JPS61131457A - シリコン化合物用ドライエツチングガス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野の説明） 本□発明□はシリコン化合物用ドラ、イエッチングガス
に関し、詳しくはりアクティブ・イオン・エツチングに
用いるエツチングガスとして特定の混合ガスを用いるこ
とによって、エツチング速度が高く、しかも下地および
エツチングマスクとの選択比が大きく、また加工精度に
優れ・た多結晶シリコン等のシリコン化合物の異方性エ
ツチングを得ることを可能としたシリコン化合物用ドラ
イエツチングガスに関するものである。

（従来技術の説明） 半導体デバイスにおける高密度集積化が進むにつれ、パ
ターンの微細化が要求されてくる。従来の湿式エツチン
グ法は等方性エツチングのため再現性よくエツチングで
きる限界は３μ−とされている。

一方、アルゴン・イオンを加速してこの衝撃によってス
パッタリングさせてサイドエツチングの少ないエツチン
グを行なう方法があるが、材料によるエツチング速度の
差、すなわら被エツチング材料と下地やエツチングマス
クとの選択比が小さい。ざらにはエツチング速度が小さ
く生産性も低く、イオン衝撃による素子の損傷も大きい
等の問題がある。

また、活性ガス中でプラズマを発生させ、これに被エツ
チング材料をさらし化学反応によってエツチングを行な
う方法によれば、被エツチング材料と下地やエツチング
マスクとの選択比もエツチング速度も比較的大きくでき
る。しかし、プラズマ内の反応に寄与する活性種（中性
ラジカル）はランダム・モーションとなるため、等方性
エツチングとなってサイドエツチングが発生し、微細パ
ターンの加工精度は期待できないという問題を有する。

これら２種類のドライエツチングの長所、すなわち垂直
に近い、サイドエツチングの小さい異方性のエツチング
が得られ、しかも良好な選択比そして高い生産性を得る
べく、リアクティブ−・イオ　−ン・エツチングが提案
されている。この方法は高周波電源に接続された平面電
極と、これと相対して対向電極が設置され、反応ガスを
導入するガス導入系とエツチングチャンバ内の圧力を一
定に保つための排気系からなる。そして被エツチング材
料は高周波電力が印加される電極上に配置される。

これら相対する電極ｌに放電を発生させるが、この場合
電子とイオンの移動度の大きな違いにより電極表面に陰
極効果が発生する。この陰極効果内で、反応ガスイオン
は電極および被エツチング材料表面上の垂直な電界にそ
つて入射し、その方向にリアクティブなエツチングが進
行する。被エツチング材料表面の原子と入射した活性イ
オンまたは中性ラジカルと反応し、生じた反応生成物が
気体となってエツチングが進行する。

入射するイオンエネルギーはガス圧力あるいは投入電力
によって１ｉＩＩＩＩｌされる。このため圧力を下げ投
入電力を増すことによってイオン衝撃効果の強い物理的
エツチングすなわちスパッタリングも生じてくる。また
その逆の条件では、イオン衝撃効果の弱い化学的エツチ
ングも行なうことができる。

このリアクティブ・イオンエネルギーにおいて、被エツ
チング材料として多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ　　Ｓｉ）
やＳｉ　３　Ｎ４　、Ｓｉ　０２等のシリコン化合物を
用いる場合には、反応ガスと、してＣＦ４やエツチング
速度が大きく、下地やエツチングマスクとの選択比が高
いＳＦｓを用いてエツチングを行なって°いた。しかし
ながら、こし・、らの。

反応ガスでエツチングを行なった場合には、得られる形
状は等方性でエツチングマスクから大きく内側へ入り込
むため、エツチングマスクの寸法の再現性が悪いという
欠点がある。また異方性の形状を得るためにはエツチン
グ速度や選択比を犠牲にせねばならず、エツチングマス
クのダメージに゛よる寸法の再現性の悪さという欠点が
あった。

（発明の目的） 本発明は、エツチング速度が高く、しかも被エツチング
材料と下地やエツチングマスクとの選択比が大きく、ま
た加工精度に優れた多結晶シリコン等のシリコン化合物
の異方性エツチングを得ることを可能とするシリコン化
合物用ドライエツチングガスを提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 本発明のシリコン化合物用ドライエツチングガスは、Ｓ
ＦｓとＣＧ４２　Ｆ２とを混合して用いることを特徴と
する。

本発明において、ＳＦａとＣＣｌ２　Ｆ２の混合割合は
特に制限されないが、好ましくは、５Ｆｓ５０〜８５容
量％、ＣＣｊｚＦｚ５０〜１５容量％の範囲である。な
お、本発明においては、ＳＦｇに代えて、ＣＦ４．０３
　Ｆ８　、Ｃｚ　Ｆｓ　、ＮＦ３等のフッ素の炭化物や
窒化物を用いることも可能である。

また、本発明に用いる被エツチング材料としては多結晶
シリコン、Ｓ！　０２　、Ｓｉ　３　Ｎ４等のシリコン
化合物が使用される。乙のシリコン化合物をエツチング
する際の下地やエツチングマスクは特に制限されないが
、被エツチング材料との選択比が高いものが好ましく、
例えば被エツチング材料として、多結晶シリコンを用い
るときは、下パ地として５ＩＯｚが用いられる。

このように、本発明のエツチングガスを用いてエツチン
グすることにより、被エツチング材料であるシリコン化
合物の側壁に重合物を付加させると共に、余分なエツチ
ング種であるフッ素ラジカルと水素が反応して除去され
ることにより、内側への入り込み、すなわちアンダーエ
ツチングのない垂直・な異方性の形状が得られる。

なお、本発明においては、エツチングの際の圧力、電力
、時間、ガス流量等の諸条件は適宜選択される。

（発明の実施例） 以下、本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説
明する。

および 第１図に示すリアクティブ・イオン・エツチング装置を
用いてエツチングを行なった。第１図において、１は′
ｉＩｉ極、２は対向電極板、３は被エツチング材料、４
は下地、５はエツチングマスク、６はシリコンウニ八、
７は高周波電源、８は冷却水、９はガス源、１０は排気
系をそれぞれ示す。また被エツチング材料３は多結晶シ
リコン層（厚さ４８００人）、下地４は酸化ケイ素層（
厚さ１０００人）、エツチングマスク５はホトレジスト
ＩＩ　（ＯＦＰＲ−８００、厚さ１００ＯＯＡ、東京応
化社製）を用い、エツチングガスとしてＳＦｓ　４２Ｓ
ＣＣＭ、ＣＣｌ２Ｆ　２２８８　ＣＣＭ　１の割合で混
合した混合ガスを用い、エツチング圧力１０Ｐａ　、エ
ツチング電力６０Ｗ、エツチング時＠　５ｏｓｅｃの条
件下でエツチングを行なった。

エツチング後の被エツチング材料部分を走査型電子顕微
鏡で観察した状態図を第２図に示す。な、　お、エツチ
ング時のエツチングマスク消耗量は１０００人／　ｗｉ
ｎであった。

また比較として、エツチングガスとしてＳＦｓを用いる
以外は上記と同条件でエツチングを行なった。エツチン
グ後の被エツチング材料部分の走査型電子顕微鏡の観察
した状態図を第３図に示す。

゛本発明のエツチングガスを用いた第２図においては、
被エツチング材料内側への入り込みのない垂直な異方性
の形状が得られている。これに対してエツチングガスと
してＳＦｓのみを用いた第３図においては、被エツチン
グ材料はエツチングマスクの端から内側へ大きく入り込
んだ等方性の形状をしている。

（発明の効果） 以上説明したように、ＳＦｓとＣＣｊｚ　Ｆｚとを混合
してなる本発明のシリコン化合物用ドライエツチングガ
スは、シリコン化合物の側壁に重合物を付着させて保護
膜とし、さらに余分なフッ素ラジカルと水素と反応させ
て除去する結果、エツチングマスクの寸法に再現した異
方性のエツチング形状をエツチング速度やエツチングマ
スクや下地との選択比を低下させることなく得ることが
できる。

従って本発明のドライエツチングガスはシリコン化０合
物の異方性エツチングに好適に使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において用いたりアクティブ・
イオン・エツチング装置の概略図、第２図は本発明のエ
ツチングガスを用いてエツチングした後の被エツチング
材料部分を走査型電子顕微鏡で観察した際の状態図、 第３図はエツチングガスとしてＳＦｓを用いてエツチン
グした後の被エツチング材料部分を走査型電子顕微鏡で
観察した際の状態図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＳＦ＿６とＣＣｌ＿２Ｆ＿２とを混合してなるシリコン
   化合物用ドライエッチングガス。