なバックボーンは4つの炭素及び1つ
の酸素が結合して5角形のリング構造を成している。そ
して、各々の炭素に2つのフッ素が結合されている。し
たがって、炭素及びフッ素の比は既存のC4F8ガスと同
じであり、炭素の側鎖に酸素が含まれた形をなす。した
がって、C4F8OガスはC4F8ガスに比べて同等または
それ以上のエッチング選択比及びエッチング能力を示す
ことができる。
ンの側鎖に酸素が含まれたサイクリック化合物である。
すなわち、基本的なバックボーンは4つの炭素及び1つ
の酸素が結合して5角形のリング構造を成している。そ
して、各々の炭素に2つのフッ素が結合されている。し
たがって、炭素及びフッ素の比は既存のC4F8ガスと同
じであり、炭素の側鎖に酸素が含まれた形をなす。した
がって、C4F8OガスはC4F8ガスに比べて同等または
それ以上のエッチング選択比及びエッチング能力を示す
ことができる。
【0018】このようなC4F8Oガスの構造は、基本的
なバックボーンにC−O−C結合をもつ。このようなC
−O−C結合は、酸素の存在によってC−C結合に比べ
て反応性が大きいと知られている。したがって、前記し
たC4F8OガスはC−C結合を基本構造とするC4F8ガ
スに比べて高い反応性を示すことができる。したがっ
て、より低いエネルギーで解離でき、より高いプラズマ
解離度を示すことがきる。
なバックボーンにC−O−C結合をもつ。このようなC
−O−C結合は、酸素の存在によってC−C結合に比べ
て反応性が大きいと知られている。したがって、前記し
たC4F8OガスはC−C結合を基本構造とするC4F8ガ
スに比べて高い反応性を示すことができる。したがっ
て、より低いエネルギーで解離でき、より高いプラズマ
解離度を示すことがきる。
【0019】また、前述したように相対的に高い反応性
をもつことにより、C4F8ガスなどのPFCガスに比べ
て大気中でより短い持続時間を示すことができる。した
がって、C4F8Oガスはより低いGWPを示すことがで
きる。実質的にC4F8OガスはC4F8ガスに比べて約2
0%ほど低いGWPを示すことができる。
をもつことにより、C4F8ガスなどのPFCガスに比べ
て大気中でより短い持続時間を示すことができる。した
がって、C4F8Oガスはより低いGWPを示すことがで
きる。実質的にC4F8OガスはC4F8ガスに比べて約2
0%ほど低いGWPを示すことができる。
【0020】たとえば、C4F8ガスを用いるドライエッ
チング工程時に、ドライエッチング工程後に解離されず
に排出されるC4F8ガスの量は、供給されたソースガス
のそれに対して約10%〜15%であるが、C4F8Oガ
スの場合約5%である。これより、C4F8Oガスの解離
度が相対的に高いことが分かる。また、本発明の実施形
態でのように、C4F8Oガスを用いるとき、PFC放出
を緩和できる。
チング工程時に、ドライエッチング工程後に解離されず
に排出されるC4F8ガスの量は、供給されたソースガス
のそれに対して約10%〜15%であるが、C4F8Oガ
スの場合約5%である。これより、C4F8Oガスの解離
度が相対的に高いことが分かる。また、本発明の実施形
態でのように、C4F8Oガスを用いるとき、PFC放出
を緩和できる。
【0021】C4H1F7OガスまたはC4H8F6Oガスな
どのようにC4HxF8-xOガスでxが1〜4の範囲内の
整数であるガスは、前記したC4F8Oガスと基本的に同
等な構造をもつ。すなわち、前記した図2のC4F8Oガ
ス構造でフッ素が水素に置換された形態を示す。したが
って、C4F8Oガスと同様に、4つの炭素及び一つの酸
素の結合よりなるリングの構造を基本的にもつのであ
る。これにより、前述したC4F8Oガスで説明したのと
同等な効果を示すことができる。
どのようにC4HxF8-xOガスでxが1〜4の範囲内の
整数であるガスは、前記したC4F8Oガスと基本的に同
等な構造をもつ。すなわち、前記した図2のC4F8Oガ
ス構造でフッ素が水素に置換された形態を示す。したが
って、C4F8Oガスと同様に、4つの炭素及び一つの酸
素の結合よりなるリングの構造を基本的にもつのであ
る。これにより、前述したC4F8Oガスで説明したのと
同等な効果を示すことができる。
【0022】図3及び図4は、本発明の実施形態による
C4F8Oガスを用いるドライエッチング方法によって測
