JPS6230330A - ドライエツチング方法 - Google Patents

ドライエツチング方法

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JPS6230330A
JPS6230330A JP16895585A JP16895585A JPS6230330A JP S6230330 A JPS6230330 A JP S6230330A JP 16895585 A JP16895585 A JP 16895585A JP 16895585 A JP16895585 A JP 16895585A JP S6230330 A JPS6230330 A JP S6230330A
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JP
Japan
Prior art keywords
etching
gas
mask
substrate
halide
Prior art date
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Pending
Application number
JP16895585A
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English (en)
Inventor
Haruo Okano
晴雄 岡野
Tsunetoshi Arikado
経敏 有門
Haruaki Kaneko
金子 晴明
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Toshiba Corp
Tokuda Seisakusho Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokuda Seisakusho Co Ltd
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Publication date
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ドライエツチング方法に係わり、特にテーバ
エツチングを行うためのドライエツチング方法に関する
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、高集積デバイスを実現するための方法として、選
択酸化法に代り、3i基板の素子分離領域に溝を掘り、
この溝を酸化シリコン膜で埋込んで素子分離を行うデバ
イス構造が採用されている。
また、素子分離領域では、その下部にチャネルが形成さ
れるのを防止するために、ボロン等をイオン注入する必
要がある。上記のような埋込み型素子分離領域にボロン
をイオン注入するためには、素子分離用溝の形成に際し
、3i基板をテーバエツチングしなければならない。
3i基板をテーバエツチングする方法として最近、ハロ
ゲン原子を含有するエツチング用ガス(活性ガス)に、
炭化水素のように放電により重合し堆積物を形成する堆
積用ガスを添加した混合ガスを用いるドライエツチング
方法が提案されている。この方法では、エツチングマス
クの側壁に堆積用ガスによる堆積膜を形成しながら、基
板をエツチングすることにより、テーバエツチングする
ことが可能となる。
しかしながら、本発明者等がこの方法を実際に行ったと
ころ、密なパターン形状と粗なパターン形状とで加工形
状が異なると云う問題が生じることが判明した。以下、
この問題を、第5図(a)(b)を参照して説明する。
なお、この例ではエツチング用ガスとしてC22、堆積
用炭化水素ガスとしてCH4を用いた。
被処理基体51はP型(100)Si基板で、エツチン
グマスク52は950[’C]湿式酸化法で形成したS
iO2膜である。まず、マスク領域とエツチング領域と
の面積が略等しいパターンでは、第5図(a)に示す如
く、マスク端部からテーバが形成される。なお、図中5
3は堆積膜である。これに対し、SiO2マスクに比べ
被エツチング部であるSiの面積が非常に大きい場合、
第5図(b)に示す如く、マスク周辺に0.2〜0.3
[μm]幅でエツチングされない領域54が生じる。
ここで、エツチングされない領域の生じる理由は明らか
でないが、一種のローディング効果と絶縁物であるSi
O2マスクのチャージアップとが原因として考えられる
。即ち、第5図(a>の場合には、同図(b)に比べ8
1の露出面積が少ないためCl2の消費が少なく、CH
4はC/22との反応や5iOzマスクの02と反応し
て消費され、デポジションの量は少なくなる。逆に、第
5図(b)では、Cl22の消費が多くなり、SiO2
マスクの02も少なくなるため、0℃2や02との反応
で消費されるCH4の量は少なくなり、従ってデポジシ
ョンの量は多くなる。これが、所謂ローディング効果で
ある。
また、マスクのチャージアップがあると、第5図(a)
の場合は、3i面に垂直に入射してきたイオンは両側に
SiO2マスクが存在するため、チャージアップによる
イオンの曲げられる角度は互いに相殺されて小さくなる
。これに対し、第5図(b)の場合は、周りに5iOz
マスクが存在しないので、イオンの曲げられる角度は大
きくなり、SiO2マスクの周辺にエツチングされない
部分が生じる。
そして、第5図(b)に示す如くマスクの側部にエツチ
ングされない領域が残ることは、デバイスを作成した場
合に各種の不都合を生じることになる。また、上記の問
題はガスをCl22とCHF3との混合ガスに代えても
同様に生でいた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、パターンの粗密に関係なく、マスクに
沿ったテーパエツチングを行うことができ、デバイスの
特性面上等に寄与し得るドライエツチング方法を提供す
ることにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、エツチング用ガスに添加する゛琺積用
ガスとして、02 F4を用いることにある。
本発明者等は、エツチング用ガスとしてCQ2、前記堆
積用ガスとして種々のものを用い、RIEによるテーパ
エツチングの実験を行った。その結果、堆積用ガスとし
て02 F4を用いた場合、S+02マスクの周辺には
デポジションが起り難く、マスクに沿ってテーパエツチ
ングができることを見出した。さらに、パターンの粗密
に拘りなく、マスクに沿ったテーパエツチングが達成さ
れることも判明した。
なお、02 F4を用いた場合に、CH4やCHF3を
用いた場合の問題(パターンの粗密によりエツチング形
状が異なる)がなくなる理由は未だ判明していないが、
堆積用ガスとして02 F4を用いた場合のみに上記問
題が解消されるのが本発明者等の実験により確認されて
いる。
また、堆積用ガスとして02 F4を用いた場合、エツ
チング用ガスとしてはCQ2に限らず、F2゜SFs、
ハロゲン化硅素、ハロゲン化炭素、ハロゲン化燐、ハロ
ゲン化硼素等であっても、上記と同様の結果が得られた
本発明はこのような点に看目し、処理室内にハロゲン原
子を含有するエツチング用ガスと薄膜を堆積するための
堆積用ガスとの混合ガスを導入すると共に、上記処理室
内に対向配置された電極間に高周波電力を印加し、これ
らの電極間に放電を生起して該電極間に配置される被□
処理基体を選択エツチングするドライエツチング方法に
おいて、前記堆積用ガスとして02 F4を用いるよう
にした方法である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、パターンの粗密に拘りなく、マスクに
沿ったテーバエツチングを行うことができる。このため
、集積回路の素子分離用溝形成等に極めて有効であり、
デバイス特性の向上に寄与し得る等の利点がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例方法に使用したドライエツチ
ング装置を模式的に示す概略構成図である。図中11は
真空処理室であり、この処理室11内には平行平板電極
12.13が設置されている。下部電極13は接地され
、上部電極12にはマツチング回路14を介して高周波
電源15が接続されている。そして、被処理基体16は
上部電極12の下面に配置されるものとなっている。
また、処理室11内にはガス導入孔17から所定のガス
が導入され、処理室11内のガスはガス排気口18から
排気される。ここで、処理室11内に導入するガスとし
ては、エツチング用ガスとしてのCJ22と堆積用ガス
としての02 F4との混合ガスが用いられるものとな
っている。
この装置を用いて、第2図に示す如<Si基板21上に
5i02マスク22を形成した試料をエツチングしたと
ころ、堆積膜23を形成しながらのエツチングが行われ
、81基板21にテーバ状の溝が形成された。そしてこ
の場合、マスク面積がその周辺のSi面積より十分に小
さくても、マスク周辺にエツチングされない領域が残る
こともなく、マスクに沿った良好なテーバ形状を得るこ
とができた。
次に、本発明の一実施例方法をMOSトランジスタの製
造に適用した例について説明する。
第3図(a)〜(e)はMOSトランジスタ製造工程を
示す断面図である。まず、第3図(a)に示す如く比抵
抗5〜50[ΩαコのP型3i基板31を2枚用意し、
それぞれの基板31の表面に950[’C]湿式酸化に
より厚さ8000 [大コの5iOz!132を形成す
る。続いて、全面にレジスト膜を塗布した後、周知のフ
ォトリソグラフィ工程により、レジストパターン33を
形成する。
次いで、CHF3102混合ガスを用いたRIEにより
、レジストパターン33をマスクとして、SiO2![
!32を選択エツチングする。続いて、酸素プラズマ灰
化処理により、第3図(1))に示す如くレジストパタ
ーン33を剥離したのち、緩衝弗酸中に基板11を浸漬
してプラズマ灰化中に生成した酸化膜を除去する。
次いで、S!02膜32をマスクとして、3i基板11
のエツチング加工(素子分離用溝の形成)を行うが、こ
こで2枚の81基板11のうち1枚は従来方法と同様に
Cu2/C)−14混合ガスを用い、他は本発明に係わ
るCC2/C2F4混合ガスを用いる。エツチング条件
は、C22の流量20 [sccml 、CH4或いは
02 F4の流量4[sccml 、エツチング圧力2
0[Pal、高周波電力800 [W]とした。この条
件下では、Cff12/C++混合ガスを用いた場合、
前記第5図(b)に示したようにSiO2マスク周辺に
エツチングされない領域が生じた。これに対し、C22
/C2F44混ガスを用いた場合、マスク周辺にエツチ
ングされない領域が生じる等の不都合もなく、第3図(
C)に示す如くマスク(SiOz膜32)に沿ったテー
バ形状を持つ素子分離用溝34が形成された。
上記のエツチング後、再び酸素プラズマ灰化処理してエ
ツチング中に堆積したデボ膜を除去する。
次いで、素子分離領域下部にN型化防止のため、ボロン
Bを加速電圧50 [KeV] 、ドーズ量10”[I
!J4]でイオン注入する。続いて、これらの試料を緩
衝弗酸中に浸漬して、5i02!132を除去した後、
02雰囲気中950[’C]で前酸化を行う。その侵、
テトラエトキシシランをソースガスとして、CVD法に
より5iOz膜35を厚さ0.8[μTrL]堆積する
。そして、5i02膜35上にレジストを塗布し、その
表面を平坦化する。次いで、CF4102混合ガスプラ
ズマを使用し、レジストとCVD−3i02膜35との
各エツチング速度が略等しくなる条件下でエツチングを
行い、第3図(d)に示す如くSi基板11の溝部内に
のみS+02膜35を残置させる。
次いで、vIi衝弗酸溶液に基板11を浸漬して残留し
た酸化膜を除去する。続いて、第3図(e)に示す如く
、1000 [’C]の02雰囲気下でゲート酸化膜3
6を形成した後、多結晶Si膜を堆積しこれをパターニ
ングしてゲート電極37を形成する。さらに、Asをセ
ルファラインでイオン注入し、ソース・ドレイン領域3
8a、38bを形成し、950 [’C]での熱処理に
より活性化を行う。その後、CVD−8I02膜39の
形成、コンタクトホールの形成及びAffi−Si合金
からなる配線40.41.42を形成することによって
、NチャネルMOSトランジスタが完成することになる
このようにして作成したMOSトランジスタを、ドレイ
ン電圧6[V]、ゲート電圧3[V]、ソースと基板接
地の条件下でストレスを印加し、しきい値電圧の変化量
を測定した。第4図にチャネル長0.8[μTrL]の
トランジスタを用いてストレス時間10’[5eclま
で測定した結果を示す。
CJ22/C2F4混合ガスを用いたサンプルに比較し
、Cffz /CH4混合ガスを用いたサンプルでは、
しきい値電圧の変化量が大きいことが判る。
この原因は、フィールドイオン注入時にパターン周辺の
エツチングされない領域にもボロンがイオン注入され、
この部分に電界集中を招くためであると考えられる。
かくして本実施例方法によれば、エツチング用ガスとし
てのC112に添加する堆積用ガスとして02 F4を
用いることにより、パターンの粗密に拘りなく、マスク
の周辺にエツチングされない領域を残すことなく、マス
クに沿った良好なテーパエツチングを行うことができる
。このため、素子形成領域の端部にフィールドイオン注
入による反転層が生じる等の不都合を未然に防止するこ
とができ、デバイス特性の向上をはかり得る。また、エ
ツチング装置としては従来装置をそのまま用いることが
でき、堆積用ガスとして02 F4を用いるのみで簡易
に実施し得る等の利点がある。
なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。例えば、前記エツチング用ガスはCQ2に限る
ものではなく、ハロゲン原子を含有するものであればよ
く、F2 、SF6 、ハロゲン化硅素、ハロゲン化炭
素、ハロゲン化燐或いはハロゲン化硼素等を用いること
ができる。さらに、これらの混合ガスを用いることも可
能である。また、堆積用ガスとしての02 F4の添加
量は、所望するテーパ角等の条件に応じて適宜窓めれば
よい。但し、テーバエツチングを達成するためには、1
[%]以上程度の添加量は必要である。ざらに、エツチ
ング時のガス流量、ガス圧力、及び高周波電力等の条件
も、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例方法に使用したドライエツチ
ング装置を示す概略構成図、第2図は上記装置を用いた
エツチング作用を説明するための断面図、第3図(a)
〜(e)は本発明の一実施例方法に係わるMOSトラン
ジスタ製造工程を示す断面図、第4図はストレス時間に
対するしきい値電圧の変化を示す特性図、第5図(a>
(b)は従来方法の問題点を説明するための断面図であ
る。 11・・・真空処理室、12.13・・・平行平板電極
、15・・・高周波電源、16.21.31・・・Si
基板(被処理基体)、17・・・ガス導入孔、18・・
・ガス排気口、22.32・・・S i 02 Tit
 (エッチングマスフ)、23・・・堆積膜、34・・
・素子分離用溝、35.39・・・CVD−8i○2膜
、36・・・ゲート酸化膜、37・・・ゲート電極、4
0.41.42・・・配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図 (a) (b) 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)処理室内にハロゲン原子を含有するエッチング用
    ガスと薄膜を堆積するための堆積用ガスとの混合ガスを
    導入すると共に、上記処理室内に対向配置された電極間
    に高周波電力を印加し、これらの電極間に放電を生起し
    て該電極間に配置される被処理基体を選択エッチングす
    るドライエッチング方法において、前記堆積用ガスとし
    てテトラフロロエチレン(C_2F_4)を用いたこと
    を特徴とするドライエッチング方法。
  2. (2)前記エッチング用ガスとして、Cl_2、F_2
    、SF_6、ハロゲン化硅素、ハロゲン化炭素、ハロゲ
    ン化燐及びハロゲン化硼素の少なくとも1種を用いたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のドライエッ
    チング方法。
  3. (3)前記被処理基体として、表面にSiO_2マスク
    が形成されたSi基板を用いたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のドライエッチング方法。
JP16895585A 1985-07-31 1985-07-31 ドライエツチング方法 Pending JPS6230330A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5316616A (en) * 1988-02-09 1994-05-31 Fujitsu Limited Dry etching with hydrogen bromide or bromine
US6716769B1 (en) * 1995-06-02 2004-04-06 Micron Technology, Inc. Use of a plasma source to form a layer during the formation of a semiconductor device
US7294578B1 (en) 1995-06-02 2007-11-13 Micron Technology, Inc. Use of a plasma source to form a layer during the formation of a semiconductor device

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US7429535B2 (en) 1995-06-02 2008-09-30 Micron Technology, Inc. Use of a plasma source to form a layer during the formation of a semiconductor device
US7709343B2 (en) 1995-06-02 2010-05-04 Micron Technology, Inc. Use of a plasma source to form a layer during the formation of a semiconductor device

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