DE19636288B4 - Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements,worin eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden,um eine Polysilicium-Schicht(14) auf einem Wafer (10) durch eine selektive Reaktion und Ionenkollision in Abhängigkeit eines Maskenmustern auf dem oberen Teil zu ätzen, ein aus einem chlorhaltigen Ätzgas und einemzusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischtes Gas als das Zufuhrgas zugeführt wird und ein im Plasmazustand erzeugtes Polymer, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Polysiliciumschicht geätzt werden, gebildet wird, . . .

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements zum Verbessern der Profile durch Vermischen verschiedener zusätzlicher Gase mit einem Hauptätzgas und Zuführen der Mischung, um eine dünne, aus einem Polymer bestehende Schicht zur Passivierung auf einer Seitenwand des Teils, das selektiv in die Waferschicht geätzt werden soll, zu bilden.
  • Die hochentwickelte Halbleiterindustrie benötigt hochleistungsfähige und hochfunktionelle Halbleiterbauelemente. Dies erfordert die Integration mehrerer Elemente in einem begrenzten Gebiet und die Erforschung und Entwicklung von Verfahren zur Waferbearbeitung, um ein ultrafeines und hochintegriertes Muster zu erzielen.
  • Bei einem Verfahren zur Waferherstellung wurden Trockenätzverfahren im großen Umfang angewendet, um ultrafeine und hochintegrierte Halbleiterbauelemente zu erhalten, wobei das Plasmaätzverfahren das gebräuchlichste Trockenätzverfahren ist.
  • Ein Ätzverfahren, das Plasma verwendet, ist ein sehr wichtiges, aber auch schwieriges Verfahren, und die Details, auf die beim Plasmaätzverfahren hauptsächlich geachtet wird, sind Ätzprofile, Selektivität mit einer Unterschicht, Ätz- geschwindigkeit und -gleichmäßigkeit. Diese hängen vor allem von den Eigenschaften der Ätzapparaturen oder den zugeführten Gasen ab, und insbesondere werden die Gleichmäßigkeit sehr durch die Eigenschaften der Ätzapparaturen und die anderen drei Details durch die Eigenschaften der zugeführten Gase
  • Kürzlich sind Verfahren entwickelt worden, die durch Zugabe von polymerbildendem Gas zu dem zugeführten Gas und Durchführen des Plasmaätzverfahrens mit dieser Gasmischung verbesserte Profile erzeugen, wobei ein ultrafeines und hochintegriertes Muster erzielt wird. Solche Verfahren zur Verbesserung der Profile sind in "VLSI Technology" (S. M. Sze, 2. Ausgabe, McGraw Hill Press, 1988, Seiten 200-204) und in dem Patent US 4 490 209 beschrieben.
  • Namentlich wenn eine Schicht aus siliciumhaltigem Material durch herkömmliches Plasmaätzverfahren geätzt wird, werden, je nach Eigenschaft der Schicht, Halogenverbindungen, die Fluor (F) und Chlor (Cl) enthalten, als Hauptätzgas zugeführt, und zur Verbesserung der Ätzprofile einer Schicht und der Selektivität mit einer Unterschicht oder als Trägermaterial werden andere Gase durch Vermischen mit dem Hauptätzgas zugeführt.
  • Die durch Vermischen zugeführten Gase haben jeweils vorbestimmte Funktionen. Da Inertgase, wie z.B. Helium (He) und Argon (Ar), eine relativ hohe Masse besitzen, spielen solche Gase ein Rolle als Träger für ein Hauptätzgas und üben durch physikalisches Zerstäuben auch eine Funktion beim Ätzen einer Schicht aus. Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) liegen durch Plasmaentladung als O bzw. N in Radikalform oder als O2 + bzw. N2 + in Ionenform vor und nehmen durch Steigerung oder Verringerung der Polymerbildung im geätzten Teil eine Rolle bei der Steuerung der Profile.
  • Nach der Dissoziation von Bromwasserstoff (HBr) im Plasma wird Brom an einer Seitenwand des geätzten Teils adsorbiert und bildet ein Polymer der Si-Br-Reihe. Solch ein Polymer der Si-Br-Reihe wirkt als Passivierung, indem es die Reaktion der Oberfläche der geätzten Schicht mit Chlor unterbricht und dadurch gute Profile erzeugt.
  • Die 1(a) und 1(b) zeigen die Resultate von Verfahren, die zum Ätzen einer Polysiliciumschicht ein gemischtes Gas, typischerweise aus Chlor, Bromwasserstoff, Sauerstoff und Argon, verwenden.
  • In 1 haben die geätzten Profile einer Polysiliciumschicht annähernd die Gestalt eines umgekehrten Trapezoids, und die Vertikalebene ist geneigt.
  • Da die obengenannten herkömmlichen Plasmaätzverfahren keine Profile mit zufriedenstellend senkrechter Seitenwand liefern können, können diese herkömmlichen Verfahren nicht bei einem Verfahren angewendet werden, das ultrafeine und hohe Integration erfordert.
  • Des weiteren ist aus J. Maa et al., J. Vac. Sci. Technol. B8 (4), 1990, S. 581-585, ein Verfahren zur Plasmaätzung von Wafern bekannt, das BCl3/Cl2 als Ätzgas und CHCl3 als zusätzliches Gas verwendet.
  • Aus Jap. J. of Applied Physics, Vol. 27, Nr. 1, Jan. 1988, Seiten 95-99 ist ein weiteres Verfahren zur Plasmaätzung von Wafern bekannt, bei welchem eine Mischung aus Cl2/CHF3 als Ätzgas eingesetzt wird.
  • Donald L. Smitz et al. beschreiben in J. Vac. Sci. Technol., 21 (3) Sept./Okt. 1982, Seiten 768-773, ein Plasmaätzverfahren, bei welchem als Ätzgas eine Mischung aus Cl2 und 20 CCl4, CHCl3 oder CH3Cl untersucht werden.
  • Haruo Okano et al. berichten in Solid State Technology, April 1982, Seiten 166-170, von einem Verfahren zur Plasmaätzung von Wafern, bei welchem als Ätzgase CHF3, Cl2/H2-Mischungen oder Cl2 eingesetzt werden.
  • P.H. Singer berichtet in Semiconductor International, März 1988, Vol. 11, Nr. 4, Seiten 68-73 über Plasmaätzverfahren, bei welchen fluor- oder chlorhaltige Ätzgase verwendet werden, beispielsweise eine Cl2/H2-Mischung, oder komplexere Mischungen aus BCl3 oder SiCl4 mit Cl2, CHCl3 oder N2.
    •
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements zur Verfügung zu stellen, um die Gestaltung des Profils, das in eine spezielle Schicht geätzt wird, zu verbessern, um für ein Verfahren geeignet zu sein, das ultrafeine und hohe Integration erfordert.
  • Um obengenanntes Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements zur Verfügung, bei dem eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Polysiliciumschicht auf einem Wafer durch eine selektive Reaktion und Ionenkollision in Abhängigkeit von einem Maskenmuster auf dem oberen Teil zu ätzen, wobei das Verfahren einen Schritt umfaßt zur Zufuhr eines aus einem chlor- oder fluorhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Carbenstruktur erzeugt, gemischten Gases als das Zufuhrgas, und einen Schritt zur Bildung eines im Plasmazustand erzeugten Polymers, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Polysiliciumschicht geätzt werden, wobei als zusätzliches Gas CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br, C2H4Br2 oder eine Mischung davon verwendet wird.
  • Als Ätzgas kann Cl2, BCl3, HCl, SiCl4, F2, SF6, CF4, CHF3 oder eine Mischung davon verwendet werden.
  • Zusätzlich wird, wenn die Unterschicht des Polysiliciums als Siliciumoxid (SiO2) besteht, mehr Sauerstoff zur selektiven Ätzung zwischen den Schichten zugeführt. Das Verhältnis von Chlor zu Sauerstoff beträgt vorzugsweise 2:1 bis 6:1.
  • Das Ätzgas und das zusätzliche Gas kann Zwischenprodukte als induktiv gekoppeltes Plasma oder kapazitiv gekoppeltes Plasma erzeugen, um die Polysiliciumschicht selektiv zu ätzen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements zur Verfügung, bei dem eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Siliciumoxidschicht auf einem Wafer durch selektive Reaktion und Ionenkollision in Abhängigkeit von einem Maskenmuster auf dem oberen Teil zu ätzen, wobei das Verfahren einen Schritt umfaßt zur Zufuhr eines aus einem fluorhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischten Gases als das Zufuhrgas, und einen Schritt zur Bildung eines im Plasmazustand erzeugten Polymers, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Siliciumoxidschicht geätzt werden, wobei als das zusätzliche Gas CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br, C2H4Br2 oder eine Mischung davon verwendet wird.
  • Als Ätzgas kann vorzugsweise F2, SF6, CF4 oder CHF3 verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements zum Ätzen eines siliciumhaltigen Materials auf einem Wafer zur Verfügung; wobei BrI oder Br2 (worin Brom und ein anderes Halogenatom miteinander verbunden sind) mit einem Ätzgas zugeführt wird, um ein Polymer zum Schutz der Profilseiten wände zu bilden, die durch selektives Ätzen der siliciumhaltigen Schicht gebildet werden.
  • 1(a) und 1(b) sind Photographien, die die Profile zeigen, die durch Ätzen einer Schicht aus siliciumhaltigem Material mittels eines Plasmaätzverfahrens bei einem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements erzeugt wurden.
  • 2 ist eine Schnittansicht einer Waferschicht zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Verfahrens zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements.
    •
  • 3(a) und 3(b) sind Photographien, die die Profile zeigen, die durch Ätzen einer Schicht aus Polysilicium, Silicium oder Siliciumoxid Material gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Ätzen auf einer speziellen, auf einem Wafer ausgebildeten Schicht durch geführt, wobei die Schicht eine Polysiliciumschicht und eine Siliciumoxidschicht enthält.
  • Entsprechende Ausführungsformen zum Ätzen der obengenannten Schichten werden gemäß den Eigenschaften der jeweiligen Schichten durch geeignete Auswahl eines Hauptätzgases und zusätzlichen Gasen erhalten.
  • Zuerst wird eine Ausführungsform zur Anwendung an einer Polysiliciumschicht beschrieben, wobei auf 2 bezuggenommen wird.
  • Wie in 2 gezeigt, werden eine Grundschicht 10, eine Siliciumoxidschicht 12, eine Polysiliciumschicht 14 und, zum Maskieren, eine Photoresistschicht 16 der Reihe nach zu einem Wafer laminiert.
  • Die Grundplatte 10 ist eine Einkristallsiliciumkomponente, die den Wafer bildet, und die Siliciumoxidschicht 12 wird mehrere 10 nm dick auf der Grundschicht 10 ausgebildet, und die Polysiliciumschicht 14 wird mehrere 100 nm dick abgeschieden, um ein Gate für einen Transistor zu bilden, und die Photoresistschicht 16 wird zum Maskieren des nichtgeätzten Teils der Polysiliciumschicht 14 aufgetragen.
  • Als Apparaturen für die Durchführung des Verfahrens zum Ätzen des Wafers mit der in 2 gezeigten laminierten Struktur kann ein induktiv gekoppelter Plasmatyp, worin das Plasma durch Wickeln der Spulen um eine Quarzröhre (Figur nicht gezeigt) induktiv erzeugt wird, als Plasmaquelle verwendet werden, oder es kann ein kapazitiv gekoppelter Plasmatyp auf Kondensorart verwendet werden. Wenn induktiv gekoppelter Plasmatyp verwendet wird, ist ein Diffusor, worin mehrere Schichtlagen überlappt sind, vor dem Reaktor zur gleichmäßigen Vermischung des Ätzgases vorgesehen (Figur nicht gezeigt). Als Energie zur Plasmaerzeugung oder zur Bildung einer Gleichstromvorspannung wird Hochfrequenz verwendet. Die Temperaturbedingungen sind je nach Eigenschaften der verwendeten Gase variabel.
  • Wie oben erwähnt, wird, nachdem die Apparaturen zur Plasmaätzung vorbereitet sind, ein Hauptätzgas, das aus der Gruppe, bestehend aus den chlorhaltigen Stoffen Cl2, BCl3, HCl oder SiCl4, ausgewählt ist, zugeführt, und Brommethan (CH3Br) wird aus den Gasen, die Zwischenprodukte mit Carbenstruktur erzeugen, d.h. CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br oder C2H4Br2, ausgewählt und als zusätzliches Gas zugeführt. Der Grund, warum Brommethan aus den Gasen, die solche Zwischenprodukte mit Carbenstruktur erzeugen, ausgewählt wird, ist, daß wenn Gas verwendet wird, das bei Raumtemperatur (etwa 20°C) im gasförmigen Zustand vorliegt, die Parameter, wie z.B. Dampfdruck, leicht zu steuern sind. Durch Variation der Temperaturbedingung können auch andere Gase, die Zwischenprodukte mit Carbenstruktur erzeugen, selektiv verwendet werden.
  • Zusätzlich wird Sauerstoff (oder Stickstoff) als weiteres zusätzliches Gas zur Profilsteuerung zugeführt, und Argon wird aus den Inertgasen (Ar oder He) ausgewählt und als Träger zugeführt. Obwohl die Polysiliciumschicht 14 durch Zufuhr der fluorhaltigen Stoffe F2, SF6, CF4 oder CHF3 als Hauptätzgas geätzt wird, läßt sich die Ätzreaktion bei dieser Ausführungsform auch unter Bedingungen, bei denen ein chlorhaltiges Hauptätzgas zugeführt wird, durchführen.
  • Jedes der obengenannten Gase (Hauptätzgas, Cl2, CH3Br, O2 und Ar usw.) wird zugeführt und anschließend durch Anwendung von Hochfrequenz in das Zwischenprodukt im Plasmazustand überführt, wobei der Mechanismus wie nachstehend in den Gleichungen beschriebenen ist.
    Figure 00100001
    (wobei x 0 oder 1 ist, y bzw. z 0 bis 2 sind, und HF Hochfrequenz bedeutet)
    Figure 00100002
  • Zusätzlich zu den obigen Gleichungen, <Gleichung 1> bis <Gleichung 3>, wird Inertgas dissoziiert und aktiviert.
  • Wie oben erwähnt, reagieren aktivierte Komponenten im Plasmazustand mit einer Oberfläche der Polysiliciumschicht 14, die nicht durch eine Photoresistschicht 16 überdeckt ist, wie in den nachfolgenden Gleichungen beschrieben.
  • Figure 00100003
  • Aktiviertes Chlor, wie in <Gleichung 1>, wird durch Argon als Trägergas an die Oberfläche der Polysiliciumschicht herangetragen und an die in der Oberfläche der Polysiliciumschicht enthaltenen Siliciumkomponenten wie in <Gleichung 4> gebunden, um Siliciumchlorid (SiCl) zu erzeugen, und Siliciumchlorid wird auf der Oberfläche der Polysiliciumschicht 14 abgeschieden.
  • Brom wird wie in <Gleichung 2> im Plasmazustand erzeugt und an eine in der Oberfläche der Polysiliciumschicht 14 enthaltene Siliciumkomponente gebunden, um SiBr zu erzeugen, und SiBr-Polymer wird wie in <Gleichung 5> auf der Oberfläche abgeschieden.
  • Das in <Gleichung 2> erzeugte CxHyBrz ist ein Garben mit H-C-Br-Struktur und ist an eine in der Oberfläche der Polysiliciumschicht 14 enthaltene Siliciumkomponente wie in <Gleichung 6> gebunden. Somit liegt ein Polymer, das in Kettenmuster durch CxHyBrz-CxHyBrz-Bindung gebunden ist, auf der Oberfläche und den Seitenwänden der durch Ätzung gebildeten Profile vor.
  • In diesem Fall wird Garben, CxHyBrz, gebildet, worin das Verhältnis der miteinander verbundenen jeweiligen Elemente, x:y:z, so ist, daß x 1 ist und z von 0 bis 2 variieren können. Somit werden Bromcarben (:CHBr) bzw. Dihydrogencarben (:CH2, Methylen) bzw. Dibromcarben (:CBr2) erzeugt und können das Polymer bilden.
  • Das heißt, daß die Polysiliciumschicht 14 des Wafers wie in 3 durch Bildung von SiCl und SiBr, die durch das obengenannte Verfahren erzeugt werden, geätzt werden, und daß, wenn die Polysiliciumschicht geätzt wird, SiBr und CxHyBrz-CxHy-Brz auf der geätzten Oberfläche adsorbiert oder als Polymer ausgebildet werden.
  • Polymere können auf der Oberfläche der Profile der Polysiliciumschicht 14 ausgebildet werden, namentlich auf der Seitenwand oder dem Boden. Polymere 18, die sich an der Seitenwand ausbilden, unterbrechen die Reaktion von in der Oberfläche der Polysiliciumschicht 14 enthaltenem Silicium mit Chlor im Plasmazustand, so daß senkrechte Profilseitenwände entstehen, und durch die Polymere auf den senkrechten Profilseitenwänden wird eine Überätzung der Seitenwände oder ein Ätzen abnormaler Profile verhindert. Auch auf dem Boden ausgebildete Polymere verhindern durch Unterbrechung der Reaktion von in der Oberfläche der Polysiliciumschicht 14 enthaltenem Siliciums mit Chlor im Plasmazustand das Ätzen. Jedoch können die Polymere am Boden den Fortgang der Ätzung nicht beeinflussen, da diese Polymere durch physikalisches Zerstäuben mit aktiviertem Argon entfernt werden.
  • Bei dem obenbeschriebenen Verfahren wird während des Verlaufs des Ätzverfahrens physikalisches Zerstäuben mit Argon zur Plasmaätzung nicht nur in der Polysiliciumschicht 14 sondern auch auf der Oberfläche der Photoresistdeckschicht 16 erreicht. Dabei ist in dem Photoresist eine Kohlenstoffkomponente enthalten und die Kohlenstoffkomponente wird durch physikalisches Zerstäuben mit Argon zerstreut.
  • Da Kohlenstoff eine Affinität zu Sauerstoff besitzt, neigt, wenn der untere Teil der Polysiliciumschicht 14 wie in 2 aus einer Siliciumoxidschicht 12 besteht, Kohlenstoff dazu, sich mit Sauerstoff, der in der Siliciumoxidschicht 12, die eine Unterschicht des Polysiliciums 14 ist, enthalten ist, je nach Ausmaß der Ätzung zu verbinden.
  • Daher tritt, wenn der Sauerstoff des Siliciumoxids an Kohlenstoff gebunden ist, eine Ätzung der Siliciumoxidschicht 12 auf, und die Ätzselektivität zwischen den Schichten verringert sich. Um dies zu verhindern, wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Sauerstoffgas zugeführt. Sauerstoff wird dann in den Plasmazustand und in die Radikalform (O) oder Innenform (O2 +) überführt, und diese werden an Kohlenstoff gebunden, um Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) zu bilden.
  • Deshalb kann eine Zufuhr von Sauerstoff- oder Stickstoffgas die Verringerung der Selektivität zwischen den Schichten aufgrund der während des Ätzverfahrens erzeugten Kohlenstoffkomponente verhindern.
  • Wenn jedoch die Menge an Sauerstoffgas im Vergleich zur Menge an Chlorgas zu groß ist, findet keine Ätzung mehr statt, deshalb muß das Sauerstoffgas in geeigneten Mengen zugeführt werden. Vorzugsweise wird es in einem Mengenverhältnis von Sauerstoffgas zu Chlorgas, welches ein Hauptätzgas ist, von etwa 2:1 bis 6:1 zugeführt.
  • Die Ergebnisse der obigen, getesteten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in den 3(a) und 3(b) gezeigt.
  • Als Versuchsbedingung wird Cl2 als Hauptätzgas zugeführt, und CH3Br, O2 und Inertgas werden durch Zumischen als zusätzliche Gase verwendet. Die Bedingung für Ätzapparaturen sind: Energieleistung 800 – 1000 W, Vorspannung 0 – 300 V und Gesamtdruck 0,27 – 2,00 Pa. Ebenso wird die Menge eines jeden zugeführten Gases kontrolliert und dann so zugeführt, daß sie für Cl2 10 – 200 sccm, CH3Br 2 – 100 sccm, O2 0 – 100 sccm und Inertgas 0 – 200 beträgt.
  • Die Einheit für die Gaszufuhr, sccm, gibt die Menge an zugeführtem Fluid innerhalb 1 Minute (Standardkubikzentimeter pro Minute) bei 0°C und 1,01325 bar (1 atm) an. Die Temperatur der Elektrode zur Kontrolle der Temperatur im Inneren, wo das Ätzen durchgeführt wird, beträgt -20 bis 60°C.
  • Werden die Profile in den 3(a) und 3(b), die die Ergebnisse der Experimente unter den obengenannten Bedingungen darstellen, mit den Profilen in den 1(a) und 1(b), die durch herkömmliche Verfahren geätzt wurden, verglichen, so zeigt sich, daß in den Profilen in den 3(a) und 3(b) gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Grenzebene zwischen der Photoresistschicht 16 und der Polysiliciumschicht 14 eine glatte gerade Linie bildet, und das Gesamtprofil aufgrund der senkrecht ausgebildeten Seitenwand rechteckig ist, wohingegen in den Profilen in den 1(a) und 1(b) die Grenzebene zwischen der Photoresistschicht 16 und der Polysiliciumschicht 14 keine gerade glatte Linie bildet und das Gesamtprofil aufgrund der geneigten Seitenwand eine umgekehrt trapezoide Gestalt besitzt.
  • Aus den 3(a) und 3(b) wird ebenso ersichtlich, daß das von Hochdruckplasmaätzverfahren bekannte Grabenbildungsphänomen kaum auftritt.
  • Aufgrund der glatten und senkrecht ausgebildeten Ebene, dargestellt in 3(a) und 3(b), kann durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung leicht ein hochintegriertes und ultrafeines Muster gebildet werden.
  • Als zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren verwendet werden, worin die fluorhaltigen Stoffe F2, SF6, CF4 oder CHF3 als Hauptätzgas verwendet werden, und ein zusätzliches Gas, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br oder C2H4Br2, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, zugeführt wird, um eine Polysiliciumschicht zu ätzen.
  • Bei der oben erwähnten zweiten Ausführungsform sind die anderen Gase, die zum Ätzen beigemischt werden, die gleichen wie in der ersten Ausführungsform, die Ätzapparaturen sind nahezu gleich, die Polymere in der Seitenwand, die durch Ätzen gebildet werden, wirken als Passivierung, und das Ergebnis ist ein verbessertes Profiläußeres. Deshalb ist die zweite Ausführungsform, ähnlich wie die erste, zur Bildung eines hochintegrierten und ultrafeinen Musters geeignet.
  • Als dritte Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung zum Ätzen einer Siliciumoxidschicht verwendet werden, wobei fluorhaltiges F2, SF6, CF4 oder CHF3 als Hauptätzgas zum Ätzen von typischen Siliciumoxidschichten, ein Gas, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br oder C2H4Br2, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Carbenstruktur erzeugt, und andere Gase vermischt werden, um die Siliciumoxidschicht zu ätzen, wobei dieselben Auswirkungen wie in Beispiel 1 erzielt werden.
  • Als vierte Ausführungsform wird BrI oder Br2, worin Brom an ein Atom aus der Halogengruppe gebunden ist, durch Vermischen mit einem Hauptätzgas zugeführt, um Polymere auf der Seitenwand zu bilden und eine Polysiliciumschicht oder Siliciumoxidschicht zu ätzen. Als fünfte Ausführungsform wird BBr3 als ein zusätzliches Gas mit einem Hauptätzgas vermischt, um das Ätzen durchzuführen, und als Ergebnis werden gute Profile erhalten.
  • Neben dem Trockenätzen einer Polysiliciumschicht oder Siliciumoxidschicht wie in den obengenannten Ausführungsformen eins bis fünf, kann auch eine Komponente, die durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Carbenstruktur erzeugt, als ein zusätzliches Gas verwendet, um einer Metallschicht im geätzten Teil Polymere zu bilden, wobei die Profile verbessert werden und eine garantiert senkrechte Lage der Seitenwände erzielt wird.
  • Daher wird die Verbesserung von Ätzprofilen, die als schwierigster Punkt bei der Trockenätzung angesehen wird, durch Polymere erzielt, die als Zwischenprodukte von ent sprechenden Gasen gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden, und die Profile einer trockengeätzten Schicht, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, erweisen sich als vollkommen senkrecht.
  • Deshalb werden gemäß der vorliegenden Erfindung Profile der geätzten Schicht erhalten, die sich zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, die ultrafeine und hohe Integration erfordern, eignen, wobei eine hohe Kapazität und ein hoher Wirkungsgrad des Halbleiterbauelements erzielt werden können.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, wird der Fachmann erkennen, daß verschiedene Änderungen in Gestalt und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Sinn und vom Umfang der Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims (31)

  1. Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements, worin eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Polysilicium-Schicht (14) auf einem Wafer (10) durch eine selektive Reaktion und Ionenkollision in Abhängigkeit eines Maskenmustern auf dem oberen Teil zu ätzen, ein aus einem chlorhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischtes Gas als das Zufuhrgas zugeführt wird und ein im Plasmazustand erzeugtes Polymer, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Polysiliciumschicht geätzt werden, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Gas CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br oder C2H4Br2 oder eine Mischung davon ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ätzgas Cl2, BCl3, HCl oder SiCl4 oder eine Mischung davon ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei He- oder Ar-Gas als Trägergas zugeführt werden.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Ätzen bei Raumtemperatur durchgeführt wird und Brommethan (CH3Br) als das zusätzliche Gas zugeführt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch, 1, wobei des weiteren zur selektiven Ätzung zwischen zwei Schichten Sauerstoff (O2) zugeführt wird, wenn die Unterschicht des Polysiliciums aus Siliciumoxid (SiO2) besteht,
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Verhältnis von Chlor zu zugeführtem Sauerstoff 2:1 bis 6:1 beträgt.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei zur Erzeugung der Plasmaentladung eine Plasmaquelle des induktiv gekoppelten Plasmatyps verwendet wird.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei zur Erzeugung der Plasmaentladung eine Plasmaquelle des kapazitiv gekoppelten Plasmatyps verwendet wird.
  9. Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements, worin eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Polysiliciumschicht (14) auf einem Wafer (10) durch eine selektive Reaktion und Innenkollision in Abhängigkeit eines Maskenmusters auf dem oberen Teil zu ätzen, ein aus einem chlorhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischtes Gas als das Zufuhrgas zugeführt wird und ein Plasmazustand erzeugtes Polymer, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Polysiliciumschicht geätzt werden, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt mit Carbenstruktur CxHyBrZ ist (wobei x gleich 1 und y und z 0 bis 2 bedeuten).
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Zwischenprodukt Bromcarben (:CHBr) ist.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Zwischenprodukt Dihydrogencarben (:CH2) ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Zwischenprodukt Dibromcarben (:CBr2) ist.
  13. Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements, worin eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Polysiliciumschicht auf einem Wafer durch eine selektive Reaktion und Ionenkollision in Abhängigkeit eines Maskenmusters auf dem oberen Teil zu ätzen, ein aus einem fluorhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischtes Gas als das Zufuhrgas zugeführt wird und ein im Plasmazustand erzeugtes Polymer, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Polysiliciumschicht geätzt werden, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Gas CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br oder C2H4Br2 oder eine Mischung davon ist.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Ätzgas F2, SF6, CF4 oder CHF3 oder eine Mischung davon ist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei He- oder Ar-Gas als Trägergas zugeführt werden.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei des weiteren zur selektiven Ätzung zwischen den Schichten Sauerstoff (O2 ) zugeführt wird, wenn die Unterschicht des Polysiliciums aus Siliciumoxid (SiO2) besteht.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei zur Erzeugung der Plasmaentladung eine Plasmaquelle des induktiv gekoppelten Plasmatyps verwendet wird.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei zur Erzeugung der Plasmaentladung eine Plasmaquelle des kapazitiv gekoppelten Plasmatyps verwendet wird.
  19. Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements, worin eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Polysilicium-Schicht auf einem Wafer durch eine selektive Reaktion und Innenkollision in Abhängigkeit eines Maskenmusters auf dem oberen Teil zu ätzen, ein aus einem flourhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwi schenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischtes Gas als das Zufuhrgas zugeführt wird und ein im Plasmazustand erzeugtes Polymer, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Polysiliciumschicht geätzt werden, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,-daß das Zwischenprodukt mit Garbenstruktur CXHyBrZ ist (wobei x gleich 1 und y und z 0 bis 2 bedeuten) .
  20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Zwischenprodukt Bromcarben (:CHBr) ist.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Zwischenprodukt Dihydrogencarben (:CH2) ist.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Zwischenprodukt Dibromcarben (:CBr2) ist.
  23. Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements, worin eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Siliciumoxidschicht auf einem Wafer durch eine selektive Reaktion und Ionenkollision in Abhängigkeit eines Maskenmusters auf dem oberen Teil zu ätzen, ein aus einem flourhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischtes Gas als das Zufuhrgas zugeführt wird und ein im Plasmazustand erzeugtes Polymer, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Siliciumoxidschicht geätzt werden, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Gas CH3Br, CH2Br2, CHBr3, C2H5Br oder C2H4Br2 oder eine Mischung davon ist .
  24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Ätzgas F2, SF6, CF4 oder CHF3 oder eine Mischung davon ist.
  25. Verfahren gemäß Anspruch-23, wobei He- oder Ar-Gas als Trägergas zugeführt werden.
  26. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei zur Erzeugung der Plasmaentladung eine Plasmaquelle des induktiv gekoppelten Plasmatyps verwendet wird.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei zur Erzeugung der Plasmaentladung eine Plasmaquelle des kapazitiv gekoppelten Plasmatyps verwendet wird.
  28. Verfahren zur Plasmaätzung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements, worin eine Vielzahl an Zufuhrgasen in den Plasmazustand überführt werden, um eine Siliciumoxidschicht auf einem Wafer durch eine selektive Reaktion und Ionenkollision in Abhängigkeit eines Maskenmusters auf dem oberen Teil zu ätzen, ein aus einem flourhaltigen Ätzgas und einem zusätzlichen Gas, das durch Plasmaentladung ein Zwischenprodukt mit Garbenstruktur erzeugt, gemischtes Gas als das Zufuhrgas zugeführt wird und ein im Plasmazustand erzeugtes Polymer, das ein aus dem Zwischenprodukt zusammengesetztes Material ist, auf den Seitenwänden der Profile, die in die Siliciumoxidschicht geätzt werden, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenprodukt mit Garbenstruktur CXHyBrZ ist (wobei x gleich 1 und y und z 0 bis 2 bedeuten).
  29. Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das Zwischenprodukt Bromcarben (:CHBr) ist.
  30. Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das Zwischenprodukt Dihydrogencarben (:CH2) ist.
  31. Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das Zwischenprodukt Dibromcarben (:CBr2) ist.
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