JPH0329322A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造方法、特にシリコン上に形成された自
然酸化膜の除去方法(前処理方法)に関し、
シリコンの表面に形戊された自然酸化膜の除去〔産業上
の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特にシリコン上に形成
された自然酸化膜の除去方法(前処理方法)に関する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for manufacturing a semiconductor device, particularly a method (pretreatment method) for removing a natural oxide film formed on silicon, the present invention relates to a method for removing a natural oxide film formed on the surface of silicon [ INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for removing a native oxide film formed on silicon (pretreatment method).
?導体装置の微細化に伴い、マスク材や絶縁膜として使
用されているSing膜が薄層化されている.ゆえに、
Sin2に対して高い選択比をもってシリコンをエッチ
ングできるエッチング技術、すなわち下地のSiOzを
ほとんどエッチングすることなく例えば多結晶シリコン
をエッチングすることのできる技術が必要とされている
。これには臭素(Brz)または臭化水素(llBr)
をエッチングガスに用いたシリコンのドライエッチング
方法が有効である。? With the miniaturization of conductor devices, Sing films used as mask materials and insulating films are becoming thinner. therefore,
There is a need for an etching technique that can etch silicon with a high selectivity to Sin2, that is, a technique that can etch polycrystalline silicon, for example, without etching the underlying SiOz. This includes bromine (Brz) or hydrogen bromide (llBr)
A dry etching method for silicon using etching gas is effective.
ところが、Br.やHBrによるドライエッチングでは
、Singのエッチング速度が遅いため、シリコンの表
面が自然に、またはウエハプロセス中に酸化されてSi
O1膜が形成されていると、これを除かないことには、
シリコンのエッチングがなかなか始まらない。ゆえに、
予め自然酸化膜の除去が必要となる。However, Br. In dry etching using HBr or HBr, the etching speed of Sing is slow, so the silicon surface is oxidized naturally or during the wafer process, and Si
If an O1 film is formed, unless it is removed,
Silicon etching is slow to start. therefore,
It is necessary to remove the native oxide film in advance.
そのために従来提案された方法としては、(1)アルゴ
ン(Ar)単独でまたはArにN2などを加えてスバッ
タによりSiO■を除去する物理的方法、
?2)フレオン(CF4)を主にしたガスで化学的方法
と物理的方法を併用する反応性イオンエッチング(RI
E)によりSi02を除去する方法、(3) I1■
を用いる解離でSin.のうちの0■をH2と反応させ
11.0として飛敗させてStのみを残す方法、
(4) 1000’C程度の酸素を含まない非酸化処
理でSiO1の02を除去する方法、
などが提案されている。Conventionally proposed methods for this purpose include (1) a physical method in which SiO■ is removed by sputtering using argon (Ar) alone or by adding N2 or the like to Ar; 2) Reactive ion etching (RI) using a combination of chemical and physical methods using a gas mainly containing freon (CF4).
E) Method of removing Si02, (3) I1■
By dissociation using Sin. Among them, 0■ is reacted with H2 and destroyed as 11.0, leaving only St. (4) A method of removing 02 of SiO1 by non-oxidation treatment without oxygen at about 1000'C. Proposed.
?発明が解決しようとする課題)
ところが、これら従来の方法のうち、(1)のArでス
パッタする方法では、Arイオンで自然酸化膜だけでな
くその他の部分も同様にスパッタするので、他の部分が
ダメージ(損傷)を受ける問題がある。? However, in the method (1) of sputtering with Ar, among these conventional methods, not only the natural oxide film but also other parts are sputtered with Ar ions. There is a problem that the machine may be damaged.
(3)のhを用いる解離の方法では、SiOz膜がきわ
めて薄い場合には有効であるが、厚い場合には未だ十分
に確認されていない。(4)の方法では1000″Cの
高温を用いることが問題である。The dissociation method using h in (3) is effective when the SiOz film is extremely thin, but has not yet been sufficiently confirmed when the SiOz film is thick. The problem with method (4) is that it uses a high temperature of 1000''C.
