JP2574094B2 - エッチング方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造分野、特に
200オングストローム以下程度の薄いSiO2膜上に
ポリシリコン(以下、ポリシリコンとはアンドープドポ
リシリコン及びドープドポリシリコンも含むものとす
る)を寸法精度よく形成することが必要なゲート構造の
形成等の分野に利用される電子サイクロトロン共鳴エッ
チング法またはマイクロ波プラズマエッチング法による
エッチング方法に関するものである。更に詳しくは、本
発明は、下地となるSiO2膜が段差を有する場合にも
好適なポリシリコンのエッチング方法に関するものであ
る。
200オングストローム以下程度の薄いSiO2膜上に
ポリシリコン(以下、ポリシリコンとはアンドープドポ
リシリコン及びドープドポリシリコンも含むものとす
る)を寸法精度よく形成することが必要なゲート構造の
形成等の分野に利用される電子サイクロトロン共鳴エッ
チング法またはマイクロ波プラズマエッチング法による
エッチング方法に関するものである。更に詳しくは、本
発明は、下地となるSiO2膜が段差を有する場合にも
好適なポリシリコンのエッチング方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、電子サイクロトロン共鳴(以下、
ECRと記載する)エッチング法あるいはマイクロ波プ
ラズマエッチング法を利用してシリコン基板上にポリシ
リコンを寸法精度良く形成するためのエッチングにおい
ては、フロン113(C2Cl3F3)や、これに少量の6
フッ化イオウ(SF6)を添加したプロセスガスが用いら
れていたが、C2Cl3F3はオゾン層破壊の原因物質と
して使用禁止の方向に向かっており、これに代わる技術
として塩素単独や塩素に10%以下程度の少量のSF6
を添加したプロセスガスが用いられている。
ECRと記載する)エッチング法あるいはマイクロ波プ
ラズマエッチング法を利用してシリコン基板上にポリシ
リコンを寸法精度良く形成するためのエッチングにおい
ては、フロン113(C2Cl3F3)や、これに少量の6
フッ化イオウ(SF6)を添加したプロセスガスが用いら
れていたが、C2Cl3F3はオゾン層破壊の原因物質と
して使用禁止の方向に向かっており、これに代わる技術
として塩素単独や塩素に10%以下程度の少量のSF6
を添加したプロセスガスが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
エッチング方法においては下記のような問題点がある。
C2Cl3F3を使用する方法は上述のように成層圏のオ
ゾン層を破壊するという環境的な問題点があると共に、
エッチング技術的にもポリシリコンのエッチングレート
/SiO2のエッチングレートの選択比が20程度であ
るためオーバエッチを大きくとる場合には、下地となる
SiO2薄膜の部分がブレーク(抜け)する等のおそれが
あった。
エッチング方法においては下記のような問題点がある。
C2Cl3F3を使用する方法は上述のように成層圏のオ
ゾン層を破壊するという環境的な問題点があると共に、
エッチング技術的にもポリシリコンのエッチングレート
/SiO2のエッチングレートの選択比が20程度であ
るためオーバエッチを大きくとる場合には、下地となる
SiO2薄膜の部分がブレーク(抜け)する等のおそれが
あった。
【0004】塩素を単独で使用する方法において、オー
バエッチを行った場合には、図2に示すようなポリシリ
コン(11)の断面形状が下方で細くなる、いわゆる逆テー
パー状態となって寸法精度が悪くなり、かつウエハを割
らないで上面からSEM(走査型電子顕微鏡)で観察評価
するのにも不適当である。更に、図3に示すようにポリ
シリコン(11)と下地のSiO2薄膜(13)の境界でポリシ
リコン(11)の側にくさび形のくびれ(ノッチ)(15)を生じ
易く、致命的な欠陥となることがある。これはポリシリ
コン側壁に付着した塩素イオンや塩素ラジカルが移動
し、部分的なエッチングを進行させるためと考えられ
る。
バエッチを行った場合には、図2に示すようなポリシリ
コン(11)の断面形状が下方で細くなる、いわゆる逆テー
パー状態となって寸法精度が悪くなり、かつウエハを割
らないで上面からSEM(走査型電子顕微鏡)で観察評価
するのにも不適当である。更に、図3に示すようにポリ
シリコン(11)と下地のSiO2薄膜(13)の境界でポリシ
リコン(11)の側にくさび形のくびれ(ノッチ)(15)を生じ
易く、致命的な欠陥となることがある。これはポリシリ
コン側壁に付着した塩素イオンや塩素ラジカルが移動
し、部分的なエッチングを進行させるためと考えられ
る。
【0005】また、塩素にSF6を添加した場合には、
アンダーカットを生じ易い。マスクとしてホトレジスト
マスクを使用の場合には、SF6を塩素の5%以下程度
に抑えればホトレジストの側壁保護効果により何とか異
方性を得られるが、マスクとしてSiO2マスクの場合
は側壁保護物質が全くないためアンダーカットが顕著と
なり、線幅0.5ミクロン程度以下では使用できない。
アンダーカットを生じ易い。マスクとしてホトレジスト
マスクを使用の場合には、SF6を塩素の5%以下程度
に抑えればホトレジストの側壁保護効果により何とか異
方性を得られるが、マスクとしてSiO2マスクの場合
は側壁保護物質が全くないためアンダーカットが顕著と
なり、線幅0.5ミクロン程度以下では使用できない。
【0006】従って、本発明の目的は、アンダーカット
を生ずることがない、寸法精度に優れたポリシリコンの
エッチング方法を提供することにある。
を生ずることがない、寸法精度に優れたポリシリコンの
エッチング方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係るエッ
チング方法は、ECRエッチング法またはマイクロ波プ
ラズマエッチング法によるポリシリコンのエッチング方
法において、エッチング用プロセスガスとしてCl2+
HBrを使用し、塩素は全体の50〜70%とする第1
工程と、HBr+Heを使用し、HBrは全体の20〜
50%とし、試料台に−100〜−30Vの低いバイア
ス電圧を印加する第2工程よりなることを特徴とする
(以下、第1発明と記載する)。
チング方法は、ECRエッチング法またはマイクロ波プ
ラズマエッチング法によるポリシリコンのエッチング方
法において、エッチング用プロセスガスとしてCl2+
HBrを使用し、塩素は全体の50〜70%とする第1
工程と、HBr+Heを使用し、HBrは全体の20〜
50%とし、試料台に−100〜−30Vの低いバイア
ス電圧を印加する第2工程よりなることを特徴とする
(以下、第1発明と記載する)。
【0008】更に、本発明に係るエッチング方法は、E
CRエッチング法またはマイクロ波プラズマエッチング
法によるポリシリコンのエッチング方法において、試料
台に比較的高い−100〜−250Vのバイアス電圧を
印加する第1工程と、−100〜−30Vの低いバイア
ス電圧を印加する第2工程よりなり、且つ第1工程及び
第2工程のエッチング用プロセスガスとしてHBr+H
eをHBrがHBr+Heの20〜50%となる割合で
使用することを特徴とする(以下、第2発明と記載す
る)。
CRエッチング法またはマイクロ波プラズマエッチング
法によるポリシリコンのエッチング方法において、試料
台に比較的高い−100〜−250Vのバイアス電圧を
印加する第1工程と、−100〜−30Vの低いバイア
ス電圧を印加する第2工程よりなり、且つ第1工程及び
第2工程のエッチング用プロセスガスとしてHBr+H
eをHBrがHBr+Heの20〜50%となる割合で
使用することを特徴とする(以下、第2発明と記載す
る)。
【0009】また、本発明の第2発明においては、前記
のHBr+Heを使用する第1工程開始時に塩素を約5
〜15秒間、HBrの50〜150%を添加することも
できる。
のHBr+Heを使用する第1工程開始時に塩素を約5
〜15秒間、HBrの50〜150%を添加することも
できる。
【0010】
【作用】本発明の第1発明においては、図1のようなE
CR型エッチング装置を使用するのが望ましい。段差の
ある下地を有するポリシリコン膜のエッチング前の断面
形状を図4に示す。本発明の第1発明の方法において
は、第1工程の前に加工室(1)内を10-5〜10-6トー
ル程度の圧力まで真空引きした後、第1工程はCl2+
HBr(塩素は全体の50〜70%)で真空度は高すぎな
いよう7×10-3トール程度とし、試料台には適度のR
Fバイアスを印加する。例えばエッチング中のプラズマ
光の特定波長の強度変化を追跡する方式の終点検出装置
でSiCl4の波長の強度変化を観察し、強度変化がほ
ぼ無くなるまでを第1工程とする。
CR型エッチング装置を使用するのが望ましい。段差の
ある下地を有するポリシリコン膜のエッチング前の断面
形状を図4に示す。本発明の第1発明の方法において
は、第1工程の前に加工室(1)内を10-5〜10-6トー
ル程度の圧力まで真空引きした後、第1工程はCl2+
HBr(塩素は全体の50〜70%)で真空度は高すぎな
いよう7×10-3トール程度とし、試料台には適度のR
Fバイアスを印加する。例えばエッチング中のプラズマ
光の特定波長の強度変化を追跡する方式の終点検出装置
でSiCl4の波長の強度変化を観察し、強度変化がほ
ぼ無くなるまでを第1工程とする。
【0011】ここで、一旦真空引した後、HBr+He
(HBrは全体の20〜50%)を入れ、真空度を高過ぎ
ないよう1.5×10-2トール程度に設定し、段差部の
ポリシリコンが完全に除去されるまでエッチングする。
エッチングの反応として主なものは次の如く推定され
る。
(HBrは全体の20〜50%)を入れ、真空度を高過ぎ
ないよう1.5×10-2トール程度に設定し、段差部の
ポリシリコンが完全に除去されるまでエッチングする。
エッチングの反応として主なものは次の如く推定され
る。
【0012】
【化1】Si+2Cl2→SiCl4↑
【化2】Si+2Br2→SiBr4 ここでSiCl4は気化し真空ポンプに吸引されるが、
SiBr4はウエハ面が50℃以下程度の低温であれば
一部分がエッチングされた側壁に付着して側壁保護膜と
して作用し異方性が得られる。
SiBr4はウエハ面が50℃以下程度の低温であれば
一部分がエッチングされた側壁に付着して側壁保護膜と
して作用し異方性が得られる。
【0013】第1工程ではプロセスガスとして塩素とH
Brを使用しているが、塩素はエッチレートを高め、H
Brは側壁保護による異方性を高めるという作用をして
いる。第1工程はポリシリコンが除去され、SiO2薄
膜が露出するまでのほぼジャストエッチの時間であるた
め、塩素がプロセスガス中に50〜70%程度まで混入
していても、図2の如き逆テーパや図3の如きノッチ(1
5)を生じない。
Brを使用しているが、塩素はエッチレートを高め、H
Brは側壁保護による異方性を高めるという作用をして
いる。第1工程はポリシリコンが除去され、SiO2薄
膜が露出するまでのほぼジャストエッチの時間であるた
め、塩素がプロセスガス中に50〜70%程度まで混入
していても、図2の如き逆テーパや図3の如きノッチ(1
5)を生じない。
【0014】第2工程は、第1工程とは異なりオーバエ
ッチを行っているので、逆テーパやノッチを生じ易い塩
素を使用せず、HBr+Heでエッチングする。このと
きBrはSiBr4を生成するが、これによって段差に
残っていたポリシリコンは除去されると共に一部は側壁
保護膜として作用しているものと考えられる。
ッチを行っているので、逆テーパやノッチを生じ易い塩
素を使用せず、HBr+Heでエッチングする。このと
きBrはSiBr4を生成するが、これによって段差に
残っていたポリシリコンは除去されると共に一部は側壁
保護膜として作用しているものと考えられる。
【0015】なお、Heはエッチングを補助すると共に
プラズマ中の電位の均一化の作用をし、結果的にはエッ
チレートの試料面内均一化の作用をしていると考えられ
る。プロセスガスのガス圧を第1工程、第2工程とも高
過ぎないようそれぞれ7×10-3トール、1.5×10
-2トール程度に設定するのは、SiBr4が側壁保護膜
としてエッチングされた側壁に付着し易いようにするた
めである。
プラズマ中の電位の均一化の作用をし、結果的にはエッ
チレートの試料面内均一化の作用をしていると考えられ
る。プロセスガスのガス圧を第1工程、第2工程とも高
過ぎないようそれぞれ7×10-3トール、1.5×10
-2トール程度に設定するのは、SiBr4が側壁保護膜
としてエッチングされた側壁に付着し易いようにするた
めである。
【0016】本発明の第2発明においても、図1のよう
なECR型エッチング装置を使用するのが望ましい。段
差のある下地を有するポリシリコン膜のエッチング前の
断面形状を図4に示す。
なECR型エッチング装置を使用するのが望ましい。段
差のある下地を有するポリシリコン膜のエッチング前の
断面形状を図4に示す。
【0017】本発明の第2発明の方法においても、第1
工程の前に加工室(1)内を10-5〜10-6トール程度の
圧力まで真空引きする。本発明の第2発明においては、
第1工程及び第2工程共プロセスガスとしてHBr+H
e(HBrはHBr+Heの20〜50%)を使用する。
第1工程においては、HBr+Heのプロセスガスを使
用し、加工室(1)の排気口を絞るなどにより真空度が高
すぎないよう7×10-3トール程度に調節し、試料台に
は例えばVdc=−100〜−250V程度の比較的高い
バイアス電圧を印加する。終点検出装置で例えばSiの
波長の強度変化を観察し、強度変化がほぼ無くなるまで
を第1工程とする。
工程の前に加工室(1)内を10-5〜10-6トール程度の
圧力まで真空引きする。本発明の第2発明においては、
第1工程及び第2工程共プロセスガスとしてHBr+H
e(HBrはHBr+Heの20〜50%)を使用する。
第1工程においては、HBr+Heのプロセスガスを使
用し、加工室(1)の排気口を絞るなどにより真空度が高
すぎないよう7×10-3トール程度に調節し、試料台に
は例えばVdc=−100〜−250V程度の比較的高い
バイアス電圧を印加する。終点検出装置で例えばSiの
波長の強度変化を観察し、強度変化がほぼ無くなるまで
を第1工程とする。
【0018】次に、プラズマ条件はそのままとしてバイ
アス電圧のみをイオンエネルギーが基板に損傷を与えな
い値(例えばVdc=−30〜−100V)に下げ、段差部
のポリシリコンが完全に除去されるまでエッチングす
る。第2工程において印加するバイアス電圧は、基板に
損傷を与えない範囲であること、ポリシリコンの下地に
ある200オングストローム以下程度の熱酸化膜(Si
O2)との選択比(ポリシリコンのエッチレート/熱酸化
膜のエッチレート)が十分大きく、ストリンガー除去の
ためのオーバエッチング後も熱酸化膜が十分に残るこ
と、エッチングすべきポリシリコンの異方性とエッチン
グ速度ができるだけ良い条件であることを考慮して上記
範囲内で適宜決定される。
アス電圧のみをイオンエネルギーが基板に損傷を与えな
い値(例えばVdc=−30〜−100V)に下げ、段差部
のポリシリコンが完全に除去されるまでエッチングす
る。第2工程において印加するバイアス電圧は、基板に
損傷を与えない範囲であること、ポリシリコンの下地に
ある200オングストローム以下程度の熱酸化膜(Si
O2)との選択比(ポリシリコンのエッチレート/熱酸化
膜のエッチレート)が十分大きく、ストリンガー除去の
ためのオーバエッチング後も熱酸化膜が十分に残るこ
と、エッチングすべきポリシリコンの異方性とエッチン
グ速度ができるだけ良い条件であることを考慮して上記
範囲内で適宜決定される。
【0019】主たるエッチング反応は上記「化2」と同
様であるものと推定される。ここで、SiBr4はウエ
ハ面が50℃以下程度の低温であれば、一部はエッチン
グされた側壁に付着して側壁保護膜として作用し、異方
性が得られる。また、その他のSiBr4は真空ポンプ
により吸引、除去される。
様であるものと推定される。ここで、SiBr4はウエ
ハ面が50℃以下程度の低温であれば、一部はエッチン
グされた側壁に付着して側壁保護膜として作用し、異方
性が得られる。また、その他のSiBr4は真空ポンプ
により吸引、除去される。
【0020】また、Heはスパッタリング効果によりエ
ッチングを補助すると共にエッチング速度の面内均一化
の作用をする。
ッチングを補助すると共にエッチング速度の面内均一化
の作用をする。
【0021】更に、第1工程のバイアス電圧を高く設定
するのは、ポリシリコン上の自然酸化膜を除去し易くす
るという作用とエッチング速度を高め、異方性を良くす
るという作用をしている。また、真空度を第1工程、第
2工程共高過ぎないように1.5×10-2トール程度に
設定するのは、SiBr4が側壁保護膜としてエッチン
グされた側壁に付着し易いようにするためである。
するのは、ポリシリコン上の自然酸化膜を除去し易くす
るという作用とエッチング速度を高め、異方性を良くす
るという作用をしている。また、真空度を第1工程、第
2工程共高過ぎないように1.5×10-2トール程度に
設定するのは、SiBr4が側壁保護膜としてエッチン
グされた側壁に付着し易いようにするためである。
【0022】
【実施例】図4に段差のあるSiO2膜(16)、(17)の上
に段差にそってCVD等の方法で付けられたポリシリコ
ン(111)の例を示してある。マスク(112)、(212)はSi
O2で形成されている。図4はエッチング前の形状であ
り、第1工程終了後は図5の如き形状となる。図5では
段差の隅部にポリシリコン(211)が残っている。これを
通常ストリンガーと称しているが、これが残っていると
隣のポリシリコン線との間が電気的に短絡してしまい不
良となるので完全に除去しなければならない。図6は第
2工程後のストリンガーが完全に除去された形状を示し
ている。
に段差にそってCVD等の方法で付けられたポリシリコ
ン(111)の例を示してある。マスク(112)、(212)はSi
O2で形成されている。図4はエッチング前の形状であ
り、第1工程終了後は図5の如き形状となる。図5では
段差の隅部にポリシリコン(211)が残っている。これを
通常ストリンガーと称しているが、これが残っていると
隣のポリシリコン線との間が電気的に短絡してしまい不
良となるので完全に除去しなければならない。図6は第
2工程後のストリンガーが完全に除去された形状を示し
ている。
【0023】さて、本発明の第1発明における第1工程
では、一旦1×10-6トールまで真空引きした後、Cl
2:30SCCMとHBr:15SCCMを図示してい
ないマスフローコントローラーを介してイオン化室(2)
にガス導入口(5)より導入する。その後、主コイル(8)に
よってイオン化室(2)内に875ガウスの磁場を発生さ
せると共にマイクロ波導波管(3)より2.45GHzのマ
イクロ波を導入してECR(電子サイクロトン共鳴)の条
件を造り、プラズマを発生させ、試料台(6)上の試料(7)
に照射する。このとき異方性とエッチレート向上を目的
として試料台(6)に高周波電源(9)を使用してバイアス電
圧を付加する。このときの電圧は−150Vにする。第
1工程の間SiCl4プラズマ光の波長強度の変化を終
点検出装置で観察し、強度の急低下後ほぼ一定(ディス
プレイ上では線がほぼ水平)になったところで停止し、
一旦真空引きする。ここで、終点検出装置は、反応ガ
ス、反応生成物、エッチングされる薄膜などからの発光
を波長毎に分光し、終点で発光強度が急激に変化する波
長の強度を連続的に測定して急激な変化をディスプレイ
上に表示すると共に終点の信号を出す構成となってい
る。本例ではポリシリコンが第1工程の終了時、ほとん
ど無くなるため、SiCl4の生成が急減し、その発光
強度も急に弱くなるので、その変化から終点を決定し
た。圧力が1×10-5トール程度に下がったところで、
第2工程のプロセスガスとしてHBr:30SCCMと
He:90SCCMをマスフローコントローラを介して
イオン化室に導入し、エッチングを行う。このときのエ
ッチングは酸化膜の薄い部分(17)が抜けてしまわないよ
うにしなければならないので試料台にかけるバイアス電
圧は低く−70Vに設定し、ストリンガー(211)がなく
なるまでエッチングを行う。ストリンガーは量としては
微少なので、終点検出が明瞭でないが、第1工程の終点
は極めて明瞭に把握できるので、第2工程の終点はタイ
マーで選定しても問題ない。
では、一旦1×10-6トールまで真空引きした後、Cl
2:30SCCMとHBr:15SCCMを図示してい
ないマスフローコントローラーを介してイオン化室(2)
にガス導入口(5)より導入する。その後、主コイル(8)に
よってイオン化室(2)内に875ガウスの磁場を発生さ
せると共にマイクロ波導波管(3)より2.45GHzのマ
イクロ波を導入してECR(電子サイクロトン共鳴)の条
件を造り、プラズマを発生させ、試料台(6)上の試料(7)
に照射する。このとき異方性とエッチレート向上を目的
として試料台(6)に高周波電源(9)を使用してバイアス電
圧を付加する。このときの電圧は−150Vにする。第
1工程の間SiCl4プラズマ光の波長強度の変化を終
点検出装置で観察し、強度の急低下後ほぼ一定(ディス
プレイ上では線がほぼ水平)になったところで停止し、
一旦真空引きする。ここで、終点検出装置は、反応ガ
ス、反応生成物、エッチングされる薄膜などからの発光
を波長毎に分光し、終点で発光強度が急激に変化する波
長の強度を連続的に測定して急激な変化をディスプレイ
上に表示すると共に終点の信号を出す構成となってい
る。本例ではポリシリコンが第1工程の終了時、ほとん
ど無くなるため、SiCl4の生成が急減し、その発光
強度も急に弱くなるので、その変化から終点を決定し
た。圧力が1×10-5トール程度に下がったところで、
第2工程のプロセスガスとしてHBr:30SCCMと
He:90SCCMをマスフローコントローラを介して
イオン化室に導入し、エッチングを行う。このときのエ
ッチングは酸化膜の薄い部分(17)が抜けてしまわないよ
うにしなければならないので試料台にかけるバイアス電
圧は低く−70Vに設定し、ストリンガー(211)がなく
なるまでエッチングを行う。ストリンガーは量としては
微少なので、終点検出が明瞭でないが、第1工程の終点
は極めて明瞭に把握できるので、第2工程の終点はタイ
マーで選定しても問題ない。
【0024】次に、本発明の第2発明において、一旦1
×10-6トールまで真空引きした後、第1工程ではHB
r:30SCCMとHe:90SCCMを図示していな
いマスフローコントローラを介してイオン化室(2)にガ
ス導入口(5)より導入する。その後、主コイル(8)によっ
てイオン化室内に875ガウスの磁場を発生させると共
に、マイクロ波導波管(3)より2.45GHzのマイクロ
波を導入してECRの条件を作り、プラズマを発生さ
せ、試料台(6)上の試料(7)に照射する。このとき、異方
性とエッチレート向上を目的として試料台(6)に高周波
電源を使用して−150Vのバイアス電圧を印加する。
×10-6トールまで真空引きした後、第1工程ではHB
r:30SCCMとHe:90SCCMを図示していな
いマスフローコントローラを介してイオン化室(2)にガ
ス導入口(5)より導入する。その後、主コイル(8)によっ
てイオン化室内に875ガウスの磁場を発生させると共
に、マイクロ波導波管(3)より2.45GHzのマイクロ
波を導入してECRの条件を作り、プラズマを発生さ
せ、試料台(6)上の試料(7)に照射する。このとき、異方
性とエッチレート向上を目的として試料台(6)に高周波
電源を使用して−150Vのバイアス電圧を印加する。
【0025】第1工程の間、例えばSiプラズマ光の波
長の強度変化を終点検出装置で観察し、光強度の急低下
後ほぼ一定(ディスプレイ上では線がほぼ水平)になった
ところで、第2工程としてバイアス電圧を−70Vに下
げ、ストリンガー即ち段差部のポリシリコン(211)が完
全に除去されるまでエッチングする。
長の強度変化を終点検出装置で観察し、光強度の急低下
後ほぼ一定(ディスプレイ上では線がほぼ水平)になった
ところで、第2工程としてバイアス電圧を−70Vに下
げ、ストリンガー即ち段差部のポリシリコン(211)が完
全に除去されるまでエッチングする。
【0026】また、第1工程でのHBr+Heでのエッ
チングの開始時に、塩素を約5〜15秒間、HBrの5
0〜150%を添加すれば、第1工程のエッチレートと
異方性が更に向上する。
チングの開始時に、塩素を約5〜15秒間、HBrの5
0〜150%を添加すれば、第1工程のエッチレートと
異方性が更に向上する。
【0027】
【発明の効果】本発明の第1発明によれば、第1工程の
プロセスガスとしてCl2+HBrを使用し、塩素の量
を抑えているので、エッチレートは高くなるが、ジャス
トエッチまでなので塩素による逆テーパやノッチを生じ
る欠点は出てこない。そして、第2工程のプロセスガス
としてはHBr+Heを使用しており、ここで、HBr
は塩素より活性が低く、ノッチを生ずる恐れがないの
で、致命的欠陥は除かれ、更に、圧力はSiBr4の側
壁保護効果を現す程度に調整するので、ストリンガーを
除去するためのオーバエッチングにおいても異方性よ
く、ノッチなどの欠陥を生じない。
プロセスガスとしてCl2+HBrを使用し、塩素の量
を抑えているので、エッチレートは高くなるが、ジャス
トエッチまでなので塩素による逆テーパやノッチを生じ
る欠点は出てこない。そして、第2工程のプロセスガス
としてはHBr+Heを使用しており、ここで、HBr
は塩素より活性が低く、ノッチを生ずる恐れがないの
で、致命的欠陥は除かれ、更に、圧力はSiBr4の側
壁保護効果を現す程度に調整するので、ストリンガーを
除去するためのオーバエッチングにおいても異方性よ
く、ノッチなどの欠陥を生じない。
【0028】本発明の第2発明によれば、プロセスガス
として塩素よりも活性が低く、ノッチを生ずる恐れがな
いHBr+Heを使用しており、また、エッチング中の
圧力を調節すれば反応生成物であるSiBr4による側
壁保護効果も得られるので、ストリンガーを除去するた
めのオーバエッチングにおいても異方性よく、ノッチな
どの欠陥を生じない。なお、第2発明では、第1工程と
第2工程は同じプロセスガスを使用するために、各工程
で異なるプロセスガスを使用する操作とは異なり、第2
工程に入る前に第1工程で使用したプロセスガスを排気
するために要する時間が不要のため全体のサイクル時間
を1分程度短縮することが可能で、生産性が向上する。
として塩素よりも活性が低く、ノッチを生ずる恐れがな
いHBr+Heを使用しており、また、エッチング中の
圧力を調節すれば反応生成物であるSiBr4による側
壁保護効果も得られるので、ストリンガーを除去するた
めのオーバエッチングにおいても異方性よく、ノッチな
どの欠陥を生じない。なお、第2発明では、第1工程と
第2工程は同じプロセスガスを使用するために、各工程
で異なるプロセスガスを使用する操作とは異なり、第2
工程に入る前に第1工程で使用したプロセスガスを排気
するために要する時間が不要のため全体のサイクル時間
を1分程度短縮することが可能で、生産性が向上する。
【0029】また、本発明の第1発明及び第2発明によ
れば、プラズマ生成と試料台のバイアス電圧を独立に制
御できるECRエッチング法やマイクロ波プラズマエッ
チング法で行っているため、例えば試料台のバイアス電
圧を下げることにより選択比(ポリシリコン/SiO2の
エッチングレート比)を無限大まで上げる、即ちポリシ
リコンはエッチングされるがSiO2はエッチングされ
ない条件を得ることが可能で、将来下地のSiO2膜が
100オングストローム程度に薄くなってもオーバエッ
チによってこれが抜けてしまうという問題を生じないよ
うにできる。
れば、プラズマ生成と試料台のバイアス電圧を独立に制
御できるECRエッチング法やマイクロ波プラズマエッ
チング法で行っているため、例えば試料台のバイアス電
圧を下げることにより選択比(ポリシリコン/SiO2の
エッチングレート比)を無限大まで上げる、即ちポリシ
リコンはエッチングされるがSiO2はエッチングされ
ない条件を得ることが可能で、将来下地のSiO2膜が
100オングストローム程度に薄くなってもオーバエッ
チによってこれが抜けてしまうという問題を生じないよ
うにできる。
【図1】ECRエッチング装置の基本構造を示す断面図
である。
である。
【図2】逆テーパ形状にエッチングされた例を示す断面
図である。
図である。
【図3】逆テーパとノッチを生じたエッチング例を示す
断面図である。
断面図である。
【図4】段差付ポリシリコン膜のエッチング前の形状を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図5】第1ステップ終了時のストリンガーの残った形
状を示す断面図である。
状を示す断面図である。
【図6】第2ステップが終了し、ストリンガーがなく、
異方性よくエッチングされた例を示す断面図である。
異方性よくエッチングされた例を示す断面図である。
1 加工室 2 イオン化室 3 マイクロ波導波管 4 石英ガラス 5 ガス導入口 6 試料台 7 試料 8 主コイル 9 高周波電源 10 イオン流 11,111 ポリシリコン 12,112,212 マスク 13 SiO2薄膜 14 シリコン 15 ノッチ 16 SiO2(厚い部分) 17 SiO2(薄い部分)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 正幸 千葉県館山市山本1580番地 株式会社エ ヌ・エム・ビーセミコンダクター内 (72)発明者 岡 直樹 千葉県館山市山本1580番地 株式会社エ ヌ・エム・ビーセミコンダクター内
Claims (3)
- 【請求項1】 電子サイクロトロン共鳴エッチング法ま
たはマイクロ波プラズマエッチング法によるアンドープ
ドポリシリコンあるいはドープドポリシリコンのエッチ
ング方法において、エッチング用プロセスガスとして塩
素(Cl2)+臭化水素(HBr)を使用し、塩素は全体の
50〜70%とする第1工程と、HBr+ヘリウム(H
e)を使用し、HBrは全体の20〜50%とし、試料
台に−100〜−30Vの低いバイアス電圧を印加する
第2工程よりなることを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項2】 電子サイクロトロン共鳴エッチング法ま
たはマイクロ波プラズマエッチング法によるアンドープ
ドポリシリコンあるいはドープドポリシリコンのエッチ
ング方法において、試料台に比較的高い−100〜−2
50Vのバイアス電圧を印加する第1工程と、−100
〜−30Vの低いバイアス電圧を印加する第2工程より
なり、且つ第1工程及び第2工程のエッチング用プロセ
スガスとしてHBr+HeをHBrがHBr+Heの2
0〜50%となる割合で使用することを特徴とするエッ
チング方法。 - 【請求項3】 前記のHBr+Heを使用する第1工程
開始時に塩素を約5〜15秒間、HBrの50〜150
%を添加する請求項2記載のエッチング方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4041567A JP2574094B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | エッチング方法 |
US08/022,634 US5336365A (en) | 1992-02-27 | 1993-02-25 | Polysilicon etching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4041567A JP2574094B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | エッチング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05243188A JPH05243188A (ja) | 1993-09-21 |
JP2574094B2 true JP2574094B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=12612026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4041567A Expired - Fee Related JP2574094B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | エッチング方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
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US5759922A (en) * | 1993-08-25 | 1998-06-02 | Micron Technology, Inc. | Control of etch profiles during extended overetch |
US5449433A (en) * | 1994-02-14 | 1995-09-12 | Micron Semiconductor, Inc. | Use of a high density plasma source having an electrostatic shield for anisotropic polysilicon etching over topography |