定されたシリコン酸化物及びシリコン窒化物のエッチン
グ速度をC4F8Oガスの供給量及び印加したソースパワ
ーにより各々概略的に示すグラフである。
C4F8Oガスを用いるドライエッチング方法によって測
定されたシリコン酸化物及びシリコン窒化物のエッチン
グ速度をC4F8Oガスの供給量及び印加したソースパワ
ーにより各々概略的に示すグラフである。
【0023】具体的に、本発明の実施形態によるC4F8
Oガスのエッチング能力を確かめるために、半導体基板
に単にブランケットシリコン酸化膜及びブランケットシ
リコン窒化膜を形成した試料を用いてエッチング実験を
行った。このとき、エッチング装備としては住友社のS
WPエッチング装備を使用した。
Oガスのエッチング能力を確かめるために、半導体基板
に単にブランケットシリコン酸化膜及びブランケットシ
リコン窒化膜を形成した試料を用いてエッチング実験を
行った。このとき、エッチング装備としては住友社のS
WPエッチング装備を使用した。
【0024】図3を参照すれば、約1300Wのソース
パワー及び約1400Wのバイアスパワーを印加し、C
4F8Oガスの流れ量を変えながら前記した試料での膜質
のエッチング速度を測定した。選択比は、シリコン窒化
膜に対するシリコン酸化膜のエッチング速度の比で計算
された。
パワー及び約1400Wのバイアスパワーを印加し、C
4F8Oガスの流れ量を変えながら前記した試料での膜質
のエッチング速度を測定した。選択比は、シリコン窒化
膜に対するシリコン酸化膜のエッチング速度の比で計算
された。
【0025】C4F8Oガスは約450sccmの流れ量
で一緒に供給されるアルゴン(Ar)によって希釈された
状態で前記エッチング装備に供給された。前記した試料
が取り付けられるチャンバの圧力は約25mTorr
(1mTorr=0.133Pa)に維持した。
で一緒に供給されるアルゴン(Ar)によって希釈された
状態で前記エッチング装備に供給された。前記した試料
が取り付けられるチャンバの圧力は約25mTorr
(1mTorr=0.133Pa)に維持した。
【0026】図3から明らかなように、C4F8Oガスを
用いるエッチング工程によって通常のエッチング工程に
比べて同等またはそれ以上のエッチング速度及び選択比
を示す。また、C4F8Oガスの流れ量に応じてエッチン
グ速度が変わるので、C4F8Oガスの流れ量を制御する
に伴いシリコン酸化物またはシリコン窒化物に対するエ
ッチング速度及び選択比を調節できることが分かる。
用いるエッチング工程によって通常のエッチング工程に
比べて同等またはそれ以上のエッチング速度及び選択比
を示す。また、C4F8Oガスの流れ量に応じてエッチン
グ速度が変わるので、C4F8Oガスの流れ量を制御する
に伴いシリコン酸化物またはシリコン窒化物に対するエ
ッチング速度及び選択比を調節できることが分かる。
【0027】図4を参照すれば、図3で説明したよう
に、チャンバの圧力を約25mTorrに保ち、C4F8
Oガスを約15sccmで供給してドライエッチングを
行い、印加するソースパワーを変えてエッチング速度の
変化を測定した。このとき、ソースパワーを変えるほか
は、図3と同一にした。すなわち、1400Wのバイア
スパワーを印加し、かつ、希釈ガスとしてのArを45
0sccmで供給した。
に、チャンバの圧力を約25mTorrに保ち、C4F8
Oガスを約15sccmで供給してドライエッチングを
行い、印加するソースパワーを変えてエッチング速度の
変化を測定した。このとき、ソースパワーを変えるほか
は、図3と同一にした。すなわち、1400Wのバイア
スパワーを印加し、かつ、希釈ガスとしてのArを45
0sccmで供給した。
【0028】図4に示したように、プラズマを発生する
ために印加されるソースパワー、すなわち、前記エッチ
ング装備でマイクロ波パワーの変化によって、膜質別に
エッチング速度の変化が発生した。通常のエッチング工
程の場合と同様に、ソースパワーを増やすに従いシリコ
ン酸化膜のエッチング速度が増大することが分かる。し
かし、通常のC4F8ガスを用いるエッチング方法に比べ
て、低いソースパワー領域でのエッチング速度の低下が
相対的に小さいことが分かる。このことは、低いソース
パワー領域でもC4F8ガスのプラズマへの解離が容易に
発生できて、ソースパワーが減少してもエッチング液の
供給が急激に減少しないことを意味する。
ために印加されるソースパワー、すなわち、前記エッチ
ング装備でマイクロ波パワーの変化によって、膜質別に
エッチング速度の変化が発生した。通常のエッチング工
程の場合と同様に、ソースパワーを増やすに従いシリコ
ン酸化膜のエッチング速度が増大することが分かる。し
かし、通常のC4F8ガスを用いるエッチング方法に比べ
て、低いソースパワー領域でのエッチング速度の低下が
相対的に小さいことが分かる。このことは、低いソース
パワー領域でもC4F8ガスのプラズマへの解離が容易に
発生できて、ソースパワーが減少してもエッチング液の
供給が急激に減少しないことを意味する。
【0029】その一方、このような結果のために提示さ
れた前記エッチング条件は単なる本発明の実施形態とし
て提示されたものであって、本発明を限定するために提
示されたものと解釈されてはならない。
れた前記エッチング条件は単なる本発明の実施形態とし
て提示されたものであって、本発明を限定するために提
示されたものと解釈されてはならない。
【0030】図5及び図6は、本発明の実施形態による
絶縁膜エッチング方法を適用してコンタクトホールを形
成した結果を概略的に示すものである。
絶縁膜エッチング方法を適用してコンタクトホールを形
成した結果を概略的に示すものである。
【0031】図5は、本発明の実施形態によるC4F8O
ガスをArガスで希釈した混合ガスを用い、150nm
級の微細コンタクトホールをエッチングした結果を示
す。このとき、C4F8Oガスは約15sccmの流れ量
で供給し、450sccmの流れ量でArガスを供給し
て希釈した。エッチング装備としては、図3及び図4で
説明したように、住友社のSWPエッチング装備を使用
した。
ガスをArガスで希釈した混合ガスを用い、150nm
級の微細コンタクトホールをエッチングした結果を示
す。このとき、C4F8Oガスは約15sccmの流れ量
で供給し、450sccmの流れ量でArガスを供給し
て希釈した。エッチング装備としては、図3及び図4で
説明したように、住友社のSWPエッチング装備を使用
した。
【0032】図5に示したように、本発明の実施形態に
よるドライエッチング方法を微細コンタクトホールを形
成するのに適用するとき、高いフォトレジスト選択比を
示すことが分かる。また、コンタクトホールが良好な垂
直プロファイルを示すことが分かる。したがって、図5
に示された結果より、既存のC4F8/O2/Arの混合
ガスを用いるエッチング結果に比べ、本発明の実施形態
によるC4F8Oガスを用いるエッチング方法が同等また
はそれ以上の工程能力を得ることができることが分か
る。
よるドライエッチング方法を微細コンタクトホールを形
成するのに適用するとき、高いフォトレジスト選択比を
示すことが分かる。また、コンタクトホールが良好な垂
直プロファイルを示すことが分かる。したがって、図5
に示された結果より、既存のC4F8/O2/Arの混合
ガスを用いるエッチング結果に比べ、本発明の実施形態
によるC4F8Oガスを用いるエッチング方法が同等また
はそれ以上の工程能力を得ることができることが分か
る。
【0033】図6は、本発明の実施例によるC4F8Oガ
スをArガスで希釈した混合ガスを使って約7のアスペ
クト比をもつコンタクトホールをエッチングした結果を
示す。このとき、コンタクトホールは300nmの上側
臨界線幅をもち、約2μmの深さで形成される。
スをArガスで希釈した混合ガスを使って約7のアスペ
クト比をもつコンタクトホールをエッチングした結果を
示す。このとき、コンタクトホールは300nmの上側
臨界線幅をもち、約2μmの深さで形成される。
【0034】図6に示されたように、本発明の実施形態
によるC4F8ガスを用いるエッチング方法は、反り(b
owing)などのプロファイル不良が抑制されて良好
な垂直プロファイルをもつコンタクトホールを形成でき
る。また、フォトレジスト選択比の観点から、ファセッ
ト部を基準とするとき、約3.3の良好なフォトレジス
ト選択比が得られることが分かる。この結果より、本発
明の実施形態によるC4F8Oガスを用いるドライエッチ
ング方法が、コンタクトホールを形成するとき、既存の
工程に比べて同等またはそれ以上の工程能力が得られる
ことが分かる。このことは、下記表1の内容によってよ
り具体的に裏付けられる。
