JPH06163471A - 半導体製造方法 - Google Patents
半導体製造方法Info
- Publication number
- JPH06163471A JPH06163471A JP33000592A JP33000592A JPH06163471A JP H06163471 A JPH06163471 A JP H06163471A JP 33000592 A JP33000592 A JP 33000592A JP 33000592 A JP33000592 A JP 33000592A JP H06163471 A JPH06163471 A JP H06163471A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体のシリコン窒化膜を、異方性形状にド
ライエッチングすると共にシリコン窒化膜の下地のシリ
コン酸化膜に対する選択性を高める。 【構成】 導波管1の下にドームの屋根形状をなす石英
ベルジャー2を設け、マイクロ波を導波管1から石英ベ
ルジャー2に向けて供給し、石英ベルジャー2の下方に
高周波電源を接続された基板ホルダ3を設けて、マイク
ロ波ダウンストリームエッチング装置を構成する。減圧
室6内にガス供給管7を介して供給されるプロセスガス
を三ふっ化窒素及び酸素を混合したものにする。減圧室
6内に生じる放電により発生したプラズマを試料4に導
きエッチングする。 【効果】 三ふっ化窒素から解離される窒素や反応生成
物により、シリコン窒化膜10の側壁が保護され、好適
に異方性形状にエッチングし得ると共に、酸素混合比を
適切化することにより選択性を高め得る。
ライエッチングすると共にシリコン窒化膜の下地のシリ
コン酸化膜に対する選択性を高める。 【構成】 導波管1の下にドームの屋根形状をなす石英
ベルジャー2を設け、マイクロ波を導波管1から石英ベ
ルジャー2に向けて供給し、石英ベルジャー2の下方に
高周波電源を接続された基板ホルダ3を設けて、マイク
ロ波ダウンストリームエッチング装置を構成する。減圧
室6内にガス供給管7を介して供給されるプロセスガス
を三ふっ化窒素及び酸素を混合したものにする。減圧室
6内に生じる放電により発生したプラズマを試料4に導
きエッチングする。 【効果】 三ふっ化窒素から解離される窒素や反応生成
物により、シリコン窒化膜10の側壁が保護され、好適
に異方性形状にエッチングし得ると共に、酸素混合比を
適切化することにより選択性を高め得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング方法
に関し、特に、半導体素子や半導体集積回路などの半導
体をマイクロ波ダウンストリームプラズマによるドライ
エッチングにて製造する半導体製造方法に関する。
に関し、特に、半導体素子や半導体集積回路などの半導
体をマイクロ波ダウンストリームプラズマによるドライ
エッチングにて製造する半導体製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、マイクロ波ダウンストリームプラ
ズマを用いてドライエッチングにより半導体集積回路を
製造することが考えられている。例えば、アルミニウム
配線膜形成後のパッシベーション膜(プラズマCVDに
よるシリコン窒化膜)のドライエッチングやレジストア
ッシング工程などに実用化されつつある。上記方法で
は、0.2〜1.5Torr程度の圧力の反応性ガス
(主にCF4 とO2 )を、真空室に導入し、マイクロ波
(2.45GHz)電界によりプラズマ化させ、ガス分子
から解離生成する反応性ラジカルやイオンによって試料
をドライエッチングする。
ズマを用いてドライエッチングにより半導体集積回路を
製造することが考えられている。例えば、アルミニウム
配線膜形成後のパッシベーション膜(プラズマCVDに
よるシリコン窒化膜)のドライエッチングやレジストア
ッシング工程などに実用化されつつある。上記方法で
は、0.2〜1.5Torr程度の圧力の反応性ガス
(主にCF4 とO2 )を、真空室に導入し、マイクロ波
(2.45GHz)電界によりプラズマ化させ、ガス分子
から解離生成する反応性ラジカルやイオンによって試料
をドライエッチングする。
【0003】しかしながら、上記ドライエッチング方法
を用いると、シリコン基板の上にシリコン酸化膜・シリ
コン窒化膜・フォトレジストをこの順に積層してシリコ
ン窒化膜をエッチングした際に、サイドエッチの大きい
等方性形状が生じる。そのため、異方性形状を要求され
