JPS60186411A - Method of dry etching - Google Patents

Method of dry etching

Info

Publication number
JPS60186411A
JPS60186411A JP4246784A JP4246784A JPS60186411A JP S60186411 A JPS60186411 A JP S60186411A JP 4246784 A JP4246784 A JP 4246784A JP 4246784 A JP4246784 A JP 4246784A JP S60186411 A JPS60186411 A JP S60186411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
gas
polycrystalline silicon
film
oxide film
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP4246784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Takahashi
高橋 秀輝
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.)
Canon Anelva Corp
Original Assignee
Canon Anelva Corp
Anelva 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 Canon Anelva Corp, Anelva Corp filed Critical Canon Anelva Corp
Priority to JP4246784A priority Critical patent/JPS60186411A/en
Publication of JPS60186411A publication Critical patent/JPS60186411A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To carry out anisotropic etching to cause no undercut at all, by subjecting a polycrystalline silicon film on a wafer substrate heated at a proper temperature to dry etching by the use of a mixed gas of CCl2F2 and N2 as a reaction gas. CONSTITUTION:The polycrystalline silicon film 201 formed on the silicon oxide film 203 grown on the silicon wafer substrate 202 has the mask 204 of photoresist or other etching-resistant film, the wafer substrate 202 is heated to 30- 100 deg.C, and dry etching is carried out by the use of a mixed gas of CCl2F2 and N2 as a reaction gas. Consequently, improved anisotropic etching having no undercut at the interface 205 between the polycrystalline silicon film 201 and the oxide film 203 can be carried out while keeping high selectivity for the oxide film 203 of the substrate and the mask 204. A flow rate of N2 gas in the total flow rate of the mixed gas is preferably 5-80wt%, and etching pressure is preferably 4-50Pa.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多結晶シリコン膜のドライエツチング方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for dry etching a polycrystalline silicon film.

シリコン半導体集積回路の製造、特にMO8型集撰回路
においては、ゲート電極材料として、多結晶シリコン膜
を使用する場合が多く、多結晶シリコン膜のエツチング
は、非常に重要な技術となっている。
In the manufacture of silicon semiconductor integrated circuits, particularly in MO8 type integrated circuits, polycrystalline silicon films are often used as gate electrode materials, and etching of polycrystalline silicon films has become a very important technique.

この多結晶シリコン膜のエツチング法として、従来CF
、ガスを主成分とする反応性ガスを用いるプロセスが慣
用されているが。
As an etching method for this polycrystalline silicon film, conventional CF
, although processes using reactive gases mainly composed of gases are commonly used.

これにはマスク材となるフォトレジストの下に、大きい
アンダーカットが入る欠点があり、パターンの微細化が
要求される超LSIのパターン形成の際の多結晶シリコ
ン膜のエツチング方法としては不適当であった。
This method has the disadvantage of creating a large undercut under the photoresist mask material, making it unsuitable as an etching method for polycrystalline silicon films when forming ultra-LSI patterns that require finer patterns. there were.

これを解決する方法としては、塩素原子を含むガス系に
よる反応性イオンエツチング技術が採用され、これによ
り、所謂、異方性エツチング特性が得られるようになっ
たが、これには、パターン幅の寸法精度や、下地の酸化
模に対する選択性などの点で不都合があり1例えば、 
eel、を主成分とするガス系によるエツチングでは、
フォトレジストに対する選択性が低かったシ、下地の酸
化模上に残渣を残したりする欠点があった。
As a method to solve this problem, reactive ion etching technology using a gas system containing chlorine atoms has been adopted, and this has made it possible to obtain so-called anisotropic etching characteristics. There are disadvantages in terms of dimensional accuracy and selectivity to the oxidation pattern of the base.1For example,
In etching using a gas system containing eel as the main component,
The selectivity to the photoresist was low, and there were drawbacks such as leaving a residue on the underlying oxide pattern.

更にまた。 CF3Br−?CCl3Fを用いるエツチ
ングでは、アンダーカットの点は満足できるが、エツチ
ングの終了後の下地に多くの残渣が残る欠点があった。
Yet again. CF3Br-? Etching using CCl3F was satisfactory in terms of undercutting, but had the disadvantage that a large amount of residue remained on the base after etching.

更にまた。 CI、ガスを主成分とするガス系によるエ
ツチングでけ、 CI、ガスの量を十分制御しないと、
大きいアンダーカットが入る場合があり、またエツチン
グ後にフォトレジストが変形する不都合も県られた。
Yet again. Etching with a gas system containing CI gas as the main component can cause problems if the amount of CI gas is not sufficiently controlled.
Large undercuts may occur, and the photoresist may also be deformed after etching.

本願の発明者は、この問題の解決に注カ]79次記する
ような新規のエツチング法に到達17た。以下これを詳
細に説明すると。
In order to solve this problem, the inventor of the present application has arrived at a new etching method as described below. This will be explained in detail below.

先ず、CCI、、F、ガスによるエツチングは、フォト
レジストや。
First, etching with CCI, F, gas is performed on photoresist.

下地の酸化膜に対する選択性が大きく、エツチング速度
も速く。
High selectivity to the underlying oxide film and fast etching speed.

他のガス系に比較して優れたエツチング特性を示すこと
を見出した。しかし、このガスによるエツチングでは、
エツチングが終了し、下地の酸化膜が露出してくると9
間も無く、多結晶シリコンとその下地の酸化膜との界面
付近に特異な大きいアンダーカットを生ずることが観測
され、2〜II#内外のルールを採用する超LSIにお
ける多結晶シリコン膜のエツチングガスとしては、非常
に使いにくいことが判明した。
It has been found that it exhibits superior etching properties compared to other gas systems. However, with this gas etching,
When etching is complete and the underlying oxide film is exposed, 9
It was soon observed that a peculiar large undercut was produced near the interface between polycrystalline silicon and the underlying oxide film, and the etching gas for polycrystalline silicon films in VLSIs that adopted the rules of 2 to II#. As it turned out to be very difficult to use.

ところが、更に研健全重ねるうち、このCCI□F2ガ
スにN2ガJ旬i スを混入したガス系でエツチングを行なうときは、下地
の晩化膜や、フォトレジストマスクに対して大きい選択
性を保ちながら。
However, as the research continued, it became clear that when etching was performed using a gas system in which N2 gas was mixed with CCI□F2 gas, high selectivity was maintained with respect to the underlying film and photoresist mask. While.

なおかつ、CCl2F2ガスのみの場合に生じた上述の
特異なアンダーカットを全く生じない良好な異方性エツ
チングを行ないうろことが発見された。
Furthermore, it has been discovered that good anisotropic etching can be performed without causing any of the above-mentioned peculiar undercuts that occur when only CCl2F2 gas is used.

筐1図にid、 CCl2F2ガスのみを用いて反応性
イオンエツチング処理を施した場合の多結晶シリコン膜
の断面図を示す。図の多結晶シリコン膜101はシリコ
ン基板102上に成長させた厚さ。
Figure 1 of the case shows a cross-sectional view of a polycrystalline silicon film subjected to reactive ion etching using only id and CCl2F2 gas. The polycrystalline silicon film 101 shown in the figure has a thickness grown on a silicon substrate 102.

数百A(オングストローム)のシリコン酸化膜用3−ト
に堆積されたものであり、これをフォトレジスト104
のマスクで覆い。
The photoresist 104 is deposited on a silicon oxide film substrate of several hundred amps (angstroms).
Cover with a mask.

反応性イオンエツチングを施りまた後の横断面を示した
ものである。
This figure shows a cross section after reactive ion etching.

多結晶シリコン嘆101と、シリコン酸化膜J03との
界面には。
At the interface between the polycrystalline silicon film 101 and the silicon oxide film J03.

大きいアンダーカット105が生じている。アンダーカ
ット105の進行する速度は、CCl2F2ガスの流量
に依存し、流量が少ないとアンダーカット量は減少する
ことが観測されている。そして。
A large undercut 105 has occurred. It has been observed that the speed at which the undercut 105 advances depends on the flow rate of CCl2F2 gas, and the amount of undercut decreases when the flow rate is small. and.

CCI、F2のみによるエツチングでは、この特異なア
ンダーカット105を防ぐことはできないことが判明し
た。
It has been found that this unique undercut 105 cannot be prevented by etching using only CCI and F2.

第2図は、CC1zRガスにN2ガスを混入したガス系
で多結晶シリコン膜をエツチングしたときの断面図であ
る。図はシリコンウェハー202上に成長させた酸化膜
203上の多結晶シリコ′A莫201をフ第1・レジス
ト204をマスクとして、これに反応性イオンエツチン
グを施した断面を示したものであるが、このガス系では
、多結晶シリコン201とシリコン酸化膜203との界
面205において、全くアンダーカットの生じない異方
性エツチングを行なうことが可能である。
FIG. 2 is a cross-sectional view when a polycrystalline silicon film is etched using a gas system in which N2 gas is mixed with CC1zR gas. The figure shows a cross section of a polycrystalline silicon film 201 on an oxide film 203 grown on a silicon wafer 202, which was subjected to reactive ion etching using the first resist 204 as a mask. With this gas system, it is possible to perform anisotropic etching without causing any undercut at the interface 205 between the polycrystalline silicon 201 and the silicon oxide film 203.

しかし、このガス系において、多結晶シ)ノコンの異方
性エツチング特性を維持しながら、最適エツチングを行
々う為には、ガス流量、エツチング圧力、高周波電力等
をかなり厳密に設定する必要がある。例えば、N2 ガ
スの混合量が少ない場合には、 CCI。
However, in this gas system, in order to perform optimal etching while maintaining the anisotropic etching characteristics of polycrystalline silicon, it is necessary to set the gas flow rate, etching pressure, high frequency power, etc. quite strictly. be. For example, if the amount of N2 gas mixed is small, CCI.

F2 のみで得られるのと同様のアンダーカットが見ら
れるし、また、N2ガス流量が多いと、多結晶シリコン
のエツチング速度が遅くなる。N2ガスの混合量は、 
CCl2F2ガスとN2ガスとを加えた総流量の流量比
で5%以上、80チ以下の範囲に設定するのが望ましい
ことがわかった。
Undercuts similar to those obtained with F2 alone are seen, and a high N2 gas flow rate slows down the etching rate of polycrystalline silicon. The mixed amount of N2 gas is
It has been found that it is desirable to set the flow rate ratio of the total flow rate of CCl2F2 gas and N2 gas in a range of 5% or more and 80% or less.

この場合、エツチング圧力かあ−1り低すぎると、フォ
トレジストに対する選択性が低下して、パターンの転写
精度が悪くなる現象がみられ、このため、エツチング圧
力u* 4 Pa以上50Pa以下の範囲に設定するの
が望ましいことも判明した。
In this case, if the etching pressure is too low by -1, the selectivity to the photoresist will decrease and the pattern transfer accuracy will deteriorate. It was also found that it is desirable to set

発明者らの実験によれば、−例として、 CCl2F、
流量4QSCC[NZ流i12 SCCM、 エツチン
グ圧力15Pa、エツチングパワー密度0.17 W/
i r 13.56 M)TE )のとき、リンドープ
多結晶シリコンのエツチング速度は2,000 M”以
上であり、シリコン酸化膜に対する選択性は20以上、
フォトレジストに対しても10以上の値であった。なお
、エツチングパターンの転写精度は、レジストマスクパ
ターンの幅″’io、iμm以内の差で多結晶シリコン
パ5− ターンに転写することかで縫、その上更にオーバーエツ
チングを長時間行なってもパターン幅が縮小しないこと
が判明し、微細加工のめられる5LSIの製造プロセス
、特にバッチ式の大量生産用のプロセスとして充分に適
用できることが確認された。
According to the experiments of the inventors - for example, CCl2F,
Flow rate 4QSCC [NZ flow i12SCCM, etching pressure 15Pa, etching power density 0.17W/
i r 13.56 M) TE ), the etching rate of phosphorus-doped polycrystalline silicon is 2,000 M'' or more, and the selectivity to silicon oxide film is 20 or more.
The value for photoresist was also 10 or more. The transfer accuracy of the etching pattern is determined by transferring it to the polycrystalline silicon pattern with a difference in width of the resist mask pattern within ''io, iμm, and even if over-etching is performed for a long time, the pattern width remains It was found that the present invention did not shrink, and it was confirmed that the present invention can be sufficiently applied to a 5LSI manufacturing process that requires microfabrication, especially as a batch-type mass production process.

