JPH01152285A - Production of semiconductor device - Google Patents
Production of semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にシリコン
のエツチングガスに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a silicon etching gas.
従来のシリコンのエツチングガスは、CB r P、や
c*nrtFaといったフロロブロモカーボンガスを用
いて、例えば表1の様な条件でエツチングしていた。こ
のときのエツチング方式は、第1図に示す様な
表1
構造の反応性イオンエツチング(RI E)にて、行な
っていた。Conventional silicon etching gases are fluorobromocarbon gases such as CB r P and c*nrtFa, and etching is carried out under the conditions shown in Table 1, for example. The etching method used at this time was reactive ion etching (RIE) having the structure shown in Table 1 as shown in FIG.
しかし、前述の従来の技術では、フロロブロモカーボン
ガスが、プラズマ状態で、Slと反応してSiFとなり
(Si+F”→5iF)エツチングは進行するが、同時
にカーボン系ポリマーの発生が起こる。このカーボン系
ポリマーは耐エツチング性が高い事は周知で、特にシリ
コンのエツチング面積の増加とともに発生量も増大し、
第7図(a) 、(b)?e示す様に、エツチング形状
がテーパー形状となったり、パターンの粗密によりカー
ボン系ポリマー(405)の発生量が変化するため、エ
ツチング形状の不均一、エツチング速度の不均一が生じ
る。もっともカーボン系ポリマーの発生が顕著な場合に
は、本来エツチングされるべき部分がカーボン系ポリマ
ーをマスクとして、エツチング残香となってしまったり
する。However, in the conventional technology described above, fluorobromocarbon gas reacts with Sl in a plasma state to form SiF (Si+F"→5iF), and etching progresses, but at the same time, carbon-based polymer is generated. It is well known that polymers have high etching resistance, and as the etching area of silicon in particular increases, the amount of etching increases.
Figure 7 (a), (b)? As shown in e, the etching shape becomes tapered and the amount of carbon-based polymer (405) generated changes depending on the density of the pattern, resulting in non-uniform etching shape and non-uniform etching rate. However, if the generation of carbon-based polymer is significant, the portion that should originally be etched will be masked by the carbon-based polymer, resulting in an etching residual odor.
これら、パターン形状およびパターン寸法の面内不均一
性は、加工寸法の減少とともに大きな問題となっている
。These in-plane non-uniformities in pattern shape and pattern dimensions have become a major problem as processing dimensions have decreased.
そこで本発明は、このような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、エツチング形状の制御と、パ
ターンの粗密によるパターン寸法及びパターン形状の制
御、エツチング残香のないエツチングを提供するところ
にある。Therefore, the present invention aims to solve these problems.
The purpose of this method is to control the etching shape, control the pattern size and shape by controlling the density of the pattern, and provide etching without an etching residual smell.
本発明の半導体装置の製造方法は、フロロブロモカーボ
ンを主ガスとして、該主ガスの25%未満のフロロカー
ボン、六フフ化硫黄又は酸素の単独もしくは、これらを
組合せ、添加ガスとして混合したガスで、シリコンをエ
ツチングする事を特徴とする。The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention uses fluorobromocarbon as a main gas, and uses fluorocarbon, sulfur hexafluoride, or oxygen alone or in combination as an additive gas in less than 25% of the main gas. It is characterized by etching silicon.
シリコンをフロロブロモカーボンでエツチングする場合
、発生し、たカーボン系ポリマーは、フロロカーボンや
六フッ化硫黄や酸素のプラズマで除去が可能である。こ
のことは、フロロブロモカーボン中にフロロカーボンや
、六フッ化硫黄や、酸素を添加ガスとして混合した場合
についても同様な作用がエツチングを進行しながら可能
である。When etching silicon with fluorobromocarbon, the generated carbon-based polymer can be removed with fluorocarbon, sulfur hexafluoride, or oxygen plasma. A similar effect can be achieved while etching progresses when fluorocarbon, sulfur hexafluoride, or oxygen is mixed as an additive gas in fluorobromocarbon.
又特に、フロロカーボン、六フフ化硫黄は、シリコンを
エツチングする効果もあり、エツチング特性をより向上
する事が可能である。In particular, fluorocarbon and sulfur hexafluoride have the effect of etching silicon, and can further improve the etching properties.
以上、本発明について、実施例に基づき詳細に説明する
。The present invention will now be described in detail based on examples.
it図は、本発明の第1の実施例で使用したエツチング
装置の構造で、カンードffi極(102)上で被エツ
チング物を加工するもので、一般に、反応性イオンエツ
チング(以下RIEと略す)と呼ばれる装置である。The IT diagram shows the structure of the etching apparatus used in the first embodiment of the present invention, which processes the object to be etched on the cand ffi electrode (102), and generally uses reactive ion etching (hereinafter abbreviated as RIE). It is a device called.
また第2図には1本発明の第2の実施例で使用したエツ
チング装置の構造で、RIE装置のガス導入部(105
)にマイクロ波発生装置を育する、プラズマ分1ili
型RIEと呼ばれる装置である。Furthermore, FIG. 2 shows the structure of the etching apparatus used in the second embodiment of the present invention, and shows the gas introduction part (105) of the RIE apparatus.
) to grow a microwave generator, plasma minute 1ili
This is a device called type RIE.
また、第3図には、本発明の第3の実施例で使用したエ
ツチング装置の構造で、エツチング室に導入されたガス
を導波管(107)により運ばれたマイクロ波により解
離させ、エツチング室周囲に配されたマグネット(10
8)によって共鳴させる、エレクトロン、サイクロトロ
ン型のRIE(以下ECRと略す)と呼ばれる装置であ
る。Furthermore, FIG. 3 shows the structure of the etching apparatus used in the third embodiment of the present invention, in which gas introduced into the etching chamber is dissociated by microwaves carried by a waveguide (107), and etching is performed. Magnets placed around the room (10
This is a device called an electron or cyclotron type RIE (hereinafter abbreviated as ECR) that causes resonance by 8).
第4図は、本実施例で用いたエツチングサンプル墨1の
断面構造で、シリコン基板(401)上に熱酸化膜(4
02)と多結晶シリコン膜(403)をそれぞれ、40
0人、4000λ存し、フォトレジスト(404)をマ
スク材としてパターンユングをしである。Figure 4 shows the cross-sectional structure of etching sample black 1 used in this example, showing a thermal oxide film (401) on a silicon substrate (401).
02) and polycrystalline silicon film (403), respectively.
There are 0 people and 4000λ, and patterning is performed using photoresist (404) as a mask material.
第5図は、本実施例で用いたエツチングサンプルNa2
の断面構造で、シリコン基板(401)上に、フォトレ
ジスト(404)をマスク材としてパターン形状グしで
ある。Figure 5 shows the etching sample Na2 used in this example.
In the cross-sectional structure, a pattern is formed on a silicon substrate (401) using a photoresist (404) as a mask material.
第1の実施例は、RIEにおけるものである。The first example is in RIE.
ここでは、C* B r s F a 50 s c
c m 1.:CF a5secmを混合させプロセス
ガスとした。このガスにより、真空度10mtorr1
RFパワー160 Wとした。結果として表2に示す特
性が得られた。Here, C* B r s F a 50 s c
cm 1. :CF a5secm was mixed and used as a process gas. With this gas, the vacuum level is 10mtorr1
The RF power was 160W. As a result, the characteristics shown in Table 2 were obtained.
表2
なおエツチング形状は、マスクに対して完全異方性に垂
直なパターンが得られた。Table 2 As for the etching shape, a completely anisotropic pattern perpendicular to the mask was obtained.
また表1の条件でエツチングを行なった時のエツチング
特性は、表3に示すとおりであり、各項目とも大きく改
善されている。Further, the etching characteristics when etching was performed under the conditions shown in Table 1 are as shown in Table 3, and each item was greatly improved.
表3
第2の実施例は、プラズマ分離型のRIEによるもので
ある。ここでは、CBrF、50secmにOy5se
cmを混合させプロセスガスとし、真空度5mtOrr
マイクロ波パワー100W、RFパワー160 Wとし
た。Table 3 The second example is based on plasma separation type RIE. Here, CBrF, 50 sec and Oy5se
cm is mixed as a process gas, and the vacuum degree is 5mtOrr.
The microwave power was 100W and the RF power was 160W.
このときの結果として表4に示す特性が得られた。As a result, the characteristics shown in Table 4 were obtained.
表4
このときのエツチング形状は、マスクに対して完全異方
性に垂直なパターンが得られた。Table 4 The etched shape at this time was a completely anisotropic pattern perpendicular to the mask.
第3の実施例は、ECRによるものである。ここではC
BrF540sccms 0.2sccm1SFs 2
sccmを混合し、プロセスガスとし、真空度5mto
rr、マイクロ波パワー10QW1RFパワー90 W
としてエツチングを行なった。The third embodiment is based on ECR. Here C
BrF540sccms 0.2sccm1SFs 2
sccm is mixed and used as a process gas, and the vacuum degree is 5 mto.
rr, microwave power 10QW1RF power 90W
Etching was carried out as follows.
このときの結果として表5に示す特性が得られた。As a result, the characteristics shown in Table 5 were obtained.
表5
このときのエツチング形状は、マスクに対し、完全異方
性に垂直なパターンが得られた。Table 5 The etching shape at this time was a completely anisotropic pattern perpendicular to the mask.
以上の様に、フロロブロモカーボンのみによるエツチン
グに比べ、カーボン系ポリマーの発生を抑えられるため
、エツチング速度は20〜50%も向上し、エツチング
形状、寸法バラツキも安定する。As described above, compared to etching using only fluorobromocarbon, the generation of carbon-based polymer can be suppressed, so the etching speed can be improved by 20 to 50%, and the etching shape and size variations can be stabilized.
ただし、第8図に示す様に、エツチングの他の条件にも
よるが、添加ガスとしての70ロカーボン、六フフ化硫
黄の混合割合が20%を越えると、エツチング形状は逆
テーパーとなってしまい、25%を越えると素子の特性
に重大な悪影響を与える。However, as shown in Figure 8, although it depends on other etching conditions, if the mixing ratio of 70 carbon and sulfur hexafluoride as additive gas exceeds 20%, the etching shape becomes reverse taper. , if it exceeds 25%, it will have a serious adverse effect on the characteristics of the device.
本実施例中では、3タイプのRIEについて説明したが
、他のタイプのRIEにおいても同様の効果があり、エ
ツチングの形式による違いはなく、エツチングガスによ
る効果である。つまり、エツチング装置ではなくエツチ
ングガスに特徴のあることが本発明である。In this embodiment, three types of RIE have been described, but other types of RIE have similar effects, and there is no difference depending on the type of etching, but the effect is due to the etching gas. In other words, the present invention is characterized by the etching gas rather than the etching device.
また、本実施例では、エツチング濾材のシリコンとして
、多結晶シリコン及び単結晶シリコンについて述べてい
るが、これらの不純物の種類、不純物の濃度に関係なく
同様の効果がある。また、アモルファスシリコンにおい
ても同様である。Further, in this embodiment, polycrystalline silicon and single crystal silicon are used as the silicon of the etching filter medium, but the same effect can be obtained regardless of the type and concentration of these impurities. The same applies to amorphous silicon.
また、マスク材として本実施例中では、フォトンシスト
を用いているが、Siに対し選択比のとれるものであれ
ば何でも良く、例えば酸化膜、シリコン窒化膜でも良い
。Further, although photon cyst is used as the mask material in this embodiment, any material may be used as long as it has a selectivity to Si, such as an oxide film or a silicon nitride film.
