JPH04318927A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPH04318927A
JPH04318927A JP11069791A JP11069791A JPH04318927A JP H04318927 A JPH04318927 A JP H04318927A JP 11069791 A JP11069791 A JP 11069791A JP 11069791 A JP11069791 A JP 11069791A JP H04318927 A JPH04318927 A JP H04318927A
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JP
Japan
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etching
oxide film
silicon
bias
etched
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11069791A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Tatsumi
哲也 辰巳
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of etching residue resulting from a natural oxide film in the dry etching of a silicon group material layer using no fluorocarbon group gas. CONSTITUTION:A natural oxide film 5 is removed by changing the applying method of RF bias in the same gas system and the same chamber before a polycrystalline silicon layer 3 is etched (main-etching) by using S2F2. The removal of the film 3 is conducted by either of a) power is increased, b) frequency is lowered or c) power is increased and frequency is lowered when the method is compared with main-etching. All of a), b) and c) methods have an effect improving ion implantation energy, and can remove the natural oxide film 5 on the surface of the polycrystalline silicon layer 3 effectively. The etching of the polycrystalline silicon layer 3 progresses smoothly and uniformly, and a gate electrode 3a having an anisotropic shape can be formed by the contribution of the sidewall protective films 6 of sulfur.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
フロン系ガスを使用せずにシリコン系材料層をエッチン
グするに際し、自然酸化膜に起因するエッチング残渣の
発生を防止する方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a dry etching method applied in the field of manufacturing semiconductor devices, etc., and in particular, when etching a silicon-based material layer without using a fluorocarbon-based gas, etching caused by a natural oxide film is avoided. This invention relates to a method for preventing the generation of residue.

【0002】0002

【従来の技術】近年のVLSI,ULSI等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
に伴い、単結晶シリコン,多結晶シリコン,高融点金属
シリサイド,ポリサイド等の各種シリコン系材料層のエ
ッチングにおいても、高異方性,高速性,高選択性,低
ダメージ性,低汚染性といった諸要求をいずれをも犠牲
にすることなく達成する技術が強く望まれている。単結
晶シリコンの代表的なエッチング・プロセスは、微細素
子分離やセル容量面積の確保を目的としてトレンチを形
成するトレンチ加工である。一方、多結晶シリコン,高
融点金属シリサイド,ポリサイド等の代表的なエッチン
グ・プロセスはゲート加工である。いずれも、デザイン
・ルールの高度な微細化により、極めて高い加工精度が
要求されるプロセスである。
[Background Art] As semiconductor devices become more highly integrated and have higher performance as seen in VLSI, ULSI, etc. in recent years, various types of silicon such as single crystal silicon, polycrystal silicon, high melting point metal silicide, polycide, etc. There is a strong desire for a technology that can achieve various requirements such as high anisotropy, high speed, high selectivity, low damage, and low contamination without sacrificing any of the requirements for etching of a layer of based materials. A typical etching process for single-crystal silicon is trench processing, which forms trenches for the purpose of fine element isolation and securing cell capacitance area. On the other hand, a typical etching process for polycrystalline silicon, refractory metal silicide, polycide, etc. is gate processing. Both are processes that require extremely high processing precision due to advanced miniaturization of design rules.

【0003】従来、これらシリコン系材料のエッチング
にはフロン113(C2 Cl3 F3 )等に代表さ
れるフロン系ガスがエッチング・ガスとして広く用いら
れてきた。フロン系ガスは1分子内にFとClとを構成
元素として有するため、ラジカル反応とイオン・アシス
ト反応の両方によるエッチングが可能であり、かつ気相
中から堆積する炭素系ポリマーで側壁保護を行いながら
高異方性を達成することができる。しかしながら、フロ
ン系ガスは周知のように地球のオゾン層破壊の元凶であ
ることが指摘されており、近い将来に製造および使用が
禁止される運びである。したがって、ドライエッチング
の分野においてもフロン系ガスの代替品を見出し、その
効果的な利用方法を確立することが急務となっている。 また、半導体装置のデザイン・ルールが今後さらに微細
化されると、気相中から堆積する炭素系ポリマーがパー
ティクル汚染源となることも考えられ、この意味からも
脱フロン対策が望まれている。
Conventionally, fluorocarbon-based gases such as fluorocarbon-113 (C2 Cl3 F3) have been widely used as etching gases for etching these silicon-based materials. Since fluorocarbon-based gas has F and Cl as constituent elements in one molecule, it is possible to perform etching by both radical reactions and ion-assisted reactions, and sidewalls can be protected by carbon-based polymers deposited from the gas phase. However, high anisotropy can be achieved. However, as is well known, fluorocarbon gases have been pointed out to be the cause of the destruction of the earth's ozone layer, and their production and use are likely to be prohibited in the near future. Therefore, in the field of dry etching, there is an urgent need to find a substitute for fluorocarbon-based gas and to establish an effective method for using it. Furthermore, if the design rules for semiconductor devices become even smaller in the future, carbon-based polymers deposited in the gas phase may become a source of particle contamination, and in this sense, measures to eliminate fluorocarbons are desired.

【0004】脱フロン対策として有望視されている技術
に、低温エッチングがある。これは、被エッチング基板
(ウェハ)の温度を0℃以下に保持することにより、深
さ方向のエッチング速度をイオン・アシスト効果により
実用レベルに維持したまま、パターン側壁部におけるラ
ジカル反応を凍結または抑制してアンダカット等の形状
異常を防止しようとする技術である。たとえば、第35
回応用物理学関係連合講演会(1988年春季年会)講
演予稿集第495ページ演題番号28a−G−2には、
ウェハを−130℃に冷却し、SF6 ガスを用いてシ
リコン・トレンチ・エッチングおよびn+ 型多結晶シ
リコン層のエッチングを行った例が報告されている。
[0004] Low-temperature etching is a promising technique for eliminating fluorocarbons. By keeping the temperature of the substrate (wafer) to be etched below 0°C, the etching rate in the depth direction is maintained at a practical level due to the ion assist effect, while radical reactions on the sidewalls of the pattern are frozen or suppressed. This technique attempts to prevent shape abnormalities such as undercuts. For example, the 35th
On page 495 of the lecture proceedings of the Annual Conference on Applied Physics (Spring 1988 Annual Conference), title number 28a-G-2,
An example has been reported in which silicon trench etching and n+ type polycrystalline silicon layer etching were performed using SF6 gas after cooling the wafer to -130°C.

【0005】しかし、低温エッチングにおいて高異方性
の達成をラジカル反応の凍結もしくは抑制のみに頼ろう
とすると、相応のレベルの低温が必要となり、経済性や
スループットを大きく低下させる虞れがある。そこで、
より実用的なアプローチとしては、低温によるラジカル
反応抑制と側壁保護を組み合わせ、より室温に近い温度
領域でエッチングを行うことが考えられる。
However, if it is attempted to achieve high anisotropy in low-temperature etching by relying solely on freezing or suppressing radical reactions, a corresponding level of low temperature will be required, which may significantly reduce economic efficiency and throughput. Therefore,
A more practical approach would be to combine suppression of radical reactions at low temperatures and sidewall protection, and perform etching at a temperature closer to room temperature.

【0006】本願出願人は、この側壁保護をイオウ(S
)の堆積により行う一連の技術をこれまでに数多く提案
している。Sの堆積は、1分子中のハロゲン(X)原子
数とS原子数との比、すなわちX/S比が比較的小さい
ハロゲン化イオウを主体とするエッチング・ガスを使用
することにより、可能となる。たとえば、特願平2−1
98045号明細書には、かかるハロゲン化イオウとし
てS2 F2 ,SF2 ,SF4 ,S2 F10が
開示されている。これらのフッ化イオウは、同じフッ化
イオウでも従来から最も良く知られているSF6 と異
なり、放電解離により気相中にSを生成することができ
る。このSは、基板が低温冷却されていればその表面へ
堆積し、側壁保護効果を発揮する。しかも、堆積したS
はエッチング終了後に基板を加熱すれば容易に昇華除去
できるため、パーティクル汚染を惹起させる虞れもない
。本願出願人は、これらフッ化イオウからのF* (フ
ッ素ラジカル)生成量がSF6 と比べて少なく、しか
もSFx+ によるイオン・アシスト反応が期待できる
点に着目し、これを酸化シリコン系材料層のエッチング
に適用してシリコン下地に対する高選択性を達成した。
[0006] The applicant has developed this side wall protection using sulfur (S).
) have proposed a number of techniques to date. Deposition of S is possible by using an etching gas mainly composed of sulfur halide, which has a relatively small ratio of the number of halogen (X) atoms to the number of S atoms in one molecule, that is, the X/S ratio. Become. For example, patent application Hei 2-1
No. 98045 discloses S2 F2 , SF2 , SF4 , and S2 F10 as such sulfur halides. These sulfur fluorides are different from SF6, which is the most well-known sulfur fluoride, and can generate S in the gas phase by discharge dissociation. If the substrate is cooled to a low temperature, this S will be deposited on the surface of the substrate and exert a sidewall protection effect. Moreover, the accumulated S
can be easily removed by sublimation by heating the substrate after etching, so there is no risk of particle contamination. The applicant of this application focused on the fact that the amount of F* (fluorine radicals) generated from these sulfur fluorides is smaller than that of SF6, and that an ion-assisted reaction by SFx+ can be expected, and this is used for etching of silicon oxide-based material layers. High selectivity for silicon substrates was achieved by applying this method to

【0007】このように、ハロゲン化イオウとしてはF
/S比の比較的小さいフッ化イオウが酸化シリコン系材
料層のエッチング用に最初に提案されたのであるが、本
願出願人はその後、ハロゲン化イオウをシリコン系材料
層のエッチングに適用する技術も種々提案している。た
とえば、特願平2−199249号明細書では、被エッ
チング基板を0℃以下に冷却した状態でS2 Cl2等
の塩化イオウもしくはS2 Br2 等の臭化イオウを
含むガスを使用してシリコン系材料を低温エッチングす
る技術を開示している。これは、反応性の高いF* を
発生し得ないガスを使用することにより、ラジカルの影
響を低減し、より有利に高異方性を達成しようとするも
のである。
In this way, as a sulfur halide, F
Sulfur fluoride, which has a relatively small /S ratio, was first proposed for etching silicon oxide-based material layers, but the applicant has since developed a technique for applying sulfur halides to etching silicon-based material layers. Various proposals are made. For example, in Japanese Patent Application No. 2-199249, a silicon-based material is etched using a gas containing sulfur chloride such as S2 Cl2 or sulfur bromide such as S2 Br2 while the substrate to be etched is cooled to below 0°C. Discloses a technology for low-temperature etching. This is intended to reduce the influence of radicals and more advantageously achieve high anisotropy by using a gas that cannot generate highly reactive F*.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコン系
材料層のエッチング・プロセスとしてたとえばゲート加
工を行おうとする場合、薄いゲート酸化膜に対して高選
択比を確保し、かつシリコン基板に対するダメージを最
小限に抑え得る条件で多結晶シリコン層やポリサイド膜
をエッチングすることが必要となる。このように、下地
に対する高選択性および低ダメージ性を重視する場合に
は、通常は実用的なエッチング速度を損なわない範囲で
イオン入射エネルギーを低減させた条件が採用される。 しかし、シリコン系材料層の表面には一般に酸化シリコ
ンSiOx (特にSiO2 )からなる自然酸化膜が
存在しているため、かかる条件では大量のエッチング残
渣が発生する場合がある。これは、上記自然酸化膜の膜
厚が不均一であり、厚く形成されていた部分ではこれが
除去されずに残存し、エッチング・マスクとして機能し
てしまうからである。つまり、イオン・モードを主体と
する機構によりエッチングされる酸化シリコン系の自然
酸化膜を、シリコン系材料層と同じくイオン入射エネル
ギーを低減させた条件で同時に除去しようとすることは
、本来困難なのである。そこで本発明は、自然酸化膜に
起因するエッチング残渣の発生を防止でき、かつ下地に
対する高選択性および低ダメージ性が達成できるドライ
エッチング方法を提供することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, when performing gate processing as an etching process for a silicon-based material layer, for example, it is necessary to ensure a high selectivity for a thin gate oxide film and minimize damage to the silicon substrate. It is necessary to etch the polycrystalline silicon layer and polycide film under conditions that can be kept to a minimum. In this way, when high selectivity and low damage to the underlying layer are important, conditions are usually adopted in which the ion incident energy is reduced within a range that does not impair the practical etching rate. However, since a natural oxide film made of silicon oxide SiOx (particularly SiO2) generally exists on the surface of the silicon-based material layer, a large amount of etching residue may be generated under such conditions. This is because the thickness of the natural oxide film is non-uniform, and thicker portions remain without being removed, functioning as an etching mask. In other words, it is inherently difficult to simultaneously remove the silicon oxide-based natural oxide film, which is etched by a mechanism mainly based on ion mode, under the same conditions as the silicon-based material layer, under conditions where the ion incident energy is reduced. . SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a dry etching method that can prevent the generation of etching residues caused by natural oxide films and can achieve high selectivity and low damage to the underlying layer.

【0009】[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、上述の目的を達成するために提案されるもの
である。すなわち、本願の第1の発明にかかるドライエ
ッチング方法は、被エッチング基板の温度を室温以下に
制御し、相対的に高いパワーのRFバイアスを印加しな
がらS2 F2 ,SF2 ,SF4 ,S2 F10
,S3 Cl2 ,S2 Cl2 ,SCl2 ,S3
 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 から選ばれる
少なくとも1種の化合物を含むエッチング・ガスを用い
てシリコン系材料層の表面の自然酸化膜を除去する工程
と、相対的に低いパワーのRFバイアスを印加しながら
前記のエッチング・ガスを用いて前記シリコン系材料層
のエッチングを行う工程とを有することを特徴とするも
のである。
Means for Solving the Problems The dry etching method of the present invention is proposed to achieve the above-mentioned objects. That is, in the dry etching method according to the first invention of the present application, the temperature of the substrate to be etched is controlled to be below room temperature, and S2 F2 , SF2 , SF4 , S2 F10 is etched while applying a relatively high power RF bias.
, S3 Cl2 , S2 Cl2 , SCl2 , S3
A step of removing a natural oxide film on the surface of a silicon-based material layer using an etching gas containing at least one compound selected from Br2, S2, Br2, SBr2, and applying a relatively low power RF bias. The method is characterized by comprising a step of etching the silicon-based material layer using the etching gas.

【0010】本願の第2の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、被エッチング基板の温度を室温以下に制御し
、相対的に低い周波数のRFバイアスを印加しながらS
2 F2 ,SF2 ,SF4 ,S2 F10,S3
 Cl2 ,S2 Cl2 ,SCl2 ,S3 Br
2 ,S2 Br2 ,SBr2 から選ばれる少なく
とも1種の化合物を含むエッチング・ガスを用いてシリ
コン系材料層の表面の自然酸化膜を除去する工程と、相
対的に高い周波数のRFバイアスを印加しながら前記の
エッチング・ガスを用いて前記シリコン系材料層のエッ
チングを行う工程とを有することを特徴とするものであ
る。
In the dry etching method according to the second invention of the present application, the temperature of the substrate to be etched is controlled to below room temperature, and S is applied while applying an RF bias of a relatively low frequency.
2 F2 , SF2 , SF4 , S2 F10, S3
Cl2, S2 Cl2, SCl2, S3 Br
A step of removing a natural oxide film on the surface of the silicon-based material layer using an etching gas containing at least one compound selected from 2, S2, Br2, and SBr2 while applying a relatively high frequency RF bias. The method is characterized by comprising a step of etching the silicon-based material layer using the etching gas.

【0011】さらに本願の第3の発明にかかるドライエ
ッチング方法は、被エッチング基板の温度を室温以下に
制御し、相対的に高いパワーかつ相対的に低い周波数の
RFバイアスを印加しながらS2 F2 ,SF2 ,
SF4 ,S2 F10,S3 Cl2 ,S2 Cl
2 ,SCl2 ,S3 Br2 ,S2 Br2 ,
SBr2から選ばれる少なくとも1種の化合物を含むエ
ッチング・ガスを用いてシリコン系材料層の表面の自然
酸化膜を除去する工程と、相対的に低いパワーかつ相対
的に高い周波数のRFバイアスを印加しながら前記のエ
ッチング・ガスを用いて前記シリコン系材料層のエッチ
ングを行う工程とを有することを特徴とするものである
Further, in the dry etching method according to the third aspect of the present invention, the temperature of the substrate to be etched is controlled to be below room temperature, and S2 F2, SF2,
SF4, S2 F10, S3 Cl2, S2 Cl
2, SCl2, S3 Br2, S2 Br2,
A step of removing a natural oxide film on the surface of a silicon-based material layer using an etching gas containing at least one compound selected from SBr2, and applying an RF bias of relatively low power and relatively high frequency. and etching the silicon-based material layer using the etching gas.

【0012】0012

【作用】本発明は、いずれもシリコン系材料層のエッチ
ング工程に入る前に、自然酸化膜の除去を行ういわゆる
ブレークスルー工程を挿入したことを特徴とするもので
ある。本発明では、上記ブレークスルーとシリコン系材
料層のエッチングとを同一チャンバ内で同一組成のエッ
チング・ガスを用いて連続プロセスにより行うわけであ
るが、シリコン系材料層のエッチングは本質的にはラジ
カル・モードで進行し、酸化シリコン系材料層のエッチ
ングはイオン・モードを主体として進行するというエッ
チング機構上の違いがある。そこで、ブレークスルー時
のみ、イオン入射エネルギーを増大させる条件を採用す
るわけである。イオン入射エネルギーを増大させる手段
としては、(イ)被エッチング基板に印加するRFバイ
アスのパワーを高めること、(ロ)被エッチング基板に
印加するRFバイアスの周波数を下げること、(ハ)被
エッチング基板に印加するRFバイアスのパワーを高め
かつ周波数を下げること、が考えられる。
[Operation] The present invention is characterized by inserting a so-called breakthrough process for removing the natural oxide film before starting the etching process of the silicon-based material layer. In the present invention, the above-mentioned breakthrough and the etching of the silicon-based material layer are performed in the same chamber using an etching gas of the same composition in a continuous process, but the etching of the silicon-based material layer is essentially a radical process. There is a difference in the etching mechanism in that the etching of the silicon oxide material layer progresses mainly in the ion mode. Therefore, a condition is adopted in which the ion incident energy is increased only at the time of breakthrough. Means for increasing the ion incident energy include (a) increasing the power of the RF bias applied to the substrate to be etched, (b) lowering the frequency of the RF bias applied to the substrate to be etched, and (c) increasing the frequency of the RF bias applied to the substrate to be etched. It is conceivable to increase the power and lower the frequency of the RF bias applied to the RF bias.

【0013】上記(イ)のRFバイアス・パワーを高め
る考え方にもとづく発明が、本願の第1の発明である。 この場合、被エッチング基板にかかるRFバイアス・パ
ワーが大きくなるほど、該基板の近傍に形成されるイオ
ン・シース間の電位が高くなり、イオンは高い入射エネ
ルギーを得て被エッチング基板に入射する。ここで、エ
ッチング・ガスにS2 F2 ,SF2 ,SF4 ,
S2 F10,S3 Cl2 ,S2 Cl2 ,SC
l2 ,S3 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 
から選ばれる少なくとも1種の化合物が含まれている場
合、入射するイオン種はS+ ,SFx + ,SCl
x + ,SBrx + ,Fx + ,Clx + 
,Brx + 等である。これらのイオンは直接に自然
酸化膜をスパッタ除去する他、ラジカル反応による自然
酸化膜の分解除去をアシストする。これらの機構により
、自然酸化膜は速やかに除去される。自然酸化膜が除去
された後は、RFバイアス・パワーを下げた条件でシリ
コン系材料層のエッチングを行えば、エッチング残渣を
生ずることがなく、しかも優れた対下地選択性および低
ダメージ性とが達成される。
The invention based on the idea of increasing the RF bias power in (a) above is the first invention of the present application. In this case, as the RF bias power applied to the substrate to be etched increases, the potential between the ions and the sheath formed near the substrate increases, and the ions obtain higher incident energy and enter the substrate to be etched. Here, the etching gas contains S2 F2, SF2, SF4,
S2 F10, S3 Cl2, S2 Cl2, SC
l2 , S3 Br2 , S2 Br2 , SBr2
When at least one compound selected from
x + , SBrx + , Fx + , Clx +
, Brx + etc. These ions not only directly remove the natural oxide film by sputtering, but also assist in the decomposition and removal of the natural oxide film through radical reactions. These mechanisms quickly remove the natural oxide film. After the native oxide film has been removed, etching the silicon material layer under conditions of lower RF bias power will not produce any etching residue and will provide excellent substrate selectivity and low damage properties. achieved.

【0014】上記(ロ)のRFバイアス周波数を下げる
考え方にもとづく発明が、本願の第2の発明である。一
般にプラズマ・エッチングにおいてプラズマ生成領域に
RF電界を形成すると、RFバイアス周波数が低い場合
にはイオンと電子の双方が電界の反転に追従できるので
、イオンの一部は被エッチング基板へ入射する。しかし
、RFバイアス周波数の増大に伴って質量の大きいイオ
ンから順次追従が不可能となり、被エッチング基板への
イオン入射量が減少する。さらにRFバイアス周波数が
増大すると電子も追従不可能となってプラズマ中で振動
し、ガス分子と衝突して多くのラジカルやイオンを生成
するようになるが、電場の反転に追従できない重いイオ
ンは被エッチング基板へほとんど入射しなくなる。した
がって、RFバイアス周波数を下げてイオン・モードを
主体とする条件で自然酸化膜を除去し、次にRFバイア
ス周波数を上げてイオン性を弱めた条件でシリコン系材
料層をエッチングすれば、エッチング残渣を生ずること
なく、しかも優れた対下地選択性および低ダメージ性と
が達成されるのである。
The invention based on the idea of lowering the RF bias frequency (b) above is the second invention of the present application. Generally, when an RF electric field is formed in a plasma generation region in plasma etching, when the RF bias frequency is low, both ions and electrons can follow the reversal of the electric field, so that some of the ions are incident on the substrate to be etched. However, as the RF bias frequency increases, it becomes impossible to sequentially track ions starting from the largest mass, and the amount of ions incident on the substrate to be etched decreases. Furthermore, as the RF bias frequency increases, electrons can no longer be followed and vibrate in the plasma, colliding with gas molecules and generating many radicals and ions, but heavy ions that cannot follow the reversal of the electric field are affected. Almost no light enters the etched substrate. Therefore, if the native oxide film is removed under conditions where the RF bias frequency is lowered and the ion mode is the main mode, and then the silicon-based material layer is etched under conditions where the RF bias frequency is increased and the ionicity is weakened, the etching residue will be removed. Excellent substrate selectivity and low damage properties can be achieved without causing any damage.

【0015】上記(ハ)のRFバイアスのパワーを高め
かつ周波数を下げる考え方にもとづく発明が、本願の第
3の発明である。この場合、本願の第1の発明と第2の
発明を合わせた効果が期待できる。つまり、自然酸化膜
の除去時には質量の大きいイオンを高いイオン入射エネ
ルギーをもって被エッチング基板に入射させ、シリコン
系材料層のエッチング時にはイオン性を極力弱めた条件
でエッチングを行うわけである。これにより、自然酸化
膜の徹底的かつ迅速な除去と、高度な対下地選択性およ
び低ダメージ性の達成が可能となる。
The invention based on the idea of increasing the power of the RF bias and lowering the frequency of the above (c) is the third invention of the present application. In this case, the combined effect of the first invention and the second invention of the present application can be expected. In other words, when removing a native oxide film, ions with a large mass are made to enter the substrate to be etched with high ion incident energy, and when etching a silicon-based material layer, etching is performed under conditions that weaken ionicity as much as possible. This makes it possible to thoroughly and quickly remove the native oxide film, and achieve high selectivity and low damage to the substrate.

【0016】ところで、本発明ではシリコン系材料層の
エッチング時にはブレークスルー時と比べてRFバイア
ス・パワーを下げるか、RFバイアス周波数を上げるか
、もしくは両方が行われるわけであるが、このメインの
エッチングにおいて何ら異方性が損なわれるものではな
い。それは、本発明で使用される各種ハロゲン化イオウ
の優れた性質によるものである。すなわち、これらハロ
ゲン化イオウは、放電解離によりプラズマ中にSを生成
させることができる。生成したSは、被エッチング基板
が室温以下の温度に維持されていることにより容易にそ
の表面へ析出する。ここで、イオンの入射面では堆積し
たSは直ちにスパッタ除去されるが、イオンの入射が少
ないパターン側壁部ではSの堆積が続き、これが側壁保
護膜として機能する。その上、被エッチング基板の温度
制御によりラジカル反応もある程度抑制されているので
、高異方性が確保される。しかも、堆積したSは、エッ
チング終了後に被エッチング基板を室温より高い温度に
まで昇温させれば容易に昇華除去することができるため
、エッチング系内にパーティクル汚染を惹起させるもの
ではない。これも、本発明の重要なメリットのひとつで
ある。
By the way, in the present invention, when etching the silicon-based material layer, the RF bias power is lowered or the RF bias frequency is increased, or both are performed compared to the time of breakthrough, but this main etching The anisotropy is not impaired in any way. This is due to the excellent properties of the various sulfur halides used in the present invention. That is, these sulfur halides can generate S in plasma through discharge dissociation. The generated S easily precipitates onto the surface of the substrate to be etched because the substrate is maintained at a temperature below room temperature. Here, the S deposited on the ion incident surface is immediately removed by sputtering, but S continues to accumulate on the sidewall portions of the pattern where few ions are incident, and this serves as a sidewall protective film. Moreover, since radical reactions are suppressed to some extent by controlling the temperature of the substrate to be etched, high anisotropy is ensured. Moreover, the deposited S can be easily sublimated and removed by heating the substrate to be etched to a temperature higher than room temperature after etching, so that it does not cause particle contamination in the etching system. This is also one of the important advantages of the present invention.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
[Examples] Specific examples of the present invention will be described below.

【0018】実施例1 本実施例は、本願の第1の発明をゲート加工に適用し、
S2 F2を用いてRFバイアス・パワーを高めた条件
で自然酸化膜を除去し、続いてRFバイアス・パワーを
低下させた条件で多結晶シリコン層のエッチングを行っ
た例である。このプロセスを図1(a)ないし(c)を
参照しながら説明する。
Example 1 In this example, the first invention of the present application is applied to gate processing,
This is an example in which a native oxide film is removed using S2 F2 under conditions where the RF bias power is increased, and then a polycrystalline silicon layer is etched under conditions where the RF bias power is decreased. This process will be explained with reference to FIGS. 1(a) to 1(c).

【0019】まず、実際のプロセスに入る前に、予備実
験により酸化シリコン層のエッチング速度のRFバイア
ス・パワー依存性を検討したので、この結果について説
明する。実験に用いたサンプル・ウェハは、シリコン基
板の表面酸化により酸化シリコン層を形成したものであ
る。このウェハを有磁場マイクロ波プラズマ・エッチン
グ装置のウェハ載置電極上にセットし、該ウェハ載置電
極に内蔵される冷却配管にエタノール冷媒を循環させる
ことにより該ウェハを約−60℃に冷却した。ここで、
条件をS2 F2 流量20SCCM,ガス圧1.3P
a(10mTorr),マイクロ波パワー850Wとし
、RFバイアス・パワー(2MHz)の値を変化させた
場合の酸化シリコン層のエッチング速度の変化を調べた
。 図2はこの実験結果を示しており、縦軸は酸化シリコン
層のエッチング速度(Å/分)、横軸はRFバイアス・
パワー(W)をそれぞれ表している。RFバイアス・パ
ワーが増大しイオン入射エネルギーが高まるにしたがっ
て、酸化シリコン層のエッチング速度が増大する様子が
明らかである。
First, before starting the actual process, the dependence of the etching rate of the silicon oxide layer on the RF bias power was investigated in a preliminary experiment, and the results will be explained. The sample wafer used in the experiment was a silicon oxide layer formed by surface oxidation of a silicon substrate. This wafer was set on a wafer mounting electrode of a magnetic field microwave plasma etching system, and the wafer was cooled to approximately -60°C by circulating an ethanol refrigerant through a cooling pipe built into the wafer mounting electrode. . here,
Conditions are S2 F2 flow rate 20SCCM, gas pressure 1.3P
a (10 mTorr), microwave power was 850 W, and changes in the etching rate of the silicon oxide layer were investigated when the value of RF bias power (2 MHz) was changed. Figure 2 shows the results of this experiment, where the vertical axis is the etching rate (Å/min) of the silicon oxide layer, and the horizontal axis is the RF bias and
Each represents power (W). It is evident that the etching rate of the silicon oxide layer increases as the RF bias power increases and the ion injection energy increases.

【0020】この実験結果にもとづき、実際のゲート加
工を行ったプロセス例について図1(a)ないし(c)
を参照しながら説明する。まず、一例として図1(a)
に示されるように、単結晶シリコン基板1上に酸化シリ
コンからなるゲート酸化膜2を介してn+ 型の多結晶
シリコン層3が形成され、さらに所定の形状にパターニ
ングされたレジスト・マスク4が形成されてなるウェハ
を用意した。ここで、上記多結晶シリコン層3の露出表
面には厚さの不均一な自然酸化膜5が形成されている。 次に、上記ウェハを有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置のウェハ載置電極上にセットして約−60℃に
冷却した。この状態で、S2 F2 流量5SCCM,
ガス圧1.3Pa(10mTorr),マイクロ波パワ
ー850W,RFバイアス・パワー50W(2MHz)
,エッチング時間10秒の条件で上記自然酸化膜5のエ
ッチングを行った。このブレークスルー工程では、S2
 F2 の放電解離によりプラズマ中に生成するS+ 
,SFx + 等のイオンが主エッチング種となり、図
1(b)に示されるように、自然酸化膜5が速やかに除
去された。
Based on this experimental result, an example of a process in which actual gate processing was performed is shown in FIGS. 1(a) to 1(c).
This will be explained with reference to. First, as an example, Figure 1(a)
As shown in , an n+ type polycrystalline silicon layer 3 is formed on a single crystal silicon substrate 1 via a gate oxide film 2 made of silicon oxide, and a resist mask 4 patterned into a predetermined shape is further formed. A wafer was prepared. Here, a natural oxide film 5 having a non-uniform thickness is formed on the exposed surface of the polycrystalline silicon layer 3. Next, the wafer was set on a wafer mounting electrode of a magnetic field microwave plasma etching apparatus and cooled to about -60°C. In this state, S2 F2 flow rate 5SCCM,
Gas pressure 1.3 Pa (10 mTorr), microwave power 850 W, RF bias power 50 W (2 MHz)
The natural oxide film 5 was etched under conditions of an etching time of 10 seconds. In this breakthrough process, S2
S+ generated in plasma due to discharge dissociation of F2
, SFx + and the like became the main etching species, and the natural oxide film 5 was quickly removed as shown in FIG. 1(b).

【0021】次に、RFバイアス・パワーを5Wに下げ
た他は同じ条件で、上記多結晶シリコン層3のエッチン
グを行った。この過程では、S2 F2 の放電解離に
より生成するF* が主エッチング種として寄与するが
、同じくS2 F2 から解離生成するSがパターン側
壁部に堆積し、図1(c)に示されるように側壁保護膜
6が形成された。この結果、低バイアス・パワーである
にもかかわらず、良好な異方性形状を有するゲート電極
3aが形成された。また、RFバイアス・パワーを下げ
ることにより、下地のゲート酸化膜2に対する高選択性
も併せて達成された。上記側壁保護膜6は、エッチング
終了後にウェハを約90℃に加熱することにより昇華除
去され、何らエッチング系内にパーティクル汚染を惹起
させることはなかった。この加熱は、低温エッチング後
のウェハ上への結露を防止するための加熱をもって兼用
させることができる。
Next, the polycrystalline silicon layer 3 was etched under the same conditions except that the RF bias power was lowered to 5W. In this process, F* generated by discharge dissociation of S2 F2 contributes as the main etching species, but S, which is also generated by dissociation from S2 F2, is deposited on the sidewalls of the pattern, as shown in FIG. 1(c). A protective film 6 was formed. As a result, a gate electrode 3a having a good anisotropic shape was formed despite the low bias power. Furthermore, by lowering the RF bias power, high selectivity to the underlying gate oxide film 2 was also achieved. The sidewall protective film 6 was removed by sublimation by heating the wafer to about 90° C. after etching, and no particle contamination was caused in the etching system. This heating can also be used to prevent dew condensation on the wafer after low-temperature etching.

