JPH07263406A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH07263406A JPH07263406A JP4623794A JP4623794A JPH07263406A JP H07263406 A JPH07263406 A JP H07263406A JP 4623794 A JP4623794 A JP 4623794A JP 4623794 A JP4623794 A JP 4623794A JP H07263406 A JPH07263406 A JP H07263406A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chlorine
- gas
- etching
- electrode material
- silicon substrate
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板またはゲート電極材料のエッチ
ングに関し, 自然酸化膜を除去し, 残渣の発生を抑制
し，下地及びマスクとの選択比を高くとる。 【構成】 １）塩素を含む第１のガスを用いてシリコン
基板または電極材料をドライエッチングする工程を有
し，該工程の実施前に塩素を含む第２のガスを用いて塩
素流量を該工程のそれより減らして該シリコン基板また
は該電極材料をドライエッチングする， ２）前記第１のガスが，塩素ガスまたは塩素と酸素の混
合ガスである， ３）前記第２のガスが，塩素ガスまたは塩素と窒素の混
合ガスまたは塩素と希ガスの混合ガスである， ４）前記電極材料が，ポリシリコンまたは金属シリサイ
ドである。
ングに関し, 自然酸化膜を除去し, 残渣の発生を抑制
し，下地及びマスクとの選択比を高くとる。 【構成】 １）塩素を含む第１のガスを用いてシリコン
基板または電極材料をドライエッチングする工程を有
し，該工程の実施前に塩素を含む第２のガスを用いて塩
素流量を該工程のそれより減らして該シリコン基板また
は該電極材料をドライエッチングする， ２）前記第１のガスが，塩素ガスまたは塩素と酸素の混
合ガスである， ３）前記第２のガスが，塩素ガスまたは塩素と窒素の混
合ガスまたは塩素と希ガスの混合ガスである， ４）前記電極材料が，ポリシリコンまたは金属シリサイ
ドである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り, シリコン(Si)基板またはゲート電極材料のパター
ニングの際のエッチング方法，特にその上に形成された
自然酸化膜の除去に関する。
係り, シリコン(Si)基板またはゲート電極材料のパター
ニングの際のエッチング方法，特にその上に形成された
自然酸化膜の除去に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板にエッチングで 1μｍ以上
の深い溝を形成する際, アスペクト比(溝の深さ／開口
寸法）が高い溝をエッチングする場合は，シリコンのエ
ッチレートが低下することを考慮して薄いマスクが必要
となる。薄くしてもマスクの役目を果たすには，マスク
はシリコンに対して高いエッチング選択比を持つ材料で
なければならない。その一つとして二酸化シリコン(SiO
2)膜が用いられる。
の深い溝を形成する際, アスペクト比(溝の深さ／開口
寸法）が高い溝をエッチングする場合は，シリコンのエ
ッチレートが低下することを考慮して薄いマスクが必要
となる。薄くしてもマスクの役目を果たすには，マスク
はシリコンに対して高いエッチング選択比を持つ材料で
なければならない。その一つとして二酸化シリコン(SiO
2)膜が用いられる。
【０００３】また，ゲート電極材料のエッチングは，デ
バイスの微細化に伴ってゲート電極材料の下地のゲート
酸化膜が薄くなるので，ゲート酸化膜に対して高い選択
比が必要となる。
バイスの微細化に伴ってゲート電極材料の下地のゲート
酸化膜が薄くなるので，ゲート酸化膜に対して高い選択
比が必要となる。
【０００４】このように，SiO2に対して高い選択比をも
つシリコン基板またはゲート電極材料のエッチングは自
然酸化膜の影響が顕著になる。例えば, 自然酸化膜の存
在によりエッチング開始時間が遅れる, あるいはばらつ
くことになる。
つシリコン基板またはゲート電極材料のエッチングは自
然酸化膜の影響が顕著になる。例えば, 自然酸化膜の存
在によりエッチング開始時間が遅れる, あるいはばらつ
くことになる。
【０００５】そのために，自然酸化膜を除去し，かつ，
マスクや下地のSiO2に対し高い選択比を持つドライエッ
チングが必要となる。自然酸化膜の除去は, 一般にフッ
素系ガスや塩素系ガスを用いたドライエッチングが知ら
れている。
マスクや下地のSiO2に対し高い選択比を持つドライエッ
チングが必要となる。自然酸化膜の除去は, 一般にフッ
素系ガスや塩素系ガスを用いたドライエッチングが知ら
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】自然酸化膜の除去にフ
ッ素系ガスを用いた場合, このフッ素系ガスが処理室内
に残留してSiO2を浸食するため，塩素系ガスを用いたシ
リコン基板またはゲート電極材料のエッチングに対し
て, マスクや下地のSiO2に対して高い選択比を得ること
は困難である。この残留フッ素はシリコン基板またはゲ
ート電極材料の上にも存在するため，処理室を別にして
も, その効果はあまりない。
ッ素系ガスを用いた場合, このフッ素系ガスが処理室内
に残留してSiO2を浸食するため，塩素系ガスを用いたシ
リコン基板またはゲート電極材料のエッチングに対し
て, マスクや下地のSiO2に対して高い選択比を得ること
は困難である。この残留フッ素はシリコン基板またはゲ
ート電極材料の上にも存在するため，処理室を別にして
も, その効果はあまりない。
【０００７】自然酸化膜の除去に塩素系ガスを用いた場
合, シリコン基板またはゲート電極材料のエッチングの
ときよりもSiO2との選択比を落とすために，エッチング
の際のRF電力を上げたり，ガス圧力を下げたりしてい
た。しかし，この方法はシリコン基板またはゲート電極
材料の表面を荒らすので, シリコン基板またはゲート電
極材料のエッチング後に残渣を生じていた。この残渣は
デバイス特性の劣化を引き起こす原因になっている。
合, シリコン基板またはゲート電極材料のエッチングの
ときよりもSiO2との選択比を落とすために，エッチング
の際のRF電力を上げたり，ガス圧力を下げたりしてい
た。しかし，この方法はシリコン基板またはゲート電極
材料の表面を荒らすので, シリコン基板またはゲート電
極材料のエッチング後に残渣を生じていた。この残渣は
デバイス特性の劣化を引き起こす原因になっている。
【０００８】本発明はシリコン基板またはゲート電極材
料のエッチングの際に，その上に形成された自然酸化膜
を除去し, エッチング残渣の発生を抑制し，かつ，下地
及びマスクとの選択比を高くとることを目的とする。
料のエッチングの際に，その上に形成された自然酸化膜
を除去し, エッチング残渣の発生を抑制し，かつ，下地
及びマスクとの選択比を高くとることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）塩素を含む第１のガスを用いてシリコン基板または
電極材料をドライエッチングする工程を有し，該工程の
実施前に塩素を含む第２のガスを用いて塩素流量を該工
程のそれより減らして該シリコン基板または該電極材料
をドライエッチングする半導体装置の製造方法，あるい
は ２）前記第１のガスが，塩素ガスまたは塩素と酸素の混
合ガスである前記１記載の半導体装置の製造方法。 ３）前記第２のガスが，塩素ガスまたは塩素と窒素の混
合ガスまたは塩素と希ガスの混合ガスである前記１ある
いは２の半導体装置の製造方法，あるいは ４）前記電極材料が，ポリシリコンまたは金属シリサイ
ドである前記１乃至３記載の半導体装置の製造方法によ
り達成される。
電極材料をドライエッチングする工程を有し，該工程の
実施前に塩素を含む第２のガスを用いて塩素流量を該工
程のそれより減らして該シリコン基板または該電極材料
をドライエッチングする半導体装置の製造方法，あるい
は ２）前記第１のガスが，塩素ガスまたは塩素と酸素の混
合ガスである前記１記載の半導体装置の製造方法。 ３）前記第２のガスが，塩素ガスまたは塩素と窒素の混
合ガスまたは塩素と希ガスの混合ガスである前記１ある
いは２の半導体装置の製造方法，あるいは ４）前記電極材料が，ポリシリコンまたは金属シリサイ
ドである前記１乃至３記載の半導体装置の製造方法によ
り達成される。
【００１０】
【作用】本発明では，自然酸化膜のドライエッチングに
用いるガスは, 塩素, または塩素と窒素の混合ガス, ま
たは塩素と希ガスの混合ガスを用い，そのうちの塩素の
流量はシリコン基板またはゲート電極材料のドライエッ
チングに用いる塩素の流量より少なくしている。
用いるガスは, 塩素, または塩素と窒素の混合ガス, ま
たは塩素と希ガスの混合ガスを用い，そのうちの塩素の
流量はシリコン基板またはゲート電極材料のドライエッ
チングに用いる塩素の流量より少なくしている。
【００１１】図１は本発明の原理説明図で, 塩素流量に
対するポリシリコン及びSiO2のエッチレートとの関係を
示す。ポリシリコンのエッチレートは塩素流量に依存し
ており，塩素流量が減るに従ってエッチレートは急激に
低下している。一方，SiO2のエッチレートは図中の塩素
