JP2005302795A - Dry etching method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide preferable gas and a dry etching method capable of dry etching each SiC film smoothly at a high speed upon dry etching the SiC film using Al as a mask. <P>SOLUTION: The dry etching method performs etching using mixed gas containing at least nitrogen trifluoride (NF<SB>3</SB>) and halogenated gas other than NF<SB>3</SB>as etching gas in a method for etching an SiC film with Al used as a mask. The mixed gas further contains one kind or two or more kinds of oxygen and/or dilute gas other than NF<SB>3</SB>and the halogenated gas other than NF<SB>3</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ドライエッチング方法に関する。更に詳しくは、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜を平滑性よく、高速でエッチング除去する方法に関する。   The present invention relates to a dry etching method. More specifically, the present invention relates to a method of etching and removing an SiC film using Al as a mask with high smoothness and high speed.

炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、ケイ素（Ｓｉ）と比較して２．８倍のバンドギャップ、絶縁破壊電界５．３倍、更に熱伝導率は３．３倍という物性を持ち、低抵抗、放熱性の高さが要求されるデバイスとして大きな可能性を秘めている材料である。この炭化ケイ素（ＳｉＣ）のエッチング方法としては、例えば非特許文献１に記載のＣＦ_４、ＳＦ_６、ＮＦ_３等のＦ系のガスプラズマを用いた技術やそれらにＯ_２、Ａｒを添加した混合ガスプラズマでエッチングする技術等が知られており、また、特許文献１にはＮＦ_３にＮ_２を含有するガスを添加した混合ガスでエッチングする技術が開示されている。 Silicon carbide (SiC) has physical properties of 2.8 times the band gap, dielectric breakdown electric field 5.3 times, and thermal conductivity 3.3 times that of silicon (Si), and has low resistance and heat dissipation. This material has great potential as a device that requires a high height. As this silicon carbide (SiC) etching method, for example, a technique using an F-based gas plasma such as CF ₄ , SF ₆ , NF ₃ or the like described in Non-Patent Document 1, or a mixture in which O ₂ or Ar is added thereto A technique of etching with gas plasma is known, and Patent Document 1 discloses a technique of etching with a mixed gas in which a gas containing N ₂ is added to NF ₃ .

しかしながら、これらの技術はエッチング後の表面に荒れが生じたり、堆積物がエッチングを阻害したりする等の問題点があり、素子の作製プロセス中のエッチングには、平滑性よく、更に高速にドライエッチングできる技術の開発が求められている。   However, these techniques have problems such as roughening of the surface after etching, and deposits obstructing etching. Etching during the device fabrication process is smooth and dry at a higher speed. Development of technology that can be etched is required.

また、ＡｌのエッチングにはＡｌとの化合物の蒸気圧が大きい塩素原子含むＣＣｌ_４、Ｃｌ_２、ＨＣｌ等のＣｌ系やＢｒ_２、ＢＢｒ_３等のＢｒ系のガスが用いることが知られている。更に、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ等から構成される多層膜のエッチングガスとしては、例えば特許文献２に、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＸｅＦ_２、Ｆ_２、ＣｌＦ_３の単独ガスあるいは混合ガスでＳｉ及び下地膜であるＳｉＯ_２をプラズマエッチングすることが開示されている。しかしながら、実際に実施されているのはＳＦ_６の単独ガスによるもののみであり、併用しているものはない。 In addition, it is known that for etching Al, a Cl-based gas such as CCl ₄ , Cl ₂ , or HCl containing a high vapor pressure of a compound with Al or a Br-based gas such as Br ₂ or BBr ₃ is used. . Furthermore, as an etching gas for a multilayer film composed of Si, SiO ₂ , SiC, etc., for example, Patent Document 2 discloses that Si and SF ₆ , NF ₃ , XeF ₂ , F ₂ , ClF ₃ are used alone or as a mixed gas. It is disclosed that plasma etching is performed on SiO ₂ as a base film. However, what is actually performed is only due solely gas SF _6, none of them are used in combination.

一方、Ｓｉ、ＳｉＯ_２やＳｉＣエッチングの際のマスク材料としては、主にＮｉ、Ａｌ、ＩＴＯ、Ｃｒ、ＳｎＯ_２、ＳｉＯ_２やフォトレジスト等が用いられ、一般にはＡｌが用いられることが多い。しかし、非特許文献２にも記載されているように、ＣＦ_４とＯ_２の混合ガスで反応性イオンエッチング法によりＳｉＣをエッチングする際に、ＳｉＣ表面にＡｌ、Ｆ、Ｏがマイクロマスクとして残存し、エッチングが進行しないという問題があった。 On the other hand, Ni, Al, ITO, Cr, SnO ₂ , SiO ₂ , a photoresist, or the like is mainly used as a mask material for Si, SiO ₂ or SiC etching, and Al is generally used in many cases. However, as described in Non-Patent Document 2, when SiC is etched by a reactive ion etching method using a mixed gas of CF ₄ and O ₂ , Al, F, and O remain as a micromask on the SiC surface. However, there is a problem that etching does not proceed.

即ち、ＣＦ_４、ＮＦ_３、ＣＣｌ_４、ＣＦ_４＋Ｏ_２やＮＦ_３＋Ｏ_２ガスプラズマを用いてＳｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣやＡｌをエッチングする技術についての検討は十分行われているが、半導体の多層配線で使用されるようなＳｉ、Ｃ、Ｎ及びＯより選ばれる二種以上の元素からなる下地膜（但し、Ｓｉ、Ｃは単体の場合もある）上に形成されたＳｉＣ膜を、Ａｌをマスクに用いてエッチングする際に、エッチング表面に残留物が残ることなく平滑に、かつ高速にドライエッチングできる技術についての検討はまだまだ不十分であり、この技術の開発が望まれていた。
特開２００２−１１０６４４号公報 特開平８−２５５７８６号公報 Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．（ｂ）２０２ １９９７ Ｐ．６０５ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌｅｔｔｅｒｓ ６７（３） １９９５ Ｐ．３６８ In other words, a technique for etching Si, SiO ₂ , SiC, and Al using CF ₄ , NF ₃ , CCl ₄ , CF ₄ + O _2, and NF ₃ + O ₂ gas plasma has been sufficiently studied. An SiC film formed on a base film made of two or more elements selected from Si, C, N, and O used in multilayer wiring (however, Si and C may be a single substance) When etching is performed using a mask as a mask, there is still insufficient study on a technique capable of performing dry etching smoothly and at a high speed without leaving a residue on the etching surface, and development of this technique has been desired.
JP 2002-110644 A JP-A-8-255786 Phys. Stat. Sol. (B) 202 1997 p. 605 Applied Physical Letters 67 (3) 1995 P.A. 368

本発明の目的は、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜を平滑性よく高速にドライエッチングできる技術を提供することである。   An object of the present invention is to provide a technique capable of dry etching a SiC film with Al as a mask at high speed with high smoothness.

上記課題を解決するため、本発明者らが鋭意検討した結果、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜をエッチングする方法において、エッチングガス中に少なくともＮＦ_３とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスを含む混合ガスを用いてエッチングすることにより、平滑性よく高速にドライエッチングすることが可能であることを見出し、本発明を完成した。 In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied. As a result, in a method of etching a SiC film using Al as a mask, a mixed gas containing at least a halogenated gas other than NF ₃ and NF ₃ is included in the etching gas. The present invention was completed by finding that it was possible to perform dry etching with good smoothness and high speed by etching using the same.

即ち本発明は、下記で示すものである。
（１）ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜をエッチングする方法において、エッチングガスとして少なくとも三フッ化窒化（ＮＦ_３）とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスを含む混合ガスを用いてエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法、好ましくは、
（２）該混合ガスが、ＮＦ_３とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスの他に、Ｏ_２および／または希ガスを一種又は二種以上含有するものである（１）に記載のドライエッチング方法、より好ましくは、
（３）該希ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれるものであり、更に好ましくは
（４）ＮＦ_３以外のハロゲン化ガスが、塩素原子を含むものである（１）〜（３）に記載のドライエッチング方法であり、より更に好ましくは
（５）該混合ガスに占めるＮＦ_３以外のハロゲン化ガスの割合が、標準状態での体積換算で１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下である（１）乃至（４）に記載のドライエッチング方法、更に好ましくは、
（６）該ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜がＡｌでマスクされた単結晶、多結晶もしくはアモルファスＳｉＣである（１）〜（５）に記載のドライエッチング方法に関するものである。 That is, the present invention is as follows.
(1) In a method of etching a SiC film using Al as a mask, etching is performed using a mixed gas containing at least trifluorinated nitride (NF ₃ ) and a halogenated gas other than NF ₃ as an etching gas. Dry etching method, preferably
(2) The dry etching method according to (1), wherein the mixed gas contains O ₂ and / or a rare gas in addition to NF ₃ and a halogenated gas other than NF ₃ , More preferably,
(3) The rare gas is selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe, and more preferably (4) a halogenated gas other than NF ₃ contains a chlorine atom (1) to (3 More preferably, (5) the proportion of halogenated gas other than NF _{3 in the} mixed gas is 1 vol% or more and 10 vol% or less in terms of volume in the standard state (1 ) To (4), more preferably,
(6) The dry etching method according to (1) to (5), wherein the SiC film using Al as a mask is a single crystal, polycrystal, or amorphous SiC masked with Al.

本発明は、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜を、平滑性よく高速にドライエッチングすることが可能であるため、これまで平滑性よく高速にエッチングすることが困難であったＳｉＣ系半導体多層膜デバイスの加工が容易になり、高歩留まり化を実現することが可能となった。   In the present invention, an SiC film using Al as a mask can be dry etched with high smoothness and at high speed. Processing has become easier and it has become possible to achieve higher yields.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のドライエッチング方法は、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜のドライエッチング方法において、エッチングガスとして、少なくともＮＦ_３とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスを含む混合ガスを用いて行うことを特徴とするものである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The dry etching method of the present invention is characterized in that, in the dry etching method of an SiC film using Al as a mask, a mixed gas containing at least a halogenated gas other than NF ₃ and NF ₃ is used as an etching gas. It is.

このＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜は、最外層がＡｌをマスクとしたＳｉＣ層であれば特に制限はなく、好ましくはＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜を有する半導体多層膜であり、その場合、Ｓｉ、Ｃ、Ｎ及びＯより選ばれる二種以上の元素からなる下地膜（但し、Ｓｉ、Ｃは単体の場合もある）上に形成された、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜であることが好ましい。半導体多層膜の構成としては、組成の異なるものが複数形成された半導体多層膜であることが好ましく、これらの具体例を示すと、アモルファスＣ／アモルファスＳｉ／ＳｉＣ／Ａｌ、単結晶Ｓｉ／ＳｉＯ_２／ＳｉＣ／Ａｌ、単結晶Ｓｉ／多結晶Ｓｉ／ＳｉＯ_２／ＳｉＮ／ＳｉＣ／Ａｌ、アモルファスＣ／多結晶Ｓｉ／ＳｉＮ／ＳｉＣ／Ａｌ等が挙げられる。 The SiC film using Al as a mask is not particularly limited as long as the outermost layer is a SiC layer using Al as a mask, and is preferably a semiconductor multilayer film having a SiC film using Al as a mask. It is preferably a SiC film using Al as a mask, which is formed on a base film made of two or more elements selected from C, N, and O (however, Si and C may be a single substance). The configuration of the semiconductor multilayer film is preferably a semiconductor multilayer film in which a plurality of films having different compositions are formed. Specific examples thereof include amorphous C / amorphous Si / SiC / Al, single crystal Si / SiO _2. / SiC / Al, single crystal Si / polycrystal Si / SiO ₂ / SiN / SiC / Al, amorphous C / polycrystal Si / SiN / SiC / Al, and the like.

本発明において、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜とは、好ましくはＡｌでマスクされた単結晶、多結晶もしくはアモルファスＳｉＣであり、より好ましくはＡｌでマスクされた単結晶ＳｉＣ膜である。半導体多層膜の具体例としては、上記に示す通り、例えば各層はＳｉ、Ｃ、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等であるが、これに限定されるものではない。 In the present invention, the SiC film using Al as a mask is preferably a single crystal, polycrystalline or amorphous SiC masked with Al, and more preferably a single crystal SiC film masked with Al. As a specific example of the semiconductor multilayer film, as shown above, for example, each layer is Si, C, SiC, SiO ₂ , SiN or the like, but is not limited thereto.

また、半導体多層膜の積層方法は特に限定されないが、例として実施例ではＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；プラズマ強化化学堆積）法を用いて、基板のアモルファスＣ上にアモルファスＳｉ膜、ＳｉＣ膜を堆積する方法を挙げることができる。この際、アモルファスＳｉ膜の原料としてはＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６等が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、ＳｉＣ膜原料にも同様にＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６や（ＯＣ_２Ｈ_５）Ｓi等の有機シラン化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。マスクとして用いるＡｌはスパッタリング法で堆積することが可能であるが、特にこれに限定されるものではない。 In addition, the method for stacking the semiconductor multilayer film is not particularly limited. As an example, an PE film (plasma enhanced chemical vapor deposition) method is used to form an amorphous Si film or SiC film on the amorphous C of the substrate. Mention may be made of the deposition method. At this time, examples of the raw material for the amorphous Si film include SiH ₄ and Si ₂ H _6, but are not limited thereto. Similarly, examples of the SiC film material include organosilane compounds such as SiH ₄ , Si ₂ H _6, and (OC ₂ H ₅ ) Si, but are not limited thereto. Al used as a mask can be deposited by a sputtering method, but is not particularly limited thereto.

下地膜は特に限定されるものではなく、積層数は複数であることが好ましく、より好ましくは２〜５層程度である。各層の膜厚に関しても特に制限があるわけではないが、５ｎｍから５０００ｎｍが好ましく、より更に好ましくは１０から３０００ｎｍである。例えば５層構造の場合、最上層第１層は１０から２０００ｎｍ、第２層は１５から２０００ｎｍ、第３層は２０から３０００ｎｍ、第４層は２０から１５００ｎｍならびに最下層の第５層は３０から３０００ｎｍが好ましい。   The base film is not particularly limited, and the number of stacked layers is preferably plural, and more preferably about 2 to 5 layers. The thickness of each layer is not particularly limited, but is preferably 5 nm to 5000 nm, and more preferably 10 to 3000 nm. For example, in the case of a five-layer structure, the uppermost first layer is 10 to 2000 nm, the second layer is 15 to 2000 nm, the third layer is 20 to 3000 nm, the fourth layer is 20 to 1500 nm, and the lowermost fifth layer is 30 3000 nm is preferred.

本発明方法は、エッチングガスとして、三フッ化窒素（ＮＦ_３）とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスを含むことが重要であり、更に好ましくはこの混合ガスに、Ｏ_２および／または希ガスを一種又は二種以上含有するものが好ましい。 In the method of the present invention, it is important that nitrogen trifluoride (NF ₃ ) and a halogenated gas other than NF ₃ are contained as an etching gas, and more preferably O ₂ and / or a rare gas is used as the mixed gas. Or what contains 2 or more types is preferable.

希ガスの好ましい例として、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等が挙げられ、より好ましくはＡｒである。これらの希ガスは、一種のみの使用でも数種混合して用いても問題ない。   Preferred examples of the rare gas include helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and more preferably Ar. These rare gases may be used alone or in combination.

三フッ化窒素以外のハロゲン化ガスとしては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子等のハロゲン原子を一つ以上含み、常温でガス状態であるものならば特に制限はないが、好ましい具体例としてＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＣＣｌ_４、ＣＣｌＦ_３、ＡｌＦ_３、ＡｌＣｌ_３等が挙げられる。より好ましくは、Ａｌとの化合物の蒸気圧が大きい塩素原子含むガスであり、その具体例としてＣＣｌ_４、ＣＣｌＦ_３、ＡｌＣｌ_３等が挙げられ、より更に好ましくはＣＣｌ_４である。 The halogenated gas other than nitrogen trifluoride is not particularly limited as long as it contains one or more halogen atoms such as a chlorine atom, a fluorine atom, and a bromine atom and is in a gas state at room temperature. ₄ , C ₂ F ₆ , C ₃ F ₈ , C ₂ F ₄ , C ₄ F ₈ , C ₄ F ₆ , C ₅ F ₈ , CHF ₃ , CCl ₄ , CClF ₃ , AlF ₃ , AlCl _{3 and the} like. . More preferred is a gas containing a chlorine atom having a high vapor pressure of a compound with Al, and specific examples thereof include CCl ₄ , CClF ₃ , AlCl ₃ , and more preferred is CCl ₄ .

本発明方法において、これらの混合ガスの全流量は１００ｓｃｃｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｓｃｃｍ以下である。それぞれのガスの混合方法については特に制限があるわけではないが、それぞれ独立にチャンバーに導入することが好ましく、より更に好ましくはそれぞれ独立に、かつ基板上にそれぞれのガスが直接供給される方法がよい。   In the method of the present invention, the total flow rate of these mixed gases is preferably 100 sccm or less, more preferably 50 sccm or less. Although there is no particular limitation on the method of mixing each gas, it is preferable that each gas is introduced independently into the chamber, and still more preferably, there is a method in which each gas is directly supplied onto the substrate. Good.

また、混合ガスに占めるＮＦ_３以外のハロゲン化ガスの割合は、標準状態での体積換算で１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下であることが好ましく、より好ましくは５ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下である。また、混合ガス中のＮＦ_３の割合は７０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であることが好ましく、より好ましくは７５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である。また、Ｏ_２の割合は好ましくは１０ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下、より好ましくは１５ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下であり、希ガスの割合は０ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下が好ましく、より好ましくは３ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下である。これらの使用量の範囲である場合、特にエッチング後のＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜表面が平滑に、またＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜のエッチング速度が大きく好ましい。 Further, the proportion of the halogenated gas other than NF _{3 in the} mixed gas is preferably 1 vol% or more and 10 vol% or less, more preferably 5 vol% or more and 10 vol% or less in terms of volume in the standard state. The ratio of NF ₃ in the mixed gas is preferably not more than 70 vol% or more 80 vol%, more preferably not more than 75 vol% or more 80 vol%. The O ₂ ratio is preferably 10 vol% or more and 20 vol% or less, more preferably 15 vol% or more and 20 vol% or less, and the rare gas ratio is preferably 0 vol% or more and 5 vol% or less, more preferably 3 vol% or more and 5 vol%. It is as follows. When the amount is within the above range, the surface of the SiC film using Al as a mask after etching is particularly smooth, and the etching rate of the SiC film using Al as a mask is large.

本発明のドライエッチング方法の具体的な態様の一例を示すと、例えばＳｉ、Ｃ、Ｎ及びＯより選ばれる二種以上の元素からなる下地膜（但し、Ｓｉ、Ｃは単体の場合もある）上に形成された、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜を反応室のカソード電極上に導入し、カソード電極に電圧を印加することにより、エッチングガス中に少なくともＮＦ_３とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスを含む混合ガスを用いてプラズマを発生させ、ドライエッチングをおこなう方法を挙げることができる。 An example of a specific embodiment of the dry etching method of the present invention is shown, for example, a base film composed of two or more elements selected from Si, C, N and O (however, Si and C may be a single substance) By introducing a SiC film with Al as a mask formed on the cathode electrode of the reaction chamber and applying a voltage to the cathode electrode, at least halogenated gases other than NF ₃ and NF ₃ are contained in the etching gas. A method in which plasma is generated using a mixed gas including dry etching is performed.

本発明のドライエッチング方法において、基板温度としては好ましくは３０℃〜２００℃であり、より好ましくは５０℃〜１００℃である。エッチングの際の圧力には特に制限があるわけではないが、好ましくは低圧であり、より好ましくは５Ｐａ以下である。また、印加電力に関しても同様に特に制限があるわけではないが、好ましくは３０Ｗ〜２５０Ｗ程度であり、さらに好ましくは５０Ｗ〜１５０Ｗ程度である。また、周波数は１ＭＨｚ以上、１５０ＭＨｚ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、５ＭＨｚ以上、８０ＭＨｚ以下であり、より更に好ましくは１３．５６ＭＨｚ以上、５０ＭＨｚ以下である。   In the dry etching method of the present invention, the substrate temperature is preferably 30 ° C. to 200 ° C., more preferably 50 ° C. to 100 ° C. The pressure during the etching is not particularly limited, but is preferably a low pressure, more preferably 5 Pa or less. Similarly, the applied power is not particularly limited, but is preferably about 30 W to 250 W, and more preferably about 50 W to 150 W. The frequency is preferably 1 MHz or more and 150 MHz or less. More preferably, they are 5 MHz or more and 80 MHz or less, More preferably, they are 13.56 MHz or more and 50 MHz or less.

ドライエッチング装置としては特に制限されるわけでなく、例えばバレルタイプ、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）、ＭＥＲＩＥ（Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；マグネトロン反応性イオンエッチング）、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ；誘導結合プラズマ）、ＮＬＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｌｏｏｐ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；中性線放電）、またはＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；電子サイクロトロン共鳴）等の各種方式を応用した装置が用いられるが、好ましくはプラズマの発生とイオンの入射エネルギーとを独立して制御できるエッチング装置であるＩＣＰ方式もしくはＥＣＲ方式である。   The dry etching apparatus is not particularly limited. For example, barrel type, RIE (Reactive Ion Etching), MERIE (Magnetron Reactive Ion Etching), ICP (Inductively Coupled Plasma); Devices using various systems such as coupled plasma), NLD (Neutral Loop Discharge), or ECR (Electron Cyclotron Resonance) are used. Preferably, plasma generation and ion incident energy are used. ICP method or ECR method, which is an etching device that can be controlled independently .

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
尚、エッチング面の底面荒れについては、１００００ｎｍ×１００００ｎｍのエッチング面を、日立建機ファインテック社製の原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；以下、ＡＦＭと省略）ＷＡ−１３００で観察し、ＡＦＭ像から求めた、表面荒れを表す値である自乗平均面荒さ（Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ；以下、ＲＭＳと省略）値で比較した。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Regarding the rough surface of the etched surface, an etched surface of 10000 nm × 10000 nm was observed with an atomic force microscope (hereinafter abbreviated as AFM) WA-1300 manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd., and an AFM image. The root mean square roughness (Root-Mean-Square; hereinafter abbreviated as RMS), which is a value representing the surface roughness, obtained from the above, was compared.

また、エッチング速度の算出は、あらかじめエッチングを行う前にレジストであるＯＦＴＲ５０００にてＳｉＣ膜上にパターンを描き、エッチングＳｉＣ薄膜部分と残存させる多層膜薄膜部分とに区分けした。エッチング終了後、レジスト剥離液でレジストを除去した後、断面ＳＥＭで観察することによりエッチング深さを測定して、エッチング時間で除することにより求めた。   In addition, the etching rate was calculated by drawing a pattern on the SiC film with OFTR5000, which is a resist, before etching, and dividing the etching rate into an etched SiC thin film portion and a multilayer thin film portion to be left. After the etching was completed, the resist was removed with a resist stripping solution, and then the etching depth was measured by observing with a cross-sectional SEM and divided by the etching time.

実施例１
図１に示すような多層構造を有する多層膜をドライエッチングした。図1中、１は５ｍｍ角のアモルファスＣ基板（膜厚：５００ｎｍ）、２はのアモルファスＳｉ（膜厚：１０００ｎｍ）、３はＳｉＣ（膜厚：１３００ｎｍ）であり、４はマスクのＡｌ（膜厚：１００ｎｍ）である。アモルファスＣ／アモルファスＳｉ／ＳｉＣ多層膜を容量結合型の高周波電極を備えた装置の印加電極上に設置し、真空引きを行った。１×１０^-２Ｐａ以下の真空度が得られた後に、基板を９０℃に加熱し、ドライエッチングガスとしてＮＦ_３；３ｓｃｃｍ、ＣＣｌ_４；５ｓｃｃｍ（標準状態での堆積換算で５％）、Ｏ_２；２ｓｃｃｍの混合ガスを用い、この混合ガスを１０ｓｃｃｍ流し、１３．５６ＭＨｚの高周波電源より１００Ｗの電力を基板設置電極に印加してプラズマを発生させ、高周波プラズマ雰囲気中でドライエッチングを５分間行った（装置内圧力１．５Ｐａ）。 Example 1
A multilayer film having a multilayer structure as shown in FIG. 1 was dry etched. In FIG. 1, 1 is a 5 mm square amorphous C substrate (film thickness: 500 nm), 2 is amorphous Si (film thickness: 1000 nm), 3 is SiC (film thickness: 1300 nm), and 4 is a mask Al (film) (Thickness: 100 nm). An amorphous C / amorphous Si / SiC multilayer film was placed on an application electrode of a device equipped with a capacitively coupled high-frequency electrode, and evacuated. After the degree of vacuum of 1 × 10 ⁻² Pa or less is obtained, the substrate is heated to 90 ° C., and NF ₃ ; ₃ sccm, CCl ₄ ; 5 sccm (5% in terms of deposition in the standard state) as a dry etching gas, O ₂ ; Using a mixed gas of 2 sccm, flowing this mixed gas at 10 sccm, applying 100 W of power from a 13.56 MHz high frequency power source to the substrate installation electrode to generate plasma, and performing dry etching in a high frequency plasma atmosphere for 5 minutes (Internal pressure of 1.5 Pa).

多層膜のドライエッチングは完全に進行しており、エッチング面の平滑性は、ＲＭＳ値で３．２であり、エッチング速度は１２５ｎｍ／ｍｉｎであった。   The multilayer film was completely dry-etched, the smoothness of the etched surface was 3.2 in terms of RMS value, and the etching rate was 125 nm / min.

実施例２
ドライエッチングガスとして、ＮＦ_３；３ｓｃｃｍ、ＣＣｌ_４；５ｓｃｃｍ（標準状態での堆積換算で５％）、Ｏ_２；１ｓｃｃｍとＡｒ；１ｓｃｃｍの混合ガスを用いた以外は実施例1と同様にして多層膜のエッチングを５分間行った。多層膜のドライエッチングが完全に進行しており、ＲＭＳ値は３．３であり、エッチング速度は１１０ｎｍ／ｍｉｎであった。 Example 2
A multilayer was formed in the same manner as in Example 1 except that NF ₃ ; ₃ sccm, CCl ₄ ; 5 sccm (5% in terms of deposition in the standard state), O ₂ ; 1 sccm and Ar; The film was etched for 5 minutes. The multilayer film was completely dry-etched, had an RMS value of 3.3, and an etching rate of 110 nm / min.

実施例３
ドライエッチングガスとして、ＮＦ_３；３ｓｃｃｍ、ＣＣｌ_４；１ｓｃｃｍ、Ｏ_２；２ｓｃｃｍならびにＡｒ；４ｓｃｃｍの混合ガスを用いた以外は実施例1と同様にして多層膜のエッチングを５分間行った。エッチングは完全に進行しており、ＲＭＳ値は３．５であり、エッチング速度は１０５ｎｍ／ｍｉｎであった。 Example 3
The multilayer film was etched for 5 minutes in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of NF ₃ ; ₃ sccm, CCl ₄ ; 1 sccm, O ₂ ; ₂ sccm and Ar; 4 sccm was used as the dry etching gas. The etching was completely progressed, the RMS value was 3.5, and the etching rate was 105 nm / min.

実施例４
ドライエッチングガスとして、ＮＦ_３；３ｓｃｃｍ、ＣＦ_４；５ｓｃｃｍ、Ｏ_２；２ｓｃｃｍの混合ガスを用いた以外は、実施例1と同様の方法にてエッチングをおこなった。エッチングは進行し、ＲＭＳ値は３．８であり、エッチング速度は８０ｎｍ／ｍｉｎであった。 Example 4
Etching was performed in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of NF ₃ ; ₃ sccm, CF ₄ ; 5 sccm, O ₂ ; ₂ sccm was used as the dry etching gas. Etching progressed, the RMS value was 3.8, and the etching rate was 80 nm / min.

比較例１
ドライエッチングガスとして、ＮＦ_３；５ｓｃｃｍとＯ_２；５ｓｃｃｍの混合ガスを用いた以外は実施例１と同様の方法にてエッチングをおこなった。エッチング時間５分でエッチングは進行したが、ＲＭＳ値は４．１、エッチング速度は７０ｎｍ/ｍｉｎであった。 Comparative Example 1
Etching was performed in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of NF ₃ ; 5 sccm and O ₂ ; 5 sccm was used as the dry etching gas. Etching progressed at an etching time of 5 minutes, but the RMS value was 4.1 and the etching rate was 70 nm / min.

比較例２
ドライエッチングガスとして、ＣＣｌ_４；５ｓｃｃｍとＯ_２；５ｓｃｃｍの混合ガスを用いた以外は、実施例1と同様の方法にてエッチングをおこなった。比較例1と同様、エッチングは進行したが、ＲＭＳ値は４．９、エッチング速度は６５ｎｍ/ｍｉｎでありさらにＲＭＳ値は大きくなり、エッチング速度は低下した。 Comparative Example 2
Etching was performed in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of CCl ₄ ; 5 sccm and O ₂ ; 5 sccm was used as the dry etching gas. Etching progressed as in Comparative Example 1, but the RMS value was 4.9, the etching rate was 65 nm / min, the RMS value further increased, and the etching rate decreased.

実施例、比較例で示したように、本発明のエッチング方法ではＳｉ、Ｃ、Ｎ及びＯより選ばれる二種以上の元素からなる下地膜（但し、Ｓｉ、Ｃは単体の場合もある）上に形成されたＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜を、エッチングガスとして少なくともＮＦ_３とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスを含む混合ガスを用いて、極めて平滑性よく、高速にエッチングできた。 As shown in the examples and comparative examples, in the etching method of the present invention, on the underlying film composed of two or more elements selected from Si, C, N and O (however, Si and C may be a single substance) The SiC film formed using Al as a mask could be etched at a high speed with extremely smoothness using a mixed gas containing at least a halogen gas other than NF ₃ and NF ₃ as an etching gas.

本発明のドライエッチング方法により、ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜を、平滑性よく高速にエッチングでき、ショットキバリヤー・ダイオードやＭＯＳＦＥＴ等の低抵抗、放熱性の高さを要求するデバイスのドライエッチングに有用である。   The dry etching method of the present invention can etch SiC films using Al as a mask at high speed with good smoothness, and is useful for dry etching of devices that require low resistance and high heat dissipation such as Schottky barrier diodes and MOSFETs. It is.

実施例で用いた多層構造を示す図であり、本発明方法の一例である。It is a figure which shows the multilayer structure used in the Example, and is an example of the method of this invention.

Claims (6)

ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜をエッチングする方法において、エッチングガスとして少なくとも三フッ化窒素（ＮＦ_３）とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスを含む混合ガスを用いてエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。 A method of etching the SiC film of Al as a mask, dry etching method characterized by etching using a mixed gas containing at least nitrogen trifluoride (NF ₃₎ and NF ₃ other halide gas as an etching gas . 該混合ガスが、ＮＦ_３とＮＦ_３以外のハロゲン化ガスの他に、酸素および／または希ガスを一種又は二種以上含有するものである請求項１に記載のドライエッチング方法。 2. The dry etching method according to claim 1, wherein the mixed gas contains one or more oxygen and / or rare gas in addition to NF ₃ and a halogenated gas other than NF ₃ . 該希ガスが、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）ならびにキセノン（Ｘｅ）から選ばれるものである請求項２に記載のドライエッチング方法。 The dry etching method according to claim 2, wherein the rare gas is selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe). ＮＦ_３以外のハロゲン化ガスが、塩素原子を含むものである請求項１〜３に記載のドライエッチング方法。 The dry etching method according to claim 1, wherein the halogenated gas other than NF ₃ contains a chlorine atom. 該混合ガスに占めるＮＦ_３以外のハロゲン化ガスの割合が、標準状態での体積換算で１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下である請求項１〜４に記載のドライエッチング方法。 5. The dry etching method according to claim 1, wherein a ratio of a halogenated gas other than NF _{3 in the} mixed gas is 1 vol% or more and 10 vol% or less in terms of a volume in a standard state. 該ＡｌをマスクとしたＳｉＣ膜が、Ａｌでマスクされた単結晶、多結晶もしくはアモルファスＳｉＣである請求項１〜５に記載のドライエッチング方法。 The dry etching method according to claim 1, wherein the SiC film using Al as a mask is a single crystal, polycrystalline, or amorphous SiC masked with Al.