JPH06318576A - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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JPH06318576A
JPH06318576A JP12830993A JP12830993A JPH06318576A JP H06318576 A JPH06318576 A JP H06318576A JP 12830993 A JP12830993 A JP 12830993A JP 12830993 A JP12830993 A JP 12830993A JP H06318576 A JPH06318576 A JP H06318576A
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JP
Japan
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film
silicon oxide
oxide film
polysilicon film
polysilicon
Prior art date
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Application number
JP12830993A
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English (en)
Inventor
Toshiro Mihashi
敏郎 三橋
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差を有するポリシリコン膜を膜残りなくし
かも精度良くドライエッチングする。 【構成】 半導体基板10の上面において段差を有する
形状に成膜されたポリシリコン膜12をドライエッチン
グする方法であって、第1の工程では、半導体基板10
の表面に対して垂直方向にのみ成長させる異方性成膜に
よって、ポリシリコン膜12の表面にシリコン酸化膜1
3を成膜する。第2の工程では、シリコン酸化膜13の
上面の必要部分にレジスト膜14を形成すると共に、シ
リコン酸化膜13をマスクにしてポリシリコン膜12の
露出部分を選択的に等方性エッチングする。第3の工程
ではレジスト膜14をマスクにして、シリコン酸化膜1
3とポリシリコン膜12とを異方性エッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特には半導体装置の製造工程において段差を有
するポリシリコン膜をドライエッチングする方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、デバイスの高集積化に伴い、デバ
イス構造の多層化が進んでいる。これによって、ウエハ
表面の段差アスペクト比はますます高くなる傾向にあ
る。したがって、半導体装置の製造工程においては、高
アスペクト比の段差が形成されたウエハの上面に、ポリ
シリコン等のパターンを精度良く形成する技術が求めら
れている。
【0003】以下、下地に段差を有するポリシリコン膜
のドライエッチングを説明する。図2に示すように、ウ
エハ2には、段差を有する状態に形成された酸化膜21
の上面にポリシリコン膜22が成膜されている。
【0004】上記のように構成されたウエハ2におい
て、ポリシリコン膜22をドライエッチングする場合、
ポリシリコン膜22の上面にレジスト膜23のパターン
を形成する。そして、パターン化したレジスト膜23を
マスクにして、ポリシリコン膜22をドライエッチング
する。
【0005】上記ドライエッチングを異方性の強い条件
で行った場合には、図3に示すようにレジスト膜23下
のポリシリコン膜22は、寸法変換差を抑えて良い垂直
形状を得る。但し、上記の場合には異方性の強い条件で
あるため、通常のエッチング時間では段差の側壁部分の
ポリシリコン膜22がエッチング除去されずに、膜残り
22aが発生する。そこで、エッチング時間を長くする
ことによって、上記膜残り22aを除去している。
【0006】また、図2のポリシリコン膜22のエッチ
ングを等方的に行ったた場合には、図4に示すように段
差の側壁部分のポリシリコン膜22も完全にエッチング
除去される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のドライ
エッチング方法には、以下のような課題があった。すな
わち、ポリシリコン膜22のドライエッチングを異方性
の強い条件で行った場合には、膜残り22aを除去する
ためにエッチング時間を長くするが、これによって下地
の酸化膜21にもエッチングの影響が及び、酸化膜21
の膜厚が薄くなってしまう。あるいは、エッチング時間
を長くすることによって、レジスト膜23がエッチング
され、ポリシリコン膜22のパターンに目標寸法が得ら
れない。
【0008】また、ポリシリコン膜22を等方的にドラ
イエッチングする場合には、サイドエッチングによりレ
ジスト膜23の下方のポリシリコン膜22にまでエッチ
ングが及び、ポリシリコン膜22のパターン寸法がレジ
スト膜23より小さくなる。さらに、エッチングによる
ポリシリコン膜22の形状がテーパー状になり、良い異
方性形状が得られない。
【0009】そこで、本発明では上記の課題を解決する
ドライエッチング方法を提供し、半導体装置の信頼性を
向上させることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のドライエッチング方法は、半導体基板の上
面において段差を有する形状に成膜されたポリシリコン
膜をドライエッチングする方法であって、以下の手順に
したがって行う。先ず、第1の工程では、上記半導体基
板の表面に対して垂直方向にのみ成長させる異方性成膜
によって、上記ポリシリコン膜の表面にシリコン酸化膜
を成膜する。次いで、第2の工程では、上記シリコン酸
化膜の上面の必要部分にレジスト膜を形成し、その後上
記シリコン酸化膜をマスクにして上記ポリシリコン膜の
露出部分を選択的に等方性エッチングするか、あるいは
上記シリコン酸化膜をマスクにして上記ポリシリコン膜
の露出部分を選択的に等方性エッチングし、その後上記
シリコン酸化膜の上面の必要部分にレジスト膜を形成す
る。そして、第3の工程では上記レジスト膜をマスクに
して、上記シリコン酸化膜と上記ポリシリコン膜とを異
方性エッチングする。また、上記のドライエッチング方
法において、上記シリコン酸化膜の異方性成膜は、上記
ポリシリコン膜への酸素イオンの注入によることを特徴
とする。さらに、上記のドライエッチング方法におい
て、上記シリコン酸化膜の異方性成膜は、上記ポリシリ
コン膜への酸素プラズマのCVDによることを特徴とす
る。
【0011】
【作用】第1の工程では、半導体基板の表面に対して垂
直方向にのみ成長する異方性成膜技術によって、ポリシ
リコン膜の表面にシリコン酸化膜を成膜する。このた
め、段差の側壁部分にはシリコン酸化膜は成膜されずポ
リシリコン膜が露出した状態になる。したがって、第2
の工程でポリシリコン膜に対して選択的かつ異方的エッ
チングを行うと、上記シリコン酸化膜をマスクにして側
壁部分に露出しているポリシリコン膜がエッチング除去
される。そして、第3の工程では、異方性エッチングに
よってシリコン酸化膜とポリシリコン膜がエッチングさ
れるため、レジスト膜の下方のポリシリコン膜は良い異
方性形状が得られる。また、ポリシリコン膜への酸素イ
オンの注入では、注入するイオンは一定方向に向かって
照射されるため、その照射方向にのみ酸素イオンが注入
されシリコン酸化膜が異方的に成長する。さらに、ポリ
シリコン膜への酸素プラズマのCVDでは、酸素プラズ
マ中に存在する酸素イオンが一定方向に向かって照射さ
れるため、その照射方向にのみ酸素イオンが注入されシ
リコン酸化膜が異方的に成長する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本実施例を説明するウエハの要部断面図
である。ドライエッチングを行うウエハ1は、半導体基
板10の上面に酸化膜11が形成されている。この酸化
膜11の表面は、半導体基板10の上面に形成された配
線パターン(図示せず)等によって段差が形成されてい
る。そして、この酸化膜11の上面には、所定膜厚のポ
リシリコン膜12が成膜されており、下地の酸化膜11
の段差の影響によって、当該ポリシリコン膜12も段差
を有する形状になっている。ここで、ポリシリコン膜1
2の膜厚は例えば1000Åとする。
【0013】上記のように段差を有するポリシリコン膜
12のドライエッチングは、以下の手順にしたがって行
う。先ず、ポリシリコン膜12の上面に、例えば200
Åのシリコン酸化膜13を異方性成膜する。上記のシリ
コン酸化膜13の異方性成膜は、イオンインプラ装置を
用いたイオン注入法によって行う。この場合、半導体基
板10の表面に対して酸素イオンを垂直に打ち込み、酸
素イオンが注入された領域のポリシリコン膜12の表面
層にシリコン酸化膜13を形成する。
【0014】次いで、図1(2)に示すように、シリコ
ン酸化膜13の上面にレジスト膜14をパターン形成
し、その後、シリコン酸化膜13をマスクにして表面に
露出しているポリシリコン膜12を選択的に異方性エッ
チングする。上記レジスト膜14は、ホトリソ工程によ
ってシリコン酸化膜13上の必要部分にパターン形成す
る。また、上記ポリシリコン膜12の選択的な異方性エ
ッチングは、有磁場マイクロプラズマエッチング装置を
用い、エッチングガスに例えばSF6 を使用して行う。
エッチング条件の一例としては、エッチングガス流量=
100SCCM(Standard Cubic CM /Min ),チャン
バ内ガス圧力=100mTorr,マイクロ波パワー=
400W,RFパワー=0Wに設定し、10秒間放電を
行う。
【0015】上記エッチングの後、図1(3)に示すよ
うに、レジスト膜14をマスクにしてシリコン酸化膜1
3とポリシリコン膜12とを異方性エッチングする。こ
の異方性エッチングは、上記に引き続いて、有磁場マイ
クロプラズマエッチング装置を用い、エッチングガスを
SF6 とCH2 2 の混合ガスに切り換えて行う。エッ
チング条件の一例としては、SF6 ガス流量=40SC
CM,CH2 2ガス流量=60SCCM,チャンバ内
ガス圧力=10mTorr,マイクロ波パワー=400
W,RFパワー=30Wに設定する。
【0016】上記手順によれば、以下のようにドライエ
ッチングが進行する。先ず、図1(1)に示したポリシ
リコン膜12の表面に対するシリコン酸化膜13の異方
性成膜では、半導体基板10に対して垂直に酸素イオン
を打ち込むことによって、段差の側壁部分のポリシリコ
ン膜12へ酸素イオンが注入されないようにしている。
これによって、段差の側壁部分ではシリコン酸化膜13
が成膜されず、当該側壁部分のポリシリコン膜12が露
出した状態になる。
【0017】上記の状態のウエハ1に対して、ポリシリ
コン膜12の選択的な等方性エッチングを施すが、こで
は、エッチングガスにSF6 を使用することによって、
シリコン酸化膜13に対するポリシリコン膜12のエッ
チング選択性を得ている。また、RFパワーを0Wにし
てエッチングを行うことによって、ウエハ1へのイオン
の照射エネルギーを抑えてエッチングの等方性を得てい
る。これによって、図1(2)に示したようにシリコン
酸化膜13をマスクにして、段差の側壁部分に露出して
いるポリシリコン膜12がエッチング除去された状態に
なる。
【0018】次いで行うシリコン酸化膜13とポリシリ
コン膜12の異方性エッチングでは、エッチングガスに
SF6 とCH2 2 の混合ガスを使用することによっ
て、シリコン酸化膜13とポリシリコン膜12とをエッ
チングする。また、RFパワーを30Wにしてエッチン
グを行うことによって、ウエハ1へのイオンの照射エネ
ルギーを上げてエッチングの異方性を得ている。これに
よって、図1(3)に示したようにレジスト膜14をマ
スクにてエッチングされるシリコン酸化膜13とポリシ
リコン膜12とに良い異方性形状が得られる。
【0019】次に、本発明の他の実施例を、上記実施例
と同様の図1を用いて説明する。この実施例は、上記の
実施例におけるシリコン酸化膜13の異方性成膜を、プ
ラズマ生成装置を用いた酸素プラズマのCVDにて行う
ものである。
【0020】上記の異方性成膜では、放電条件を、O2
ガス流量=50SCCM,チャンバ内ガス圧力=1mT
orr,マイクロ波パワー=500W,RFパワー=5
0Wに設定してシリコン酸化膜13の成膜を行う。
【0021】上記のように、シリコン酸化膜13を成膜
した後、上記実施例と同様の手順でポリシリコン膜12
のドライエッチングを行う。
【0022】上記手順によれば、ポリシリコン膜12へ
の酸素プラズマのCVDにおいて、酸素プラズマ中に存
在する酸素イオンが半導体基板10に対して垂直に入射
するため、段差の側壁部分にはシリコン酸化膜13が成
膜されず、上記実施例と同様にポリシリコン膜12が露
出した状態になる。そしてこの状態のウエハ1に対し
て、上記実施例と同様のドライエッチングを行うため、
段差の側壁部分のポリシリコン膜12はエッチング除去
され、かつシリコン酸化膜13とポリシリコン膜12と
は、レジスト膜14をマスクにした良い異方性形状が得
られる。
【0023】上記で説明した2つの実施例においては、
シリコン酸化膜13の上面にレジスト膜14を形成した
後に、当該シリコン酸化膜13をマスクにしてポリシリ
コン膜12を選択的に等方性エッチングする場合を説明
した。しかし、本発明は、シリコン酸化膜13をマスク
にしてポリシリコン膜12を選択的に等方性エッチング
した後に、シリコン酸化膜13の上面にレジスト膜14
を形成しても良い。
【0024】また、シリコン酸化膜13の成膜条件は、
上記の2つの実施例で示した条件に限るものではなく、
シリコン酸化膜13が異方的に成膜される条件であれば
良い。さらに、ポリシリコン膜12及びシリコン酸化膜
13のエッチング条件に関しても、上記の設定に限るも
のではなく、工程によって異方性エッチングあるいは等
方性エッチングされる条件であれば良い。
【0025】
【発明の効果】以上実施例で説明したように、本発明に
よれば段差を有するポリシリコン膜のドライエッチング
において、異方的に成膜したシリコン酸化膜をマスクに
してポリシリコン膜を選択的に等方性エッチングし、そ
の後にレジスト膜をマスクにしてシリコン酸化膜とポリ
シリコン膜を異方性エッチングする。このため、段差の
側壁部分のポリシリコン膜がエッチング除去され、しか
もエッチングによって形成されたポリシリコン膜のパタ
ーンに良い異方性形状が得られる。したがって、段差の
側壁部分に膜残りもなく、精度良くポリシリコン膜のパ
ターンを形成することができるため、半導体装置の信頼
性の向上が期待される。また、酸素イオンの注入によっ
て、ポリシリコン膜の表面にシリコン酸化膜が異方性成
膜されるため、段差を有するポリシリコン膜を膜残りな
くしかも良い異方性形状にドライエッチングすることが
できる。さらに、酸素プラズマのCVDによって、ポリ
シリコン膜の表面にシリコン酸化膜が異方性成膜される
ため、上記と同様に段差を有するポリシリコン膜をドラ
イエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図である。
【図2】従来例を説明する図である。
【図3】従来例を説明する図である。
【図4】従来例を説明する図である。
【符号の説明】
10 半導体基板 12 ポリシリコン膜 13 シリコン酸化膜 14 レジスト膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の上面において段差を有する
    形状に成膜されたポリシリコン膜をドライエッチングす
    る方法であって、 前記半導体基板の表面に対して垂直方向にのみ成長させ
    る異方性成膜によって、前記ポリシリコン膜の表面にシ
    リコン酸化膜を成膜する第1の工程と、 前記シリコン酸化膜の上面の必要部分にレジスト膜を形
    成し、その後前記シリコン酸化膜をマスクにして前記ポ
    リシリコン膜の露出部分を選択的に等方性エッチングす
    るか、あるいは前記シリコン酸化膜をマスクにして前記
    ポリシリコン膜の露出部分を選択的に等方性エッチング
    し、その後前記シリコン酸化膜の上面の必要部分にレジ
    スト膜を形成する第2の工程と、 前記レジスト膜をマスクにして、前記シリコン酸化膜と
    前記ポリシリコン膜とを異方性エッチングする第3の工
    程とを行うことを特徴とするポリシリコンのドライエッ
    チング方法。
  2. 【請求項2】 前記請求項1記載のドライエッチング方
    法において、前記シリコン酸化膜の異方性成膜は、前記
    ポリシリコン膜への酸素イオンの注入によることを特徴
    とするドライエッチング方法。
  3. 【請求項3】 前記請求項2記載のドライエッチング方
    法において、前記シリコン酸化膜の異方性成膜は、前記
    ポリシリコン膜への酸素プラズマのCVDによることを
    特徴とするドライエッチング方法。
JP12830993A 1993-04-30 1993-04-30 ドライエッチング方法 Pending JPH06318576A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766441A (en) * 1995-03-29 1998-06-16 Robert Bosch Gmbh Method for manfacturing an orifice plate
JP2018182103A (ja) * 2017-04-14 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
JP2018182104A (ja) * 2017-04-14 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

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