JP2639402B2 - Oxide layer taper etching method - Google Patents

Oxide layer taper etching method

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JP2639402B2
JP2639402B2 JP62282069A JP28206987A JP2639402B2 JP 2639402 B2 JP2639402 B2 JP 2639402B2 JP 62282069 A JP62282069 A JP 62282069A JP 28206987 A JP28206987 A JP 28206987A JP 2639402 B2 JP2639402 B2 JP 2639402B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、酸化物層のテーパーエッチング方法に関
し、特にエッチング領域を画定するために酸化物層上に
形成されたレジスト層を例えば反応性イオンエッチング
(RIE)によりその側壁に堆積を行ないながら該酸化物
層をエッチングすることによりテーパーエッチングを行
なう方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a taper etching method for an oxide layer, and more particularly, to a method for forming a resist layer formed on an oxide layer to define an etching area by, for example, reactive ion etching. The present invention relates to a method of performing taper etching by etching the oxide layer while depositing the sidewalls by etching (RIE).

[従来の技術] 最近、半導体集積回路装置はその集積度をますます高
めつつあり、パターンルールが1ミクロン程度のものが
製造され、さらにサブミクロンルールのものも検討され
ている。このような高集積度の半導体装置の製造上重要
な技術の一つとして配線技術があげられ、特に基板と配
線材料または配線材料同士を繋ぐコンタクトホールの形
成は製品の歩留りや信頼性を向上する上で最も重要なプ
ロセス技術の一つである。
[Prior Art] In recent years, the degree of integration of semiconductor integrated circuit devices has been increasing more and more, and those having a pattern rule of about 1 micron have been manufactured, and those having a submicron rule have been studied. One of the important technologies in manufacturing such a highly integrated semiconductor device is a wiring technology. In particular, formation of a contact hole connecting a substrate and a wiring material or wiring materials improves product yield and reliability. Is one of the most important process technology on the market.

このようなコンタクトホールは、パターンルールが厳
しくなるにつれてウェットエッチング技術に替えてドラ
イエッチング技術により作成されるようになってきてい
る。ところが、ドライエッチング技術は、酸化膜などの
絶縁層を垂直にエッチングするため、例えば、第7図に
示すように、酸化物層1で画定されるコンタクトホール
が微細になってくると配線材料であるアルミニウム3の
ステップカバレッジが悪くなり断線の危険性が生じてく
る。さらに、パターンが微細になり、コンタクトホール
の縦横の比すなわちアスペクト比が1に近づいてくる
と、第8図に示すようにアルミニウム3はコンタクトホ
ール中に堆積しなくなる。
Such contact holes have been created by a dry etching technique instead of a wet etching technique as the pattern rules become stricter. However, in the dry etching technique, since an insulating layer such as an oxide film is vertically etched, for example, as shown in FIG. 7, when a contact hole defined by the oxide layer 1 becomes fine, a wiring material is used. The step coverage of a certain aluminum 3 deteriorates, and the risk of disconnection occurs. Further, when the pattern becomes finer and the aspect ratio of the contact hole, that is, the aspect ratio approaches 1, the aluminum 3 stops being deposited in the contact hole as shown in FIG.

このようなステップカバレッジや堆積状態を改善する
ために、従来種々のエッチング方法が試みられている。
その代表的なものとして、まず(1)ウェットおよびド
ライ法がある。この方法は、まず、第9図(a)に示す
ように酸化膜5をホトレジスト7をマスクとして同図
(b)に示すようにウェットエッチングし、ついで同図
(c)に示すようにドライエッチングにより下部にホト
レジスト7をマスクとして垂直にエッチングを行なうも
のである。
In order to improve such step coverage and deposition state, various etching methods have been conventionally attempted.
Typical examples are (1) wet and dry methods. In this method, first, as shown in FIG. 9 (a), the oxide film 5 is wet-etched using the photoresist 7 as a mask as shown in FIG. 9 (b), and then dry-etched as shown in FIG. 9 (c). Is vertically etched using the photoresist 7 as a mask at the bottom.

ところが、この方法では、コンタクトホールの直径が
1ミクロン程度になるとエッチング液が入りにくくなり
使用が困難となる。
However, in this method, when the diameter of the contact hole is about 1 μm, it becomes difficult for the etchant to enter and the use becomes difficult.

別の方法として、(2)リフロー法がある。この方法
は、第10図(a)に示すように、基板9上の酸化膜11を
ドライエッチングにより垂直にエッチングし、次に熱処
理によりフローさせることにより同図(b)に示すよう
な形状を得るものである。この方法では、酸化膜11とし
ては例えば高濃度のボロン−リンガラスなどが使用され
る。
Another method is (2) a reflow method. In this method, as shown in FIG. 10 (a), the oxide film 11 on the substrate 9 is vertically etched by dry etching and then flowed by heat treatment to form the shape shown in FIG. 10 (b). What you get. In this method, for example, high-concentration boron-phosphorus glass or the like is used as the oxide film 11.

