JPH0363209B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、プラズマやイオンの化学反応性を利
用して材料表面を選択的にエツチングするドラ
イ・エツチング方法、特に半導体集積回路の製造
工程におけるエツチングの工程に適合するドラ
イ・エツチング方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a dry etching method for selectively etching the surface of a material using the chemical reactivity of plasma or ions, and in particular to a dry etching method that is suitable for the etching process in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits. - Concerning etching methods.
半導体集積回路の製造工程におけるエツチング
の工程では、エツチングしようとする対象材料の
点から、Si基板上のSiO2膜の上に更に堆積され
たSi（多結晶シリコン）又はSi3N4（窒化シリコ
ン）又は金属膜などをホトレジストをマスクとし
てパターン形成する工程、及びSi基板上のSiO2，
Si3N4，燐ガラスなどの膜をホトレジストをマス
クとしてパターン形成する工程の二つの工程が必
要である。 In the etching process in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits, from the point of view of the target material to be etched, Si (polycrystalline silicon) or Si 3 N 4 (silicon nitride) deposited on the SiO 2 film on the Si substrate is used. ) or metal film etc. using photoresist as a mask, and SiO 2 on Si substrate,
Two steps are required: patterning a film of Si 3 N 4 or phosphor glass using a photoresist as a mask.
これらの工程においては、エツチングしようと
する材料の下地材料であるSiO2又はSiがほとん
どエツチングされない特性、すなわち選択エツチ
ング特性が重要である。Si基板上のSiO2膜の上
に更に堆積されたSi又はSi3N4又は金属膜などを
ホトレジストをマスクとしてパターン形成する工
程のためのドライ・エツチング方法としては、従
来、CF4などのフレオン・ガスをエツチング用ガ
スとして用いるプラズマ・エツチング技術が用い
られていた。この技術はCF4ガスを高周波放電に
よつてプラズマ状態にし、そのとき解離されて発
生する中性弗素ラジカルの化学作用を利用してエ
ツチングするという原理に基づいている。この原
理のためエツチングに方向性がなく、等方的にエ
ツチングが進行するから、ホトレジストをマスク
としてSiやSi3N4などをパターン形成しようとす
ると、第１図に示すように、エツチング深さと同
程度にホトレジスト・パターンの下部まで除去さ
れる、いわゆるアンダカツトを生じる。図中、１
はホトレジスト、２はエツチングしようとする対
象材料、ここではSiO2、３は下地材料、ここで
はSi又はSi3N4を示す。このためパターン精度が
著しく劣化するという欠点があつた。 In these steps, it is important to have a property that SiO 2 or Si, which is the underlying material of the material to be etched, is hardly etched, that is, a selective etching property. As a dry etching method for patterning Si or Si 3 N 4 or metal films deposited on the SiO 2 film on the Si substrate using a photoresist as a mask, conventionally, Freon etching such as CF 4 was used.・Plasma etching technology, which uses gas as an etching gas, was used. This technology is based on the principle of converting CF 4 gas into a plasma state using high-frequency discharge, and etching using the chemical action of neutral fluorine radicals that are dissociated and generated. Due to this principle, etching has no directionality and proceeds isotropically. Therefore, when attempting to form a pattern on Si, Si 3 N 4 , etc. using photoresist as a mask, the etching depth and This results in a so-called undercut, where the bottom of the photoresist pattern is removed to the same extent. In the figure, 1
2 is the photoresist, 2 is the target material to be etched, here SiO 2 , and 3 is the base material, here Si or Si 3 N 4 . For this reason, there was a drawback that pattern accuracy was significantly degraded.
一方、Si基板上のSiO2，Si3N4，燐ガラスなど
の膜をホトレジストをマスクとしてパターン形成
する工程に適用できるドライ・エツチング方法と
しては、最近開発されたプラズマ・スパツタ複合
エツチング（反応性スパツタ・エツチング）また
は平行電極形プラズマ・エツチング技術がある。
前者の技術は、例えば、特開昭第52−114444号
に、後者の技術は、例えば、アイ・イー・イー・
イー・インターナシヨナル・エレクトロン・デパ
イシーズ・ミーテイング（IEEE Intenational
Electron Devices Meeting）1976年、予稿集、
第205頁に掲載されたアール・ジー・パウルセン
（R.G.Poulsen）著、プラズマ・エツチング・オ
ブ・アルミナム（Plasma Etching Aluminum）
と題する論文に掲載されている。これらの技術
は、プラズマ・エツチング技術と同様に、CF4や
C2F6などのフレオン・ガスをエツチング用ガス
として用いるが、その原理は全く異なつている。
すなわち、CF+ oなどのイオンがスパツタ・エツチ
ング装置の原理と同一の原理によつて、エツチン
グしようとする材料表面に垂直に入射、衝撃し、
そのとき惹き起こされる化学反応（CFo＋SiO2→
SiFn＋CO，CO2など）を利用してSiO2のエツチ
ングを行う。このため、エツチングに方向性があ
り、第２図に示すように、アンダカツトを生じる
ことなく高精度のパターン形成を実現することが
できる。 On the other hand, as a dry etching method that can be applied to the process of patterning films such as SiO 2 , Si 3 N 4 , phosphorous glass, etc. on a Si substrate using a photoresist as a mask, the recently developed plasma sputter combined etching (reactive sputter etching) or parallel electrode plasma etching techniques.
The former technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-114444, and the latter technique is disclosed in, for example, I.E.
IEEE International Electron Devices Meeting (IEEE International
Electron Devices Meeting) 1976, Proceedings,
Plasma Etching Aluminum by RG Poulsen, published on page 205
Published in a paper titled. These techniques, as well as plasma etching techniques ,
Freon gas such as C 2 F 6 is used as the etching gas, but the principle is completely different.
In other words, ions such as CF + O are perpendicularly incident on the surface of the material to be etched and bombarded by the same principle as that of a sputter etching device.
The chemical reaction caused at that time (CF o + SiO 2 →
SiF n + CO, CO 2 , etc.) is used to etch SiO 2 . Therefore, the etching has directionality, and as shown in FIG. 2, highly accurate pattern formation can be realized without causing undercuts.
しかしながら、SiO2上に堆積されたSiなどの
膜をホトレジストをマスクとして、又はSiO2を
マスクとしてSi基板をパターン形成し、しかもア
ンダカツトを生じない方法は知られていなかつ
た。 However, there has been no known method for patterning a Si substrate using a photoresist or SiO 2 film deposited on SiO 2 as a mask, or using SiO 2 as a mask without causing undercuts.
本発明者はプラズマ・スパツタ複合エツチング
装置（反応性スパツタ・エツチング装置）を用い
て、SiとSiO2のエツチ速度比とパターン形成特
性の関係を調べた結果を以下に述べる。本発明者
が使用した実験装置の排気系は油拡散ポンプ
（1000／sec）と油回転ポンプ（500／min）
から構成されている。真空室にはエツチング用ガ
スの導入系が接続されており、内部にはプラズマ
を発生させるための電極（直径200mm）が配置さ
れ、その電極は水冷されている。エツチングしよ
うとする試料は電極上に設置されたエツチングテ
ーブル板の上に載置される。高周波電力（周波数
13.56MHzを電極に印加して、接地された電位の
対向板との間にプラズマを発生させると、高周波
スパツタリング装置と同一の原理によつて、試料
表面及び露出されたエツチング・テーブル表面は
イオン衝撃を受ける。このとき惹き起こされる化
学反応を利用したのがプラズマ・スパツタ複合エ
ツチング法によるSiO2エツチングである。この
場合、前にも述べた通り、アンダカツトを伴わ
ず、高精度のパターン形成が可能である。 The present inventor uses a plasma sputter combined etching apparatus (reactive sputter etching apparatus) to investigate the relationship between the etching rate ratio of Si and SiO 2 and the pattern formation characteristics, and the results will be described below. The exhaust system of the experimental equipment used by the inventor is an oil diffusion pump (1000/sec) and an oil rotary pump (500/min).
It consists of An etching gas introduction system is connected to the vacuum chamber, and an electrode (diameter 200 mm) for generating plasma is placed inside, and the electrode is water-cooled. A sample to be etched is placed on an etching table set above the electrodes. High frequency power (frequency
When 13.56 MHz is applied to the electrode and a plasma is generated between the counter plate and the grounded potential, the sample surface and the exposed etching table surface are subjected to ion bombardment using the same principle as a high frequency sputtering device. receive. SiO 2 etching is a plasma-sputter composite etching method that utilizes the chemical reaction that occurs at this time. In this case, as described above, highly accurate pattern formation is possible without undercuts.
本発明者は、Siのエツチ速度を増加させる条件
にした場合、Siについてもこのようなパターン形
成特性を保持できるかどうかについて、まず弗化
炭素ガスに酸素を混合する方法を検討した。弗化
炭素ガス（フレオンガス）に酸素を混合する方法
は、プラズマ・エツチング技術においてSiなどの
エツチ速度を増加させるためによく用いられる方
法である。その結果、SiとSiO2のエツチ速度比
が１：１〜２：１以下の場合では、アンダカツト
を生じないパターン形成が可能であるが、エツチ
ング速度比１：１〜２：１以上にSiのエツチ速度
を増加させると、プラズマ・エツチングの場合と
全く同様のアンダカツトを生ずることが明らかと
なつた。この結果はCF4，O2F6，C4F8ガスとO2，
CO2ガスの組合せ全般について成立した。 The present inventor first examined a method of mixing oxygen with fluorocarbon gas to determine whether such pattern forming characteristics could be maintained for Si under conditions that increase the etch rate of Si. Mixing oxygen with fluorocarbon gas (Freon gas) is a method often used in plasma etching technology to increase the etch rate of Si and other materials. As a result, when the etching speed ratio of Si and SiO 2 is less than 1:1 to 2:1, it is possible to form a pattern that does not cause undercuts, but when the etching speed ratio of Si and SiO 2 is more than 1:1 to 2:1, It has been found that increasing the etch rate produces undercuts much like those seen with plasma etching. This result shows that CF 4 , O 2 F 6 , C 4 F 8 gas and O 2 ,
This was established for all combinations of CO 2 gas.
本発明の目的は、したがつて、SiO2下地の上
に被着されたSiなどの、一般に弗化物が揮発性の
物質の層をアンダカツトなしに選択的にエツチン
グすることを可能にするドライ・エツチング方法
を提案することである。 It is therefore an object of the present invention to provide a dry etching method that allows selectively etching, without undercutting, layers of typically fluoride-volatile materials, such as Si, deposited on a SiO 2 substrate. The purpose is to propose an etching method.
上記目的を達成するために、本発明によるドラ
イ・エツチング方法は、エツチング用ガスとし
て、弗化炭素の弗素の一部が臭素又は沃素に置換
された形の分子構造を有するガス、もしくは弗化
炭素と臭素、沃素、あるいは弗化炭素の弗素の一
部が臭素又は沃素に置換された形の分子構造を有
するガスの混合ガスを使用することを要旨とす
る。 In order to achieve the above object, the dry etching method according to the present invention uses, as an etching gas, a gas having a molecular structure in which part of the fluorine in fluorocarbon is replaced with bromine or iodine, or a fluorocarbon. and bromine, iodine, or a gas having a molecular structure in which part of the fluorine in carbon fluoride is replaced with bromine or iodine.
前に述べた本発明者の実験結果が得られる理由
として、O2を多量に混合するとOF4＋O2→CO，
CO2＋4Fのような反応がプラズマ内に生じ、多量
の中性弗素ラジカルを発生し、プラズマ・エツチ
ングと同様のエツチング機構（Si＋4F→SiF4）
に移行し、イオン入射の効果の割合が非常に小さ
くなるためと解釈できる。また、Siのエツチ速度
がSiO2と同程度もしくはそれ以上のときは、Si
もアンダカツトなくエツチングされることの理由
として、O2の濃度がそれ程高くないため、材料
表面での作用が主となり、Si表面に到達したO2
がそこでCF+ oなどのイオン衝撃によつて、Si＋
CFo＋O2→SiFn＋CO，CO2のような反応が惹き
起こされ、CFoがSiと反応するとともに、残りの
ＣやCFがＯによつてSi表面から除去されてSiの
エツチングが進行し、このためアンダカツトが生
じないと考えられる。 The reason why the inventor's experimental results mentioned above are obtained is that when a large amount of O 2 is mixed, OF 4 + O 2 →CO,
A reaction like CO 2 + 4F occurs in the plasma, generating a large amount of neutral fluorine radicals, and an etching mechanism similar to plasma etching (Si + 4F→SiF 4 ) occurs.
