JPH06163471A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06163471A
JPH06163471A JP33000592A JP33000592A JPH06163471A JP H06163471 A JPH06163471 A JP H06163471A JP 33000592 A JP33000592 A JP 33000592A JP 33000592 A JP33000592 A JP 33000592A JP H06163471 A JPH06163471 A JP H06163471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon nitride
etching
nitride film
etched
bell jar
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP33000592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Suzuki
康浩 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP33000592A priority Critical patent/JPH06163471A/en
Publication of JPH06163471A publication Critical patent/JPH06163471A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable a silicon nitride film of semiconductor to be anisotropically dry-etched and enhanced in selectivity to a silicon oxide film which serves as a base of the silicon nitride. CONSTITUTION:A quartz bell jar 2 provided with a domed roof is provided under a waveguide 1, microwaves are fed towards the quartz bell jar 2 from the waveguide 1, and a substrate holder 3 connected to a power supply of high frequency is provided under the quartz bell jar 2 to constitute a microwave downstream etching device. Processing gas of mixed gas of nitrogen trifluoride and oxygen is introduced into a vacuum chamber 6 through a gas feed pipe 7. Plasma generated by discharge in the vacuum chamber 6 is guided to a specimen 4 for etching. By this setup, the side wall of the silicon nitride film 10 is protected by nitrogen dissociated from nitrogen trifluoride and reaction products, and the film 10 can be etched into an anisotropic shape and enhanced in selectivity by making oxygen content optimal in mixing ratio.

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、ドライエッチング方法
に関し、特に、半導体素子や半導体集積回路などの半導
体をマイクロ波ダウンストリームプラズマによるドライ
エッチングにて製造する半導体製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method, and more particularly to a semiconductor manufacturing method for manufacturing semiconductors such as semiconductor devices and semiconductor integrated circuits by dry etching using microwave downstream plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロ波ダウンストリームプラ
ズマを用いてドライエッチングにより半導体集積回路を
製造することが考えられている。例えば、アルミニウム
配線膜形成後のパッシベーション膜(プラズマCVDに
よるシリコン窒化膜)のドライエッチングやレジストア
ッシング工程などに実用化されつつある。上記方法で
は、0.2〜1.5Torr程度の圧力の反応性ガス
(主にCF4 とO2 )を、真空室に導入し、マイクロ波
(2.45GHz)電界によりプラズマ化させ、ガス分子
から解離生成する反応性ラジカルやイオンによって試料
をドライエッチングする。
2. Description of the Related Art Recently, it has been considered to manufacture a semiconductor integrated circuit by dry etching using microwave downstream plasma. For example, it is being put to practical use in a dry etching process or a resist ashing process of a passivation film (silicon nitride film formed by plasma CVD) after forming an aluminum wiring film. In the above method, a reactive gas (mainly CF 4 and O 2 ) having a pressure of about 0.2 to 1.5 Torr is introduced into a vacuum chamber, and plasma is generated by a microwave (2.45 GHz) electric field to generate gas molecules. The sample is dry-etched by reactive radicals and ions generated by dissociation from the sample.

【0003】しかしながら、上記ドライエッチング方法
を用いると、シリコン基板の上にシリコン酸化膜・シリ
コン窒化膜・フォトレジストをこの順に積層してシリコ
ン窒化膜をエッチングした際に、サイドエッチの大きい
等方性形状が生じる。そのため、異方性形状を要求され
るLOCOS形成工程中のシリコン窒化膜のエッチング
には適用できないという問題があった。
However, when the above-mentioned dry etching method is used, when a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a photoresist are laminated in this order on a silicon substrate to etch the silicon nitride film, isotropicity with a large side etch occurs. The shape arises. Therefore, there is a problem that it cannot be applied to the etching of the silicon nitride film during the LOCOS forming process which requires an anisotropic shape.

【0004】また、異方性形状を得るには、従来、図3
に示されるような平行平板型プラズマエッチング方式に
てエッチングするものがある。図3に於いて、基板ホル
ダ21上に試料22が載置されており、その試料を基板
ホルダ21と共に覆うように下向きに凹状をなす石英チ
ャンバ23が基板ホルダ21上に設けられている。石英
チャンバ23の上部中央にはアノード電極24が設けら
れており、基板ホルダ21が接地されている。そして、
アノード電極24には高周波電圧が加えられ、石英チャ
ンバ23の上部から石英チャンバ23内にプロセスガス
が供給され、基板ホルダ22に開設された排気口から排
気されるようになっている。
Further, in order to obtain an anisotropic shape, it is conventionally necessary to use the method shown in FIG.
There is a method of etching by a parallel plate type plasma etching method as shown in FIG. In FIG. 3, a sample 22 is placed on a substrate holder 21, and a quartz chamber 23 having a downward concave shape is provided on the substrate holder 21 so as to cover the sample together with the substrate holder 21. An anode electrode 24 is provided in the upper center of the quartz chamber 23, and the substrate holder 21 is grounded. And
A high frequency voltage is applied to the anode electrode 24, a process gas is supplied into the quartz chamber 23 from the upper portion of the quartz chamber 23, and the process gas is exhausted from an exhaust port provided in the substrate holder 22.

【0005】しかしながら、上記プラズマエッチング装
置では、選択性が小さく(選択比が2〜3程度)、下地
のシリコン酸化膜を薄膜化(150〜100Å)した場
合に、その酸化膜がオーバエッチ時にエッチオフしてし
まうという問題があった。
However, in the above plasma etching apparatus, the selectivity is low (selection ratio is about 2 to 3), and when the underlying silicon oxide film is thinned (150 to 100 Å), the oxide film is etched during overetching. There was a problem of turning it off.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、シリコン窒化膜を
マイクロ波ダウンストリームプラズマを用いてドライエ
ッチングする際に、異方性形状にエッチングし得ると共
にシリコン窒化膜の下地のシリコン酸化膜に対する選択
性を高め得る半導体製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, the main object of the present invention is to provide an anisotropic shape when a silicon nitride film is dry-etched using microwave downstream plasma. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor which can be etched to a high degree and can enhance the selectivity of a silicon nitride film with respect to an underlying silicon oxide film.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、シリコン窒化膜をマイクロ波ダウンストリ
ームプラズマによるドライエッチングにて製造する半導
体製造方法であって、前記ドライエッチングに用いるプ
ロセスガスが、三ふっ化窒素と酸素とを混合したもので
あることを特徴とする半導体製造方法を提供することに
より達成される。
According to the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing method for manufacturing a silicon nitride film by dry etching using microwave downstream plasma, the process being used for the dry etching. This is achieved by providing a semiconductor manufacturing method characterized in that the gas is a mixture of nitrogen trifluoride and oxygen.

【0008】[0008]

