JPH03109730A - Dry etching method - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、ＩＣ等の半導体装置の製造に使用されるドラ
イエツチング方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a dry etching method used in manufacturing semiconductor devices such as ICs.
（従来の技術）
ドライエツチング方法は、シリコン等からなる半導体基
板上に各種の膜を堆積させた後、フレオン等のガスプラ
ズマを利用して前記膜を選択的にエツチングする技術で
ある。(Prior Art) The dry etching method is a technique in which various films are deposited on a semiconductor substrate made of silicon or the like, and then the films are selectively etched using gas plasma such as Freon or the like.
このドライエツチング方法に関しては種々の技術が開発
されているが、なかでもケミカルドライエツチング方法
は、等方的で高い選択性のエツチングが可能であるとこ
ろから、広く利用されている。Various techniques have been developed for this dry etching method, and among them, the chemical dry etching method is widely used because it is capable of isotropic and highly selective etching.
このケミカルドライエツチング方法は、プラズマ発生装
置内でマイクロ波プラズマによって反応性ガスを励起さ
せて活性種を生成し、この活性種を反応室内に導入して
被処理物と反応させることにより選択的にエツチングを
行うもので、エッチングのための反応性ガスの選択が重
要なキーポイントである。This chemical dry etching method generates active species by exciting a reactive gas with microwave plasma in a plasma generator, and then introduces these active species into a reaction chamber where they react with the object to be processed. This method performs etching, and the selection of a reactive gas for etching is an important key point.
この反応性ガスとしては、従来から、フレオンガス（Ｃ
Ｆ４ ） 、酸素ガス（０２）および窒素ガス（Ｎ２）
の混合ガスが多用されている。Freon gas (C
F4), oxygen gas (02) and nitrogen gas (N2)
Mixed gases are often used.
（発明が解決しようとする課題）
従来のケミカルドライエツチング方法においては、シリ
コン窒化膜をエツチングする場合、シリコン窒化膜の下
地にあるシリコン酸化膜との選択的なエツチングが困難
になるという欠点がある。(Problems to be Solved by the Invention) Conventional chemical dry etching methods have the disadvantage that when etching a silicon nitride film, it is difficult to selectively etch the silicon oxide film underlying the silicon nitride film. .
すなわち、従来方法では、選択比（シリコン窒化膜エツ
チング速度／シリコン酸化膜エツチング速度）は５程度
しか得られていなかった。That is, in the conventional method, the selectivity ratio (silicon nitride film etching rate/silicon oxide film etching rate) was only about 5.
特に、最近はシリコン窒化膜の下地であるシリコン酸化
膜が薄膜化されてきており、上記のように選択比が５程
度ではシリコン酸化膜上にピンホール等の欠陥が生じる
恐れが多分にあった。In particular, recently, the silicon oxide film that is the base of the silicon nitride film has become thinner, and if the selectivity ratio was about 5 as described above, there was a high possibility that defects such as pinholes would occur on the silicon oxide film. .
（発明の目的）
本発明は従来技術における上述のごとき欠点を解決すべ
くなされたもので、被処理物と下地との選択比を高めた
ドライエツチング方法を提供することを目的とするもの
である。(Object of the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a dry etching method that increases the selectivity between the object to be processed and the substrate. .
（課題を解決するための手段）
本発明のドライエツチング方法は、上記目的を達成する
ため、真空容器内部に反応性ガスを送るガス導入管と、
前記真空容器内部を排気するガス排気管と、前記ガス導
入管の途中に介設したプラズマ発生装置とを備えたドラ
イエツチング装置において、前記反応性ガスとして、■
フッ素を含むガスと、■酸素ガスと、■窒素ガスと、■
水素と塩素とを含有するガスとの混合ガスを使用するこ
とを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the dry etching method of the present invention includes a gas introduction pipe for feeding a reactive gas into the inside of a vacuum container;
In a dry etching apparatus equipped with a gas exhaust pipe for evacuating the inside of the vacuum container and a plasma generating device interposed in the middle of the gas introduction pipe, the reactive gas is
A gas containing fluorine, ■Oxygen gas, ■Nitrogen gas, ■
This method is characterized by the use of a mixed gas containing hydrogen and chlorine.
上記■のフッ素を含むガスとしては、フレオンガス（Ｃ
Ｆ４）のほか、ＮＦ３、ＳＦ８等も使用できる。また、
■の水素と塩素とを倉内°するガスとしては、例えばク
ロロホルム（ＣＨＣ１３）を使用することができる。Freon gas (C
F4), NF3, SF8, etc. can also be used. Also,
For example, chloroform (CHC13) can be used as the gas for mixing hydrogen and chlorine in the container.
（作 用）
上述のように本発明のドライエツチング方法においては
、反応性ガスとして゛、■フッ素を含むガスと、■酸素
ガスと、■窒素ガスと、■水素と塩素とを含有するガス
との混合ガスを使用する結果、被処理物と下地のエツチ
ング選択比が大幅に増大する。(Function) As described above, in the dry etching method of the present invention, reactive gases include: (i) a gas containing fluorine; (i) an oxygen gas; (ii) a nitrogen gas; and (ii) a gas containing hydrogen and chlorine. As a result of using a mixed gas of
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明方法において使用されるドライエツチン
グ装置の一例を示すもので、真空容器１のエツチング室
には被処理物２を搭載する載置台３が設けられている。FIG. 1 shows an example of a dry etching apparatus used in the method of the present invention, in which an etching chamber of a vacuum container 1 is provided with a mounting table 3 on which a workpiece 2 is mounted.
真空容器１の上方部には、被処理物２の上に開口するガ
ス分散管４が設けられており、このガス分散管にはガス
導入管５が接続されている。ガス導入管５の途中にはプ
ラズマ発生装置６が介挿されている。A gas dispersion pipe 4 that opens above the object to be processed 2 is provided in the upper part of the vacuum container 1, and a gas introduction pipe 5 is connected to this gas dispersion pipe. A plasma generator 6 is inserted in the middle of the gas introduction pipe 5.
プラズマ発生装置６は、石英製の放電管７と、その外側
に設置された導波管８とから構成されており、導波管を
介してマイクロ波を印加することによりプラズマを発生
させる。The plasma generator 6 includes a discharge tube 7 made of quartz and a waveguide 8 installed outside the discharge tube 7, and generates plasma by applying microwaves through the waveguide.
真空容器１の底壁には反応性ガスを排出するガス排気管
９がマニホールド１０を介して接続されており、このガ
ス排気管には真空ポンプ（図示せず）が接続されている
。A gas exhaust pipe 9 for discharging reactive gas is connected to the bottom wall of the vacuum container 1 via a manifold 10, and a vacuum pump (not shown) is connected to this gas exhaust pipe.
このような構成のドライエツチング装置において、本発
明方法では、反応性ガスとして、■フッ素を含むガスと
、■酸素ガスと、■窒素ガスと、■水素と塩素とを含有
するガスとの混合ガスを使用する。In the dry etching apparatus having such a configuration, in the method of the present invention, a mixed gas of (1) a gas containing fluorine, (2) oxygen gas, (2) nitrogen gas, and (3) a gas containing hydrogen and chlorine is used as the reactive gas. use.
この混合ガスはガス導入管５より放電管７内に導入され
、そこを通過する際に導波管８からマイクロ波を印加さ
れることによって励起され、プラズマとなって真空容器
１内に導かれて被処理物２をケミカルドライエツチング
する。This mixed gas is introduced into the discharge tube 7 through the gas introduction tube 5, and as it passes through there, it is excited by the application of microwaves from the waveguide 8, and is guided into the vacuum vessel 1 as a plasma. The object to be processed 2 is subjected to chemical dry etching.
第２図は本発明によってケミカルドライエツチングされ
る被処理物２を例示するもので、シリコン基板１１の上
には、熱酸化法により厚さ５００オングストロ一ム程度
のシリコン酸化膜１２が形成されており、このシリコン
酸化膜の上には、ＣＶＤ法により厚さｌ 、 ５００オ
ングストロ一ム程度のシリコン窒化膜１３が堆積されて
いる。シリコン窒化膜１３の上には、写真蝕刻法により
ホトレジスト１４のパターンが形成されている。FIG. 2 shows an example of a workpiece 2 to be chemically dry etched according to the present invention, in which a silicon oxide film 12 with a thickness of about 500 angstroms is formed on a silicon substrate 11 by a thermal oxidation method. On top of this silicon oxide film, a silicon nitride film 13 having a thickness of about l and 500 angstroms is deposited by the CVD method. A photoresist pattern 14 is formed on the silicon nitride film 13 by photolithography.
真空容器１に送込まれる反応性ガスとして、■フッ素を
含むガス（ＣＦ４）：
３００３ＣＣＭ
■酸素ガス： ２００ＳＣＣＭ
■窒素ガス：５０ＳＣＣＭ
となるように混合したガスに
■水素と塩素とを含有するとしてクロロホルム（ＣＨＣ
１４，）を添加した混合ガスを使用した。As the reactive gas sent to the vacuum container 1, ■Fluorine-containing gas (CF4): 3003CCM ■Oxygen gas: 200SCCM ■Nitrogen gas: 50SCCM A gas mixed so that ■Chloroform containing hydrogen and chlorine is used. (CHC
14,) was used.
この反応性ガスにより、マイクロ波電力を７００Ｗ、圧
力を５０ｐａとする条件下にて、クロロホルムの添加量
を変化させて被処理物２のエツチング処理を行った。Using this reactive gas, the object to be processed 2 was etched under conditions of a microwave power of 700 W and a pressure of 50 pa, while changing the amount of chloroform added.
上記において、クロロホルムの添加量を０から９０ Ｓ
ＣＣＭまでを変化させた場合、シリコン窒化膜１３と
シリコン酸化膜１２とのエツチング選択比（−シリコン
窒化膜／シリコン酸化膜）と、これらのシリコン窒化膜
１３とシリコン酸化膜１２とのエツチング速度の関係は
第３図に示す通りであった。In the above, the amount of chloroform added is varied from 0 to 90 S.
When changing up to CCM, the etching selectivity between the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 12 (-silicon nitride film/silicon oxide film) and the etching rate between the silicon nitride film 13 and the silicon oxide film 12 are The relationship was as shown in Figure 3.
この図から明らかなように、クロロホルムの添加量を増
加させてゆくと、シリコン窒化膜１３のエツチング速度
は急激に減少するが、シリコン酸化膜１２のエツチング
速度の低下率は低いので、エツチング選択比はクロロホ
ルムの添加量の増加とともに増大し、クロロホルムの添
加量を５０３ ＣＣＭ程度とした場合、エツチング選択
比は２０程度となり、クロロホルム無添加の場合に比べ
てエツチング選択比が著しく向上している。As is clear from this figure, as the amount of chloroform added increases, the etching rate of the silicon nitride film 13 decreases rapidly, but the rate of decrease in the etching rate of the silicon oxide film 12 is low, so the etching selection ratio increases. increases as the amount of chloroform added increases, and when the amount of chloroform added is about 503 CCM, the etching selectivity is about 20, which is significantly improved compared to the case where no chloroform is added.
上述のように、本発明の方法によれば、反応性ガスにク
ロロホルムを添加したものを使用する結果、エツチング
選択比を大幅に高めることができる。As described above, according to the method of the present invention, the etching selectivity can be greatly increased as a result of using a reactive gas to which chloroform is added.
以上説明したように、本発明によれば、反応性ガスとし
て、フッ素を含むガスと、酸素ガスと、窒素ガスとを混
合したガスに、水素と塩素を含むガスを添加したものを
使用することによって、被処理物と下地とのエツチング
選択比を大幅に向上させることができる。As explained above, according to the present invention, a gas containing hydrogen and chlorine is added to a mixture of a gas containing fluorine, an oxygen gas, and a nitrogen gas as the reactive gas. As a result, the etching selectivity between the object to be processed and the underlying material can be greatly improved.
第１図は本発明方法において使用されるドライエツチン
グ装置を例示する概略図、第２図は本発明方法を適用さ
れる被処理物を例示する断面図、第３図は本発明方法の
効果を説明するグラフである。
１・・・真空容器、２・・・被処理物、３・・・載置台
、４・・・ガス分散性、５・・・ガス導入管、６・・・
プラズマ発生装置、７・・・放電管、８・・・導波管、
９・・・ガス排気管、１０・・・マニホールド、１１・
・・シリコン基板、１２・・・シリコン酸化膜、１３・
・・シリコン窒化膜、１４・・・ホトレジスト。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a dry etching apparatus used in the method of the present invention, FIG. 2 is a sectional view illustrating a workpiece to which the method of the present invention is applied, and FIG. 3 shows the effects of the method of the present invention. This is a graph to explain. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vacuum container, 2... Processing object, 3... Mounting table, 4... Gas dispersibility, 5... Gas introduction pipe, 6...
plasma generator, 7... discharge tube, 8... waveguide,
9... Gas exhaust pipe, 10... Manifold, 11.
...Silicon substrate, 12...Silicon oxide film, 13.
...Silicon nitride film, 14...Photoresist.
Claims (1)
真空容器内部を排気するガス排気管と、前記ガス導入管
の途中に介設したプラズマ発生装置とを備えたドライエ
ッチング装置において、前記反応性ガスとして、 （１）フッ素を含むガスと、 （２）酸素ガスと、 （３）窒素ガスと、 （４）水素と塩素とを含有するガスと の混合ガスを使用することを特徴とするドライエッチン
グ方法。[Scope of Claims] A gas introduction pipe for feeding a reactive gas into the inside of a vacuum container, a gas exhaust pipe for evacuating the inside of the vacuum container, and a plasma generating device interposed in the middle of the gas introduction pipe. In the dry etching apparatus, the reactive gas is a mixed gas of (1) a gas containing fluorine, (2) an oxygen gas, (3) a nitrogen gas, and (4) a gas containing hydrogen and chlorine. A dry etching method characterized by the use of
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24855289A JPH03109730A (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24855289A JPH03109730A (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Dry etching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03109730A true JPH03109730A (en) | 1991-05-09 |
Family
ID=17179870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24855289A Pending JPH03109730A (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Dry etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03109730A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8100649B2 (en) | 2007-02-07 | 2012-01-24 | Nec Lighting, Ltd. | Ceiling fan with rotary blade surface light |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01112731A (en) * | 1987-10-27 | 1989-05-01 | Toshiba Corp | Dry-etching silicon nitride film |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP24855289A patent/JPH03109730A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01112731A (en) * | 1987-10-27 | 1989-05-01 | Toshiba Corp | Dry-etching silicon nitride film |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8100649B2 (en) | 2007-02-07 | 2012-01-24 | Nec Lighting, Ltd. | Ceiling fan with rotary blade surface light |
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