JPH0656844B2 - Oxide etch treatment method and etchant used therefor - Google Patents
Oxide etch treatment method and etchant used thereforInfo
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- JPH0656844B2 JPH0656844B2 JP21358985A JP21358985A JPH0656844B2 JP H0656844 B2 JPH0656844 B2 JP H0656844B2 JP 21358985 A JP21358985 A JP 21358985A JP 21358985 A JP21358985 A JP 21358985A JP H0656844 B2 JPH0656844 B2 JP H0656844B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は集積回路の製造に用いるエッチ処理法に関する
もので,とくに集積回路の製造プロセスにおけるシリコ
ン酸化物の選択的エッチ処理法に係わるものである. [従来の技術] 集積回路の製造においては,シリコンに対して優先的に
シリコン酸化物のエッチ処理を行なうことがきわめて頻
繁に必要とされる.たとえば燐シリケートガラス(PS
G)やホウ素燐シリケートガラス(BPSG)等の層間
誘電体層に,シリコンからなる層(たとえばモートやポ
リシンコン層など)に到る接点開口部を形成するような
場合には,このシリコン層に対して選択的にエッチ処理
を行なうことが必要である. これまではシリコンに対して優先的に酸化物のエッチ処
理を行なうのに,フッ素欠乏プラズマを用いていた.こ
の場合,該フッ素欠乏プラズマにおけるフッ素対炭素の
原子比は典型的には約2対1とし,ほかに少量(たとえ
ば5モル%ないしはそれ以下)の酸素を用いるのが普通
であった.この酸素の量が多すぎると,その酸素成分に
より炭素が一酸化炭素として排除されて,エッチングが
フッ素リッチな領域内にまで進行し,このためシリコン
およびシリコン酸化物の双方がエッチ処理される結果と
なる.かくて従来提案されているように,O2添加のC
HF3等を化合物質を用い,O2の流量よりもCHF3
の流量をはるかに高くする等の方法が行なわれることと
もなるのである. しかしながら本発明は,このような従来の対処方法をま
ったく取らないものである.その理由は,まず第1に主
たるフッ素源として3フッ化窒素を使用していること
(および好ましくは炭素含有成分をまったく含まないこ
と)と,第2にはエッチ用混合ガスの原子組成における
酸素の含有量がフッ素よりも多く,好ましいとされた実
際例の場合,酸素の流量を3フッ化窒素の流量の10倍程
度としていること等によるものである.3フッ化窒素の
使用は,ここ数年にわたって種々のプラズマエッチ法で
試行されているが,少量の3フッ化窒素を添加した酸素
を主体とする混合ガスが,シリコンに対して酸化物を優
先的にエッチする作用する呈することを示唆した先行技
術はない. さらにシリコンに対して酸化物を優先的にエッチするた
めの従来の各種方法には,残留物に関してそれらの方法
自体に特有の問題がある.すなわち,露出領域に高分子
残留物が被着されるため,正確なマスフロー率やプロセ
スに用いる科学物質およびその条件等を慎重に調節する
ことにより,前記残留物の被着を起こすことなく良好な
選択性を得るのに必要な狭い範囲内に,これらの条件を
設定しなければならなくなるという問題である.本発明
による酸化物エッチ処理法は前記のような残留物を残す
ことがなく,この点において従来の方式に対していちぢ
るしい利点をもつものである. こうした利点はとくに接点のエッチングに発揮されるも
のであり,接点開口部の底部に残留物が被着されると,
接触抵抗が劣化するのみならず,パラメーターのバラツ
キが大きくなってプロセス制御の質が低下することとな
る. 上記の利点はさらに,ダイレクトモートアイソレーショ
ン方法を用いた場合に有利である.この方法ではフィー
ルド酸化物はパターン状に成長させる代りに,全面にわ
たって成長(または被着)された後にパターン化してエ
ッチするものであり,酸化物エッチ処理によりこのフィ
ールド酸化物が除去されてモートの露出面と接触するた
め,残留物の被着によりゲート酸化物層に欠陥を生ずる
ことはない. [発明の目的] 故に本発明の目的は,シリコンに対して優先的にシリコ
ン酸化物をエッチするエッチャントを提供することにあ
る. 本発明の第2の目的は,シリコンに対して優先的にシリ
コン酸化物をエッチするとともに,残留物の被着を生じ
ないエッチャントを提供することにある. 本発明の第3の目的は,金属珪化物に対して優先的にシ
リコン酸化物をエッチするエッチャントを提供すること
にある. 本発明の第4の目的は,珪化物に対して優先的にシリコ
ン酸化物をエッチするとともに,残留物の被着を生じな
いエッチャントを提供することにある. 3フッ化窒素に酸素を組み合わせて用いることには驚く
べき利点があり,とくに従来いわれているのとは逆に,
シリコンに対する酸化物の選択性を驚異的に高めるもの
である.この種の従来の理論としては,たとえばV.
M.ドネリ,D.L.フラム,W.C.ドートレモン・
スミスおよびD.J.ワーダー(ジャーナル・オブ・ア
プライドフィジックス,55,242,1984年)によるもの
がある.ちなみに,上記3フッ化窒素と酸素の混合ガス
を用いたときには,たとえば単結晶シリコンに対して燐
シリケートガラスを優先的にエッチする場合,その選択
性は12対1となり,またP型多結晶シリコンに対して燐
シリケートガラスを優先的にエッチする場合の選択性は
13対1となる.なお,シリコンに対するプラズマ酸化物
の選択性は 2.2対1である. このように,本発明教示の,酸素添加3フッ素窒素化学
物質は,残留物の被着を本来的に生じにくいものであ
り,この点で,実質的に利点を有している. 上記のようなエッチガスの著しい特徴は,フォトレジス
ト等の有機材料に対する反応性が高いことである.この
ことは多くの場合不利であり,ほとんどの適用例ではハ
ードマスクプロセスを採用することが要求される. 本発明は上記の如く選択性が高いことが示すように,エ
ッチすべき酸化物を燐シリケートガラス(以下PSGと
いう)またはホウ素燐シリケートガラス(以下BPSG
という)とした場合にもっとも効果的であり,さらに上
記3フッ化窒素に代えて,等量のCF4,C2F6,B
F3,SiF4,SF4またはこれらの混合物を用いるこ
ととしてもよい. [問題点を解決しようとするための手段] かくて本発明は,集積回路積層体のシリコン酸化物のエ
ッチ処理を行なうにあたって, シリコン酸化物を含む誘電体を表面に有する完成途上の
集積回路積層体を用意し, 前記誘電体をパターン化ハードマスクにより部分的に被
覆し, 酸素とNF3,CF4,C2F6,BF3,SiF4,SF6
およびこれらの混合物から選んだ過フッ素化合物と酸素
の両者を含むガス中で前記集積回路積層体をプラズマに
接触させ,このプラズマに対する添加ガスは前記過フッ
素化合物よりも前記酸素の含有量を多くしたことを特徴
とするエッチ処理方法を提供するものである. [実施例] 次に本発明の実施例を,片持ち(カンチレバー)エッチ
マスク法につき説明する.この片持ちエッチマスク法に
おいては,本発明による酸化物エッチを用いて,まずパ
ターン化ポリシリコンハードマスク下で有機物のスペー
サ層に対するアンダーカットを行ない,さらにこの有機
物スペーサ層の下部でPSG層のエッチ処理を行なう.
ただし本発明は,このような集積回路製作プロセス以外
の各種プロセスにも適用しうるものであることはいうま
でもない. 以下,図面を参照して本発明の実施例につき説明する.
なお以下に説明するプロセスは,厚さ1000オングストロ
ームのプラズマ促進CVD酸化物の厚膜上で,厚さ1ミ
クロンのPSG層に接点開口部を堀削することを目的と
するものである.図では,この合成多層酸化物積層体
(マルチレベルオキサイド)を符号10で示す. 本発明の実施例においては次に,厚さ約3ミクロンのA
Z 1400-31レジストをスピンコーティングした後, 180
℃でベーク処理することによりスペーサ層12を形成す
る.ついでこのスペーサ層12の上面に,厚さ約5000オン
グストロームのプラズマ促進CVDシリコンハードマス
ク層14を被着した後,最小層としてのフォトレジスト層
の被着,露光,現像およびポストベーク処理を行なう.
(なおこの場合,前記スペーサ層レジストが上記プラズ
マ促進CVDシリコン層の下部で「泡立ち」を生じない
よう,フォトリソグラフィー処理工程以前にホットプレ
ートプリベーク処理を行なうのは避けるのがよい.)こ
の最上層たるレジスト層は,上記スペーサ層12およびシ
リコンハードマスク層14により良好な平坦度が得られ
ているため,これをきわめて薄い層としてよく,たとえ
ばAZ 1400-17等のフォトレジストを用いた場合は,そ
の厚さを6000オングストロームとすることができる. 次に異方性シリコンエッチを用いて,前記最上層たるフ
ォトレジスト層により画定されたマスクに従って,前記
シリコンハードマスク層14を堀削する.この場合に用い
るエッチは,たとえばフレオン12等のエッチ剤を使用す
る通常のエッチ方式としてよい. ついで本発明の主たる特徴であるエッチ工程を開始す
る.本例においては,このためにはまず,複数枚のスラ
イスを反応性イオンエッチングリアクタ内に填入する.
