JPH04275423A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04275423A JPH04275423A JP3695691A JP3695691A JPH04275423A JP H04275423 A JPH04275423 A JP H04275423A JP 3695691 A JP3695691 A JP 3695691A JP 3695691 A JP3695691 A JP 3695691A JP H04275423 A JPH04275423 A JP H04275423A
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- silicon nitride
- nitride film
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り，特にシリコン窒化膜のドライエッチング方法に関
する。
係り，特にシリコン窒化膜のドライエッチング方法に関
する。
【０００２】近年，半導体デバイスの高速化，高集積化
に伴い，その構造はますます複雑になってきており，そ
の構造を実現するための工程にも，より精度の高い加工
技術が要求されている。ドライエッチング加工工程にお
いては下地膜とのエッチレート比（選択比）が特に重要
になっている。中でも，シリコン酸化膜上のシリコン窒
化膜のドライエッチングにおける選択比の向上が望まれ
ている。
に伴い，その構造はますます複雑になってきており，そ
の構造を実現するための工程にも，より精度の高い加工
技術が要求されている。ドライエッチング加工工程にお
いては下地膜とのエッチレート比（選択比）が特に重要
になっている。中でも，シリコン酸化膜上のシリコン窒
化膜のドライエッチングにおける選択比の向上が望まれ
ている。
【０００３】
【従来の技術】従来，半導体基板にフィールド酸化膜を
形成する際，酸化マスクとしてシリコン窒化膜を用いて
いる。このマスク形成のためにシリコン窒化膜のドライ
エッチングを行う。そのドライエッチングは一般に平行
平板型反応性イオンエッチング装置により行い，エッチ
ングガスとしてＣＦ４ ，ＳＦ６ 等のフッ素系ガスに
酸素を加えた混合ガスを用いている。
形成する際，酸化マスクとしてシリコン窒化膜を用いて
いる。このマスク形成のためにシリコン窒化膜のドライ
エッチングを行う。そのドライエッチングは一般に平行
平板型反応性イオンエッチング装置により行い，エッチ
ングガスとしてＣＦ４ ，ＳＦ６ 等のフッ素系ガスに
酸素を加えた混合ガスを用いている。
【０００４】しかし，この混合ガスはシリコン酸化膜に
対するシリコン窒化膜の選択比が２〜３程度と低いとい
う問題がある。一方，ＣＨ２ Ｆ２，ＣＨ３ Ｆ等のフ
ロン系ガスによって１０以上という高選択比が得られた
という報告もある（ＩＥＤＭ８３， ｐ７５７） が，
このガスは実用的な条件範囲や再現性に乏しく，さらに
環境破壊の上からも使用は望ましくない。
対するシリコン窒化膜の選択比が２〜３程度と低いとい
う問題がある。一方，ＣＨ２ Ｆ２，ＣＨ３ Ｆ等のフ
ロン系ガスによって１０以上という高選択比が得られた
という報告もある（ＩＥＤＭ８３， ｐ７５７） が，
このガスは実用的な条件範囲や再現性に乏しく，さらに
環境破壊の上からも使用は望ましくない。
【０００５】ケミカルドライエッチング，ダウンフロー
等の等方性エッチングによっても高い選択比は得られる
が，この場合は寸法の制御性に乏しい。
等の等方性エッチングによっても高い選択比は得られる
が，この場合は寸法の制御性に乏しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって，シリコン
窒化膜を高選択比をもって寸法精度よくエッチングする
ことができず，デバイスの高集積化の妨げとなっていた
。
窒化膜を高選択比をもって寸法精度よくエッチングする
ことができず，デバイスの高集積化の妨げとなっていた
。
【０００７】本発明は上記の問題に鑑み，シリコン窒化
膜のエッチングにおいて，下地酸化膜との選択比が高く
かつレジストとの選択比も高いドライ異方性エッチング
方法を提供することを目的とする。
膜のエッチングにおいて，下地酸化膜との選択比が高く
