JPH06181190A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06181190A
JPH06181190A JP4333233A JP33323392A JPH06181190A JP H06181190 A JPH06181190 A JP H06181190A JP 4333233 A JP4333233 A JP 4333233A JP 33323392 A JP33323392 A JP 33323392A JP H06181190 A JPH06181190 A JP H06181190A
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JP
Japan
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gas
etching
oxide film
silicon oxide
selection ratio
Prior art date
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Pending
Application number
JP4333233A
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English (en)
Inventor
Takashi Kawahara
敬 川原
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】エッチング後の形状が異方性の形状となり、微
細加工技術に対応できるエッチングを提供する。 【構成】エッチング室にガスを導入し、ガスをプラズマ
化してシリコン窒化膜をエッチングするドライエッチン
グ装置において、NF3 ガス等のフッ素を含むガスとC
2 ガスの混合ガスを用いることによって、シリコン酸
化膜に対して選択比の高いエッチングを行ない、異方性
の形状を得る。 【効果】FClというインターハロゲンを生成してエッ
チングを行なうためシリコン酸化膜に対して選択比の高
いシリコン窒化膜のエッチングができる。また、高選択
比であるためイオンの集中によって選択比の悪くなる部
分に対しても下地シリコン酸化膜に対して残膜を十分に
確保できる。更に、ウエハの置かれている電極に高周波
を印加してプラズマを引き込むため、異方性のエッチン
グができる。

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方法に
おいて、特にエッチングガスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、シリコン窒化膜は例えばNF3
Cl2 のようなガスを単体で用い、図2、図3に示すよ
うなドライエッチング装置を用いて異方性のエッチング
を行っていた。このような装置ではウエハの置かれてい
る電極に高周波を印加するために、プラズマがウエハ上
に引き込まれ異方性のエッチングとなる。しかしながら
NF3 やCl2 のようなガスを単体で用い、ウエハの置
かれている電極に高周波を印加すると、シリコン窒化膜
とシリコン酸化膜の選択比が悪くなり、シリコン酸化膜
の残膜が確保されず、デバイス特性などに悪い影響を与
えることになる。よって、近年のLSIの微細加工技術
には対応できないという問題を抱えていた。
【0003】ここで例をあげる。熱酸化法により膜厚2
00(Å)で形成されたシリコン酸化膜3に1400
(Å)の膜厚のシリコン窒化膜2をCVD法により形成
し、フォトレジスト1によりパターニングしたウエハ
(図5a)のエッチングについて述べる。図2に示すド
ライエッチング装置は一般的にECR型プラズマエッチ
ャーと呼ばれ、5はガス導入口、6はガス排気口、7は
高周波電源、8はマイクロ波導入管、9はソレノイドコ
イル、10はエッチング室、11はウエハ、12は下部
電極、13はマイクロ波発生装置を表わしている。この
装置において、NF3 単体をガス導入口5より40(S
CCM)導入し、エッチング室10内の圧力を0.03
(Torr)のもとで、コイル電流を140(A)かけ
て磁場を発生させて、マイクロ波(2.45GHz)パ
ワーを350(W)、高周波電源7より高周波(13.
56MHz)を120(W)印加して、シリコン窒化膜
2のエッチングを行った。このときのエッチング速度は
1100(Å/min)、均一性は2.0(%)、対酸
化膜選択比は1.9であった。その結果、エッチング時
間は76秒で異方性の形状となったが下地であるシリコ
ン酸化膜の残膜は確保できなかった(図5b)。また、
Cl2 単体をガス導入口5より60(SCCM)導入
し、エッチング室10内の圧力を0.01(Torr)
のもとで、コイル電流を140(A)かけて磁場を発生
させ、マイクロ波(2.45GHz)パワーを450
(W)、高周波7(13.56MHz)を100(W)
印加して、シリコン窒化膜2のエッチングを行った。こ
のときのエッチング速度は1600(Å/min)、均
一性は13.3(%)、対酸化膜選択比は7.9であっ
た。その結果、エッチング時間は52秒で異方性の形状
となったがCl2 単体ではプラズマが安定せず、均一性
が極端に悪くなり、下地であるシリコン酸化膜3の残膜
が十分に確保できなかった(図5b)。また、真空度を
上げるとプラズマは安定するが、パターンエッヂでイオ
ンの集中が起きるため下地であるシリコン酸化膜3は無
くなってしまった。
【0004】このように従来のエッチング方法では異方
性の形状で、下地のシリコン酸化膜との選択比が良いシ
リコン窒化膜のエッチングが実現できず、サブミクロン
微細加工技術に対応できないという問題を抱えていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のド
ライエッチング方法ではシリコン窒化膜のエッチング後
のシリコン酸化膜の残膜が確保できないために、サブミ
クロン微細加工には対応できないという課題を有してい
た。
【0006】本発明はこのような課題を解決するもので
NF3 ガス等のフッ素を含むガスとCl2 ガスを混合し
たガスをプラズマ化してエッチングを行い、シリコン窒
化膜とシリコン酸化膜の選択比が高く、異方性の形状を
得る方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、エッチング室にガスを導入し、ガスをプラズ
マ化してシリコン窒化膜をエッチングするドライエッチ
ング装置において、NF3 ガス等のフッ素を含むガスと
Cl2 ガスの混合ガスでエッチングを行なうことを特徴
とする。
【0008】
【作用】本発明の方法はエッチングガスにNF3 ガス等
のフッ素を含むガスとCl2 ガスを混合したガスを用
い、これらのガスをプラズマ化することによってFCl
というインターハロゲンを生成する。このFClという
インターハロゲンはシリコン窒化膜とは反応するが、シ
リコン酸化膜とは反応しないためシリコン酸化膜に対し
て選択比の高いシリコン窒化膜のエッチングができ、ま
た高選択比であるためイオンの集中によって選択比の悪
くなる部分に対してもエッチング後の下地のシリコン酸
化膜を十分に確保することができる。更に、ウエハの置
かれている電極に高周波を印加してプラズマを引き込む
ために、異方性のエッチングができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明について実施例に基づき詳細に
説明する。
【0010】図2、図3は本実施例で用いたドライエッ
チング装置の概略図である。図2は一般的にECR型プ
ラズマエッチャーと呼ばれ、5はガス導入口、6はガス
排気口、7は高周波電源、8はマイクロ波導入管、9は
ソレノイドコイル、10はエッチング室、11はウエ
ハ、12は下部電極、13はマイクロ波発生装置を表わ
している。図3は一般的にカソード結合の平行平板型プ
ラズマエッチャーと呼ばれ、5はガス導入口、6はガス
排気口、7は高周波電源、10はエッチング室、11は
ウエハ、12は下部電極、14は上部電極を表わしてい
る。実施例では熱酸化法により膜厚200(Å)で形成
されたシリコン酸化膜3に1400(Å)の膜厚のシリ
コン窒化膜2をCVD法により形成し、フォトレジスト
1によりパターニングしたウエハ(図1a)のエッチン
グについて述べる。
【0011】第1の実施例として、図2に示すドライエ
ッチング装置を用いた場合について述べる。エッチング
ガスとしてNF3 ガスを20(SCCM)、Cl2 ガス
を50(SCCM)エッチング室10にガス導入口5よ
り導入し、エッチング室10内の圧力を0.03(To
rr)として、コイル電流を140(A)かけて磁場を
発生させ、マイクロ波(2.45GHz)パワーを40
0(W)、高周波電源7より高周波(13.56MH
z)を100(W)印加してエッチングを行った。この
とき703(nm)の波長のプラズマ発光をモニター
し、エッチング中の発光強度の最高値より発光強度が1
5(%)下がったところでシリコン窒化膜2のエッチン
グの終点を判定し、その後同じ条件でオーバーエッチン
グを行った。本実施例では59秒で終点を判定し、2秒
のオーバーエッチングを行った。その後、フォトレジス
ト1を除去し,エッチング工程を終了した。エッチング
速度は1350(Å/min)、均一性は2.4
(%)、対酸化膜選択比は18.9であった。その結
果、シリコン窒化膜2のエッチング残りもなく、エッチ
ング後の形状も異方性で、下地のシリコン酸化膜3の残
膜も150(Å)程度確保できた(図1b)。
【0012】第2の実施例として、図3に示すドライエ
ッチング装置を用いた場合について述べる。エッチング
ガスとしてNF3 ガスを20(SCCM)、Cl2 ガス
を60(SCCM)エッチング室10にガス導入口5よ
り導入し、エッチング室10内の圧力を0.80(To
rr)として、高周波(13.56MHz)を500
(W)印加してエッチングを行った。エッチングの終点
は第1の実施例と同様な方法で行った。本実施例では4
5秒で終点を判定し、2秒のオーバーエッチングを行っ
た。その後、フォトレジスト1を除去し,エッチング工
程を終了した。エッチング速度は1860(Å/mi
n)、均一性は2.9(%)、対酸化膜選択比は23.
7であった。その結果、シリコン窒化膜2のエッチング
残りもなく、エッチング後の形状も異方性で、下地のシ
リコン酸化膜3の残膜も140(Å)程度確保できた
(図1b)。
【0013】また図4において、本発明に於けるCl2
ガス添加量とエッチング速度及び対酸化膜選択比の関係
を示す。このようにCl2 ガスを少量でも加えることに
より対酸化膜選択比が向上することが分かる。これらは
エッチングガスにNF3 ガスなどのフッ素を含むガスと
Cl2 ガスを混合したガスを用いるため、これらのガス
をプラズマ化することによってFClというインターハ
ロゲンが生成される。このFClというインターハロゲ
ンはシリコン窒化膜とは反応するが、シリコン酸化膜と
は反応しないため、シリコン酸化膜に対して選択比の高
いエッチングができる。また、ウエハの置かれている電
極に高周波を印加してプラズマを引き込むために、異方
性のエッチングができる。よってエッチングの残りも無
く、高選択比であるためイオンの集中によって選択比の
悪くなる部分に対しても下地のシリコン酸化膜3に対し
て残膜が十分に確保され、エッチング後の形状が異方性
で微細加工技術に対応できるエッチングが実現できた。
【0014】以上、本発明の実施例を図面に基づいて例
を示したが、本発明はウエハの置かれている電極に高周
波を印加する構造の装置で、フッ素を含むガス、例えば
NF3ガスやSF6ガス、とCl2 ガスを混合したガスを
使用すれば実現でき、エッチング条件・装置などもこれ
に限るものではない。
【0015】
【発明の効果】本発明はエッチング室にガスを導入し、
ガスをプラズマ化してシリコン窒化膜をエッチングする
ドライエッチング方法でウエハの置かれている電極に高
周波を印加する構造の装置において、NF3 ガス等のフ
ッ素を含むガスとCl2 ガスを混合したガスを用いるこ
とによって、FClというインターハロゲンを生成して
エッチングを行なうためシリコン酸化膜に対して選択比
の高いシリコン窒化膜のエッチングができるという効果
を有している。また、高選択比であるためイオンの集中
によって選択比の悪くなる部分に対しても下地シリコン
酸化膜に対して残膜を十分に確保でき、更に、ウエハの
置かれている電極に高周波を印加してプラズマを引き込
むために、異方性のエッチングができるという効果を有
している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例における工程の断面図であ
る。
【図2】 本発明の第1の実施例および従来技術におい
て使用したドライエッチング装置の概略図である。
【図3】 本発明の第2の実施例において使用したドラ
イエッチング装置の概略図である。
【図4】 本発明のドライエッチング方法の実施例で示
したグラフである。
【図5】 従来技術の実施例における工程の断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・レジスト 2・・・シリコン窒化膜 3・・・シリコン酸化膜 4・・・シリコン基板 5・・・ガス導入口 6・・・ガス排気口 7・・・高周波電源 8・・・マイクロ波導入管 9・・・ソレノイドコイル 10・・・エッチング室 11・・・ウエハ 12・・・下部電極 13・・・マイクロ波発生装置 14・・・上部電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エッチング室にガスを導入し、ガスをプラ
    ズマ化してシリコン窒化膜をエッチングするドライエッ
    チング装置において、NF3 ガス等のフッ素を含むガス
    とCl2 ガスの混合ガスでエッチングを行なうことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
JP4333233A 1992-12-14 1992-12-14 半導体装置の製造方法 Pending JPH06181190A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6686294B2 (en) 2000-10-20 2004-02-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for etching silicon nitride film and manufacturing method of semiconductor device
KR20160075302A (ko) 2014-12-19 2016-06-29 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마 처리 방법
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