JP2884852B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JP2884852B2 JP2884852B2 JP3279397A JP27939791A JP2884852B2 JP 2884852 B2 JP2884852 B2 JP 2884852B2 JP 3279397 A JP3279397 A JP 3279397A JP 27939791 A JP27939791 A JP 27939791A JP 2884852 B2 JP2884852 B2 JP 2884852B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング方法に
関し、特に多結晶シリコンのドライエッチング方法に関
する。
関し、特に多結晶シリコンのドライエッチング方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、多結晶シリコンのエッチングには
反応性イオンエッチング（以下ＲＩＥと略す）が主に用
いられている。その反応ガスとしては、（１）フロンガ
スでは（ァ）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえ
ばＣＦ4 などのＣ，Ｆのみ含む化合物），（ィ）Ｈｙｄ
ｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえばＣＨＦ3 な
どのＣ，Ｆのみを含む化合物），（ゥ）Ｃｈｌｏｒｏ−
ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえばＣＣｌ2 Ｆ2 など
のＣ，Ｃｌ，Ｆのみを含む化合物），（ェ）Ｈｙｄｒｏ
−Ｃｈｌｏｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえ
ば、ＣＨＣｌＦ2 などのＣ，Ｈ，Ｃｌ，Ｆからなる化合
物）があり、又（２）ハロンガス（たとえばＣＣｌＢｒ
Ｆ2 などのようにフロンガスの１つ以上のＦがＢｒに置
き換えた化合物の総称）および（３）Ｃｌ2 ガスが用い
られている。
反応性イオンエッチング（以下ＲＩＥと略す）が主に用
いられている。その反応ガスとしては、（１）フロンガ
スでは（ァ）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえ
ばＣＦ4 などのＣ，Ｆのみ含む化合物），（ィ）Ｈｙｄ
ｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえばＣＨＦ3 な
どのＣ，Ｆのみを含む化合物），（ゥ）Ｃｈｌｏｒｏ−
ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえばＣＣｌ2 Ｆ2 など
のＣ，Ｃｌ，Ｆのみを含む化合物），（ェ）Ｈｙｄｒｏ
−Ｃｈｌｏｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ（たとえ
ば、ＣＨＣｌＦ2 などのＣ，Ｈ，Ｃｌ，Ｆからなる化合
物）があり、又（２）ハロンガス（たとえばＣＣｌＢｒ
Ｆ2 などのようにフロンガスの１つ以上のＦがＢｒに置
き換えた化合物の総称）および（３）Ｃｌ2 ガスが用い
られている。
【０００３】一方、半導体装置の配線は近年微細化が進
んでいるため、エッチング技術としてはアンダーカット
の生じない異方性の形状が要求されている。つまり、図
２に示すようにフォトレジスト２４の線幅（パターン
幅）をＬ1 ，エッチング後の多結晶シリコン層の線幅を
Ｌ2 とすると、エッチング変化率Ｌ2 ／Ｌ1 ができるだ
け１に近いことが要求されている。
んでいるため、エッチング技術としてはアンダーカット
の生じない異方性の形状が要求されている。つまり、図
２に示すようにフォトレジスト２４の線幅（パターン
幅）をＬ1 ，エッチング後の多結晶シリコン層の線幅を
Ｌ2 とすると、エッチング変化率Ｌ2 ／Ｌ1 ができるだ
け１に近いことが要求されている。
【０００４】さらに、半導体装置の絶縁膜は薄膜化の傾
向が進んでいるため、多結晶シリコンのエッチングとし
ては下地であるシリコン酸化膜２２との選択比か高いこ
とが要求される。
向が進んでいるため、多結晶シリコンのエッチングとし
ては下地であるシリコン酸化膜２２との選択比か高いこ
とが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の多結晶
シリコンエッチング用ガスのうち、（１）フロンガスの
（ァ）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎは化学反応によ
るエッチングが主であるため、サイドエッチングが生じ
るという問題点がある。また、（ァ）Ｐｅｒｆｌｕｏｒ
ｏｃａｒｂｏｎ及び（ィ）Ｈｙｄｏｒ−ｆｌｕｏｒｏｃ
ａｒｂｏｎは酸化膜をエッチングするため、酸化膜との
選択比が低くなる。
シリコンエッチング用ガスのうち、（１）フロンガスの
（ァ）Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎは化学反応によ
るエッチングが主であるため、サイドエッチングが生じ
るという問題点がある。また、（ァ）Ｐｅｒｆｌｕｏｒ
ｏｃａｒｂｏｎ及び（ィ）Ｈｙｄｏｒ−ｆｌｕｏｒｏｃ
ａｒｂｏｎは酸化膜をエッチングするため、酸化膜との
選択比が低くなる。
【０００６】また、（１）フロンガスの（ゥ）Ｃｈｌｏ
ｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ，（ェ）Ｈｙｄｒｏ−
Ｃｈｌｏｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ及び（２）の