本願の発明者は、更に研究を進めて、CCl2F2ガス
にN2ガスを混入したガス系により、ポリシリコン膜の
ドライエツチングをi 進なう際には、ウェハーの置かれた電極ステージを30
℃ないし100℃に加熱するときは、多結晶シリコン膜
を残渣を伴うことなく、下地の酸化膜や、フォトレジス
トマスクに対して、上述の大きガ選択性を保ちながら、
なおかっ、従来の20℃前後の常温で水冷により電極冷
却を行なうときに較べて、一層速いエツチング速度で異
方性エツチングを行なうことができることを見い出しエ
ツチング圧力16Paの場合は、電極循環水の温度が2
5℃(10m/T=3.36K )のとき、リンドープ
多結晶シリコンのエツチング速度が約2.20 OA/
”であったものが、循環水の温度を80℃(10”/T
=2.83K )まで上昇すルト、それは、約260O
A/mにまで増加し、フォトレジストに対する選択性は
、いくぶん低下するものの酸化膜に対する選択性は変ら
なかった。
The inventor of the present application further conducted research and discovered that when dry etching a polysilicon film using a gas system containing CCl2F2 gas mixed with N2 gas, the electrode stage on which the wafer was placed was
When heating the polycrystalline silicon film to 100°C to 100°C, the polycrystalline silicon film is heated to the underlying oxide film and photoresist mask without leaving any residue while maintaining the above-mentioned large selectivity.
In addition, we have found that anisotropic etching can be performed at a faster etching rate than when the electrode is conventionally cooled by water cooling at room temperature of around 20°C.When the etching pressure is 16 Pa, the temperature of the electrode circulating water is is 2
At 5°C (10m/T = 3.36K), the etching rate of phosphorus-doped polycrystalline silicon is approximately 2.20 OA/
”, but the temperature of the circulating water was increased to 80℃ (10”/T).
= 2.83K), which is about 260O
The selectivity for the photoresist decreased somewhat, but the selectivity for the oxide film did not change.

6− また、エツチング圧力19Paの場合は1通常、電極循
環水温が20℃〜30℃(103/T=3.41K 〜
3.30K >のときには、残渣の発生が多く、実用で
き々かったが、これを70℃壕で加熱すると残渣もなく
、シかも約3.Q n OA/mのエツチング速度が得
られた。
6-Also, when the etching pressure is 19 Pa, the electrode circulating water temperature is usually 20°C to 30°C (103/T=3.41K to
When the temperature was >3.30K, a lot of residue was generated and it could not be put to practical use, but when heated in a 70℃ trench, there was no residue and the temperature was about 3.3K. Etching rates of Q n OA/m were obtained.

本発明は9以上説明した通りであって9反応性ガスとし
て。
The present invention is as described above, and as a reactive gas.

CCN2Ii2トN、 +7)混合カスヲ用い、基板を
30℃−100℃に加熱した状態で、ドライエツチング
するものである。本発明による方法で多結晶シリコン膜
を、エツチングするときは、残渣のない。
CCN2Ii2TN, +7) Using a mixed gas, dry etching is carried out with the substrate heated to 30°C to 100°C. When etching polycrystalline silicon films with the method according to the invention, there is no residue.

高選択性、高エツチング速麿の異方性エツチングが可能
である。
Anisotropic etching with high selectivity and high etching speed is possible.

本発明が、超LSIの製造に貢献するところは大きく、
工業上有意の発明ということができる、
The present invention greatly contributes to the manufacturing of VLSIs.
It can be said that it is an industrially significant invention.

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

第1図は、CCl2F2ガスのみを用いて、リンドープ
多結晶シリコン膜をエツチングしたときのパターンの断
面図。第2図は,CCρ2F2ガスにN2ガスを混合し
て同じリンドープ多結晶シリコン膜をエツチングしたと
きのパターンの断面図。 第3図は、電極循環水の温度に対する多結晶シリコンの
エツチング速度の変化を示すグラフである。 ](N、201・・・・・・多結晶シ11コン膜102
.202・・・−・・基板シ11コンウェハー103.
203・・・・シリコン酸化膜104 、204・・・
・・・フォトレジストマスク105・・・・・・多結晶
シリコン膜と、酸化1莫の界面に生じる特異なアンダー
カット 205・・・・・多結晶シリコン膜と酸化膜との界面。 特許出願人 日電アネルバ株式会社
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pattern obtained when a phosphorous-doped polycrystalline silicon film is etched using only CCl2F2 gas. FIG. 2 is a cross-sectional view of a pattern when the same phosphorus-doped polycrystalline silicon film is etched by mixing CCρ2F2 gas with N2 gas. FIG. 3 is a graph showing the change in the etching rate of polycrystalline silicon with respect to the temperature of the electrode circulating water. ](N, 201...Polycrystalline silicon film 102
.. 202...--Substrate wafer 103.
203...Silicon oxide film 104, 204...
. . Photoresist mask 105 . . . Unique undercut 205 that occurs at the interface between the polycrystalline silicon film and the oxide film 205 . . . The interface between the polycrystalline silicon film and the oxide film. Patent applicant Nichiden Anelva Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)フォトレジスト又はその他の耐エツチング膜をマ
スクとして,多結晶シリコン膜をエツチングするドライ
エツチング法において、ウェハー基板を30℃ないし1
00℃の温度に加熱し1反応性ガスとして、 CCI、
F!とN、の混合ガスを用いたことを特徴とするドライ
エツチング方法。
(1) In a dry etching method in which a polycrystalline silicon film is etched using a photoresist or other etching-resistant film as a mask, the wafer substrate is heated to
CCI as a reactive gas heated to a temperature of 00 °C,
F! A dry etching method characterized by using a mixed gas of and N.
(2)Nガスの流量が、 CCI、F2と凡の総流量に
対する流量比で5%ないし80チとなることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のドライエツチング方法。 (31CCt、F’2とN2の混合ガスのエツチング圧
力が* 4 Paないし50Paであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1又は2項記載のドライエツチング
方法。
(2) The dry etching method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the N gas is 5% to 80% relative to the total flow rate of CCI, F2, and the like. (31 CCt) The dry etching method according to claim 1 or 2, characterized in that the etching pressure of the mixed gas of F'2 and N2 is *4 Pa to 50 Pa.
JP4246784A 1984-03-06 1984-03-06 Method of dry etching Pending JPS60186411A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4246784A JPS60186411A (en) 1984-03-06 1984-03-06 Method of dry etching

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4246784A JPS60186411A (en) 1984-03-06 1984-03-06 Method of dry etching

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60186411A true JPS60186411A (en) 1985-09-21

Family

ID=12636874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4246784A Pending JPS60186411A (en) 1984-03-06 1984-03-06 Method of dry etching

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60186411A (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5569264A (en) * 1978-11-15 1980-05-24 Toshiba Corp Etching method
JPS5853833A (en) * 1981-09-26 1983-03-30 Toshiba Corp Plasma etching device
JPS60149136A (en) * 1984-01-17 1985-08-06 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5569264A (en) * 1978-11-15 1980-05-24 Toshiba Corp Etching method
JPS5853833A (en) * 1981-09-26 1983-03-30 Toshiba Corp Plasma etching device
JPS60149136A (en) * 1984-01-17 1985-08-06 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4522681A (en) Method for tapered dry etching
US4472237A (en) Reactive ion etching of tantalum and silicon
JPS5947734A (en) Plasma etching method for organic material
IE48605B1 (en) Dry etching process using plasma
JPH07161701A (en) Etching of molybdenum silicide using sulfur hexafluoride, hydrogen bromide and oxygen
JPH04105321A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0244721A (en) Manufacture of semiconductor device including at least reactive ion etching stage
GB2186424A (en) Method for producing integrated circuit interconnects
US4937643A (en) Devices having tantalum silicide structures
JP3160961B2 (en) Dry etching method
WO1985000928A1 (en) Process for beveling a metal layer in an integrated circuit
US4407850A (en) Profile control photoresist
JPS60186411A (en) Method of dry etching
US6743725B1 (en) High selectivity SiC etch in integrated circuit fabrication
JPH0626202B2 (en) Patterning method
US4608118A (en) Reactive sputter etching of metal silicide structures
US3919066A (en) Method of manufacturing etched patterns
JPH02140923A (en) Etching of aluminum alloy film
JPH09116149A (en) Polyside gate formation of semiconductor device
JPH05343363A (en) Dry etching method
US5961718A (en) Process for selectively depositing diamond films
JPS6043829A (en) Dry etching method
Sasserath Dry etching of niobium using CCl2F2 and CF4: A comparison
JPS6365628A (en) Fine processing
Kornblit et al. Linewidth control in trilevel etching