ここに用いるリアクタとしては,たとえばAME 8110
リアクタを使用として1000ワットの電力を13.56 メガヘ
ルツで供給する.炉内の混合ガスは,酸素ガスを流速 1
00 sccmで,また3フッ化窒素を流速10 sccm で,全体
のガス圧が100 ミクロン(すなわち100 ミリTorr)とな
るように流す.またエッチ温度は好ましくは周囲温度よ
りもわずかに低い温度,たとえば15℃となるようにこれ
を冷却する.ただしこの冷却は必ずしも必要でないが,
レジストからの総ガス抜け量を最小限とするのに役立
つ. 前記のリアクタAME 8110 の場合,上記電力密度は,
1平方センチにつき約 150ミリワットに相当する.型式
の異なるリアクタ間で処理条件を変更するにあたって電
力密度を算定するための別の方法は,単独体積あたりの
電力を算出することであり,たとえば上記AME 8110
の場合,その容積は約 150リットルであり,従ってプラ
ズマ雰囲気中の単位体積あたりの電力は,およそ1リッ
トルあたり6.5 ワットとなる. 後述するところから理解されるように,本方法はいずれ
かといえば低圧エッチ方式であり,さらにリアクタの陽
極領域と陰極領域とはひとしくなく,かくて該リアクタ
はいわゆるRIE(反応性イオンエッチングモード)方
式として一般に知られる方式のリアクタである. 本発明によるエッチ処理方法は,限時エッチ方式とし
て,すなわち例えば上記のような配置を用いた場合に
は,24枚のスライスを処理するのにその処理時間を75分
とするようにして,これを行なう.この場合,エッチ処
理によって露出したシリコンの小さな領域が全領域にく
らべてきわめて小さいことと,シリコンのハードマスク
がいかにしてもプラズマに曝されることとなるため,反
応の終点を検出することは不可能である.またこのエッ
チ処理方法は,積層体10の接点開口部のエッチに対して
好ましくは30%となるように,エッチ処理を行なうよう
にする.ただし,本方法は単に限時エッチ方式であって
終点検出型のエッチ方式ではないが,時間の設定は比較
的影響が少ないことが判明している. 本発明についてさらに行なったテストにおいて,モート
(すなわちシリコン基板)および上部ポリシリコン層に
対して同時に接点開口部のエッチを行なって,上部ポリ
シリコン接点領域をモート領域よりもほぼ1ミクロン薄
いレジスト層により被覆した.エッチ処理工程はこれを
時限方式で行なって,モート領域が最適となるようにエ
ッチ処理したところ,ポリシコン接点領域がはなはだし
くオーバーエッチされた.しかしながら,接点領域では
何らの差異も見られなかった. 本実施例の場合は使用ガス全体のガス圧を100 ミクロン
としているが,この全体のガス圧はこれを大幅に変更す
ることができ,たとえば少なくとも30ミクロンから50
0 ミクロンの範囲にわたって,あるいは場合によっては
より広い範囲でこれを変更してもよい.いずれにせよこ
の全体のガス圧は,本発明による方式を用いるプロセス
自体の異方性にかかわる要求条件を満たすように,これ
を選定するのが普通である.この点,本発明は各種形式
のプロセスに適切な異方性特性を得るのに有利である. 使用する3フッ化窒素の量が過剰であると,前記シリコ
ンハードマスク14がエッチされたり,あるいは少なくと
もピットの形成を招くこととなる.また逆に3フッ化窒
素をまったく使用しない場合には,適切なMLO(多層
酸化物)エッチを行なうことが不可能であり,純粋な酸
素プララズマでは酸化物の堀削をすみやかに行なうこと
ができない.かくてエッチ用混合ガス中における3フッ
化窒素の流量範囲は好ましくは2sccm以上とするが,た
だし使用する酸素の流量よりもこれを低い値とすること
が必要である. 3フッ化窒素は異方性酸化物エッチのフッ素源となるの
みならず,残留物の除去にもあずかって力があるように
見受けられる.たとえば先に述べた片持ちエッチマスク
法の例では,前記有機物のスペーサ層が炭素源となって
おり,3フッ化窒素の使用量をゼロとすると残留物の被
着が生ずるが,これに対して3フッ化窒素をわずか数sc
cmの流速で流しただけで,そのような被着は生じない.
従って,本例においては3フッ化窒素を唯一のフッ素含
有成分として用いているが,所望ならばさきに列記した
ようなその他各種の過フッ素化合物,あるいはそれら化
合物の混合物を使用してもよい.ただし混合物として用
いる場合には,当該混合物全体中における酸素の原子量
が,フッ素の原子量より大きく,好ましくは少なくとも
4倍は大きくなるようにすることが必要である. 一方,酸素の流量は好ましくはこれを100 sccmとする
が,所望ならば10ないし1000 sccm の範囲内としてもよ
い.ただしこの酸素の流量は,これをとくに30ないし20
0 sccm とするのが望ましい. さらに電力の面積密度については,これを1平方センチ
あたり0.15ワットとするのが好ましいが,冷却用電力の
供給量さえ十分であれば0.015 ワットないし1.5 ワット
の範囲もしくはそれ以外でもよい. さきに述べたように,例えば3フッ化窒素と酸素の混合
ガスを用いた場合には,単結晶シリコンに対して燐シリ
ケートガラスを優先的にエッチする場合,その選択性12
対1となり,またP型シリコンに対して燐シリケートガ
ラスを優先的にエッチする場合の選択性は13対1とな
る.さらに,無注入ポリシリコンに対するPSGの選択
性は約11対1であり,プラズマ酸化物に対するPSGの
選択性は5.6 対1である.このように,本発明は各種の
シリコン含有物質(結晶シリコンやポリシリコン,ある
いは金属珪化物など)に対して,PSGやBPSGを選
択的にエッチするのに特に有利である. さらに先に述べたように,本発明において用いるエッチ
ガスの著しい特徴は,フォトレジスト等の有機材料に対
する反応性が高いことであって,これは多くの場合に不
利であり,ほとんどの適用例ではハードマスクプロセス
を採用することが要求される.しかしながらまさにこの
特徴が,片持ちリソグラフィー法を用いて濃度断面の傾
斜した酸化物のエッチ処理を行なう上では,好都合とな
るものである. とくにポリシリコンハードマスクは各種のプロセスとプ
ロセスコンパチブルでり,本発明を実施するにあたって
はポリシリコンハードマスクを使用するのがもっとも好
ましい.このポリシリコンハードマスクは,前述の実施
例におけるように該ハードマスク下面の平坦化層と組合
させるのがよい. 前記スペーサ層12の組成は,これを各種の平坦化用高分
子物質から選定することができるが,ただしポリ(メチ
ルメタクリレート=PMMA)はこの種の層としてはま
ったく不適当であり,ノボラック系のフォトレジストの
方がはるかに適当である.概していえばフォトレジスト
としては,AZ系のレジストにあってPMMAにはない
安定な芳香族化合物を含むものの方が,適当であると思
われる. かくて本発明は,シリコンまたは珪化物に対して,シリ
コン酸化物を優先的にエッチする新規なタイプのエッチ
剤を提供するものである. 以上本発明の実施例につき説明してきたが,本発明によ
る方法およびエッチ剤はこれら実施例に限定されるもの
でなく,記載の実施例に適宜各種の追加ないし変更を加
えてもよいことはいうまでもない.The present invention relates to an etching method used for manufacturing integrated circuits, and more particularly to a selective etching method for silicon oxide in the manufacturing process of integrated circuits. is there. [Prior Art] In the manufacture of integrated circuits, it is very often necessary to preferentially etch silicon oxide with respect to silicon. For example, phosphorus silicate glass (PS
G) or boron-phosphorus silicate glass (BPSG) or the like, in a case where a contact opening reaching a layer made of silicon (for example, moat or polycincon layer) is formed in an interlayer dielectric layer, this silicon layer is used. It is necessary to selectively perform the etching process. Until now, fluorine-deficient plasma was used to preferentially etch the oxide of silicon. In this case, the atomic ratio of fluorine to carbon in the fluorine-deficient plasma was typically about 2 to 1, and a small amount (for example, 5 mol% or less) of oxygen was usually used. If this amount of oxygen is too large, the oxygen component will remove carbon as carbon monoxide and the etching will proceed into the fluorine-rich region, resulting in the etching of both silicon and silicon oxide. Becomes. Thus, as previously proposed, C with O 2 added
Using compound material HF 3, etc., CHF 3 than the flow rate of O 2
It means that the method such as increasing the flow rate of is made much higher. However, the present invention does not take such a conventional coping method at all. The reason is that firstly, nitrogen trifluoride is used as the main fluorine source (and preferably does not contain any carbon-containing component), and secondly, oxygen in the atomic composition of the gas mixture for etching is used. In the case of a practical example in which the content of is larger than that of fluorine and is preferable, this is because the flow rate of oxygen is set to about 10 times the flow rate of nitrogen trifluoride. The use of nitrogen trifluoride has been tried in various plasma etching methods for several years, but a mixed gas mainly composed of oxygen with a small amount of nitrogen trifluoride gives priority to oxide over silicon. There is no prior art that suggests that it physically etches. In addition, the various conventional methods for preferentially etching oxides on silicon have their own problems regarding residues. That is, since the polymer residue is deposited on the exposed area, by carefully adjusting the accurate mass flow rate, the chemical substance used in the process, and the conditions thereof, it is possible to obtain a good residue without depositing the residue. The problem is that these conditions must be set within the narrow range required to obtain selectivity. The oxide etching treatment method according to the present invention does not leave the above-mentioned residue, and in this respect has a great advantage over the conventional method. These advantages are especially exhibited in the etching of contacts, and when residue is deposited on the bottom of the contact opening,
Not only the contact resistance deteriorates, but also the variation in parameters increases and the quality of process control deteriorates. The above advantages are further advantageous when using the direct moat isolation method. In this method, instead of growing the field oxide in a pattern, the field oxide is grown (or deposited) over the entire surface and then patterned and etched. This field oxide is removed by an oxide etching process to remove the moat. The contact with the exposed surface does not cause defects in the gate oxide layer due to the deposition of residues. [Object of the Invention] Therefore, an object of the present invention is to provide an etchant that preferentially etches silicon oxide with respect to silicon. A second object of the present invention is to provide an etchant that preferentially etches silicon oxide with respect to silicon and does not cause residue deposition. A third object of the present invention is to provide an etchant that preferentially etches silicon oxide with respect to metal silicide. A fourth object of the present invention is to provide an etchant that preferentially etches silicon oxide with respect to silicide and does not cause residue deposition. There is a surprising advantage in using nitrogen trifluoride in combination with oxygen, and contrary to what has been said in the past,
It dramatically improves the selectivity of oxides to silicon. As a conventional theory of this kind, for example, V.
M. Donelli, D. L. Fulham, W. C. Dot Lemon
Smith and D.C. J. By Warder (Journal of Applied Physics, 55, 242, 1984). By the way, when the mixed gas of nitrogen trifluoride and oxygen is used, for example, when phosphorus silicate glass is preferentially etched with respect to single crystal silicon, the selectivity is 12 to 1, and P-type polycrystalline silicon is used. On the other hand, the selectivity when preferentially etching phosphorus silicate glass is
It becomes 13 to 1. The selectivity of plasma oxide for silicon is 2.2 to 1. Thus, the oxygenated trifluoride nitrogen chemistry of the present teachings is inherently less prone to residue deposition, and in this respect, has substantial advantages. The remarkable feature of the etch gas as described above is its high reactivity with organic materials such as photoresist. This is often a disadvantage and most applications require the use of a hardmask process. As described above, the present invention shows that the oxide to be etched is phosphorus silicate glass (hereinafter referred to as PSG) or boron phosphorus silicate glass (hereinafter referred to as BPSG).
Is more effective, and in addition to the above nitrogen trifluoride, an equal amount of CF 4 , C 2 F 6 , and B is used.
F 3 , SiF 4 , SF 4 or a mixture thereof may be used. [Means for Solving the Problems] Thus, in performing the etching treatment of the silicon oxide of the integrated circuit laminated body, the present invention has a completed integrated circuit laminated body having a dielectric containing silicon oxide on the surface. A body is prepared, the dielectric is partially covered by a patterned hard mask, oxygen and NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , BF 3 , SiF 4 , SF 6
And contacting the integrated circuit laminate with plasma in a gas containing both a perfluorinated compound and oxygen selected from these mixtures, and the additive gas to this plasma has a higher oxygen content than the perfluorinated compound. An etch treatment method characterized by the above is provided. [Embodiment] Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to a cantilever etch mask method. In this cantilevered etch mask method, an oxide etch according to the present invention is used to first undercut the organic spacer layer under a patterned polysilicon hard mask and then etch the PSG layer below the organic spacer layer. Perform processing.
However, it goes without saying that the present invention can be applied to various processes other than the integrated circuit manufacturing process. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The process described below is intended to excavate contact openings in a 1 micron thick PSG layer on a 1000 Å thick plasma-enhanced CVD oxide film. In the figure, reference numeral 10 indicates this synthetic multilayer oxide laminate (multilevel oxide). In an embodiment of the present invention, an A
After spin coating Z 1400-31 resist, 180
The spacer layer 12 is formed by baking at ℃. Then, a plasma-enhanced CVD silicon hard mask layer 14 having a thickness of about 5000 Å is deposited on the upper surface of the spacer layer 12, and then a photoresist layer as a minimum layer is deposited, exposed, developed and post-baked.
(Note that in this case, it is preferable to avoid performing hot plate pre-baking before the photolithography process so that the spacer layer resist does not "foam" below the plasma-enhanced CVD silicon layer.) Since the barrel resist layer has good flatness obtained by the spacer layer 12 and the silicon hard mask layer 14, it may be an extremely thin layer. For example, when a photoresist such as AZ 1400-17 is used, Its thickness can be 6000 angstroms. An anisotropic silicon etch is then used to excavate the silicon hard mask layer 14 according to the mask defined by the top photoresist layer. The etching used in this case may be an ordinary etching method using an etching agent such as Freon 12. Then, the etching process, which is the main feature of the present invention, is started. In this example, first of all, for this purpose, a plurality of slices are packed in the reactive ion etching reactor.
As the reactor used here, for example, AME 8110
The reactor is used to provide 1000 watts of power at 13.56 MHz. The mixed gas in the furnace has a flow rate of oxygen gas of 1
Flow at 00 sccm and nitrogen trifluoride at a flow rate of 10 sccm so that the total gas pressure is 100 microns (ie, 100 milliTorr). The etch temperature is preferably cooled to a temperature slightly lower than the ambient temperature, for example 15 ° C. However, this cooling is not always necessary,
This helps to minimize the total amount of outgassing from the resist. In the case of the reactor AME 8110, the power density is
This is equivalent to about 150 milliwatts per square centimeter. Another method for calculating the power density when changing the processing conditions between reactors of different types is to calculate the power per single volume, such as the AME 8110 above.
In the case of, the volume is about 150 liters, so the power per unit volume in the plasma atmosphere is about 6.5 watts per liter. As will be understood later, this method is rather a low pressure etching method, and the anode region and the cathode region of the reactor are not equal, and thus the reactor is so-called RIE (reactive ion etching mode). It is a reactor of a method generally known as a method. The etching method according to the present invention is a timed etching method, that is, when the above-mentioned arrangement is used, the processing time is set to 75 minutes for processing 24 slices. Do. In this case, the small area of silicon exposed by the etching process is extremely smaller than the whole area, and the silicon hard mask is exposed to plasma in any case. It is impossible. Further, in this etching treatment method, the etching treatment is carried out so that the etching of the contact opening portion of the laminated body 10 is preferably 30%. However, although this method is merely a timed etching method and not an end point detection type etching method, it has been found that setting the time has relatively little effect. In a further test conducted on the present invention, the contact openings were simultaneously etched in the moat (ie, the silicon substrate) and the upper polysilicon layer to expose the upper polysilicon contact area with a resist layer approximately 1 micron thinner than the moat area. Coated. The etching process was performed in a timed manner to optimize the moat region, and the polysilicon contact region was overetched significantly. However, no difference was found in the contact area. In the case of this embodiment, the gas pressure of the entire gas used is 100 μm, but this gas pressure can be changed significantly, for example, at least 30 μm to 50 μm.
You can change this over the 0 micron range, or in some cases over a wider range. In any case, this total gas pressure is usually selected so as to satisfy the requirements concerning the anisotropy of the process itself using the method according to the present invention. In this respect, the present invention is advantageous in obtaining anisotropic properties suitable for various types of processes. If the amount of nitrogen trifluoride used is excessive, the silicon hard mask 14 will be etched, or at least pits will be formed. On the contrary, if nitrogen trifluoride is not used at all, it is impossible to perform an appropriate MLO (multilayer oxide) etch, and pure oxygen plasma cannot promptly excavate the oxide. . Thus, the flow rate range of nitrogen trifluoride in the mixed gas for etching is preferably 2 sccm or more, but it is necessary to set it to a value lower than the flow rate of oxygen used. It appears that nitrogen trifluoride not only serves as a fluorine source for anisotropic oxide etching, but also has a role in removing residues. For example, in the example of the cantilevered etch mask method described above, the spacer layer of the organic material serves as a carbon source, and if the amount of nitrogen trifluoride used is set to zero, residue deposition occurs. Just a few sc of nitrogen trifluoride
Such deposition does not occur even if the flow rate is cm.
Therefore, although nitrogen trifluoride is used as the only fluorine-containing component in this example, various other perfluorinated compounds as listed above or a mixture of these compounds may be used if desired. However, when it is used as a mixture, it is necessary that the atomic weight of oxygen in the entire mixture is larger than that of fluorine, preferably at least 4 times. On the other hand, the flow rate of oxygen is preferably 100 sccm, but may be in the range of 10 to 1000 sccm if desired. However, the flow rate of oxygen is 30 to 20
It is desirable to set it to 0 sccm. Furthermore, regarding the area density of electric power, it is preferable to set this to 0.15 watts per square centimeter, but it may be in the range of 0.015 watts to 1.5 watts or other as long as the supply of cooling electric power is sufficient. As described above, when a mixed gas of nitrogen trifluoride and oxygen is used, for example, when the phosphorus silicate glass is preferentially etched with respect to the single crystal silicon, the selectivity 12
The selectivity is 13: 1 when the phosphorus silicate glass is preferentially etched with respect to P-type silicon. Furthermore, the selectivity of PSG for unimplanted polysilicon is about 11: 1 and the selectivity of PSG for plasma oxide is 5.6: 1. As described above, the present invention is particularly advantageous for selectively etching PSG and BPSG with respect to various silicon-containing materials (crystalline silicon, polysilicon, metal silicide, etc.). Further, as mentioned above, a significant feature of the etch gas used in the present invention is its high reactivity with organic materials such as photoresist, which is often a disadvantage and in most applications. It is required to adopt the hard mask process. However, this feature is very convenient for etching an oxide with a graded concentration profile using the cantilever lithography method. In particular, the polysilicon hard mask is process compatible with various processes, and it is most preferable to use the polysilicon hard mask in carrying out the present invention. This polysilicon hard mask is preferably combined with a planarization layer on the underside of the hard mask as in the previous embodiments. The composition of the spacer layer 12 can be selected from various planarizing polymer substances, but poly (methylmethacrylate = PMMA) is completely unsuitable for this type of layer, and is of novolac type. Photoresists are much more suitable. Generally speaking, as a photoresist, a photoresist containing a stable aromatic compound which is not present in PMMA, which is present in an AZ-based resist, is considered to be more suitable. Thus, the present invention provides a new type of etchant that preferentially etches silicon oxide with respect to silicon or silicide. Although the embodiments of the present invention have been described above, the method and the etchant according to the present invention are not limited to these embodiments, and it is to be understood that various additions or changes may be appropriately made to the described embodiments. Not too long.
図は本発明による方法を用いた片持ちエッチマスク法に
より接点開口部を形成中の積層体を示す図である. 10……合成多層酸化物積層体, 12……スペーサ層, 14……シリコンハードマスク層,The figure is a diagram showing a laminate in which a contact opening is being formed by a cantilevered etch mask method using the method of the present invention. 10 …… Synthetic multilayer oxide laminate, 12 …… Spacer layer, 14 …… Silicon hard mask layer,
Claims (16)
る完成途上の集積回路積層体を用意し, 前記誘電体をパターン化ハードマスクにより部分的に被
覆し, 酸素とNF3,CF4,C2F6,BF3,SiF4,SF6
およびこれらの混合物から選んだ組成物とをいずれも含
むガス中で前記集積回路積層体をプラズマに接触させ,
その際該プラズマに対する添加ガスは前記組成物よりも
前記酸素の含有量を多くしたことを特徴とする集積回路
積層体のシリコン酸化物エッチ方法.1. An incomplete integrated circuit stack having a dielectric containing silicon oxide on its surface is prepared, the dielectric is partially covered by a patterned hard mask, oxygen and NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , BF 3 , SiF 4 , SF 6
And contacting said integrated circuit stack with a plasma in a gas containing both a composition selected from these and
At this time, the additive gas to the plasma has a higher content of oxygen than that of the composition.
ないし500 ミクロンのガス中でこれを発生させてなる特
許請求の範囲第1項に記載の酸化物エッチ方法.2. The oxide etching method according to claim 1, wherein the plasma is generated in a gas having a total gas pressure of 30 to 500 microns.
倍以上含有してなる特許請求の範囲第1項に記載の酸化
物エッチ方法.3. The plasma contains the oxygen in an amount of 4% of the composition.
The oxide etching method according to claim 1, wherein the oxide etching method comprises double or more times.
し0.05ワットの範囲の面積密度で電力を印加することに
よりこれを生成させることとしてなる特許請求の範囲第
1項に記載の酸化物エッチ方法.4. The oxide etching method according to claim 1, wherein the plasma is generated by applying electric power at an areal density in the range of 1 to 0.05 watts per square centimeter.
完成途上の集積回路積層体の近傍において,1リットル
あたり1ないし10ワットの容積密度で電力を前記ガス中
に供給することによりこれを生成させることとしてなる
特許請求の範囲第1項に記載の酸化物エッチ方法.5. The plasma is generated in the reaction chamber of a reactor by supplying power to the gas at a volume density of 1 to 10 watts per liter near the incomplete integrated circuit stack. The oxide etching method according to claim 1, wherein the method is the same.
からなることとした特許請求の範囲第1項に記載の酸化
物エッチ方法.6. The oxide etching method according to claim 1, wherein the hard mask is substantially made of polysilicon.
からなることとした特許請求の範囲第1項に記載の酸化
物エッチ方法.7. The oxide etching method according to claim 1, wherein the dielectric material is substantially composed of phosphorus silicate glass.
ととしてなる特許請求の範囲第1項に記載の酸化物エッ
チ方法.8. The oxide etching method according to claim 1, wherein the hard mask layer is made of silicon.
らなることとしてなる特許請求の範囲第1項に記載の酸
化物エッチ方法.9. The oxide etching method according to claim 1, wherein the dielectric is made of boron-phosphorus silicate glass.
シリコン酸化物を含む誘電体を表面に有する完成途上の
集積回路積層体を用意し, 前記誘電体にシリコンからなるハードマスク層を被着
し, 前記ハードマスク層を所定のパターンでエッチすること
により,該ハードマスク層の複数の所定接点位置に開口
部を形成し, 酸素とNF3,CF4,C2F6,BF3,SiF4,SF
またはこれらの混合物から選んだ組成物とをいずれも含
むガス中で前記集積回路積層体をプラズマに接触させ,
その際該プラズマに対する添加ガスは前記組成物よりも
前記酸素の含有量を多くするようにし, さらにパターン化した導体を被着することにより,前記
接点開口部を相互に接続して所定の回路構成としたこと
を特徴とする集積回路に接点製作方法.10. When making contacts in an integrated circuit,
By preparing an incomplete integrated circuit stack having a dielectric containing silicon oxide on its surface, depositing a hard mask layer made of silicon on the dielectric, and etching the hard mask layer in a predetermined pattern. , Openings are formed at a plurality of predetermined contact positions of the hard mask layer, and oxygen and NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , BF 3 , SiF 4 , SF are formed.
Or contacting said integrated circuit stack with plasma in a gas containing both a composition selected from these mixtures,
At that time, the additive gas to the plasma has a higher oxygen content than that of the composition, and a patterned conductor is deposited to connect the contact openings to each other to form a predetermined circuit configuration. The method of making a contact on an integrated circuit characterized in that
的にエッチするエッチャントにおいて, (a) 酸素とNF3,CF4,C2F6,BF3,SiF4,S
F6またはこれらの混合物から選んだ組成物とからなる
ガス中のプラズマを含み, (b) 前記ガス中の酸素の原子量は,前記組成物中のフッ
素の原子量よりもこれを多くしたことを特徴とするエッ
チャント。11. An etchant for selectively etching silicon oxide with respect to silicon, comprising: (a) oxygen and NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , BF 3 , SiF 4 , and S.
A plasma in a gas consisting of F 6 or a composition selected from a mixture thereof, and (b) the atomic weight of oxygen in the gas is greater than the atomic weight of fluorine in the composition. Etchant to be.
フッ素の組成物の原子量よりも少なくとも4倍はこれを
多くした特許請求の範囲第11項に記載のエッチャント.12. The etchant according to claim 11, wherein the atomic weight of oxygen in the gas is at least four times greater than the atomic weight of the fluorine composition in the gas.
ccm の範囲内とした特許請求の範囲第11項に記載のエッ
チャント.13. The flow rate of oxygen is 10 to 1000 s.
Etchant according to claim 11 within the range of ccm.
ccm の範囲内とした特許請求の範囲第12項に記載のエッ
チャント.14. The flow rate of oxygen is 10 to 1000 s.
The etchant according to claim 12, within the range of ccm.
cmの範囲内とした特許請求の範囲第11項に記載のエッチ
ャント.15. The flow rate of oxygen is 30 to 200 sc
Etchant according to claim 11 within the range of cm.
cmの範囲内とした特許請求の範囲第12項に記載のエッチ
ャント.16. The flow rate of oxygen is 30 to 200 sc
The etchant according to claim 12, within the range of cm.
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