KR950000662B1 - 드라이에칭 방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
[발명의 명칭]
드라이에칭 방법
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명에 따른 드라이에칭 방법을 적용시킨 드라이에칭 장치를 나타낸 모식도이고,
제 2 도는 피처리물의 확대단면도이며,
제 3 도 및 제 4 도는 에틸알코올을 함유하는 에칭가스의 혼합비와 에칭속도 및 에칭선택비의 관계를 나타낸 그라프이고,
제 5 도는 수소가스를 함유하는 에칭가스의 혼합비와 에칭속도 및 에칭선택비의 관계를 나타낸 그라프이고,
제 6 도는 물을 함유하는 에칭가스의 혼합비와 에칭속도 및 에칭선택비의 관계를 나타낸 그라프이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 드라이에칭 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 반응성가스의 종류를 개선하여 피처리물과 그 하지와의 선택비를 향상시킨 드라이에칭 방법에 관한 것이다.
[배경기술]
IC회로에 있어서, 실리콘 등의 반도체기판상에 각종의 막을 체적시킨 후 4불화탄소가스 등의 가스플라즈마를 이용하여 상기 막을 선택적으로 드라이에칭하는 기술이 알려져 있다. 그러한 드라이에칭 방법으로써 여러 방법이 개발되어 있으나, 화학에칭 방법이 일반적으로 높은 선택성을 갖고 있어서 널리 이용되고 있다. 이 화학에칭 방법은 플라즈마 발생장치내에서 마이크로파에 따라 반응성가스를 여기시켜서 활성종을 플라즈마실과 분리되어 있는 반응실로 전송하여 이 반응실내의 피처리물과 반응시켜서 에칭시키는 것으로, 에칭을 위한 반응실내의 가스의 선택이 중요하다.
그러한 반응성가스로써, 종래에는 4불화탄소가스(CF4)와 산소가스(O2) 및 질소가스(N2)를 혼합한 것이 많이 사용되어 왔다.
그러나, 4불화탄소가스와 산소가스 및 질소가스의 혼합가스를 사용하는 종래기술에서는, 에칭대상이 실리콘질화막인 경우 이 실리콘질화막 아래의 실리콘산화막에 대해 선택으로 에칭하는 것이 곤란한 문제점이 있었다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기 종래의 기술이 갖고 있었던 문제점을 해결하여 피처리물과 하지와의 선택비를 향상시킨 드라이에칭 방법을 제공하는 데 있다.
[발명의 개시]
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 드라이에칭 방법은, 진공용기내의 수납대상에 피처리물을 수납하고 활성화수단을 매개로 활성화된 반응성가스로 상기 피처리물을 에칭하는 방법에 있어서, 반응성가스로써 불화물가스와 수소를 구성원소로 함유하는 화합물의 가스를 혼합하여서 된 가스를 사용하는 것이다.
상기 불화물가스로써, 바람직하게는 CF4, NF3및 SF6중에서 선택하여 사용된다. 또한, 수소를 구성원소로 함유하는 화합물의 가스로서는 에탄올, 메탄올, 물을 가스화한 것이나 수소가스가 사용된다.
그리고, 본 발명에 따르면, 반응성가스로써 불화물가스와 산소가스 및 수소를 구성원소로써 함유하는 화합물의 가스를 혼합하여서 된 혼합가스가 사용될 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 드라이에칭 방법에 따르면, 반응성가스로써 불화물가스와 수소를 구성원소로 함유하는 화합물의 가스를 혼합하여서된 것을 사용함으로써 피처리물과 하지와의 에칭선택비를 대폭 증대시킬 수 있어서, 하지가 에칭되는 것을 방지할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명에 따른 드라이에칭 방법의 실시예를 도면을 참조하여 설명하겠다.
제 1 도는 본 발명에 따른 드라이에칭 방법을 적용시킨 드라이에칭 장치의 일예를 나타낸 것이다.
제 1 도에 있어서, 부호 1은 진공용기를 나타내고, 이 진공용기(1)의 에칭실내에는 피처리물(2)을 수납하는 수납대(3)가 설치되어 있다. 진공실(1)의 상방부에는 피처리물(2)상으로 개구되어 있는 가스분산관(4)이 설치되어 있으며, 이 가스분산관(4)에는 가스도입관(5)이 접속되어 있다. 이 가스도입관(5)의 중간에는 플라즈마 발생장치(6)가 설치되어 있는데, 이 플라즈마 발생장치(6)는 석영제의 방전관(7)과 그 외측에 설치된 도피관(8)으로 구성되어 있으며 마이크로파를 인가시킴으로써 플라즈마를 발생시키도록 되어 있다. 또한, 진공용기(1)의 바닥면에는 반응성가스를 배기하는 배기관(9)이 매니폴드(10)를 매개로 접속되어 있으며, 이 배기관(9)에는 진공펌프(도시되지 않음)가 접속되어 있다.
이와 같은 구성의 에칭장치에 있어서, 본 발명에 따른 반응성가스로서 불화물가스와 수소를 구성원소로 함유하는 화합물의 가스를 혼합하여서 된 가스를 사용한다. 불소를 함유하는 가스로서는 CF4, NF3, SF6중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 수소를 구성원소로 함유하는 화합물의 가스로서는 메탄올, 에탄올 또는 물을 가스화한 것이나 수소를 가스화한 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 혼합가스는 가스도입관(5)을 통해 유입되며, 석영제의 방전관(7)에서 도입관(8)으로부터 마이크로파를 인가함으로써 반응성가스를 여기시켜 플라즈마를 발생시킨다.
다음에서는, 상기 드라이에칭 방법을 이용하여 제 2 도에 도시한 바와 같은 피처리물(2)을 에칭시키는 예를 설명하겠다.
제 2 도에 있어서, 실리콘기판(11)상에는, 열산화법에 의해 약 1000Å두께의 실리콘산화막(12)이 형성되어 있고, 그 실리콘산화막(12)상에는 CVD법에 의해 약 2000Å 두께의 실리콘질화막(13)이 체적되어 있으며, 그 실리콘질화막(13)상에는 사진식각법에 의해 포토래지스트(14) 패턴이 형성되어 있다.
진공실(1)로 송부되는 반응성가스로서는 4불화가스(CF4)와 산소가스(O2)의 유량이 각각 300SCCM과 200SCCM이 되도록 혼합한 가스에 소정량의 에틸알코올을 첨가한 혼합가스를 사용하였다. 이러한 반응성가스로, 마이크로파 전압을 700W, 압력을 50Pa로 하는 조건하에서, 피처리물(2)에 에칭을 실시하였다.
상기에서 에틸알코올의 첨가량을 변화시킨 경우, 에틸알코올/CF4+O2로 나타내어지는 에틸알코올의 첨가량에 대한 실리콘질화막(13)과 실리콘산화막(12)과의 에칭선택비와 실리콘질화막(13) 및 실리콘산화막(12)의 에칭속도의 관계는 제 3 도에 나타낸 바와 같다.
제 3 도에 나타낸 바와 같이, 에틸알코올의 첨가량을 4% 정도로한 경우 에칭선택비는 30정도가 되었는바, 에틸알코올을 첨가하지 않는 경우에 비해 에칭선택비가 현저하게 증가하였다. 이는 실리콘질화막(13) 에칭속도의 향상과 실리콘산화막(12) 에칭속도의 감소로 인한 것으로 생각된다.
한편, 에틸알코올의 첨가량이 4%를 초과하면 실리콘질화막(13)의 에칭속도가 감소되고 에칭선택비도 감소되지만, 에틸알코올의 첨가량을 2 내지 11% 정도의 범위로 하면 에칭선택비를 15 이상으로 유지시킬 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 혼합가스로써 에틸알코올 첨가 가스를 사용한 결과 에칭선택비를 현저히 향상시킬 수 있다.
제 4 도는 반응성가스로써 에틸알코올을 사용한 경우에 있어서의 다결정실리콘 에칭속도와 실리콘산화막 에칭속도 및 에칭선택비를 나타낸 것으로, 이 경우에 있어서도 바람직하게는 에틸알코올 첨가량을 2 내지 11%로 함으로써 에칭선택비를 90 내지 그 이상으로 놓일 수 있다.
한편, 상기에서는 혼합가스로써 에틸알코올 첨가 가스를 사용하는 예를 설명하였으나, 본 발명은 여기에만 한정되는 것은 아닌바, 예컨데 메틸알코올 등의 수산기를 함유하는 가스를 사용하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.
다음에서는, 제 5 도를 참조하면서 4불화탄소가스(CF4)와 산소가스(O2)에 소정량의 수소가스(H2)를 혼합하여 구성된 반응성가스를 사용한 예에 대하여 설명하겠다.
이 예에서는, 300SCCM의 4불화탄소가스(CF4)와 200SCCM의 산소가스(O2)에 대한 수소가스(H2)이 조성비를 변화시켜 주면서 혼합하여, 이로써 마이크로파 전압이 700W, 압력이 40Pa가 되는 조건하에서 진공용기내(1)의 피처리물(2)을 에칭하였다. 이때의 Hμ卿 조성비 H2/CF4+O2에 대한 실리콘질화막(13)과 실리콘산화막(12)의 에칭속도 및 실리콘질화막과 실리콘산화막과의 에칭선택비를 측정한 결과 제 5 도에 나타낸 바와 같았다.
제 5 도에 나타낸 바와 같이, H2가스의 조성비가 10%일 때 실리콘질화막의 에칭속도가 최대가 되며, 실리콘질화막과 실리콘산화막과의 에칭선택비는 H2가스의 조성비가 20%일 때 최대가 된다.
다음에서는, 제 6 도를 참조하여 반응성가스 중에 H2O를 가스화시켜서 사용한 예에 대하여 설명하겠다.
제 6 도에 나타낸 바와 같이, H2O의 조성비가 40%일 때 실리콘질화막의 에칭속도가 최대가 되고 실리콘질화막과 실리콘산화막과의 선택비도 최대가 되었다.
이상에서 설명한 바와 같은 실시예에서는 가스를 활성화시키는 수단으로 방전실 분리형의 화학 드라이에칭을 사용하였으나, 본 발명은 여기에 한정되는 것은 아닌 바, 고주파 여기에 의한 배럴타입의 플라즈마 에칭장치나 평행평판형의 플라즈마 발생장치, 전자사이클로트론 공명형 플라즈마 발생장치에도 적용될 수 있다.
[산업상의 이용가능성]
본 발명에 따른 드라이에칭 방법은 실리콘질화막 아래에 실리콘산화막을 갖는 반도체장치의 드라이에칭에 적합하다.
Claims (3)
- 진공용기내의 수납대상에 피처리물을 수납하고 활성화수단을 매개로 활성화된 반응성가스로 상기 피처리물을 에칭시키는 방법에 있어서, 반응성가스로써 불화물가스와 산소가스 및 수소를 구성원소로 함유하는 화합물의 가스가 포함된 가스를 사용하는 것임을 특징으로 하는 드라이에칭 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반응성가스에는 질소가스가 포함된 것임을 특징으로 하는 드라이에칭 방법.
- 진공용기내의 수납대상에 피처리물을 수납하고 활성화수단을 매개로 활성화된 반응성가스로 상기 피처리물을 에칭시키는 방법에 있어서, 반응성가스로써 불화물가스와 산소가스 및 수소가스가 포함된 가스를 사용하는 것임을 특징으로 하는 드라이에칭 방법.
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