ところが、この方法ではコンタクトホールの口径が小
さいと該コンタクトホールの底部にまでフローが進み、
第10図(c)に示すようにオーバーリフロー状態となり
ホールが埋ってしまう。このため、この方法は熱処理条
件の制御がかなり困難であるという不都合がある。
However, in this method, if the diameter of the contact hole is small, the flow proceeds to the bottom of the contact hole,
As shown in FIG. 10 (c), an over-reflow state occurs and the hole is filled. For this reason, this method has a disadvantage that control of the heat treatment condition is considerably difficult.

さらに別の方法として、(3)レジストの後退を用い
たドライエッチング方法がある。この方法は、ドライエ
ッチング装置のみで酸化膜にテーパーをつけようとする
ものであり、エッチング系に酸素などを添加してホトレ
ジストのエッチレートを高め、ホトレジストの横方向へ
の後退を利用しながら酸化膜をエッチングする方法であ
る。
Yet another method is (3) a dry etching method using resist receding. In this method, an oxide film is tapered only with a dry etching apparatus. Oxygen or the like is added to the etching system to increase the etch rate of the photoresist, and oxidize while utilizing the lateral retreat of the photoresist. This is a method of etching a film.

ところが、この方法ではホトレジスト自体がエッチン
グされるため、通常より該ホトレジストを厚くしておく
必要があり、しかもコンタクトホールの口径が1ミクロ
ン程度になると高精度のエッチングが困難になってく
る。また、ホトレジスト自体もエッチングされるため、
レジストが薄くなりがちな段差部では酸化膜のエッチン
グ中にレジストが消失し不必要な領域まで酸化膜がエッ
チングされる危険もある。また、この方法では酸化膜な
どと基板のシリコンとの選択比が大きくできず、エッチ
ング時間の制御が困難であるとともに滑らかなテーパー
形状が得られないという問題点がある。
However, in this method, since the photoresist itself is etched, it is necessary to make the photoresist thicker than usual, and when the diameter of the contact hole becomes about 1 μm, it becomes difficult to perform high-precision etching. Also, since the photoresist itself is also etched,
In a step portion where the resist tends to be thin, there is a risk that the resist disappears during the etching of the oxide film and the oxide film is etched to an unnecessary region. Further, in this method, the selectivity between the oxide film or the like and the silicon of the substrate cannot be increased, so that it is difficult to control the etching time and a smooth tapered shape cannot be obtained.

[発明が解決しようとする問題点] 以上述べたように、前述の各方法は酸化膜のテーパー
エッチによりアルミニウム配線のステップカバレッジを
改善するものであるが、パターンサイズが例えば1ミク
ロンに近づき微細になると前述のように種々の不都合が
生じてくる。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, each of the above-described methods improves the step coverage of the aluminum wiring by the taper etching of the oxide film. Then, various inconveniences arise as described above.

本発明の目的は、前述の従来例の方法における問題点
に鑑みて、極めて微細な例えばサブミクロンオーダーま
でのパターンサイズにも適用可能な酸化物層のテーパー
エッチング方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a taper etching method for an oxide layer which can be applied to an extremely fine pattern size, for example, up to a submicron order, in view of the above-mentioned problems in the conventional method.

本発明の他の目的は、ホトレジストの膜べりが極めて
少なくかつ基板材料との選択比を高くすることが可能で
あり、従って安定して高精度のテーパーエッチングがで
きるようにすることにある。
Another object of the present invention is to make it possible to minimize the film loss of the photoresist and to increase the selectivity with respect to the substrate material, so that stable and accurate taper etching can be performed.

本発明のさらに他の目的は、テーパー角の制御を自在
にかつ高精度に行なうことができるテーパーエッチング
方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a taper etching method capable of controlling a taper angle freely and with high accuracy.

[問題点を解決するための手段] 上述の目的を達成するため、本発明に関わる酸化物層
のテーパーエッチング方法は、シリコン酸化物層上に形
成されたレジスト層をパターニングしてエッチング領域
を画定する工程と、前記エッチング領域において少なく
とも前記レジスト層の側壁にエッチングガス中の成分を
含む堆積物を堆積させながら前記シリコン酸化物層をエ
ッチングする工程と、平行平板型電極の上部電極と下部
電極の間に第3の電極を備えた3電極型エッチャーの前
記上部電極および前記第3の電極間と前記下部電極およ
び前記第3の電極間に印加される高周波電力の比率を調
節することにより堆積速度およびエッチング速度を制御
し前記シリコン酸化物層の反応性イオンエッチングにお
けるテーパー角を調節する工程とを具備する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a taper etching method for an oxide layer according to the present invention defines an etching region by patterning a resist layer formed on a silicon oxide layer. Performing a step of etching the silicon oxide layer while depositing a deposit containing a component in an etching gas on at least a side wall of the resist layer in the etching region; and forming an upper electrode and a lower electrode of a parallel plate electrode. Deposition rate by adjusting the ratio of high frequency power applied between the upper electrode and the third electrode and between the lower electrode and the third electrode of a three-electrode etcher having a third electrode between them Adjusting the taper angle in reactive ion etching of the silicon oxide layer by controlling the etching rate. You.

[作用] 上述の方法においては、例えば、3電極方式エッチャ
ーのカソード側にウエハを配置し、アノード電極および
カソード電極に印加される電力の比率を調節することに
より、ホトレジストによって画定されるエッチング領域
の側壁にポリマーのデポジションを行ないながらかつ同
時に酸化物層のエッチングが行なわれる状態に動作条件
を設定することができる。すなわち、例えばカソード電
極側の自己バイアスを印加電力とは独立に制御すること
により、デポジションとエッチングとをある比率でバラ
ンスさせることにより、デポジションが進行するに応じ
てエッチングされるべき領域が徐々に小さくなり従って
酸化膜のテーパーエッチングが行なわれる。このような
テーパーエッチングは例えばマグネトロンなどを使用す
るECR型エッチャーにおいてウエハなどに垂直に入射す
るイオンのエネルギーを独立に制御することにより、あ
るいは2電極式の平行平板型エッチャーにおいてウエハ
などを冷却しガスの吸着効率を上げることにより行なう
こともできる。
[Operation] In the above-described method, for example, a wafer is placed on the cathode side of a three-electrode type etcher, and the ratio of power applied to the anode electrode and the cathode electrode is adjusted so that the etching area defined by the photoresist is reduced. Operating conditions can be set such that the oxide layer is etched while simultaneously depositing the polymer on the sidewalls. That is, for example, by controlling the self-bias on the cathode electrode side independently of the applied power, the deposition and the etching are balanced at a certain ratio, so that the region to be etched gradually as the deposition progresses. Therefore, the taper etching of the oxide film is performed. Such taper etching can be achieved by independently controlling the energy of ions perpendicularly incident on a wafer or the like in an ECR type etcher using a magnetron, or by cooling a wafer or the like in a two-electrode parallel plate type etcher. It can also be carried out by increasing the adsorption efficiency of.

[実施例] 以下、図面により本発明の実施例を説明する。第2図
は、本発明に関わるテーパーエッチング方法を行うため
に使用する装置の1例としての3電極方式エッチャーの
概略を示す。同図の装置は、上部電極13と、下部電極15
と、これらの上部電極13および下部電極15の間に配置さ
れた例えば網目状の中間電極17等を具備している。中間
電極17は接地されており、上部電極13および下部電極15
にはそれぞれ可変容量19および21を介して高周波電源23
が接続されている。また、下部電極15上にはウエハ25が
載置されている。なお、上部電極13、下部電極15、そし
て中間電極17などは所定のチエンバ内に収められてお
り、このチエンバ内には後述のようにエッチング用ガス
などが導入できるよう構成されているが、それらの詳細
な図示は省略されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 schematically shows a three-electrode etcher as an example of an apparatus used for performing the taper etching method according to the present invention. The device shown in the figure has an upper electrode 13 and a lower electrode 15.
And a mesh-like intermediate electrode 17 disposed between the upper electrode 13 and the lower electrode 15, for example. The intermediate electrode 17 is grounded, and the upper electrode 13 and the lower electrode 15
Has a high frequency power supply 23 via variable capacitors 19 and 21, respectively.
Is connected. On the lower electrode 15, a wafer 25 is mounted. The upper electrode 13, the lower electrode 15, and the intermediate electrode 17 are housed in a predetermined chamber, and the chamber is configured so that an etching gas or the like can be introduced therein as described later. Are not shown in detail.

第2図の装置においては、高周波電源23の出力電力を
例えば一定とし、可変容量19および21の容量値を調節し
て上部電極13および下部電極15への印加電力の比率を調
節することにより下部電極15側に置かれたウエハ25に対
しあるレベルでエッチングとデポジションとが同時に行
なわれ、しかもデポジションはホトレジストなどの側壁
に行なわれるいわゆるサイドデポジションとすることが
できる。すなわち、下部電極15への印加電力を増大すれ
ば該下部電極15の自己バイアスが増大し酸化膜エッチン
グに必要なイオンエネルギーを増大させることができる
のでエッチング速度が増大する。これに対して、上部電
極13への印加電力を増大すれば下部電極15の自己バイア
スが減少し、また上部電極13と中間電極17の間でプラズ
マの生成が促進されデポジションに必要な活性種の濃度
が増大し、従ってデポジションの量が増大する。
In the apparatus shown in FIG. 2, the output power of the high-frequency power source 23 is kept constant, for example, and the ratio of the power applied to the upper electrode 13 and the lower electrode 15 is adjusted by adjusting the capacitance values of the variable capacitors 19 and 21. Etching and deposition are simultaneously performed at a certain level on the wafer 25 placed on the electrode 15 side, and the deposition can be so-called side deposition performed on a side wall of a photoresist or the like. That is, if the power applied to the lower electrode 15 is increased, the self-bias of the lower electrode 15 is increased, and the ion energy necessary for etching the oxide film can be increased, so that the etching rate increases. On the other hand, if the power applied to the upper electrode 13 is increased, the self-bias of the lower electrode 15 is reduced, and the generation of plasma between the upper electrode 13 and the intermediate electrode 17 is promoted, and active species necessary for deposition are increased. And thus the amount of deposition increases.

上述の現象をさらに詳細に説明する。一般に、酸化膜
のエッチングガスとしては、CHF3、CHF3+O2、C2F6+CH
F3、あるいはC2F6+H2などのガス系が用いられる。これ
らのガス系がプラズマ状態になるとエッチャントが生成
されると同時にポリマー化の反応に寄与する反応種も容
易に生成され、スパッタリングの効果のない領域にカー
ボンを主鎖とするポリマーが形成される。しかし、下部
電極15への印加電力が大きい場合には下部電極15の自己
バイアスが大きいので、スパッタリング効果により、形
成されるべきポリマーは除去される。そして、一般に、
スパッタリング効率はイオンの入射角に対し角度依存性
を持っている。入射角が0゜すなわちイオンがウエハに
対して、垂直方向に入射する場合には、スパッタレート
はあまり大きくないある値を有しており、入射角が50゜
前後まで増大するに応じてスパッタレートは上昇し50゜
前後でピークを示す。さらに入射角を大きくするとスパ
ッタレートは減少し、入射角90゜でスパッタレートは0
すなわち全くスパッタリング効果が消失する。これに対
して、デポジションレートは角度依存性が小さく活性種
の濃度などにより決定される。通常の反応性イオンエッ
チングの場合にはポリマーのデボジションレートがかな
り低い状態にされており、これに対してスパッタレート
は十分大きくなっている。従って、被加工物は垂直にエ
ッチングされる。これに対して、本発明に関わる方法に
おいては、デポジションレートが比較的大きな値に設定
され、スパッタレートの大きさにも依存する程度に設定
される。従って、イオンの入射角に応じて、スパッタレ
ートが変化する際に、デポジションレートがスパッタレ
ートを越える入射角ではデポジションが認められる。こ
のため、上部電極13および下部電極15への印加電力の比
率を調節してデポジションレートとスパッタレートとの
比率を適切に選択することにより、入射角が比較的大き
い領域にデポジションが行なわれるように第2図の装置
を条件設定することができる。
The above phenomenon will be described in more detail. Generally, as an etching gas for the oxide film, CHF 3 , CHF 3 + O 2 , C 2 F 6 + CH
A gas system such as F 3 or C 2 F 6 + H 2 is used. When these gas systems are brought into a plasma state, an etchant is generated at the same time that a reactive species contributing to the polymerization reaction is easily generated, and a polymer having carbon as a main chain is formed in a region where there is no sputtering effect. However, when the power applied to the lower electrode 15 is large, the self-bias of the lower electrode 15 is large, so that the polymer to be formed is removed by the sputtering effect. And, in general,
Sputtering efficiency has an angle dependence on the incident angle of ions. When the incident angle is 0 °, that is, when the ions are incident on the wafer in the vertical direction, the sputter rate has a certain value that is not so large. As the incident angle increases to about 50 °, the sputter rate increases. Rises and shows a peak at around 50 °. When the incident angle is further increased, the sputter rate decreases.
That is, the sputtering effect is completely lost. On the other hand, the deposition rate has a small angle dependence and is determined by the concentration of the active species. In the case of ordinary reactive ion etching, the devotion rate of the polymer is kept at a considerably low level, whereas the sputter rate is sufficiently high. Thus, the workpiece is etched vertically. On the other hand, in the method according to the present invention, the deposition rate is set to a relatively large value, and is set to an extent that also depends on the magnitude of the sputter rate. Therefore, when the sputter rate changes according to the incident angle of ions, deposition is recognized at an incident angle where the deposition rate exceeds the sputter rate. Therefore, by adjusting the ratio of the power applied to the upper electrode 13 and the lower electrode 15 and appropriately selecting the ratio between the deposition rate and the sputtering rate, deposition is performed in a region where the incident angle is relatively large. Thus, the conditions of the apparatus shown in FIG. 2 can be set.

このような入射角を比較的大きい領域にデポジション
が行なわれる動作条件下で、例えば第1図(a)に示す
ような被エッチングサンプルを考える。すなわち、同図
のサンプルにおいては、シリコン半導体基板27上にシリ
コン酸化物層(SiO2)29が形成され、この酸化物層29上
に例えばコンタクトホールを画定するための開口部31を
有するホトレジスト33が形成されている。なお、開口部
31は、コンタクトホールに限らず種々のエッチング領域
を画定するものでよく、種々の形状とすることができ
る。このような被エッチングサンプルを前述のような動
作条件に設定したエッチャーによりエッチングすること
により、ホトレジスト33の開口部31の側壁にデポジショ
ンを行ないながら同時に酸化物層29をエッチングするこ
とができる。すなわち、エッチングイオンが例えば酸化
物層29に垂直に入射するものとすれば、このイオンの酸
化物層29に対する入射角は0゜であるが、ホトレジスト
33の開口部31の側壁部分に対する入射角はほぼ90゜とな
る。このため、ホトレジスト33の開口部31の側壁ではデ
ポジションレートがスパッタレートより大きいためポリ
マーが堆積され、一方スパッタレートがデポジションレ
ートより大きいためポリマーが堆積されない酸化物層29
ではエッチングされる。このようにして、第1図(b)
に示すように、開口部31の側壁への堆積と酸化物層29の
エッチングとが同時に行なわれ、堆積物の下部領域では
エッチングイオンの入射が遮蔽される結果、ホトレジス
ト33および堆積物35によって画定されるエッチング領域
がエッチングが進むに従って徐々に狭くなり、酸化物層
29がテーパーエッチングされる。この場合、第1図
(b)の斜線で示すように、堆積物はホトレジスト33の
開口31の側壁から酸化物層29のエッチングに応じて作ら
れる傾斜壁に堆積される。このようにしてエッチングが
行なわれた後、堆積物35およびホトレジスト33を除去す
れば、第1図(c)に示すように、傾斜エッチングされ
た酸化物層29が得られる。テーパー角αは、上部電極13
および下部電極15への印加電力の比率を調節して、酸化
物層29のエッチング速度と堆積物35の堆積速度を制御す
ることで調整できる。
Under such an operating condition that deposition is performed in a region where the incident angle is relatively large, for example, a sample to be etched as shown in FIG. 1A is considered. That is, in the sample shown in the figure, a silicon oxide layer (SiO 2 ) 29 is formed on a silicon semiconductor substrate 27, and a photoresist 33 having an opening 31 for defining, for example, a contact hole is formed on the oxide layer 29. Are formed. The opening
31 is not limited to a contact hole, and may define various etching regions, and may have various shapes. By etching such a sample to be etched using an etcher set to the above-described operating conditions, the oxide layer 29 can be etched simultaneously with deposition on the side wall of the opening 31 of the photoresist 33. That is, assuming that the etching ions are perpendicularly incident on the oxide layer 29, for example, the incident angle of the ions with respect to the oxide layer 29 is 0 °.
The incident angle of 33 with respect to the side wall of the opening 31 is approximately 90 °. For this reason, on the side wall of the opening 31 of the photoresist 33, the polymer is deposited because the deposition rate is higher than the sputter rate, and on the other hand, the oxide layer 29 on which the polymer is not deposited because the sputter rate is higher than the deposition rate.
Is etched. Thus, FIG. 1 (b)
As shown in FIG. 7, the deposition on the side wall of the opening 31 and the etching of the oxide layer 29 are simultaneously performed, and the incidence of etching ions is shielded in the lower region of the deposit, so that it is defined by the photoresist 33 and the deposit 35. The etched area gradually narrows as the etching proceeds, and the oxide layer
29 is tapered etched. In this case, as shown by oblique lines in FIG. 1 (b), the deposit is deposited from the side wall of the opening 31 of the photoresist 33 on the inclined wall formed according to the etching of the oxide layer 29. After the etching is performed in this manner, if the deposit 35 and the photoresist 33 are removed, as shown in FIG. 1 (c), the oxide layer 29 which has been subjected to the inclined etching is obtained. The taper angle α is
By adjusting the ratio of the power applied to the lower electrode 15 and controlling the etching rate of the oxide layer 29 and the deposition rate of the deposit 35, the adjustment can be performed.

次に具体的実施例につき説明する。 Next, specific examples will be described.

(具体的実施例) 被エッチングサンプルとして、シリコンウエハ上にPS
G膜(P濃度4wt%)を6000オングストローム堆積し、次
に窒素(N2)中で900℃にて20分間アニーリングを行な
い、ホトレジストを1.0ミクロン塗布した後、このホト
レジストに直径約1.2ミクロンのコンタクトホールを転
写したものを使用した。
(Specific Example) As a sample to be etched, PS was placed on a silicon wafer.
G film (P concentration 4 wt%) is deposited at 6000 angstroms, then annealed at 900 ° C. for 20 minutes in nitrogen (N 2 ), and coated with 1.0 μm of photoresist. What transferred the hole was used.

また、エッチング装置としては、前述の第2図に示す
3電極方式エッチャーを使用し、高周波電源の周波数は
13.56メガヘルツとした。
The etching apparatus uses the three-electrode etcher shown in FIG.
13.56 MHz.

エッチング−1 下部電極15に電力を100%印加した。また、ウエハを
下部電極15側に置き、CHF3ガスを78sccm、C2F6ガスを42
sccmだけ流し、チエンバ内圧力を180mTorrに制御し、次
いで高周波電力700ワットを印加してエッチングを行な
った。この結果は、通常RIEモードであるから、酸化膜
はほぼ垂直にエッチングされた。
Etching-1 100% of electric power was applied to the lower electrode 15. Further, the wafer was placed on the lower electrode 15 side, and CHF 3 gas was supplied at 78 sccm, and C 2 F 6 gas was supplied at 42 sccm.
Sccm was flowed, the pressure in the chamber was controlled to 180 mTorr, and then etching was performed by applying a high frequency power of 700 watts. The result is that the oxide film was etched almost vertically because the mode was the normal RIE mode.

エッチング−2 エッチング−1と同様の条件で、高周波電力を上部電
極13および下部電極15に振分け、下部電極15に約70%の
電力を印加した。この結果、約80゜のテーパー角αを得
た。この時、酸化膜のレジストに対する選択比は約3.5
でありレジストの膜べりはほぼ無視できる。
Etching-2 Under the same conditions as in Etching-1, high-frequency power was distributed to the upper electrode 13 and the lower electrode 15, and approximately 70% power was applied to the lower electrode 15. As a result, a taper angle α of about 80 ° was obtained. At this time, the selectivity of the oxide film to the resist is about 3.5
Therefore, the resist thinning can be almost ignored.

エッチング−3 次に、下部電極15に全高周波電力の約60%を印加し
た。この結果、約65゜のテーパー角αを得た。この時の
酸化膜のホトレジストとの選択比は約3.6であり、レジ
ストの膜べりはほぼ無視できる程度であった。また、基
板シリコンとの選択比は約11であった。この場合のエッ
チングの様子を第6図(a)、(b)および(c)に示
す。第6図(a)は、エッチング前の様子を示し、ホト
レジスト層にほぼ垂直にエッチング領域を画定するため
の開口部が形成されていることを示している。第6図
(b)は、エッチング後の様子を示し、ホトレジストの
開口部側壁などにおいてデポジションが横方向に進行
し、前述の第1図(b)に対応する形状が示されてい
る。この場合、堆積物のテーパーもよく観察できる。ま
た、第6図(c)は、ホトレジストおよび堆積物をアッ
シングにより除去した後の様子を示し、酸化膜が傾斜エ
ッチングされていることが示されている。
Etching-3 Next, about 60% of the total high-frequency power was applied to the lower electrode 15. As a result, a taper angle α of about 65 ° was obtained. At this time, the selectivity of the oxide film to the photoresist was about 3.6, and the film loss of the resist was almost negligible. The selectivity with respect to the substrate silicon was about 11. The state of etching in this case is shown in FIGS. 6 (a), (b) and (c). FIG. 6 (a) shows a state before etching, and shows that an opening for defining an etching area is formed substantially perpendicularly to the photoresist layer. FIG. 6B shows a state after the etching, and the deposition progresses in the lateral direction on the side wall of the opening of the photoresist, and shows a shape corresponding to FIG. 1B described above. In this case, the taper of the deposit can be well observed. FIG. 6 (c) shows a state after the photoresist and the deposit are removed by ashing, and shows that the oxide film is obliquely etched.

なお参考例として、第2図に示す3電極型エッチャー
の他に、例えば第3図に示すような他の形式の3電極型
エッチャーでもテーパーエッチングは可能である。この
場合は同図に示す2個の高周波電源35および37の出力を
変化させることによりイオンエネルギーおよびプラズマ
密度を独立に制御してテーパーエッチングを行なわせか
つテーパー角を制御することができる。なお、第3図に
おいて参照番号39はウエハである。
As a reference example, in addition to the three-electrode etcher shown in FIG. 2, taper etching is also possible with another type of three-electrode etcher as shown in FIG. In this case, by changing the outputs of the two high-frequency power supplies 35 and 37 shown in FIG. 3, the ion energy and the plasma density can be independently controlled to perform the taper etching and to control the taper angle. In FIG. 3, reference numeral 39 denotes a wafer.

さらに別の参考例として、第4図に示すようないわゆ
るECR型エッチャーを用いてテーパーエッチングを行な
うこともできる。この場合は、ウエハ41が置かれた電極
43に接続された高周波電源45の出力を調節することによ
り自己バイアスを制御し、マイクロ波発振用マグネトロ
ン47の出力を調節することによりプラズマ密度を独立に
調節してデポジションレートを変化させることができ
る。なお、参照数字49はECR共鳴用マグネットを示して
いる。
As still another reference example, taper etching can be performed using a so-called ECR type etcher as shown in FIG. In this case, the electrode on which the wafer 41 is placed
The self-bias can be controlled by adjusting the output of the high-frequency power supply 45 connected to 43, and the deposition rate can be changed by adjusting the plasma density independently by adjusting the output of the magnetron 47 for microwave oscillation. it can. Reference numeral 49 indicates an ECR resonance magnet.

さらに別の参考例として、例えば第5図に示すような
平行平板型エッチャーあるいは低周波PPEモードのエッ
チャーで基板の温度を低下させることにより、テーパー
エッチングを行なうこともできる。この場合は、例えば
第5図に示すようにカソード電極側にウエハ53を置き、
アノード電極55に高周波電源57より電力を印加するとと
もに、ウエハ53を例えばヘリウムにより冷却することに
よりデポジションに必要な活性種の吸着効率を制御す
る。
As still another reference example, taper etching can be performed by lowering the temperature of the substrate with a parallel plate etcher or a low frequency PPE mode etcher as shown in FIG. 5, for example. In this case, for example, the wafer 53 is placed on the cathode electrode side as shown in FIG.
Power is applied to the anode electrode 55 from the high-frequency power supply 57, and the wafer 53 is cooled with, for example, helium to control the adsorption efficiency of active species required for deposition.

この場合、被エッチングサンプルとしては前記具体的
実施例と同様のものを用いた。エッチング装置は第5図
に示す平行平板型エッチャーを使用した。高周波電源57
の周波数は400キロヘルツであり、また基板の冷却効率
を上げるためヘリウムガスをウエハ53と下部電極51との
間に流してある。また、アノード電極55とカソード電極
51の間隔は1.0cmである。
In this case, the sample to be etched was the same as that in the specific example. The etching apparatus used was a parallel plate type etcher shown in FIG. High frequency power supply 57
Is 400 kHz, and helium gas is supplied between the wafer 53 and the lower electrode 51 in order to increase the cooling efficiency of the substrate. Also, the anode electrode 55 and the cathode electrode
The spacing of 51 is 1.0cm.

エッチング−1 CHF3ガスを35sccm、CF4ガスを45sccm、Arガスを500sc
cm流し、チエンバ内圧力を2.4Torr、下部電極51を30℃
に制御し、上部電極55に450ワットの電力を印加した。
この結果、約80゜のテーパー角を得た。
Etching-1 CHF 3 gas 35 sccm, CF 4 gas 45 sccm, Ar gas 500 sc
cm, the pressure in the chamber is 2.4 Torr, and the lower electrode 51 is 30 ° C.
, And a power of 450 watts was applied to the upper electrode 55.
As a result, a taper angle of about 80 ° was obtained.

エッチング−2 エッチング−1と同様の条件で下部電極51を15℃に冷
却した。この結果サイドデポジションが生じ、酸化膜の
テーパー角が約70゜となった。なお、この場合のホトレ
ジストの膜べりは無視できる程度であり、かつ基板シリ
コンとの選択比は約40であった。
Etching-2 The lower electrode 51 was cooled to 15 ° C. under the same conditions as in Etching-1. As a result, side deposition occurred, and the taper angle of the oxide film became about 70 °. In this case, the film thickness of the photoresist was negligible, and the selectivity with the silicon substrate was about 40.

このように、自己バイアスを制御するのではなく、基
板温度を制御して反応種の吸着効率を上げることによっ
てもテーパーエッチングを行なうことが可能となる。す
なわち、この場合はスパッタレートを一定として、デポ
ジションレートを制御していることに相当する。
As described above, the taper etching can be performed not by controlling the self-bias but also by controlling the substrate temperature to increase the adsorption efficiency of the reactive species. That is, this case corresponds to controlling the deposition rate while keeping the sputtering rate constant.

[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、レジスト層などへの
サイドデポジションを利用することにより酸化膜のテー
パーエッチングを容易に行なうことが可能となり、テー
パー形状を有するコンタクトホール、スルーホールある
いはその他の部分のテーパー形状を容易に形成すること
が可能となる。また、反応系がデポジションの系に近い
ことからレジストの膜べりも少なく、基板シリコンとの
選択比も高くすることができる。このため、高精度かつ
安定にテーパーエッチングを行なうことが可能となる。
また、テーパー角を制御することも極めて容易であり、
所望の形状のコンタクトホールその他を極めて的確に開
口することが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, taper etching of an oxide film can be easily performed by utilizing side deposition on a resist layer or the like, and a contact hole having a tapered shape can be obtained. It becomes possible to easily form the tapered shape of the through hole or other portions. Further, since the reaction system is close to the deposition system, the resist has less film loss and the selectivity with the substrate silicon can be increased. For this reason, taper etching can be performed with high accuracy and stability.
Also, it is very easy to control the taper angle,
A contact hole or the like having a desired shape can be opened very accurately.

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

第1図は本発明の1実施例に関わるテーパーエッチング
方法の各工程を示す説明図、 第2図は、本発明に関わるテーパーエッチング方法を行
なうための装置の例を示す電気回路図、 第3図、第4図、および第5図は、テーパーエッチング
を行なうことが可能な装置の参考例を示す電気回路図、 第6図(a)、(b)、(c)は、それぞれ本発明に関
わるテーパーエッチング方法の具体的実施例の各工程に
おける酸化膜およびホトレジスト層の形状を示す走査型
電子顕微鏡(SEM)による結晶構造写真、 第7図および第8図は、それぞれテーパー形状を有しな
いコンタクトホールへのアルミ配線の堆積状態を示す断
面図、 第9図は、従来のウェットおよびドライ法によるコンタ
クトホールの形成工程を示す説明図、そして 第10図は、従来のリフロー法によるテーパーコンタクト
ホールの形成工程を示す説明図である。 1,5,11:酸化物層、3:アルミ配線層、 7:ホトレジスト層、9:シリコン基板、 13:上部電極、15:下部電極、 17:中間電極、19,21:可変容量、 23:高周波電源、25:ウエハ、 27:シリコン基板、29:酸化物層、 31:開口部、33:ホトレジスト層、 35,37,45,57:高周波電源、 39,41,53:ウエハ、 42:基板電極、 47:マイクロ波発振用マグネトロン、 49:ECR共鳴用マグネット、 51:カソード電極、55:アノード電極。
FIG. 1 is an explanatory view showing each step of a taper etching method according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an electric circuit diagram showing an example of an apparatus for performing the taper etching method according to the present invention. FIGS. 4, 5 and 6 are electric circuit diagrams showing a reference example of an apparatus capable of performing taper etching, and FIGS. 6 (a), (b) and (c) show the present invention, respectively. A crystal structure photograph by a scanning electron microscope (SEM) showing the shapes of an oxide film and a photoresist layer in each step of a specific embodiment of the related taper etching method. FIGS. 7 and 8 show contacts having no taper shape, respectively. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state of deposition of aluminum wiring in a hole, FIG. 9 is an explanatory view showing a contact hole forming process by a conventional wet and dry method, and FIG. Is an explanatory view showing the step of forming the tapered contact hole by flow method. 1, 5, 11: oxide layer, 3: aluminum wiring layer, 7: photoresist layer, 9: silicon substrate, 13: upper electrode, 15: lower electrode, 17: intermediate electrode, 19, 21: variable capacitance, 23: High frequency power supply, 25: wafer, 27: silicon substrate, 29: oxide layer, 31: opening, 33: photoresist layer, 35, 37, 45, 57: high frequency power supply, 39, 41, 53: wafer, 42: substrate Electrodes, 47: magnetron for microwave oscillation, 49: magnet for ECR resonance, 51: cathode electrode, 55: anode electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−247033(JP,A) 特開 昭57−96530(JP,A) 特開 昭60−153129(JP,A) 特開 昭60−251628(JP,A) 特開 昭62−65328(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-247033 (JP, A) JP-A-57-9630 (JP, A) JP-A-60-153129 (JP, A) JP-A 60-153129 251628 (JP, A) JP-A-62-65328 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコン酸化物層上に形成されたレジスト
層をパターニングしてエッチング領域を画定する工程
と、 前記エッチング領域において少なくとも前記レジスト層
の側壁にエッチングガス中の成分を含む堆積物を堆積さ
せながら前記シリコン酸化物層をエッチングする工程
と、 平行平板型電極の上部電極と下部電極の間に第3の電極
を備えた3電極型エッチャーの前記上部電極および前記
第3の電極間と前記下部電極および前記第3の電極間に
印加される高周波電力の比率を調節することにより堆積
速度およびエッチング速度を制御し前記シリコン酸化物
層の反応性イオンエッチングにおけるテーパー角を調節
する工程と、 を具備することを特徴とする酸化物層のテーパーエッチ
ング方法。
A step of patterning a resist layer formed on a silicon oxide layer to define an etching region; and depositing a deposit containing a component in an etching gas on at least a side wall of the resist layer in the etching region. Etching the silicon oxide layer while performing the etching; and etching the silicon oxide layer between the upper electrode and the third electrode of the three-electrode etcher having a third electrode between the upper electrode and the lower electrode of the parallel plate electrode. Adjusting the taper angle in the reactive ion etching of the silicon oxide layer by controlling the deposition rate and the etching rate by adjusting the ratio of the high frequency power applied between the lower electrode and the third electrode; A taper etching method for an oxide layer, comprising:
【請求項2】前記レジスト層により画定されるエッチン
グ領域はテーパーコンタクトホールを形成するためのエ
ッチング領域である特許請求の範囲第1項に記載の酸化
物層のテーパーエッチング方法。
2. The method according to claim 1, wherein the etching region defined by the resist layer is an etching region for forming a tapered contact hole.
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