JPH0363807B2 - - Google Patents
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- JPH0363807B2 JPH0363807B2 JP59244945A JP24494584A JPH0363807B2 JP H0363807 B2 JPH0363807 B2 JP H0363807B2 JP 59244945 A JP59244945 A JP 59244945A JP 24494584 A JP24494584 A JP 24494584A JP H0363807 B2 JPH0363807 B2 JP H0363807B2
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- etching
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/53—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
- C04B41/5338—Etching
- C04B41/5346—Dry etching
-
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/91—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics involving the removal of part of the materials of the treated articles, e.g. etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体等の電子部品製造工程のドラ
イエツチング方法に関するものであり、特に単結
晶Si、多結晶SiおよびSi3N4のドライエツチング
方法に関するものである。
イエツチング方法に関するものであり、特に単結
晶Si、多結晶SiおよびSi3N4のドライエツチング
方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来のSi系材料のドライエツチング、特に
SiO2膜上のSi3N4膜のドライエツチングあるいは
SiO2膜のマスクを介してのSi3N4膜のドライエツ
チングはCF4などの弗化炭素に酸素を数％含む混
合ガスが用いられてきた。このエツチングガスを
高周波放電させることにより発生する弗素ラジカ
ルが、Siと反応し揮発性の物質となりエツチング
が進行する。すなわちCF4＋ｅ→CF3＋Ｆ＋ｅと
なり弗素ラジカルを発生させ、さらにはCF3が酸
素ラジカルと反応し、CF3＋Ｏ→COF＋2F、
COF＋Ｏ→CO2＋Ｆなる化学反応により弗素ラジ
カル量が増大し、これがSiと反応しSi＋4F→
SiF4となつて揮発しエツチングが進む。しかし下
地となるSiO2膜あるいはマスクとなるSiO2膜や
レジストをエツチングすることなく被エツチング
物であるSi3N4膜を選択的にエツチングという選
択性に欠けるという欠点を有する。SiO2内のSi
−Ｏの結合は比較的安定で弗素ラジカルの衝撃で
結合が離れることはほとんどない。しかしSi−Ｏ
の結合も酸素ラジカルの衝撃でSiO2＋Ｏ→SiO＋
O2、SiO2＋Ｏ→Si＋O2と解離され残されたSiが
弗素ラジカルと結合しエツチングされていくと考
えられる。このため弗化炭素と酸素の混合ガスで
はSi3N4／SiO2選択比（Si3N4エツチング速度／
SiO2エツチング速度）は２〜３しか得ることが
できない。しかし弗化炭素単体ガスでエツチング
を行うと被エツチング表面に炭素が付着しエツチ
ングが進行しにくい。
SiO2膜上のSi3N4膜のドライエツチングあるいは
SiO2膜のマスクを介してのSi3N4膜のドライエツ
チングはCF4などの弗化炭素に酸素を数％含む混
合ガスが用いられてきた。このエツチングガスを
高周波放電させることにより発生する弗素ラジカ
ルが、Siと反応し揮発性の物質となりエツチング
が進行する。すなわちCF4＋ｅ→CF3＋Ｆ＋ｅと
なり弗素ラジカルを発生させ、さらにはCF3が酸
素ラジカルと反応し、CF3＋Ｏ→COF＋2F、
COF＋Ｏ→CO2＋Ｆなる化学反応により弗素ラジ
カル量が増大し、これがSiと反応しSi＋4F→
SiF4となつて揮発しエツチングが進む。しかし下
地となるSiO2膜あるいはマスクとなるSiO2膜や