ハロンガスは、エッチング形状は良好であるが、酸化膜
との選択比は２０しかない。さらに、成層圏にあるオゾ
ン層を破壊するという環境破壊の問題を有している。
ｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ，（ェ）Ｈｙｄｒｏ−
Ｃｈｌｏｒｏ−ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ及び（２）の
ハロンガスは、エッチング形状は良好であるが、酸化膜
との選択比は２０しかない。さらに、成層圏にあるオゾ
ン層を破壊するという環境破壊の問題を有している。
【０００７】次に、（３）Ｃｌ2 ガス単体の場合は、ア
ンダーカットが生じるという問題点がある。低圧でエッ
チングした場合、アンダーカットは生じないが、フォト
レジストや酸化膜との選択比が低下する。つまり、形状
と選択比がトレードオフの関係にあり、Ｃｌ2 ガス単体
では、両者の両立は困難であるという問題がある。
ンダーカットが生じるという問題点がある。低圧でエッ
チングした場合、アンダーカットは生じないが、フォト
レジストや酸化膜との選択比が低下する。つまり、形状
と選択比がトレードオフの関係にあり、Ｃｌ2 ガス単体
では、両者の両立は困難であるという問題がある。
【０００８】本発明の目的は、多結晶シリコン膜のエッ
チングにおいて、フォトレジストの下にアンダーカット
が生じず、さらにシリコン酸化膜との選択比が高いドラ
イエッチング方法を提供することにある。
チングにおいて、フォトレジストの下にアンダーカット
が生じず、さらにシリコン酸化膜との選択比が高いドラ
イエッチング方法を提供することにある。
【０００９】
【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、エッチング用ガスとしてＣｌ2 ，ＨＢｒ及び
Ｎ2 の混合ガスまたはＣｌ2 ，ＨＢｒ，Ｎ2 及びＨｅの
混合ガスを用いる。そして、ここでこのドライエッチン
グ時のＨＢｒ流量／Ｃｌ 2 流量の比を１／４以上に設定
する。
グ方法は、エッチング用ガスとしてＣｌ2 ，ＨＢｒ及び
Ｎ2 の混合ガスまたはＣｌ2 ，ＨＢｒ，Ｎ2 及びＨｅの
混合ガスを用いる。そして、ここでこのドライエッチン
グ時のＨＢｒ流量／Ｃｌ 2 流量の比を１／４以上に設定
する。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例によるエッチング方法を適
用して得たエッチング形状の断面図である。シコン基板
１１上にシリコン酸化膜１２を形成し、その上に被エッ
チング物である多結晶シリコン層１３を成長する。その
後、リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト１４を
形成する。
る。図１は本発明の一実施例によるエッチング方法を適
用して得たエッチング形状の断面図である。シコン基板
１１上にシリコン酸化膜１２を形成し、その上に被エッ
チング物である多結晶シリコン層１３を成長する。その
後、リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト１４を
形成する。
【００１１】次に多結晶シリコン層１３をＨＢｒ，Ｃｌ
2 及びＮ2 ガスを含む混合ガスを用いてＲＩＥでエッチ
ングを行って図１を得る。今回行なったエッチング条件
は、圧力８Ｐａ，ＲＦパワー７００Ｗ，ＨＢｒ流量６０
ｓｃｃｍ，Ｃｌ2 流量４０ｓｃｃｍ，Ｎ2 流量４０ｓｃ
ｃｍである。
2 及びＮ2 ガスを含む混合ガスを用いてＲＩＥでエッチ
ングを行って図１を得る。今回行なったエッチング条件
は、圧力８Ｐａ，ＲＦパワー７００Ｗ，ＨＢｒ流量６０
ｓｃｃｍ，Ｃｌ2 流量４０ｓｃｃｍ，Ｎ2 流量４０ｓｃ
ｃｍである。
【００１２】ここで、ＨＢｒ流量とＣｌ2 流量の比（つ
まり、ＨＢｒ流量／Ｃｌ2 流量）は１／４以上が望し
い。フォトレジストの線幅をＬ1 ，エッチング後の線幅
をＬ2 とすると、エッチング時の寸法変化率Ｌ2 ／Ｌ1
は図３に示すように、ＢＨｒ流量が増すにつれて増大
し、ガス比が１／４以下になると、アンダーカットが大
きいことがわかる。
まり、ＨＢｒ流量／Ｃｌ2 流量）は１／４以上が望し
い。フォトレジストの線幅をＬ1 ，エッチング後の線幅
をＬ2 とすると、エッチング時の寸法変化率Ｌ2 ／Ｌ1
は図３に示すように、ＢＨｒ流量が増すにつれて増大
し、ガス比が１／４以下になると、アンダーカットが大
きいことがわかる。
【００１３】また、図４が示すように、Ｎ2 流量を増加
すると酸化膜との選択比が向上する。
すると酸化膜との選択比が向上する。
【００１４】第２の実施例としては、多結晶シリコン層
をエッチングするガスとして、ＨＢｒ，Ｃｌ2 ，Ｎ2 及
びＨｅガスを用いる。今回のエッチング条件は、圧力８
Ｐａ，ＲＦパワー７００Ｗ，ＨＢｒ流量６０ｓｃｃｍ，
Ｃｌ2 流量４０ｓｃｃｍ，Ｎ2 流量４０ｓｃｃｍ，Ｈｅ
流量４０ｓｃｃｍである。
をエッチングするガスとして、ＨＢｒ，Ｃｌ2 ，Ｎ2 及
びＨｅガスを用いる。今回のエッチング条件は、圧力８
Ｐａ，ＲＦパワー７００Ｗ，ＨＢｒ流量６０ｓｃｃｍ，
Ｃｌ2 流量４０ｓｃｃｍ，Ｎ2 流量４０ｓｃｃｍ，Ｈｅ
流量４０ｓｃｃｍである。
【００１５】多結晶シリコンのエッチングレートのウェ
ハー面内均一性とＨｅ流量の関係は図５に示されてい
る。ここでエッチングレートの最大値，最小値，平均値
をそれぞれＲMAX ，ＲMin ，Ｒとおくと、上記均一性は
（ＲMAX −ＲMin ）／２・Ｒと定義した。図５からわか
るように、Ｈｅガスを添加することによって実施例１と
比べて上記均一性が向上するという利点がある。
ハー面内均一性とＨｅ流量の関係は図５に示されてい