(2)の方法ではSiO■膜を1000人/mjnのエ
ッチン?レートでエッチングするが、それはシリコンも
ほぼ同じエッチングレートでエッチングするので、エッ
チング時間に応じてシリコンのエッチング量が問題であ
る。第5図を参照すると、シリコン基板51上に薄いS
i02膜52が形成され、その上に設けられた多結晶シ
リコン配線層53をおおうSiO■膜54が形成され、
Sin.膜54の開口部55を通してアルご配線56が
多結晶シリコン配線層53と接続をとっている。第5図
(a)のアルミ配線56を形或する前には、同図(′b
)に示されるように開口部55で露出した多結晶シリコ
ン配線層53の表面に形成された30〜50人程度の自
然酸化膜と称されるSing膜を除去しなければならな
い。仮に同図(C)に示すように自然酸化膜が形成され
ている場合、CF.を主に用いたRIEでは同図矢印で
示すように表面から同じエッチングレートでエッチング
されるので、SiO■膜の厚い部分を完全にエッチング
しようとするとSiO■膜の薄かったところでは多結晶
シリコンがエッチングされてしまう。In method (2), the SiO film is etched at a rate of 1000 people/mjn? However, since silicon is also etched at approximately the same etching rate, the problem is the amount of silicon etched depending on the etching time. Referring to FIG. 5, a thin S
An i02 film 52 is formed, and an SiO2 film 54 is formed to cover a polycrystalline silicon wiring layer 53 provided thereon.
Sin. Aluminum wiring 56 is connected to polycrystalline silicon wiring layer 53 through opening 55 in film 54 . Before forming the aluminum wiring 56 shown in FIG. 5(a),
), approximately 30 to 50 Sing films, called natural oxide films, formed on the surface of the polycrystalline silicon wiring layer 53 exposed at the openings 55 must be removed. If a natural oxide film is formed as shown in the same figure (C), CF. As shown by the arrow in the figure, RIE mainly uses etching from the surface at the same etching rate, so if you try to completely etch the thick part of the SiO film, polycrystalline silicon will be etched in the thin part of the SiO film. It gets etched.
また、シリコン基板上に段差のあるSiO■膜12が?
けられ、その上に多結晶シリコン層13が形成され、そ
の多結晶シリコンJil3をSiO■膜14をマスクに
してエッチングする場合に、多結晶シリコンも段差をも
つようになる(第3図)。このときに多結晶シリコン表
面に自然酸化膜が形成されると段差部では縦方向からみ
て他よりも厚い自然酸化膜になっていることから、CF
.によるRIEでは短時間で除去できない。そして、こ
の部分がマスクとなって図中点線で示したところでは多
結晶シリコンがエッチングされず、多結晶シリコン配線
間でショートを生じる結果となる(第4図)。Also, is there a SiO film 12 with steps on the silicon substrate?
When the polycrystalline silicon layer 13 is etched using the SiO2 film 14 as a mask, the polycrystalline silicon also has a step (FIG. 3). At this time, when a natural oxide film is formed on the polycrystalline silicon surface, the natural oxide film is thicker at the step part than at other parts when viewed from the vertical direction, so it is difficult to
.. It cannot be removed in a short time by RIE. This portion acts as a mask, and the polycrystalline silicon is not etched in the area indicated by the dotted line in the figure, resulting in short circuits between the polycrystalline silicon wirings (FIG. 4).
さらには、CF.を用いた自然酸化膜除去とIIBrを
用いたシリコンのエッチングを同じ反応室内で行うと、
残留したCF.の影響が強く、HBrがもっSin.に
対する高い選択性が失われるという問題もある。Furthermore, CF. When natural oxide film removal using IIBr and silicon etching using IIBr are performed in the same reaction chamber,
The remaining CF. The influence of HBr is strong, and the Sin. There is also the problem that high selectivity for ions is lost.
そこで、Sin.がシリコンとの高い選択比をもって除
去できる方法として、希フッ酸を用いたウェットエッチ
ングがある。しかし、ウエットエッチングを行った後に
は水洗、乾燥のプロセスが必要で、これらのプロセスに
おいて自然酸化膜が再形成されることが問題となる。Therefore, Sin. Wet etching using dilute hydrofluoric acid is a method that can remove silicon with a high selectivity to silicon. However, after performing wet etching, water washing and drying processes are required, and the problem is that the natural oxide film is re-formed during these processes.