US5453156A (en) * | 1994-11-01 | 1995-09-26 | Taiwan Semiconductor Manufactoring Company Ltd. | Anisotropic polysilicon plasma etch using fluorine gases |
US5665203A (en) * | 1995-04-28 | 1997-09-09 | International Business Machines Corporation | Silicon etching method |
US5550085A (en) * | 1995-09-07 | 1996-08-27 | Winbond Electronics Corp. | Method for making a buried contact |
US5674354A (en) * | 1995-09-29 | 1997-10-07 | United Microelectronics Corporation | Method for etching a conducting layer of the step-covered structure for semiconductor fabrication |
US5932488A (en) * | 1996-02-09 | 1999-08-03 | Citizen Watch Co., Ltd. | Method of dry etching |
US6270948B1 (en) * | 1996-08-22 | 2001-08-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming pattern |
US5759920A (en) * | 1996-11-15 | 1998-06-02 | International Business Machines Corporation | Process for making doped polysilicon layers on sidewalls |
US6479373B2 (en) * | 1997-02-20 | 2002-11-12 | Infineon Technologies Ag | Method of structuring layers with a polysilicon layer and an overlying metal or metal silicide layer using a three step etching process with fluorine, chlorine, bromine containing gases |
JP3176311B2 (ja) | 1997-03-31 | 2001-06-18 | 日本電気株式会社 | シリコン層のエッチング方法 |
US6025273A (en) * | 1998-04-06 | 2000-02-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method for etching reliable small contact holes with improved profiles for semiconductor integrated circuits using a carbon doped hard mask |
JPH11330262A (ja) * | 1998-05-15 | 1999-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
US5948703A (en) * | 1998-06-08 | 1999-09-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of soft-landing gate etching to prevent gate oxide damage |
US6071822A (en) * | 1998-06-08 | 2000-06-06 | Plasma-Therm, Inc. | Etching process for producing substantially undercut free silicon on insulator structures |
TW449832B (en) * | 1999-01-04 | 2001-08-11 | United Microelectronics Corp | Removing method of polysilicon defect |
US6613679B2 (en) * | 1999-12-22 | 2003-09-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor device |
US6605543B1 (en) * | 1999-12-30 | 2003-08-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Process to control etch profiles in dual-implanted silicon films |
US6514378B1 (en) | 2000-03-31 | 2003-02-04 | Lam Research Corporation | Method for improving uniformity and reducing etch rate variation of etching polysilicon |
KR20020050514A (ko) * | 2000-12-21 | 2002-06-27 | 박종섭 | 반도체 소자의 플러그 형성방법 |
US20020199016A1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-26 | Freedman Avraham T. | Automated control of outbound transist links in a multi-homed BGP routing environment |
JP3891087B2 (ja) * | 2002-09-27 | 2007-03-07 | ヤマハ株式会社 | ポリシリコンエッチング方法 |
US7151277B2 (en) | 2003-07-03 | 2006-12-19 | The Regents Of The University Of California | Selective etching of silicon carbide films |
JP4801553B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2011-10-26 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及び半導体デバイスの製造方法 |
JP5316412B2 (ja) * | 2007-08-31 | 2013-10-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2009259863A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Tokyo Electron Ltd | ドライエッチング処理装置及びドライエッチング方法 |
JP7017405B2 (ja) * | 2017-12-27 | 2022-02-08 | エイブリック株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4349409A (en) * | 1980-05-12 | 1982-09-14 | Fujitsu Limited | Method and apparatus for plasma etching |
US4468285A (en) * | 1983-12-22 | 1984-08-28 | Advanced Micro Devices, Inc. | Plasma etch process for single-crystal silicon with improved selectivity to silicon dioxide |
US4799991A (en) * | 1987-11-02 | 1989-01-24 | Motorola, Inc. | Process for preferentially etching polycrystalline silicon |
US5030590A (en) * | 1989-06-09 | 1991-07-09 | Applied Materials, Inc. | Process for etching polysilicon layer in formation of integrated circuit structure |
US5013398A (en) * | 1990-05-29 | 1991-05-07 | Micron Technology, Inc. | Anisotropic etch method for a sandwich structure |
US5094712A (en) * | 1990-10-09 | 1992-03-10 | Micron Technology, Inc. | One chamber in-situ etch process for oxide and conductive material |
US5160407A (en) * | 1991-01-02 | 1992-11-03 | Applied Materials, Inc. | Low pressure anisotropic etch process for tantalum silicide or titanium silicide layer formed over polysilicon layer deposited on silicon oxide layer on semiconductor wafer |
US5147499A (en) * | 1991-07-24 | 1992-09-15 | Applied Materials, Inc. | Process for removal of residues remaining after etching polysilicon layer in formation of integrated circuit structure |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4041567A patent/JP2574094B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-02-25 US US08/022,634 patent/US5336365A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05243188A (ja) | 1993-09-21 |
US5336365A (en) | 1994-08-09 |
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