る。ここでエッチングレートの最大値，最小値，平均値
をそれぞれＲMAX ，ＲMin ，Ｒとおくと、上記均一性は
（ＲMAX −ＲMin ）／２・Ｒと定義した。図５からわか
るように、Ｈｅガスを添加することによって実施例１と
比べて上記均一性が向上するという利点がある。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、多結晶シ
リコン層のエッチングガスとして、ＨＢｒ，Ｃｌ2 及び
Ｎ2 の混合ガスを用いたので、第１にエッチング後の寸
法をフォトレジストと同一寸法に仕上げることができる
という効果を有する。これによって、例えば、微細パタ
ーンを制御性良く高精度で得ることができる。
リコン層のエッチングガスとして、ＨＢｒ，Ｃｌ2 及び
Ｎ2 の混合ガスを用いたので、第１にエッチング後の寸
法をフォトレジストと同一寸法に仕上げることができる
という効果を有する。これによって、例えば、微細パタ
ーンを制御性良く高精度で得ることができる。
【００１７】第２に酸化膜との選択比は４０以上が可能
であり、高い選択比でエッチングできるという効果を有
する。
であり、高い選択比でエッチングできるという効果を有
する。
【００１８】また、ＨＢｒ，Ｃｌ2 ，Ｎ2 の上記混合ガ
スにＨｅを添加することにより、ウェハー面内のエッチ
ングレートの均一性を向上できる効果もある。
スにＨｅを添加することにより、ウェハー面内のエッチ
ングレートの均一性を向上できる効果もある。
【００１９】さらに、上記混合ガスは地球外のオゾン層
を破壊するガスが含まれていないという利点も有する。
を破壊するガスが含まれていないという利点も有する。
【図１】本発明の一実施例のドライエッチング方法によ
り得られた半導体装置の縦断面図である。
り得られた半導体装置の縦断面図である。
【図２】従来のドライエッチング方法を用いて得られた
半導体装置の縦断面図である。
半導体装置の縦断面図である。
【図３】実施例１においてＨＢｒ流量寸法変化率の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】実施例１において、Ｎ2 流量と酸化膜との選択
比の関係を示すグラフである。
比の関係を示すグラフである。
【図５】実施例２においてＨｅ流量の比率とエッチング
レートのウェーハ面内均一性の関係を示すグラフであ
る。
レートのウェーハ面内均一性の関係を示すグラフであ
る。
１１，２１ シリコン基板 １２，２２ シリコン酸化膜 １３，２３ 多結晶シリコン膜 １４，２４ フォトレジスト ２５ アンダーカット
Claims (2)
- 【請求項１】 多結晶シリコンを反応性イオンエッチン
グによりドライエッチングする方法において、エッチン
グ用ガスとして、臭化水素（ＨＢｒ），塩素（Ｃｌ2 ）
及び窒素（Ｎ2 ）の混合ガスを用い、前記ドライエッチ
ング時のＨＢｒ流量／Ｃｌ 2 流量の比を１／４以上に設
定することを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】 前記エッチング用ガスにヘリウム（Ｈ
ｅ）ガスを混合させることを特徴とする請求項１記載の
ドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279397A JP2884852B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279397A JP2884852B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121370A JPH05121370A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2884852B2 true JP2884852B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=17610553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3279397A Expired - Fee Related JP2884852B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2884852B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794294B1 (en) * | 1999-11-09 | 2004-09-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Etch process that resists notching at electrode bottom |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127826A (ja) * | 1989-10-13 | 1991-05-30 | Fujitsu Ltd | ドライエッチング方法 |
| JPH03222417A (ja) * | 1990-01-29 | 1991-10-01 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP3279397A patent/JP2884852B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121370A (ja) | 1993-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990112 |
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