以上述べた様に、本発明によれば、フロロカーボンもし
くは六フッ化硫黄または酸素を混合してエツチングする
事により、従来に比ベエッチング速度で10〜50%対
酸化膜との選択比が0〜20%向上した。As described above, according to the present invention, by etching with a mixture of fluorocarbon, sulfur hexafluoride, or oxygen, the etching rate is 10 to 50% compared to the conventional etching rate, and the selectivity to the oxide film is 0 to 50%. Improved by 20%.
またエツチング形状は、完全異方性で、パターンの粗密
による変化は認められず、寸法も±3%以内の再現性を
得る事ができた。Furthermore, the etched shape was completely anisotropic, no change due to pattern density was observed, and dimensional reproducibility was achieved within ±3%.
第1図〜第3図は本実施例で用いたエツチング装置の構
造を示す図。
第4図〜第5図は本実施例で用いたエツチングサンプル
の構造を示す断面図。
第6図(a)(b)は本実施例のエツチングによるエツ
チング形状図。
宸7図(a)(b)は従来のエツチングによるエツチン
グ形状図。
第8図は本実施例における添加ガスの割合と、エツチン
グテーパー角を示すグラフ。
100・・・エツチング室
101・・・アノード電極
102・・・カソード電極
103−13.56MHzRF発生装置104・・・2
.45GHzのマイクロ波発生装置
105・・・ガス導入口
106・・・ガス吸出口
107・・・導波管
108・・・マグネット
109・・・石英板
401・・・シリコン基板
402・・・熱酸化膜
403・・・多結晶シリコン膜
404・・・フォトレジストマスク
405・・・カーボン系ポリマー
406・・・エツチング残査
以 上
出願人 セイコーエプソン株式会tt
代理人 弁理士 最 上 務 他1名塘 31
擁4巴 第913
徳 4 B
第′711FIGS. 1 to 3 are diagrams showing the structure of the etching apparatus used in this example. 4 and 5 are cross-sectional views showing the structure of the etching sample used in this example. FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams showing the etching shapes of the present embodiment. Figures 7(a) and 7(b) are diagrams of etching shapes obtained by conventional etching. FIG. 8 is a graph showing the ratio of added gas and the etching taper angle in this example. 100...Etching chamber 101...Anode electrode 102...Cathode electrode 103-13.56MHz RF generator 104...2
.. 45 GHz microwave generator 105... Gas inlet 106... Gas outlet 107... Waveguide 108... Magnet 109... Quartz plate 401... Silicon substrate 402... Thermal oxidation Film 403...Polycrystalline silicon film 404...Photoresist mask 405...Carbon polymer 406...Etching residue or more Applicant: Seiko Epson Corporation tt Agent: Patent attorney Tsutomu Mogami and 1 other person 31 Rei 4 Tomoe No. 913 Virtue 4 B No. '711
Claims (1)
5%未満のフロロカーボン、六フッ化硫黄又は酸素の単
独もしくは、これらを組合せ、添加ガスとして混合した
ガスで、シリコンをエッチングする事を特徴とする半導
体装置の製造方法。With fluoropromocarbon as the main gas, two of the main gases
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising etching silicon with a gas containing less than 5% of fluorocarbon, sulfur hexafluoride, or oxygen, alone or in combination, as an additive gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31005487A JPH01152285A (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Production of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31005487A JPH01152285A (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Production of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01152285A true JPH01152285A (en) | 1989-06-14 |
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ID=18000609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31005487A Pending JPH01152285A (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Production of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01152285A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06163478A (en) * | 1992-11-18 | 1994-06-10 | Nippondenso Co Ltd | Dry etching method of semiconductor |
-
1987
- 1987-12-08 JP JP31005487A patent/JPH01152285A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06163478A (en) * | 1992-11-18 | 1994-06-10 | Nippondenso Co Ltd | Dry etching method of semiconductor |
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