そこで本発明は、シリコンの表面に形成された自然酸化
膜の除去を可能とし、それにつづくシリコンのエッチン
グで下地の酸化膜に対する高い選択比を維持することが
でき、さらには、段差を有する多結晶シリコン表面上の
自然酸化膜も平坦部の自然酸化膜と同時に除去すること
のできる前処理方法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention makes it possible to remove the natural oxide film formed on the surface of silicon, maintain a high selectivity to the underlying oxide film in the subsequent silicon etching, and furthermore, It is an object of the present invention to provide a pretreatment method that can remove a natural oxide film on a silicon surface at the same time as a natural oxide film on a flat part.
?課題を解決するための手段〕
上記課題は、シリコン層の表面に形成された自然酸化膜
を除去する前処理において、酸素(O2)と、酸素(0
2)に対して20%以下のフレオン(CF4)との混合
ガスをエッチングガスとして用い、該シリコン層上に形
成された自然酸化膜をもった試料に対しマイクロ波ダウ
ンフローエッチング処理を行うことを特徴とする半導体
装置の製造方法によって解決される。? Means for Solving the Problems] The above problem is solved by using oxygen (O2) and oxygen (0
In contrast to 2), using a gas mixture containing 20% or less of Freon (CF4) as an etching gas, microwave downflow etching is performed on the sample with a natural oxide film formed on the silicon layer. The problem is solved by a method of manufacturing a semiconductor device.
?作用〕
0■とCF4の混合ガスを用いたダウンフローエッチン
グの場合、CF.流量の割合が多いとSiOzよりもシ
リコンの方のエッチング速度が速い。なお、従来のRI
Eで用いた02とCF4の混合ガスでは、両者はほとん
ど同じエッチング速度であった。ところが、CF.流量
の割合が02に対し20%以下のところでは、シリコン
よりもSi02の方のエッチング速度が速くなる。この
関係を第2図に示す。なお、同図は、0■に対するCF
4の混合割合におけるエッチング速度および選択比(多
結晶シリコン/SiOz)の関係を示す線図で、図にお
いて、横軸にはCF4と(CF4+Ot)の比率を%で
表し、縦軸は、左がエッチング速度を〔入/min )
で、また右はポリシリコン/siotの選択比を表す。? Effect] In the case of downflow etching using a mixed gas of 0■ and CF4, CF. When the flow rate is high, the etching rate of silicon is faster than that of SiOz. In addition, conventional RI
In the mixed gas of 02 and CF4 used in E, both had almost the same etching rate. However, CF. When the flow rate ratio is 20% or less relative to 02, the etching rate of Si02 becomes faster than that of silicon. This relationship is shown in FIG. In addition, the same figure shows the CF for 0■
This is a diagram showing the relationship between etching rate and selectivity (polycrystalline silicon/SiOz) at a mixing ratio of 4. In the diagram, the horizontal axis represents the ratio of CF4 and (CF4+Ot) in %, and the vertical axis represents the left side. Etching speed [on/min]
Also, the right side shows the selectivity ratio of polysilicon/siot.
四角(口)印を結ぶ!’JBは多結晶シリコンのエッチ
ング速度、丸(○)印を結ぶ線CはSin2のエッチン
グ速度、三角(Δ)印を結ぶ線AがSiO■に対する多
結晶シリコンの選択比を表す。このときの処理条件は、
マイクロ波の出力が400W、圧力がI Torr、ス
テー?温度は常温で一定とした。よって、CF.の流量
の割合が0■に対し20%以下の領域でシリコンをほと
んどエッチングすることなく自然酸化膜の除去が可能と
なる。そして、RIEと違い、ダウンフロ一方式では中
性活性種による等方性エッチングが行え、段差のあるシ
リコンの表面に形成した自然酸化膜の除去も可能である
。Connect the square (mouth) sign! 'JB represents the etching rate of polycrystalline silicon, a line C connecting the circles (○) marks represents the etching rate of Sin2, and a line A connecting the triangles (Δ) marks represents the selectivity of polycrystalline silicon to SiO2. The processing conditions at this time are
Microwave output is 400W, pressure is I Torr, stay? The temperature was kept constant at room temperature. Therefore, CF. In a region where the ratio of the flow rate is 20% or less relative to 0, the natural oxide film can be removed without substantially etching silicon. Unlike RIE, the down-flow one-sided method allows isotropic etching using neutral active species, and it is also possible to remove a natural oxide film formed on a silicon surface with steps.
また、CF.の量がかなり少なくても、この作用は可能
なことから、Br.またはIIBrを用いたシリコンの
エッチングも再現性良く、高速で高選択比をもって可能
となる。Also, CF. This effect is possible even if the amount of Br. Alternatively, silicon etching using IIBr can be performed with good reproducibility, at high speed, and with a high selectivity.
?実施例〕 以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。? Example〕 Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to illustrated embodiments.
第3図は、今回問題とするシリコン、すなわち多結晶シ
リコンNl3の表面に形成した自然酸化膜( SiO■
膜)15を示すものである。マスク材はSiOz膜14
である。レジストマスクでは、レジストからのカーボン
の影響で下地の酸化膜l2のエッチング速度が速まり、
多結晶シリコンとの選択比が悪くなるためである。また
、レジストマスクでは、カーボンの影響により多結晶シ
リコン表面の酸化膜も除去可能な場合があるので、今回
はSiOz膜マスクにした。よって、この試料を本発明
の実施例で用いた。被加工物である試料の詳しい構造は
、シリコン基板11上に絶縁膜として熱酸化による厚さ
1000人のSiOz膜l2を形成し、その上に厚さが
約4000人の多結晶シリコン層l3を化学気相成長(
CVD)法により形成した。さらに、その上に線幅1
pm、厚さが約2000入程度のSin2膜マスク14
のパターンを形成した。そして、そのパターン形成に用
いたSing膜マスクl4上のレジストは、02プラズ
マにより既に除去した。多結晶シリコン表面は02プラ
ズマにさらされたことで酸化され、自然酸化膜15が形
成されている。Figure 3 shows a natural oxide film (SiO
Film) 15 is shown. The mask material is SiOz film 14
It is. In the resist mask, the etching speed of the underlying oxide film l2 increases due to the influence of carbon from the resist.
This is because the selectivity with polycrystalline silicon becomes poor. Furthermore, with a resist mask, an oxide film on the surface of polycrystalline silicon can sometimes be removed due to the influence of carbon, so this time a SiOz film mask was used. Therefore, this sample was used in the examples of the present invention. The detailed structure of the sample to be processed is as follows: An SiOz film l2 with a thickness of about 4000 nm is formed on a silicon substrate 11 by thermal oxidation as an insulating film, and a polycrystalline silicon layer l3 with a thickness of about 4000 nm is formed on top of it. Chemical vapor deposition (
It was formed by a CVD method. Furthermore, on top of that, line width 1
Sin2 film mask 14 with a thickness of about 2000 pm
formed a pattern. The resist on the Sing film mask l4 used for pattern formation has already been removed by 02 plasma. The surface of the polycrystalline silicon is oxidized by being exposed to the 02 plasma, and a natural oxide film 15 is formed.
また、段差を有するシリコン表面に形成された自然酸化
膜を第4図に示す。これは、シリコン基板11上に段差
をつけたSiOzJlil2を形成した。その上に厚さ
が約4000人の多結晶シリコン13をCVD?により
形成した。この多結晶シリコン表面にも自然酸化膜15
が形成されてある。マスク材はSiO■膜14とした。Further, FIG. 4 shows a natural oxide film formed on a silicon surface having steps. This formed SiOzJlil2 with a step on the silicon substrate 11. CVD polycrystalline silicon 13 with a thickness of about 4000 on top of it? It was formed by A natural oxide film 15 is also formed on this polycrystalline silicon surface.
is formed. The mask material was an SiO2 film 14.
