JPH0521398A

JPH0521398A - ドライエツチング方法

Info

Publication number: JPH0521398A
Application number: JP19362191A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Nagayama; 哲治長山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1993-01-29
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JP2687769B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳｉＯ₂系材料層のドライエッチングにおい
て、フルオロカーボン系ガス使用せずに高選択性および
低損傷性を実現する。【構成】Ｓ₂Ｆ₂／ＣＯ混合ガスを用いてＳｉＯ₂層
間絶縁膜３をエッチングする。ＳｉＯ₂のＯ原子の除去
過程としては、Ｓ₂Ｆ₂から解離生成するＳによるＳＯ
_xの生成と、ＣＯによるＣＯ₂の生成の２過程が競合す
るが、Ｓ−Ｏ結合よりＣ−Ｏ結合の方がエネルギー的に
安定であるため、後者の過程が優先する。この結果、Ｓ
₂Ｆ₂を単独で使用する場合に比べてＳの堆積が一層促
進され、側壁保護膜５およびＳ堆積膜６の形成により高
異方性，高下地選択性，低損傷性が達成される。さら
に、ＣＯ自身は堆積性ガスではないので、ウェハ上にカ
ーボン系ポリマーによる汚染を惹起させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
下地のシリコン系材料層に汚染や損傷を発生させること
なく酸化シリコン系材料層を異方性エッチングする方法
に関する。

【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、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）に代表されるシリコ
ン化合物層のドライエッチング方法についても技術的要
求がますます厳しくなってきている。まず、高集積化に
よりデバイス・チップの面積が拡大しウェハが大口径化
していること、形成すべきパターンが高度に微細化され
ウェハ面内の均一処理が要求されていること、またＡＳ
ＩＣに代表されるように多品種少量生産が要求されてい
ること等の背景から、ドライエッチング装置の主流は従
来のバッチ式から枚葉式に移行しつつある。この際、従
来と同等の生産性を維持するためには、大幅なエッチン
グ速度の向上が必須となる。また、デバイスの高速化や
微細化を図るために不純物拡散領域の接合深さが浅くな
り、また各種の材料層も薄くなっている状況下では、従
来以上に対下地選択性に優れダメージの少ないエッチン
グ技術が要求される。たとえば、半導体基板内に形成さ
れた不純物拡散領域や、ＳＲＡＭの抵抗負荷素子として
用いられるＰＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領
域等にコンタクトを形成しようとする場合に、シリコン
基板や多結晶シリコン層を下地として行われるＳｉＯ₂
層間絶縁膜のエッチング等がその例である。しかし、高
速性、高選択性、低ダメージ性等といった特性は互いに
取捨選択される関係にあり、すべてを満足できるエッチ
ング・プロセスを確立することは極めて困難である。

【０００３】従来、シリコン系材料層に対して高い選択
比を保ちながらＳｉＯ₂層に代表されるシリコン化合物
層をドライエッチングするには、ＣＨＦ₃、ＣＦ₄／Ｈ
₂混合系、ＣＦ₄／Ｏ₂混合系、Ｃ₂Ｆ₆／ＣＨＦ₃混
合系等がエッチング・ガスとして典型的に使用されてき
た。これらは、いずれもＣ／Ｆ比（分子内のＣ原子数と
Ｆ原子数の比）が０．２５以上のフルオロカーボン系ガ
スを主体としている。これらのガス系が使用されるの
は、（ａ）フルオロカーボン系ガスに含まれるＣがＳｉ
Ｏ₂層の表面でＣ−Ｏ結合を生成し、Ｓｉ−Ｏ結合を切
断したり弱めたりする働きがある、（ｂ）ＳｉＯ₂層の
主エッチング種であるＣＦ_x ⁺（特にｘ＝３，４) を生
成できる、さらに（ｃ）プラズマ中で相対的に炭素に富
む状態が作り出されるので、ＳｉＯ₂中の酸素がＣＯま
たはＣＯ₂の形で除去される一方、ガス系に含まれる
Ｃ，Ｈ，Ｆ等の寄与によりシリコン系材料層の表面では
カーボン系のポリマーが堆積してエッチング速度が低下
し、シリコン系材料層に対する高選択比が得られる、等
の理由にもとづいている。Ｃ／Ｆ比の概念や上述のエッ
チング機構は、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，１６
（２），１９７９，ｐ３９１に詳しい。なお、上記のＨ
₂，Ｏ₂等の添加ガスは選択比の制御を目的として用い
られているものであり、それぞれＦ^*発生量を低減もし
くは増大させることができる。つまり、エッチング反応
系の見掛け上のＣ／Ｆ比を制御する効果を有する。

【０００４】これに対し本発明者は、従来のＳｉＯ₂系
材料層のエッチングにおける炭素の役割をイオウに担わ
せ、かつ低温エッチングを行うことで高選択性，低汚染
性，高異方性を達成する技術を、特願平２−１９８０４
５号明細書において提案している。これは、被エッチン
グ基板（ウェハ）を０℃以下に冷却し、Ｓ₂Ｆ₂，ＳＦ
₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀等のフッ化イオウを含むエッチン
グ・ガスを使用してＳｉＯ₂系材料層のエッチングを行
う方法である。上記フッ化イオウは、Ｆ^*によるラジカ
ル反応をＳＦ_x ⁺等のイオンにアシストさせる機構でＳ
ｉＯ₂系材料層をエッチングする。またこれらのフッ化
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とは異なりＳ／Ｆ比（分子中のＳ原子数
とＦ原子数の比）が大きく、放電解離条件下でプラズマ
中に遊離のＳを生成することができる。このＳは、Ｓｉ
Ｏ₂系材料層の表面ではＯ原子を引き抜いてＳＯ_xの形
で除去されるが、Ｓｉ系材料層の上では堆積してエッチ
ング速度を大幅に低下させるので、高選択比が達成され
る。さらに、イオンの垂直入射が原理的に起こらないパ
ターンの側壁部に堆積したＳは、側壁保護の役割を果た
し、異方性加工に寄与する。堆積したＳは、エッチング
終了後にウェハを加熱して昇華させるか、あるいはＯ₂
プラズマ・アッシングによりレジスト・マスクを除去す
る際に同時に燃焼させることができ、何らパーティクル
汚染を起こさない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＳｉＯ₂
系材料層のエッチングはイオン・アシスト反応を主体と
する機構にもとづいて行われており、フルオロカーボン
系ガスを使用するプロセスは既に量産ラインに導入され
ている。しかし、フルオロカーボン系ガスを使用した場
合、カーボン系のイオンが加速されて下地のシリコン基
板に打ち込まれ、汚染や損傷を生ずることがＩＥＤＭ
ＤｉｇｅｓｔＰａｐｅｒ，ｐ３３６（１９７９）に論
じられている。すなわち、カーボン系ポリマーの残存や
ＣＦ_x ⁺，Ｃ⁺等のイオンの打ち込みに起因してＳｉ基
板の表面または内部にＣ原子による汚染（カーボン汚
染）が発生し、さらにはこのＣ原子が核となって格子欠
陥を引き起こすのである。また、イオン衝撃そのものに
よっても物理的なダメージが生ずる。このようにして、
シリコン基板の表層部には汚染／損傷層が形成される。

【０００６】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２
０，ｐ８０３（１９８１）には、かかる汚染／損傷層を
除去することにより素子の電気特性への悪影響が最小限
に抑えられることが報告されている。そこで、従来のプ
ロセスではＳｉＯ₂系材料層のエッチングが終了した後
にいわゆるライトエッチを行い、Ｓｉ基板の表層部を除
去することが一般に行われている。しかしながら、近年
のように不純物拡散領域の接合深さが浅くなってくる
と、上記ライトエッチによるＳｉ基板の除去量が無視で
きないレベルに達する他、場合によってはカーボン汚染
や損傷の及ぶ範囲が接合深さを越える懸念も生ずる。さ
らに、上記フルオロカーボン系ガスは、地球環境保護の
観点から現時点で規制の対象となっている特定フロンや
特定ハロンとは化学構造が異なるものの、将来的には規
制の対象となる可能性がある。この意味でも、フルオロ
カーボン系ガスに代わるエッチング・ガスを見出してお
く必要がある。

【０００７】本発明者が先に提案したフッ化イオウを使
用するプロセスでは、堆積したＳをウェハの加熱により
容易かつ完全に昇華除去できるので、シリコン基板の表
面に汚染を残さない。この点が、従来のフルオロカーボ
ン系ガスを使用するプロセスに対する大きなメリットで
ある。また、脱フロン対策としても画期的な意味を持つ
ものである。この技術をさらに成熟させるとすれば、そ
れは半導体装置のデザイン・ルールの一層の微細化に対
応するために、より高いレベルで高選択性と低損傷性を
実現することである。そこで本発明は、下地のシリコン
系材料層に対して汚染や損傷の発生を抑制し、かつ高選
択性を維持しながら、ＳｉＯ₂系材料層を異方性エッチ
ングする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】本発明にかかるドライエ
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、Ｓ₂Ｆ₂，ＳＦ₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀か
ら選ばれる少なくとも１種類の第１の化合物と、Ｓ−Ｏ
結合よりも原子間結合エネルギーの高い化学結合をＯ原
子との間に形成し得る原子を分子内に有する第２の化合
物とを含むエッチング・ガスを用いて、ＳｉＯ₂系材料
層のエッチングを行うことを特徴とする。

【０００９】さらに、本願の第２の発明にかかるドライ
エッチング方法は、前記第２の化合物としてＣＯまたは
ＮＯの少なくとも一方を用いることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明者は、ＳｉＯ₂系材料層のエッチングに
おいて下地のシリコン系材料層に対する汚染や損傷を回
避するための方法として、フッ化イオウを使用するプロ
セスを基本とし、かつこのプロセスにおいてウェハ上へ
のＳの堆積量を増大させることを考えた。フッ化イオウ
によるＳｉＯ₂系材料層のエッチングには、前述のよう
にフッ化イオウから解離生成したＳがＳｉＯ₂のＯ原子
を引き抜き、ＳＯ_xの形で除去する過程が含まれてい
る。つまり、放電解離条件下でプラズマ中に生成する遊
離のＳの一部はＳＯ_xの生成に消費され、その分だけウ
ェハ上に堆積できるＳが減少していることになる。本発
明の発想は、ＳｉＯ₂のＯ原子の引き抜きを他の原子に
任せ、ウェハ上へ堆積できるＳを増やそうとするもので
ある。そこで、ＳｉＯ₂のＯ原子を引き抜くことができ
る第２の原子をエッチング・ガス系に加えることが必要
となる。ここで、ドライエッチングの反応系ではあらゆ
る過程が互いに競合しながら進行するため、第２の原子
が優先的にＯ原子を引き抜くためには、該第２の原子と
Ｏ原子との結合が、Ｓ原子とＯ原子との結合よりも熱力
学的に安定でなければならない。換言すれば、第２の原
子とＯ原子との間の原子間結合エネルギーは、Ｓ−Ｏ結
合の原子間結合エネルギーよりも大きくなければならな
い。

【００１１】かかる第２の原子として特に実用性が高い
と考えられる原子はＣとＮである。すなわち、Ｓ−Ｏ結
合の原子間結合エネルギーが１２４ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ
であるのに対し、Ｃ−Ｏ結合は２５７ｋｃａｌ／ｍｏｌ
ｅ、Ｎ−Ｏ結合は１５１ｋｃａｌ／ｍｏｌｅであり、い
ずれもＳ−Ｏ結合より安定である。したがって、フッ化
イオウを含むエッチング・ガスに第２の化合物としてＣ
Ｏ（一酸化炭素）やＮＯ（一酸化窒素）を添加しておけ
ば、ＳＯ_xの生成よりもＣＯ₂、もしくはＮＯ₂等の酸
化窒素の生成が優先し、ＳＯ_xの生成量は相対的に減少
する。この結果、ウェハ上におけるＳの堆積量を増加さ
せることができるのである。

【００１２】なお、Ｃ原子による汚染や損傷を防止する
ことを目的とする本発明において、ＣＯを使用すること
は一見目的に反しているように考えられるが、この懸念
は巧妙な機構により払拭されている。すなわち、ＳｉＯ
₂系材料層のエッチングが終了して下地のシリコン系材
料層が露出すると、被エッチング領域からＯ原子が供給
されなくなるのでＳＯ_xの生成が停止し、Ｓがシリコン
系材料層の露出面に堆積する。この時点でのＳの堆積量
は、ＳｉＯ₂系材料層のエッチング中の堆積分に、ＳＯ
_xの生成に消費されていたＳの堆積分が加算されたもの
となる。したがって、シリコン系材料層の表面は十分な
量のＳの堆積物により保護され、ＣＯから生成するＣ⁺
等のイオンが入射したとしても、その衝撃を大幅に緩和
することができる。しかも、ＣＯ自身は堆積性ガスでは
ないので、従来のフルオロカーボン系ガスのように気相
中にカーボン系ポリマーを形成することがなく、したが
ってシリコン系材料層の露出面にカーボン汚染を残すこ
とはない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００１４】実施例１本実施例は、本願の第２の発明をコンタクト・ホール加
工に適用し、Ｓ₂Ｆ₂／ＣＯ混合ガスを用いてＳｉＯ₂
層間絶縁膜をエッチングした例である。このプロセス
を、図１を参照しながら説明する。本実施例においてエ
ッチング・サンプルとして使用した被エッチング基板
（ウェハ）は、図１（ａ）に示されるように、予め不純
物拡散領域２が形成された単結晶シリコン基板１上にＳ
ｉＯ₂層間絶縁膜３が形成され、さらに該ＳｉＯ₂層間
絶縁膜３のエッチング・マスクとして開口部４ａを有す
るレジスト・パターン４が形成されてなるものである。
ここで、上記ＳｉＯ₂層間絶縁膜３は、たとえばＣＶＤ
により厚さ約０．５μｍに形成されたものである。ま
た、上記レジスト・パターン４は、一例としてノボラッ
ク系ポジ型フォトレジスト（東京応化工業社製；商品名
ＴＳＭＲ−Ｖ３）を使用し、ｇ線露光とアルカリ現像に
より形成されたものである。上記開口部４ａの開口幅は
約０．５μｍである。ただし、図面では図示の都合上、
開口部４ａのアスペクト比を実際よりも小さく描いてあ
る。

【００１５】このウェハを、ＲＦバイアス印加型の有磁
場マイクロ波プラズマ・エッチング装置のウェハ載置電
極上にセットした。上記ウェハ載置電極は冷却配管を内
蔵しており、装置外部に設置されるチラー等の冷却設備
から該冷却配管へ適当な冷媒を供給循環させることによ
り、エッチング中のウェハを所定の温度に維持できるよ
うになされている。ここでは、冷媒としてエタノールを
使用し、ウェハが−６０℃に維持されるようにした。こ
の状態で、一例としてＳ₂Ｆ₂流量２０ＳＣＣＭ，ＣＯ
流量２０ＳＣＣＭ，ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒ
ｒ），マイクロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワ
ー３０Ｗ（４００ｋＨｚ）の条件でＳｉＯ₂層間絶縁膜
３をエッチングした。図１（ｂ）には、このエッチング
が進行している途中状態を示す。この過程では、Ｓ₂Ｆ
₂から解離生成したＦ^*がＳｉＯ₂の結晶格子内に侵入
し、ＳＦ_x ⁺，Ｓ⁺，ＣＯ⁺，Ｃ⁺等の各種のイオンの
入射エネルギーにアシストされてＳｉ−Ｏ結合を切断す
る。生成したＳｉ原子はＦ^*と結合して蒸気圧の高いＳ
ｉＦ_xの形で除去される。一方のＯ原子は、エッチング
・ガスに含まれているＣＯと結合してＣＯ₂の形で除去
されるか、もしくはＳ₂Ｆ₂から解離生成した遊離のＳ
と結合してＳＯ_xの形で除去される。このＣＯ₂とＳＯ
_xの生成過程は競合しているが、エネルギー的にみると
Ｓ−Ｏ結合よりもＣ−Ｏ結合の方が安定であり、ＳｉＯ
₂中のＯ原子はＣＯ₂の形で優先的に除去される。した
がって、遊離のＳは、わずかにＳＯ_xの形成に消費され
る分以外は低温冷却されたウェハ上に析出し、パターン
側壁部に側壁保護膜５を形成する。この過程におけるエ
ッチング反応は、ＳＯ_xの生成を無視して単純化する
と、次式のように表現できる。２Ｓ₂Ｆ₂＋２ＣＯ＋ＳｉＯ₂ → ＳｉＦ₄↑＋２ＣＯ₂↑＋４Ｓつまり、Ｓ₂Ｆ₂を単独で使用してエッチングを行う場
合よりも、効率的にＳを堆積させることができるわけで
ある。このことにより、比較的低バイアスの条件下でも
エッチングは異方的に進行した。

【００１６】さらにエッチングが進行してシリコン下地
である不純物拡散領域２が露出すると、図１（ｃ）に示
されるように、その表面にはＳ堆積膜６が形成された。
これは、被エッチング領域からＯ原子が供給されなくな
るので、ＳＯ_xが形成されなくなり、Ｓの堆積が一層促
進されるからである。上記Ｓ堆積膜６の堆積反応とスパ
ッタ除去とが競合することにより、不純物拡散領域２の
表面におけるエッチング速度が大幅に低下し、高い下地
選択性が達成された。一方、これまでに専らＳｉＯ₂の
エッチングに寄与してきたＣＯは、シリコン系材料層に
対しては作用を及ぼさない。しかも、ＣＯ自身は堆積性
ガスではないので、気相中にカーボン系ポリマー等を生
成することはなく、堆積物に由来するカーボン汚染は起
こらなかった。また、プラズマ中にはＣＯ⁺，Ｃ⁺等の
カーボン系のイオンも生成するが、上述のエッチング条
件ではイオン入射エネルギーは比較的低く、しかも不純
物拡散領域２の表面は十分な量のＳ堆積膜６で保護され
ているため、イオンの打ち込みによる欠陥も大幅に低減
することができた。

【００１７】エッチング終了後、上記のウェハをプラズ
マ・アッシング装置に移設し、通常のＯ₂プラズマ・ア
ッシングの条件にてレジスト・パターン４を除去した。
このとき、側壁保護膜５とＳ堆積膜６も同時に除去され
た。これは、ＳがＯ₂により燃焼した他、ウェハの昇温
により昇華されたからである。最終的には図１（ｄ）に
示されるように、何らパーティクル汚染を発生すること
なく良好な異方性形状を有するコンタクト・ホール３ａ
を形成することができた。

【００１８】実施例２本実施例は、本願の第２の発明をＷＳｉ_x（タングステ
ン・シリサイド）層を形成する際の前処理に適用し、Ｓ
₂Ｆ₂／ＣＯ／Ａｒ混合ガスを用いて多結晶シリコン層
の表面の自然酸化膜を除去した例である。このプロセス
を、図２を参照しながら説明する。本実施例においてエ
ッチング・サンプルとして使用した被エッチング基板
（ウェハ）は、ポリサイド・ゲート電極の形成を前提と
したものであり、図２（ａ）に示されるように、単結晶
シリコン基板１１上に厚さ０．０２μｍのゲート酸化膜
１２を介してｎ型不純物を含有する厚さ０．１μｍの多
結晶シリコン層１３が形成されたものである。上記多結
晶シリコン層１３の表面には、大気開放時に自然酸化膜
１４が不均一に形成されている。

【００１９】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、一例としてＳ₂Ｆ₂流量
１０ＳＣＣＭ，ＣＯ流量３０ＳＣＣＭ，Ａｒ流量５０Ｓ
ＣＣＭ，ガス圧１．３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ），マイク
ロ波パワー８５０Ｗ，ＲＦバイアス・パワー０Ｗ（無印
加），ウェハ温度−６０℃の条件で自然酸化膜１４をエ
ッチングした。上記エッチング・ガスの組成のうち、Ａ
ｒは希釈用である。このエッチングが進行する様子を図
２（ｂ）に示す。自然酸化膜１４は、実施例１で前述し
たのと同様の機構にもとづき、主としてＳ₂Ｆ₂から解
離生成したＦ^*によるＳｉ原子の引き抜きとＣＯによる
Ｏ原子の引き抜きによりエッチングされた。ここでは、
ＲＦバイアスが印加されていないので、多結晶シリコン
層１３の露出面ではＳ₂Ｆ₂から解離生成したＳが効率
的に堆積し、Ｓ堆積膜１５が形成された。このＳ堆積膜
１５により、多結晶シリコン層１３に対して高選択比が
達成された。最終的には、自然酸化膜１４がすべて除去
され、図２（ｃ）に示されるように多結晶シリコン層１
３の全面がＳ堆積膜１５に被覆された。

【００２０】上記Ｓ堆積膜１５は、ＷＳｉ_x層を形成す
る直前にウェハを約９０℃に加熱することにより、容易
にしかもパーティクル汚染を発生させることなく昇華除
去することができた。この後、ウェハをＣＶＤ装置に移
設してＷＳｉ_x層を成膜したところ、均一な膜質を有
し、密着性に優れるＷＳｉ_x層を形成することができ
た。なお、本実施例の場合、自然酸化膜１４を除去する
ための有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置のエ
ッチング・チャンバと、ＷＳｉ_x層を形成するためのＣ
ＶＤ装置のＣＶＤチャンバとが高真空下に接続され、搬
送アームにより両チャンバ間でウェハを搬送することが
可能なマルチ・チャンバ型の装置を使用することが望ま
しい。このような装置を使用すれば、全面にＳ堆積膜１
５が形成された状態のウェハを大気開放することなくＣ
ＶＤチャンバへ搬送することができ、新たな自然酸化膜
が形成される虞れがない。このとき、上記搬送アームに
加熱機構を内蔵させておけば、ウェハ加熱に要する時間
を節約することができ、スループットを向上させること
ができる。

【００２１】以上、本発明を２つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、たとえば第１の化合物として上述のＳ₂
Ｆ₂に代えて他のフッ化イオウを使用しても、ほぼ同様
の結果が得られる。また、第２の化合物として上記ＣＯ
に代えてＮＯを使用した場合にも、Ｓ−Ｏ結合に比べて
Ｎ−Ｏ結合の方がエネルギー的に安定であることからＮ
ＯによるＯ原子の引き抜きが優先的に起こり、やはりＳ
の堆積が促進されて高選択性、低汚染性が達成される。
また、本発明で使用されるエッチング・ガスには、スパ
ッタリング効果，希釈効果，冷却効果等を期待する意味
で、上述のＡｒ以外にもＨｅ等の希ガスを適宜添加する
ことができる。さらに、エッチングすべきＳｉＯ₂系材
料層は、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＢＰＳＧ，ＡｓＳＧ，ＡｓＰ
ＳＧ，ＡｓＢＳＧ等からなるものであっても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によればフルオロカーボン系ガスを使用することなく
ＳｉＯ₂系材料層の異方性エッチングを行うことができ
る。したがって、本発明はまず脱フロン対策として有効
である。また、高異方性の達成に寄与する物質は、従来
のようなカーボン系ポリマーではなく、Ｓ／Ｆ比の高い
フッ化イオウから解離生成するＳである。したがって、
下地のシリコン系材料層に対してカーボン汚染が生じな
い。さらに、従来のフッ化イオウを使用するプロセスと
比べてＳの堆積が促進されているため、下地のシリコン
系材料層に対する選択性が向上し、ダメージも軽減され
る。したがって本発明は、微細なデザイン・ルールにも
とづいて設計され、高集積度と高性能を有する半導体装
置の製造に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をコンタクト・ホールに適用したプロセ
ス例をその工程順にしたがって示す模式的断面図であ
り、（ａ）はＳｉＯ₂層間絶縁膜上にレジスト・パター
ンが形成された状態、（ｂ）はＳｉＯ₂層間絶縁膜のエ
ッチング途中の状態、（ｃ）はＳｉＯ₂層間絶縁膜がエ
ッチングされて露出した不純物拡散領域の表面にＳ堆積
膜が形成された状態、（ｄ）はレジスト・パターン，側
壁保護膜，Ｓ堆積膜が除去されてコンタクト・ホールが
完成した状態をそれぞれ表す。

【図２】本発明を多結晶シリコン層表面の自然酸化膜の
除去に適用したプロセス例をその工程順にしたがって示
す模式的断面図であり、（ａ）は多結晶シリコン層の表
面に自然酸化膜が形成された状態、（ｂ）は自然酸化膜
のエッチング途中の状態、（ｃ）はエッチングが終了し
て多結晶シリコン層の表面がＳ堆積膜で被覆された状態
をそれぞれ表す。

【符号の説明】

１，１１・・・単結晶シリコン基板２・・・不純物拡散領域３・・・ＳｉＯ₂層間絶縁膜３ａ・・・コンタクト・ホール４・・・レジスト・パターン４ａ・・・開口部５・・・側壁保護膜６，１５・・・Ｓ堆積膜１２・・・ゲート酸化膜１３・・・多結晶シリコン層１４・・・自然酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被エッチング基板の温度を室温以下に制
御し、Ｓ₂Ｆ₂，ＳＦ₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀から選ばれ
る少なくとも１種類の第１の化合物と、Ｓ−Ｏ結合より
も原子間結合エネルギーの高い化学結合をＯ原子との間
に形成し得る原子を分子内に有する第２の化合物とを含
むエッチング・ガスを用いて、酸化シリコン系材料層の
エッチングを行うことを特徴とするドライエッチング方
法。
【請求項２】前記第２の化合物としてＣＯまたはＮＯ
の少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１記
載のドライエッチング方法。