かつレジストとの選択比も高いドライ異方性エッチング
方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１（ａ） 〜（ｃ）
は実施例を示す工程順断面図である。上記課題は，半導
体基板１上に形成されたシリコン窒化膜３をマスク４を
用いてエッチングするに際し，フッ化硫黄と臭化ホウ素
の混合ガスをエッチングガスとして用い，異方性エッチ
ングを行う半導体装置の製造方法によって解決される。 また，前記混合ガスは圧力が０．１ Ｔｏｒｒ以上０．
３ Ｔｏｒｒ以下であり， かつ流量比で５％以上３０
％以下の臭化ホウ素を含む半導体装置の製造方法によっ
て解決される。
は実施例を示す工程順断面図である。上記課題は，半導
体基板１上に形成されたシリコン窒化膜３をマスク４を
用いてエッチングするに際し，フッ化硫黄と臭化ホウ素
の混合ガスをエッチングガスとして用い，異方性エッチ
ングを行う半導体装置の製造方法によって解決される。 また，前記混合ガスは圧力が０．１ Ｔｏｒｒ以上０．
３ Ｔｏｒｒ以下であり， かつ流量比で５％以上３０
％以下の臭化ホウ素を含む半導体装置の製造方法によっ
て解決される。
【０００９】
【作用】本発明をなすにあたっての実験結果によれば，
フッ化硫黄に臭化ホウ素を混合していくとシリコン窒化
膜のエッチレートが徐々に上がる。一方，シリコン酸化
膜のエッチレートが徐々に下がり，レジストのエッチレ
ートほぼ一定である。それゆえ，シリコン窒化膜のシリ
コン酸化膜に対する選択比が大きくなり，また，レジス
トに対する選択比も大きくなる。
フッ化硫黄に臭化ホウ素を混合していくとシリコン窒化
膜のエッチレートが徐々に上がる。一方，シリコン酸化
膜のエッチレートが徐々に下がり，レジストのエッチレ
ートほぼ一定である。それゆえ，シリコン窒化膜のシリ
コン酸化膜に対する選択比が大きくなり，また，レジス
トに対する選択比も大きくなる。
【００１０】フッ化硫黄と臭化ホウ素の混合ガスは圧力
が０．１ Ｔｏｒｒ以上０．３ Ｔｏｒｒ以下で， か
つ臭化ホウ素を流量比で５％以上３０％以下とすること
により，選択比を６以上にすることができる。
が０．１ Ｔｏｒｒ以上０．３ Ｔｏｒｒ以下で， か
つ臭化ホウ素を流量比で５％以上３０％以下とすること
により，選択比を６以上にすることができる。
【００１１】
【実施例】図４は通常用いられている平行平板型反応性
イオンエッチング装置の概念図であり，１はＳｉ基板，
６はＳｉ基板１を搭載する台を兼ねる電極板，７はエッ
チングガスの流出と電極を兼ねるシャワーヘッド，８は
真空チャンバ，９はＲＦ電源を表す。
イオンエッチング装置の概念図であり，１はＳｉ基板，
６はＳｉ基板１を搭載する台を兼ねる電極板，７はエッ
チングガスの流出と電極を兼ねるシャワーヘッド，８は
真空チャンバ，９はＲＦ電源を表す。
【００１２】図１（ａ） 〜（ｃ） は平行平板型反応
性イオンエッチング装置を用いてシリコン窒化膜をドラ
イエッチングし，フィールド酸化膜を形成する実施例を
示す工程順断面図であり，図２（ａ）， （ｂ）は，そ
れぞれ，ＳｉＯ２ 及びレジストに対する選択比を示す
図であり，図３はシリコン窒化膜のエッチレートを示す
図である。
性イオンエッチング装置を用いてシリコン窒化膜をドラ
イエッチングし，フィールド酸化膜を形成する実施例を
示す工程順断面図であり，図２（ａ）， （ｂ）は，そ
れぞれ，ＳｉＯ２ 及びレジストに対する選択比を示す
図であり，図３はシリコン窒化膜のエッチレートを示す
図である。
【００１３】以下，これらの図を参照しながら実施例に
ついて説明する。 図１（ａ） 参照 Ｓｉ基板１に熱酸化により厚さ１５０ ÅのＳｉＯ２
膜２を形成し，その上に例えばＣＶＤ法により厚さ１５
００Åのシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）３を堆積する。シ
リコン窒化膜３の上にそのシリコン窒化膜３をエッチン
グするための開孔を有するレジストマスク４を形成する
。
ついて説明する。 図１（ａ） 参照 Ｓｉ基板１に熱酸化により厚さ１５０ ÅのＳｉＯ２
膜２を形成し，その上に例えばＣＶＤ法により厚さ１５
００Åのシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）３を堆積する。シ
リコン窒化膜３の上にそのシリコン窒化膜３をエッチン
グするための開孔を有するレジストマスク４を形成する
。
【００１４】この後，Ｓｉ基板１を図４に示した平行平
板型反応性イオンエッチング装置に配置してＳＦ６ と
ＢＢｒ３ の混合ガスを供給し，レジストマスク４をマ
スクにしてシリコン窒化膜３のドライエッチングを行っ
た。 ドライエッチング条件は次の如くである。
板型反応性イオンエッチング装置に配置してＳＦ６ と
ＢＢｒ３ の混合ガスを供給し，レジストマスク４をマ
スクにしてシリコン窒化膜３のドライエッチングを行っ
た。 ドライエッチング条件は次の如くである。
【００１５】ＳＦ６ 供給量 ９０
ＳＣＣＭＢＢｒ３ 供給量 １０ＳＣＣ
Ｍ圧力 ０．２
Ｔｏｒｒパワー ３０
０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）図１（ｂ） 参照シリコン窒化膜３をドライエッチングしてＳｉＯ２
膜２を露出し，オーバーエッチによりシリコン窒化膜
３を完全に除去する。図はオーバーエッチをしてシリコ
ン窒化膜マスク３ａを形成した後，レジストマスク４を
除去した状態を示す。
ＳＣＣＭＢＢｒ３ 供給量 １０ＳＣＣ
Ｍ圧力 ０．２
Ｔｏｒｒパワー ３０
０ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）図１（ｂ） 参照シリコン窒化膜３をドライエッチングしてＳｉＯ２
膜２を露出し，オーバーエッチによりシリコン窒化膜
３を完全に除去する。図はオーバーエッチをしてシリコ
ン窒化膜マスク３ａを形成した後，レジストマスク４を
除去した状態を示す。
【００１６】シリコン窒化膜３とＳｉＯ２ 膜２とレジ
ストマスク４のエッチレートは次の如くであった。 シリコン窒化膜 １５００Å／ｍｉｎＳ
ｉＯ２ 膜 １５０Å／ｍｉ
ｎレジストマスク １１０Å／ｍｉｎ
シリコン窒化膜のＳｉＯ２ 膜に対する選択比は１０な
ので，オーバーエッチによりＳｉＯ２ 膜２がエッチさ
れたとしてもＳｉＯ２ 膜２を残すことができる。例え
ば，シリコン窒化膜３のエッチング時間を１．５ 分（
５０％オーバーエッチ）としても，シリコン酸化膜２は
７５Å残っている。通常は２０％オーバーエッチで十分
であるから，ＳｉＯ２ 膜２の厚さは１００ Å程度の
厚さに形成しておけば十分である。ＳｉＯ２ 膜２が薄
くてもよいということは，次のフィールド酸化膜形成の
とき，バーズビークを小さくできるメリットがある。
ストマスク４のエッチレートは次の如くであった。 シリコン窒化膜 １５００Å／ｍｉｎＳ
ｉＯ２ 膜 １５０Å／ｍｉ
ｎレジストマスク １１０Å／ｍｉｎ
シリコン窒化膜のＳｉＯ２ 膜に対する選択比は１０な
ので，オーバーエッチによりＳｉＯ２ 膜２がエッチさ
れたとしてもＳｉＯ２ 膜２を残すことができる。例え
ば，シリコン窒化膜３のエッチング時間を１．５ 分（
５０％オーバーエッチ）としても，シリコン酸化膜２は
７５Å残っている。通常は２０％オーバーエッチで十分
であるから，ＳｉＯ２ 膜２の厚さは１００ Å程度の
厚さに形成しておけば十分である。ＳｉＯ２ 膜２が薄
くてもよいということは，次のフィールド酸化膜形成の
とき，バーズビークを小さくできるメリットがある。
【００１７】図１（ｃ） 参照
シリコン窒化膜マスク３ａをマスクにしてシリコン基板
１を熱酸化し，フィールド酸化膜５を形成する。
１を熱酸化し，フィールド酸化膜５を形成する。
【００１８】このようにして，バーズビークの小さいフ
ィールド酸化膜を形成できた。次に，エッチングガスＳ
Ｆ６ とＢＢｒ３ の混合比，混合ガスの圧力がシリコ
ン窒化膜，ＳｉＯ２ 膜，レジストマスクのエッチレー
トに与える影響を詳細に調べた結果について説明する。
ィールド酸化膜を形成できた。次に，エッチングガスＳ
Ｆ６ とＢＢｒ３ の混合比，混合ガスの圧力がシリコ
ン窒化膜，ＳｉＯ２ 膜，レジストマスクのエッチレー
トに与える影響を詳細に調べた結果について説明する。
【００１９】図３はＳＦ６ とＢＢｒ３ の混合ガスに
対するシリコン窒化膜のエッチレートを示す図で，平行
平板型反応性イオンエッチング装置によりパワー３００
Ｗ，混合ガスを約９０ＳＣＣＭ供給した時のＢＢｒ３
の比率とエッチレートの関係であり，混合ガスの圧力
をパラメータとして示している。
対するシリコン窒化膜のエッチレートを示す図で，平行
平板型反応性イオンエッチング装置によりパワー３００
Ｗ，混合ガスを約９０ＳＣＣＭ供給した時のＢＢｒ３
の比率とエッチレートの関係であり，混合ガスの圧力
をパラメータとして示している。
【００２０】混合ガスの圧力が０．３ Ｔｏｒｒ以下で
は，ＢＢｒ３ の比率の増加とともにエッチレートは徐
々に増加することがわかる。しかし，ＢＢｒ３ の比率
に対してエッチレートのピークがあり，ＢＢｒ３ の比
率が大き過ぎてもエッチレートは低下する。
は，ＢＢｒ３ の比率の増加とともにエッチレートは徐
々に増加することがわかる。しかし，ＢＢｒ３ の比率
に対してエッチレートのピークがあり，ＢＢｒ３ の比
率が大き過ぎてもエッチレートは低下する。
【００２１】図２（ａ） はＳｉＯ２ 膜に対するシリ
コン窒化膜の選択比を示す図で，混合ガスの圧力をパラ
メータとして示している。圧力０．１ 〜０．３ Ｔｏ
ｒｒではＢＢｒ３ の混入とともに選択比が上昇し，Ｂ
Ｂｒ３ の比率が約２０％のところでピークを作り，そ
れ以上の混入では徐々に低下する。
コン窒化膜の選択比を示す図で，混合ガスの圧力をパラ
メータとして示している。圧力０．１ 〜０．３ Ｔｏ
ｒｒではＢＢｒ３ の混入とともに選択比が上昇し，Ｂ
Ｂｒ３ の比率が約２０％のところでピークを作り，そ
れ以上の混入では徐々に低下する。
【００２２】実用的見地から選択比を６以上とするため
には，ＳＦ６ とＢＢｒ３ の混合ガスに対するＢＢｒ
３ の比率を５％以上３０％以下，混合ガスの圧力を０
．１ Ｔｏｒｒ以上０．３ Ｔｏｒｒ以下に選択すれば
よい。
には，ＳＦ６ とＢＢｒ３ の混合ガスに対するＢＢｒ
３ の比率を５％以上３０％以下，混合ガスの圧力を０
．１ Ｔｏｒｒ以上０．３ Ｔｏｒｒ以下に選択すれば
よい。
【００２３】図２（ｂ） はレジストに対するシリコン
窒化膜の選択比を示す図で，混合ガスの圧力をパラメー
タとして示している。圧力０．１ 〜０．３ Ｔｏｒｒ
ではＢＢｒ３ の混入とともに選択比が上昇し，ＢＢｒ
３ の比率が約２０％のところでピークを作り，それ以
上の混入では徐々に低下する。
窒化膜の選択比を示す図で，混合ガスの圧力をパラメー
タとして示している。圧力０．１ 〜０．３ Ｔｏｒｒ
ではＢＢｒ３ の混入とともに選択比が上昇し，ＢＢｒ
３ の比率が約２０％のところでピークを作り，それ以
上の混入では徐々に低下する。
【００２４】実用的見地から選択比を６以上とするため
には，ＳＦ６ とＢＢｒ３ の混合ガスに対するＢＢｒ
３ の比率を３０％以下，混合ガスの圧力を０．０８Ｔ
ｏｒｒ以上０．４ Ｔｏｒｒ以下に選択すればよい。
には，ＳＦ６ とＢＢｒ３ の混合ガスに対するＢＢｒ
３ の比率を３０％以下，混合ガスの圧力を０．０８Ｔ
ｏｒｒ以上０．４ Ｔｏｒｒ以下に選択すればよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
ドライ異方性エッチングにおけるシリコン窒化膜のエッ
チレートのシリコン酸化膜あるいはレジストマスクのエ
ッチレートに対する比（選択比）を大きくすることがで
きる。実用的見地から選択比を６以上とすることは容易
である。
ドライ異方性エッチングにおけるシリコン窒化膜のエッ
チレートのシリコン酸化膜あるいはレジストマスクのエ
ッチレートに対する比（選択比）を大きくすることがで
きる。実用的見地から選択比を６以上とすることは容易
である。
【００２６】本発明は，フィールド酸化膜を形成する時
のシリコン窒化膜マスクの形成に，特に大きな効果を奏
するものであり，素子の微細化に寄与するものである。
のシリコン窒化膜マスクの形成に，特に大きな効果を奏
するものであり，素子の微細化に寄与するものである。
【図１】（ａ） 〜（ｃ） は実施例を示す工程順断面
図である。
図である。
【図２】（ａ）， （ｂ）はＳｉＯ２ 及びレジストに
対する選択比を示す図である。
対する選択比を示す図である。
【図３】シリコン窒化膜のエッチレートを示す図である
。
。
【図４】平行平板型反応性イオンエッチング装置の概念
図である。
図である。
１は半導体基板であってＳｉ基板
２はシリコン酸化膜であってＳｉＯ２ 膜３はシリコン
窒化膜 ３ａはシリコン窒化膜マスク ４はマスクであってレジストマスク ５はフィールド酸化膜 ６は電極板 ７はシャワーヘッド ８は真空チャンバ ９はＲＦ電源
窒化膜 ３ａはシリコン窒化膜マスク ４はマスクであってレジストマスク ５はフィールド酸化膜 ６は電極板 ７はシャワーヘッド ８は真空チャンバ ９はＲＦ電源
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板（１） 上に形成されたシ
リコン窒化膜（３）をマスク（４） を用いてエッチン
グするに際し，フッ化硫黄と臭化ホウ素の混合ガスをエ
ッチングガスとして用い，異方性エッチングを行うこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記混合ガスは圧力が０．１ Ｔｏｒ
ｒ以上０．３ Ｔｏｒｒ以下であり， かつ流量比で５
％以上３０％以下の臭化ホウ素を含むことを特徴とする
請求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3695691A JPH04275423A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3695691A JPH04275423A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04275423A true JPH04275423A (ja) | 1992-10-01 |
Family
ID=12484200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3695691A Withdrawn JPH04275423A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04275423A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5695602A (en) * | 1995-05-24 | 1997-12-09 | Nec Corporation | Process of etching silicon nitride layer by using etching gas containing sulfur hexafluoride, hydrogen bromide and oxygen |
| JP2008078209A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Hitachi High-Technologies Corp | エッチング処理方法 |
| US9507050B2 (en) | 2009-12-14 | 2016-11-29 | Montel Inc. | Entity detection system and method for monitoring an area |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP3695691A patent/JPH04275423A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5695602A (en) * | 1995-05-24 | 1997-12-09 | Nec Corporation | Process of etching silicon nitride layer by using etching gas containing sulfur hexafluoride, hydrogen bromide and oxygen |
| JP2008078209A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Hitachi High-Technologies Corp | エッチング処理方法 |
| US9507050B2 (en) | 2009-12-14 | 2016-11-29 | Montel Inc. | Entity detection system and method for monitoring an area |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |