JP2001520458A - フッ素置換炭化水素とアセチレンからなり窒化物に対して高選択性を有する混合物を用いた酸化物エッチング方法 - Google Patents
フッ素置換炭化水素とアセチレンからなり窒化物に対して高選択性を有する混合物を用いた酸化物エッチング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
窒化物を含む酸化物をプラズマエッチングする方法であって、一つまたは複数のフッ素置換炭化水素エッチングガスとアセチレンを含むガスの混合物に、酸化物を接触させる工程を含む。この方法は、平坦でない面上の窒化物を含む窒化物に対して高選択性を示す。
Description
【０００１】
この出願は、同時係属および共通に譲渡された米国特許出願番号０８／５６５
，１８４号、出願日１９９５年１１月２８日の一部継続出願であり、当該出願は
、共通に譲渡された米国特許出願番号０８／１４５，８９４号、出願日１９９３
年１０月２９日の一部継続出願であり既に放棄されており、当該出願は、共通に
譲渡された米国出願番号０７／９４１，５０１号、出願日１９９２年９月８日の
一部継続出願であり、当該出願は、現米国特許番号５，４２３，９４５号である
。特許出願番号０８／５６５，１８４号、０８／１４５，８９４号および米国特
許番号５，４２３，９４５号は、参考のためこの明細書に組み入れる。
，１８４号、出願日１９９５年１１月２８日の一部継続出願であり、当該出願は
、共通に譲渡された米国特許出願番号０８／１４５，８９４号、出願日１９９３
年１０月２９日の一部継続出願であり既に放棄されており、当該出願は、共通に
譲渡された米国出願番号０７／９４１，５０１号、出願日１９９２年９月８日の
一部継続出願であり、当該出願は、現米国特許番号５，４２３，９４５号である
。特許出願番号０８／５６５，１８４号、０８／１４５，８９４号および米国特
許番号５，４２３，９４５号は、参考のためこの明細書に組み入れる。
【０００２】 この発明は、酸化物のエッチング方法に関し、特に、Ｃ4Ｆ8またはＣ2Ｆ6等の
フッ素置換炭化水素とアセチレン（Ｃ2Ｈ2）の混合物に基づく化学エッチングを
用いた酸化物エッチング方法に関する。このエッチング方法は、窒化物に対して
高選択性を示し、平坦でない形状の表面上に適用できる。
フッ素置換炭化水素とアセチレン（Ｃ2Ｈ2）の混合物に基づく化学エッチングを
用いた酸化物エッチング方法に関する。このエッチング方法は、窒化物に対して
高選択性を示し、平坦でない形状の表面上に適用できる。
【０００３】
半導体製造における重要な課題は、窒化物をエッチングすることなく、つまり
窒化物に対する高選択性を保持しながら、窒化シリコンを含む酸化シリコンをエ
ッチングすることである。例えば、窒化物層上に酸化物層を有する場合、一般的
なフッ化炭素エッチングプラズマ中では、酸化物も窒化物も一般に同じ速度でエ
ッチングされるので、窒化物に対してより選択性を有する工程を見出さねばなら
ない。
窒化物に対する高選択性を保持しながら、窒化シリコンを含む酸化シリコンをエ
ッチングすることである。例えば、窒化物層上に酸化物層を有する場合、一般的
なフッ化炭素エッチングプラズマ中では、酸化物も窒化物も一般に同じ速度でエ
ッチングされるので、窒化物に対してより選択性を有する工程を見出さねばなら
ない。
【０００４】 フッ素置換炭化水素をエッチング剤として使用するとき、フッ化炭素遊離基が
プラズマ中で反応して、被エッチング物質上にフッ化炭素ポリマの保護膜を形成
する。しかし、このポリマは、露出した酸化物部分でエッチング中に形成される
酸化物原子によって解離される。従って、酸化シリコンをエッチングし続けるに
つれて、露出した窒化シリコン部分は、保護膜が存在するため、より低速でエッ
チングされる。しかし、保護膜もプラズマ中の遊離フッ素原子に攻撃され、窒化
物がエッチングされ続ける。結果的に、このような従来の技術では、酸化シリコ
ンの窒化シリコンに対する選択性は、プラズマ中に遊離フッ素原子が存在するた
め、約８：１を越えない。サブミクロンの寸法を有する最新の素子では１０：１
、そしてさらには３０：１を越える選択性が要求されるので、窒化物より酸化物
を選択的にエッチングするエッチングプロセスでは、１０：１を越える選択性が
大いに望まれる。
プラズマ中で反応して、被エッチング物質上にフッ化炭素ポリマの保護膜を形成
する。しかし、このポリマは、露出した酸化物部分でエッチング中に形成される
酸化物原子によって解離される。従って、酸化シリコンをエッチングし続けるに
つれて、露出した窒化シリコン部分は、保護膜が存在するため、より低速でエッ
チングされる。しかし、保護膜もプラズマ中の遊離フッ素原子に攻撃され、窒化
物がエッチングされ続ける。結果的に、このような従来の技術では、酸化シリコ
ンの窒化シリコンに対する選択性は、プラズマ中に遊離フッ素原子が存在するた
め、約８：１を越えない。サブミクロンの寸法を有する最新の素子では１０：１
、そしてさらには３０：１を越える選択性が要求されるので、窒化物より酸化物
を選択的にエッチングするエッチングプロセスでは、１０：１を越える選択性が
大いに望まれる。
【０００５】 共通に譲渡された米国特許番号５，４２３，９４５号では、シリコンまたは炭
素ソースのような、フッ素用除去剤を提供する方法を説明している。この除去剤
は、フッ素置換炭化水素エッチングガスと組み合わせて使用すると、窒化物の表
面上で解離しないカーボンリッチポリマ組成物を形成する。このような結果は、
明らかにプラズマ中の遊離フッ素含有量の低減、またはポリマ中のフッ素含有量
の低減、またはその両方によってもたらされる。いずれにしても、フッ素用除去
剤を、フッ素置換炭化水素エッチングガスと組み合わせて使用すると、窒化物に
対する選択性が１０：１を越え、無限に近い（つまり測定可能な窒化物の損失が
ない）酸化物エッチングとなる。
素ソースのような、フッ素用除去剤を提供する方法を説明している。この除去剤
は、フッ素置換炭化水素エッチングガスと組み合わせて使用すると、窒化物の表
面上で解離しないカーボンリッチポリマ組成物を形成する。このような結果は、
明らかにプラズマ中の遊離フッ素含有量の低減、またはポリマ中のフッ素含有量
の低減、またはその両方によってもたらされる。いずれにしても、フッ素用除去
剤を、フッ素置換炭化水素エッチングガスと組み合わせて使用すると、窒化物に
対する選択性が１０：１を越え、無限に近い（つまり測定可能な窒化物の損失が
ない）酸化物エッチングとなる。
【０００６】 エッチングされる窒化物／酸化物構造の少なくとも窒化物表面が平坦ではなく
、例えば、窒化物で保護したポリシリコンラインのような、溝または突出した段
差の側面のような場所では、近年さらなる課題が見出されている。
、例えば、窒化物で保護したポリシリコンラインのような、溝または突出した段
差の側面のような場所では、近年さらなる課題が見出されている。
【０００７】 この種の構造は、図１に示されており、突出したポリシリコンライン１０，１
２は、基板２上に形成され、窒化物のコンフォーマル層２０で被覆され、コンフ
ォーマル層２０上には酸化物層３０とフォトレジストマスク４０が形成されてい
る。フォトレジストマスク４０のマスク開口部４２を介して、コンフォーマル窒
化物層２０まで下向きに、酸化物層３０をエッチングする際、突出したポリシリ
コンライン１０，１２の側面の窒化物部分２２も、少なくとも部分的にエッチン
グされる。このことは、上記の保護ポリマが、一般的な垂直面（下部の基板２に
対して一般的に垂直、または少なくとも平面ではない面）には形成されない、ま
たは保護ポリマが、突出したポリシリコンライン１０，１２の間の窒化物部分２
６のような水平面（下部の基板２に対して一般的に平面な面）上に形成された対
応するポリマ部分より平坦ではない面上では、エッチングガスによって容易に攻
撃されることを示している。
２は、基板２上に形成され、窒化物のコンフォーマル層２０で被覆され、コンフ
ォーマル層２０上には酸化物層３０とフォトレジストマスク４０が形成されてい
る。フォトレジストマスク４０のマスク開口部４２を介して、コンフォーマル窒
化物層２０まで下向きに、酸化物層３０をエッチングする際、突出したポリシリ
コンライン１０，１２の側面の窒化物部分２２も、少なくとも部分的にエッチン
グされる。このことは、上記の保護ポリマが、一般的な垂直面（下部の基板２に
対して一般的に垂直、または少なくとも平面ではない面）には形成されない、ま
たは保護ポリマが、突出したポリシリコンライン１０，１２の間の窒化物部分２
６のような水平面（下部の基板２に対して一般的に平面な面）上に形成された対
応するポリマ部分より平坦ではない面上では、エッチングガスによって容易に攻
撃されることを示している。
【０００８】 共通に譲渡された米国特許出願番号０８／１４５，８９４号の開示内容による
と、一つまたは複数の水素含有ガス、好ましくは一つまたは複数の炭化水素フッ
化物ガスを、一つまたは複数のフッ素置換炭化水素エッチングガスに加え、プラ
ズマエッチング工程中で、フッ素用除去剤に接触させ、窒化物より酸化物を選択
的にエッチングすると、窒化物に対する高選択性が得られ、その選択性は、基板
面の窒化物部分の形状によらず維持される。好ましくは、一つまたは複数の酸素
含有ガスをさらに追加し、エッチングチャンバ面上および被エッチング面上へポ
リマが堆積する全体的な速度を低減する。
と、一つまたは複数の水素含有ガス、好ましくは一つまたは複数の炭化水素フッ
化物ガスを、一つまたは複数のフッ素置換炭化水素エッチングガスに加え、プラ
ズマエッチング工程中で、フッ素用除去剤に接触させ、窒化物より酸化物を選択
的にエッチングすると、窒化物に対する高選択性が得られ、その選択性は、基板
面の窒化物部分の形状によらず維持される。好ましくは、一つまたは複数の酸素
含有ガスをさらに追加し、エッチングチャンバ面上および被エッチング面上へポ
リマが堆積する全体的な速度を低減する。
【０００９】 共通に譲渡された米国特許出願番号０８／５６５，１８４号の開示内容による
と、所定のエッチング条件において、フッ素除去剤の存在中、Ｃ4Ｆ8＋Ｈ2、Ｃ4 Ｆ8＋ＣＨ3Ｆ、Ｃ4Ｆ8＋ＣＨＦ3＋Ｈ2およびＣ2Ｆ6＋Ｃ2Ｈ2から選択されたエッ
チングガス混合物を使用しても、基板表面の形状によらず、窒化物に対して高選
択性を有するプロセスとなる。
と、所定のエッチング条件において、フッ素除去剤の存在中、Ｃ4Ｆ8＋Ｈ2、Ｃ4 Ｆ8＋ＣＨ3Ｆ、Ｃ4Ｆ8＋ＣＨＦ3＋Ｈ2およびＣ2Ｆ6＋Ｃ2Ｈ2から選択されたエッ
チングガス混合物を使用しても、基板表面の形状によらず、窒化物に対して高選
択性を有するプロセスとなる。
【００１０】
Ｃ4Ｆ8またはＣ2Ｆ6等のフッ素置換炭化水素エッチングガスと、アセチレン（
Ｃ2Ｈ2）を含むガス混合物を使用して、フッ素除去剤を必要とせず酸化物をエッ
チングする方法は、窒化物に対する高選択性を有し、平坦でない形状の表面へ好
適に使用できることが、見出された。
Ｃ2Ｈ2）を含むガス混合物を使用して、フッ素除去剤を必要とせず酸化物をエッ
チングする方法は、窒化物に対する高選択性を有し、平坦でない形状の表面へ好
適に使用できることが、見出された。
【００１１】 この発明の特徴と利点に関するより良い理解は、次の詳細な説明と、添付の図
面を参照することによって得られ、それらの図面は、この発明の原理を利用した
実施の形態を図示している。
面を参照することによって得られ、それらの図面は、この発明の原理を利用した
実施の形態を図示している。
【００１２】
この発明は、高選択性を有し、平坦でない形状への利用に適した、改良された
酸化物プラズマエッチング方法を提供する。この方法では、Ｃ4Ｆ8またはＣ2Ｆ6 等のフッ素置換炭化水素とアセチレン（Ｃ2Ｈ2）を含むエッチングガス混合物を
使用する。
酸化物プラズマエッチング方法を提供する。この方法では、Ｃ4Ｆ8またはＣ2Ｆ6 等のフッ素置換炭化水素とアセチレン（Ｃ2Ｈ2）を含むエッチングガス混合物を
使用する。
【００１３】 フッ素置換炭化水素エッチングガスと混合するＣ2Ｈ2の量は、フッ素置換炭化
水素エッチングガスの２０〜７０体積％（ｖｏｌ％）の範囲にすることができる
。好ましくは、フッ素置換炭化水素エッチングガスに追加するＣ2Ｈ2の量は、フ
ッ素置換炭化水素エッチングガスの約３０〜６０ｖｏｌ％の範囲である。この発
明の概念に従うことにより、半導体グレード（ここでは半導体グレードは純度９
９．９９９％）より純度が低いＣ2Ｈ2ソースを使用できるという利点が得られる
。この発明に関する開発作業で使用したＣ2Ｈ2ソースは純度９９．９８％であっ
た。
水素エッチングガスの２０〜７０体積％（ｖｏｌ％）の範囲にすることができる
。好ましくは、フッ素置換炭化水素エッチングガスに追加するＣ2Ｈ2の量は、フ
ッ素置換炭化水素エッチングガスの約３０〜６０ｖｏｌ％の範囲である。この発
明の概念に従うことにより、半導体グレード（ここでは半導体グレードは純度９
９．９９９％）より純度が低いＣ2Ｈ2ソースを使用できるという利点が得られる
。この発明に関する開発作業で使用したＣ2Ｈ2ソースは純度９９．９８％であっ
た。
【００１４】 例えば、体積約２０リットルのエッチングチャンバ内に流入させる、Ｃ4Ｆ8ま
たはＣ2Ｆ6等のフッ素置換炭化水素エッチングガスの量は、Ｃ4Ｆ8の場合で約１
０〜１５ｓｃｃｍ、Ｃ2Ｆ6の場合で約１５〜２５ｓｃｃｍの範囲とすることがで
きる。当業者には明らかなように、流量はエッチングチャンバの体積に比例し、
エッチングチャンバの体積の大小、および電源出力やバイアス出力等の他のプロ
セスパラメータを考慮して、上下に調整する必要がある。
たはＣ2Ｆ6等のフッ素置換炭化水素エッチングガスの量は、Ｃ4Ｆ8の場合で約１
０〜１５ｓｃｃｍ、Ｃ2Ｆ6の場合で約１５〜２５ｓｃｃｍの範囲とすることがで
きる。当業者には明らかなように、流量はエッチングチャンバの体積に比例し、
エッチングチャンバの体積の大小、および電源出力やバイアス出力等の他のプロ
セスパラメータを考慮して、上下に調整する必要がある。
【００１５】 エッチングする基板の温度は、約１０〜１１０℃の範囲内に保持し、好ましく
は約８０〜１１０℃の範囲内に保持する。温度が約１０℃未満になると（基板は
エッチングプロセス中に加熱される傾向にあるので）、エッチング工程の実際の
動作としては低すぎると考えられ、一方、温度が１１０℃を越えると、基板上に
あるフォトレジストマスク等の他の構成部材が損傷するかもしれない。当業者に
は明らかなように、温度の上限は、プロセス中で使用するフォトレジストによっ
て決定される。
は約８０〜１１０℃の範囲内に保持する。温度が約１０℃未満になると（基板は
エッチングプロセス中に加熱される傾向にあるので）、エッチング工程の実際の
動作としては低すぎると考えられ、一方、温度が１１０℃を越えると、基板上に
あるフォトレジストマスク等の他の構成部材が損傷するかもしれない。当業者に
は明らかなように、温度の上限は、プロセス中で使用するフォトレジストによっ
て決定される。
【００１６】 プラズマエッチングプロセス中のエッチングチャンバ内の圧力は、Ｃ4Ｈ8エッ
チング機構の場合で約８〜４０ｍＴｏｒｒ、Ｃ2Ｆ6エッチング機構の場合で約８
〜８０ｍＴｏｒｒの範囲である。
チング機構の場合で約８〜４０ｍＴｏｒｒ、Ｃ2Ｆ6エッチング機構の場合で約８
〜８０ｍＴｏｒｒの範囲である。
【００１７】 図２は、この発明の酸化物プラズマエッチング方法での利用に適したエッチン
グ装置を示しており、図の反応装置系１００は、陽極酸化アルミニウムまたは他
の適切な材料からなり、側板１２０、上板１３０、底板１４０を各々備えた真空
チャンバハウジング１１０を有する。上板１３０は、側板１２０−１２０の間に
画成された下側チャンバ基板処理部１６０Ｂと、ドーム側面板１７Ｗとドーム上
面板１７０Ｔからなるドームによって画成された上側チャンバプラズマソース部
１６０Ａの間に中央開口部１５０を有する。ドーム上板１７０Ｔは、石英等の誘
電体からなる逆向き単一または二重壁付きカップとして構成される。
グ装置を示しており、図の反応装置系１００は、陽極酸化アルミニウムまたは他
の適切な材料からなり、側板１２０、上板１３０、底板１４０を各々備えた真空
チャンバハウジング１１０を有する。上板１３０は、側板１２０−１２０の間に
画成された下側チャンバ基板処理部１６０Ｂと、ドーム側面板１７Ｗとドーム上
面板１７０Ｔからなるドームによって画成された上側チャンバプラズマソース部
１６０Ａの間に中央開口部１５０を有する。ドーム上板１７０Ｔは、石英等の誘
電体からなる逆向き単一または二重壁付きカップとして構成される。
【００１８】 チャンバハウジング１１０（チャンバ１６０）の内部の排気は、真空ライン１
９０にあるスロットルバルブ１８０によって制御され、真空ライン１９０は側面
板１４０に取り付けられ、一つまたは複数の真空ポンプからなる真空ポンプ系２
１０に接続されている。
９０にあるスロットルバルブ１８０によって制御され、真空ライン１９０は側面
板１４０に取り付けられ、一つまたは複数の真空ポンプからなる真空ポンプ系２
１０に接続されている。
【００１９】 プロセスガスは、プラズマソース領域１６０Ａの下部、ドーム上板１７０Ｔ、
および被エッチング基板５の周辺に各々配置された、三つのマニホールド注入源
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３によって、チャンバ１１０に供給できる。全体的なガスの流れ
は、チャンバソース領域１６０Ａから基板５に向かって経路３４に沿って流れ、
基板５から排気用マニホールド３３０へ経路３６に沿って流れ、排気用マニホー
ルド３３０から真空系２１０へ経路３７に沿って流れる。
および被エッチング基板５の周辺に各々配置された、三つのマニホールド注入源
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３によって、チャンバ１１０に供給できる。全体的なガスの流れ
は、チャンバソース領域１６０Ａから基板５に向かって経路３４に沿って流れ、
基板５から排気用マニホールド３３０へ経路３６に沿って流れ、排気用マニホー
ルド３３０から真空系２１０へ経路３７に沿って流れる。
【００２０】 ＲＦエネルギーは、ＲＦ電源とマッチングネットワーク３１０から、少なくと
も一巻またはコイル状のアンテナ３００からなる発振源に印加されることによっ
て、隣接するドーム側面板１７Ｗを介してドームに供給される。アンテナ３００
は共振するように調整するか、またはコンデンサ等の集中素子を使って共振させ
て、プラズマソースと効率的に誘導結合させる。プラズマは、コイル状アンテナ
３００内に画成された体積に集中して、ドーム内に生成される。イオン、電子、
遊離基、および励起中性原子等の活性種は、拡散、およびガスマニホールド系Ｇ
１，Ｇ２，Ｇ３によって生成されたガス流による大きな流れによって、被エッチ
ング基板５に向かって移動する。発振源４２０とバイアスマッチング回路４３０
からなるバイアスエネルギー入力装置４１０は、ＲＦエネルギーを基板支持電極
３２０に接続し、基板におけるプラズマシース電圧を選択的に増大させ、基板に
おけるイオンエネルギーを選択的に増大させる。
も一巻またはコイル状のアンテナ３００からなる発振源に印加されることによっ
て、隣接するドーム側面板１７Ｗを介してドームに供給される。アンテナ３００
は共振するように調整するか、またはコンデンサ等の集中素子を使って共振させ
て、プラズマソースと効率的に誘導結合させる。プラズマは、コイル状アンテナ
３００内に画成された体積に集中して、ドーム内に生成される。イオン、電子、
遊離基、および励起中性原子等の活性種は、拡散、およびガスマニホールド系Ｇ
１，Ｇ２，Ｇ３によって生成されたガス流による大きな流れによって、被エッチ
ング基板５に向かって移動する。発振源４２０とバイアスマッチング回路４３０
からなるバイアスエネルギー入力装置４１０は、ＲＦエネルギーを基板支持電極
３２０に接続し、基板におけるプラズマシース電圧を選択的に増大させ、基板に
おけるイオンエネルギーを選択的に増大させる。
【００２１】 図示する実施形態において、チャンバ１１０にはさらに、必要に応じて、フッ
素除去剤を供給するために使用可能な独自の三電極装置が組み込まれる。基板支
持電極３２０はカソードを構成し、チャンバ側板１２０はアノードを構成し、第
三電極はドーム上板１７０Ｔ下部に配置された犠牲電極１７Ｓを構成する。この
第三電極は、好ましくはシリコン、シリコンを含む合金、またはグラファイト等
の炭素からなり、浮動させても良いが、好ましくは接地するか、もしくはＲＦ電
源４００に接続する。すると余分なフッ素イオンが、この第三電極と相互作用し
、条件によってＳｉＦxまたはＣＦxを形成し、プラズマ中のフッ素イオンの総数
を低減する。
素除去剤を供給するために使用可能な独自の三電極装置が組み込まれる。基板支
持電極３２０はカソードを構成し、チャンバ側板１２０はアノードを構成し、第
三電極はドーム上板１７０Ｔ下部に配置された犠牲電極１７Ｓを構成する。この
第三電極は、好ましくはシリコン、シリコンを含む合金、またはグラファイト等
の炭素からなり、浮動させても良いが、好ましくは接地するか、もしくはＲＦ電
源４００に接続する。すると余分なフッ素イオンが、この第三電極と相互作用し
、条件によってＳｉＦxまたはＣＦxを形成し、プラズマ中のフッ素イオンの総数
を低減する。
【００２２】 次の例は、この発明による方法を説明するために提供される。
【００２３】 実施例１ ＬＰＣＶＤまたはプラズマ増速プロセスによって堆積された窒化シリコン上に
、厚さ約５，０００〜１０，０００Åの酸化シリコン層を有し、その酸化シリコ
ン層上にフォトレジストマスクを有するシリコンウェハからなる直径２００ｍｍ
の基板上に段差を形成し、図１に示したものと同様の構造を形成した基板を、図
２に関する上述のようなＲＦエッチングチャンバであって、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から「Ｃｅｎｔｕｒａ」（登録商標）誘電エッチン
グシステムとして市販されているチャンバ内でエッチングした。第三電極はなく
、つまりシリコンまたは他のフッ素除去剤は、エッチングチャンバ内に保持され
ない。流量２０ｓｃｃｍのＣ2Ｆ6は、フッ素置換炭化水素エッチングガスとして
、流量３０〜３５ｓｃｃｍのＣ2Ｈ2と共にチャンバ内に流入させた。アルゴンソ
ースガスの流量は１００ｓｃｃｍとした。エッチングチャンバ内の圧力は、エッ
チング中、約５〜１０ｍＴｏｒｒに保持し、基板温度は約８０〜１００℃に保持
した。プラズマ発生器の出力レベルは、約１，５００〜２，５００Ｗに保持した
。直流バイアス電圧は、エッチング中にＲＦバイアス出力を調整することにより
、基板上で１，４００Ｗに保持した。エッチングチャンバの上面および側面温度
は、各々１７５℃と２１５℃に保持した。ヘリウム圧力は８〜１５Ｔｏｒｒ、冷
却器温度は−１０℃とした。エッチングはマスク開口部を介して行い、レジスト
マスクを介して、酸化物層の被エッチング開口部の下に、窒化物層を露出させた
。上記に指定した各パラメータについて、より好ましい値は開示した範囲の中点
である。
、厚さ約５，０００〜１０，０００Åの酸化シリコン層を有し、その酸化シリコ
ン層上にフォトレジストマスクを有するシリコンウェハからなる直径２００ｍｍ
の基板上に段差を形成し、図１に示したものと同様の構造を形成した基板を、図
２に関する上述のようなＲＦエッチングチャンバであって、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から「Ｃｅｎｔｕｒａ」（登録商標）誘電エッチン
グシステムとして市販されているチャンバ内でエッチングした。第三電極はなく
、つまりシリコンまたは他のフッ素除去剤は、エッチングチャンバ内に保持され
ない。流量２０ｓｃｃｍのＣ2Ｆ6は、フッ素置換炭化水素エッチングガスとして
、流量３０〜３５ｓｃｃｍのＣ2Ｈ2と共にチャンバ内に流入させた。アルゴンソ
ースガスの流量は１００ｓｃｃｍとした。エッチングチャンバ内の圧力は、エッ
チング中、約５〜１０ｍＴｏｒｒに保持し、基板温度は約８０〜１００℃に保持
した。プラズマ発生器の出力レベルは、約１，５００〜２，５００Ｗに保持した
。直流バイアス電圧は、エッチング中にＲＦバイアス出力を調整することにより
、基板上で１，４００Ｗに保持した。エッチングチャンバの上面および側面温度
は、各々１７５℃と２１５℃に保持した。ヘリウム圧力は８〜１５Ｔｏｒｒ、冷
却器温度は−１０℃とした。エッチングはマスク開口部を介して行い、レジスト
マスクを介して、酸化物層の被エッチング開口部の下に、窒化物層を露出させた
。上記に指定した各パラメータについて、より好ましい値は開示した範囲の中点
である。
【００２４】 段差の側面上に窒化物層の部分を含む、酸化物層と窒化物層は各々、ＳＥＭで
評価し、エッチングされた酸化物の窒化物に対する比率、つまり平坦な領域上の
窒化物に対する、この発明のエッチング方法の選択性は約７５：１であり、一方
、段差の側面上での選択性は、３０：１より大きいことがわかった。
評価し、エッチングされた酸化物の窒化物に対する比率、つまり平坦な領域上の
窒化物に対する、この発明のエッチング方法の選択性は約７５：１であり、一方
、段差の側面上での選択性は、３０：１より大きいことがわかった。
【００２５】 実施例２ ＬＰＣＶＤまたはプラズマ増速プロセスによって体積された窒化シリコン上に
、厚さ約５，０００〜１０，０００Åの酸化シリコン層を有し、その酸化シリコ
ン層上にフォトレジストマスクを有するシリコンウェハからなる直径２００ｍｍ
の基板上に段差を形成し、図１に示したものと同様の構造を形成した基板を、図
２に関する上述のようなＲＦエッチングチャンバであって、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から「Ｃｅｎｔｕｒａ」（登録商標）ＨＤＰ誘電エ
ッチングシステムとして市販されているチャンバ内でエッチングした。第三電極
はなく、つまりシリコンまたは他のフッ素除去剤は、エッチングチャンバ内に保
持されない。流量１０ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8は、フッ素置換炭化水素エッチングガス
として、流量１５ｓｃｃｍのＣ2Ｈ2と共にチャンバ内に流入させた。アルゴンソ
ースガスの流量は１００ｓｃｃｍとした。エッチングチャンバ内の圧力は、エッ
チング中、約５〜１０ｍＴｏｒｒに保持し、基板温度は約８０〜１００℃に保持
した。プラズマ発生器の出力レベルは、約１，２００Ｗに保持した。直流バイア
ス電圧は、エッチング中にＲＦバイアス出力を調整することにより、基板上で１
，４００Ｗに保持した。エッチングチャンバの上面および側面温度は、各々２２
０℃と２００℃に保持した。ヘリウム圧力は１０〜１２Ｔｏｒｒ、冷却器温度は
−１０℃とした。エッチングはマスク開口部を介して行い、レジストマスクを介
して、酸化物層の被エッチング開口部の下に、窒化物層を露出させた。上記に指
定した各パラメータについて、より好ましい値は開示した範囲の中点である。
、厚さ約５，０００〜１０，０００Åの酸化シリコン層を有し、その酸化シリコ
ン層上にフォトレジストマスクを有するシリコンウェハからなる直径２００ｍｍ
の基板上に段差を形成し、図１に示したものと同様の構造を形成した基板を、図
２に関する上述のようなＲＦエッチングチャンバであって、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から「Ｃｅｎｔｕｒａ」（登録商標）ＨＤＰ誘電エ
ッチングシステムとして市販されているチャンバ内でエッチングした。第三電極
はなく、つまりシリコンまたは他のフッ素除去剤は、エッチングチャンバ内に保
持されない。流量１０ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8は、フッ素置換炭化水素エッチングガス
として、流量１５ｓｃｃｍのＣ2Ｈ2と共にチャンバ内に流入させた。アルゴンソ
ースガスの流量は１００ｓｃｃｍとした。エッチングチャンバ内の圧力は、エッ
チング中、約５〜１０ｍＴｏｒｒに保持し、基板温度は約８０〜１００℃に保持
した。プラズマ発生器の出力レベルは、約１，２００Ｗに保持した。直流バイア
ス電圧は、エッチング中にＲＦバイアス出力を調整することにより、基板上で１
，４００Ｗに保持した。エッチングチャンバの上面および側面温度は、各々２２
０℃と２００℃に保持した。ヘリウム圧力は１０〜１２Ｔｏｒｒ、冷却器温度は
−１０℃とした。エッチングはマスク開口部を介して行い、レジストマスクを介
して、酸化物層の被エッチング開口部の下に、窒化物層を露出させた。上記に指
定した各パラメータについて、より好ましい値は開示した範囲の中点である。
【００２６】 段差の側面上に窒化物層の部分を含む、酸化物層と窒化物層は各々、ＳＥＭで
評価し、エッチングされた酸化物の窒化物に対する比率、つまり平坦な領域上の
窒化物に対する、この発明のエッチング工程の選択性は約５０：１であり、一方
、段差の側面上での選択性は、１５：１より大きいことがわかった。
評価し、エッチングされた酸化物の窒化物に対する比率、つまり平坦な領域上の
窒化物に対する、この発明のエッチング工程の選択性は約５０：１であり、一方
、段差の側面上での選択性は、１５：１より大きいことがわかった。
【００２７】 従って、この発明の方法は、窒化物を含む酸化物層のプラズマエッチングに対
して、フッ素置換炭化水素エッチングガスとアセチレンを用いることにより、窒
化物に対する高選択性を提供し、その高選択性は、下部の基板面に対する窒化物
層の位置に依存しない。
して、フッ素置換炭化水素エッチングガスとアセチレンを用いることにより、窒
化物に対する高選択性を提供し、その高選択性は、下部の基板面に対する窒化物
層の位置に依存しない。
【００２８】 当然のことながら、ここで説明した発明の具体例に対する様々な代替えを、こ
の発明を実施する際に利用しても良い。請求項は本発明の範囲を規定し、その結
果、これらの請求項の範囲内の方法、およびそれらと同等のものを対象とするこ
とを目的とする。
の発明を実施する際に利用しても良い。請求項は本発明の範囲を規定し、その結
果、これらの請求項の範囲内の方法、およびそれらと同等のものを対象とするこ
とを目的とする。
【図１】 この発明の方法によってエッチングされる一般的な構造を示す部分断面図であ
り、エッチングされる酸化物部分と、下部の基板に対して一般的に垂直な窒化物
部分を備えた平坦でない形状を有する。
り、エッチングされる酸化物部分と、下部の基板に対して一般的に垂直な窒化物
部分を備えた平坦でない形状を有する。
【図２】 この発明の方法での使用に適した、より好ましいエッチング装置を示す断面図
である。
である。
Claims (9)
- 【請求項１】 平坦でない表面上に含まれる窒化シリコンに対して高選択性
を示すことができる、窒化シリコンの存在下で酸化シリコンをプラズマエッチン
グする方法であって、 ａ）一つまたはそれ以上のフッ素置換炭化水素エッチングガスと、 ｂ）アセチレンと を含むガスの混合物を、酸化シリコンに接触させる工程を含む方法。 - 【請求項２】 前記フッ素置換炭化水素エッチングガスは、Ｃ4Ｆ8である請
求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記フッ素置換炭化水素エッチングガスは、Ｃ2Ｆ6である請
求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記ガスの混合物は、不活性ガスを含む請求項１に記載の方
法。 - 【請求項５】 前記不活性ガスは、アルゴンである請求項４に記載の方法。
- 【請求項６】 窒化シリコンの存在下で酸化シリコンをプラズマエッチング
する方法であって、 ａ）Ｃ4Ｆ8とＣ2Ｆ6とから選択された一つ以上のフッ素置換炭化水素エッチン
グガスと、 ｂ）Ｃ2Ｈ2と を含むガスの混合物を、酸化シリコンに接触させる工程を含み、 前記エッチングガスに混合するＣ2Ｈ2の量は、エッチングガスの２０〜７０体
積％である方法。 - 【請求項７】 前記エッチングガスに混合するＣ2Ｈ2の量は、エッチングガ
スの約３０〜６０体積％である請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記ガスの混合物は、不活性ガスを含む請求項６に記載の方
法。 - 【請求項９】 前記不活性ガスは、アルゴンである請求項７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/948,275 US5880037A (en) | 1992-09-08 | 1997-10-09 | Oxide etch process using a mixture of a fluorine-substituted hydrocarbon and acetylene that provides high selectivity to nitride and is suitable for use on surfaces of uneven topography |
| US08/948,275 | 1997-10-09 | ||
| PCT/US1998/017039 WO1999019903A1 (en) | 1997-10-09 | 1998-08-17 | Oxide etch process using a mixture of a fluorine-substituted hydrocarbon and acetylene that provides high selectivity to nitride |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001520458A true JP2001520458A (ja) | 2001-10-30 |
Family
ID=25487581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000516370A Withdrawn JP2001520458A (ja) | 1997-10-09 | 1998-08-17 | フッ素置換炭化水素とアセチレンからなり窒化物に対して高選択性を有する混合物を用いた酸化物エッチング方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5880037A (ja) |
| JP (1) | JP2001520458A (ja) |
| WO (1) | WO1999019903A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880036A (en) * | 1992-06-15 | 1999-03-09 | Micron Technology, Inc. | Method for enhancing oxide to nitride selectivity through the use of independent heat control |
| US5651855A (en) * | 1992-07-28 | 1997-07-29 | Micron Technology, Inc. | Method of making self aligned contacts to silicon substrates during the manufacture of integrated circuits |
| US6048798A (en) * | 1996-06-05 | 2000-04-11 | Lam Research Corporation | Apparatus for reducing process drift in inductive coupled plasma etching such as oxide layer |
| US6271141B2 (en) | 1999-03-23 | 2001-08-07 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming materials over uneven surface topologies, and methods of forming insulative materials over and between conductive lines |
| US6294102B1 (en) * | 1999-05-05 | 2001-09-25 | International Business Machines Corporation | Selective dry etch of a dielectric film |
| US6583065B1 (en) * | 1999-08-03 | 2003-06-24 | Applied Materials Inc. | Sidewall polymer forming gas additives for etching processes |
| US6461962B1 (en) * | 1999-09-01 | 2002-10-08 | Tokyo Electron Limited | Etching method |
| US6353007B1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-03-05 | Boehringer Ingelheim Pharmaceuticals, Inc. | Substituted 1-(4-aminophenyl)indoles and their use as anti-inflammatory agents |
| DE10154966A1 (de) * | 2001-10-31 | 2003-05-22 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung |
| US20040224524A1 (en) * | 2003-05-09 | 2004-11-11 | Applied Materials, Inc. | Maintaining the dimensions of features being etched on a lithographic mask |
| JP6315809B2 (ja) * | 2014-08-28 | 2018-04-25 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
| JP2016157793A (ja) | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
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