によるC4F8ガスを用いるエッチング方法は、反り(b
owing)などのプロファイル不良が抑制されて良好
な垂直プロファイルをもつコンタクトホールを形成でき
る。また、フォトレジスト選択比の観点から、ファセッ
ト部を基準とするとき、約3.3の良好なフォトレジス
ト選択比が得られることが分かる。この結果より、本発
明の実施形態によるC4F8Oガスを用いるドライエッチ
ング方法が、コンタクトホールを形成するとき、既存の
工程に比べて同等またはそれ以上の工程能力が得られる
ことが分かる。このことは、下記表1の内容によってよ
り具体的に裏付けられる。
【0035】
【表1】
【0036】前記表1の結果は、既存のエッチング反応
ガスとして代表的に用いられるC4F8/O2/COの混
合ガスと、本発明の実施形態によるC4F8O/Arの混
合ガスを用いたドライエッチング方法によりコンタクト
ホールを形成する場合から得た。
ガスとして代表的に用いられるC4F8/O2/COの混
合ガスと、本発明の実施形態によるC4F8O/Arの混
合ガスを用いたドライエッチング方法によりコンタクト
ホールを形成する場合から得た。
【0037】前者の場合、C4F8ガスは約10sccm
の流れ量で制御され、O2ガスは約5sccmの流れ量
で供給され、COは約30sccmの流れ量で供給さ
れ、そしてArは約400sccmの流れ量で供給され
る条件下で前記した結果を得た。使用されたエッチング
装備は住友社のSWPエッチング装備であり、このと
き、チャンバ圧力は20mTorrに保たれ、1600
Wのソースパワー及び1400Wのバイアスパワーが印
加された。
の流れ量で制御され、O2ガスは約5sccmの流れ量
で供給され、COは約30sccmの流れ量で供給さ
れ、そしてArは約400sccmの流れ量で供給され
る条件下で前記した結果を得た。使用されたエッチング
装備は住友社のSWPエッチング装備であり、このと
き、チャンバ圧力は20mTorrに保たれ、1600
Wのソースパワー及び1400Wのバイアスパワーが印
加された。
【0038】後者の場合、C4F8Oガスは約15scc
mで供給され、Arは45sccmで供給された。ま
た、1600Wのソースパワー、1400Wのバイアス
パワー及び24mTorrのチャンバ圧力条件が適用さ
れた。前記表1において、フォトレジストの選択比はフ
ァセット部を基準として測定された。
mで供給され、Arは45sccmで供給された。ま
た、1600Wのソースパワー、1400Wのバイアス
パワー及び24mTorrのチャンバ圧力条件が適用さ
れた。前記表1において、フォトレジストの選択比はフ
ァセット部を基準として測定された。
【0039】前記表1から明らかなように、本発明の実
施形態によるC4F8Oガスを用いるドライエッチング方
法は、既存の代表的なドライエッチング工程であるC4
F8ガスを用いる工程に比べて同等またはそれ以上の工
程能力を示している。
施形態によるC4F8Oガスを用いるドライエッチング方
法は、既存の代表的なドライエッチング工程であるC4
F8ガスを用いる工程に比べて同等またはそれ以上の工
程能力を示している。
【0040】前述したように、本発明の実施形態をC4
F8Oガスを用いるドライエッチング方法を例に取って
説明したが、前述したように、C4F8Oガスと同等な基
本構造をC4H1F7OガスまたはC4H2F6Oガスなどの
ようにxが1〜4の整数であるC4HxF8-xOガスをC4
F8Oガスに代えて使用できる。
F8Oガスを用いるドライエッチング方法を例に取って
説明したが、前述したように、C4F8Oガスと同等な基
本構造をC4H1F7OガスまたはC4H2F6Oガスなどの
ようにxが1〜4の整数であるC4HxF8-xOガスをC4
F8Oガスに代えて使用できる。
【0041】C4HxF8-xOガスは、図2のC4F8Oガ
ス構造で単にフッ素が水素に置換された形をもつので、
基本的に前記したようなC4F8Oガスを用いる効果を得
ることができる。このことは、主に、C4HxF8-xOガ
スの場合にもC4F8Oガスと同様にC−O−Cの結合が
存在するので、既存のC4F8ガスに比べて高い解離度を
もつことに起因する。そして、前記C4HxF8-xOガス
は独立的にC4F8Oガスに代えて使用できるが、前記C
4F8Oガスに添加されて使用できる。