レジストをエツチングすることなく被エツチング
物であるSi3N4膜を選択的にエツチングという選
択性に欠けるという欠点を有する。SiO2内のSi
−Ｏの結合は比較的安定で弗素ラジカルの衝撃で
結合が離れることはほとんどない。しかしSi−Ｏ
の結合も酸素ラジカルの衝撃でSiO2＋Ｏ→SiO＋
O2、SiO2＋Ｏ→Si＋O2と解離され残されたSiが
弗素ラジカルと結合しエツチングされていくと考
えられる。このため弗化炭素と酸素の混合ガスで
はSi3N4／SiO2選択比（Si3N4エツチング速度／
SiO2エツチング速度）は２〜３しか得ることが
できない。しかし弗化炭素単体ガスでエツチング
を行うと被エツチング表面に炭素が付着しエツチ
ングが進行しにくい。
SiO2膜に対してSi3N4膜だけを選択的にエツチ
ングするために弗化炭素のの弗素の一部が臭素と
置換したガスを用いる方法がある。弗化炭素と酸
素の混合ガスに数％の上記ガスを添加することに
より、Si3N4／SiO2選択比は向上する。プラズマ
放電により励起された臭素原子は酸素原子と結合
しやすい（Br2＋Ｏ→BrO＋Br）。換言すれば臭
素原子にはエツチングに寄与する酸素原子を抑制
する働きがある。酸素原子の抑制に伴つて弗素ラ
ジカル量も減少しSi3N4のエツチングレートは低
下するが、それ以上にSiO2のエツチングが抑制
される。
ングするために弗化炭素のの弗素の一部が臭素と
置換したガスを用いる方法がある。弗化炭素と酸
素の混合ガスに数％の上記ガスを添加することに
より、Si3N4／SiO2選択比は向上する。プラズマ
放電により励起された臭素原子は酸素原子と結合
しやすい（Br2＋Ｏ→BrO＋Br）。換言すれば臭
素原子にはエツチングに寄与する酸素原子を抑制
する働きがある。酸素原子の抑制に伴つて弗素ラ
ジカル量も減少しSi3N4のエツチングレートは低
下するが、それ以上にSiO2のエツチングが抑制
される。
その結果、Si3N4／SiO2選択比は向上する。
第１図はCF4＋５％O2ガスにCF3Brガスを混合
してゆき、CF3Brガス濃度（体積％）をパラメー
ターとして実験を行つた結果を示す。総ガス流量
を50SCCM、真空度0.4Torr、高周波電力150w
（0.5w／cm2）の条件のもとでSi基板上に堆積され
たSi3N4膜及びSiO2膜をレジストパターンを介し
てエツチングした。第１図より明らかなように、
CF3Br濃度が増加するに伴いSi3N4のエツチング
速度は低下するがそれ以上にSiO2のエツチング
が抑制されるためSi3N4／SiO2選択比は増大し、
CF3Br濃度12％でピークをもつ。このときSi3N4
のエツチング速度は960Å／分で、Si3N4／SiO2
選択比は6.1であつた。また図中には記載されて
いないが、CF4＋５％O2ガスではSi3N4／レジス
ト選択比は0.7であつたものが同12％CF3Br混合
ガスを用いることで4.2となつた。CF4単体ガスで
はSi3N4／SiO2選択比は同条件で9.2と高い値とな
つたがエツチング速度は120Å／分と低い。
してゆき、CF3Brガス濃度（体積％）をパラメー
ターとして実験を行つた結果を示す。総ガス流量
を50SCCM、真空度0.4Torr、高周波電力150w
（0.5w／cm2）の条件のもとでSi基板上に堆積され
たSi3N4膜及びSiO2膜をレジストパターンを介し
てエツチングした。第１図より明らかなように、
CF3Br濃度が増加するに伴いSi3N4のエツチング
速度は低下するがそれ以上にSiO2のエツチング
が抑制されるためSi3N4／SiO2選択比は増大し、
CF3Br濃度12％でピークをもつ。このときSi3N4
のエツチング速度は960Å／分で、Si3N4／SiO2
選択比は6.1であつた。また図中には記載されて
いないが、CF4＋５％O2ガスではSi3N4／レジス
ト選択比は0.7であつたものが同12％CF3Br混合
ガスを用いることで4.2となつた。CF4単体ガスで
はSi3N4／SiO2選択比は同条件で9.2と高い値とな
つたがエツチング速度は120Å／分と低い。
しかし、ドライエツチングにおいてはさらに高
選択性をもつドライエツチング方法が必要とされ
ている。
選択性をもつドライエツチング方法が必要とされ
ている。
発明の目的
本発明は上記欠点に望み、弗化物が揮発性の物
質をそのマスクあるいは下地となるレジストや
SiO2膜をほとんどエツチングすることなく高選
択性をもつてエツチングすることを特徴とするド
ライエツチング方法を提供するものである。
質をそのマスクあるいは下地となるレジストや
SiO2膜をほとんどエツチングすることなく高選
択性をもつてエツチングすることを特徴とするド
ライエツチング方法を提供するものである。
特に、単結晶Si、多結晶Si、Si3N4をレジスト
あるいはSiO2膜に対し高選択性をもつてエツチ
ングすることを特徴とするドライエツチング方法
を提供するものである。
あるいはSiO2膜に対し高選択性をもつてエツチ
ングすることを特徴とするドライエツチング方法
を提供するものである。
発明の構成
本発明は、エツチングガスとして弗化炭素と酸
素の混合ガスに、炭化水素の水素の一部が酸素と
化学結合しやすいハロゲンと置換した分子構造を
もつガスを添加した混合ガスを用いることによ
り、弗化物が揮発性の物質をそのマスクあるいは
下地となるレジスト、SiO2膜をほとんどエツチ
ングすることなく高選択性をもつてエツチングす
るという特有の効果を有する。
素の混合ガスに、炭化水素の水素の一部が酸素と
化学結合しやすいハロゲンと置換した分子構造を
もつガスを添加した混合ガスを用いることによ
り、弗化物が揮発性の物質をそのマスクあるいは
下地となるレジスト、SiO2膜をほとんどエツチ
ングすることなく高選択性をもつてエツチングす
るという特有の効果を有する。
実施例の説明
以下本発明の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第２図はCF4＋10％O2混合ガスに
CH3Brガスを混合したガスを用いてSi3N4膜をド
ライエツチングしたもので、CE3Br混合濃度（体
積％）をパラメータとし、Si3N4、SiO2膜のエツ
チング速度及びSi3N4／SiO2選択比との関係を調
べたものである。
ら説明する。第２図はCF4＋10％O2混合ガスに
CH3Brガスを混合したガスを用いてSi3N4膜をド
ライエツチングしたもので、CE3Br混合濃度（体
積％）をパラメータとし、Si3N4、SiO2膜のエツ
チング速度及びSi3N4／SiO2選択比との関係を調
べたものである。
本実施例におけるエツチング条件は、総ガス流
量50SCCM、真空度0.4Torr、高周波電力150w
（0.5w／cm2）である。第２図より明らかなよう
に、CH3Br濃度が増加するにつれてSiO2のエツ
チング速度が急激に減少しCH3Br濃度が６％の
ときSiN4のエツチング速度が1120Å／分、
Si3N4／SiO2選択比は13.5となつた。また図中に
は示されていないが、Si3N4／レジスト選択比は
6.7となつた。
量50SCCM、真空度0.4Torr、高周波電力150w
（0.5w／cm2）である。第２図より明らかなよう
に、CH3Br濃度が増加するにつれてSiO2のエツ
チング速度が急激に減少しCH3Br濃度が６％の
ときSiN4のエツチング速度が1120Å／分、
Si3N4／SiO2選択比は13.5となつた。また図中に
は示されていないが、Si3N4／レジスト選択比は
6.7となつた。
従来の問題点でCF4＋５％O2にCF3Brを混合す
ることでSi3N4／SiO2選択比が向上することを述
べた。これはBrがSiO2のSi−Ｏ結合を解離させ
るＯラジカルを抑制するためである。今回
CH3Brを混合したガスを用いることにより、Br
はもちろん水素原子が2H＋Ｏ→H2Oとなつて酸
素原子の抑制に関与することでSiO2、レジスト
のエツチング速度が急激に減少するためSi3N4／
SiO2選択比、Si3N4／レジスト選択比が大幅に向
上したものと考えられる。
ることでSi3N4／SiO2選択比が向上することを述
べた。これはBrがSiO2のSi−Ｏ結合を解離させ
るＯラジカルを抑制するためである。今回
CH3Brを混合したガスを用いることにより、Br
はもちろん水素原子が2H＋Ｏ→H2Oとなつて酸
素原子の抑制に関与することでSiO2、レジスト
のエツチング速度が急激に減少するためSi3N4／
SiO2選択比、Si3N4／レジスト選択比が大幅に向
上したものと考えられる。
以上のように本実施例によれば、弗化炭素と酸
素の混合ガスに、炭化水素の水素の一部が酸素と
化学結合しやすいハロゲンと置換した分子構造を
もつガスを添加した混合ガスを用いることによ
り、弗化物が揮発性の物質をそのマスクあるいは
下地であるレジストやSiO2膜をほとんどエツチ
ングすることなく高選択性をもつてエツチングす
ることができる。
素の混合ガスに、炭化水素の水素の一部が酸素と
化学結合しやすいハロゲンと置換した分子構造を
もつガスを添加した混合ガスを用いることによ
り、弗化物が揮発性の物質をそのマスクあるいは
下地であるレジストやSiO2膜をほとんどエツチ
ングすることなく高選択性をもつてエツチングす
ることができる。
なお本実施例においてハロゲンとして臭素を用
いたが、沃素を用いても同様の効果を有すること
は言うまでもない。
いたが、沃素を用いても同様の効果を有すること
は言うまでもない。
発明の効果
以上のように本発明では、弗化物が揮発性であ
る物質のドライエツチングにおいて、エツチング
ガスとして弗化炭素と酸素の混合ガスに、炭化水
素の水素の一部が酸素と化学結合しやすいハロゲ
ンと置換した分子構造をもつガスを添加した混合
ガスを用いることにより、マスクおよび下地とな
るレジストやSiO2をほとんどエツチングするこ
となく高選択性をもつて被エツチング物をエツチ
ングすることができその効果は大なるものがあ
る。
る物質のドライエツチングにおいて、エツチング
ガスとして弗化炭素と酸素の混合ガスに、炭化水
素の水素の一部が酸素と化学結合しやすいハロゲ
ンと置換した分子構造をもつガスを添加した混合
ガスを用いることにより、マスクおよび下地とな
るレジストやSiO2をほとんどエツチングするこ
となく高選択性をもつて被エツチング物をエツチ
ングすることができその効果は大なるものがあ
る。
特に、単結晶Si、多結晶SiあるいはSi3N4をレ
ジストやSiO2膜に対して高選択性をもつてエツ
チングすることができその効果は大なるものがあ
る。
ジストやSiO2膜に対して高選択性をもつてエツ
チングすることができその効果は大なるものがあ
る。
第１図は従来の弗化物が揮発性である物質のド
ライエツチング方法の一実施例としてCF4＋５％
O2にCF3Brを添加した混合ガスを用いてSi3N4お
よびSiO2をエツチングした結果を示すグラフ、
第２図は本発明の一実施例としてCF4＋10％O2に
CH3Brを添加した混合ガスを用いてSi3N4および
SiO2をエツチングした結果を示したグラフであ
る。
ライエツチング方法の一実施例としてCF4＋５％
O2にCF3Brを添加した混合ガスを用いてSi3N4お
よびSiO2をエツチングした結果を示すグラフ、
第２図は本発明の一実施例としてCF4＋10％O2に
CH3Brを添加した混合ガスを用いてSi3N4および
SiO2をエツチングした結果を示したグラフであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エツチングガスとして、弗化炭素と酸素の混
合ガスに、炭化水素の水素の一部が酸素と化学結
合しやすいハロゲンと置換した分子構造をもつガ
スを添加した混合ガスを用いて弗化物が揮発性の
物質をレジストあるいはSiO2に対して選択的に
エツチングするドライエツチング方法。 ２ ハロゲンとして臭素あるいは沃素を用いる特
許請求の範囲第１項記載のドライエツチング方
法。 ３ エツチングガスとして、弗化炭素と酸素の混
合ガスに、炭化水素の水素の一部が臭素と置換し
た分子構造をもつガスを添加した混合ガスを用い
て、単結晶Si、多結晶SiあるいはSi3N4をエツチ
ングするドライエツチング方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244945A JPS61123142A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | ドライエツチング方法 |
| US06/799,657 US4678539A (en) | 1984-11-20 | 1985-11-19 | Dry-etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244945A JPS61123142A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | ドライエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61123142A JPS61123142A (ja) | 1986-06-11 |
| JPH0363807B2 true JPH0363807B2 (ja) | 1991-10-02 |
Family
ID=17126295
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