JPH0536647A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
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- JPH0536647A JPH0536647A JP28464391A JP28464391A JPH0536647A JP H0536647 A JPH0536647 A JP H0536647A JP 28464391 A JP28464391 A JP 28464391A JP 28464391 A JP28464391 A JP 28464391A JP H0536647 A JPH0536647 A JP H0536647A
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- oxide film
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 シリコン酸化膜またはその多層膜の微細加工
において、寸法精度良く、しかも安定したエッチング形
状を得るためのドライエッチング方法。 【構成】 主エッチングガスとして、Ｃ元素、Ｓ元素ま
たはＣ１元素を一つ含み、Ｆ元素を含んだ化合物のガス
（例えばＣＦ4）を用い、かつ添加ガスとして、Ｃ元素
を一つ含み、Ｈ元素を二つ以上含んだ化合物のガス（例
えばＣＨ2Ｆ2）を用いる。 【効果】 プラズマ反応により生成する堆積物のステッ
プカバレッジが、良好なガスを主エッチングガス、添加
ガス両方に用いることにより、サブミクロンレベルの微
細加工において、エッチング残渣物を無くし、安定した
エッチング形状を寸法精度良く形成することができる。
において、寸法精度良く、しかも安定したエッチング形
状を得るためのドライエッチング方法。 【構成】 主エッチングガスとして、Ｃ元素、Ｓ元素ま
たはＣ１元素を一つ含み、Ｆ元素を含んだ化合物のガス
（例えばＣＦ4）を用い、かつ添加ガスとして、Ｃ元素
を一つ含み、Ｈ元素を二つ以上含んだ化合物のガス（例
えばＣＨ2Ｆ2）を用いる。 【効果】 プラズマ反応により生成する堆積物のステッ
プカバレッジが、良好なガスを主エッチングガス、添加
ガス両方に用いることにより、サブミクロンレベルの微
細加工において、エッチング残渣物を無くし、安定した
エッチング形状を寸法精度良く形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、単結晶または多結晶
シリコン上に形成されたシリコン酸化膜またはその多層
膜をドライエッチングするドライエッチング方法に関す
るもので、特にシリコン基板上のシリコン酸化膜をガス
プラズマでエッチングするためのエッチングガスの選択
に関するものである。
シリコン上に形成されたシリコン酸化膜またはその多層
膜をドライエッチングするドライエッチング方法に関す
るもので、特にシリコン基板上のシリコン酸化膜をガス
プラズマでエッチングするためのエッチングガスの選択
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体装置の微細化が進むにつれ
て、半導体装置の製造中におけるエッチング工程は、従
来の化学溶液を利用したウエットエッチングからプラズ
マ状態のガスやイオンビームを利用したドライエッチン
グに変わりつつある。後者のドライエッチング方法によ
れば廃液処理などの公害問題を招くおそれが少なく、ま
た微細パターンの加工が可能になり、加えて均一なエッ
チング処理を施すことができるという利点があり、特に
超ＬＳＩの製造には不可欠の技術となっている。
て、半導体装置の製造中におけるエッチング工程は、従
来の化学溶液を利用したウエットエッチングからプラズ
マ状態のガスやイオンビームを利用したドライエッチン
グに変わりつつある。後者のドライエッチング方法によ
れば廃液処理などの公害問題を招くおそれが少なく、ま
た微細パターンの加工が可能になり、加えて均一なエッ
チング処理を施すことができるという利点があり、特に
超ＬＳＩの製造には不可欠の技術となっている。
【０００３】シリコン基板に形成されたシリコン酸化膜
や窒化膜をドライエッチングするために、従来から開発
されているドライエッチング方法のためのエッチングガ
スとして次のようなガス系が用いられている。 （Ａ）ＣＨＦ3とＯ2の混合ガス。 （Ｂ）ＣＨＦ3と他の例えばＣ2Ｆ6等のフロンガスとの
混合ガス。 （Ｃ）Ｃ4Ｆ8とＣＨ2Ｆ2あるいはＣＨ3Ｆの混合ガス。
や窒化膜をドライエッチングするために、従来から開発
されているドライエッチング方法のためのエッチングガ
スとして次のようなガス系が用いられている。 （Ａ）ＣＨＦ3とＯ2の混合ガス。 （Ｂ）ＣＨＦ3と他の例えばＣ2Ｆ6等のフロンガスとの
混合ガス。 （Ｃ）Ｃ4Ｆ8とＣＨ2Ｆ2あるいはＣＨ3Ｆの混合ガス。
【０００４】ここで、酸化膜をドライエッチングし、寸
法精度良く形成するためには、エッチング側壁に堆積物
を形成して、プラズマ中のイオンやラジカルからエッチ
ング側壁を保護する必要がある。
法精度良く形成するためには、エッチング側壁に堆積物
を形成して、プラズマ中のイオンやラジカルからエッチ
ング側壁を保護する必要がある。
【０００５】図４は従来のドライエッチング方法によ
り、前記（Ａ）に示した混合ガスを利用する方法の一例
であり、平行平板型ＲＩＥ方式にて、ＣＨＦ3：Ｏ2：Ｈ
ｅ＝９：１：４０、ガス圧力１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパ
ワー３３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）でエッチング処理し
てコンタクト窓６を形成する工程の断面図を示したもの
である。すなわち、まず（ａ）に示すように、単結晶シ
リコン基板１上に、膜厚０．１μｍのＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４μｍのＢＰＳＧ膜２２、膜厚０．２５μ
ｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜
２２を順次堆積し、合計膜厚１．２μｍの多層酸化膜２
を形成し、エッチングマスクとなるレジスト３に０．６
５μｍ角の開口パターン４出しを行う。つぎに（ｂ）に
示すように、レジスト３をマスクに多層酸化膜２を前記
条件にてエッチングする。このとき、エッチング部の側
壁に堆積物５が形成される。さらに（ｃ）に示すよう
に、レジスト３および堆積物５を除去してコンタクトホ
ール６を形成する。
り、前記（Ａ）に示した混合ガスを利用する方法の一例
であり、平行平板型ＲＩＥ方式にて、ＣＨＦ3：Ｏ2：Ｈ
ｅ＝９：１：４０、ガス圧力１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパ
ワー３３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）でエッチング処理し
てコンタクト窓６を形成する工程の断面図を示したもの
である。すなわち、まず（ａ）に示すように、単結晶シ
リコン基板１上に、膜厚０．１μｍのＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４μｍのＢＰＳＧ膜２２、膜厚０．２５μ
ｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜
２２を順次堆積し、合計膜厚１．２μｍの多層酸化膜２
を形成し、エッチングマスクとなるレジスト３に０．６
５μｍ角の開口パターン４出しを行う。つぎに（ｂ）に
示すように、レジスト３をマスクに多層酸化膜２を前記
条件にてエッチングする。このとき、エッチング部の側
壁に堆積物５が形成される。さらに（ｃ）に示すよう
に、レジスト３および堆積物５を除去してコンタクトホ
ール６を形成する。
【０００６】図５は従来のドライエッチング方法によ
り、前記（Ｂ）に示した混合ガスを利用する方法の一例
であり、平行平板型ＲＩＥ方式にて、ＣＨＦ3：Ｃ
2Ｆ8：Ｈｅ＝９：１：１（エッチングプロセスガス中に
含まれるＨ元素の数はＣ元素の数の０．８２倍）、ガス
圧力１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー３３０Ｗ（１３．５
６ＭＨｚ）でエッチング処理してコンタクトホール６を
形成する工程の断面図を示したものである。すなわち、
まず（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１上に、
膜厚０．１μｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜厚０．４μｍの
ＢＰＳＧ膜２２、膜厚０．２５μｍのＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜２２を順次堆積し、
合計膜厚１．２μｍの多層酸化膜２を形成し、エッチン
グマスクとなるレジスト３に０．６５μｍ角の開口パタ
ーン４出しを行う。つぎに（ｂ）に示すように、レジス
ト３をマスクに多層酸化膜２を前記条件にてエッチング
する。さらに（ｃ）に示すように、レジスト３および堆
積物５を除去してコンタクトホール６を形成する。
り、前記（Ｂ）に示した混合ガスを利用する方法の一例
であり、平行平板型ＲＩＥ方式にて、ＣＨＦ3：Ｃ
2Ｆ8：Ｈｅ＝９：１：１（エッチングプロセスガス中に
含まれるＨ元素の数はＣ元素の数の０．８２倍）、ガス
圧力１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー３３０Ｗ（１３．５
６ＭＨｚ）でエッチング処理してコンタクトホール６を
形成する工程の断面図を示したものである。すなわち、
まず（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１上に、
膜厚０．１μｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜厚０．４μｍの
ＢＰＳＧ膜２２、膜厚０．２５μｍのＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜２２を順次堆積し、
合計膜厚１．２μｍの多層酸化膜２を形成し、エッチン
グマスクとなるレジスト３に０．６５μｍ角の開口パタ
ーン４出しを行う。つぎに（ｂ）に示すように、レジス
ト３をマスクに多層酸化膜２を前記条件にてエッチング
する。さらに（ｃ）に示すように、レジスト３および堆
積物５を除去してコンタクトホール６を形成する。
【０００７】図６もまた従来のドライエッチング方法に
より、前記（Ｂ）に示した混合ガスを利用する方法の一
例であり、平行平板型ＲＩＥ方式にて、ＣＨＦ3：Ｃ
Ｆ4：Ｈｅ＝１：１：５（エッチングプロセスガス中に
含まれるＨ元素の数はＣ元素の数の０．５倍）、ガス圧
力１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー３３０Ｗ（１３．５６
ＭＨｚ）でエッチング処理してコンタクト窓６を形成す
る工程の断面図を示したものである。すなわち、まず
（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１上に、膜厚
０．１μｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜厚０．４μｍのＢＰ
ＳＧ膜２２、膜厚０．２５μｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜
厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜２２を順次堆積し、合計膜
厚１．２μｍの多層酸化膜２を形成し、エッチングマス
クとなるレジスト３に０．６５μｍ角の開口パターン４
出しを行う。つぎに（ｂ）に示すように、レジスト３を
マスクに多層酸化膜２を前記条件にてエッチングする。
さらに（ｃ）に示すように、レジスト３および堆積物５
を除去してコンタクトホール６を形成する。
より、前記（Ｂ）に示した混合ガスを利用する方法の一
例であり、平行平板型ＲＩＥ方式にて、ＣＨＦ3：Ｃ
Ｆ4：Ｈｅ＝１：１：５（エッチングプロセスガス中に
含まれるＨ元素の数はＣ元素の数の０．５倍）、ガス圧
力１００ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー３３０Ｗ（１３．５６
ＭＨｚ）でエッチング処理してコンタクト窓６を形成す
る工程の断面図を示したものである。すなわち、まず
（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１上に、膜厚
０．１μｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜厚０．４μｍのＢＰ
ＳＧ膜２２、膜厚０．２５μｍのＣＶＤ酸化膜２１、膜
厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜２２を順次堆積し、合計膜
厚１．２μｍの多層酸化膜２を形成し、エッチングマス
クとなるレジスト３に０．６５μｍ角の開口パターン４
出しを行う。つぎに（ｂ）に示すように、レジスト３を
マスクに多層酸化膜２を前記条件にてエッチングする。
さらに（ｃ）に示すように、レジスト３および堆積物５
を除去してコンタクトホール６を形成する。
【０００８】図７，図８は、プラズマ反応により生成す
る堆積物５を、垂直段差を有する表面上に堆積したとき
の最大膜厚部との比Ｔｍｉｎ／Ｔｍａｘ（以下、ステッ
プカバレッジと記す）に関して、各種ガスによる値を示
したものである。
る堆積物５を、垂直段差を有する表面上に堆積したとき
の最大膜厚部との比Ｔｍｉｎ／Ｔｍａｘ（以下、ステッ
プカバレッジと記す）に関して、各種ガスによる値を示
したものである。
【０００９】以上のように構成された従来のドライエッ
チング方法においては、まず、前記（Ａ）に示した混合
ガスでは、Ｏラジカルが多量に発生してレジスト３と反
応するため、図２（ｂ）に示すようにレジスト３の端部
が点線から実線にまで後退し、またコンタクトホール６
の側壁を保護するために付着する堆積物５もＯラジカル
と反応するため少なくなる。その結果、コンタクト窓６
の寸法が広がり、図４（ａ）および（ｂ）に示すように
０．６５μｍ角のレジスト開口パターン４をもとに形成
されたコンタクト窓６が０．８５μｍ角となっており、
パターン転写精度が悪くなっている。
チング方法においては、まず、前記（Ａ）に示した混合
ガスでは、Ｏラジカルが多量に発生してレジスト３と反
応するため、図２（ｂ）に示すようにレジスト３の端部
が点線から実線にまで後退し、またコンタクトホール６
の側壁を保護するために付着する堆積物５もＯラジカル
と反応するため少なくなる。その結果、コンタクト窓６
の寸法が広がり、図４（ａ）および（ｂ）に示すように
０．６５μｍ角のレジスト開口パターン４をもとに形成
されたコンタクト窓６が０．８５μｍ角となっており、
パターン転写精度が悪くなっている。
【００１０】また、前記（Ｂ）に示した混合ガスでも、
ＣＨＦ3を用いているため、図５に示すように、ステッ
プカバレッジが５％と小さいため、エッチングプロセス
ガス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素の数の０．８２
倍であるのにもかかわらず、コンタクトホールの側壁に
付着する堆積物５が少ない。その結果前記（Ａ）に示し
た混合ガスの時と同様、コンタクトホール６の側壁を保
護する効果が小さくなるためコンタクトホールの寸法Ａ
が広がり、図５（ａ）および（ｃ）に示すように０．６
５μｍ角のレジスト開口パターン４をもとに形成された
コンタクト窓６が０．９μｍ角となっており、パターン
転写精度が悪くなっている。
ＣＨＦ3を用いているため、図５に示すように、ステッ
プカバレッジが５％と小さいため、エッチングプロセス
ガス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素の数の０．８２
倍であるのにもかかわらず、コンタクトホールの側壁に
付着する堆積物５が少ない。その結果前記（Ａ）に示し
た混合ガスの時と同様、コンタクトホール６の側壁を保
護する効果が小さくなるためコンタクトホールの寸法Ａ
が広がり、図５（ａ）および（ｃ）に示すように０．６
５μｍ角のレジスト開口パターン４をもとに形成された
コンタクト窓６が０．９μｍ角となっており、パターン
転写精度が悪くなっている。
【００１１】さらに、前記（Ｂ）に示した混合ガスの割
合を変えて、エッチング側壁に付着する堆積物を増やし
たとしても、ＣＨＦ3は図５に示す、プラズマ反応によ
り生成する堆積物５のステップカバレッジが５％と小さ
いため、図６（ｂ）に示すように多層酸化膜２の膜厚の
エッチングレートの違いから生じるエッチング側壁の微
小な形状変化が、エッチング側壁に付着する堆積物５の
膜厚ばらつきとして大きく反映される。さらに、前記堆
積物５はＦ元素の含有率の高い、例えば（ＣxＦz）nポ
リマーからなる難溶性のものなので、後処理の洗浄工程
において除去しにくくなり、図６（ｃ）に示すようにコ
ンタクトホールの側壁に堆積物５がエッチング残渣物と
して生じている。
合を変えて、エッチング側壁に付着する堆積物を増やし
たとしても、ＣＨＦ3は図５に示す、プラズマ反応によ
り生成する堆積物５のステップカバレッジが５％と小さ
いため、図６（ｂ）に示すように多層酸化膜２の膜厚の
エッチングレートの違いから生じるエッチング側壁の微
小な形状変化が、エッチング側壁に付着する堆積物５の
膜厚ばらつきとして大きく反映される。さらに、前記堆
積物５はＦ元素の含有率の高い、例えば（ＣxＦz）nポ
リマーからなる難溶性のものなので、後処理の洗浄工程
において除去しにくくなり、図６（ｃ）に示すようにコ
ンタクトホールの側壁に堆積物５がエッチング残渣物と
して生じている。
【００１２】また、前記（Ｃ）に示した混合ガスにおい
ても、形状制御添加ガスであるＣＨ 2Ｆ2あるいはＣＨＦ
のステップカバレッジは良好であるが、主エッチングガ
スであるＣ4Ｆ8のステップカバレッジが悪く、混合ガス
によるエッチング形状は結果的に前記（Ｂ）の混合ガス
と同様の課題が存在する。
ても、形状制御添加ガスであるＣＨ 2Ｆ2あるいはＣＨＦ
のステップカバレッジは良好であるが、主エッチングガ
スであるＣ4Ｆ8のステップカバレッジが悪く、混合ガス
によるエッチング形状は結果的に前記（Ｂ）の混合ガス
と同様の課題が存在する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らの検討によ
れば、前記の方法では下記に示す問題点が発生すること
が判明した。プラズマ反応により生成する堆積物のステ
ップカバレッジが５％程度と低いガスを用いると、エッ
チングプロセスガス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素
の数の０．６５倍以上、すなわち、ポリマーの発生する
量が多くなる条件下であるのにもかかわらず、エッチン
グ側壁に付着する堆積物５が少ない。その結果、エッチ
ング側壁を保護する効果が小さくなるためエッチング寸
法が広がり、図２、図３に示したように、ドライエッチ
ングによるサブミクロンレベルの微細加工において、寸
法精度良く形成することができなくなる。
れば、前記の方法では下記に示す問題点が発生すること
が判明した。プラズマ反応により生成する堆積物のステ
ップカバレッジが５％程度と低いガスを用いると、エッ
チングプロセスガス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素
の数の０．６５倍以上、すなわち、ポリマーの発生する
量が多くなる条件下であるのにもかかわらず、エッチン
グ側壁に付着する堆積物５が少ない。その結果、エッチ
ング側壁を保護する効果が小さくなるためエッチング寸
法が広がり、図２、図３に示したように、ドライエッチ
ングによるサブミクロンレベルの微細加工において、寸
法精度良く形成することができなくなる。
【００１４】つぎに、混合ガスの割合を変えて、エッチ
ング側壁に付着する堆積物５を増やしたとしても、プラ
ズマ反応により生成する堆積物のステップカバレッジが
低いガスを用いると、多層酸化膜２の膜種のエッチング
レートの違いから生じるエッチング側壁の微小な形状変
化が、エッチング側壁に付着する堆積物５の膜厚ばらつ
きとして大きく反映される。さらに、前記堆積物５はＦ
元素の含有率の高い、例えば（ＣxＦz）nポリマーから
なる難溶性のものなので、後処理の洗浄工程において除
去しにくくなるため、図６に示すごとく、堆積物５がエ
ッチング残渣物として生じ、エッチング形状の安定性が
悪くなるという問題点を有していた。
ング側壁に付着する堆積物５を増やしたとしても、プラ
ズマ反応により生成する堆積物のステップカバレッジが
低いガスを用いると、多層酸化膜２の膜種のエッチング
レートの違いから生じるエッチング側壁の微小な形状変
化が、エッチング側壁に付着する堆積物５の膜厚ばらつ
きとして大きく反映される。さらに、前記堆積物５はＦ
元素の含有率の高い、例えば（ＣxＦz）nポリマーから
なる難溶性のものなので、後処理の洗浄工程において除
去しにくくなるため、図６に示すごとく、堆積物５がエ
ッチング残渣物として生じ、エッチング形状の安定性が
悪くなるという問題点を有していた。
【００１５】本発明はかかる点に鑑み、サブミクロンレ
ベルの微細加工において寸法精度良く形成し、しかも安
定したエッチング形状を得るためのドライエッチング方
法を提供することを目的とする。
ベルの微細加工において寸法精度良く形成し、しかも安
定したエッチング形状を得るためのドライエッチング方
法を提供することを目的とする。
【００１６】
【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、シリコン酸化膜またはその多層膜を、主エッ
チングガスと添加ガスを用いてドライエッチングする方
法であって、前記主エッチングガスとして、Ｃ元素また
はＳ元素またはＣｌ元素を一つ含み、Ｆ元素をを含んだ
化合物のガスを用い、かつ前記添加ガスとして、Ｃ元素
を一つ含み、Ｈ元素を二つ以上含んだ化合物のガスを用
いるものである。
グ方法は、シリコン酸化膜またはその多層膜を、主エッ
チングガスと添加ガスを用いてドライエッチングする方
法であって、前記主エッチングガスとして、Ｃ元素また
はＳ元素またはＣｌ元素を一つ含み、Ｆ元素をを含んだ
化合物のガスを用い、かつ前記添加ガスとして、Ｃ元素
を一つ含み、Ｈ元素を二つ以上含んだ化合物のガスを用
いるものである。
【００１７】さらに、本発明は、エッチングプロセスガ
ス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素の数の０．６５倍
以下の割合になるようにして用いる方法、また、添加ガ
スとしてＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3ＦまたはＣＨ3Ｂｒと、主エッ
チングガスとしてＣＦ4とを所望の割合で混合して用い
る方法、また、エッチングプロセスガスがＨｅのたはＡ
ｒの不活性ガスで希釈されてなる方法、また、多層膜
が、エッチングレートの異なる複数の膜からなる方法を
提供する。
ス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素の数の０．６５倍
以下の割合になるようにして用いる方法、また、添加ガ
スとしてＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3ＦまたはＣＨ3Ｂｒと、主エッ
チングガスとしてＣＦ4とを所望の割合で混合して用い
る方法、また、エッチングプロセスガスがＨｅのたはＡ
ｒの不活性ガスで希釈されてなる方法、また、多層膜
が、エッチングレートの異なる複数の膜からなる方法を
提供する。
【００１８】
【作用】本発明は前記した方法により、図４（ｃ）に示
すような多層酸化膜の膜種のエッチングレートの違いか
ら生じるエッチング側壁の微小な形状変化によらず、エ
ッチング側壁に堆積物が一定に付着するので、サブミク
ロンレベルの微細加工において、安定したエッチング形
状を寸法精度良く形成することができる。
すような多層酸化膜の膜種のエッチングレートの違いか
ら生じるエッチング側壁の微小な形状変化によらず、エ
ッチング側壁に堆積物が一定に付着するので、サブミク
ロンレベルの微細加工において、安定したエッチング形
状を寸法精度良く形成することができる。
【００１９】特に、さまざまなガスの組合せを用いた本
発明者らによる実験の結果、スムーズなエッチング側壁
と０．０５μｍ以下の良好な寸法精度を得るには、主エ
ッチングガス、添加ガスによる堆積物のステップカバレ
ージが２０％以上あれば良いことがわかった。ステップ
カバレッジが２０％より小さいと、多層酸化膜の膜種の
エッチングレートの違いから生じるエッチング側壁の微
小な形状変化が、エッチング側壁に付着する堆積物５の
膜厚ばらつきとして大きく反映される。その結果、側壁
の荒れや寸法変化を生じるのである。添加ガスとしてＣ
元素を一つ含み、Ｈ元素を二つ以上含んだ化合物のガス
を用い、特にエッチングプロセスガス中に含まれるＨ元
素の数が、Ｃ元素の数の０．６５倍以下にすることによ
り、ステップカバレッジを２０％以上とすることができ
る。これによりサブミクロンレベルの微細加工におい
て、コンタクトホールを寸法精度良く形成することがで
きる。また、この場合前記堆積物はＦ元素の含有率の低
い、例えば（ＣxＨy）nポリマーからなる可溶性のもの
なので、後処理の洗浄工程により容易に除去することが
できる。
発明者らによる実験の結果、スムーズなエッチング側壁
と０．０５μｍ以下の良好な寸法精度を得るには、主エ
ッチングガス、添加ガスによる堆積物のステップカバレ
ージが２０％以上あれば良いことがわかった。ステップ
カバレッジが２０％より小さいと、多層酸化膜の膜種の
エッチングレートの違いから生じるエッチング側壁の微
小な形状変化が、エッチング側壁に付着する堆積物５の
膜厚ばらつきとして大きく反映される。その結果、側壁
の荒れや寸法変化を生じるのである。添加ガスとしてＣ
元素を一つ含み、Ｈ元素を二つ以上含んだ化合物のガス
を用い、特にエッチングプロセスガス中に含まれるＨ元
素の数が、Ｃ元素の数の０．６５倍以下にすることによ
り、ステップカバレッジを２０％以上とすることができ
る。これによりサブミクロンレベルの微細加工におい
て、コンタクトホールを寸法精度良く形成することがで
きる。また、この場合前記堆積物はＦ元素の含有率の低
い、例えば（ＣxＨy）nポリマーからなる可溶性のもの
なので、後処理の洗浄工程により容易に除去することが
できる。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の実施例におけるドライエッチ
ング方法の工程の断面図を示すものである。すなわち、
まず（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１上に、
膜厚０．１μｍのｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ ＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４μｍのＢＰＳＧ（Ｂ：８ｗｔ％，Ｐ：８
ｗｔ％）膜２２、膜厚０．２５μｍのＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜２２を順次堆積し、
合計膜厚１．２μｍの多層酸化膜２を形成し、エッチン
グマスクとなるレジスト３に０．６５μｍ角の開口パタ
ーン４出しを行う。つぎに（ｂ）に示すように、レジス
ト３をマスクにして、平行平板型ＲＩＥ方式にて多層酸
化膜２を、ＣＨ2Ｆ2：ＣＦ4：Ｈｅ＝１：３：１０（Ｃ
Ｆ4：主エッチングガス、ＣＨ2Ｆ2：形状制御添加ガ
ス、エッチングプロセスガス中に含まれるＨ元素の数は
Ｃ元素の数の０．５倍）、ガス圧力８０ｍＴｏｒｒ、Ｒ
Ｆパワー３３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）でエッチング処
理する。さらに（ｃ）に示すように、レジスト３および
堆積物５を除去してコンタクトホール６を形成する。
ング方法の工程の断面図を示すものである。すなわち、
まず（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１上に、
膜厚０．１μｍのｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ ＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４μｍのＢＰＳＧ（Ｂ：８ｗｔ％，Ｐ：８
ｗｔ％）膜２２、膜厚０．２５μｍのＣＶＤ酸化膜２
１、膜厚０．４５μｍのＢＰＳＧ膜２２を順次堆積し、
合計膜厚１．２μｍの多層酸化膜２を形成し、エッチン
グマスクとなるレジスト３に０．６５μｍ角の開口パタ
ーン４出しを行う。つぎに（ｂ）に示すように、レジス
ト３をマスクにして、平行平板型ＲＩＥ方式にて多層酸
化膜２を、ＣＨ2Ｆ2：ＣＦ4：Ｈｅ＝１：３：１０（Ｃ
Ｆ4：主エッチングガス、ＣＨ2Ｆ2：形状制御添加ガ
ス、エッチングプロセスガス中に含まれるＨ元素の数は
Ｃ元素の数の０．５倍）、ガス圧力８０ｍＴｏｒｒ、Ｒ
Ｆパワー３３０Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）でエッチング処
理する。さらに（ｃ）に示すように、レジスト３および
堆積物５を除去してコンタクトホール６を形成する。
【００２１】以上のように構成された実施例のドライエ
ッチング方法において、以下その動作を説明する。ま
ず、ＣＦ4はＣ4Ｆ8、Ｃ3Ｆ8と異なり、堆積には寄与し
ない。また、ＣＨ2Ｆ2は図５に規定するプラズマ反応に
より生成する堆積物のステップカバレッジが、２０％以
上（２５％）の添加ガスなので、図４に示すような多層
酸化膜の膜種のエッチングレートの違いから生じるエッ
チング側壁の微小な形状変化によらず、エッチング側壁
に堆積物が一定に付着する。なお、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8を主
エッチングガス、ＣＨ2Ｆ2を添加ガスとして使用する報
告もあるが、ステップカバレッジの良好なＣＨ2Ｆ2を用
いても、主エッチングガスであるＣ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8はそれ
自体ステップカバレッジの悪い堆積物を形成するため、
不適当である。またＣＨ2Ｆ2により形成された堆積物
は、ＣＨ2Ｆ2がＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8等に比べてＦ元素に対
するＨ元素の比率が高いため、ＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8等によ
る堆積物に比べてＦ元素の含有率の低い、例えば（Ｃx
Ｈy）nポリマーからなる可溶性のものとなる。従って、
後処理の洗浄工程により容易に除去することができ、エ
ッチング残渣物を無くすことができ、安定したエッチン
グ形状を寸法精度良く形成することができる。
ッチング方法において、以下その動作を説明する。ま
ず、ＣＦ4はＣ4Ｆ8、Ｃ3Ｆ8と異なり、堆積には寄与し
ない。また、ＣＨ2Ｆ2は図５に規定するプラズマ反応に
より生成する堆積物のステップカバレッジが、２０％以
上（２５％）の添加ガスなので、図４に示すような多層
酸化膜の膜種のエッチングレートの違いから生じるエッ
チング側壁の微小な形状変化によらず、エッチング側壁
に堆積物が一定に付着する。なお、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8を主
エッチングガス、ＣＨ2Ｆ2を添加ガスとして使用する報
告もあるが、ステップカバレッジの良好なＣＨ2Ｆ2を用
いても、主エッチングガスであるＣ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8はそれ
自体ステップカバレッジの悪い堆積物を形成するため、
不適当である。またＣＨ2Ｆ2により形成された堆積物
は、ＣＨ2Ｆ2がＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8等に比べてＦ元素に対
するＨ元素の比率が高いため、ＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8等によ
る堆積物に比べてＦ元素の含有率の低い、例えば（Ｃx
Ｈy）nポリマーからなる可溶性のものとなる。従って、
後処理の洗浄工程により容易に除去することができ、エ
ッチング残渣物を無くすことができ、安定したエッチン
グ形状を寸法精度良く形成することができる。
【００２２】なお、本実施例の主エッチングガスとし
て、ＣＦ4を用いたが、ＳＦ8、ＣｌＦ 3等堆積を生じな
いガスを用いても、ガス比率の変更のみで同等の効果が
得られる。
て、ＣＦ4を用いたが、ＳＦ8、ＣｌＦ 3等堆積を生じな
いガスを用いても、ガス比率の変更のみで同等の効果が
得られる。
【００２３】また、本発明の実施例において、まず、添
加ガスとしてＣＨ2Ｆ2を用いたが、図８に示すごとく、
プラズマ反応により生成する堆積物のステップカバレッ
ジが、２０％以上の添加ガスであればＣＨ3Ｆ、ＣＨ3Ｂ
ｒ等、どの様なガスを用いても良いことは言うまでもな
い。
加ガスとしてＣＨ2Ｆ2を用いたが、図８に示すごとく、
プラズマ反応により生成する堆積物のステップカバレッ
ジが、２０％以上の添加ガスであればＣＨ3Ｆ、ＣＨ3Ｂ
ｒ等、どの様なガスを用いても良いことは言うまでもな
い。
【００２４】つぎに、Ｈ元素の数がＣ元素の数よりも多
く含んだ化合物のガスとしてもＣＨ 2Ｆ2を用いたが、Ｈ
元素の数がＣ元素の数よりも多く含んだ化合物のガスで
あればＣＨ3Ｆ、ＣＨ3Ｂｒ等、どの様なガスを用いても
良いことは言うまでもない。
く含んだ化合物のガスとしてもＣＨ 2Ｆ2を用いたが、Ｈ
元素の数がＣ元素の数よりも多く含んだ化合物のガスで
あればＣＨ3Ｆ、ＣＨ3Ｂｒ等、どの様なガスを用いても
良いことは言うまでもない。
【００２５】また、主エッチングガスとしてＣＦ4を用
いたが、これは他の少なくともＣ元素とＦ元素を含んだ
化合物のガスを用いても同様な効果が得られた。
いたが、これは他の少なくともＣ元素とＦ元素を含んだ
化合物のガスを用いても同様な効果が得られた。
【００２６】さらに、稀釈ガスとしてＨｅを用いたが、
これはＡｒを用いてもよく、本実施例では稀釈ガスを用
いなくても同様な効果が得られた。
これはＡｒを用いてもよく、本実施例では稀釈ガスを用
いなくても同様な効果が得られた。
【００２７】また、エッチング方式として平行平板型Ｒ
ＩＥ方式を用いたが、これはトライオード型ＲＩＥ方
式、マグネトロンＲＩＥ方式、ＥＣＲ方式等を用いても
同様な効果が得られる。
ＩＥ方式を用いたが、これはトライオード型ＲＩＥ方
式、マグネトロンＲＩＥ方式、ＥＣＲ方式等を用いても
同様な効果が得られる。
【００２８】さらに、本実施例として、多層酸化膜に
０．６５μｍ角のコンタクト窓を形成する例を挙げた
が、これは、酸化膜系のエッチングで、寸法精度が必要
なプロセスなら何にでも応用できることは言うまでもな
いことである。
０．６５μｍ角のコンタクト窓を形成する例を挙げた
が、これは、酸化膜系のエッチングで、寸法精度が必要
なプロセスなら何にでも応用できることは言うまでもな
いことである。
【００２９】次に、本微細加工方法を実デバイスに応用
した際の実施例を示す。図２は１６ＭＤＲＡＭセル部の
要部概略平面図であり、簡単の為、ワード線３１、ビッ
ト線３２及びストレージノード用のコンタクトホール６
のみを抜き出したものである。図から明かなように、セ
ルピッチは１．４μｍであり、ワード線３１とビット線
３２に囲まれた領域にコンタクトホールを形成する必要
がある。
した際の実施例を示す。図２は１６ＭＤＲＡＭセル部の
要部概略平面図であり、簡単の為、ワード線３１、ビッ
ト線３２及びストレージノード用のコンタクトホール６
のみを抜き出したものである。図から明かなように、セ
ルピッチは１．４μｍであり、ワード線３１とビット線
３２に囲まれた領域にコンタクトホールを形成する必要
がある。
【００３０】図３（ａ）は、１６ＭＤＲＡＭのストレー
ジノード用コンタクトエッチング時に本発明を適用した
際の、セル部のビット線方向の工程断面図である。図２
のIII−III線断面図に相当する。図３（ａ）で、１はシ
リコン基板、４０は素子分離領域であるＬＯＣＯＳ酸化
膜、３２はビット線、２は図１と同様の膜構成である多
層酸化膜、３はストレージノード用コンタクトのパター
ン出しされたフォトレジストである。フォトレジスト３
をマスクとして、ワード線及びビット線３２に囲まれた
酸化膜層２にコンタクトホール６を開口する（図３
（ｂ））。しかるのち、ストレージノード３３を形成す
る（図３（ｃ））。
ジノード用コンタクトエッチング時に本発明を適用した
際の、セル部のビット線方向の工程断面図である。図２
のIII−III線断面図に相当する。図３（ａ）で、１はシ
リコン基板、４０は素子分離領域であるＬＯＣＯＳ酸化
膜、３２はビット線、２は図１と同様の膜構成である多
層酸化膜、３はストレージノード用コンタクトのパター
ン出しされたフォトレジストである。フォトレジスト３
をマスクとして、ワード線及びビット線３２に囲まれた
酸化膜層２にコンタクトホール６を開口する（図３
（ｂ））。しかるのち、ストレージノード３３を形成す
る（図３（ｃ））。
【００３１】ステッパーの解像限界やマスク合わせ精度
は有限な値を取る。従って、図３（ｂ）で寸法シフトが
発生すると、コンタクトホール６がワード線３１やビッ
ト線３２と接触し、結果的にストレージノード３３とワ
ード線３１やビット線３２がショート不良を起こしてし
まう。
は有限な値を取る。従って、図３（ｂ）で寸法シフトが
発生すると、コンタクトホール６がワード線３１やビッ
ト線３２と接触し、結果的にストレージノード３３とワ
ード線３１やビット線３２がショート不良を起こしてし
まう。
【００３２】本発明は前記した方法により、図５（ｃ）
に示すような多層酸化膜の膜種のエッチングレートの違
いから生じるエッチング側壁の微小な形状変化によら
ず、エッチング側壁に堆積物が一定に付着するので、サ
ブミクロンレベルの微細加工において、安定したエッチ
ング形状を寸法精度良く形成することができる。
に示すような多層酸化膜の膜種のエッチングレートの違
いから生じるエッチング側壁の微小な形状変化によら
ず、エッチング側壁に堆積物が一定に付着するので、サ
ブミクロンレベルの微細加工において、安定したエッチ
ング形状を寸法精度良く形成することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリコン酸化膜またはその多層膜をドライエッチングす
る際に、主エッチングガスとして、Ｃ元素またはＳ元素
またはＣｌ元素を一つ含み、Ｆ元素を含んだ化合物のガ
スを用いることにより、サブミクロンレベルの微細加工
において、エッチング残渣物を無くし、安定したエッチ
ング形状を寸法精度良く形成することができる。
シリコン酸化膜またはその多層膜をドライエッチングす
る際に、主エッチングガスとして、Ｃ元素またはＳ元素
またはＣｌ元素を一つ含み、Ｆ元素を含んだ化合物のガ
スを用いることにより、サブミクロンレベルの微細加工
において、エッチング残渣物を無くし、安定したエッチ
ング形状を寸法精度良く形成することができる。
【００３４】つぎに、Ｈ元素の数がＣ元素の数よりも多
く含んだ化合物のガスを用いることで、エッチングプロ
セスガス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素の数の０．
６５倍以下にしても、エッチング側壁に堆積物が付着し
やすくなるため、サブミクロンレベルの微細加工におい
て、寸法精度良く形成することができる。また、前記堆
積物はＦ元素の含有率の低い、例えば（ＣxＨy）nポリ
マーからなる可溶性のものなので、後処理の洗浄工程に
より容易に除去することができる。
く含んだ化合物のガスを用いることで、エッチングプロ
セスガス中に含まれるＨ元素の数が、Ｃ元素の数の０．
６５倍以下にしても、エッチング側壁に堆積物が付着し
やすくなるため、サブミクロンレベルの微細加工におい
て、寸法精度良く形成することができる。また、前記堆
積物はＦ元素の含有率の低い、例えば（ＣxＨy）nポリ
マーからなる可溶性のものなので、後処理の洗浄工程に
より容易に除去することができる。
【００３５】また、本実施例以外の効果として、Ｈ元素
の数がＣ元素の数よりも多く含んだ化合物のガスを用い
ることにより、エッチングプロセスガス中に含まれるＨ
元素の数が、Ｃ元素の数の０．６５倍以下にすることが
できるため、エッチング処理室内の汚染や異物を低減す
ることができ、その実用的効果は極めて大きい。
の数がＣ元素の数よりも多く含んだ化合物のガスを用い
ることにより、エッチングプロセスガス中に含まれるＨ
元素の数が、Ｃ元素の数の０．６５倍以下にすることが
できるため、エッチング処理室内の汚染や異物を低減す
ることができ、その実用的効果は極めて大きい。
【図１】本発明の実施例におけるドライエッチング方法
の工程断面図である。
の工程断面図である。
【図２】１６ＭＤＲＡＭセル部の要部概略平面図であ
る。
る。
【図３】１６ＭＤＲＡＭのストレージノード用コンタク
トエッチング時に本発明を適用した際の、セル部のビッ
ト線方向の工程断面図である。
トエッチング時に本発明を適用した際の、セル部のビッ
ト線方向の工程断面図である。
【図４】従来例におけるＣＨＦ3とＯ2の混合ガスを用い
たドライエッチング方法の工程断面図である。
たドライエッチング方法の工程断面図である。
【図５】従来例におけるＣＨＦ3とＣ2Ｆ6の混合ガスを
用いたドライエッチング方法の工程断面図である。
用いたドライエッチング方法の工程断面図である。
【図６】従来例におけるＣＨＦ3とＣＦ4の混合ガスを用
いたドライエッチング方法の工程断面図である。
いたドライエッチング方法の工程断面図である。
【図７】堆積物を垂直段差を有する表面上に堆積した状
態を示す図。
態を示す図。
【図８】ガスの種類とステップカバレッジの相関図であ
る。
る。
１ 単結晶シリコン基板
２ 多層酸化膜
３ レジスト
４ 開口パターン
５ 堆積物
６ コンタクトホール
２１ ＣＶＤ酸化膜
２２ ＢＰＳＧ膜
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン酸化膜またはその多層膜を、主
エッチングガスと添加ガスを用いてドライエッチングす
る方法であって、前記主エッチングガスとして、Ｃ元素
またはＳ元素またはＣｌ元素を一つ含み、Ｆ元素を含ん
だ化合物のガスを用い、かつ前記添加ガスとして、Ｃ元
素を一つ含み、Ｈ元素を二つ以上含んだ化合物のガスを
用いることを特徴するドライエッチング方法。 - 【請求項２】 エッチングプロセスガス中に含まれるＨ
元素の数が、Ｃ元素の数の０．６５倍以下の割合になる
ようにして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。 - 【請求項３】 添加ガスとしてＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆまた
はＣＨ3Ｂｒと、主エッチングガスとしてＣＦ4とを所望
の割合で混合して用いることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載のドライエッチング方法。 - 【請求項４】 エッチングプロセスガスが、Ｈｅまたは
Ａｒの不活性ガスで稀釈されてなることを特徴とする請
求項１、請求項２、または請求項３記載のドライエッチ
ング方法。 - 【請求項５】 多層膜が、エッチングレートの異なる複
数の膜からなることを特徴とする請求項１、請求項２、
請求項３、または請求項４記載のドライエッチング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28464391A JPH0536647A (ja) | 1990-10-30 | 1991-10-30 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29466390 | 1990-10-30 | ||
| JP2-294663 | 1990-10-30 | ||
| JP28464391A JPH0536647A (ja) | 1990-10-30 | 1991-10-30 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536647A true JPH0536647A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=26555554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28464391A Pending JPH0536647A (ja) | 1990-10-30 | 1991-10-30 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0536647A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8564901B2 (en) | 2009-03-06 | 2013-10-22 | Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co., Ltd | Disk drive device and method of press-fitting with reduced hub deformation |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP28464391A patent/JPH0536647A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8564901B2 (en) | 2009-03-06 | 2013-10-22 | Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co., Ltd | Disk drive device and method of press-fitting with reduced hub deformation |
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