JPH06163474A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPH06163474A
JPH06163474A JP30732792A JP30732792A JPH06163474A JP H06163474 A JPH06163474 A JP H06163474A JP 30732792 A JP30732792 A JP 30732792A JP 30732792 A JP30732792 A JP 30732792A JP H06163474 A JPH06163474 A JP H06163474A
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etching
oxide
carbon
sulfur
silicon compound
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Toshiharu Yanagida
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Abstract

PURPOSE:To enable a layer of silicon compound such as SiO2 or the like to be quickly dry-etched high in selectivity and low in damage and contamination. CONSTITUTION:An SiO2 interlayer insulating film 3 is etched with mixed gas of C3O2 (tricarbon dioxide)/SF6. Carbonic polymer derived from decomposition products of a resist mask 4 grows high in etching resistance taking in C-O bonds and carbonyl groups derived from C3O2 even if it deposits small. As a result, ions necessary for sputtering a resist mask 4 can be lessened in impinging energy, and an etching process can be improved in selectivity. An etching process can be executed at a high speed by using mixed gas of C3O2 and CHF3 as etching gas. If C3O2 is used in combination with S2F2, free S(sulfur) can be used as deposits in place of carbonic polymer, so that an etching process can be lessened in contamination. N2O or SO2 other than C3O2 can be utilized.

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
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シリコン化合
物層のドライエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method applied in the field of manufacturing semiconductor devices, etc., and particularly to any one of resist selectivity, silicon underlayer selectivity, high speed, low damage and low contamination. The present invention also relates to a dry etching method of a silicon compound layer, which is also excellent.

【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、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。
2. Description of the Related Art With the recent progress in high integration and high performance of semiconductor devices as seen in VLSI, ULSI, etc., dry etching of silicon compound layers typified by silicon oxide (SiO 2 ) has also been performed. Technical requirements are becoming more and more stringent.

【0003】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。
First, the area of device chips is expanded due to high integration, the diameter of the wafer is increased, the pattern to be formed is highly miniaturized, and uniform processing within the wafer surface is required. The mainstream of the dry etching apparatus is shifting from the conventional batch type to the single-wafer type because of the demand for high-mix low-volume production represented by ASIC. At this time, in order to maintain the same productivity as the conventional one, it is necessary to greatly improve the etching rate per wafer.

【0004】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。
Further, in the situation where the junction depth of the impurity diffusion region is shallow and the various material layers are thin in order to increase the speed and miniaturization of the device, the selectivity to the underlayer is more excellent than before. Etching technology with less damage is required. For example, a PM used as an impurity diffusion region formed in a semiconductor substrate or a resistance load element of SRAM.
An example is etching of a SiO 2 interlayer insulating film, which is performed using a silicon substrate or a polycrystalline silicon layer as a base when a contact is to be formed in the source / drain region of an OS transistor.

【0005】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。
Further, improving the selection ratio with respect to the resist is also an important issue. This is because submicron devices have become unacceptable for producing slight dimensional conversion differences due to resist receding.

【0006】従来よりSiO2 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
強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
CFx + の入射エネルギーを利用している。しかし、高
速エッチングを行うためにはこの入射イオン・エネルギ
ーを高めることが必要であり、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、高速性への要求と高選
択性・低ダメージ性への要求とが常に背反していた。
Conventionally, the etching of the SiO 2 type material layer is performed in a mode in which the ionicity is strengthened in order to break the strong Si—O bond. Typical etching gas is CHF 3 , CF 4, etc., and the incident energy of CF x + generated from these is used. However, in order to perform high-speed etching, it is necessary to increase this incident ion energy, and since the etching reaction is close to the physical sputtering reaction, there is a need for high speed and high selectivity and low damage. The demand was always in conflict.

【0007】そこで通常は、エッチング・ガスにH2
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。
Therefore, usually, H 2 or a depositing hydrocarbon gas is added to the etching gas to obtain an apparent C / F ratio (ratio of the number of carbon atoms and the number of fluorine atoms) of the etching reaction system. High selectivity is achieved by increasing and promoting the deposition of carbon-based polymer that occurs in competition with the etching reaction.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の方法
では十分に高い選択性を得るために、ある程度厚く炭素
系ポリマーを堆積させることが必要であった。しかし、
炭素系ポリマーの堆積量を増大させることは、エッチン
グ速度の低下やパーティクル汚染の増大といった新たな
問題を招く。近年のドライエッチングでは枚葉処理が主
流となっているため、ウェハ1枚当たりのエッチング所
要時間が延びたり、あるいはエッチング・チャンバのク
リーニング等を行うためのメンテナンスの頻度が高くな
ることは、生産性や経済性に重大な支障をもたらす原因
となる。
By the way, in the conventional method, in order to obtain sufficiently high selectivity, it was necessary to deposit the carbon-based polymer to a certain thickness. But,
Increasing the deposition amount of the carbon-based polymer causes new problems such as a decrease in etching rate and an increase in particle contamination. In recent years, single-wafer processing has become the mainstream in dry etching, so that the time required for etching per wafer is extended, or the frequency of maintenance for cleaning the etching chamber is high It causes a serious obstacle to the economy.

【0009】そこで本発明は、高選択性,低ダメージ性
に優れることはもちろん、高速性,低汚染性にも優れる
シリコン化合物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。
Therefore, an object of the present invention is to provide a dry etching method for a silicon compound layer which is excellent not only in high selectivity and low damage but also in high speed and low contamination.

【0010】[0010]

【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
であり、酸化炭素、酸化窒素、酸化イオウから選ばれる
少なくとも1種類の無機酸化物と、フッ素系化合物とを
含むエッチング・ガスを用い、てシリコン化合物層をエ
ッチングするものである。
The dry etching method of the present invention is proposed in order to achieve the above-mentioned object, and is at least one inorganic oxide selected from carbon oxide, nitric oxide, and sulfur oxide. And a fluorine compound are used to etch the silicon compound layer.

【0011】本発明はまた、酸化炭素、酸化窒素、酸化
イオウから選ばれる少なくとも1種類の無機酸化物と、
一般式CHx 4-x (ただし、xは0〜3の整数を表
す。)で表されるフルオロカーボン系化合物とを含むエ
ッチング・ガスを用いてシリコン化合物層をエッチング
するものである。
The present invention also comprises at least one inorganic oxide selected from carbon oxide, nitric oxide and sulfur oxide,
The silicon compound layer is etched using an etching gas containing a fluorocarbon compound represented by the general formula CH x F 4-x (where x represents an integer of 0 to 3).

【0012】本発明はまた、前記エッチング・ガスを用
いて前記シリコン化合物層を実質的にその層厚を超えな
い深さまでエッチングするジャストエッチング工程と、
前記エッチング・ガス中の前記無機酸化物の含量比を前
記ジャストエッチング工程におけるよりも大として前記
シリコン化合物層をオーバーエッチングするものであ
る。
The present invention also includes a just etching step of etching the silicon compound layer using the etching gas to a depth that does not substantially exceed the layer thickness thereof,
The content ratio of the inorganic oxide in the etching gas is set to be higher than that in the just etching step to overetch the silicon compound layer.

【0013】本発明はさらに、上述の無機酸化物とフッ
素系化合物、あるいは無機酸化物とフルオロカーボン系
化合物とを含むエッチング・ガスを用いてジャストエッ
チングを行った後、S2 2 ,SF2 ,SF4 ,S2
10から選ばれる少なくとも1種類のフッ化イオウと前記
無機酸化物とを含むエッチング・ガスを用いてオーバー
エッチングを行うものである。
The present invention further comprises just etching using an etching gas containing the above-mentioned inorganic oxide and a fluorine-based compound, or an inorganic oxide and a fluorocarbon-based compound, and then S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 , S 2 F
Overetching is performed using an etching gas containing at least one kind of sulfur fluoride selected from 10 and the inorganic oxide.

【0014】なお、本発明において上述の無機酸化物は
エッチング・ガスの構成成分として用いられるものであ
るから、取り扱い性を考慮すると常温常圧下で気体であ
るか、もしくは容易に気化できる化合物を選択する必要
がある。かかる観点から、実用性の高い酸化炭素として
は、CO(一酸化炭素)、CO 2 (二酸化炭素)、C3
2 (二酸化三炭素,沸点7℃)を挙げることができ
る。酸化炭素には、この他にも分子内の炭素原子数が酸
素原子数よりも多い、亜酸化炭素と総称される化合物が
知られており、一酸化炭素中で無声放電を行った場合に
生成する組成の一定しない物質や、二酸化五炭素、九酸
化十二炭素(無水メリト酸)等がある。
In the present invention, the above-mentioned inorganic oxide is
Used as a constituent of etching gas
Therefore, considering handling, it is a gas under normal temperature and pressure.
Or it is necessary to select a compound that can be easily vaporized.
There is. From this point of view, as a highly practical carbon oxide,
Is CO (carbon monoxide), CO 2(Carbon dioxide), C3
O2(Tricarbon dioxide, boiling point 7 ° C)
It Besides carbon oxide, the number of carbon atoms in the molecule is
The compound called carbon suboxide, which has more than the number of elementary atoms,
It is well known that when performing a silent discharge in carbon monoxide
Generated substances with inconsistent composition, pentacarbon dioxide, and 9-acid
There are 12 carbon atoms (mellitic anhydride) and the like.

【0015】また、実用性の高い酸化窒素としては、N
2 O(酸化二窒素)、NO(一酸化窒素)、N2
3 (三酸化二窒素)、NO2 (二酸化窒素)、NO
3 (三酸化窒素)を挙げることができる。この他に知ら
れている酸化窒素としては、N2 5(五酸化二窒素)
とN2 6 (六酸化二窒素)があるが、前者は昇華点3
2.4℃(1気圧)の固体、後者は不安定な固体であ
る。
Further, as highly practical nitric oxide, N
2 O (dinitrogen oxide), NO (nitric oxide), N 2 O
3 (dinitrogen trioxide), NO 2 (nitrogen dioxide), NO
3 (nitric oxide) can be mentioned. Other known nitric oxides are N 2 O 5 (dinitrogen pentoxide).
And N 2 O 6 (dinitrogen hexaoxide), the former has a sublimation point of 3
2.4 ° C. (1 atm) solid, the latter is an unstable solid.

【0016】さらに、実用性の高い酸化イオウとして
は、SO(一酸化イオウ)、SO2 (二酸化イオウ)を
挙げることができる。この他にも数種類の酸化イオウが
知られているが、室温近傍では分解等により複雑な相や
組成を有する混合物として存在するものが多い。たとえ
ば、S2 3 (三酸化二イオウ)は加熱によりS,S
O,SO2 に分解する固体である。SO3 (三酸化イオ
ウ)は、室温近傍で液体、あるいは融点の異なるα型,
β型,γ型のいずれかの形をとる固体である。S27
(七酸化二イオウ)は融点0℃、昇華点10℃の固体で
ある。さらに、SO 4 (四酸化イオウ)は融点3℃の固
体であるが、酸素を発生して分解し、七酸化二イオウを
生成する。
Further, as highly practical sulfur oxide
Is SO (sulfur monoxide), SO2(Sulfur dioxide)
Can be mentioned. In addition to this, several kinds of sulfur oxide
It is known that, at room temperature, complex phases and
Many are present as a mixture with composition. for example
For example, S2O3(Di sulfur trioxide) is heated to S, S
O, SO2It is a solid that decomposes into. SO3(Io trioxide
C) is a liquid near room temperature, or an α type with a different melting point,
It is a solid that takes either β-type or γ-type. S2O7
(Sulfur heptoxide) is a solid with a melting point of 0 ° C and a sublimation point of 10 ° C.
is there. Furthermore, SO Four(Sulfur tetraoxide) is a solid with a melting point of 3 ° C.
Although it is a body, it generates oxygen and decomposes it, and
To generate.

【0017】[0017]

【作用】本発明のポイントは、炭素系ポリマー自身の膜
質を強化することにより、その堆積量を減じても十分に
高いレジスト選択性および下地選択性を達成し、またこ
れにより低汚染性,低ダメージ性を達成することにあ
る。本発明では、酸化炭素、酸化窒素、酸化イオウの少
なくともいずれかをエッチング・ガスの構成成分として
使用する。これら無機酸化物は、分子内に異種原子間の
多重結合を有しており、幾つかの分極構造の共鳴混成体
として存在するが、これらの分極構造のある種のものが
高い重合促進活性を有する。この結果、エッチング・ガ
スの分解生成物やエッチング・マスクとして用いられた
有機材料パターンの分解生成物に由来する炭素系ポリマ
ーの重合度が増し、エッチング耐性が向上する。
The point of the present invention is that by strengthening the film quality of the carbon-based polymer itself, a sufficiently high resist selectivity and underlayer selectivity can be achieved even if the amount of deposition thereof is reduced. To achieve damage. In the present invention, at least one of carbon oxide, nitric oxide and sulfur oxide is used as a constituent of the etching gas. These inorganic oxides have multiple bonds between different atoms in the molecule and exist as a resonance hybrid of some polarization structures. However, some of these polarization structures have high polymerization promoting activity. Have. As a result, the degree of polymerization of the carbon-based polymer derived from the decomposition products of the etching gas and the decomposition products of the organic material pattern used as the etching mask is increased, and the etching resistance is improved.

【0018】また、これらの無機酸化物の分解生成物
は、炭素系ポリマーにカルボニル基(>C=O),ニト
ロシル基(−N=O),ニトリル基(−NO2 ),チオ
ニル基>S=O),スルフリル基(−SO2 )等の極性
基を導入することができる。炭素系ポリマーにかかる極
性基が導入されると、単に−CX2 −(Xはハロゲン原
子を表す。)の繰り返し構造からなる従来の炭素系ポリ
マーよりも化学的,物理的安定性が増すことが、近年の
研究により明らかとなっている。この現象の理由に関す
る論拠は、おおよそ次の2点である。
Decomposition products of these inorganic oxides are carbon-based polymers having a carbonyl group (> C = O), a nitrosyl group (-N = O), a nitrile group (-NO 2 ), a thionyl group> S. = O), it can be introduced polar groups such as sulfuryl group (-SO 2). When such a polar group is introduced into the carbon-based polymer, the chemical and physical stability may be increased as compared with the conventional carbon-based polymer which is simply composed of a repeating structure of —CX 2 — (X represents a halogen atom). , Recent research has revealed. The rationale for the reason for this phenomenon is roughly the following two points.

【0019】そのひとつは、C−O結合(1077kJ
/mol)、C−N結合(770kJ/mol)、N−
O結合(631kJ/mol)、C−S結合(713k
J/mol)の原子間結合エネルギーが、いずれもC−
C結合(607kJ/mol)よりも大きいという事実
である。いまひとつは、上記の官能基の導入により炭素
系ポリマーの極性が増大し、負に帯電しているエッチン
グ中のウェハに対してその静電吸着力が高まるというも
のである。
One of them is C—O bond (1077 kJ
/ Mol), C-N bond (770 kJ / mol), N-
O bond (631 kJ / mol), C—S bond (713 k)
J / mol) has an interatomic bond energy of C-
The fact is that it is larger than the C-bond (607 kJ / mol). Another is that the introduction of the above-mentioned functional group increases the polarity of the carbon-based polymer and increases the electrostatic attraction force to the wafer being etched, which is negatively charged.

【0020】このように、炭素系ポリマー自身の膜質が
強化され、入射イオンに対して高い耐性を示すようにな
るため、エッチング・マスクである有機材料パターンや
下地材料層に対して選択性が向上する他、下地材料層へ
のダメージ発生も少なくなる。また、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を相対的に低減
できるので、従来技術に比べてパーティクル汚染を減少
させることができる。
As described above, since the film quality of the carbon-based polymer itself is strengthened and it becomes highly resistant to incident ions, the selectivity is improved with respect to the organic material pattern as the etching mask and the underlying material layer. In addition, the occurrence of damage to the base material layer is reduced. In addition, since the amount of carbon-based polymer that is required to achieve high selectivity can be relatively reduced, particle contamination can be reduced as compared with the conventional technique.

【0021】また上記の無機酸化物は、エッチングの高
速化にも寄与している。すなわち、上記の官能基から生
成可能なCO* ,SO* ,SO2 * ,NO* 等のラジカ
ルは強い還元作用を有しており、SiO2 中のO原子を
引き抜くことができる。これは、2原子分子の生成熱か
ら算出された原子間結合エネルギーがC−O結合では1
076kJ/mol,S−O結合では523kJ/mo
l,N−O結合では632kJ/molであって、結晶
中におけるSi−O結合の465kJ/molに比べて
いずれも大きいことからも理解される。O原子が引き抜
かれた後のSi原子は、エッチング反応系に存在する主
エッチング種であるF* (フッ素ラジカル)と結合する
ことにより、ハロゲン化物の形で速やかに除去される。
The above-mentioned inorganic oxide also contributes to speeding up the etching. That is, the above can be generated from the functional groups CO *, SO *, SO 2 *, radicals NO * such has a strong reducing action, it is possible to pull out the O atoms in the SiO 2. This is because the interatomic bond energy calculated from the heat of formation of a diatomic molecule is 1 for a C—O bond.
076 kJ / mol, 523 kJ / mo for SO bond
It can also be understood from the fact that it is 632 kJ / mol for l, N—O bond, which is larger than 465 kJ / mol for Si—O bond in the crystal. The Si atom after the O atom is extracted is quickly removed in the form of a halide by bonding with F * (fluorine radical) which is the main etching species present in the etching reaction system.

【0022】つまり本発明では、従来もっぱら物理的な
スパッタ作用に依存していたSi−O結合の切断を、化
学的な作用も利用して行うことができるようになる。し
かも、本発明で使用する無機酸化物は、レジスト材料や
下地のSi系材料には重大な作用を及ぼさず、これらの
材料のエッチング速度は低速に維持される。
That is, according to the present invention, the breaking of the Si--O bond, which has heretofore mainly depended on the physical sputtering action, can be performed by utilizing the chemical action. Moreover, the inorganic oxide used in the present invention has no significant effect on the resist material and the underlying Si-based material, and the etching rate of these materials is kept low.

【0023】また、本発明ではエッチングをさらに高速
化,高選択化するために、上記無機酸化物に加えてフル
オロカーボン系化合物を使用することを提案する。この
フルオロカーボン系化合物CHx 4-x は、シリコン化
合物層の主エッチング種であるF* を放出することはも
ちろん、CHF+ ,CF+ 等のイオンを生成し、これら
のイオンのスパッタ作用による高速エッチングを可能と
する。また、このフルオロカーボン系化合物を使用する
と、気相中から炭素系ポリマーを供給することが可能と
なり、下地選択性の確保をレジスト分解生成物に頼る必
要がなくなる。このため、入射イオン・エネルギーを一
層低減することができ、レジスト選択性を向上させるこ
とができる。
Further, in the present invention, it is proposed to use a fluorocarbon compound in addition to the above-mentioned inorganic oxide in order to further increase the etching speed and selectivity. This fluorocarbon compound CH x F 4-x not only releases F * , which is the main etching species of the silicon compound layer, but also produces ions such as CHF + , CF + and the like, and these ions are sputtered at high speed. Enables etching. Further, when this fluorocarbon-based compound is used, the carbon-based polymer can be supplied from the gas phase, and it is not necessary to rely on the resist decomposition product to secure the underlayer selectivity. Therefore, the incident ion energy can be further reduced, and the resist selectivity can be improved.

【0024】本発明は、以上のような考え方を基本とし
ているが、さらに一層の高選択化、低汚染化、低ダメー
ジ化を目指す方法も提案する。そのひとつは、シリコン
化合物層のエッチングを下地材料層が露出する直前まで
のジャストエッチング工程とそれ以降のオーバーエッチ
ング工程の2工程に分け、後半のオーバーエッチング工
程で前記エッチング・ガス中の無機酸化物の含量比をジ
ャストエッチング工程におけるよりも大とすることであ
る。この方法によれば、SiO2 系材料層のうち下地と
の界面付近のエッチングは、F* を減じ、かつO原子引
き抜き反応とポリマー強化を促進する機構により進行す
るようになり、更なる高選択化が達成される。
The present invention is based on the above idea, but proposes a method aiming at higher selection, lower pollution and lower damage. One is to divide the etching of the silicon compound layer into two steps, a just etching step until just before the underlying material layer is exposed, and an overetching step after that, and in the latter half overetching step, the inorganic oxide in the etching gas is divided. Is to be larger than in the just etching process. According to this method, etching in the vicinity of the interface with the base in the SiO 2 -based material layer proceeds by a mechanism that reduces F * and promotes O atom abstraction reaction and polymer strengthening. Is achieved.

【0025】あるいは、オーバーエッチング時のエッチ
ング・ガス組成を、S2 2 ,SF 2 ,SF4 ,S2
10から選ばれる少なくとも1種類のフッ化イオウと上記
無機酸化物との混合系としても良い。つまり、オーバー
エッチング時には高速性は特に要求されないので、フル
オロカーボン系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。
Alternatively, etching during over-etching
Gas composition, S2F2, SF 2, SFFour, S2F
TenAt least one kind of sulfur fluoride selected from the above and
It may be a mixed system with an inorganic oxide. That is, over
Since high speed is not required at the time of etching,
Do not use Orocarbon compounds
It eliminates any deposits.

【0026】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
り、SFx + ,F* 等のエッチング種を生成する。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(イオウ)を放出することができ
る。このSは、条件にもよるがウェハがおおよそ室温以
下に温度制御されていれば、その表面へ堆積する。この
とき、SiO2系材料層の表面ではO原子の供給を受け
てSはSOx 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。
The sulfur fluoride used here is the one that the applicant of the present invention previously described in Japanese Patent Application No. 2-198045.
It is a compound proposed for etching a SiO 2 -based material layer and produces etching species such as SF x + and F * . Further, the sulfur fluoride has a large S / F ratio (ratio of the number of S atoms and the number of F atoms in one molecule) compared to SF 6 which has been practically used as an etching gas, and it is under discharge dissociation conditions. Free S (sulfur) can be released into the plasma. Depending on the conditions, this S is deposited on the surface of the wafer if the temperature of the wafer is controlled below room temperature. At this time, on the surface of the SiO 2 -based material layer, S is removed in the form of SO x in response to the supply of O atoms.
It is deposited as it is on the surface of the system material or on the side wall of the pattern and contributes to the achievement of high selectivity and high anisotropy.

【0027】しかも、堆積したSはエッチング終了後に
ウェハをおおよそ90℃以上に加熱すれば容易に昇華
し、窒化イオウ系化合物もおおよそ130℃以上で分解
もしくは昇華するため、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。
Moreover, the deposited S easily sublimes when the wafer is heated to approximately 90 ° C. or higher after etching, and the sulfur nitride compound is decomposed or sublimated at approximately 130 ° C. or higher, so that no particle contamination is caused on the wafer. Do not leave. Therefore, it is possible to perform etching that is excellent in high speed, high selectivity, low contamination, and low damage.

【0028】なお、このフッ化イオウを酸化窒素と併用
した場合には、フッ化イオウから生成したSとこの酸化
窒素から生成したNとが結合してポリチアジル(SN)
x を主体とする窒化イオウ系化合物が生成する。この窒
化イオウ系化合物は、単体のSよりもさらに効果的な表
面保護作用を発揮する。
When this sulfur fluoride is used in combination with nitric oxide, S produced from sulfur fluoride and N produced from this nitric oxide are combined to form polythiazyl (SN).
A sulfur nitride compound mainly composed of x is produced. This sulfur nitride-based compound exerts a more effective surface protection action than S alone.

【0029】[0029]

【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.

【0030】実施例1 本実施例は、本発明をコンタクト・ホール加工に適用
し、C3 2 /SF6 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。本実施例においてサンプルと
して使用したウェハは、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Si
2 層間絶縁膜3のエッチング・マスクとしてレジスト
・マスク4が形成されてなるものである。上記レジスト
・マスク4には、開口部4aが設けられている。
Example 1 This example is an example in which the present invention is applied to contact hole processing and a SiO 2 interlayer insulating film is etched using a C 3 O 2 / SF 6 mixed gas. This process is illustrated in Figure 1.
Will be described with reference to. The wafer used as a sample in this example is, as shown in FIG.
The SiO 2 interlayer insulating film 3 is formed on the single crystal silicon substrate 1 on which the impurity diffusion region 2 is formed in advance, and the Si 2
A resist mask 4 is formed as an etching mask for the O 2 interlayer insulating film 3. The resist mask 4 has an opening 4a.

【0031】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。一例として、下記の条件でSiO
2 層間絶縁膜3のエッチングを行った。
The above wafer was set on the wafer mounting electrode of a magnetron RIE (reactive ion etching) apparatus. Here, the wafer mounting electrode has a built-in cooling pipe, by supplying a refrigerant to the cooling pipe from a cooling equipment such as a chiller connected to the outside of the apparatus to circulate the cooling pipe,
It is possible to control the wafer temperature during etching to be room temperature or lower. As an example, SiO under the following conditions
2 The interlayer insulating film 3 was etched.

【0032】 C3 2 流量 20 SCCM SF6 流量 30 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 2.2 W/cm2 (1
3.56 MHz) 磁場強度 1.50×10-2 T(=150
G) ウェハ温度 −30 ℃(アルコール系
冷媒使用) このエッチング過程では、開口部4a内に露出するSi
2 層間絶縁膜3の表面において、SF6 から大量に生
成するF* によるSi原子引き抜き反応、およびC3
2 から生成するCO* によるO原子引き抜き反応が、S
x + ,COx + 等によるSiO2 のスパッタ・エッチ
ングを促進し、約250nm/分のエッチング速度でエ
ッチングが進行した。
C3O2Flow rate 20 SCCM SF6Flow rate 30 SCCM Gas pressure 2.0 Pa RF power density 2.2 W / cm2(1
3.56 MHz) Magnetic field strength 1.50 × 10-2 T (= 150
G) Wafer temperature -30 ° C (alcohol-based
Refrigerant used) In this etching process, Si exposed in the opening 4a
O2On the surface of the interlayer insulating film 3, SF6Raw in large quantities
F to make*Si atom abstraction reaction by C, and C3O
2CO generated from*O atom abstraction reaction by
Fx +, COx +SiO etc.2Spatter / etch
At an etching rate of about 250 nm / min.
The hatching has progressed.

【0033】一方、イオン・スパッタリングによりレジ
スト・マスク4から供給される炭素系の分解生成物は、
C−O結合やカルボニル基をその構造中に取り込みなが
ら、強固な炭素系ポリマーを形成した。この炭素系ポリ
マーは、少量でも高いエッチング耐性を発揮し、レジス
ト・マスク4や単結晶シリコン基板1の表面におけるエ
ッチング速度を大幅に低減させた。また、ウェハが低温
冷却されていることによりF* によるラジカル反応が抑
制され、主としてラジカル・モードでエッチングされる
レジスト材料やシリコン系材料のエッチング速度がSi
2 系材料のそれよりも相対的に低下した。
On the other hand, the carbon-based decomposition products supplied from the resist mask 4 by ion sputtering are
A strong carbon-based polymer was formed while incorporating a C—O bond and a carbonyl group into the structure. This carbon-based polymer exhibited high etching resistance even in a small amount, and significantly reduced the etching rate on the surface of the resist mask 4 and the single crystal silicon substrate 1. Further, since the wafer is cooled at a low temperature, the radical reaction due to F * is suppressed, and the etching rate of the resist material or silicon-based material that is mainly etched in the radical mode is Si.
It was relatively lower than that of the O 2 based material.

【0034】これらの理由により、レジスト・マスク4
と単結晶シリコン基板1に対して極めて高い選択性が達
成された。特に、レジスト・マスク4の形状が良好に維
持されることにより、図1(b)に示されるように、寸
法変換差を発生させ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5を形成することができた。
For these reasons, the resist mask 4
And extremely high selectivity was achieved for the single crystal silicon substrate 1. In particular, since the shape of the resist mask 4 is maintained well, the contact hole 5 having a good anisotropic shape is formed without causing a dimensional conversion difference as shown in FIG. 1B. We were able to.

【0035】実施例2 本実施例は、同じくコンタクト・ホール加工において、
NO/SF6 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。本実施例でエッチング・サンプ
ルとして用いたウェハは、図1(a)に示したものと同
じである。後述の各実施例も同様である。
Example 2 This example is the same as in the contact hole processing.
This is an example of etching the SiO 2 interlayer insulating film using a NO / SF 6 mixed gas. The wafer used as the etching sample in this example is the same as that shown in FIG. The same applies to each embodiment described later.

【0036】エッチング条件の一例を以下に示す。 NO流量 20 SCCM SF6 流量 30 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 2.2 W/cm2 (1
3.56 MHz) 磁場強度 1.50×10-2 T(=150
G) ウェハ温度 −30 ℃(アルコール系
冷媒使用) 上記の条件により進行するエッチングの機構は、ほぼ実
施例1に準じたものであるが、ここでは炭素系ポリマー
がC−N結合やニトロシル基等の導入により強化され
た。
An example of etching conditions is shown below. NO flow rate 20 SCCM SF 6 flow rate 30 SCCM gas pressure 2.0 Pa RF power density 2.2 W / cm 2 (1
3.56 MHz) Magnetic field strength 1.50 × 10 -2 T (= 150
G) Wafer temperature −30 ° C. (using alcohol-based refrigerant) The etching mechanism that proceeds under the above conditions is almost the same as in Example 1, but here the carbon-based polymer is a C—N bond or a nitrosyl group. Was enhanced by the introduction of.

【0037】実施例3 本実施例では、同じSiO2 層間絶縁膜3をSO2 /S
6 混合ガスを用いてエッチングした。エッチング条件
の一例を以下に示す。 SO2 流量 20 SCCM SF6 流量 30 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 2.2 W/cm2 (1
3.56 MHz) 磁場強度 1.50×10-2 T(=150
G) ウェハ温度 −30 ℃(アルコール系
冷媒使用) 上記の条件により進行するエッチングの機構は、ほぼ実
施例1に準じたものであるが、ここでは炭素系ポリマー
がC−S結合やスルフリル基,チオニル基等の導入によ
り強化された。
Embodiment 3 In this embodiment, the same SiO 2 interlayer insulating film 3 is formed with SO 2 / S.
Etching was performed using an F 6 mixed gas. An example of etching conditions is shown below. SO 2 flow rate 20 SCCM SF 6 flow rate 30 SCCM Gas pressure 2.0 Pa RF power density 2.2 W / cm 2 (1
3.56 MHz) Magnetic field strength 1.50 × 10 -2 T (= 150
G) Wafer temperature −30 ° C. (using alcohol-based refrigerant) The etching mechanism that proceeds under the above conditions is almost the same as in Example 1, but here, the carbon-based polymer is a C—S bond or a sulfuryl group, It was strengthened by the introduction of a thionyl group and the like.

【0038】実施例4 本実施例では、同じ層間絶縁膜3をC3 2 /CHF3
混合ガスを用いてエッチングした。エッチング条件の一
例を以下に示す。 C3 2 流量 20 SCCM CHF3 流量 30 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 2.0 W/cm2 (1
3.56 MHz) 磁場強度 1.50×10-2 T(=150
G) ウェハ温度 −30 ℃(アルコール系
冷媒使用)
Embodiment 4 In this embodiment, the same interlayer insulating film 3 is formed by C 3 O 2 / CHF 3
Etching was performed using a mixed gas. An example of etching conditions is shown below. C 3 O 2 flow rate 20 SCCM CHF 3 flow rate 30 SCCM Gas pressure 2.0 Pa RF power density 2.0 W / cm 2 (1
3.56 MHz) Magnetic field strength 1.50 × 10 -2 T (= 150
G) Wafer temperature -30 ° C (using alcohol refrigerant)

【0039】本実施例では、CFx + によるイオン・ア
シスト反応が期待できるため、エッチング速度は実施例
1に比べて大きく上昇し、約450nm/分となった。
また、堆積性のCHF3 を用いることにより、炭素系ポ
リマーが気相中にも生成するので、レジスト・マスク4
の分解生成物の供給量は少なくて済む。つまり、先の各
実施例よりも入射イオン・エネルギーを低下させ、レジ
スト・マスク4のスパッタリングを抑制することができ
るわけである。本実施例において、レジスト・マスク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、ほとんど認められな
かった。対レジスト選択比は約5、対シリコン選択比は
約25であった。
In this example, since an ion-assisted reaction due to CF x + can be expected, the etching rate was greatly increased as compared with Example 1 and was about 450 nm / min.
In addition, since carbonaceous polymer is also generated in the vapor phase by using CHF 3 which has a deposition property, the resist mask 4
The amount of decomposition products to be supplied can be small. That is, the incident ion energy can be lowered and the sputtering of the resist mask 4 can be suppressed as compared with the previous embodiments. In this embodiment, the resist mask 4
Almost no decrease in the film thickness, receding of the pattern edge, or destruction of the shallow junction due to overetching was observed. The selection ratio to resist was about 5, and the selection ratio to silicon was about 25.

【0040】しかも、エッチング・ガスへのC3 2
添加によりCHF3 の相対的な含量が低下しており、生
成する炭素系ポリマーの絶対量も従来プロセスに比べて
遙かに少ないので、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、
スループットが大幅に改善された。
Moreover, the relative content of CHF 3 is lowered by the addition of C 3 O 2 to the etching gas, and the absolute amount of the carbon-based polymer produced is much smaller than that in the conventional process. The frequency of maintenance required to clean the etching chamber can be reduced,
The throughput is greatly improved.

【0041】なお、上述のC3 2 に替えてN2 Oある
いはSO2 を用いた他は同じ条件でエッチングを行った
場合にも、同様に高速、高選択、低汚染エッチングを行
うことができた。
Even when etching is performed under the same conditions except that N 2 O or SO 2 is used instead of C 3 O 2 described above, high speed, high selection and low contamination etching can be similarly performed. did it.

【0042】実施例5 本実施例は、同じくコンタクト・ホール加工において、
3 2 /CHF3 混合ガスを用いたSiO2 層間絶縁
膜3のエッチングをジャストエッチング工程とオーバー
エッチング工程の2段階に分け、後者の工程でC3 2
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。
Embodiment 5 This embodiment is the same as the contact hole processing,
Etching of the SiO 2 interlayer insulating film 3 using a C 3 O 2 / CHF 3 mixed gas is divided into two stages, a just etching process and an overetching process, and in the latter process, C 3 O 2 is used.
This is an example in which the content ratio of is relatively increased to further improve the selectivity. This process will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 1 above.

【0043】まず、図1(a)に示されるウェハを用
い、一例として下記の条件で、SiO 2 層間絶縁膜3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。 C3 2 流量 15 SCCM (エッチング・ガス中の含量比30%) CHF3 流量 35 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 2.0 W/cm2 (13.
56 MHz) 磁場強度 1.5×10-2 T ウェハ温度 0 ℃
First, using the wafer shown in FIG.
As an example, under the following conditions, SiO 2Interlayer insulation film 3
Substantially immediately before the impurity diffusion region 2 is exposed. C3O2Flow rate 15 SCCM (content ratio in etching gas 30%) CHF3Flow rate 35 SCCM Gas pressure 2.0 Pa RF power density 2.0 W / cm2(13.
56 MHz) Magnetic field strength 1.5 × 10-2 T Wafer temperature 0 ° C

【0044】このジャストエッチング工程におけるエッ
チング機構は、ほぼ実施例4で上述したとおりである。
終点判定は、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変化し始めた時点で行った。この時
点は、ウェハ上の一部で下地の不純物拡散領域2が露出
し始めた時に対応している。しかし、ウェハ上の他部に
おいては、図2に示されるように、コンタクト・ホール
5は中途部までしか形成されず、その底部にSiO2
間絶縁膜3の残余部3aが残されていた。
The etching mechanism in this just etching process is almost as described above in the fourth embodiment.
The end point determination was performed when the emission spectrum intensity of CO * at 483.5 nm or the emission spectrum intensity of SiF * at 777 nm started to change. This time point corresponds to when the underlying impurity diffusion region 2 starts to be exposed on a part of the wafer. However, in the other part on the wafer, as shown in FIG. 2, the contact hole 5 was formed only up to the middle part, and the residual part 3a of the SiO 2 interlayer insulating film 3 was left at the bottom part.

【0045】そこで、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を除去するためのオーバ
ーエッチングを行った。 C3 2 流量 30 SCCM (エッチング・ガス中の含量比60%) CHF3 流量 20 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 1.2 W/cm2 (13.
56 MHz) 磁場強度 1.5×10-2 T ウェハ温度 0 ℃ このオーバーエッチング工程では、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*
よる化学的なO原子引き抜き反応を主体とするエッチン
グを行った。CHF3 の含量比を低下させたことから、
炭素系ポリマーの生成量は減少したが、その強化は効果
的に行われた。
Therefore, the etching conditions were switched to the following conditions as an example, and overetching for removing the residual portion 3a was performed. C 3 O 2 flow rate 30 SCCM (content ratio in etching gas 60%) CHF 3 flow rate 20 SCCM gas pressure 2.0 Pa RF power density 1.2 W / cm 2 (13.
56 MHz) Magnetic field strength 1.5 × 10 -2 T Wafer temperature 0 ° C. In this over-etching process, the RF power density is reduced to reduce incident ion energy, and the chemical O atom abstraction reaction by CO * is mainly used. Etching was performed. Since the content ratio of CHF 3 was lowered,
Although the amount of carbon-based polymer produced was reduced, the strengthening was effective.

【0046】この結果、実施例4に比べてウェハ温度を
高めたにもかかわらず、良好な高選択、低ダメージ、低
汚染エッチングを行うことができた。
As a result, it was possible to perform good high selection, low damage and low contamination etching even though the wafer temperature was raised as compared with the fourth embodiment.

【0047】なお、ジャストエッチング時にNO2 /C
HF3 混合ガスあるいはSO2 /CHF3 混合ガスを用
い、オーバーエッチング時にNO2 あるいはSO2 の含
量比を高めた場合にも、同様に高選択、低ダメージ、低
汚染エッチングを行うことができた。SO2 を用いる場
合には、306nm,317nm,327nmのいずれ
かにおけるSO* の発光スペクトル強度変化をもってジ
ャストエッチング工程の終点判定することもできる。
It should be noted that, during just etching, NO 2 / C
Even when the NO 2 or SO 2 content ratio was increased during overetching using a HF 3 mixed gas or a SO 2 / CHF 3 mixed gas, high selectivity, low damage, and low contamination etching could be similarly performed. . When SO 2 is used, the end point of the just etching step can be determined by the change in the emission spectrum intensity of SO * at any of 306 nm, 317 nm, and 327 nm.

【0048】実施例6 本実施例では、ジャスト・エッチング工程でCO2 /C
HF3 /CF4 混合ガス、オーバーエッチング工程でC
2 /S2 2 混合ガスを用いることにより、徹底した
低汚染化を図った。ジャストエッチング条件の一例を以
下に示す。
Example 6 In this example, CO 2 / C was used in the just etching process.
HF 3 / CF 4 mixed gas, C in the over etching process
By using O 2 / S 2 F 2 mixed gas, thorough pollution reduction was achieved. An example of just etching conditions is shown below.

【0049】 CO2 流量 15 SCCM CHF3 流量 30 SCCM CF4 流量 5 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 2.0 W/cm2 (13.
56MHz) 磁場強度 1.5×10-2 T ウェハ温度 0 ℃ ここで、非堆積性のCF4 は、エッチング速度を上昇さ
せるためのF* 供給源として用いた。
CO 2 flow rate 15 SCCM CHF 3 flow rate 30 SCCM CF 4 flow rate 5 SCCM gas pressure 2.0 Pa RF power density 2.0 W / cm 2 (13.
56 MHz) Magnetic field strength 1.5 × 10 −2 T Wafer temperature 0 ° C. Here, non-depositing CF 4 was used as an F * source for increasing the etching rate.

【0050】続いて、一例として下記の条件でオーバー
エッチングを行った。 CO2 流量 15 SCCM S2 2 流量 35 SCCM ガス圧 2.0 Pa RFパワー密度 1.0 W/cm2 (13.
56 MHz) 磁場強度 1.5×10-2 T ウェハ温度 0 ℃ このオーバーエッチング工程では、入射イオン・エネル
ギーを低減してO原子引き抜き反応を主体とするエッチ
ングを進行させると共に、S2 2 から解離生成するS
をレジスト・マスク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ほとんど堆積させることな
く、高選択性を達成することができた。
Then, as an example, overetching was performed under the following conditions. CO 2 flow rate 15 SCCM S 2 F 2 flow rate 35 SCCM gas pressure 2.0 Pa RF power density 1.0 W / cm 2 (13.
56 MHz) Magnetic field strength 1.5 × 10 −2 T Wafer temperature 0 ° C. In this over-etching process, the incident ion energy is reduced to promote the etching mainly by the O atom abstraction reaction, and from S 2 F 2 S generated by dissociation
Was deposited on the surface of the resist mask 4 and the impurity diffusion region 2. As a result, high selectivity could be achieved with almost no carbon-based polymer deposited near the interface with the impurity diffusion region 2.

【0051】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・マ
スク4をアッシングする際に、昇華もしくは燃焼により
容易に除去することができた。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た。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。
The deposited S could be easily removed by sublimation or combustion when the wafer was heated to about 90 ° C. after etching or when the resist mask 4 was ashed. S deposited in the etching chamber could be similarly removed. Therefore, in this example, the reduction of pollution was further thorough. As a result, the device yield was improved and the throughput was also improved.

【0052】また、同じ考え方にもとづいてNO2 /C
HF3 /CF4 混合ガスを用いてジャストエッチングを
行った後、NO2 /S2 2 混合ガスを用いてオーバー
エッチングを行った場合、あるいはSO2 /CHF3
CF4 混合ガスを用いてジャストエッチングを行った
後、SO2 /S2 2 混合ガスを用いてオーバーエッチ
ングを行った場合にも、同様に高選択、低汚染エッチン
グを行うことができた。
Based on the same idea, NO 2 / C
When just etching is performed using a HF 3 / CF 4 mixed gas and then overetching is performed using a NO 2 / S 2 F 2 mixed gas, or when SO 2 / CHF 3 /
Even when just etching was performed using the CF 4 mixed gas and then overetching was performed using the SO 2 / S 2 F 2 mixed gas, high selection and low contamination etching could be similarly performed.

【0053】以上、本発明を6例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
ものではない。たとえば、フッ素系化合物としては上述
のSF6 の他、NF3 ,ClF3 等を用いることができ
る。フッ化イオウとして上述の実施例ではS2 2 を使
用したが、本発明で限定される他のフッ化イオウ、すな
わちSF2 ,SF4 ,S2 10を使用しても、基本的に
は同様の結果が得られる。
Although the present invention has been described based on the six embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, as the fluorine-based compound, NF 3 , ClF 3 or the like can be used in addition to SF 6 described above. Although S 2 F 2 was used as the sulfur fluoride in the above-mentioned examples, the use of other sulfur fluorides limited in the present invention, that is, SF 2 , SF 4 , and S 2 F 10 , is basically used. Produces similar results.

【0054】本発明で使用されるエッチング・ガスに
は、エッチング速度の制御を目的として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。被エッチング材料層は上述のSiO2 層間
絶縁膜に限られるものではなく、PSG,BSG,BP
SG,AsSG,AsPSG,AsBSG等の他のSi
2系材料層であっても良く、さらにはSix y 等で
あっても良い。
In the etching gas used in the present invention, O 2 or the like is added for the purpose of controlling the etching rate, or He, Ar or the like is used in the sense of expecting a sputtering effect, a dilution effect, a cooling effect or the like. You may add a rare gas suitably. The material layer to be etched is not limited to the above-mentioned SiO 2 interlayer insulating film, but may be PSG, BSG, BP.
Other Si such as SG, AsSG, AsPSG, AsBSG
It may be an O 2 -based material layer, or may be Si x N y or the like.

【0055】その他、ウェハの構成、使用するエッチン
グ装置、エッチング条件等が適宜変更可能であること
は、言うまでもない。
In addition, it goes without saying that the structure of the wafer, the etching apparatus used, the etching conditions, etc. can be changed as appropriate.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明ではシリコン化合物層のエッチングにおいて酸化炭
素、酸化窒素、酸化イオウのいずれかを含むエッチング
・ガスを使用することにより、炭素系ポリマーの膜質を
強化し、そ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。これら無機酸
化物を従来公知のフルオロカーボン系化合物と混合して
用いれば、プロセスをさらに高速化することができ、ま
た放電解離条件下でSを放出するイオウ系化合物と併用
すれば、さらに高選択化、低ダメージ化、低汚染化を図
ることが可能となる。
As is apparent from the above description, in the present invention, by using an etching gas containing any of carbon oxide, nitric oxide, and sulfur oxide in the etching of the silicon compound layer, the carbon-based polymer of Even if the film quality is enhanced and the amount of deposition is reduced, high selectivity can be achieved. As a result, the device yield can be improved, the maintenance frequency of the etching apparatus can be reduced, and the throughput can be improved. If these inorganic oxides are mixed with a conventionally known fluorocarbon compound, the process can be sped up, and if it is used together with a sulfur compound that releases S under discharge dissociation conditions, higher selectivity can be obtained. It is possible to reduce the damage and pollution.

【0057】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,高性能,高信頼性が要求さ
れる半導体装置の製造に極めて好適である。
The present invention is extremely suitable for manufacturing a semiconductor device which is designed based on a fine design rule and which requires high integration, high performance and high reliability.

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

【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・マスク
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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process in which the present invention is applied to processing a contact hole in the order of steps, (a) showing a state where a resist mask is formed on a SiO 2 interlayer insulating film, (b) ) Indicates the state where the contact holes are opened.

【図2】本発明をコンタクト・ホール加工に適用した他
のプロセス例において、SiO 2 層間絶縁膜がジャスト
エッチングされた状態を示す概略断面図である。
[FIG. 2] Another application of the present invention to the processing of contact holes
In the process example of 2Interlayer insulation film is just
It is a schematic sectional drawing which shows the state which was etched.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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・マスク 4a・・・開口部 5 ・・・コンタクト・ホール1 ... monocrystalline silicon substrate 2 ... impurity diffusion regions 3 ... SiO 2 interlayer insulating film 3a ... (the SiO 2 interlayer insulating film) remainder 4 ... resist mask 4a ... opening Part 5: Contact hole

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化炭素、酸化窒素、酸化イオウから選
ばれる少なくとも1種類の無機酸化物と、フッ素系化合
物とを含むエッチング・ガスを用いてシリコン化合物層
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。
1. A dry etching characterized by etching a silicon compound layer using an etching gas containing at least one inorganic oxide selected from carbon oxide, nitric oxide and sulfur oxide, and a fluorine compound. Method.
【請求項2】 酸化炭素、酸化窒素、酸化イオウから選
ばれる少なくとも1種類の無機酸化物と、一般式CHx
4-x (ただし、xは0〜3の整数を表す。)で表され
るフルオロカーボン系化合物とを含むエッチング・ガス
を用いてシリコン化合物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。
2. At least one inorganic oxide selected from carbon oxide, nitric oxide, and sulfur oxide, and a general formula CH x.
A dry etching method characterized by etching a silicon compound layer using an etching gas containing a fluorocarbon compound represented by F 4-x (where x represents an integer of 0 to 3).
【請求項3】 前記エッチング・ガスを用いて前記シリ
コン化合物層を実質的にその層厚を超えない深さまでエ
ッチングするジャストエッチング工程と、前記エッチン
グ・ガス中の前記無機酸化物の含量比を前記ジャストエ
ッチング工程におけるよりも大として前記シリコン化合
物層の残余部をエッチングするオーバーエッチング工程
とを有することを特徴とする請求項1または請求項2に
記載のドライエッチング方法。
3. A just etching step of using the etching gas to etch the silicon compound layer to a depth that does not substantially exceed its layer thickness, and a content ratio of the inorganic oxide in the etching gas is 3. The dry etching method according to claim 1, further comprising an over-etching step of etching the remaining portion of the silicon compound layer to a greater extent than in the just etching step.
【請求項4】 請求項1または請求項2に記載のドライ
エッチング方法にしたがってシリコン化合物層を実質的
にその層厚を超えない深さまでエッチングするジャスト
エッチング工程と、S2 2 ,SF2 ,SF4 ,S2
10から選ばれる少なくとも1種類のフッ化イオウと前記
無機酸化物とを含むエッチング・ガスを用いて前記シリ
コン化合物層の残余部をエッチングするオーバーエッチ
ング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。
4. A just etching step of etching a silicon compound layer to a depth which does not substantially exceed the layer thickness according to the dry etching method according to claim 1 or 2, and S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 , S 2 F
A dry etching method comprising: an overetching step of etching the remaining portion of the silicon compound layer using an etching gas containing at least one kind of sulfur fluoride selected from 10 and the inorganic oxide.
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