【作用】このように、シリコン窒化膜に対するドライエ
ッチングを行う際のプロセスガスに三ふっ化窒素と酸素
ガスとを混合したものを用いることにより、シリコン窒
化膜に対するエッチング速度を向上し得る。また、三ふ
っ化窒素から解離される窒素やSiNxOy などの反応生
成物によりシリコン窒化膜の側壁に保護膜が形成され、
深さ方向にエッチングが進行していくため、プロセスガ
スの処理圧力を低下できるとことと併せて、上記側壁へ
のエッチングを防止することができ、良好な異方性形状
を形成し得る。さらに、プロセスガスに酸素ガスを混合
することにより、下地シリコン酸化膜が露出したとき
に、シリコン酸化膜が三ふっ化窒素ガス及び酸素ガスと
反応して、シリコン酸化膜上にSiFxOy 、SiNxOy
といった反応生成物が形成され、これがふっ素ラジカル
によるSiO2 との反応速度を低下させる。従って、シ
リコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の選択性が高ま
り、シリコン酸化膜が露出しさらにエッチングされるこ
とを防止できる。
In this way, by using a mixture of nitrogen trifluoride and oxygen gas as the process gas for dry etching the silicon nitride film, the etching rate for the silicon nitride film can be improved. Further, a protective film is formed on the side wall of the silicon nitride film by reaction products such as nitrogen and SiNxOy dissociated from nitrogen trifluoride,
Since the etching progresses in the depth direction, the processing pressure of the process gas can be lowered, and at the same time, the etching on the side wall can be prevented and a good anisotropic shape can be formed. Further, by mixing the process gas with the oxygen gas, when the underlying silicon oxide film is exposed, the silicon oxide film reacts with the nitrogen trifluoride gas and the oxygen gas to form SiFxOy, SiNxOy on the silicon oxide film.
Is formed, which reduces the reaction rate of the fluorine radical with SiO 2 . Therefore, the selectivity of the silicon nitride film with respect to the silicon oxide film is enhanced, and the silicon oxide film can be prevented from being exposed and further etched.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0010】図1は、本発明が適用されたマイクロ波ダ
ウンストリームエッチング装置の一例を示す模式的断面
図である。本装置は、導波管1と、導波管1の下に設け
られたドームの屋根形状をなす石英ベルジャー2と、石
英ベルジャー2の下方に設けられた基板ホルダ3とによ
り形成されている。基板ホルダ3の上面には加工対象の
試料4が載置されている。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a microwave downstream etching apparatus to which the present invention is applied. The present apparatus is formed by a waveguide 1, a dome-shaped quartz bell jar 2 provided below the waveguide 1, and a substrate holder 3 provided below the quartz bell jar 2. A sample 4 to be processed is placed on the upper surface of the substrate holder 3.

【0011】導波管1は、石英ベルジャー2を覆うよう
に下向きに拡開するように形成されており、その下部の
周壁部にメッシュ部5を設けられている。また、石英ベ
ルジャー2の凹状内面と基板ホルダ3とにより囲われた
減圧室6内には、ガス供給管7を介して外方の図示され
ないガス供給装置からプロセスガスが供給されるように
なっていると共に、基板ホルダ3には高周波電源が接続
されている。
The waveguide 1 is formed so as to expand downward so as to cover the quartz bell jar 2, and a mesh portion 5 is provided on the lower peripheral wall portion thereof. In addition, a process gas is supplied from a gas supply device (not shown) located outside to a decompression chamber 6 surrounded by the concave inner surface of the quartz bell jar 2 and the substrate holder 3. At the same time, a high frequency power source is connected to the substrate holder 3.

【0012】このようにして構成されたマイクロ波ダウ
ンストリームエッチング装置は、その導波管1からマイ
クロ波(2.45GHz)が石英ベルジャー2に向けて供
給され、減圧室6内に放電が生じ、それにより発生した
プラズマ(ラジカルやイオン)を試料4に導くことによ
り試料4の表面をエッチングするものである。このと
き、ガス供給管7から供給されるプロセスガスは三ふっ
化窒素及び酸素を混合したものであり、三ふっ化窒素を
40SCCM、酸素を10SCCMの各流量にて導入す
る。
In the microwave downstream etching apparatus thus constructed, microwaves (2.45 GHz) are supplied from the waveguide 1 toward the quartz bell jar 2, and discharge is generated in the decompression chamber 6. The surface of the sample 4 is etched by guiding the plasma (radicals and ions) generated thereby to the sample 4. At this time, the process gas supplied from the gas supply pipe 7 is a mixture of nitrogen trifluoride and oxygen, and nitrogen trifluoride is introduced at a flow rate of 40 SCCM and oxygen is introduced at a flow rate of 10 SCCM.

【0013】そして図1の装置により、0.15Tor
rの圧力下で、マイクロ波パワーを600Wにすると共
に、基板ホルダ3に印加する高周波バイアスパワーを3
0Wにして、LOCOS形成工程上のシリコン窒化膜
(アクティブ領域形成用シリコン窒化膜)をエッチング
したときのエッチング断面形状を図2に示す。図2に
は、シリコン基板8上に下地のシリコン酸化膜9を形成
し、シリコン酸化膜9の上に積層されたシリコン窒化膜
10の上にレジストからなるエッチングマスク11を一
部設けて、そのエッチングマスク11を除いた部分のシ
リコン窒化膜10をエッチングした形状が示されてい
る。
Then, with the apparatus of FIG. 1, 0.15 Tor
Under the pressure of r, the microwave power is set to 600 W and the high frequency bias power applied to the substrate holder 3 is set to 3 W.
FIG. 2 shows an etching cross-sectional shape when the silicon nitride film (silicon nitride film for forming the active region) in the LOCOS formation step is etched by setting it to 0 W. In FIG. 2, a base silicon oxide film 9 is formed on a silicon substrate 8, an etching mask 11 made of a resist is partially provided on a silicon nitride film 10 laminated on the silicon oxide film 9, and A shape is shown in which the silicon nitride film 10 in a portion excluding the etching mask 11 is etched.

【0014】ところで、従来例の図3で示したプラズマ
エッチング装置では、CF4 を80SCCM、酸素を2
0SCCMの各流量にて導入し、マイクロ波パワーを1
000Wにすると共に、0.6Torrの圧力下でエッ
チングする場合があり、その場合には等方性形状になっ
ていた。これに対して、本発明の装置によるエッチング
によれば、三ふっ化窒素と酸素とを混合したプロセスガ
スを用いていることから、三ふっ化窒素から解離される
窒素や、SiNxOy などの反応生成物により、シリコン
窒化膜10のエッチング部分の側壁が保護される。従っ
て、シリコン窒化膜10に対するエッチング中に於ける
ふっ素ラジカルによるサイドエッチを防止して、深さ方
向のみにエッチングを進行させることができ、図2に示
される異方性形状が容易に得られるため、より一層微細
化された配線形状のエッチングを行うことができる。
By the way, in the conventional plasma etching apparatus shown in FIG. 3, CF 4 is 80 SCCM and oxygen is 2
Introduced at each flow rate of 0 SCCM and set microwave power to 1
In some cases, the etching was performed under a pressure of 0.6 Torr as well as 000 W, and in that case, the shape was isotropic. On the other hand, according to the etching by the apparatus of the present invention, since the process gas in which nitrogen trifluoride and oxygen are mixed is used, nitrogen dissociated from nitrogen trifluoride and reaction products such as SiNxOy are generated. The object protects the side wall of the etched portion of the silicon nitride film 10. Therefore, it is possible to prevent side etching due to fluorine radicals during the etching of the silicon nitride film 10 and to advance the etching only in the depth direction, so that the anisotropic shape shown in FIG. 2 can be easily obtained. Further, it is possible to perform the etching of the wiring shape which is further miniaturized.

【0015】また、不要なシリコン窒化膜10がエッチ
ングされて下地のシリコン酸化膜9が一部露出し始める
と、SiO2 とプロセスガス中の酸素との反応によっ
て、SiFxOy という反応生成物がSiO2 上に堆積す
る。従って、プロセスガス中の酸素ガスの混合比を高め
ることにより、シリコン窒化膜10のシリコン酸化膜9
に対する選択性を大幅に向上することができ、下地のシ
リコン酸化膜9を、従来の300Åに対して、200Å
にしたり、さらに100Åというように、より一層薄膜
化した場合でも、下地のシリコン酸化膜9がエッチング
されることがない。なお、その選択比は、従来では2〜
3であったが、本発明によれば10〜20である。ま
た、酸素ガスの混合比は、35%以上に高め過ぎるとシ
リコン窒化膜10のエッチング速度が逆に低下してしま
うため、35%以下の適度な混合比にすると良い。
When the unnecessary silicon nitride film 10 is etched and the underlying silicon oxide film 9 begins to be partially exposed, a reaction product of SiFxOy produces SiO 2 due to the reaction between SiO 2 and oxygen in the process gas. Deposit on top. Therefore, by increasing the mixing ratio of the oxygen gas in the process gas, the silicon oxide film 9 of the silicon nitride film 10
It is possible to drastically improve the selectivity of the base silicon oxide film 9 to 200 Å as compared with the conventional 300 Å.
Or even if the thickness is further reduced to 100 Å, the underlying silicon oxide film 9 is not etched. Incidentally, the selection ratio is conventionally 2 to
Although it was 3, it is 10 to 20 according to the present invention. Further, if the mixing ratio of the oxygen gas is increased to 35% or more, the etching rate of the silicon nitride film 10 will be decreased. Therefore, an appropriate mixing ratio of 35% or less is preferable.

【0016】[0016]

【発明の効果】このように本発明によれば、マイクロ波
ダウンストリームエッチングに於いて三ふっ化窒素ガス
と酸素ガスとを混合したものをプロセスガスとして使用
することにより、アクティブ領域用シリコン窒化膜をサ
イドエッチのない垂直面を有する異方性形状にエッチン
グすることができ、半導体回路の高密度・高集積化に於
ける微細化形状に適用可能であると共に、選択性を大幅
に高めることができるため、極めて良好なエッチング断
面形状を形成することができる。
As described above, according to the present invention, by using a mixture of nitrogen trifluoride gas and oxygen gas as a process gas in the microwave downstream etching, the silicon nitride film for the active region is formed. Can be etched into an anisotropic shape with a vertical surface without side etching, which can be applied to miniaturized shapes for high-density and high-integration of semiconductor circuits, and can significantly improve selectivity. Therefore, an extremely good etching cross-sectional shape can be formed.

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

【図1】本発明が適用されたマイクロ波ダウンストリー
ムエッチング装置の模式的断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a microwave downstream etching apparatus to which the present invention is applied.

【図2】本発明のエッチングによる半導体の要部断面
図。
FIG. 2 is a sectional view of an essential part of a semiconductor according to the etching of the present invention.

【図3】従来のドライエッチング装置の模式的断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional dry etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導波管 2 石英ベルジャー 3 基板ホルダ 4 試料 5 メッシュ部 6 減圧室 7 ガス供給管 8 シリコン基板 9 シリコン酸化膜 10 シリコン窒化膜 11 エッチングマスク 21 基板ホルダ 22 基板ホルダ 23 石英チャンバ 24 アノード電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveguide 2 Quartz bell jar 3 Substrate holder 4 Sample 5 Mesh part 6 Decompression chamber 7 Gas supply pipe 8 Silicon substrate 9 Silicon oxide film 10 Silicon nitride film 11 Etching mask 21 Substrate holder 22 Substrate holder 23 Quartz chamber 24 Anode electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン窒化膜をマイクロ波ダウンスト
リームプラズマによるドライエッチングにて製造する半
導体製造方法であって、 前記ドライエッチングに用いるプロセスガスが、三ふっ
化窒素と酸素とを混合したものであることを特徴とする
半導体製造方法。
1. A semiconductor manufacturing method for manufacturing a silicon nitride film by dry etching using microwave downstream plasma, wherein the process gas used for the dry etching is a mixture of nitrogen trifluoride and oxygen. A semiconductor manufacturing method characterized by the above.
JP33000592A 1992-11-16 1992-11-16 Manufacture of semiconductor device Withdrawn JPH06163471A (en)

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JP33000592A JPH06163471A (en) 1992-11-16 1992-11-16 Manufacture of semiconductor device

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010054515A (en) * 1999-12-07 2001-07-02 윤종용 shield structure for sputtering apparatus
US6828251B2 (en) * 2002-02-15 2004-12-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for improved plasma etching control
JP2014060413A (en) * 2010-03-04 2014-04-03 Tokyo Electron Ltd Plasma etching method and plasma etching apparatus

Cited By (3)

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KR20010054515A (en) * 1999-12-07 2001-07-02 윤종용 shield structure for sputtering apparatus
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