本発明を実施した装置の概略断面図を第1図に示す。図
の左側(a)が、自然酸化膜の除去を行うダウンフロー
エッチング装置で、図の右側(b)がシリコンのエッチ
ングを行う平行平板型RIE装置で、図中、21はガス
供給口、22はマイクロ波導入口、23は試料、24は
モノクロメーター、25はプラズマ室、26はシャワー
ヘッド、27はステージ(ヒーター付)、28はガス排
気口、29はN2ガス供給口、30は搬送室、31はガ
ス排気口、32と33はロードロック、34は搬送アー
ム、35はガス供給口、36と36aは絶縁物、37は
高周波電源、38は静電チャック、39はHeガス供給
口、40は直流出力(DCパワー)電源、41はエッチ
ング室、42はHeガス排気口、43はガス排気口、4
4は冷却水循環機構である。そして、これら2つの装置
は、真空にひかれた搬送室30ででつながれている。こ
の構造により、自然酸化膜の除去を行った試料23は、
大気にさらされることなくエッチング室に運ばれる。さ
らに、ロードロック32、33を備えることにより、C
Faがエッチング室に、またはその逆にBrtやHBr
が前処理を行う反応室に流れ込むことはない。A schematic cross-sectional view of an apparatus embodying the present invention is shown in FIG. The left side (a) of the figure is a down-flow etching device that removes natural oxide films, and the right side (b) of the figure is a parallel plate type RIE device that etches silicon. In the figure, 21 is a gas supply port, 22 is a microwave inlet, 23 is a sample, 24 is a monochromator, 25 is a plasma chamber, 26 is a shower head, 27 is a stage (with heater), 28 is a gas exhaust port, 29 is a N2 gas supply port, 30 is a transfer chamber, 31 is a gas exhaust port, 32 and 33 are load locks, 34 is a transfer arm, 35 is a gas supply port, 36 and 36a are insulators, 37 is a high frequency power supply, 38 is an electrostatic chuck, 39 is a He gas supply port, 40 is a direct current output (DC power) power supply, 41 is an etching chamber, 42 is a He gas exhaust port, 43 is a gas exhaust port, 4
4 is a cooling water circulation mechanism. These two devices are connected by a transfer chamber 30 that is evacuated. With this structure, sample 23 from which the natural oxide film was removed is
It is transported to the etching chamber without being exposed to the atmosphere. Furthermore, by providing load locks 32 and 33, C
Fa is in the etching chamber, or vice versa, Brt or HBr.
does not flow into the reaction chamber where pretreatment is performed.
図示の装置の(a)の部分で、プラズマ室25内で発生
するイオンや電子はシャワーヘッド26によってとらえ
られ、下方の試料23には行かない。そして、中性活性
種を含むガスが圧力の差によって下方に流れて試料23
に到達し、エッチングを行うのである。In part (a) of the illustrated apparatus, ions and electrons generated within the plasma chamber 25 are captured by the shower head 26 and do not go to the sample 23 below. Then, the gas containing neutral active species flows downward due to the pressure difference to the sample 23.
and etching is performed.
次に、自然酸化膜除去のダウンフローエッチングの条件
とシリコンのRIEの条件を示す。Next, conditions for downflow etching to remove a native oxide film and conditions for silicon RIE will be shown.
(ダウンフローエッチング条件)
マイクロ波出力:400W
圧 力 : ITorrステージ温度
:20゜C
(RIE条件)
rfパワー :300W
圧力 : 0,I Torr
HBr流量 :50sccs
冷却用Heガス圧力:2Torr
チラー設定温度 :60゜C
?に、第l図の装置を使い、第3図の試料を用いて、実
際に0■とCF4の混合ガスによるダウンフローエッチ
ングを前記した条件で行い、シリコン表面に形成された
自然酸化膜の除去を試みた。ステージ温度は20’Cに
保ったが、試料23の温度はエッチング中20″C +
(10〜20゜C)の温度にまで上昇するものと理解
される。(Downflow etching conditions) Microwave output: 400W Pressure: ITorr stage temperature: 20°C (RIE conditions) RF power: 300W Pressure: 0, I Torr HBr flow rate: 50sccs He gas pressure for cooling: 2Torr Chiller setting temperature: 60°C? Next, using the apparatus shown in Fig. 1 and the sample shown in Fig. 3, downflow etching was actually performed using a mixed gas of 0 and CF4 under the conditions described above, and the natural oxide film formed on the silicon surface was removed. I tried. The stage temperature was kept at 20'C, but the temperature of sample 23 was 20'C+ during etching.
(10-20°C).
?実施例1)
前処理をしていない第3図の試料に対し、前記したRI
E条件で5分間のエッチングを行った。? Example 1) The above-described RI
Etching was performed for 5 minutes under E conditions.
その結果、多結晶シリコンのエッチングが始まったもの
と始まらなかったものがあった。そのうちエッチングが
行われた試料の場合で下地のSiO■に対する多結晶シ
リコンの選択比は100であった。As a result, etching of polycrystalline silicon started in some cases and not in others. In the case of the etched sample, the selectivity ratio of polycrystalline silicon to the underlying SiO2 was 100.
しかし、下地のSin2膜上には無数のシリコン残が観
られた。これは、自然酸化膜の存在が原因で、自然酸化
膜がエッチングされずに残ったところではそれがマスク
となって下の多結晶シリコンが除去されないからである
。However, numerous silicon residues were observed on the underlying Sin2 film. This is because due to the presence of the natural oxide film, if the natural oxide film remains unetched, it acts as a mask and the underlying polycrystalline silicon is not removed.
?実施例2)
先ず、第3図の試料に対し、前記したダウンフローエッ
チング条件で自然酸化膜の除去を行った。? Example 2) First, the natural oxide film of the sample shown in FIG. 3 was removed under the down flow etching conditions described above.
このときのエッチングガスの混合割合は、02に対しC
F.が50%とした。自然酸化膜が除去された後、真空
中で試料を第I図の(ロ)の反応室に搬送し、今度は、
前記したRIE条件で多結晶シリコンのエッチングを行
った。その結果、多結晶シリコンは垂直形状にエッチン
グされたが、下地のSintに対する選択比は17であ
った。下地のSin.膜上にはシリコン残が観られた。The mixing ratio of etching gas at this time is C to 02.
F. was set at 50%. After the native oxide film has been removed, the sample is transported in vacuum to the reaction chamber (b) in Figure I, and this time,
Polycrystalline silicon was etched under the RIE conditions described above. As a result, the polycrystalline silicon was etched in a vertical shape, but the selectivity to the underlying Sint was 17. Base Sin. Silicon residue was observed on the film.
これは、自然酸化膜の除去が良好に行われなかったこと
が原因である。This is because the natural oxide film was not removed properly.
シリコン残がある場合、それを放置するとショートなど
の原因となり、またそれを完全になくそうとオーバーエ
ッチングをすると下地のSiO■膜も過度にエッチング
されるという問題が生じるものである。If there is any silicon residue left, it may cause a short circuit, and if over-etching is performed to completely remove it, the underlying SiO2 film will also be excessively etched.
?実施例3)
次に、エッチングガスの混合割合を0■に対しCF4が
20%として、実施例2と同様に自然酸化膜の除去と多
結晶シリコンのエッチングを行った。その結果、多結晶
シリコンは垂直にエッチングされ、下地のSi(hに対
する選択比は40であった。下地のSin.膜上にはシ
リコン残は観られなかった。? Example 3) Next, the native oxide film was removed and the polycrystalline silicon was etched in the same manner as in Example 2, using an etching gas mixture ratio of 0 and CF4 of 20%. As a result, the polycrystalline silicon was etched vertically, and the selectivity to the underlying Si (h) was 40. No silicon residue was observed on the underlying Si film.
(実施例4)
次に、エッチングガスの混合割合をOxに対しCF4が
10%として、実施例2と同様に自然酸化膜の除去と多
結晶シリコンのエッチングを行った。その結果、多結晶
シリコンは垂直にエッチングされ、下地のSiOzに対
する選択比は80であった。下地のSin.膜上にはシ
リコン残は観られなかった.(実施例5)
?に、エッチングガスの混合割合を02に対しCF4が
5%として、実施例2と同様に自然酸化膜の除去と多結
晶シリコンのエッチングを行った。その結果、多結晶シ
リコンは垂直にエッチングされ、下地のSingに対す
る選択比は100であった。下地のSin.膜上にはシ
リコン残は観られなかった。なお、本発明者は、0■に
対するCF4を2%、1%として同様の結果を得た。(Example 4) Next, the native oxide film was removed and polycrystalline silicon was etched in the same manner as in Example 2, using an etching gas mixing ratio of 10% CF4 to Ox. As a result, the polycrystalline silicon was etched vertically, and the selectivity to the underlying SiOz was 80. Base Sin. No silicon residue was observed on the film. (Example 5)? Next, the natural oxide film was removed and the polycrystalline silicon was etched in the same manner as in Example 2, using an etching gas mixture ratio of 02 to 5% CF4. As a result, the polycrystalline silicon was etched vertically, and the selectivity to the underlying Sing was 100. Base Sin. No silicon residue was observed on the film. Incidentally, the present inventor obtained similar results using CF4 of 2% and 1% relative to 0■.
?実施例6)
次に、第4図の試料を用いて、エッチングガスの混合割
合はOtに対しcp.が5%とし、実施例2と同様に自
然酸化膜の除去と多結晶シリコンのエッチングを行った
。その結果、多結晶シリコンは垂直にエッチングされ、
下地のSiO■に対する選択比は100であった。下地
のSiO■膜上にはシリコン残は観られなかった。この
ことは、装置について前に説明したダウンフローエッチ
ングにおいては、エッチングが上下方向だけでなく水平
方向にも、すなわち等方的に進行するので段差部のエッ
チングも平坦部のエッチングと同様になされることによ
るものである。? Example 6) Next, using the sample shown in FIG. 4, the mixing ratio of the etching gas was set to cp. was set at 5%, and the native oxide film was removed and polycrystalline silicon was etched in the same manner as in Example 2. As a result, the polycrystalline silicon is etched vertically,
The selectivity ratio for the underlying SiO2 was 100. No silicon residue was observed on the underlying SiO2 film. This means that in the down-flow etching described above about the equipment, etching progresses not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, that is, isotropically, so that the etching of stepped areas is done in the same way as the etching of flat areas. This is due to a number of reasons.
?発明の効果〕
以上のように本発明によれば、0■と、0■に対し20
%以下のCF.との混合ガスを用いたマイクロ波ダウン
フローエッチング処理を行うことによって、平坦部では
もちろん、段差部でも良好な自然酸化膜の除去が可能で
あり、再現性も良く、また、Brtや}lBrによる高
選択比エッチングを維持できる。? Effect of the invention] As described above, according to the present invention, 0■ and 20
CF. By performing microwave downflow etching treatment using a mixed gas with High selectivity etching can be maintained.
本発明者の実験では、ステージ温度を常温、すなわち2
0゜Cに保って上記した結果を得たものである。例えば
、レジストのアッシングにダウンフローエッチングを用
いることは知られているが、その際にステージ温度は1
60〜200″Cに保たなければならない。本発明の方
法は常温で実施可能である点において、このような知ら
れた技術とは異なるものである。In the inventor's experiments, the stage temperature was set to room temperature, that is, 2
The above results were obtained by maintaining the temperature at 0°C. For example, it is known that downflow etching is used for resist ashing, but the stage temperature is 1
The temperature must be maintained between 60 and 200"C. The method of the present invention differs from such known techniques in that it can be carried out at room temperature.
さらに、本発明によれば、Otが過剰の条件であること
から、自然酸化膜の除去と同時にレジスト?除去が可能
であるため、SiO■膜マスクを形戒するための従来の
Singエッチング→レジストアッシング→前処理→シ
リコンエッヂング
という工程を、
SiOzエッチング→前処理(レジストアッシングを含
む)→シリコンエッチング
となって、工数の削減と処理時間の短縮による工程の簡
易化が計れるという効果を奏し、スループットの向上に
もつながるところが大きい。Furthermore, according to the present invention, since Ot is in excess, the natural oxide film is removed and the resist is removed at the same time. Since it can be removed, the conventional process of Sing etching → resist ashing → pretreatment → silicon etching for forming a SiO film mask can be replaced with SiOz etching → pretreatment (including resist ashing) → silicon etching. This has the effect of simplifying the process by reducing the number of man-hours and processing time, which greatly improves throughput.
第1図は本発明の実施に用いた装置の断面図、第2図は
0.に対するcp4の混合割合における多結晶シリコン
とSingのエッチング速度および選択比(多結晶シリ
コン/SiO■)の関係を示す綿図、第3図は本発明実
施例断面図、
第4図は本発明の他の実施例の断面図、第5図(a)〜
(C)は自然酸化膜除去を説明する断面図である。
図中、
1lはシリコン基冬反、
12はsiozllL
13は多結晶シリコン層、
14はSing膜、
15は自然酸化膜、
21はガス供給口、
22はマイクロ波導入口、
23は試料、
24はモノクロメーター
25はプラズマ室、
26はシャワーヘッド、
27はステージ(ヒーター付)、
28はガス排気口、
29はN.ガス供給口、
30は搬送室、
31はガス排気口、
32と33はロード口ツタ、
34は搬送アーム、
35はガス供給口、
36と36aは絶縁物、
37は高周波電源、
3Bは静電チャック、
39はHeガス供給口、
40は直流出力( DCパワー)電源、41はエッチン
グ室、
42は}leガス排気口、
43はガス排気口、
44は冷却水循環機構
を示す。FIG. 1 is a cross-sectional view of the device used to carry out the present invention, and FIG. 2 is a 0. Fig. 3 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention. Cross-sectional view of another embodiment, FIG. 5(a)-
(C) is a cross-sectional view illustrating removal of a natural oxide film. In the figure, 1l is a silicon substrate, 12 is a silicon layer, 13 is a polycrystalline silicon layer, 14 is a Sing film, 15 is a natural oxide film, 21 is a gas supply port, 22 is a microwave inlet, 23 is a sample, 24 is a monochrome Meter 25 is a plasma chamber, 26 is a shower head, 27 is a stage (with heater), 28 is a gas exhaust port, and 29 is an N. Gas supply port, 30 is a transfer chamber, 31 is a gas exhaust port, 32 and 33 are load port vines, 34 is a transfer arm, 35 is a gas supply port, 36 and 36a are insulators, 37 is a high frequency power supply, 3B is an electrostatic A chuck, 39 is a He gas supply port, 40 is a DC power source, 41 is an etching chamber, 42 is a gas exhaust port, 43 is a gas exhaust port, and 44 is a cooling water circulation mechanism.
Claims (1)
5)を除去する前処理において、酸素(O_2)と、酸
素(O_2)に対して20%以下のフレオン(CF_4
)との混合ガスをエッチングガスとして用い、 該シリコン層(13)上に形成された自然酸化膜(15
)をもった試料(23)に対しマイクロ波ダウンフロー
エッチング処理を行うことを特徴とする半導体装置の製
造方法。[Claims] A natural oxide film (1) formed on the surface of a silicon layer (13).
5) In the pretreatment to remove oxygen (O_2) and Freon (CF_4), which is less than 20% of oxygen (O_2),
) is used as an etching gas to remove the natural oxide film (15) formed on the silicon layer (13).
) A method for manufacturing a semiconductor device, the method comprising performing microwave downflow etching treatment on a sample (23).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16095189A JPH0329322A (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16095189A JPH0329322A (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0329322A true JPH0329322A (en) | 1991-02-07 |
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ID=15725731
Family Applications (1)
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JP16095189A Pending JPH0329322A (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0329322A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5671780A (en) * | 1992-11-17 | 1997-09-30 | Rasmussen Gmbh | Multilayer flexible conduit |
US6828868B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-12-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having an oscillating circuit |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP16095189A patent/JPH0329322A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5671780A (en) * | 1992-11-17 | 1997-09-30 | Rasmussen Gmbh | Multilayer flexible conduit |
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