JP2598524B2 - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JP2598524B2
JP2598524B2 JP1248551A JP24855189A JP2598524B2 JP 2598524 B2 JP2598524 B2 JP 2598524B2 JP 1248551 A JP1248551 A JP 1248551A JP 24855189 A JP24855189 A JP 24855189A JP 2598524 B2 JP2598524 B2 JP 2598524B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
silicon nitride
nitride film
etching
dry etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1248551A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03109729A (en
Inventor
幹男 野中
Original Assignee
株式会社芝浦製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社芝浦製作所 filed Critical 株式会社芝浦製作所
Priority to JP1248551A priority Critical patent/JP2598524B2/en
Publication of JPH03109729A publication Critical patent/JPH03109729A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2598524B2 publication Critical patent/JP2598524B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、IC等の半導体装置の製造に使用されるドラ
イエッチング方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a dry etching method used for manufacturing a semiconductor device such as an IC.

(従来の技術) ドライエッチング方法は、シリコン等からなる半導体
基板上に各種の膜を堆積させた後、フレオン等のガスプ
ラズマを利用して前記膜を選択的にエッチングする技術
である。
(Prior Art) The dry etching method is a technique in which, after depositing various films on a semiconductor substrate made of silicon or the like, the films are selectively etched using gas plasma such as freon.

このドライエッチング方法に関しては種々の技術が開
発されているが、なかでもケミカルドライエッチング方
法は、等法的で高い選択性のエッチングが可能であると
ころから、広く利用されている。
Various techniques have been developed for the dry etching method. Among them, the chemical dry etching method is widely used because it is legal and can perform highly selective etching.

このケミカルドライエッチング方法は、プラズマ発生
装置内でマイクロ液プラズマによって反応性ガスを励起
させて活性種を生成し、この活性種を反応室内に導入し
て被処理物と反応させることにより選択的にエッチング
を行うもので、エッチングのための反応性ガスの選択が
重要なキーポイントである。
In this chemical dry etching method, a reactive gas is excited by micro liquid plasma in a plasma generator to generate active species, and the active species is introduced into a reaction chamber to react with an object to be processed. Etching is performed, and selection of a reactive gas for etching is an important key point.

この反応性ガスとしては、従来から、フレオンガス
(CF4)、酸素ガス(O2)および窒素ガス(N2)の混合
ガスが多用されている。
As this reactive gas, a mixed gas of freon gas (CF4), oxygen gas (O2) and nitrogen gas (N2) has been frequently used.

(発明が解決しようとする課題) 従来のケミカルドライエッチング方法においては、シ
リコン窒化膜をエッチングする場合、シリコン窒化膜の
下地にあるシリコン酸化膜との選択的なエッチングが困
難になるという欠点がある。すなわち、従来技術では、
選択比(シリコン窒化膜エッチング速度/シリコン酸化
膜エッチング速度)は5程度しか得られていなかった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional chemical dry etching method, when etching a silicon nitride film, there is a disadvantage that it is difficult to selectively etch a silicon oxide film underlying a silicon nitride film. . That is, in the prior art,
The selectivity (silicon nitride film etching rate / silicon oxide film etching rate) was only about 5 obtained.

特に、最近はシリコン窒化膜の下地であるシリコン酸
化膜が薄膜化されてきており、上記のように選択比が5
程度ではシリコン酸化膜上にピンホール等の欠陥が生じ
る恐れが多分にあった。
In particular, recently, the silicon oxide film, which is the base of the silicon nitride film, has been made thinner, and the selectivity is 5 as described above.
If the degree is about, a defect such as a pinhole may possibly occur on the silicon oxide film.

上記選択比を向上させるため、反応性ガスとしてNF3
ガスに塩素ガスを混合したものを使用する方法がある。
しかしながら、この方法では、選択比は30程度まで向上
するが、シリコン窒化膜のエッチング速度は100オング
ストローム/分程度と低い値となってしまう。
In order to improve the above selectivity, NF3 as a reactive gas
There is a method of using a mixture of gas and chlorine gas.
However, in this method, the selectivity is improved to about 30, but the etching rate of the silicon nitride film is a low value of about 100 Å / min.

(発明の目的) 本発明は従来技術における上述のごとき欠点を解決す
べくなされたもので、被処理物と下地との選択比を高
め、かつ被処理物の高速エッチングを可能とするドライ
エッチング方法を提供することを目的とするものであ
る。
(Object of the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks in the prior art, and a dry etching method for increasing the selectivity between an object to be processed and a base and enabling high-speed etching of the object to be processed. The purpose is to provide.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明のドライエッチング方法は、上記目的を達成す
るため、真空容器の内部にシリコン窒化膜を有する被処
理物を搬入し、プラズマ発生装置によって活性化された
反応性ガスを前記被処理物の表面に供給して前記シリコ
ン窒化膜をエッチングするドライエッチング方法であっ
て、前記反応性ガスとして、フッ素を含むガスと、酸素
ガスと、塩素ガスと、少なくとも水素を含むガスとの混
合ガスを使用し、前記塩素ガス及び前記少なくとも水素
を含むガスのそれぞれの供給量を制御して、シリコン窒
化膜とその下地との選択比及びシリコン窒化膜のエッチ
ング速度を最適化することを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) According to a dry etching method of the present invention, in order to achieve the above object, an object to be processed having a silicon nitride film is loaded into a vacuum vessel and a reaction activated by a plasma generator is performed. A dry gas method for supplying a reactive gas to the surface of the workpiece to etch the silicon nitride film, wherein the reactive gas includes a gas containing fluorine, an oxygen gas, a chlorine gas, and at least hydrogen. Using a mixed gas with a gas containing at least one of them, controlling the supply amounts of the chlorine gas and the gas containing at least hydrogen to optimize the selectivity between the silicon nitride film and its base and the etching rate of the silicon nitride film. It is characterized by doing.

上記のフッ素を含むガスとしては、フレオンガス
(CF4)のほか、NF3、SF6等も使用できる。また、の
水素を含有するガスとしては例えば水素、水、アルコー
ル、メタン等を使用することができる。
As the above-mentioned gas containing fluorine, NF3, SF6 and the like can be used in addition to freon gas (CF4). As the hydrogen-containing gas, for example, hydrogen, water, alcohol, methane and the like can be used.

(作用) 上述のように本発明のドライエッチング方法において
は、反応性ガスとして、フッ素を含むガスと、酸素ガス
と、塩素ガスと、水素を含有するガスとの混合ガスを使
用し、塩素ガス及び水素を含有するガスのそれぞれの供
給量を制御して被処理物と下地とのエッチング選択比が
最適となるようにしてエッチングを行うようにしたの
で、被処理物と下地のエッチング選択比が大幅に増大
し、しかも被処理物を高速でエッチングすることができ
る。
(Operation) As described above, in the dry etching method of the present invention, a mixed gas of a gas containing fluorine, an oxygen gas, a chlorine gas, and a gas containing hydrogen is used as the reactive gas. And the amount of gas containing hydrogen is controlled so that the etching selectivity between the object to be processed and the base is optimized so that the etching selectivity between the object to be processed and the base is reduced. It is possible to greatly increase the etching rate and to etch the object at a high speed.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention is described with reference to drawings.

第1図は本発明方法において使用されるドライエッチ
ング装置の一例を示すもので、真空容器1のエッチング
室には被処理物2を搭載する載置台3が設けられてい
る。
FIG. 1 shows an example of a dry etching apparatus used in the method of the present invention. In an etching chamber of a vacuum vessel 1, a mounting table 3 on which a workpiece 2 is mounted is provided.

真空容器1の上方部には、被処理物2の上に開口する
ガス分散管4が設けられており、このガス分散管にはガ
ス導入管5が接続されている。ガス導入管5の途中には
プラズマ発生装置6が介挿されている。
Above the vacuum vessel 1, a gas dispersion pipe 4 that opens above the workpiece 2 is provided, and a gas introduction pipe 5 is connected to the gas dispersion pipe. A plasma generator 6 is interposed in the gas introduction pipe 5.

プラズマ発生装置6は、石英製の放電管7と、その外
側に設置された導波管8とから構成されており、導波管
8を介してマイクロ波を印加することによりプラズマを
発生させる。
The plasma generator 6 includes a discharge tube 7 made of quartz and a waveguide 8 provided outside the discharge tube 7, and generates plasma by applying a microwave through the waveguide 8.

真空容器1の底壁には反応性ガスを排出するガス排気
管9がマニホールド10を介して接続されており、このガ
ス排気管には真空ポンプ(図示せず)が接続されてい
る。
A gas exhaust pipe 9 for discharging a reactive gas is connected to the bottom wall of the vacuum vessel 1 via a manifold 10, and a vacuum pump (not shown) is connected to the gas exhaust pipe.

このような構成のドライエッチング装置において、本
発明方法では、反応性ガスとして、フッ素を含むガス
と、酸素ガスと、塩素ガスと、水素を含むガスとの混合
ガスを使用する。この場合、フッ素を含むガスとして
は、前述のように、フレオンガス(CF4)、NF3、SF6等
のいずれかが選択的に使用される。また、水素を含有す
るガスとしては水素、水、アルコール、メタン等のいず
れかが選択的に使用される。
In the dry etching apparatus having such a configuration, in the method of the present invention, a mixed gas of a gas containing fluorine, an oxygen gas, a chlorine gas, and a gas containing hydrogen is used as the reactive gas. In this case, as the gas containing fluorine, any one of freon gas (CF4), NF3, SF6 and the like is selectively used as described above. Further, as the gas containing hydrogen, any one of hydrogen, water, alcohol, methane and the like is selectively used.

この混合ガスはガス導入管5より放電管7内に導入さ
れ、そこを通過する際に導波管8からマイクロ波を印加
されることによって励起され、プラズマとなって真空容
器1内に導かれて被処理物2をケミカルドライエッチン
グする。
This mixed gas is introduced into the discharge tube 7 from the gas introduction tube 5, and is excited by applying a microwave from the waveguide 8 when passing through the gas mixture tube, and is introduced into the vacuum vessel 1 as plasma as plasma. The subject 2 is subjected to chemical dry etching.

第2図は本発明によってケミカルドライエッチングさ
れる被処理物2を例示するもので、シリコン基板11の上
には、熱酸化法により厚さ500オングストローム程度の
シリコン酸化膜12が形成されており、このシリコン酸化
膜の上には、CVD法により厚さ1,500オングストローム程
度のシリコン窒化膜13が堆積されている。シリコン窒化
膜13の上には、写真触刻法によりホトレジスト14のパタ
ーンが形成されている。
FIG. 2 illustrates an object 2 to be processed by chemical dry etching according to the present invention. A silicon oxide film 12 having a thickness of about 500 angstroms is formed on a silicon substrate 11 by a thermal oxidation method. On this silicon oxide film, a silicon nitride film 13 having a thickness of about 1,500 angstroms is deposited by a CVD method. On the silicon nitride film 13, a pattern of a photoresist 14 is formed by photolithography.

真空容器1に送込まれる反応性ガスとして、フッ素を
含むガス(CF4)が300SCCM、酸素ガスが200SCCMとなる
ように混合したガスに、水素を含有するとしてアルコー
ルガスに塩素ガスを添加した混合ガスを使用した。
As a reactive gas to be sent into the vacuum vessel 1, a mixed gas obtained by mixing a gas containing fluorine (CF4) at 300 SCCM and oxygen gas at 200 SCCM, and adding chlorine gas to alcohol gas as containing hydrogen. It was used.

この反応性ガスにより、マイクロ波電力を700W、圧力
を50paとする条件下にて、アルコールガスと塩素ガスの
添加量を変化させて被処理物2のエッチング処理を行っ
た。
Using the reactive gas, the object 2 was etched under the conditions of a microwave power of 700 W and a pressure of 50 pa, while changing the addition amounts of the alcohol gas and the chlorine gas.

上記において、アルコールガス流量をパラメータと
し、塩素ガスの添加量を0から80SCCMまで変化させた場
合、シリコン窒化膜13とシリコン酸化膜12とのエッチン
グ選択比(=シリコン窒化膜エッチング速度/シリコン
酸化膜エッチング速度)と、シリコン窒化膜13のエッチ
ング速度の関係は、第3図に示す通りであった。
In the above description, when the flow rate of the alcohol gas is used as a parameter and the addition amount of the chlorine gas is changed from 0 to 80 SCCM, the etching selectivity between the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 12 (= the silicon nitride film etching rate / the silicon oxide film) The relationship between the etching rate) and the etching rate of the silicon nitride film 13 was as shown in FIG.

この図から明らかなように、アルコールガスの添加に
よって、シリコン窒化膜13のエッチング速度およびエッ
チング選択比は向上し、さらに、アルコールガスの添加
量の増加に伴って、シリコン窒化膜13のエッチング速度
およびエッチング選択比がさらに向上する。
As is clear from this figure, the addition of the alcohol gas improves the etching rate and the etching selectivity of the silicon nitride film 13, and further increases the etching rate and the etching rate of the silicon nitride film 13 with an increase in the amount of the alcohol gas added. The etching selectivity is further improved.

また、塩素ガス流量が増加した場合、シリコン窒化膜
13のエッチング速度は低下するが、エッチング選択比は
向上する。これは、塩素ガスの添加によって、下地であ
るシリコン酸化膜12のエッチング速度が、シリコン窒化
膜13のエッチング速度よりも大きく低下するためであ
る。
When the chlorine gas flow rate increases, the silicon nitride film
Although the etching rate of 13 decreases, the etching selectivity increases. This is because the etching rate of the underlying silicon oxide film 12 is much lower than the etching rate of the silicon nitride film 13 due to the addition of chlorine gas.

すなわち、NF3ガスと塩素ガスとを混合した反応性ガ
スでエッチングする従来の場合には、シリコン窒化膜13
のエッチング速度は約100オングストローム/分である
が、本発明による場合には約400オングストローム/分
が得られる。また、塩素ガス流量が40SCCM程度の場合、
エッチング選択比は、従来のアルコールガス無添加の場
合には10以下であるが、本発明の場合にはアルコールガ
ス流量が10SCCMで約50、アルコールガス流量が20SCCMで
約80となる。
That is, in the conventional case where etching is performed using a reactive gas in which NF3 gas and chlorine gas are mixed, the silicon nitride film 13 is used.
Is about 100 angstroms / minute, but about 400 angstroms / minute is obtained with the present invention. Also, when the chlorine gas flow rate is about 40 SCCM,
The etching selectivity is 10 or less when no conventional alcohol gas is added, but in the case of the present invention, the alcohol gas flow rate is about 50 at 10 SCCM and about 80 at 20 SCCM.

これはアルコールガスの添加によるシリコン窒化膜13
のエッチング速度の向上と、塩素ガスの添加によるシリ
コン酸化膜12のエッチング速度の低下によるものと言え
る。
This is because the silicon nitride film 13
It can be said that this is due to an increase in the etching rate of the silicon oxide film 12 and a decrease in the etching rate of the silicon oxide film 12 due to the addition of chlorine gas.

上述のように、本発明の方法によれば、エッチング選
択比を大幅に高めることができ、しかも高速エッチング
が可能となる。
As described above, according to the method of the present invention, the etching selectivity can be greatly increased, and high-speed etching can be performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、反応性ガスと
して、少なくともフッ素を含むガスと、酸素ガス、塩素
ガスと、少なくとも水素を含むガスとの混合ガスを使用
し、塩素ガス及び少なくとも水素を含むガスのそれぞれ
の供給量を制御するようにしたので、シリコン窒化膜と
その下地との選択比及びシリコン窒化膜のエッチング速
度を、両者ともに大幅に向上させることができる。
As described above, according to the present invention, as a reactive gas, a mixed gas of at least a gas containing fluorine, an oxygen gas, a chlorine gas, and a gas containing at least hydrogen is used, and a chlorine gas and at least hydrogen are used. Since the supply amount of each of the contained gases is controlled, the selectivity between the silicon nitride film and the underlying layer and the etching rate of the silicon nitride film can both be significantly improved.

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

第1図は本発明方法において使用されるドライエッチン
グ装置を例示する概略図、第2図は本発明方法を適用さ
れる被処理物を例示する断面図、第3図は本発明方法の
効果を説明するグラフである。 1…真空容器、2…被処理物、3…載置台、4…ガス分
散管、5…ガス導入管、6…プラズマ発生装置、7…放
電管、8…導波管、9…ガス排気管、10…マニホール
ド、11…シリコン基板、12…シリコン酸化膜、13…シリ
コン窒化膜、14…ホトレジスト。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a dry etching apparatus used in the method of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a workpiece to which the method of the present invention is applied, and FIG. It is a graph explaining. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container, 2 ... Workpiece, 3 ... Mounting table, 4 ... Gas dispersion tube, 5 ... Gas introduction tube, 6 ... Plasma generator, 7 ... Discharge tube, 8 ... Waveguide, 9 ... Gas exhaust tube , 10: manifold, 11: silicon substrate, 12: silicon oxide film, 13: silicon nitride film, 14: photoresist.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】真空容器の内部にシリコン窒化膜を有する
被処理物を搬入し、プラズマ発生装置によって活性化さ
れた反応性ガスを前記被処理物の表面に供給して前記シ
リコン窒化膜をエッチングするドライエッチング方法で
あって、 前記反応性ガスとして、少なくともフッ素を含むガス
と、酸素ガスと、塩素ガスと、少なくとも水素を含むガ
スとの混合ガスを使用し、 前記塩素ガス及び前記少なくとも水素を含むガスのそれ
ぞれの供給量を制御して、シリコン窒化膜とその下地と
の選択比及びシリコン窒化膜のエッチング速度を最適化
することを特徴とするドライエッチング方法。
An object having a silicon nitride film is carried into a vacuum vessel, and a reactive gas activated by a plasma generator is supplied to the surface of the object to etch the silicon nitride film. A dry etching method, wherein as the reactive gas, a mixed gas of a gas containing at least fluorine, an oxygen gas, a chlorine gas, and a gas containing at least hydrogen is used, and the chlorine gas and the at least hydrogen are used as the reactive gas. A dry etching method characterized in that a supply rate of each of the contained gases is controlled to optimize a selectivity between a silicon nitride film and a base thereof and an etching rate of the silicon nitride film.
JP1248551A 1989-09-25 1989-09-25 Dry etching method Expired - Lifetime JP2598524B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1248551A JP2598524B2 (en) 1989-09-25 1989-09-25 Dry etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1248551A JP2598524B2 (en) 1989-09-25 1989-09-25 Dry etching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03109729A JPH03109729A (en) 1991-05-09
JP2598524B2 true JP2598524B2 (en) 1997-04-09

Family

ID=17179856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1248551A Expired - Lifetime JP2598524B2 (en) 1989-09-25 1989-09-25 Dry etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2598524B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3351183B2 (en) * 1995-06-19 2002-11-25 株式会社デンソー Dry etching method and trench forming method for silicon substrate

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6482533A (en) * 1987-09-25 1989-03-28 Toshiba Corp Dry etching

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03109729A (en) 1991-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7611995B2 (en) Method for removing silicon oxide film and processing apparatus
EP0406434B1 (en) Dry-etching method
CA1117400A (en) Process and gas for removal of materials in plasma environment
US5811357A (en) Process of etching an oxide layer
JP3084497B2 (en) Method for etching SiO2 film
US5413670A (en) Method for plasma etching or cleaning with diluted NF3
EP0430303A2 (en) Improved process for selective deposition of tungsten on semiconductor wafer
US4174251A (en) Method of selective gas etching on a silicon nitride layer
JPH09172008A (en) Method and device that form good boundary between sacvd oxide film and pecvd oxide film
JPH083749A (en) Method of building-up silicon oxynitride film by plasma-excited cvd
KR20100105398A (en) Substrate etching method and system
KR20120069583A (en) Slimming method of carbon-containing thin film and oxidizing apparatus
KR20060063188A (en) Equipment for chemical vapor deposition and method used the same
US5567332A (en) Micro-machine manufacturing process
JP3649650B2 (en) Substrate etching method and semiconductor device manufacturing method
JP2598524B2 (en) Dry etching method
JPH11135482A (en) Manufacture of semiconductor device and reaction room environment control method for dry etching device
US20220189771A1 (en) Underlayer film for semiconductor device formation
US6749763B1 (en) Plasma processing method
JPH06283477A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH1050660A (en) Etching silicon nitride film
JPH03109730A (en) Dry etching method
US7560385B2 (en) Etching systems and processing gas specie modulation
JPH1012734A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS6390133A (en) Method for dry-etching silicon nitride film

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080109

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 13