It can be interpreted that this is because the effect of ion injection becomes extremely small. In addition, when the etch rate of Si is the same as or higher than that of SiO 2 , Si
The reason why silicon is etched without undercuts is that the concentration of O 2 is not very high, so the action is mainly on the material surface, and the O 2 that reaches the Si surface is
Then, due to ion bombardment such as CF + o , Si +
A reaction such as CF o + O 2 → SiF n + CO, CO 2 is triggered, and as CF o reacts with Si, the remaining C and CF are removed from the Si surface by O, and etching of Si progresses. However, for this reason, it is thought that undercuts do not occur.
本発明者の知見によれば、プラズマ内の反応で
は弗素ラジカルを発生させることなく、イオン衝
撃面においてのみO2と同様な役割を果す混合種
として反応性の低いハロゲン元素を使用すれば、
CF+ oなどのイオンを利用してアンダカツトなしに
Siを能率よくエツチングすることができる。 According to the findings of the present inventors, if a halogen element with low reactivity is used as a mixed species that plays a role similar to O 2 only on the ion bombardment surface without generating fluorine radicals in the reaction within the plasma,
Eliminate undercuts by using ions such as CF + O
Si can be etched efficiently.
本発明者が沃素と臭素を用いて行つた実験結果
を以下に示す。 The results of experiments conducted by the present inventor using iodine and bromine are shown below.
CF4ガス又はC2F6ガスに沃素（I2）を10〜20％
混合し、エツチング・テーブル材として石英ガラ
スとカーボンを用いて、アンダカツトなしにSiが
能率よくエツチングされ、エツチ速度比Si：
SiO2≒５：１が実現されることが見出された。
ガス圧条件は0.03〜0.07Torrであつた。高周波電
力50W（0.16W／cm2）のとき、Siは約500Å／min
のエツチ速度で能率よくエツチングされた。第３
図は、CF4の流量を15c.c.／min，I2の流量を３
c.c.／min、ガス圧を0.02Torrとして、10分間エツ
チングを行つたときの高周波電力とエツチ速度の
関係をSi、ホトレジストAZ1350J、及びSiO2につ
いて示す。 10-20% iodine (I 2 ) in CF 4 gas or C 2 F 6 gas
By mixing silica glass and carbon as etching table materials, Si can be efficiently etched without undercuts, and the etching speed ratio Si:
It has been found that SiO 2 ≈5:1 is achieved.
Gas pressure conditions were 0.03 to 0.07 Torr. When high frequency power is 50W (0.16W/cm 2 ), Si is approximately 500Å/min
It was etched efficiently at an etching speed of Third
The figure shows a flow rate of CF 4 of 15 c.c./min and a flow rate of I 2 of 3
The relationship between high frequency power and etching speed when etching is performed for 10 minutes at cc/min and gas pressure of 0.02 Torr is shown for Si, photoresist AZ1350J, and SiO 2 .
臭素（Br2）も沃素とほぼ同様の効果を示し
た。I2又はBr2の混合はSiのエツチ速度を増加さ
せるだけでなく、SiO2のエツチ速度の減少に対
しても効果があることがわかつた。また、ホトレ
ジストのエツチ速度も小さく、Siの約1/8であつ
た。この結果は、Ｉ又はBrの結合エネルギがＣ
及びSiに対して、Ｏ，Ｈ、及びＮの結合エネルギ
よりも小さく、またＣ−Ｃ結合よりも弱いとい
う、反応性の弱さに基づいていると考えられる。 Bromine (Br 2 ) also showed almost the same effect as iodine. It has been found that mixing I 2 or Br 2 not only increases the Si etch rate but also decreases the SiO 2 etch rate. Furthermore, the etch rate of photoresist was low, about 1/8 that of Si. This result shows that the binding energy of I or Br is C
This is thought to be based on the weak reactivity with respect to Si and O, which is smaller than the bond energy of O, H, and N, and weaker than the C--C bond.
CF4又はC2F6ガスにI2又はBr2を混合したとき
のSiのエツチング反応機構としては、CF+ oなどの
イオンがSi面を衝撃するとき、CFoの中のＦはＣ
よりSiと結合する方が安定であるためSiFoを形成
し、残りのＣやCFが表面に吸着されたＩ又はBr
と結合し、揮発して、少量のO2混合の場合と同
様になる。また、イオン衝撃を受けない部分は、
Ｉ又はBrの反応性が低いため、エツチングされ
ないと推察される。CFoなどの弗素を含む成分が
重要な役割を演じていることは、I2又はBr2単体
もしくはAr混合ガスでは効果が小さいという実
験結果から確認された。 The etching reaction mechanism of Si when I 2 or Br 2 is mixed with CF 4 or C 2 F 6 gas is that when ions such as CF + o bombard the Si surface, F in CF o becomes C
Since it is more stable to combine with Si, it forms SiF o , and the remaining C and CF are adsorbed on the surface of I or Br.
It combines with and evaporates, similar to the case with a small amount of O 2 mixed. In addition, the parts that are not subjected to ion bombardment are
It is presumed that it is not etched because the reactivity of I or Br is low. The fact that fluorine-containing components such as CF o plays an important role was confirmed from the experimental results that I 2 or Br 2 alone or Ar mixed gas had little effect.
CF4，C2F6ガスとBr2，I2ガスの混合ガスと同
様な効果を示すことが期待されるガスとして、
CBrF3，CBr2F2，CIF3，CI2F2のように、弗化炭
素CoFnの弗素の一部がBrもしくはＩに置換され
た形の分子構造を有するガスを挙げられる。これ
らのガスのうち、CBrF3やCBr2F2は消化剤用の
ガスとして知られ、安全性が極めて高く、
HalonF−13B1（CBrF3）、HalonF−12B2
（CBr2F2）の商品名で知られている。 As a gas that is expected to show the same effect as a mixed gas of CF 4 , C 2 F 6 gas and Br 2 , I 2 gas,
Examples include gases having a molecular structure in which part of the fluorine in fluorocarbon C o F n is replaced with Br or I, such as CBrF 3 , CBr 2 F 2 , CIF 3 , and CI 2 F 2 . Among these gases, CB r F 3 and CBr 2 F 2 are known as extinguishing gases and are extremely safe.
HalonF−13B1 (CBrF 3 ), HalonF−12B2
(CBr 2 F 2 ).
これらのガスについて本発明者が行つた実験の
結果をCBrF3を例にとつて述べると次の通りであ
る。CBrF3ガスは、プラズマ状態になると結合エ
ネルギが最も小さいBrかCBrF3分子から解離さ
れ、CF3とBr2の混合ガスと同様の効果を示すも
のと考えられる。 The results of experiments conducted by the present inventor on these gases are as follows, taking CBrF 3 as an example. When CBrF 3 gas enters a plasma state, it is dissociated from Br or CBrF 3 molecules, which have the smallest binding energy, and is thought to exhibit the same effect as a mixed gas of CF 3 and Br 2 .
第４図は、エツチング・テーブル材として石英
ガラスを使用し、CBrF3の流量15c.c.／min、高周
波電力50Wで得られた単結晶Si、多結晶シリコ
ン、Si3N4、ホトレジストAZ1350J、及びSiO2に
ついてのCBrF3ガス圧とエツチ速度の関係を、第
５図はガス圧を0.03Torrに固定し、200mmφの電
極を使用し、同じCBrF3流量で、第４図と同じ物
質について、高周波電力とエツチ速度の関係を示
す。図から明らかな通り、50W（0.16W／cm2）の
ような比較的小さな高周波電力においても、Siは
700Å／min以上のエツチ速度を示した。また、
SiのSiO2に対するエツチ速度比はSi：SiO2＝
６：１以上であつた。更に、Si3N4も能率よくエ
ツチングされ、Si3N4：SiO2＝４：１以上のエツ
チ速度比が得られた。また、ホトレジストのエツ
チ速度も小さく、Si：ホトレジスト＝３：１以上
のエツチ速度比が得られた。 Figure 4 shows monocrystalline Si, polycrystalline silicon, Si 3 N 4 , photoresist AZ1350J, and polycrystalline silicon, Si 3 N 4 , and photoresist AZ1350J obtained using quartz glass as the etching table material, CBrF 3 flow rate of 15 c.c./min, and high-frequency power of 50 W. Figure 5 shows the relationship between CBrF 3 gas pressure and etch rate for SiO 2 and SiO 2 , with the gas pressure fixed at 0.03 Torr, a 200 mmφ electrode, the same CBrF 3 flow rate, and the same material as in Figure 4. The relationship between high frequency power and etching speed is shown. As is clear from the figure, even at a relatively small high frequency power such as 50W (0.16W/cm 2 ), Si
The etch rate was over 700 Å/min. Also,
The etch rate ratio of Si to SiO 2 is Si:SiO 2 =
The ratio was 6:1 or more. Furthermore, Si 3 N 4 was also etched efficiently, and an etch rate ratio of Si 3 N 4 :SiO 2 =4:1 or more was obtained. Furthermore, the etch rate of the photoresist was low, and an etch rate ratio of Si:photoresist=3:1 or more was obtained.
SiとSiO2の選択エツチング特性及びアンダカ
ツトのないパターン形成特性を更に確認するた
め、パターン形成した厚さ0.5μｍのSiO2をマスク
としてSi基板をエツチングした結果、パターン幅
0.8μｍ、高さ（深さ）3μｍで側壁が垂直なパター
ンを得ることができた。この場合、エツチングさ
れた部分のSi面は、走査形電子顕微鏡による
10000倍の観察においても、鏡面状態が保たれて
いた。 In order to further confirm the selective etching characteristics of Si and SiO 2 and the pattern formation characteristics without undercuts, we etched the Si substrate using the patterned SiO 2 with a thickness of 0.5 μm as a mask.
A pattern with a vertical sidewall of 0.8 μm and a height (depth) of 3 μm could be obtained. In this case, the etched portion of the Si surface was examined using a scanning electron microscope.
Even when observed at 10,000x magnification, the mirror state was maintained.
CBrF3ガスでは、エツチング・テーブル材とし
てカーボンより石英ガラスの方がよい結果を与え
た。エツチング・テーブル材をカーボンとし、
CBrF3ガスを用いる場合や、I2もしくはBr2の混
合量を増加させすぎた場合に、Si面に付着物を生
ずることがあるが、CF4，C2F6ガスと、CBrF3，
CBr2F2，CIF3，CI2F2ガスなどを混合することに
より、Br2又はI2の割合（濃度）を調整して、エ
ツチング・テーブル材の種類やガス圧などの条件
に対応させることもできる。 For CBrF 3 gas, quartz glass gave better results than carbon as an etching table material. The etching table material is carbon,
When CBrF 3 gas is used or when the mixing amount of I 2 or Br 2 is increased too much, deposits may be formed on the Si surface.
By mixing CBr 2 F 2 , CIF 3 , CI 2 F 2 gas, etc., the ratio (concentration) of Br 2 or I 2 can be adjusted to correspond to conditions such as the type of etching table material and gas pressure. You can also do that.
ガス圧が0.1〜1Torrの領域で使用される平行
電極形プラズマ・エツチング装置も原理的にプラ
ズマ・スパツタ複合エツチング装置（反応性スパ
ツタ・エツチング装置）と同じ効果を利用してい
るものであるから、以上述べた方法を同様に良く
適用することができる。 Parallel electrode type plasma etching equipment used in the gas pressure range of 0.1 to 1 Torr also utilizes the same effect as plasma sputter combined etching equipment (reactive sputter etching equipment) in principle. The methods described above can be equally well applied.
本発明によるドライ・エツチング方法は、その
反応形式からわかるように、従来のCF4ガス・プ
ラズマ・エツチングを適用することができるすべ
ての材料についてアンダカツトなく、高精度にパ
ターン形成することができる。これにより半導体
集積回路の配線材料として重要なMoやMoSi2、
更に他の金属Ti，Ta，Ｗなど、一般には弗化物
が揮発性の物質に対して高精度のパターン形成が
可能となる。ただし、金属の場合では、CBrF3ガ
スにCF4ガスを混合するか、少量のO2を混合し、
多少高めのガス圧を用いる方が良い結果が得られ
る。 As can be seen from the reaction type, the dry etching method according to the present invention can form patterns with high precision without undercuts on all materials to which conventional CF 4 gas plasma etching can be applied. This allows Mo, MoSi 2 , which are important as wiring materials for semiconductor integrated circuits,
Furthermore, highly accurate pattern formation is possible for other metals such as Ti, Ta, and W, in which fluoride is generally volatile. However, in the case of metals, CBrF3 gas is mixed with CF4 gas or a small amount of O2 is mixed,
Better results can be obtained by using a slightly higher gas pressure.
エツチングの反応機構からわかるように、以上
述べたガスをイオン・ビーム・エツチング装置又
はイオン・シヤワ・エツチング装置に導入しても
プラズマ・スパツタ複合エツチング装置（反応性
スパツタ・エツチング装置）又は平行電極形プラ
ズマ・エツチング装置におけると同様に、弗化物
が揮発性の材料を高精度に選択エツチングするこ
とができる。 As can be seen from the reaction mechanism of etching, even if the above-mentioned gases are introduced into an ion beam etching device or an ion shower etching device, a plasma/sputter combined etching device (reactive sputter etching device) or a parallel electrode type etching device can be used. As in plasma etching equipment, fluoride can selectively etch volatile materials with high precision.
本発明はイオン入射による化学反応を利用した
エツチング法であるから、従来のプラズマ・エツ
チング法に比較して、均一性及び再現性がよく、
またエツチ速度のパターン形状依存性もないとい
う特長がある。 Since the present invention is an etching method that utilizes chemical reactions caused by ion injection, it has better uniformity and reproducibility than conventional plasma etching methods.
Another feature is that the etching speed does not depend on pattern shape.
Alのエツチング用ガスとして知られる四塩化
炭素（CCl4）をSiエツチングに適用することによ
つても、ある程度アンダカツトを減少させること
ができるという実験結果も得られたが、パターン
形成特性の優劣のほかに、油回転ポンプなどの排
気系への影響、安全性、ガス導入などの取扱い上
の各点から、本発明による方法の方が遥に優れて
いる。 Experimental results showed that undercuts can be reduced to some extent by applying carbon tetrachloride (CCl 4 ), known as an etching gas for Al, to Si etching, but the pattern formation characteristics are not as good or bad. In addition, the method according to the present invention is far superior in terms of handling, such as the effect on the exhaust system such as an oil rotary pump, safety, and gas introduction.
本発明によれば、SiO2をマスクとしてSi基板
の加工を高精度に行うこともできるので、金属な
どの不純物汚染に敏感な半導体材料に対して、金
属マスクを用いないでSiに高精度の加工を施すこ
とができる利点は大きい。 According to the present invention, it is also possible to process a Si substrate with high precision using SiO 2 as a mask, so it is possible to process Si substrates with high precision without using a metal mask for semiconductor materials that are sensitive to impurity contamination such as metals. The advantage of being able to process it is great.
また、CBrF3などの本発明に用いられるガスは
安全性、取扱い易さなどの点でも優れ、これまで
のフレオン・ガスを用いるプラズマ・スパツタ複
合エツチング装置（反応性スパツタ・エツチング
装置）と全く同様の装置構成、取扱いが可能であ
るという利点がある。 Furthermore, the gases used in the present invention, such as CBrF 3 , are superior in terms of safety and ease of handling, and are completely similar to conventional plasma sputter combined etching equipment (reactive sputter etching equipment) that uses Freon gas. It has the advantage that the device configuration and handling are possible.
第１図は従来のプラズマ・エツチングでホトレ
ジストをマスクとしてSiO2上に披着されたSi又
はSi3N4をエツチングしてパターン形成したもの
の断面図、第２図はプラズマ・スパツタ複合エツ
チングよりSi下地材料上に被着されたSiO2をエ
ツチングしたときの断面図、又は本発明により
SiO2上に被着されたSi又はSi3N4をエツチングし
たパターン形成したものの断面図、第３図はCF4
とI2の混合ガスを使用したときの高周波電力とエ
ツチ速度の関係を示す図、第４図及び第５図は
CBrF3ガスを使用したときのそれぞれCBrF3ガス
圧とエツチ速度の間及び高周波電力とエツチ速度
の間の関係を示す図である。
１……ホトレジスト、２……エツチングしよう
とする対象材料、３……下地材料。
Figure 1 is a cross-sectional view of a pattern formed by etching Si or Si 3 N 4 deposited on SiO 2 using photoresist as a mask using conventional plasma etching. A cross-sectional view of etched SiO 2 deposited on a base material, or according to the present invention.
Cross-sectional view of etched pattern of Si or Si 3 N 4 deposited on SiO 2 , Figure 3 shows CF 4
Figures 4 and 5 are diagrams showing the relationship between high frequency power and etching speed when using a mixed gas of
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between CBrF 3 gas pressure and etch rate and between high frequency power and etch rate when CBrF 3 gas is used. 1... Photoresist, 2... Target material to be etched, 3... Base material.
Claims (1)
一部が臭素又は沃素に置換された形の分子構造を
有するガス、もしくは弗化炭素と臭素、沃素、あ
るいは弗化炭素の弗素の一部が臭素又は沃素に置
換された形の分子構造を有するガスの混合ガスを
使用し、 エツチングされる試料はプラズマ状態の上記ガ
ス中のイオンによつて衝撃されるように配置さ
れ、 レジストをマスクとして、 弗化物が揮発性の物質の基板をエツチングする
ことを特徴とするドライ・エツチング方法。[Claims] 1. As an etching gas, a gas having a molecular structure in which part of the fluorine in carbon fluoride is replaced with bromine or iodine, or a gas containing a combination of carbon fluoride and bromine, iodine, or carbon fluoride. A mixed gas of gases having a molecular structure in which a portion of fluorine is replaced with bromine or iodine is used, and the sample to be etched is placed so as to be bombarded by the ions in the gas in a plasma state. A dry etching method characterized by etching a substrate containing a volatile fluoride substance using a resist as a mask.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20598182A JPS58100684A (en) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20598182A JPS58100684A (en) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | Dry etching method |
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|---|---|---|---|
| JP4531979A Division JPS55138834A (en) | 1979-04-16 | 1979-04-16 | Dry etching method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58100684A JPS58100684A (en) | 1983-06-15 |
| JPH0363209B2 true JPH0363209B2 (en) | 1991-09-30 |
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ID=16515916
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20598182A Granted JPS58100684A (en) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | Dry etching method |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4572686B2 (en) * | 2005-01-14 | 2010-11-04 | パナソニック電工株式会社 | Capacitive semiconductor physical quantity sensor and manufacturing method thereof |
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| ATE177877T1 (en) * | 1986-12-19 | 1999-04-15 | Applied Materials Inc | BROMINE ETCHING PROCESS FOR SILICON |
| JPS63261835A (en) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Fujitsu Ltd | Formation of electrode and wiring |
| WO1989003402A1 (en) * | 1987-10-07 | 1989-04-20 | Terumo Kabushiki Kaisha | Ultraviolet-absorbing polymer material and photoetching process |
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| JPS5713137A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-23 | Toshiba Corp | Amorphous alloy for magnetic head |
-
1982
- 1982-11-26 JP JP20598182A patent/JPS58100684A/en active Granted
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