るLOCOS形成工程中のシリコン窒化膜のエッチング
には適用できないという問題があった。
を用いると、シリコン基板の上にシリコン酸化膜・シリ
コン窒化膜・フォトレジストをこの順に積層してシリコ
ン窒化膜をエッチングした際に、サイドエッチの大きい
等方性形状が生じる。そのため、異方性形状を要求され
るLOCOS形成工程中のシリコン窒化膜のエッチング
には適用できないという問題があった。
【0004】また、異方性形状を得るには、従来、図3
に示されるような平行平板型プラズマエッチング方式に
てエッチングするものがある。図3に於いて、基板ホル
ダ21上に試料22が載置されており、その試料を基板
ホルダ21と共に覆うように下向きに凹状をなす石英チ
ャンバ23が基板ホルダ21上に設けられている。石英
チャンバ23の上部中央にはアノード電極24が設けら
れており、基板ホルダ21が接地されている。そして、
アノード電極24には高周波電圧が加えられ、石英チャ
ンバ23の上部から石英チャンバ23内にプロセスガス
が供給され、基板ホルダ22に開設された排気口から排
気されるようになっている。
に示されるような平行平板型プラズマエッチング方式に
てエッチングするものがある。図3に於いて、基板ホル
ダ21上に試料22が載置されており、その試料を基板
ホルダ21と共に覆うように下向きに凹状をなす石英チ
ャンバ23が基板ホルダ21上に設けられている。石英
チャンバ23の上部中央にはアノード電極24が設けら
れており、基板ホルダ21が接地されている。そして、
アノード電極24には高周波電圧が加えられ、石英チャ
ンバ23の上部から石英チャンバ23内にプロセスガス
が供給され、基板ホルダ22に開設された排気口から排
気されるようになっている。
【0005】しかしながら、上記プラズマエッチング装
置では、選択性が小さく(選択比が2〜3程度)、下地
のシリコン酸化膜を薄膜化(150〜100Å)した場
合に、その酸化膜がオーバエッチ時にエッチオフしてし
まうという問題があった。
置では、選択性が小さく(選択比が2〜3程度)、下地
のシリコン酸化膜を薄膜化(150〜100Å)した場
合に、その酸化膜がオーバエッチ時にエッチオフしてし
まうという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、シリコン窒化膜を
マイクロ波ダウンストリームプラズマを用いてドライエ
ッチングする際に、異方性形状にエッチングし得ると共
にシリコン窒化膜の下地のシリコン酸化膜に対する選択
性を高め得る半導体製造方法を提供することにある。
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、シリコン窒化膜を
マイクロ波ダウンストリームプラズマを用いてドライエ
ッチングする際に、異方性形状にエッチングし得ると共
にシリコン窒化膜の下地のシリコン酸化膜に対する選択
性を高め得る半導体製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、シリコン窒化膜をマイクロ波ダウンストリ
ームプラズマによるドライエッチングにて製造する半導
体製造方法であって、前記ドライエッチングに用いるプ
ロセスガスが、三ふっ化窒素と酸素とを混合したもので
あることを特徴とする半導体製造方法を提供することに
より達成される。
明によれば、シリコン窒化膜をマイクロ波ダウンストリ
ームプラズマによるドライエッチングにて製造する半導
体製造方法であって、前記ドライエッチングに用いるプ
ロセスガスが、三ふっ化窒素と酸素とを混合したもので
あることを特徴とする半導体製造方法を提供することに
より達成される。
【0008】
【作用】このように、シリコン窒化膜に対するドライエ
ッチングを行う際のプロセスガスに三ふっ化窒素と酸素
ガスとを混合したものを用いることにより、シリコン窒
化膜に対するエッチング速度を向上し得る。また、三ふ
っ化窒素から解離される窒素やSiNxOy などの反応生
成物によりシリコン窒化膜の側壁に保護膜が形成され、
深さ方向にエッチングが進行していくため、プロセスガ
スの処理圧力を低下できるとことと併せて、上記側壁へ
のエッチングを防止することができ、良好な異方性形状
を形成し得る。さらに、プロセスガスに酸素ガスを混合
することにより、下地シリコン酸化膜が露出したとき
に、シリコン酸化膜が三ふっ化窒素ガス及び酸素ガスと
反応して、シリコン酸化膜上にSiFxOy 、SiNxOy
といった反応生成物が形成され、これがふっ素ラジカル
によるSiO2 との反応速度を低下させる。従って、シ
リコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の選択性が高ま
り、シリコン酸化膜が露出しさらにエッチングされるこ
とを防止できる。
ッチングを行う際のプロセスガスに三ふっ化窒素と酸素
ガスとを混合したものを用いることにより、シリコン窒
化膜に対するエッチング速度を向上し得る。また、三ふ
っ化窒素から解離される窒素やSiNxOy などの反応生
成物によりシリコン窒化膜の側壁に保護膜が形成され、
深さ方向にエッチングが進行していくため、プロセスガ
スの処理圧力を低下できるとことと併せて、上記側壁へ
のエッチングを防止することができ、良好な異方性形状
を形成し得る。さらに、プロセスガスに酸素ガスを混合
することにより、下地シリコン酸化膜が露出したとき
に、シリコン酸化膜が三ふっ化窒素ガス及び酸素ガスと
反応して、シリコン酸化膜上にSiFxOy 、SiNxOy
といった反応生成物が形成され、これがふっ素ラジカル
によるSiO2 との反応速度を低下させる。従って、シ
リコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の選択性が高ま
り、シリコン酸化膜が露出しさらにエッチングされるこ
とを防止できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
いて詳しく説明する。
【0010】図1は、本発明が適用されたマイクロ波ダ
ウンストリームエッチング装置の一例を示す模式的断面
図である。本装置は、導波管1と、導波管1の下に設け
られたドームの屋根形状をなす石英ベルジャー2と、石
英ベルジャー2の下方に設けられた基板ホルダ3とによ
り形成されている。基板ホルダ3の上面には加工対象の
試料4が載置されている。
ウンストリームエッチング装置の一例を示す模式的断面
図である。本装置は、導波管1と、導波管1の下に設け
られたドームの屋根形状をなす石英ベルジャー2と、石
英ベルジャー2の下方に設けられた基板ホルダ3とによ
り形成されている。基板ホルダ3の上面には加工対象の
試料4が載置されている。
【0011】導波管1は、石英ベルジャー2を覆うよう
に下向きに拡開するように形成されており、その下部の
周壁部にメッシュ部5を設けられている。また、石英ベ
ルジャー2の凹状内面と基板ホルダ3とにより囲われた
減圧室6内には、ガス供給管7を介して外方の図示され
ないガス供給装置からプロセスガスが供給されるように
なっていると共に、基板ホルダ3には高周波電源が接続
されている。
に下向きに拡開するように形成されており、その下部の
周壁部にメッシュ部5を設けられている。また、石英ベ
ルジャー2の凹状内面と基板ホルダ3とにより囲われた
減圧室6内には、ガス供給管7を介して外方の図示され
ないガス供給装置からプロセスガスが供給されるように
なっていると共に、基板ホルダ3には高周波電源が接続
されている。
【0012】このようにして構成されたマイクロ波ダウ
ンストリームエッチング装置は、その導波管1からマイ
クロ波(2.45GHz)が石英ベルジャー2に向けて供
給され、減圧室6内に放電が生じ、それにより発生した
プラズマ(ラジカルやイオン)を試料4に導くことによ
り試料4の表面をエッチングするものである。このと
き、ガス供給管7から供給されるプロセスガスは三ふっ
化窒素及び酸素を混合したものであり、三ふっ化窒素を
40SCCM、酸素を10SCCMの各流量にて導入す
る。
ンストリームエッチング装置は、その導波管1からマイ
クロ波(2.45GHz)が石英ベルジャー2に向けて供
給され、減圧室6内に放電が生じ、それにより発生した
プラズマ(ラジカルやイオン)を試料4に導くことによ
り試料4の表面をエッチングするものである。このと
き、ガス供給管7から供給されるプロセスガスは三ふっ
化窒素及び酸素を混合したものであり、三ふっ化窒素を
40SCCM、酸素を10SCCMの各流量にて導入す
る。
【0013】そして図1の装置により、0.15Tor
rの圧力下で、マイクロ波パワーを600Wにすると共
に、基板ホルダ3に印加する高周波バイアスパワーを3
0Wにして、LOCOS形成工程上のシリコン窒化膜
(アクティブ領域形成用シリコン窒化膜)をエッチング
したときのエッチング断面形状を図2に示す。図2に
は、シリコン基板8上に下地のシリコン酸化膜9を形成
し、シリコン酸化膜9の上に積層されたシリコン窒化膜
10の上にレジストからなるエッチングマスク11を一
部設けて、そのエッチングマスク11を除いた部分のシ
リコン窒化膜10をエッチングした形状が示されてい
る。
rの圧力下で、マイクロ波パワーを600Wにすると共
に、基板ホルダ3に印加する高周波バイアスパワーを3
0Wにして、LOCOS形成工程上のシリコン窒化膜
(アクティブ領域形成用シリコン窒化膜)をエッチング
したときのエッチング断面形状を図2に示す。図2に
は、シリコン基板8上に下地のシリコン酸化膜9を形成
し、シリコン酸化膜9の上に積層されたシリコン窒化膜
10の上にレジストからなるエッチングマスク11を一
部設けて、そのエッチングマスク11を除いた部分のシ
リコン窒化膜10をエッチングした形状が示されてい
る。
【0014】ところで、従来例の図3で示したプラズマ
エッチング装置では、CF4 を80SCCM、酸素を2
0SCCMの各流量にて導入し、マイクロ波パワーを1
000Wにすると共に、0.6Torrの圧力下でエッ
チングする場合があり、その場合には等方性形状になっ
ていた。これに対して、本発明の装置によるエッチング
によれば、三ふっ化窒素と酸素とを混合したプロセスガ
スを用いていることから、三ふっ化窒素から解離される
窒素や、SiNxOy などの反応生成物により、シリコン
窒化膜10のエッチング部分の側壁が保護される。従っ
て、シリコン窒化膜10に対するエッチング中に於ける
ふっ素ラジカルによるサイドエッチを防止して、深さ方
向のみにエッチングを進行させることができ、図2に示
される異方性形状が容易に得られるため、より一層微細
化された配線形状のエッチングを行うことができる。
エッチング装置では、CF4 を80SCCM、酸素を2
0SCCMの各流量にて導入し、マイクロ波パワーを1
000Wにすると共に、0.6Torrの圧力下でエッ
チングする場合があり、その場合には等方性形状になっ
ていた。これに対して、本発明の装置によるエッチング
によれば、三ふっ化窒素と酸素とを混合したプロセスガ
スを用いていることから、三ふっ化窒素から解離される
窒素や、SiNxOy などの反応生成物により、シリコン
窒化膜10のエッチング部分の側壁が保護される。従っ
て、シリコン窒化膜10に対するエッチング中に於ける
ふっ素ラジカルによるサイドエッチを防止して、深さ方
向のみにエッチングを進行させることができ、図2に示
される異方性形状が容易に得られるため、より一層微細
化された配線形状のエッチングを行うことができる。
【0015】また、不要なシリコン窒化膜10がエッチ
ングされて下地のシリコン酸化膜9が一部露出し始める
と、SiO2 とプロセスガス中の酸素との反応によっ
て、SiFxOy という反応生成物がSiO2 上に堆積す
る。従って、プロセスガス中の酸素ガスの混合比を高め
ることにより、シリコン窒化膜10のシリコン酸化膜9
に対する選択性を大幅に向上することができ、下地のシ
リコン酸化膜9を、従来の300Åに対して、200Å
にしたり、さらに100Åというように、より一層薄膜
化した場合でも、下地のシリコン酸化膜9がエッチング
されることがない。なお、その選択比は、従来では2〜
3であったが、本発明によれば10〜20である。ま
た、酸素ガスの混合比は、35%以上に高め過ぎるとシ
リコン窒化膜10のエッチング速度が逆に低下してしま
うため、35%以下の適度な混合比にすると良い。
ングされて下地のシリコン酸化膜9が一部露出し始める
と、SiO2 とプロセスガス中の酸素との反応によっ
て、SiFxOy という反応生成物がSiO2 上に堆積す
る。従って、プロセスガス中の酸素ガスの混合比を高め
ることにより、シリコン窒化膜10のシリコン酸化膜9
に対する選択性を大幅に向上することができ、下地のシ
リコン酸化膜9を、従来の300Åに対して、200Å
にしたり、さらに100Åというように、より一層薄膜
化した場合でも、下地のシリコン酸化膜9がエッチング
されることがない。なお、その選択比は、従来では2〜
3であったが、本発明によれば10〜20である。ま
た、酸素ガスの混合比は、35%以上に高め過ぎるとシ
リコン窒化膜10のエッチング速度が逆に低下してしま
うため、35%以下の適度な混合比にすると良い。
【0016】
【発明の効果】このように本発明によれば、マイクロ波
ダウンストリームエッチングに於いて三ふっ化窒素ガス
と酸素ガスとを混合したものをプロセスガスとして使用
することにより、アクティブ領域用シリコン窒化膜をサ
イドエッチのない垂直面を有する異方性形状にエッチン
グすることができ、半導体回路の高密度・高集積化に於
ける微細化形状に適用可能であると共に、選択性を大幅
に高めることができるため、極めて良好なエッチング断
面形状を形成することができる。
ダウンストリームエッチングに於いて三ふっ化窒素ガス
と酸素ガスとを混合したものをプロセスガスとして使用
することにより、アクティブ領域用シリコン窒化膜をサ
イドエッチのない垂直面を有する異方性形状にエッチン
グすることができ、半導体回路の高密度・高集積化に於
ける微細化形状に適用可能であると共に、選択性を大幅
に高めることができるため、極めて良好なエッチング断
面形状を形成することができる。
【図1】本発明が適用されたマイクロ波ダウンストリー
ムエッチング装置の模式的断面図。
ムエッチング装置の模式的断面図。
【図2】本発明のエッチングによる半導体の要部断面
図。
図。
【図3】従来のドライエッチング装置の模式的断面図。
1 導波管 2 石英ベルジャー 3 基板ホルダ 4 試料 5 メッシュ部 6 減圧室 7 ガス供給管 8 シリコン基板 9 シリコン酸化膜 10 シリコン窒化膜 11 エッチングマスク 21 基板ホルダ 22 基板ホルダ 23 石英チャンバ 24 アノード電極
Claims (1)
- 【請求項1】 シリコン窒化膜をマイクロ波ダウンスト
リームプラズマによるドライエッチングにて製造する半
導体製造方法であって、 前記ドライエッチングに用いるプロセスガスが、三ふっ
化窒素と酸素とを混合したものであることを特徴とする
半導体製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33000592A JPH06163471A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 半導体製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33000592A JPH06163471A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 半導体製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06163471A true JPH06163471A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18227708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33000592A Withdrawn JPH06163471A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 半導体製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06163471A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010054515A (ko) * | 1999-12-07 | 2001-07-02 | 윤종용 | 스퍼터링장치의 실드(shield) 구조 |
US6828251B2 (en) * | 2002-02-15 | 2004-12-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for improved plasma etching control |
JP2014060413A (ja) * | 2010-03-04 | 2014-04-03 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP33000592A patent/JPH06163471A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010054515A (ko) * | 1999-12-07 | 2001-07-02 | 윤종용 | 스퍼터링장치의 실드(shield) 구조 |
US6828251B2 (en) * | 2002-02-15 | 2004-12-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for improved plasma etching control |
JP2014060413A (ja) * | 2010-03-04 | 2014-04-03 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |