JPH0359574B2 - - Google Patents
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- JPH0359574B2 JPH0359574B2 JP2090487A JP9048790A JPH0359574B2 JP H0359574 B2 JPH0359574 B2 JP H0359574B2 JP 2090487 A JP2090487 A JP 2090487A JP 9048790 A JP9048790 A JP 9048790A JP H0359574 B2 JPH0359574 B2 JP H0359574B2
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
- H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
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- H10P50/264—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means
- H10P50/266—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only
- H10P50/267—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only using plasmas
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基板上に存在し、有機ラツカー層で局
部的に覆われる金属又はポリシリコンの導電層
を、ハロゲン化合物および酸素化合物を含有して
いるガス混合物中にて形成されるプラズマの成分
に接触させて前記導電層をエツチングして半導体
装置を製造する方法に関するものである。
部的に覆われる金属又はポリシリコンの導電層
を、ハロゲン化合物および酸素化合物を含有して
いるガス混合物中にて形成されるプラズマの成分
に接触させて前記導電層をエツチングして半導体
装置を製造する方法に関するものである。
上記エツチングされる層は、例えば慣例のトン
ネル反応器におけるように、プラズマの電気的非
帯電の成分と接触するだけでなく、例えば慣例の
プレーナ反応器におけるようにプラズマの電気的
帯電および非帯電の成分の混合物とも接触し得
る。
ネル反応器におけるように、プラズマの電気的非
帯電の成分と接触するだけでなく、例えば慣例の
プレーナ反応器におけるようにプラズマの電気的
帯電および非帯電の成分の混合物とも接触し得
る。
斯種の方法は、例えば基板上に導電トラツクを
形成するために基板全体を金属またはポリ−Siの
導電層で覆い、この導電層を部分的に有機ラツカ
ー層で覆つて、半導体装置を製造するのに特に好
適である。有機ラツカー層で覆われない部分は上
述した方法により除去して、導電層の残存部分に
よつて所望な導電トラツクを形成する。実際上、
微細な導電トラツクパターンを実現するために
は、基板の厚さ方向に見て導電層が均一にエツチ
ング除去され、かつ有機ラツカー層が過度に侵さ
れないようにすることが極めて重要なことであ
る。
形成するために基板全体を金属またはポリ−Siの
導電層で覆い、この導電層を部分的に有機ラツカ
ー層で覆つて、半導体装置を製造するのに特に好
適である。有機ラツカー層で覆われない部分は上
述した方法により除去して、導電層の残存部分に
よつて所望な導電トラツクを形成する。実際上、
微細な導電トラツクパターンを実現するために
は、基板の厚さ方向に見て導電層が均一にエツチ
ング除去され、かつ有機ラツカー層が過度に侵さ
れないようにすることが極めて重要なことであ
る。
特開昭53−14571号には、基板上に存在し、有
機ラツカー層で局部的に覆われる層を、ハロゲン
化合物としてCF4を、酸素化合物としてCO2をそ
れぞれ含有しているガス混合物中にて形成される
プラズマの成分と接触させて上記層をエツチング
する前述した種類の方法が開示されている。
機ラツカー層で局部的に覆われる層を、ハロゲン
化合物としてCF4を、酸素化合物としてCO2をそ
れぞれ含有しているガス混合物中にて形成される
プラズマの成分と接触させて上記層をエツチング
する前述した種類の方法が開示されている。
斯かる従来法の場合、金属またはポリ−Siの導
電層を十分均一にエツチング除去し得るようにす
るためには、プラズマを形成するCF4／CO2のガ
ス混合物に相当多量のCO2を含有させる必要があ
ると云う欠点がある。しかしこの場合には、導電
層を局部的に覆う有機ラツカー層がプラズマ成分
によつて相当強度に侵される。これがため相当厚
いラツカー層を用いる必要があり、従つて相当粗
い導電トラツクパターンが得られることになる。
電層を十分均一にエツチング除去し得るようにす
るためには、プラズマを形成するCF4／CO2のガ
ス混合物に相当多量のCO2を含有させる必要があ
ると云う欠点がある。しかしこの場合には、導電
層を局部的に覆う有機ラツカー層がプラズマ成分
によつて相当強度に侵される。これがため相当厚
いラツカー層を用いる必要があり、従つて相当粗
い導電トラツクパターンが得られることになる。
本発明の目的は基板上にて有機ラツカー層で局
部的に覆われるポリ−Si層をプラズマエツチング
するに当り、ポリ−Si層を十分均一にエツチング
すると共に有機ラツカー層のエツチング速度のみ
を抑えることにある。
部的に覆われるポリ−Si層をプラズマエツチング
するに当り、ポリ−Si層を十分均一にエツチング
すると共に有機ラツカー層のエツチング速度のみ
を抑えることにある。
本発明は基板上に存在し、有機ラツカー層で局
部的に覆われるポリシリコン層を、ハロゲン化合
物として60〜70容量％のCF4および酸素化合物と
して25〜40容量％のNOを含有しているガス混合
物中に約５容量％のCOを添加することにより形
成されるプラズマ成分に接触させて前記ポリシリ
コン層をエツチングする工程を具えることを特徴
とする。
部的に覆われるポリシリコン層を、ハロゲン化合
物として60〜70容量％のCF4および酸素化合物と
して25〜40容量％のNOを含有しているガス混合
物中に約５容量％のCOを添加することにより形
成されるプラズマ成分に接触させて前記ポリシリ
コン層をエツチングする工程を具えることを特徴
とする。
プラズマが形成されるガス混合物に少量のCO
を添加するだけで、導電層がプラズマ成分によつ
て除去される速度および均一性は何等悪影響を受
けることなく、有機ラツカー層が除去されるエツ
チング速度のみが約1/10に低下するようになる。
この結果、有機ラツカー層を相当薄くすることが
できるため、相当微細な導電パターンを実現する
ことができる。
を添加するだけで、導電層がプラズマ成分によつ
て除去される速度および均一性は何等悪影響を受
けることなく、有機ラツカー層が除去されるエツ
チング速度のみが約1/10に低下するようになる。
この結果、有機ラツカー層を相当薄くすることが
できるため、相当微細な導電パターンを実現する
ことができる。
本発明による方法の好適例では、プラズマが形
成されるガス混合物にCO以外に、ハロゲン化合
物としてCF4を、酸素化合物としてNOおよび
CO2から成る群から選定した一種の成分を含有さ
せる。このようにすれば、ポリ−Siを有機ラツカ
ー層よりも約50倍速く除去することができ、また
約100cm2の基板を厚さ方向に見た場合に、表面の
各個所にて測定されるエツチング速度は最大エツ
チング速度の約10％以上にならなくなる。さら
に、酸素化合物としてNOを添加する場合には、
約2.5容量％まで空気が誤つて混入されても、基
板表面にて厚さ方向に見たエツチング速度の差に
悪影響が及ばなくなるが、このことは酸素化合物
としてCO2を添加するガス混合物中に形成される
プラズマについては云えない。したがつて斯かる
混合物は漏洩が左程完全でない装置でも相当簡単
に使用することができる。
成されるガス混合物にCO以外に、ハロゲン化合
物としてCF4を、酸素化合物としてNOおよび
CO2から成る群から選定した一種の成分を含有さ
せる。このようにすれば、ポリ−Siを有機ラツカ
ー層よりも約50倍速く除去することができ、また
約100cm2の基板を厚さ方向に見た場合に、表面の
各個所にて測定されるエツチング速度は最大エツ
チング速度の約10％以上にならなくなる。さら
に、酸素化合物としてNOを添加する場合には、
約2.5容量％まで空気が誤つて混入されても、基
板表面にて厚さ方向に見たエツチング速度の差に
悪影響が及ばなくなるが、このことは酸素化合物
としてCO2を添加するガス混合物中に形成される
プラズマについては云えない。したがつて斯かる
混合物は漏洩が左程完全でない装置でも相当簡単
に使用することができる。
図面につき本発明を説明する。
第１〜５図は本発明による方法を用いて電界効
果トランジスタを製造する順次の製造段における
断面図であり、この場合出発材料としてはＮ−形
Si基板１を用い、これをフイールド酸化物とも称
される厚さが約1000nｍのSiO2領域２によつて慣
例の方法で互いに隔離されたフイールドに分け
る。便宜上斯種フイールドを１個図示しただけで
あるが、実際上Si基板は斯種のフイールドを多数
具えている。
果トランジスタを製造する順次の製造段における
断面図であり、この場合出発材料としてはＮ−形
Si基板１を用い、これをフイールド酸化物とも称
される厚さが約1000nｍのSiO2領域２によつて慣
例の方法で互いに隔離されたフイールドに分け
る。便宜上斯種フイールドを１個図示しただけで
あるが、実際上Si基板は斯種のフイールドを多数
具えている。
フイールド酸化物２の形成後、Si基板１には厚
さが約10nｍの所謂ゲート酸化物の薄層３を形成
し、ついでゲート電極として作用する導電トラツ
クを形成するために、アセンブリに金属またはポ
リ−Siの層４および有機ラツカー層５を被着す
る。このラツカー層５は電界効果トランジスタの
ゲート位置を画成する作用もする（第２図）。
さが約10nｍの所謂ゲート酸化物の薄層３を形成
し、ついでゲート電極として作用する導電トラツ
クを形成するために、アセンブリに金属またはポ
リ−Siの層４および有機ラツカー層５を被着す
る。このラツカー層５は電界効果トランジスタの
ゲート位置を画成する作用もする（第２図）。
ついで、ラツカー層５で覆われていない部分の
ポリ−Si層４を後述するような方法により除去す
る。残存したポリ−Si層の下側のSiO2層３以外
の部分のSiO2層も慣例の方法で除去した後に、
これらの層を除去した部分のSi基板に慣例の方法
にてＰ−イオン・インプランテーシヨンによりト
ランジスタのソースおよびドレインとして後に作
用するるＰ−形Si領域６および７を形成する。
ポリ−Si層４を後述するような方法により除去す
る。残存したポリ−Si層の下側のSiO2層３以外
の部分のSiO2層も慣例の方法で除去した後に、
これらの層を除去した部分のSi基板に慣例の方法
にてＰ−イオン・インプランテーシヨンによりト
ランジスタのソースおよびドレインとして後に作
用するるＰ−形Si領域６および７を形成する。
ラツカー層５を除去した後、アセンブリに
SiO2の絶縁層８を慣例の方法で被覆し、この絶
縁層にＰ−形Si−領域６および７に接する窓１０
（第５図）をホトラツカーのマスク層９を介して
慣例の方法にて形成する（第４図）。
SiO2の絶縁層８を慣例の方法で被覆し、この絶
縁層にＰ−形Si−領域６および７に接する窓１０
（第５図）をホトラツカーのマスク層９を介して
慣例の方法にて形成する（第４図）。
窓１０の形成後、マスク層９を慣例の方法で除
去し、ついでアセンブリをソースおよびドレイン
電極として作用する導電トラツクの形成のために
金属またはポリ−Siの導電層１１によつて再び完
全に被覆する。この導電層１１の部分には慣例の
方法にて有機ラツカー層１２を部分的に被覆し、
その後この有機ラツカー層で覆われていない部分
の導電層も後述する方法によつて除去する。
去し、ついでアセンブリをソースおよびドレイン
電極として作用する導電トラツクの形成のために
金属またはポリ−Siの導電層１１によつて再び完
全に被覆する。この導電層１１の部分には慣例の
方法にて有機ラツカー層１２を部分的に被覆し、
その後この有機ラツカー層で覆われていない部分
の導電層も後述する方法によつて除去する。
導電トラツクを形成する場合には、Si基板１の
上にあり、しかも有機ラツカー層５および１２に
よつて局部的に覆われる導電層４および１１を、
ハロゲン化合物と酸素化合物を含有しているガス
混合物中で形成されるプラズマの成分に接触させ
て、上記有機ラツカー層で覆われていない部分の
導電層４および１１をエツチング除去する。本発
明によれば前記ハロゲン化合物をCF4とし、前記
酸素化合物をNOとする上記ガス混合物に約５容
量％のCOを添加する。このCOの添加は導電層４
または１１を除去する場合におけるそのエツチン
グ速度およびその均一性には殆ど影響を及ぼさ
ず、有機ラツカー層５または１２が除去される速
度だけが約1/10に低下することを確かめた。この
結果、ラツカー層５または１２を相当薄くするこ
とができるため、相当微細な導電トラツクパター
ンを実現することができる。
上にあり、しかも有機ラツカー層５および１２に
よつて局部的に覆われる導電層４および１１を、
ハロゲン化合物と酸素化合物を含有しているガス
混合物中で形成されるプラズマの成分に接触させ
て、上記有機ラツカー層で覆われていない部分の
導電層４および１１をエツチング除去する。本発
明によれば前記ハロゲン化合物をCF4とし、前記
酸素化合物をNOとする上記ガス混合物に約５容
量％のCOを添加する。このCOの添加は導電層４
または１１を除去する場合におけるそのエツチン
グ速度およびその均一性には殆ど影響を及ぼさ
ず、有機ラツカー層５または１２が除去される速
度だけが約1/10に低下することを確かめた。この
結果、ラツカー層５または１２を相当薄くするこ
とができるため、相当微細な導電トラツクパター
ンを実現することができる。
後述する例の場合には、直径が約100mmでSiO2
層上に層厚が250〜500nｍのMoまたはポリ−Si
の層を被覆したSi円板をプラズマエツチング反応
器内でエツチングした。エツチングしない部分は
厚さが1000〜1500nｍの有機ラツカー層によつて
マスクした。斯様に処理するSi円板は約125℃の
基板温度にて、周波数が約13.56MHzで、出力が
約150Wで、ガス流速度が100〜300SCC／minの
反応器中にて発生したエツチングプラズマと接触
させた。
層上に層厚が250〜500nｍのMoまたはポリ−Si
の層を被覆したSi円板をプラズマエツチング反応
器内でエツチングした。エツチングしない部分は
厚さが1000〜1500nｍの有機ラツカー層によつて
マスクした。斯様に処理するSi円板は約125℃の
基板温度にて、周波数が約13.56MHzで、出力が
約150Wで、ガス流速度が100〜300SCC／minの
反応器中にて発生したエツチングプラズマと接触
させた。
例
第６図はCF4とCO2またはCF4とNOのガス混合
物中にて約50Paの総圧力にて形成されるプラズ
マの非帯電成分と、比較のためのCF4とO2のガス
混合物中にて約50Paの総圧力にて形成されるプ
ラズマの非帯電成分でそれぞれポリ−Siをエツチ
ング除去するエツチング速度Ｒ（ｎｍ／min）を、
ガス混合物にそれぞれ添加するO2、NOおよび
CO2の量の容量％と関数として示した特性図であ
る。試験はトンネル反応器内で上記プラズマの所
謂「アフターグロー」（afterglow）で行なつた。
物中にて約50Paの総圧力にて形成されるプラズ
マの非帯電成分と、比較のためのCF4とO2のガス
混合物中にて約50Paの総圧力にて形成されるプ
ラズマの非帯電成分でそれぞれポリ−Siをエツチ
ング除去するエツチング速度Ｒ（ｎｍ／min）を、
ガス混合物にそれぞれ添加するO2、NOおよび
CO2の量の容量％と関数として示した特性図であ
る。試験はトンネル反応器内で上記プラズマの所
謂「アフターグロー」（afterglow）で行なつた。
第７図はCF4とCO2またはCF4とNOのガス混合
物中および比較のためのCF4とO2のガス混合物中
にて形成されるプラズマの非帯電成分でのエツチ
ング時に、Si−チツプを厚さ方向に見て、このSi
−チツプ上にて測定される最大エツチング速度を
％にて表わしたエツチング速度の最大差異、所謂
「不均一性」を、ガス混合物にそれぞれ添加す
るO2、NOおよびCO2の量の容量％の関数として
示した特性図である。
物中および比較のためのCF4とO2のガス混合物中
にて形成されるプラズマの非帯電成分でのエツチ
ング時に、Si−チツプを厚さ方向に見て、このSi
−チツプ上にて測定される最大エツチング速度を
％にて表わしたエツチング速度の最大差異、所謂
「不均一性」を、ガス混合物にそれぞれ添加す
るO2、NOおよびCO2の量の容量％の関数として
示した特性図である。
第８図はCF4とO2またはCF4とNOのガス混合
物中および比較のためのCF4とCO2のガス混合物
中にて形成されるプラズマの非帯電成分でのエツ
チング時におけるポリ−Siと有機ラツカーのエツ
チング速度の比、所謂「選択性」Ｓを、ガス混合
物にそれぞれ添加するO2、NOおよびCO2の量の
容量％の関数として示した特性図である。
物中および比較のためのCF4とCO2のガス混合物
中にて形成されるプラズマの非帯電成分でのエツ
チング時におけるポリ−Siと有機ラツカーのエツ
チング速度の比、所謂「選択性」Ｓを、ガス混合
物にそれぞれ添加するO2、NOおよびCO2の量の
容量％の関数として示した特性図である。
実際上ガス混合物の使用を可能とするために
は、不均一性を約10％以下にすべきであり、こ
のようにするには少なくとも20容量％のO2か、
少なくとも25容量％のCO2またはNOを添加した
ガス混合物を使用するのが好適である。特に、
O2をガス混合物に添加する場合には選択性が低
くなるので、有機ラツカーが侵される度合が相当
高くなる。少量のCOをガス混合物に添加しても
第６および７図の特性は殆ど変化しないが、第８
図に示す選択性の特性はこの図における縦軸に添
うスケール値を1/10に縮小したものとなる。これ
はホトラツカーの侵食性が10倍小さくなつたから
である。65容量％のCF4と35容量％のCO2の混合
物ではポリ−Siのエツチング速度が40nｍ／min
となり、ホトラツカーのエツチング速度が60n
ｍ／minとなつた。62容量％のCF4と、33容量％
のCO2と、５容量％のCOとの混合物ではポリ−
Siのエツチング速度が40nｍ／minとなり、ホト
ラツカーのエツチング速度が6nｍ／minとなつ
た。上記各ガス混合物におけるCO2をNOと置き
変えた場合、ポリ−Siのエツチング速度は何れの
場合にも80nｍ／minとなり、ホトラツカーのエ
ツチング速度はそれぞれ70nｍ／minおよび7n
ｍ／minとなつた。実際上、プラズマ反応系には
空気が混入されることが屡々あり、この混入空気
はエツチング処理の均一性に悪影響を及ぼすこと
になるが、CF4／NOのガス混合物を用いる場合
には、2.5容量％までの空気はエツチング処理の
均一性を変えないことを確かめた。しかし、例え
ばCF4／CO2の混合物ではそのようにはならな
い。従つて、CF4／NOの混合物は実際上相当簡
単に用いることができる。その理由はエツチング
反応器への空気の少量の侵入がエツチング作用に
影響を及ぼさないからである。
は、不均一性を約10％以下にすべきであり、こ
のようにするには少なくとも20容量％のO2か、
少なくとも25容量％のCO2またはNOを添加した
ガス混合物を使用するのが好適である。特に、
O2をガス混合物に添加する場合には選択性が低
くなるので、有機ラツカーが侵される度合が相当
高くなる。少量のCOをガス混合物に添加しても
第６および７図の特性は殆ど変化しないが、第８
図に示す選択性の特性はこの図における縦軸に添
うスケール値を1/10に縮小したものとなる。これ
はホトラツカーの侵食性が10倍小さくなつたから
である。65容量％のCF4と35容量％のCO2の混合
物ではポリ−Siのエツチング速度が40nｍ／min
となり、ホトラツカーのエツチング速度が60n
ｍ／minとなつた。62容量％のCF4と、33容量％
のCO2と、５容量％のCOとの混合物ではポリ−
Siのエツチング速度が40nｍ／minとなり、ホト
ラツカーのエツチング速度が6nｍ／minとなつ
た。上記各ガス混合物におけるCO2をNOと置き
変えた場合、ポリ−Siのエツチング速度は何れの
場合にも80nｍ／minとなり、ホトラツカーのエ
ツチング速度はそれぞれ70nｍ／minおよび7n
ｍ／minとなつた。実際上、プラズマ反応系には
空気が混入されることが屡々あり、この混入空気
はエツチング処理の均一性に悪影響を及ぼすこと
になるが、CF4／NOのガス混合物を用いる場合
には、2.5容量％までの空気はエツチング処理の
均一性を変えないことを確かめた。しかし、例え
ばCF4／CO2の混合物ではそのようにはならな
い。従つて、CF4／NOの混合物は実際上相当簡
単に用いることができる。その理由はエツチング
反応器への空気の少量の侵入がエツチング作用に
影響を及ぼさないからである。
例
約25容量％のNOと、約５容量％のCOを含有
しているCF4、NOおよびCOのガス混合物中に形
成されるプラズマの成分は、Moを1.75μｍ／min
の速度でエツチング除去し、また有機ラツカーを
10nｍ／minの速度にてエツチング除去するのに
好適であつた。
しているCF4、NOおよびCOのガス混合物中に形
成されるプラズマの成分は、Moを1.75μｍ／min
の速度でエツチング除去し、また有機ラツカーを
10nｍ／minの速度にてエツチング除去するのに
好適であつた。
第１〜５図は本発明による方法に基いて半導体
装置を製造する場合における順次の製造段におけ
る断面図、第６図はポリ−Siのエツチング速度を
示す特性図、第７図は基板上にて測定したポリ−
Siのエツチング速度の差異を示す特性図、第８図
は種々のガス混合物中に形成されるプラズマの成
分によつてポリ−Siおよびホトラツカーをエツチ
ングする場合に得られるエツチング速度の比を表
わす特性図である。 １……Ｎ−形Si基板、２……SiO2領域（フイ
ールド酸化物）、３……ゲート酸化物層、４……
金属またはポリ−Si層、５……有機ラツカー層、
６，７……Ｐ−形領域、８……絶縁層（SiO2
層）、９……ホトラツカーマスク層、１０……窓、
１１……金属またはポリ−Si層、１２……有機ラ
ツカー層。
装置を製造する場合における順次の製造段におけ
る断面図、第６図はポリ−Siのエツチング速度を
示す特性図、第７図は基板上にて測定したポリ−
Siのエツチング速度の差異を示す特性図、第８図
は種々のガス混合物中に形成されるプラズマの成
分によつてポリ−Siおよびホトラツカーをエツチ
ングする場合に得られるエツチング速度の比を表
わす特性図である。 １……Ｎ−形Si基板、２……SiO2領域（フイ
ールド酸化物）、３……ゲート酸化物層、４……
金属またはポリ−Si層、５……有機ラツカー層、
６，７……Ｐ−形領域、８……絶縁層（SiO2
層）、９……ホトラツカーマスク層、１０……窓、
１１……金属またはポリ−Si層、１２……有機ラ
ツカー層。
Claims (1)
- １ 基板上に存在し、有機ラツカー層で局部的に
覆われるポリシリコン層を、ハロゲン化合物とし
て60〜70容量％のCF4および酸素化合物として25
〜40容量％のNOを含有しているガス混合物中に
約５容量％のCOを添加することにより形成され
るプラズマ成分に接触させて前記ポリシリコン層
をエツチングする工程を具えることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8004007 | 1980-07-11 | ||
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