JPH0594974A

JPH0594974A - ドライエツチング方法

Info

Publication number: JPH0594974A
Application number: JP3280373A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Yanagida; 敏治柳田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1993-04-16
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JP2687787B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳｉＯ₂系材料層のドライエッチングにおい
て、高速性，高選択性，低ダメージ性に加え、特に低汚
染性を達成する。【構成】ウェハ温度を室温以下に制御し、ｃ−Ｃ₄Ｆ
₈等の高次フルオロカーボン（ＦＣ）化合物と一酸化炭
素（ＣＯ）の混合ガスを用いてＳｉＯ₂層間絶縁膜３を
エッチングする。高次ＦＣ化合物から効率良く生成する
ＣＦ_x ⁺によるスパッタ反応と、強い還元性を有するＣ
ＯによるＳｉＯ₂からの酸素引き抜き反応との相乗効果
により、高速エッチングが進行する。入射イオン・エネ
ルギーが低減できるので、単結晶シリコン基板１へのダ
メージが少なく、また下地選択性の確保に必要な炭素系
ポリマーが少なくて済むのでパーティクル汚染を防止で
きる。これにより、デバイスの歩留りが向上し、スルー
プットも改善される。

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
対レジスト選択性、対シリコン下地選択性、高速性、低
ダメージ性、低汚染性のいずれにも優れる酸化シリコン
系材料層のドライエッチング方法に関する。

【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）系材料層のドライエ
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ＡＳＩＣ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、ウェハ１枚当たりのエッチング速度を
大幅に向上させなければならない。

【０００３】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ＰＭ
ＯＳ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等に、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
エッチングがその例である。

【０００４】さらに、対レジスト選択比の向上も重要な
課題である。これは、サブミクロン・デバイスでは、レ
ジストの後退によるわずかな寸法変換差の発生も許容さ
れなくなってきているからである。

【０００５】従来から酸化シリコン系材料層のエッチン
グは、強固なＳｉ−Ｏ結合を切断するために、イオン性
を高めたモードで行われている。典型的なエッチング・
ガスは、ＣＨＦ₃，ＣＦ₄等であり、これらから生成す
るＣＦ_x ⁺を主エッチング種としている。しかし、高速
エッチングを行うためには高イオン・エネルギーが必要
であり、エッチング反応が物理的なスパッタ反応に近く
なるため、高速性と選択性とが常に背反する問題であっ
た。

【０００６】そこで通常は、エッチング・ガスにＨ₂や
堆積性の炭化水素系ガスを等を添加してエッチング反応
系の見掛け上のＣ／Ｆ比（炭素原子数とフッ素原子数の
比）を増大させ、エッチング反応と競合して起こる炭素
系ポリマーの堆積を促進することにより高選択性を達成
している。

【０００７】これら従来のエッチング・ガスに代わり、
本願出願人は先に特願平２−７５８２８号明細書におい
て、炭素数２以上の飽和ないし不飽和の高次鎖状フルオ
ロカーボン系ガスを使用するシリコン化合物層のドライ
エッチング方法を提案している。これは、Ｃ₂Ｆ₆，Ｃ
₃Ｆ₈，Ｃ₄Ｆ₁₀，Ｃ₄Ｆ₈等のフルオロカーボン系ガ
スを使用することによりＣＦ_x ⁺を効率良く生成させ、
エッチングの高速化を図ったものである。ただし、高次
鎖状フルオロカーボン系ガスを単独で使用するのみでは
Ｆ^*の生成量も多くなり、対レジスト選択比および対シ
リコン下地選択比を十分に大きくとることができない。
たとえばＣ₃Ｆ₈をエッチング・ガスとしてシリコン基
板上のＳｉＯ₂層をエッチングした場合、高速性は達成
されるものの、対レジスト選択比が１．３程度と低く、
エッチング耐性が不足する他、パターン・エッジの後退
により寸法変換差が発生してしまう。また、対シリコン
選択比も４．１程度であるので、オーバーエッチング耐
性にも問題が残る。

【０００８】そこで、これらの問題を解決するために上
記の先行技術では高次鎖状フルオロカーボン系ガス単独
によるエッチングは下地が露出する直前で停止し、シリ
コン化合物層の残余部をエッチングする際には炭素系ポ
リマーの堆積を促進するために上記化合物にさらにエチ
レン（Ｃ₂Ｈ₄）等の炭化水素系ガスを添加するとい
う、２段階エッチングが行われている。これは、エッチ
ング反応系内にＣ原子を補給すると共に、プラズマ中に
生成するＨ^*で過剰のＦ^*を消費してＨＦに変化させ、
見掛け上のＣ／Ｆ比を高めることを目的としているので
ある。

【０００９】しかしながら、半導体装置のデザイン・ル
ールが高度に微細化されている現状では、既にエッチン
グ・マスクとの寸法変換差がほとんど許容できなくなり
つつあり、上述のような２段階エッチングを行うにして
も、１段目のエッチングにおける選択比をさらに向上さ
せることが必要となる。また、今後より一層微細化が進
行するに伴い、炭素系ポリマーによるパーティクル汚染
の影響が深刻化することも考えられるので、２段目のエ
ッチングにおける炭化水素系ガス等の堆積性ガスの使用
量もできるだけ低減させたいところである。

【００１０】かかる観点から、本発明者は先に特願平２
−２９５２２５号明細書において、被処理基板の温度を
５０℃以下に制御した状態で、分子内に少なくとも１個
の不飽和結合を有する鎖状不飽和フルオロカーボン系ガ
スを用いてシリコン化合物層をエッチングする技術を提
案している。上記鎖状不飽和フルオロカーボン系ガスと
は、たとえばオクタフルオロブテン（Ｃ₄Ｆ₈）やヘキ
サフルオロプロペン（Ｃ₃Ｆ₆）等である。これらのガ
スは、放電解離により理論上は１分子から２個以上のＣ
Ｆ_x ⁺を生成するので、ＳｉＯ₂を高速にエッチングす
ることができる。また、分子内に不飽和結合を有するこ
とから解離により高活性なラジカルを生成させ易く、炭
素系ポリマーの重合が促進される。しかも、被処理基板
の温度が５０℃以下に制御されていることにより、上記
炭素系ポリマーの堆積が促進される。

【００１１】この技術により、堆積性ガスを用いること
なく対レジスト選択性および対シリコン下地選択性を大
幅に向上させることができ、パーティクル汚染も低減す
ることができた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、本願出
願人が先に提案した鎖状不飽和フルオロカーボン系ガス
を使用するドライエッチング方法は、従来の技術に比べ
れば極めて大きなメリットを与えるものであった。しか
し、このメリットは主に選択性の改善にもとづくもので
あり、パーティクル汚染に関しては未だ改善の余地を残
している。つまりこの技術は、選択比確保のメカニズム
がエッチング反応と競合的に進行する炭素系ポリマーの
堆積によって達成される点では従来と何ら変わらないた
め、処理回数を重ねればやはりエッチング・チャンバ内
に炭素系ポリマーが蓄積され、パーティクル・レベルが
悪化してしまうのである。したがって、パーティクル汚
染が低減できたとしても、エッチング・チャンバをクリ
ーニングするためのメンテナンス頻度が減少するといっ
た程度の改善にとどまっているのが現状である。

【００１３】そこで本発明は、高速性，高選択性，低ダ
メージ性に優れることはもちろん、特に低汚染性を徹底
させたＳｉＯ₂系材料層のドライエッチング方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【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、一般式Ｃ_mＦ_y（ただしｍ，ｎは原子数を示す
自然数であり、ｍ≧２，ｎ≦２ｍ＋２の条件を満足す
る。）で表されるフルオロカーボン化合物と一酸化炭素
とを含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材料
層をエッチングすることを特徴とする。

【００１５】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、一般式Ｃ_mＦ_n（ただしｍ，ｎは原子数を示す自然
数であり、ｍ≧２，ｎ≦２ｍ＋２の条件を満足する。）
で表されるフルオロカーボン化合物と一酸化炭素とを含
むエッチング・ガスを用いてシリコン化合物層を実質的
にその層厚を越えない深さまでエッチングする第１の工
程と、前記フルオロカーボン化合物に対する一酸化炭素
の含量比を前記第１の工程よりも高めてなるエッチング
・ガスを用い、前記酸化シリコン系化合物層の残余部の
エッチングとオーバーエッチングを行う第２の工程とを
有することを特徴とする。

【００１６】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、一般式Ｃ_mＦ_n（ただしｍ，ｎは原子数を示
す自然数であり、ｍ≧２，ｎ≦２ｍ＋２の条件を満足す
る。）で表されるフルオロカーボン化合物と一酸化炭素
とを含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材料
層を実質的にその層厚分だけエッチングする第１の工程
と、Ｓ₂Ｆ₂，ＳＦ₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀から選ばれる
少なくとも１種のフッ化イオウと一酸化炭素とを含むエ
ッチング・ガスを用いてオーバーエッチングを行う第２
の工程とを有することを特徴とする。

【００１７】

【作用】従来のＳｉＯ₂系材料層のエッチングにおい
て、低汚染性が満足なレベルで達成されていなかったの
は、高選択性を得るメカニズムがもっぱら炭素系ポリマ
ーの堆積に依存しており、レジスト材料や下地のＳｉ系
材料のエッチング速度の相対的な低下を期待していたか
らである。これに対して本発明では、ＳｉＯ₂系材料層
のエッチング速度を増大させることにより高選択性を達
成するという、逆のアプローチをとる。

【００１８】本発明において、ＳｉＯ₂系材料層のエッ
チングの高速化に寄与する化合物は、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）である。ＣＯは強い還元性を有しており、ＳｉＯ₂
中の酸素原子を引き抜くことができる。これは、Ｃ−Ｏ
結合の原子間結合エネルギーが２５７ｋｃａｌ／ｍｏｌ
であって、Ｓｉ−Ｏ結合の１１１ｋｃａｌ／ｍｏｌより
も遙かに大きいことから理解される。つまり、Ｓｉ−Ｏ
結合の切断を従来の物理的なイオン・スパッタ作用に加
えて、化学的な作用を利用して行うことができるように
なるわけである。

【００１９】本発明では、このＣＯをフルオロカーボン
化合物を主体とする従来のエッチング・ガスに添加す
る。本発明で使用するフルオロカーボン化合物Ｃ_mＦ_n
は、Ｃ原子数ｍが２以上であることから、いわゆる高次
フルオロカーボン化合物である。Ｆ原子数ｎは（２ｍ＋
２）以下であることから、飽和，不飽和を問わず、また
炭素骨格構造も直鎖状，分枝状，環状の別を問うもので
はない。上記高次フルオロカーボン化合物の１分子から
は、理論上は２個以上のＣＦ_x ⁺が生成し得る。したが
って、同じガス圧下ではＣＦ₃Ｈ，ＣＦ₂Ｈ₂といった
従来公知のガスを使用した場合と比べてプラズマ中にお
けるＣＦ_x ⁺の絶対量が多くなり、高速エッチングが可
能となる。

【００２０】このように、元来高速性に優れる高次フル
オロカーボン化合物にＣＯを添加すると、大量のＣＦ_x
⁺によるイオン・スパッタ作用とＣＯ^*による酸素引き
抜き作用との相乗効果により、従来ほどに入射イオン・
エネルギーを高めなくともＳｉＯ₂系材料層を極めて高
速にエッチングすることが可能となる。しかも、ＣＯは
レジスト材料や下地のＳｉ系材料には何ら作用を及ぼさ
ず、これらの材料のエッチング速度は低速に維持され
る。さらに、ＣＯに由来して炭素系ポリマーにカルボニ
ル基（＞Ｃ＝Ｏ）が導入されると、該炭素系ポリマーの
イオン・スパッタ耐性が向上することも確認されてい
る。したがって、レジスト材料やＳｉ系材料に対して高
選択性を達成するために必要な炭素系ポリマーの堆積量
はごく僅かで済み、従来技術に比べてより徹底した低汚
染化を図ることができるのである。

【００２１】以上が、本願の３発明に共通の発想であ
る。本願の第２の発明は、より一層の低汚染化と低ダメ
ージ化を目指すものである。すなわち、ＳｉＯ₂系材料
層のエッチングを下地材料層が露出する直前までの段階
とそれ以降の段階の２段階に分け、後半の段階でエッチ
ング・ガスの組成におけるＣＯの含量比を高める。これ
により、ＳｉＯ₂系材料層のうち下地との界面付近のエ
ッチングは、酸素引き抜き反応を主体とした機構により
進行する。したがって、第１の発明よりもさらに低汚染
性と低ダメージ性に優れたエッチングが可能となる。

【００２２】本願の第３の発明では、低汚染化と低ダメ
ージ化をさらに徹底させる。すなわち、ＳｉＯ₂系材料
層のエッチングをジャスト・エッチングまでの段階とオ
ーバーエッチングの２段階に分け、オーバーエッチング
時のエッチング・ガス組成をフッ化イオウとＣＯとの混
合系に切り換える。つまり、オーバーエッチング時には
高速性は要求されないので、フルオロカーボン化合物は
敢えて使用せず、炭素系ポリマーの堆積を一切排除する
のである。

【００２３】ここで使用されるフッ化イオウは、本願出
願人が先に特願平２−１９８０４５号明細書において、
ＳｉＯ₂系材料層のエッチング用に提案した化合物であ
る。この場合の主エッチング種は、ＳＦ_x ⁺である。ま
た上記フッ化イオウは、従来からエッチング・ガスとし
て実用化されているＳＦ₆に比べてＳ／Ｆ比（１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を放出することができる。この
Ｓは、室温以下に温度制御されたウェハの表面へ堆積す
る。このとき、ＳｉＯ₂系材料層の表面では酸素原子の
供給を受けてＳはＳＯ_xの形で除去されるが、レジスト
材料やＳｉ系材料の表面、あるいはパターン側壁部には
そのまま堆積し、高選択性，高異方性の達成に寄与す
る。

【００２４】第３の発明では、ウェハ上で部分的に残存
するＳｉＯ₂系材料層のエッチングは、ＳＦ_x ⁺による
イオン・スパッタ作用とＣＯ^*による酸素引き抜きによ
り進行する。あるいは、ＳＦ_x ⁺の寄与を低下させ、酸
素引き抜きが主体となる条件を設定することもできる。
下地のＳｉ系材料層が露出すると、その表面にはＳが堆
積し、Ｆ^*（フッ素ラジカル）による該Ｓｉ系材料層の
侵食を防止することができる。しかも、堆積したＳはエ
ッチング終了後にウェハを１００℃付近まで加熱すれば
容易に分解または昇華するため、ウェハ上に何らパーテ
ィクル汚染を残さない。したがって、高速性，高選択
性，低汚染性，低ダメージ性のすべてに優れるエッチン
グが可能となるのである。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２６】実施例１本実施例は、本願の第１の発明をコンタクト・ホール加
工に適用し、オクタフルオロシクロブタン（ｃ−Ｃ₄Ｆ
₈）とＣＯとの混合ガスを用いて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。

【００２７】本実施例において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ＳｉＯ₂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
レジスト・パターン４が形成されてなるものである。上
記レジスト・パターン４には、開口部４ａが設けられて
いる。

【００２８】上記ウェハを、マグネトロンＲＩＥ（反応
性イオン・エッチング）装置のウェハ載置電極上にセッ
トした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却配管を内蔵
しており、装置外部に接続されるチラー等の冷却設備か
ら該冷却配管に冷媒を供給して循環させることにより、
エッチング中のウェハ温度を室温以下に制御することが
可能となされているものである。ここでは、冷媒として
エタノールを使用し、エッチング中のウェハ温度が−３
０℃に維持されるようにした。一例として、下記の条件
でＳｉＯ₂層間絶縁膜３のエッチングを行った。

【００２９】ｃ−Ｃ₄Ｆ₈流量３５ＳＣＣＭＣＯ流量１５ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓこのエッチング過程では、開口部４ａ内に露出するＳｉ
Ｏ₂層間絶縁膜３の表面において、ＣＯ^*による酸素引
き抜き反応がＣＦ_x ⁺によるＳｉＯ₂のエッチングを促
進するため、過大な入射イオン・エネルギーを与える条
件ではないにもかかわらず、９５０ｎｍ／分もの高速で
エッチングが進行した。この結果、図１（ｂ）に示され
るように、異方性形状に優れるコンタクト・ホール５が
速やかに形成された。

【００３０】本実施例では、レジスト・パターン４や不
純物拡散領域２の表面に炭素系ポリマー（図示せず。）
が堆積したが、エッチング・ガスへのＣＯの添加により
ｃ−Ｃ₄Ｆ₈の相対的な含量が低下しているため、その
堆積量は従来プロセスに比べて遙かに少なかった。しか
し、これにもかかわらず高選択性が達成され、レジスト
・パターン４の膜厚の減少やパターン・エッジの後退、
オーバーエッチングによる浅い接合の破壊等は、いずれ
も認められなかった。対レジスト選択比は約５、対シリ
コン選択比は約３０であった。この高選択性は、入射イ
オン・エネルギーが低減されていること、ウェハの低温
冷却によりＦ^*によるラジカル反応が抑制されたこと、
炭素系ポリマーがカルボニル基の導入により強化され少
量でも高いエッチング耐性を発揮したこと、等の効果が
総合的に現れた結果である。

【００３１】また、炭素系ポリマーの堆積量が減少した
ことにより、エッチング・チャンバのクリーニングに必
要なメンテナンスの頻度を低減することができ、スルー
プットも改善された。

【００３２】実施例２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、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈／ＣＯ混合ガスを用いたＳｉ
Ｏ₂層間絶縁膜のエッチングを下地が露出する直前まで
の段階とそれ以降の段階の２段階に分け、後半の段階で
ＣＯの含量比を相対的に高めて選択性をより一層向上さ
せた例である。このプロセスを、図２および前出の図１
を参照しながら説明する。

【００３３】本実施例で使用したウェハは、図１（ａ）
に示したものと同じである。このウェハをマグネトロン
ＲＩＥ装置にセットし、一例として下記の条件でＳｉＯ
₂層間絶縁膜３のエッチングを、実質的に不純物拡散領
域２が露出する直前まで行った。ｃ−Ｃ₄Ｆ₈流量３５ＳＣＣＭＣＯ流量１５ＳＣＣＭ（エッチング・ガス
中の含量比３０％）ガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度０℃ この１段階目のエッチングでは、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈による物
理的なスパッタ反応を主体とする高速エッチングを行
い、４８３．５ｎｍにおけるＣＯ^*の発光スペクトル強
度、あるいは７７７ｎｍにおけるＳｉＦ^*の発光スペク
トル強度が増大し始めた点をもって終点判定を行った。
この結果、ウェハの状態は図２に示されるように、コン
タクト・ホール５が中途部まで形成され、その底部にＳ
ｉＯ₂層間絶縁膜３の残余部３ａが残された状態となっ
た。

【００３４】次に、エッチング条件を一例として下記の
条件に切り換え、残余部３ａのエッチングおよびオーバ
ーエッチングを行った。ｃ−Ｃ₄Ｆ₈流量２０ＳＣＣＭＣＯ流量３０ＳＣＣＭ（エッチング・ガス
中の含量比６０％）ガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度１．２Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度０℃ この２段階目のエッチングでは、ＲＦパワー密度を低下
させて入射イオン・エネルギーを低減させ、ＣＯによる
化学的な酸素引き抜き反応を主体とするエッチングを行
った。また、不純物拡散領域２との界面付近においてｃ
−Ｃ₄Ｆ₈の含量比が低下していることから、該不純物
拡散領域２の表面への炭素系ポリマーの堆積量も低減さ
せることができた。

【００３５】この結果、実施例１に比べてウェハ温度が
高いにもかかわらず、優れた高選択性、低ダメージ性、
低汚染性が達成された。

【００３６】実施例３本実施例は、本願の第３の発明をコンタクト・ホール加
工に適用し、ジャスト・エッチングまではｃ−Ｃ₄Ｆ₈
／ＣＯ混合ガス、オーバーエッチングではＳ₂Ｆ₂／Ｃ
Ｏ混合ガスを使用して、徹底した低汚染化を図った例で
ある。まず、図１（ａ）に示される状態のウェハをマグ
ネトロンＲＩＥ（反応性イオン・エッチング）装置にセ
ットし、一例として下記の条件でＳｉＯ₂層間絶縁膜３
のエッチングを、ジャスト・エッチング状態まで行っ
た。

【００３７】ｃ−Ｃ₄Ｆ₈流量３５ＳＣＣＭＣＯ流量１５ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度０℃ この１段階目のエッチングにより、図１（ａ）に示され
るようにコンタクト・ホール５がほぼ完成された。ただ
し、ウェハの温度分布やプラズマ密度の分布等に起因し
て、ウェハ上には図２に示されるようにコンタクト・ホ
ール５の底部にＳｉＯ₂層間絶縁膜３の残余部３ａが残
された部分も存在している。

【００３８】そこで、上記残余部３ａを除去するための
オーバーエッチングを、一例として下記の条件に切り換
えて行った。Ｓ₂Ｆ₂ １５ＳＣＣＭＣＯ流量３５ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度１．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度０℃ このオーバーエッチングでは、入射イオン・エネルギー
を低減し、ＣＯによる酸素引き抜き反応にもとづいてエ
ッチング反応を進行させると共に、Ｓ₂Ｆ₂から解離生
成するＳをレジスト・パターン４や不純物拡散領域２の
表面に堆積させた。これにより、不純物拡散領域２との
界面付近においては炭素系ポリマーを一切使用すること
なく、高選択性を達成することができた。

【００３９】なお、堆積したＳは、エッチング終了後に
ウェハを約９０℃に加熱するか、あるいはレジスト・パ
ターン４をアッシングする際に、昇華もしくは分解によ
り容易に除去することができる。エッチング・チャンバ
内に堆積したＳも、同様に除去することができる。した
がって、本実施例では低汚染化がさらに徹底された。こ
れにより、デバイスの歩留りが向上し、スループットも
改善された。

【００４０】以上、本発明を３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、たとえばエッチング速度の制御を目的と
してエッチング・ガスにＯ₂等を添加したり、あるいは
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Ｈｅ，Ａｒ等の希ガスを適宜添加しても良い。さ
らに、被エッチング材料層は上述のＳｉＯ₂に限られる
ものではなく、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＢＰＳＧ，ＡｓＳＧ，
ＡｓＰＳＧ，ＡｓＢＳＧ等であっても良い。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では高次フルオロカーボン化合物にＣＯを添加したエ
ッチング・ガスを使用することにより、ＳｉＯ₂系材料
層のエッチングにおける炭素系ポリマーの堆積量を減少
させても高選択性を達成することが可能となる。これに
より、デバイスの歩留りを向上させ、エッチング装置の
メンテナンス頻度を減少させてスループットを改善する
ことができる。もちろん、高次フルオロカーボン化合物
の特長である高速性は従来どおり活かされ、これにＣＯ
による酸素引き抜き反応を組み合わせているので、入射
イオン・エネルギーが低減でき、低ダメージ化も図るこ
とができる。したがって、高速性、高選択性、低ダメー
ジ性、低汚染性のすべてに優れるＳｉＯ₂系材料層のド
ライエッチングが可能となる。

【００４２】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
の製造に極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をコンタクト・ホール加工に適用したプ
ロセス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）はコンタクト・ホールが開
口された状態をそれぞれ表す。

【図２】本願の第２の発明をコンタクト・ホールに適用
したプロセス例において、コンタクト・ホールが途中ま
で形成された状態を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１・・・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・・・（ＳｉＯ₂層間絶縁膜の）残余部４・・・レジスト・パターン４ａ・・・開口部５・・・コンタクト・ホール

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、一般式Ｃ_mＦ_n（ただしｍ，ｎは原子数を示す自
然数であり、ｍ≧２，ｎ≦２ｍ＋２の条件を満足す
る。）で表されるフルオロカーボン化合物と一酸化炭素
とを含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材料
層をエッチングすることを特徴とするドライエッチング
方法。
【請求項２】被エッチング基板の温度を室温以下に制
御し、一般式Ｃ_mＦ_n（ただしｍ，ｎは原子数を示す自
然数であり、ｍ≧２，ｎ≦２ｍ＋２の条件を満足す
る。）で表されるフルオロカーボン化合物と一酸化炭素
とを含むエッチング・ガスを用いてシリコン化合物層を
実質的にその層厚を越えない深さまでエッチングする第
１の工程と、前記フルオロカーボン化合物に対する一酸化炭素の含量
比を前記第１の工程よりも高めてなるエッチング・ガス
を用い、前記酸化シリコン系化合物層の残余部のエッチ
ングとオーバーエッチングを行う第２の工程とを有する
ことを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項３】被エッチング基板の温度を室温以下に制
御し、一般式Ｃ_mＦ_n（ただしｍ，ｎは原子数を示す自
然数であり、ｍ≧２，ｎ≦２ｍ＋２の条件を満足す
る。）で表されるフルオロカーボン化合物と一酸化炭素
とを含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材料
層を実質的にその層厚分だけエッチングする第１の工程
と、Ｓ₂Ｆ₂，ＳＦ₂，ＳＦ₄，Ｓ₂Ｆ₁₀から選ばれる少な
くとも１種のフッ化イオウと一酸化炭素とを含むエッチ
ング・ガスを用いてオーバーエッチングを行う第２の工
程とを有することを特徴とするドライエッチング方法。