ス構造で単にフッ素が水素に置換された形をもつので、
基本的に前記したようなC4F8Oガスを用いる効果を得
ることができる。このことは、主に、C4HxF8-xOガ
スの場合にもC4F8Oガスと同様にC−O−Cの結合が
存在するので、既存のC4F8ガスに比べて高い解離度を
もつことに起因する。そして、前記C4HxF8-xOガス
は独立的にC4F8Oガスに代えて使用できるが、前記C
4F8Oガスに添加されて使用できる。
【0042】一方、このようなC4HxF8-xOガスまた
はC4F8Oガスはそれ自体に酸素を含有しているので、
別途の酸素ガスを必要としない。これに対し、既存のC
4F8ガスはシリコン酸化膜エッチング工程でエッチング
停止の防止やプロファイル制御のために酸素ガスまたは
COなどの酸素含有ガスを別途に供給することが必要で
ある。したがって、前述したように、C4HxF8-xOガ
スまたはC4F8Oガスを用いるとき、追加の酸素ガスを
供給しなくても良いので、工程の制御などが簡便になる
という利点がある。これにより、使用するエッチング装
備の構造が単純になる。
はC4F8Oガスはそれ自体に酸素を含有しているので、
別途の酸素ガスを必要としない。これに対し、既存のC
4F8ガスはシリコン酸化膜エッチング工程でエッチング
停止の防止やプロファイル制御のために酸素ガスまたは
COなどの酸素含有ガスを別途に供給することが必要で
ある。したがって、前述したように、C4HxF8-xOガ
スまたはC4F8Oガスを用いるとき、追加の酸素ガスを
供給しなくても良いので、工程の制御などが簡便になる
という利点がある。これにより、使用するエッチング装
備の構造が単純になる。
【0043】また、既存のドライエッチング方法のよう
に、酸素ガスを別途に供給するとき、供給される酸素ガ
スの流量変化によって工程特性が変わることがある。こ
の理由から、工程の安定性が問題として提起できる。し
かし、本発明では酸素ガスを別途に供給することを回避
でき、全体工程の制御が簡単になるので、工程の安定性
を向上でき、かつ工程の再現性をより高く確保できる。
加えて、C4F8Oガスなどは、解離度が相対的に高いの
で、GWPが相対的に低く、PFCの放出を緩和できる
という効果がある。
に、酸素ガスを別途に供給するとき、供給される酸素ガ
スの流量変化によって工程特性が変わることがある。こ
の理由から、工程の安定性が問題として提起できる。し
かし、本発明では酸素ガスを別途に供給することを回避
でき、全体工程の制御が簡単になるので、工程の安定性
を向上でき、かつ工程の再現性をより高く確保できる。
加えて、C4F8Oガスなどは、解離度が相対的に高いの
で、GWPが相対的に低く、PFCの放出を緩和できる
という効果がある。
【0044】C4F8OまたはC4HxF8-xOガスなど
は、前述したように、別途の酸素供給を必要としない
が、工程の必要によって追加の酸素ガスまたは酸素含有
ガスを供給できる。このとき、酸素ガス、一酸化炭素ガ
スまたは二酸化炭素ガスなどは約5%〜60%の割合で
前記したC4F8Oガスなどに混合して使用できる。
は、前述したように、別途の酸素供給を必要としない
が、工程の必要によって追加の酸素ガスまたは酸素含有
ガスを供給できる。このとき、酸素ガス、一酸化炭素ガ
スまたは二酸化炭素ガスなどは約5%〜60%の割合で
前記したC4F8Oガスなどに混合して使用できる。
【0045】そして、前記C4F8Oガスを用いるとき、
工程の必要によって別途のフルオロカーボン系ガスまた
はハイドロフルオロカーボン系ガスをさらに添加でき
る。たとえば、xが1ないし6であり、yが2ないし1
2であるCxFy系ガスをさらに添加できる。または、x
が1ないし6であり、yが1ないし4であり、zが2な
いし10であるCxHyFz系ガスをさらに添加できる。
工程の必要によって別途のフルオロカーボン系ガスまた
はハイドロフルオロカーボン系ガスをさらに添加でき
る。たとえば、xが1ないし6であり、yが2ないし1
2であるCxFy系ガスをさらに添加できる。または、x
が1ないし6であり、yが1ないし4であり、zが2な
いし10であるCxHyFz系ガスをさらに添加できる。
【0046】前記したC4F8Oガスを用いるとき、前記
したように希釈ガスとしてArを使用できる。また、A
rと同等な不活性ガス、たとえば、He、KrまたはX
eなどを希釈ガスとして使用できる。
したように希釈ガスとしてArを使用できる。また、A
rと同等な不活性ガス、たとえば、He、KrまたはX
eなどを希釈ガスとして使用できる。
【0047】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、反
りなどのプロファイル不良が抑制されて良好な垂直プロ
ファイルをもつコンタクトホールが形成できる。
りなどのプロファイル不良が抑制されて良好な垂直プロ
ファイルをもつコンタクトホールが形成できる。
【0048】以上本発明を具体的な実施形態を通じて詳
細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、本発明の技術的な思想内であれば、当分野における
通常の知識を有した者にとってその変形や改良が可能で
ある。
細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、本発明の技術的な思想内であれば、当分野における
通常の知識を有した者にとってその変形や改良が可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態による半導体装置の絶縁膜を
エッチングする方法を説明するために示す概略断面図で
ある。
エッチングする方法を説明するために示す概略断面図で
ある。
【図2】図1の半導体装置の絶縁膜をエッチングする方
法に用いられるC4F8Oガスの基本構造を概略的に示す
模式図である。
法に用いられるC4F8Oガスの基本構造を概略的に示す
模式図である。
【図3】本発明の実施形態によるC4F8Oガスを用いる
エッチング方法によって測定されたエッチング速度をC
4F8Oガスの供給量に従って示すグラフである。
エッチング方法によって測定されたエッチング速度をC
4F8Oガスの供給量に従って示すグラフである。
【図4】本発明の実施形態によるC4F8Oガスを用いる
エッチング方法によって測定されたエッチング速度を印
加したソースパワーに応じて概略的に示すグラフであ
る。
エッチング方法によって測定されたエッチング速度を印
加したソースパワーに応じて概略的に示すグラフであ
る。
【図5】本発明の実施形態による絶縁膜エッチング方法
を適用してコンタクトホールを形成した結果を概略的に
示す電子走査顕微鏡の写真を示す図である。
を適用してコンタクトホールを形成した結果を概略的に
示す電子走査顕微鏡の写真を示す図である。
【図6】本発明の実施形態による絶縁膜エッチング方法
を適用してコンタクトホールを形成した結果を概略的に
示す電子走査顕微鏡の写真を示す図である。
を適用してコンタクトホールを形成した結果を概略的に
示す電子走査顕微鏡の写真を示す図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を形成する段階
と、 C4HxF8-xOガス(ここで、前記xは0〜4の整数であ
る)を含む反応ガスを用い、前記絶縁膜をドライエッチ
ングする段階とを含むことを特徴とする半導体装置の絶
縁膜エッチング方法。 - 【請求項2】 前記C4HxF8-xOガスは、 前記xが0であるC4F8Oガスであることを特徴とする
請求項1に記載の半導体装置の絶縁膜エッチング方法。 - 【請求項3】 前記反応ガスは、 前記C4F8Oガスと、C4HxF8-xOガス(ここで、前記
xは1〜4の整数である)との混合ガスを含むことを特
徴とする請求項2に記載の半導体装置の絶縁膜エッチン
グ方法。 - 【請求項4】 前記反応ガスは、 酸素ガスまたは酸素含有ガスをさらに含むことを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置の絶縁膜エッチング方
法。 - 【請求項5】 前記酸素含有ガスは、 一酸化炭素ガスまたは二酸化炭素ガスであることを特徴
とする請求項4に記載の半導体装置の絶縁膜エッチング
方法。 - 【請求項6】 前記反応ガスは、 CxFyガス(ここで、前記xは1〜6の整数であり、前
記yは2〜12の整数である)、またはCxHyFzガス
(ここで、前記xは1〜6の整数であり、前記yは1〜
4の整数であり、前記zは2〜10の整数である)をさ
らに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
の絶縁膜エッチング方法。 - 【請求項7】 前記反応ガスは、 希釈用としてAr、He、Kr及びXeよりなる一群か
ら選ばれたいずれか一種の不活性ガスをさらに含むこと
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置の絶縁膜エッ
チング方法。 - 【請求項8】 前記絶縁膜は、 シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であることを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置の絶縁膜エッチング
方法。 - 【請求項9】 半導体基板上に絶縁膜を形成する段階
と、 C4F8Oガスを含む反応ガスを用い、前記絶縁膜をエッ
チングする段階とを含むことを特徴とする半導体装置の
絶縁膜エッチング方法。 - 【請求項10】 前記反応ガスは、 C4HxF8-xOガス(ここで、前記xは1〜4の整数であ
る)をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の半
導体装置の絶縁膜エッチング方法。 - 【請求項11】 前記反応ガスは、 酸素ガスまたは酸素含有ガスをさらに含むことを特徴と
する請求項9に記載の半導体装置の絶縁膜エッチング方
法。 - 【請求項12】 前記酸素含有ガスは、 一酸化炭素ガスまたは二酸化炭素ガスであることを特徴
とする請求項11に記載の半導体装置の絶縁膜エッチン
グ方法。 - 【請求項13】 前記反応ガスは、 CxFyガス(ここで、前記xは1〜6の整数であり、前
記yは2〜12の整数である)、またはCxHyFzガス
(ここで、前記xは1〜6の整数であり、前記yは1〜
4の整数であり、前記zは2〜10の整数である)をさ
らに含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置
の絶縁膜エッチング方法。 - 【請求項14】 前記反応ガスは、 希釈用としてAr、He、Kr及びXeよりなる一群か
ら選ばれたいずれか一種のガスをさらに含むことを特徴
とする請求項9に記載の半導体装置の絶縁膜エッチング
方法。 - 【請求項15】 前記絶縁膜は、 シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であることを特徴
とする請求項9に記載の半導体装置の絶縁膜エッチング
方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990046631A KR100338769B1 (ko) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 반도체 장치의 절연막 식각방법 |
KR99P46631 | 1999-10-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001168088A true JP2001168088A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=19616974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000323156A Pending JP2001168088A (ja) | 1999-10-26 | 2000-10-23 | 半導体装置の絶縁膜エッチング方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6461975B1 (ja) |
JP (1) | JP2001168088A (ja) |
KR (1) | KR100338769B1 (ja) |
TW (1) | TW480618B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003043072A1 (fr) * | 2001-11-14 | 2003-05-22 | Tokyo Electron Limited | Procede de gravure et appareil de gravure par plasma |
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