流量の範囲では殆ど変化しない。
対するポリシリコン及びSiO2のエッチレートとの関係を
示す。ポリシリコンのエッチレートは塩素流量に依存し
ており，塩素流量が減るに従ってエッチレートは急激に
低下している。一方，SiO2のエッチレートは図中の塩素
流量の範囲では殆ど変化しない。
【００１２】この結果，塩素流量が少ないと選択比（ポ
リシリコン／SiO2）は 3と低く, 塩素流量が多いと選択
比は13と高くできることがわかった。選択比を低くする
手段としては，前記のようにRF電力を上げたり，ガス圧
力を下げたりする方法がある。しかし，これらの方法で
はイオンのエネルギーを加速して物理的な力で選択比を
低下させている。そのため，自然酸化膜を無理やり除去
した状態であるため，部分的に自然酸化膜が残り易い。
リシリコン／SiO2）は 3と低く, 塩素流量が多いと選択
比は13と高くできることがわかった。選択比を低くする
手段としては，前記のようにRF電力を上げたり，ガス圧
力を下げたりする方法がある。しかし，これらの方法で
はイオンのエネルギーを加速して物理的な力で選択比を
低下させている。そのため，自然酸化膜を無理やり除去
した状態であるため，部分的に自然酸化膜が残り易い。
【００１３】これに対して, 本発明は塩素流量を減ら
す, すなわち, 反応活性種を供給律速とすることで, 反
応活性種とポリシリコンとの反応を抑制している。つま
り，化学的な力で選択比を低下させたことになる。この
結果, 自然酸化膜を優しく除去した状態であるために部
分的に自然酸化膜が残ることはなく, 前記のような残渣
は発生しない。
す, すなわち, 反応活性種を供給律速とすることで, 反
応活性種とポリシリコンとの反応を抑制している。つま
り，化学的な力で選択比を低下させたことになる。この
結果, 自然酸化膜を優しく除去した状態であるために部
分的に自然酸化膜が残ることはなく, 前記のような残渣
は発生しない。
【００１４】
【実施例】実施例では市販の電子サイクロトロン共鳴(E
CR) 型プラズマエッチング装置を用いた。また，エッチ
ング時間の測定にはレーザ干渉計を用いた。
CR) 型プラズマエッチング装置を用いた。また，エッチ
ング時間の測定にはレーザ干渉計を用いた。
【００１５】試料は熱酸化したシリコン基板上に厚さ 4
00nmのポリシリコン膜を気相成長(CVD) 法により成膜
し，その上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマ
スクを形成した。
00nmのポリシリコン膜を気相成長(CVD) 法により成膜
し，その上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマ
スクを形成した。
【００１６】エッチング条件のうち，μ波電力は 1.5 K
W,RFバイアスは 70 W,ガス圧力は 1mTorrで各々を一定
にした。 実施例１：図２(A) 〜(C) は実施例１の説明図である。
W,RFバイアスは 70 W,ガス圧力は 1mTorrで各々を一定
にした。 実施例１：図２(A) 〜(C) は実施例１の説明図である。
【００１７】図はポリシリコンをエッチングした際に，
レーザ干渉計で測定したエッチング時間を表す波形を示
す。ポリシリコンエッチング後のオーバエッチング時間
はポリシリコンエッチング時間の50％とした。
レーザ干渉計で測定したエッチング時間を表す波形を示
す。ポリシリコンエッチング後のオーバエッチング時間
はポリシリコンエッチング時間の50％とした。
【００１８】図２(A) は塩素流量が30 sccm の場合で，
ポリシリコンエッチング開始に遅れがあった後, ポリシ
リコンは4.4 分でエッチングされた。オーバエッチング
によってエッチングされたSiO2は 660Åであった。エッ
チング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微鏡(SEM) で
観察したところ残渣はみられなかった。
ポリシリコンエッチング開始に遅れがあった後, ポリシ
リコンは4.4 分でエッチングされた。オーバエッチング
によってエッチングされたSiO2は 660Åであった。エッ
チング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微鏡(SEM) で
観察したところ残渣はみられなかった。
【００１９】一方, 図２(B) は塩素流量が200 sccmの場
合で，ポリシリコンエッチング開始に遅れがあった後,
ポリシリコンは 1分でエッチングされた。オーバエッチ
ングによってエッチングされたSiO2は 150Åであった。
エッチング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微鏡で観
察したところ残渣がみられた。
合で，ポリシリコンエッチング開始に遅れがあった後,
ポリシリコンは 1分でエッチングされた。オーバエッチ
ングによってエッチングされたSiO2は 150Åであった。
エッチング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微鏡で観
察したところ残渣がみられた。
【００２０】そこで，本発明では始めに塩素流量を30 s
ccm にしてポリシリコンのエッチング（自然酸化膜の除
去）開始を確認した後，塩素流量を200 sccmに切替えて
ポリシリコンをエッチングした。このときのレーザ干渉
計の波形を図２(C) に示す。塩素流量を200 sccmの条件
でエッチングしたときは，自然酸化膜が除去されている
ため直ちにエッチングが開始された。オーバエッチング
によってエッチングされたSiO2は 148Åであった。エッ
チング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ残渣がみれなかった。
ccm にしてポリシリコンのエッチング（自然酸化膜の除
去）開始を確認した後，塩素流量を200 sccmに切替えて
ポリシリコンをエッチングした。このときのレーザ干渉
計の波形を図２(C) に示す。塩素流量を200 sccmの条件
でエッチングしたときは，自然酸化膜が除去されている
ため直ちにエッチングが開始された。オーバエッチング
によってエッチングされたSiO2は 148Åであった。エッ
チング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ残渣がみれなかった。
【００２１】従って, 自然酸化膜の除去をシリコン基板
またはゲート電極材料のエッチングと同様に塩素を用い
ることにより，フッ素等の混入を防ぎ, 自然酸化膜を除
去した後でもSiO2マスクや下地のSiO2に対して高い選択
性をもったドライエッチング技術が可能となる。
またはゲート電極材料のエッチングと同様に塩素を用い
ることにより，フッ素等の混入を防ぎ, 自然酸化膜を除
去した後でもSiO2マスクや下地のSiO2に対して高い選択
性をもったドライエッチング技術が可能となる。
【００２２】実施例２：図３は本発明の実施例２の説明
図である。図は塩素流量が30 sccm ，窒素流量が30 scc
m の場合で，ポリシリコンのエッチング開始遅れが図２
(C) の場合より長いが，次の塩素と酸素の混合ガスによ
るポリシリコンのエッチングが直ちに始まった。この場
合も，エッチング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微
鏡で観察したところ残渣がみれなかった。
図である。図は塩素流量が30 sccm ，窒素流量が30 scc
m の場合で，ポリシリコンのエッチング開始遅れが図２
(C) の場合より長いが，次の塩素と酸素の混合ガスによ
るポリシリコンのエッチングが直ちに始まった。この場
合も，エッチング後の下地SiO2の表面を走査型電子顕微
鏡で観察したところ残渣がみれなかった。
【００２３】この結果，自然酸化膜は塩素と窒素の混合
ガスを用いても除去されることが分かった。また，窒素
の代わりに希ガス（He, Ne, Ar, Kr, Xe）を用いても同
様な効果が得られた。
ガスを用いても除去されることが分かった。また，窒素
の代わりに希ガス（He, Ne, Ar, Kr, Xe）を用いても同
様な効果が得られた。
【００２４】以上，いずれの実施例においても，被エッ
チ材としてポリシリコンで代表したが，これの代わりに
シリコン基板またはWSi 等の金属シリサイド等でも同等
の効果が得られる。
チ材としてポリシリコンで代表したが，これの代わりに
シリコン基板またはWSi 等の金属シリサイド等でも同等
の効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば，シリコン基板またはゲ
ート電極材料をエッチングする際に，その上に形成され
た自然酸化膜を塩素の流量を切り換えるだけで除去で
き，エッチング残渣の発生を抑制し，かつ，下地及びマ
スクとの選択比を高くとることができる。この結果，デ
バイスの高集積化に寄与することができる。
ート電極材料をエッチングする際に，その上に形成され
た自然酸化膜を塩素の流量を切り換えるだけで除去で
き，エッチング残渣の発生を抑制し，かつ，下地及びマ
スクとの選択比を高くとることができる。この結果，デ
バイスの高集積化に寄与することができる。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 本発明の実施例１の説明図
【図３】 本発明の実施例２の説明図
Claims (4)
- 【請求項１】 塩素を含む第１のガスを用いてシリコン
基板または電極材料をドライエッチングする工程を有
し，該工程の実施前に塩素を含む第２のガスを用いて塩
素流量を該工程のそれより減らして該シリコン基板また
は該電極材料をドライエッチングすることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１のガスが，塩素ガスまたは塩素
と酸素の混合ガスであることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第２のガスが，塩素ガスまたは塩素
と窒素の混合ガスまたは塩素と希ガスの混合ガスである
ことを特徴とする請求項１あるいは２の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項４】 前記電極材料が，ポリシリコンまたは金
属シリサイドであることを特徴とする請求項１乃至３記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4623794A JPH07263406A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4623794A JPH07263406A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263406A true JPH07263406A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12741526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4623794A Withdrawn JPH07263406A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263406A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544887B1 (en) | 2000-03-31 | 2003-04-08 | Lam Research Corporation | Polycide etch process |
| US7166538B2 (en) | 2002-06-25 | 2007-01-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
| US7476454B2 (en) | 2004-03-03 | 2009-01-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Substrate for magnetic recording medium |
| US7749559B2 (en) | 2005-01-19 | 2010-07-06 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing a surface-treated silicon substrate for magnetic recording medium |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP4623794A patent/JPH07263406A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544887B1 (en) | 2000-03-31 | 2003-04-08 | Lam Research Corporation | Polycide etch process |
| US7166538B2 (en) | 2002-06-25 | 2007-01-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
| US7476454B2 (en) | 2004-03-03 | 2009-01-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Substrate for magnetic recording medium |
| US7749559B2 (en) | 2005-01-19 | 2010-07-06 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing a surface-treated silicon substrate for magnetic recording medium |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |