JPH0547977B2 - - Google Patents
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- JPH0547977B2 JPH0547977B2 JP1016382A JP1638289A JPH0547977B2 JP H0547977 B2 JPH0547977 B2 JP H0547977B2 JP 1016382 A JP1016382 A JP 1016382A JP 1638289 A JP1638289 A JP 1638289A JP H0547977 B2 JPH0547977 B2 JP H0547977B2
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、半導体基板上の熱酸化膜(SiO2
膜)およびPSG膜(リンシリカガラス膜)に対
するドライエツチング方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a thermal oxide film (SiO 2
The present invention relates to a dry etching method for a PSG film (phosphorus silica glass film) and a PSG film (phosphorus silica glass film).
(従来の技術)
従来、半導体基板上の酸化膜(熱酸化膜および
PSG膜)に対するエツチング方法としては、HF
(弗化水素酸)の緩衝溶液を用いたウエツト法に
よるエツチング方法があつた。このウエツト法に
よつて熱酸化膜およびPSG膜をエツチングした
場合、そのエツチング速度比は、熱酸化膜が1に
対して、PSG膜が気相成長後で7〜8倍、その
PSG膜を気相成長後アニール処理した後では5
〜6倍であつた。(Conventional technology) Conventionally, oxide films (thermal oxide films and
The etching method for PSG film is HF
There was a wet etching method using a buffer solution of (hydrofluoric acid). When a thermal oxide film and a PSG film are etched by this wet method, the etching rate ratio is 1 for the thermal oxide film and 7 to 8 times that for the PSG film after vapor phase growth.
5 after annealing the PSG film after vapor phase growth.
It was ~6 times as hot.
しかるに、ウエツト法では、エツチングが等方
的に進行し、かつホトレジストとPSG膜の密着
性がよくないため、ホトレジスト膜下のアンダー
カツトが非常に大きく発生するという欠点があ
り、寸法精度が劣るものであつた。 However, with the wet method, etching progresses isotropically and the adhesion between the photoresist and PSG film is poor, resulting in a very large undercut under the photoresist film, resulting in poor dimensional accuracy. It was hot.
このようなウエツト法に代つて、ドライエツチ
ング方法が、上記熱酸化膜およびPSG膜のエツ
チングに用いられるようになつてきた。ドライエ
ツチング方法は、エツチングを、溶液を用いずに
ガスプラズマで行う方法である。ドライエツチン
グ方法の典型例は、筒状の2重の電極のうち、内
側の電極の内部に半導体基板(熱酸化膜および
PSG膜が形成されている)を配置し、フレオン
系ガス(CF4,C2F6など)を流し、上記電極間に
高周波電圧を印加するものである。 Instead of such a wet method, a dry etching method has come to be used for etching the above-mentioned thermal oxide film and PSG film. The dry etching method is a method in which etching is performed using gas plasma without using a solution. A typical example of the dry etching method is to deposit a semiconductor substrate (thermal oxide film and
A Freon-based gas (CF 4 , C 2 F 6 , etc.) is passed through the electrodes, and a high-frequency voltage is applied between the electrodes.
しかるに、このようなドライエツチング方法で
は、エツチングが等方的に進行すること、および
エツチング量のバラツキが大きいことの2つの欠
点がある。その理由は、内側の電極の内部では電
界がほとんど零であり、エツチングは電界の影響
を受けずにプラズマのみによつて行われるため等
方的にエツチングが進行すること、およびガスが
半導体基板に対して垂直に流れるため乱流とな
り、エツチングのバラツキが大きくなると考えら
れる。 However, such a dry etching method has two drawbacks: etching proceeds isotropically and the amount of etching varies widely. The reason for this is that the electric field inside the inner electrode is almost zero, and etching is performed only by plasma without being affected by the electric field, so etching progresses isotropically. Since the flow is perpendicular to the opposite direction, it becomes a turbulent flow, which is thought to increase the variation in etching.
近年、平行平板型のエツチング装置の開発がな
された。これに伴ない、熱酸化膜やPSG膜のエ
ツチングにも、平行平板型のエツチング装置を用
いたドライエツチング方法が適用されるようにな
つてきた。 In recent years, a parallel plate type etching apparatus has been developed. Along with this, dry etching methods using parallel plate type etching equipment have come to be applied to the etching of thermal oxide films and PSG films.
平行平板型のエツチング装置を用いて熱酸化膜
やPSG膜のドライエツチングを行つた場合は、
エツチングが異方的(半導体基板の垂直方向に対
しては速く、水平方向に対して遅い)に進行し、
上述したウエツト法に比較してアンダーカツトが
少なく寸法精度が高くなり、かつバラツキも少な
いという利点がある。その理由は、半導体基板に
対して垂直方向に電界が印加され、かつガスフロ
ウが層流になることに関係していると考えられ
る。 When dry etching a thermal oxide film or PSG film using a parallel plate type etching device,
Etching progresses anisotropically (fast in the vertical direction of the semiconductor substrate and slow in the horizontal direction),
Compared to the wet method described above, this method has the advantage of less undercutting, higher dimensional accuracy, and less variation. The reason for this is thought to be related to the fact that an electric field is applied perpendicularly to the semiconductor substrate and that the gas flow is laminar.
このような利点を有するので、かつ最近はパタ
ーンが微細化の傾向にあるので、上記平行平板型
のエツチング装置を用いたドライエツチング方法
は、熱酸化膜やPSG膜のドライエツチング方法
として多用されてきている。 Because of these advantages and the recent trend toward finer patterns, the dry etching method using the above-mentioned parallel plate type etching apparatus is frequently used as a dry etching method for thermal oxide films and PSG films. ing.
(発明が解決しようとする課題)
しかるに、このドライエツチング方法により熱
酸化膜およびPSG膜をエツチングした場合は、
エツチングが、化学的要因のみならず、電界が印
加されるなどの物理的な要因によつても進行する
ため、熱酸化膜のエツチング速度とPSG膜のエ
ツチング速度が比較的近い値となり、エツチング
速度比としては、熱酸化膜が1に対して、PSG
膜が気相成長後でもせいぜい2〜3倍という値し
か得られないという欠点があつた。この欠点は、
PSG膜と熱酸化膜からなる複合膜のPSG膜部分
のみを所定のパターンに従つてエツチング除去す
るPSG膜の選択エツチングにおいては、PSG膜
をオーバーエツチすると、熱酸化膜がエツチング
されてしまう問題点を生じる。(Problems to be Solved by the Invention) However, when a thermal oxide film and a PSG film are etched using this dry etching method,
Etching progresses not only due to chemical factors but also physical factors such as the application of an electric field, so the etching rate of the thermal oxide film and the etching rate of the PSG film are relatively close to each other, and the etching rate increases. As a ratio, the thermal oxide film is 1, while the PSG
The drawback was that even after the film was grown in a vapor phase, a value that was only 2 to 3 times greater could be obtained at most. This drawback is
In selective etching of the PSG film, in which only the PSG film portion of a composite film consisting of a PSG film and a thermal oxide film is etched away according to a predetermined pattern, if the PSG film is over-etched, the thermal oxide film is etched. occurs.
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、半
導体基板の垂直方向に対してエツチング速度が速
いエツチング異方性を保ちつつ、熱酸化膜のエツ
チング速度に対するPSG膜のエツチング速度比
を10以上に充分大きくすることができるドライエ
ツチング方法を提供することを目的とする。 This invention was made in view of the above points, and it is possible to increase the ratio of the etching speed of the PSG film to the etching speed of the thermal oxide film to 10 or more while maintaining the etching anisotropy in which the etching speed is high in the vertical direction of the semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide a dry etching method that allows for a sufficiently large size.
(課題を解決するための手段)
この発明では、熱酸化膜(SiO2膜)とPSG膜
を有する半導体基板を平行平板型エツチング装置
の2つの平行平板電極の一方に配置し、前記半導
体基板の表面にC2F6とCHF3の混合ガスを0.8torr
以上の圧力で流した状態で、2つの平行平板電極
間に高周波電圧を印加し、ドライエツチングを行
う。(Means for Solving the Problems) In the present invention, a semiconductor substrate having a thermal oxide film (SiO 2 film) and a PSG film is placed on one of two parallel plate electrodes of a parallel plate etching apparatus, and the semiconductor substrate is 0.8torr of mixed gas of C2F6 and CHF3 on the surface
While flowing at the above pressure, a high frequency voltage is applied between the two parallel plate electrodes to perform dry etching.
(作用)
上記この発明においては、エツチング異方性を
保ちつつ、熱酸化膜に対するPSG膜のエツチン
グ速度比は10以上となる。(Function) In the present invention, the etching rate ratio of the PSG film to the thermal oxide film is 10 or more while maintaining etching anisotropy.
(実施例)
この発明のドライエツチング方法で使用される
平行平板型エツチング装置が第3図に示されてい
る。この装置は、密閉容器1の中に対向する平行
平板電極2,3を設け、この平行平板電極2,3
間に高周波電源4より高周波電圧を印加するよう
に構成されている。ここで、平行平板電極2,3
の間隔は1cm以上5cm以内に設定される。また、
ガスは矢印のようにラミネートに流れ、排気口5
より排気される。(Example) A parallel plate type etching apparatus used in the dry etching method of the present invention is shown in FIG. This device has parallel plate electrodes 2 and 3 facing each other in a closed container 1, and the parallel plate electrodes 2 and 3 are
The configuration is such that a high frequency voltage is applied from a high frequency power supply 4 between the two. Here, parallel plate electrodes 2 and 3
The interval is set to 1 cm or more and 5 cm or less. Also,
The gas flows through the laminate as shown by the arrow and exits through the exhaust port 5.
More exhaust.
以下この発明の一実施例につき詳述する。一実
施例では、第3図の平行平板型エツチング装置を
用いて、下側の平行平板電極3上に半導体基板
(熱酸化膜およびPSG膜を有する)を配置し、さ
らにガスとしてはC2F6ガスとCHF3ガスを用い
る。さらに、この混合ガスを用いてその流量を一
定とし、エツチング圧力は0.8torr以上とする。
そして、この状態で一対の平行平板電極2,3間
に高周波電源4より高周波電圧を印加し、エツチ
ングを行う。 An embodiment of the present invention will be described in detail below. In one embodiment, a semiconductor substrate (having a thermal oxide film and a PSG film) is placed on a lower parallel plate electrode 3 using a parallel plate type etching apparatus shown in FIG. 6 gas and CHF 3 gas are used. Further, using this mixed gas, the flow rate is kept constant, and the etching pressure is set to 0.8 torr or more.
In this state, a high frequency voltage is applied from the high frequency power source 4 between the pair of parallel plate electrodes 2 and 3 to perform etching.
上記混合ガスを用いた上記エツチングにおい
て、エツチング圧力を0.2torrから次第に増加さ
せた時のエツチング圧力−PSG/SiO2エツチン
グ速度比を第1図に示す。0.7torr程度までは、
熱酸化膜に対するPSG膜のエツチング速度比は
それほど大きな値ではないが、0.8torr以上にな
ると急速に増大し、10以上の速度比となることが
認められる。同一のエツチング条件にて、PSG
膜及び熱SiO2膜それぞれのエツチング速度の圧
力依存性を第2図に示した。また、このエツチン
グは、平行平板型のエツチング装置を用いている
ために異方性(半導体基板の垂直方向に対してエ
ツチング速度が速いエツチング異方性)を保ち、
ゆえにホトレジストと被エツチング膜界面でのア
ンダーカツトも少なくシヤープなエツチング断面
が得られ寸法精度も非常によく、微細なパターン
の加工も可能であつた。また、エツチングの均一
性もよく、ウエハ内では3%、ウエハ間でも5%
という値が得られている。 FIG. 1 shows the etching pressure-PSG/SiO 2 etching speed ratio when the etching pressure was gradually increased from 0.2 torr in the above etching using the above mixed gas. Up to about 0.7torr,
Although the etching rate ratio of the PSG film to the thermal oxide film is not a very large value, it rapidly increases when the etching rate exceeds 0.8 torr, and it is recognized that the etching rate ratio becomes 10 or more. Under the same etching conditions, PSG
Figure 2 shows the pressure dependence of the etching rate of the film and the thermal SiO 2 film. In addition, since this etching uses a parallel plate type etching device, it maintains anisotropy (etching anisotropy in which the etching rate is fast in the direction perpendicular to the semiconductor substrate).
Therefore, there was little undercutting at the interface between the photoresist and the film to be etched, a sharp etched cross section was obtained, the dimensional accuracy was very good, and it was possible to process fine patterns. In addition, the etching uniformity is good, with 3% within a wafer and 5% between wafers.
The value is obtained.
(発明の効果)
以上のように、この発明のドライエツチング方
法は、平行平板型エツチング装置を用いて、C2
F6とCHF3の混合ガスを0.8torr以上の圧力で流す
ことにより、半導体基板の垂直方向に対してエツ
チング速度が速いエツチング異方性を保ちつつ、
熱酸化膜のエツチング速度に対するPSG膜のエ
ツチング速度比を10以上と充分大きくすることが
できる。したがつて、半導体基板(シリコン基
板)に熱酸化膜とPSG膜の多層膜を生成し、ホ
トレジストで所望のパターンを形成した後、
PSG膜のみをエツチングして熱酸化膜を残し、
その上よりイオン打込みをする場合などに利用で
きる。すなわち、半導体装置の製造において、シ
リコン基板に、イオン打込みに対する損傷を防ぐ
ための〜1000Å程度の熱酸化膜を生成し、その後
PSG膜を5000〜10000Å程度被着せしめホトレジ
ストを用いてパターニングをした後、まず熱酸化
膜に対しPSG膜のエツチング速度比が高い条件
においてエツチングを行いPSG膜を除去し、そ
の後イオン打込みを行い不純物をシリコン基板に
拡散し、最後にイオン打込みの際の保護として形
成してあつた熱酸化膜をエツチングするような工
程に応用できる。(Effects of the Invention) As described above, the dry etching method of the present invention uses a parallel plate type etching apparatus to perform C 2
By flowing a mixed gas of F 6 and CHF 3 at a pressure of 0.8 torr or higher, etching anisotropy with a high etching rate in the vertical direction of the semiconductor substrate is maintained.
The ratio of the etching rate of the PSG film to the etching rate of the thermal oxide film can be sufficiently increased to 10 or more. Therefore, after forming a multilayer film of a thermal oxide film and a PSG film on a semiconductor substrate (silicon substrate) and forming a desired pattern with photoresist,
Etching only the PSG film and leaving the thermal oxide film,
Moreover, it can be used for ion implantation. That is, in the manufacture of semiconductor devices, a thermal oxide film of approximately 1000 Å is formed on a silicon substrate to prevent damage from ion implantation, and then
After depositing a PSG film of approximately 5,000 to 10,000 Å and patterning using photoresist, etching is first performed under conditions where the etching rate ratio of the PSG film to the thermal oxide film is high to remove the PSG film, and then ion implantation is performed to remove impurities. This method can be applied to processes such as diffusing etchants into a silicon substrate and finally etching a thermal oxide film formed as a protection during ion implantation.
第1図はこの発明の一実施例において、ガス流
量を一定として圧力を変化させた時のPSG/
SiO2エツチング速度比を示す特性図、第2図は、
PSG及びSiO2それぞれのエツチング速度の圧力
依存特性図、第3図は、この発明のドライエツチ
ング方法で使用される平行平板型エツチング装置
を示す断面図である。
1……密閉容器、2,3……平行平板電極、4
……高周波電源、5……排気口。
Figure 1 shows the PSG/
The characteristic diagram showing the SiO 2 etching speed ratio, Figure 2, is
FIG. 3, which is a pressure dependence characteristic diagram of the etching rate of PSG and SiO 2 , is a sectional view showing a parallel plate type etching apparatus used in the dry etching method of the present invention. 1... Sealed container, 2, 3... Parallel plate electrode, 4
...High frequency power supply, 5...Exhaust port.
Claims (1)
シリカガラス(PSG)膜を有する半導体基板を
準備する工程と、 前記半導体基板を平行平板型エツチング装置の
2つの平行平板電極の一方に配置する工程と、 前記半導体基板の表面に、C2F6とCHF3の混合
ガスを0.8torr以上の圧力で流す工程と、 その状態で前記2つの平行平板電極間に高周波
電圧を印加し、前記熱酸化膜とPSG膜を10以上
のエツチング速度比でエツチングする工程とから
なるドライエツチング方法。[Claims] 1. A step of preparing a semiconductor substrate having a phosphorous silica glass (PSG) film formed on the surface of a thermal oxide film (SiO 2 film); a step of placing a gas mixture of C 2 F 6 and CHF 3 on the surface of the semiconductor substrate at a pressure of 0.8 torr or more; A dry etching method comprising the step of etching the thermal oxide film and the PSG film at an etching rate ratio of 10 or more by applying a voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1638289A JPH01230238A (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Dry etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1638289A JPH01230238A (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Dry etching method |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56049266A Division JPS57164529A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Dry etching method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230238A JPH01230238A (en) | 1989-09-13 |
| JPH0547977B2 true JPH0547977B2 (en) | 1993-07-20 |
Family
ID=11914731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1638289A Granted JPH01230238A (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Dry etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01230238A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5480685A (en) * | 1977-12-09 | 1979-06-27 | Chiyou Uru Esu Ai Gijiyutsu Ke | Dry etching method |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1638289A patent/JPH01230238A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01230238A (en) | 1989-09-13 |
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