【0022】比較例 本比較例は、前述の実施例1に対する比較として、ブレ
ークスルーを行わないで初めから低バイアス・パワー条
件にて多結晶シリコン層3のエッチングを行った例であ
る。このプロセスを図4を参照しながら説明する。ただ
し、図4において図1と共通の部分については同一の番
号を用いて説明する。本比較例におけるエッチング条件
は、有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置内にお
いてS2 F2 流量5SCCM,ガス圧1.3Pa(
10mTorr),マイクロ波パワー850W,RFバ
イアス・パワー5W(2MHz),ウェハ温度約−60
℃であり、実施例1における多結晶シリコン層3のエッ
チング条件と同一である。しかし、本比較例ではブレー
クスルーを行わなかったため、部分的に残存した自然酸
化膜5がエッチング・マスクとして機能し、図4に示さ
れるように大量のエッチング残渣3bが発生した。
Comparative Example This comparative example is an example in which the polycrystalline silicon layer 3 was etched from the beginning under low bias power conditions without making a breakthrough, as a comparison with the above-mentioned Example 1. This process will be explained with reference to FIG. However, parts in FIG. 4 that are common to those in FIG. 1 will be described using the same numbers. The etching conditions in this comparative example were S2 F2 flow rate 5SCCM, gas pressure 1.3 Pa (
10 mTorr), microwave power 850 W, RF bias power 5 W (2 MHz), wafer temperature approximately -60
℃, and the etching conditions for the polycrystalline silicon layer 3 in Example 1 are the same. However, since no breakthrough occurred in this comparative example, the partially remaining native oxide film 5 functioned as an etching mask, and a large amount of etching residue 3b was generated as shown in FIG.

【0023】実施例2 本実施例は、本願の第1の発明をトレンチ加工に適用し
、S2 F2 を用いてRFバイアス・パワーを高めた
条件で自然酸化膜を除去し、続いてRFバイアス・パワ
ーを低下させた条件で単結晶シリコン基板のエッチング
を行った例である。このプロセスを図3(a)ないし(
c)を参照しながら説明する。まず、一例として図3(
a)に示されるように、単結晶シリコン基板11上にエ
ッチング・マスクとなるレジスト・マスク12を形成し
、パターニングにより選択的に開口部13を形成した。 ここで、開口部13内に露出する単結晶シリコン基板1
1の表面には、自然酸化膜14が形成されている。 次に、このウェハを有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置にセットし、S2 F2 流量20SCCM,
ガス圧1.3Pa(10mTorr),マイクロ波パワ
ー850W,RFバイアス・パワー50W(2MHz)
,基板温度約−60℃,エッチング時間10秒の条件で
上記自然酸化膜14のエッチングを行った。このブレー
クスルー工程では、S2 F2 の放電解離によりプラ
ズマ中に生成するS+ ,SFx + 等のイオンが主
エッチング種となり、図3(b)に示されるように、自
然酸化膜14が速やかに除去された。
Embodiment 2 In this embodiment, the first invention of the present application is applied to trench processing, and the natural oxide film is removed using S2 F2 under the condition of increasing the RF bias power, and then the RF bias power is increased. This is an example in which a single crystal silicon substrate was etched under conditions of reduced power. This process is illustrated in Figures 3(a) to (
This will be explained with reference to c). First, as an example, Figure 3 (
As shown in a), a resist mask 12 serving as an etching mask was formed on a single crystal silicon substrate 11, and openings 13 were selectively formed by patterning. Here, single crystal silicon substrate 1 exposed in opening 13
A natural oxide film 14 is formed on the surface of 1. Next, this wafer was set in a magnetic field microwave plasma etching system, and the S2 F2 flow rate was 20SCCM.
Gas pressure 1.3 Pa (10 mTorr), microwave power 850 W, RF bias power 50 W (2 MHz)
The natural oxide film 14 was etched under conditions of a substrate temperature of about -60° C. and an etching time of 10 seconds. In this breakthrough process, ions such as S+ and SFx + generated in the plasma by discharge dissociation of S2F2 become the main etching species, and the native oxide film 14 is quickly removed as shown in FIG. 3(b). Ta.

【0024】次に、RFバイアス・パワーを20Wに下
げた他は同じ条件で、上記単結晶シリコン基板11のエ
ッチングを行った。この過程では、S2 F2 の放電
解離により生成するF* がS+ ,SFx 等のイオ
ンにアシストされる機構でエッチングが高速に進行する
一方で、Sの堆積により側壁保護膜15が形成された。 この結果、図3(c)に示されるように、良好な異方性
形状を有するトレンチ16が形成された。
Next, the single crystal silicon substrate 11 was etched under the same conditions except that the RF bias power was lowered to 20 W. In this process, while etching progressed at high speed due to a mechanism in which F* generated by discharge dissociation of S2F2 was assisted by ions such as S+ and SFx, the sidewall protective film 15 was formed by S deposition. As a result, a trench 16 having a good anisotropic shape was formed as shown in FIG. 3(c).

【0025】実施例3 本実施例は、本願の第2の発明を実施例1と同じくゲー
ト加工に適用し、S2 F2 を用いてRFバイアス周
波数の低い条件で自然酸化膜を除去し、続いてRFバイ
アス・パワーを高めた条件で多結晶シリコン層のエッチ
ングを行った例である。参照する図面は前述の図1(a
)ないし(c)である。まず、図1(a)に示される状
態のウェハを有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装
置にセットした。ここで、上記有磁場マイクロ波プラズ
マ・エッチング装置には、ウェハ載置電極に接続される
RF電源として周波数400kHzと13.56MHz
の2系統を用意し、切り換えスイッチによりいずれか一
方のRF電源を選択的に接続可能な構成とした。この状
態で、S2 F2 流量20SCCM,ガス圧1.3P
a(10mTorr),マイクロ波パワー850W,R
Fバイアス・パワー20W,RFバイアス周波数400
kHz,基板温度約−60℃,エッチング時間20秒の
条件で上記自然酸化膜5のエッチングを行った。このブ
レークスルー工程では、相対的に低いRFバイアス周波
数が印加されることにより、イオンの電界への追従性が
向上し、実質的に大きなイオン入射エネルギーで自然酸
化膜5がスパッタ除去された。次に、RFバイアス周波
数を13.56MHzに上げた他は同じ条件で、上記多
結晶シリコン層3のエッチングを行った。この過程では
、イオン入射エネルギーは相対的に低くなるものの、ラ
ジカル主体のエッチング反応とSによる側壁保護が同時
に進行し、ゲート酸化膜2に対する高選択性を保ちなが
ら異方性形状を有するゲート電極3aが形成された。
Example 3 In this example, the second invention of the present application is applied to gate processing in the same manner as in Example 1, and the natural oxide film is removed using S2 F2 at a low RF bias frequency, and then This is an example in which a polycrystalline silicon layer is etched under conditions where the RF bias power is increased. The drawings to be referred to are the above-mentioned Figure 1(a)
) to (c). First, a wafer in the state shown in FIG. 1(a) was set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus. Here, the magnetic field microwave plasma etching apparatus has a frequency of 400 kHz and 13.56 MHz as an RF power source connected to the wafer mounting electrode.
Two systems are prepared, and either one of the RF power sources can be selectively connected using a changeover switch. In this state, S2 F2 flow rate 20SCCM, gas pressure 1.3P
a (10mTorr), microwave power 850W, R
F bias power 20W, RF bias frequency 400
The natural oxide film 5 was etched under the conditions of kHz, substrate temperature of about -60° C., and etching time of 20 seconds. In this breakthrough process, by applying a relatively low RF bias frequency, the followability of ions to the electric field was improved, and the natural oxide film 5 was sputtered away with substantially high ion incident energy. Next, the polycrystalline silicon layer 3 was etched under the same conditions except that the RF bias frequency was increased to 13.56 MHz. In this process, although the ion incident energy is relatively low, the radical-based etching reaction and the sidewall protection by S proceed simultaneously, and the gate electrode 3a has an anisotropic shape while maintaining high selectivity to the gate oxide film 2. was formed.

【0026】実施例4 本実施例は、本願の第3の発明を実施例3と同じくゲー
ト加工に適用し、S2 F2 を用いてRFバイアス・
パワーが高くかつ周波数の低い条件で自然酸化膜を除去
し、続いてRFバイアス・パワーが低くかつ周波数の高
い条件で多結晶シリコン層のエッチングを行った例であ
る。 参照する図面は前述の図1(a)ないし(c)である。 まず、図1(a)に示される状態のウェハを有磁場マイ
クロ波プラズマ・エッチング装置にセットし、S2 F
2 流量20SCCM,ガス圧1.3Pa(10mTo
rr),マイクロ波パワー850W,RFバイアス・パ
ワー50W,RFバイアス周波数400kHz,基板温
度約−60℃の条件で上記自然酸化膜5のエッチングを
行った。この条件は、前述の実施例3のブレークスルー
条件に比べてさらにRFバイアス・パワーが高められた
ものであり、自然酸化膜5はわずか5秒間で除去された
。 次に、RFバイアス・パワーを20Wに下げ、RFバイ
アス周波数を13.56MHzに上げた他は同じ条件で
、上記多結晶シリコン層3のエッチングを行った。この
結果、良好な異方性形状を有するゲート電極3aを優れ
た対下地選択性をもって形成することができた。
Example 4 In this example, the third invention of the present application is applied to gate processing as in Example 3, and RF bias and
This is an example in which a native oxide film is removed under conditions of high power and low frequency, and then a polycrystalline silicon layer is etched under conditions of low RF bias power and high frequency. The drawings to be referred to are the aforementioned FIGS. 1(a) to 1(c). First, a wafer in the state shown in FIG. 1(a) is set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus, and S2 F
2 Flow rate 20SCCM, gas pressure 1.3Pa (10mTo
The natural oxide film 5 was etched under the following conditions: microwave power of 850 W, RF bias power of 50 W, RF bias frequency of 400 kHz, and substrate temperature of about -60°C. Under these conditions, the RF bias power was further increased compared to the breakthrough conditions of Example 3, and the natural oxide film 5 was removed in just 5 seconds. Next, the polycrystalline silicon layer 3 was etched under the same conditions except that the RF bias power was lowered to 20 W and the RF bias frequency was increased to 13.56 MHz. As a result, the gate electrode 3a having a good anisotropic shape could be formed with excellent selectivity to the underlying layer.

【0027】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、たとえばエッチング・ガスには各種の添
加ガスを混合しても良い。たとえば、N2 を添加した
場合には反応生成物による側壁保護の強化を期待するこ
とができ、またH2 ,H2 S,シラン系ガスのよう
にエッチング系内にH* および/またはシリコン系活
性種を供給し得るガスを添加すれば、過剰なハロゲン・
ラジカルを捕捉し、Sの堆積効果を高めることができる
。さらに、スパッタリング効果,冷却効果,希釈効果を
得る目的でHe,Ar等の希ガスが添加されていても良
い。また、上述の実施例ではエッチング・ガスとしてS
2 F2 を使用する場合について説明したが、本発明
で提案される他のフッ化イオウ、塩化イオウ、臭化イオ
ウを使用した場合でも、同様の機構によりエッチング種
の生成とSによる側壁保護が行われる。ただし、常温で
液体状の化合物については、不活性ガスによるバブリン
グを行って気化させてからエッチング反応系に導入する
必要がある。特に、塩化イオウおよび臭化イオウを使用
する場合には、F* のように極めて反応性の高いエッ
チング種が生成しないため、エッチング速度が若干低下
する可能性はあるものの、異方性達成の観点からは有利
となる。また、臭化イオウを使用する場合には、エッチ
ング反応生成物であるSiBrx もSと共に側壁保護
に寄与する。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments; for example, various additive gases may be mixed with the etching gas. For example, when N2 is added, side wall protection can be expected to be strengthened by reaction products, and H* and/or silicon-based active species can be added to the etching system, such as H2, H2S, and silane-based gases. By adding gas that can be supplied, excess halogen and
It can trap radicals and enhance the S deposition effect. Furthermore, a rare gas such as He or Ar may be added for the purpose of obtaining a sputtering effect, a cooling effect, and a dilution effect. In addition, in the above embodiment, S is used as the etching gas.
Although the case where 2F2 is used has been described, even when other sulfur fluoride, sulfur chloride, and sulfur bromide proposed in the present invention are used, the generation of etching species and the sidewall protection by S are performed by the same mechanism. be exposed. However, for compounds that are liquid at room temperature, it is necessary to vaporize them by bubbling with an inert gas before introducing them into the etching reaction system. In particular, when using sulfur chloride and sulfur bromide, extremely reactive etching species such as F* are not generated, so although the etching rate may decrease slightly, it is important to achieve anisotropy. It will be advantageous from Furthermore, when sulfur bromide is used, SiBrx, which is an etching reaction product, also contributes to sidewall protection together with S.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のドライエッチング方法によれば、自然酸化膜に起因
するエッチング残渣を発生させることなく、シリコン系
材料層のエッチングを高異方性,高速性,高選択性,低
汚染性をもって行うことが可能となる。したがって、本
発明は微細なデザイン・ルールにもとづき高集積度およ
び高性能を有する半導体装置の製造に好適であり、また
脱フロン対策として極めて優れている。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, according to the dry etching method of the present invention, a silicon-based material layer can be etched with high anisotropy without generating etching residue caused by a natural oxide film. , high speed, high selectivity, and low pollution. Therefore, the present invention is suitable for manufacturing semiconductor devices having a high degree of integration and high performance based on fine design rules, and is also extremely excellent as a measure to eliminate CFCs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明のドライエッチング方法をゲート加工に
適用した一例をその工程順にしたがって示す概略断面図
であり、(a)はエッチング前のウェハの状態、(b)
は自然酸化膜を除去した状態、(c)はゲート電極が形
成された状態をそれぞれ表す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of applying the dry etching method of the present invention to gate processing according to the process order, in which (a) shows the state of the wafer before etching, and (b) shows the state of the wafer before etching.
(c) shows the state in which the native oxide film has been removed, and (c) shows the state in which the gate electrode has been formed.

【図2】有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置を
用いてS2 F2 により酸化シリコン層をエッチング
した場合のエッチング速度とRFバイアス・パワーとの
関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between etching rate and RF bias power when a silicon oxide layer is etched with S2 F2 using a magnetic field microwave plasma etching apparatus.

【図3】本発明のドライエッチング方法をトレンチ加工
に適用した一例をその工程順にしたがって示す概略断面
図であり、(a)はエッチング前のウェハの状態、(b
)は自然酸化膜を除去した状態、(c)はトレンチが形
成された状態をそれぞれ表す。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of applying the dry etching method of the present invention to trench processing according to the process order, in which (a) shows the state of the wafer before etching;
) shows the state in which the native oxide film has been removed, and (c) shows the state in which the trench has been formed.

【図4】従来のゲート加工において、自然酸化膜に起因
するエッチング残渣が大量に発生した状態を示す概略断
面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a large amount of etching residue is generated due to a native oxide film in conventional gate processing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1        ・・・単結晶シリコン基板2   
     ・・・ゲート酸化膜3        ・・
・多結晶シリコン層3a      ・・・ゲート電極 4,12  ・・・レジスト・マスク 5,14  ・・・自然酸化膜 6,15  ・・・側壁保護膜(S) 13      ・・・開口部 16      ・・・トレンチ
1...Single crystal silicon substrate 2
...Gate oxide film 3...
- Polycrystalline silicon layer 3a... Gate electrodes 4, 12... Resist mask 5, 14... Natural oxide film 6, 15... Side wall protection film (S) 13... Opening 16...・Trench

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  被エッチング基板の温度を室温以下に
制御し、相対的に高いパワーのRFバイアスを印加しな
がらS2 F2 ,SF2 ,SF4 ,S2 F10
,S3 Cl2 ,S2 Cl2 ,SCl2 ,S3
 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 から選ばれる
少なくとも1種の化合物を含むエッチング・ガスを用い
てシリコン系材料層の表面の自然酸化膜を除去する工程
と、相対的に低いパワーのRFバイアスを印加しながら
前記のエッチング・ガスを用いて前記シリコン系材料層
のエッチングを行う工程とを有することを特徴とするド
ライエッチング方法。
1. S2 F2 , SF2 , SF4 , S2 F10 while controlling the temperature of the substrate to be etched to below room temperature and applying a relatively high power RF bias.
, S3 Cl2 , S2 Cl2 , SCl2 , S3
A step of removing a natural oxide film on the surface of a silicon-based material layer using an etching gas containing at least one compound selected from Br2, S2, Br2, SBr2, and applying a relatively low power RF bias. and etching the silicon-based material layer using the etching gas.
【請求項2】  被エッチング基板の温度を室温以下に
制御し、相対的に低い周波数のRFバイアスを印加しな
がらS2 F2 ,SF2 ,SF4 ,S2 F10
,S3 Cl2 ,S2 Cl2 ,SCl2 ,S3
 Br2 ,S2 Br2 ,SBr2 から選ばれる
少なくとも1種の化合物を含むエッチング・ガスを用い
てシリコン系材料層の表面の自然酸化膜を除去する工程
と、相対的に高い周波数のRFバイアスを印加しながら
前記のエッチング・ガスを用いて前記シリコン系材料層
のエッチングを行う工程とを有することを特徴とするド
ライエッチング方法。
2. S2 F2 , SF2 , SF4 , S2 F10 while controlling the temperature of the substrate to be etched to below room temperature and applying a relatively low frequency RF bias.
, S3 Cl2 , S2 Cl2 , SCl2 , S3
A process of removing a natural oxide film on the surface of a silicon-based material layer using an etching gas containing at least one compound selected from Br2, S2, Br2, SBr2, and applying a relatively high frequency RF bias. and etching the silicon-based material layer using the etching gas.
【請求項3】  被エッチング基板の温度を室温以下に
制御し、相対的に高いパワーかつ相対的に低い周波数の
RFバイアスを印加しながらS2 F2 ,SF2 ,
SF4 ,S2 F10,S3 Cl2 ,S2 Cl
2 ,SCl2 ,S3 Br2 ,S2 Br2 ,
SBr2 から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む
エッチング・ガスを用いてシリコン系材料層の表面の自
然酸化膜を除去する工程と、相対的に低いパワーかつ相
対的に高い周波数のRFバイアスを印加しながら前記の
エッチング・ガスを用いて前記シリコン系材料層のエッ
チングを行う工程とを有することを特徴とするドライエ
ッチング方法。
3. S2 F2 , SF2 , while controlling the temperature of the substrate to be etched to below room temperature and applying an RF bias of relatively high power and relatively low frequency.
SF4, S2 F10, S3 Cl2, S2 Cl
2, SCl2, S3 Br2, S2 Br2,
A step of removing a natural oxide film on the surface of a silicon-based material layer using an etching gas containing at least one compound selected from SBr2, and applying an RF bias of relatively low power and relatively high frequency. and etching the silicon-based material layer using the etching gas.
JP11069791A 1991-04-17 1991-04-17 Dry etching method Withdrawn JPH04318927A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7094355B2 (en) 2002-07-22 2006-08-22 Speedfam Co., Ltd. Local dry etching method

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US7094355B2 (en) 2002-07-22 2006-08-22 Speedfam Co., Ltd. Local dry etching method

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