DE19826382A1 - Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium - Google Patents
Verfahren zum anisotropen Ätzen von SiliciumInfo
- Publication number
- DE19826382A1 DE19826382A1 DE19826382A DE19826382A DE19826382A1 DE 19826382 A1 DE19826382 A1 DE 19826382A1 DE 19826382 A DE19826382 A DE 19826382A DE 19826382 A DE19826382 A DE 19826382A DE 19826382 A1 DE19826382 A1 DE 19826382A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- etching
- oxygen
- silicon
- during
- etching gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 13
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 title abstract 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 title description 6
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 title description 3
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 title description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 6
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 5
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000004341 Octafluorocyclobutane Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical class [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021418 black silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical compound FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N octafluorocyclobutane Chemical compound FC1(F)C(F)(F)C(F)(F)C1(F)F BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019407 octafluorocyclobutane Nutrition 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJYYXRYIKOTVIC-UHFFFAOYSA-N [F].S(F)F Chemical class [F].S(F)F KJYYXRYIKOTVIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBCRFPZQMJBCFZ-UHFFFAOYSA-M [S+]=O.[F-] Chemical class [S+]=O.[F-] RBCRFPZQMJBCFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical class F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- QTJXVIKNLHZIKL-UHFFFAOYSA-N sulfur difluoride Chemical class FSF QTJXVIKNLHZIKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium von vorzugsweise mit einer Ätzmaske definierten Strukturen, mittels eines Plasmas, wobei während eines Polymerisationsschrittes auf die durch die Ätzmaske definierte laterale Begrenzung der Strukturen ein Polymer aufgebracht wird, das während des nachfolgenden Ätzschrittes teilweise wieder abgetragen und auf den infolge der Ätzreaktion neu gebildeten, tiefer gelegenen Strukturseitenwänden redeponiert wird, und wobei das Ätzen mit einem Ätzgas, das 3-40 Vol.-% Sauerstoff aufweist, durchgeführt wird. DOLLAR A Hierdurch kann eine Vermeidung von Schwefelkontamination im Abgasbereich beim Hochratenätzen von Silicium erreicht werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 42 41 045 A1 ist ein Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium
von vorzugsweise mit einer Ätzmaske definierten Strukturen, insbesondere
lateral exakt definierten Ausnehmungen in Silicium, mittels eines Plasmas
bekannt, wobei der anisotrope Ätzvorgang in separaten, jeweils alternierend
aufeinanderfolgenden Ätz- und Polymerisationsschritten getrennt durchgeführt
wird, welche unabhängig voneinander gesteuert werden, und wobei während
des Polymerisationsschrittes auf die durch die Ätzmaske definierte laterale
Begrenzung der Strukturen ein Polymer aufgebracht wird, das während des
nachfolgenden Ätzschrittes teilweise wieder abgetragen wird und in den durch
die Ätzreaktion neu gebildeten, tiefer gelegenen Teilen der Seitenwand
redeponiert wird, wodurch ein lokaler Kantenschutz und lokale Anisotropie
bewirkt wird.
Hierbei wird vorzugsweise Schwefelhexafluorid, SF6, als fluorlieferndes Ätzgas
alternierend mit einem teflon®artige Polymere bildenden Passiviergas von
Trifluormethan CHF3 in einem hochdichten Plasma, z. B. mit induktiver
Anregung (ICP = Inductively-Coupled Plasma) oder mit Mikrowellenanregung
(PIE = Propagation Ion Etching) eingesetzt, um Silicium mit sehr hohen Raten
anisotrop zu ätzen. Unter Hochratenätzen werden beispielsweise Raten von
5 µ/min verstanden.
Hierbei kann gleichzeitig eine sehr hohe Selektivität gegenüber der
Maskierschicht von beispielsweise Photoresist erreicht werden. Während der
Depositionsschritte wird auf den Seitenwänden geätzter Strukturen ein
Seitenwandpolymer abgeschieden. Während der Ätzschritte wird an sich
isotrop im Silicium weitergeätzt, wobei durch Abtrag und Redeposition des
Seitenwandpolymermaterials zu tieferliegenden Teilen des Ätzgrabens lokal
bereits beim Weiterätzen ein wirksamer Schutz der neu freizulegenden
Seitenwände bewirkt wird. Durch diese Verschleppung des Seitenwand
polymers zu tieferen Teilen des Ätzgrabens während des Weiterätzens wird
eine lokale Anisotropie des an sich isotropen, da fluorbasierten Ätzprozesses
erreicht. Für den Abtrag und die Redeposition ist der Anteil von Ionen
verantwortlich, der während des Ätzschritts durch die während der Ätzzyklen
angelegte Vorspannung beispielsweise zu einem Wafer hin beschleunigt wird,
jedoch nicht exakt senkrecht auf diesen einfällt und daher nicht unmittelbar den
Ätzgrund, sondern die Strukturseitenwände trifft und dort das Seitenwand
polymer tiefer schiebt. Dieser Anteil der nicht exakt senkrecht einfallenden
Ionen muß daher für die Prozeßführung optimal eingestellt werden und auch
die Ionenenergie über die Hochfrequenzleistung, die die Vorspannung der
Substrate zum Plasma bewirkt, so gewählt werden, daß ein senkrechtes
Wandprofil mit minimaler Wandrauhigkeit erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des in der DE 42 41 045 A1 beschriebenen
Verfahrens wird z. B. ein Druck von 13,3 µbar beim Depositionszyklus und ein
Druck von 26,6 µbar beim Ätzzyklus gewählt. Um die Drücke entsprechend den
Angaben einzustellen, kann z. B. ein langsamer Druckregler auf 19,95 µbar
Solldruck eingestellt werden. Wegen der unterschiedlichen effektiven Gasflüsse
während der Depositions- und Ätzzyklen wird dann ein Druck von ungefähr
13,3 µbar im Depositionsschritt selbsttätig erreicht. Bei diesem Wert ist der
Depositionsprozeß am effizientesten. Im Ätzschritt wird ein Druck von etwa
26,6 µbar selbsttätig erreicht, was für den Ätzschritt einen günstigen Wert
darstellt. Es kann auch ein schneller Druckregler mit zwei unabhängigen
Sollwertvorgaben eingesetzt werden, um den Depositonsschritt- und
Ätzschrittdruck auf die gewählten Werte einstellen zu können.
Bei diesem bekannten Verfahren tritt jedoch folgendes Problem auf:
Die für den Ätzschritt wesentliche Reaktion zur Freisetzung von Fluorradikalen ist die Zersetzung von SF6 in SF4 gemäß folgender Gleichung:
Die für den Ätzschritt wesentliche Reaktion zur Freisetzung von Fluorradikalen ist die Zersetzung von SF6 in SF4 gemäß folgender Gleichung:
SF6 ↔ SF4+2F
Da unter den Reaktionsbedingungen das Gleichgewicht der Reaktion auf der
Seite der freien Fluorradikale liegt, steht eine große Menge dieser Radikale zur
Verfügung. Deshalb kann selbst bei sehr hohen Anregungsdichten im Plasma,
wobei einige 10% des zugeführten SF6 auf die beschriebene Weise umgesetzt
wird, von die Rückreaktion hemmenden Additiven abgesehen werden. Es wird
jedoch ein relativ geringer Anteil des SF6 über das SF4 hinaus zu noch
fluorärmeren Schwefelfluoridverbindungen oder bis zu Schwefelatomen
umgesetzt.
Für den beschriebenen Ätzprozeß selbst ist das Auftreten von Schwefel ohne
Bedeutung, da bei den angegebenen Prozeßdrücken bei einer Substrat
temperatur von 30°C und selbst bei tieferen Substrattemperaturen von
beispielsweise -30°C keine Schwefelabscheidung auf der Waferoberfläche
oder in der Prozeßkammer auftreten kann. Im Bereich der Vakuumpumpen,
insbesondere bei Turbomolekularpumpen und in der Abgasleitung der
Turbopumpen, wo der Gasdruck vom Prozeßdruck auf den Hinterdruck der
Turbopumpe erhöht wird, tritt jedoch eine äußerst nachteilige Schwefel
abscheidung, insbesondere an nicht beheizten Wänden, auf. Der Bildung von
Schwefel liegt die übliche Reaktion von Schwefelatomen zu den bekannten
schwefelförmigen Ringmolekülen, insbesondere von S8 zugrunde. Diese
Kontamination der Abgasleitungen und von Teilen der Turbopumpe mit
Schwefelablagerungen kann einerseits mittelfristig zum Ausfall der
Turbopumpe führen und bringt andererseits die Gefahr mit sich, daß größere
Mengen an losem Schwefelstaub ungewollt in die Prozeßkammer verschleppt
werden, wenn beispielsweise die Vakuumpumpen abgeschaltet werden oder
ausfallen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
gattungsmäßigen Art bereitzustellen, durch das die Schwefelkontamination im
Abgasbereich beim anisotropen Ätzen von Silicium vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe überraschenderweise durch ein
Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium durch vorzugsweise mit einer
Ätzmaske definierten Strukturen mittels eines Plasmas gelöst, wobei während
eines Polymerisationsschrittes auf die durch die Ätzmaske definierte laterale
Begrenzung der Strukturen ein Polymer aufgebracht wird, das während des
nachfolgenden Ätzschrittes teilweise wieder abgetragen und auf den neu
gebildeten, tiefer gelegenen Seitenwänden redeponiert wird, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Ätzen mit einem Ätzgas, das 3-40 Vol.-%
Sauerstoff aufweist, durchgeführt wird.
Der Erfolg dieses Verfahrens war insbesondere deshalb überraschend, weil der
eigentliche Ätzprozeß durch die Sauerstoffzugabe praktisch nicht beeinflußt
wird.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt einerseits
darin, daß die Lebensdauer der Turbopumpen erheblich verlängert wird und
andererseits, daß eine Schwefelkontamination der Prozeßkammer durch
ungewollte Verschleppung von Schwefelstaub aus dem Abgasbereich
ausgeschlossen ist.
Erfindungsgemäß werden diese in der Vergangenheit große Probleme
bereitenden Nachteile des bekannten Ätzverfahrens nunmehr auf eine einfache
Weise vollständig beseitigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Sauerstoffanteil während der
gesamten Dauer des Ätzschrittes 5-25 Vol.-%, in einer besonders bevorzugten
Ausführungsform während der gesamten Dauer des Ätzschrittes 10-15 Vol.-%
des Ätzgases.
Die Zugabemenge von Sauerstoff kann deshalb klein bleiben, da nur ein
geringer Anteil der SF6-Moleküle zu Schwefelatomen zersetzt wird. Da ferner
SF6 und SF4 unter den Ätzbedingungen kaum mit Sauerstoff reagieren, bleibt
der Sauerstoffverlust durch Reaktionen mit diesen Molekülen vernachlässigbar
klein. Dies ist auch ein Grund dafür, daß durch die Sauerstoffzugabe beim
Ätzprozeß keine Erhöhung der freien Fluorradikalkonzentration auftritt, was
etwa bei einem CF4-Plasma bekanntermaßen der Fall ist.
Bei dem niedrigen Druck, der in der Prozeßkammer herrscht, werden auch nur
wenige Schwefelatome durch Oxidationsreaktionen abgefangen. Da die
Schwefelatome dort auch nicht stören, ist dies ohne Bedeutung.
Während der Verdichtung des Abgases in der Turbomolekularpumpe bzw. in
der Turbopumpe und in den Abgasleitungen tritt jedoch erfindungsgemäß
nunmehr an die Stelle der Molekülbildungsreaktion zu den bekannten
Schwefelringen eine Oxidation der Schwefelatome zu flüchtigem SO bzw. SO2
auf. Als Nebenreaktion kommt es auch zur Bildung von flüchtigen
Schwefelfluoriden und Schwefeloxidfluoriden. Auf diese Weise findet keine
störende Schwefelabscheidung mehr statt und die Turbopumpen bzw. die
Turbomolekularpumpen und die Abgasleitungen bleiben vorteilhafterweise frei
von Schwefelstaub.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wesentlich, daß die Menge des
während des Ätzprozesses zugeführten Sauerstoffs relativ gering bleibt und so
die Konzentration der Sauerstoffatomradikale im Plasma klein ist, so daß diese
keinen negativen Einfluß auf den Gesamtprozeß des Ätzens ausüben können.
Es soll nämlich beispielsweise der Lackmaskenabtrag von Wafern nicht erhöht
werden, d. h. es ist ein Ziel, daß die sehr hohe, vorteilhafte Lackmaskenselek
tivität des Ätzprozesses von <100 : 1, z. B. 100-200 : 1 erhalten bleibt. Ferner soll
auch der Seitenwandfilmtransportmechanismus, der für das Entstehen glatter
Seitenwände verantwortlich ist, bestehen bleiben. Das Seitenwandpolymer soll
also im wesentlichen in die Tiefe der Ätzgräben vorwärtsgesputtert werden und
nicht durch Oxidation zu nicht mehr redepositionsfähigen Verbindungen umge
wandelt werden. Die Konzentration an gebildeten Sauerstoffatomradikalen, die
den Photolack der Lackmaske oder das Seitenwandpolymer irreversibel
umwandeln können, muß also klein bleiben gegenüber dem ionenunterstützen
den Abtrag durch Fluorradikale, der eine nachfolgende Redeposition erlaubt.
Bei dem Ätzprozeß ist ferner die Bildung von Siliciumoxiden aus der Reaktion
von Siliciumfluoriden, dem Reaktionsprodukt der Siliciumätzung durch Fluor,
mit Sauerstoffatomradikalen unerwünscht, weil es hierdurch zu einer Redepo
sition von Siliciumdioxid auf der Waferoberfläche kommen kann. Silicium-
Sauerstoff-Verbindungen sind chemisch sehr stabil und werden deshalb bei
den niedrigen Ionenenergien des anisotropen Ätzverfahrens nicht mehr
vollständig abgebaut, so daß es zu einer Mikromaskierung auf dem Ätzgrund
kommen kann. Hierfür ist insbesondere Siliciumdioxid verantwortlich. Diese
Mikromaskierung kann zur Bildung von Nadeln, Zacken, Mikrorauhigkeiten oder
sogar zu dem sogenannten schwarzen Silicium (black silicon) führen. Aufgrund
der für die hohe Maskenselektivität optimierten Prozeßparameter erlaubt die
Prozeßführung keine zuverlässige Entfernung von Siliciumdioxidablagerungen,
weil hierfür die Ionenenergie nicht ausreicht. Die Selektivität des Prozesses
gegenüber SiO2 ist <200 : 1; z. B. 200-300 : 1, was SiO2 zu einer sehr wider
standsfähigen Maskierung macht.
Ein Zusatz von Sauerstoffgas in den beanspruchten Mengenbereichen zeigt
praktisch noch keine der beschriebenen nachteiligen Effekte, d. h. die Prozeß
eigenschaften werden praktisch nicht verändert und die Ätzraten, die
Selektivität und das Seitenwandprofil bleiben erhalten, wie bei einem
entsprechenden Prozeß ohne die erfindungsgemäße Sauerstoffzugabe. So
können beispielsweise bei einem Gasfluß von 20 sccm O2 = 20 Norm-cm3/min
O2 Substrate wie 6"-Siliciumwaver sogar ganzflächig über viele Stunden
abgedünnt werden, ohne daß es zur Bildung von Nadeln, Zacken oder
schwarzem Silicium kommt. Gegenüber der Lackmaskenselektivität, den
Ätzraten und der Seitenwandrauhigkeit verhalten sich die Sauerstoff
konzentrationen neutral. Andererseits sind die angegebenen Konzentrationen
völlig ausreichend, um Schwefelausscheidungen im Abgasbereich und in den
Pumpen auszuschließen.
Der Sauerstofffluß kann während der gesamten Dauer der Ätzschritte
eingeschaltet bleiben. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch möglich, den
Sauerstoff nur während kurzer Intervalle, von vorzugsweise 0,1-1 s innerhalb
jeden Ätzschrittes zuzusetzen. Es ist ferner möglich, das Sauerstoff
enthaltende Ätzgas nur am Anfang und/oder am Ende eines Ätzschritts
einzusetzen.
Durch diese erfindungsgemäße Ausführungsform bleibt der Ätzschritt die
meiste Zeit über frei von der Sauerstoffzugabe und wird nur relativ kurzzeitig
beeinflußt. Hierbei ist allerdings zu beachten, daß der O2-Gasfluß so hoch
gewählt werden muß, daß im Abgasbereich sicher keine Schwefel
ausscheidung möglich ist.
Vorzugsweise wählt man für die in den Ätzschritten und Polymerisations
schritten eingesetzten Medien Gasflüsse von 10-200 Norm-cm3/min und
Prozeßdrücke von 5 bis 100 µbar. Die Plasmaerzeugung erfolgt vorzugsweise
mit einer Mikrowelleneinstrahlung bei Leistungen zwischen 100 und 1500 W
oder mit einer Hochfrequenzeinstrahlung bei Leistungen zwischen 100 und
2000 W in einer induktiv gekoppelten Plasmaquelle.
Als teflon®artige Polymere bildende Passiviergase können Trifluormethan
CHF3, Hexafluorpropen C3F6 oder Octafluorcyclobutan C4F8 eingesetzt werden.
Hexafluorpropene C3F6 und insbesondere Octafluorcyclobutan C4F8 eignen
sich insbesondere bei Anwendung eines Plasmas mit induktiver Anregung
(ICP), da solche ICP-Quellen eine geringere chemische Aktivität aufweisen als
die der DE 42 41 045 zugrunde liegende Mikrowellenquelle und daher
passivierfreudigere Gase benötigt werden.
Es ist wesentlich, daß der Sauerstoff nur während der Ätzschritte zugesetzt
wird und während der Depositionsschritte abgeschaltet wird. Sauerstoff beim
Depositionsschritt würde die Bildung von teflon®artigen Polymeren auf den
Strukturseitenwänden massiv beeinträchtigen, weil die teflon®bildenden
Radikale F2 oder CF2) naturgemäß eine sehr hohe Affinität zu Sauerstoff
molekülen aufweisen. Dadurch käme die Polymerisation der teflon®bildenden
Radikale zum Stillstand, so daß kein Seitenwandschutz in üblicher Weise mehr
erreicht werden und der Depositionsschritt ineffizient würde.
Im folgenden wird der Parametersatz für ein Ausführungsbeispiel angegeben.
1. Depositionszyklen
Druck: 13,3 µbar
Gasfluß: 100 sccm C4F8
Leistung an der hochdichten Plasmaquelle: 600-2000 W, z. B. 800 W (13,56 MHz für ICP oder 2,45 GHz für PIE)
Vorspannungsleistung: 0 W
Schrittdauer: 5 s
Gasfluß: 100 sccm C4F8
Leistung an der hochdichten Plasmaquelle: 600-2000 W, z. B. 800 W (13,56 MHz für ICP oder 2,45 GHz für PIE)
Vorspannungsleistung: 0 W
Schrittdauer: 5 s
2. Ätzzyklen
Druck: 26,6 µbar
Gasfluß: 130 sccm SF6 + 20 sccm O2
Leistung an der hochdichten Plasmaquelle: 600-2000 W, z. B. 800 W (13,56 MHz für ICP oder 2,45 GHz für PIE)
Vorspannungsleistung: 7 W
Schrittdauer: 9 s
Substrattemperatur: +30°C
Gasfluß: 130 sccm SF6 + 20 sccm O2
Leistung an der hochdichten Plasmaquelle: 600-2000 W, z. B. 800 W (13,56 MHz für ICP oder 2,45 GHz für PIE)
Vorspannungsleistung: 7 W
Schrittdauer: 9 s
Substrattemperatur: +30°C
Claims (11)
1. Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium von vorzugsweise mit
einer Ätzmaske definierten Strukturen, mittels eines Plasmas, wobei während
eines Polymerisationsschrittes auf die durch die Ätzmaske definierte laterale
Begrenzung der Strukturen ein Polymer aufgebracht wird, das während des
nachfolgenden Ätzschrittes teilweise wieder abgetragen und in durch die
Ätzung neu gebildeten, tiefer gelegenen Teilen der Seitenwand redeponiert
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen mit einem Ätzgas, das 3-40 Vol.-%
Sauerstoff aufweist, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen
mit einem Ätzgas, das während der gesamten Dauer des Ätzschrittes
5-25 Vol.-% Sauerstoff aufweist, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ätzen mit einem Ätzgas, das während der gesamten Dauer des Ätzschrittes
10-15 Vol.-% Sauerstoff aufweist, durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Sauerstoff enthaltendes Ätzgas nur während
Intervallen von 0,1-1 s innerhalb eines Ätzschritts eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Sauerstoff enthaltendes Ätzgas nur am Anfang
und/oder am Ende eines Ätzschritts eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß man für die in den Ätzschritten und Polymerisations
schritten eingesetzten Medien Gasflüsse von 10-200 Norm-cm3/min und
Prozeßdrücke von 5 bis 100 µbar wählt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erzeugung eines hochdichten Plasmas mit
Mikrowelleneinstrahlung bei Leistungen zwischen 100 und 1500 W erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erzeugung eines hochdichten Plasmas mit
Hochfrequenzeinstrahlung bei einer Leistung zwischen 100 und 2000 W mit
induktiver Anregung erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Substrate während der gesamten Dauer des
Ätzschrittes mit einer Ionenenergie von 1-50 eV, vorzugsweise von 5-30 eV
beaufschlagt werden
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Substrate während der Polymerisationsschritte mit
einer Ionenenergie von 1-50 eV, vorzugsweise von 5-30 eV, insbesondere von
15 eV beaufschlagt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschleunigung der Ionen zum Substrat mittels einer
an die Substratelektrode angelegten Hochfrequenzleistung erfolgt.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19826382A DE19826382C2 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
| US09/328,019 US6531068B2 (en) | 1998-06-12 | 1999-06-08 | Method of anisotropic etching of silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19826382A DE19826382C2 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19826382A1 true DE19826382A1 (de) | 1999-12-16 |
| DE19826382C2 DE19826382C2 (de) | 2002-02-07 |
Family
ID=7870788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19826382A Expired - Lifetime DE19826382C2 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6531068B2 (de) |
| DE (1) | DE19826382C2 (de) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10136022A1 (de) * | 2001-07-24 | 2003-02-13 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich einer Vakuumanlage |
| FR2834382A1 (fr) * | 2002-01-03 | 2003-07-04 | Cit Alcatel | Procede et dispositif de gravure anisotrope du silicium a haut facteur d'aspect |
| DE10246063A1 (de) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum anisotropen Ätzen eines Siliziumsubstrates |
| DE10247913A1 (de) * | 2002-10-14 | 2004-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Plasmaanlage und Verfahren zum anisotropen Einätzen von Strukturen in ein Substrat |
| US7026224B2 (en) | 2003-10-27 | 2006-04-11 | Robert Bosch Gmbh | Method for dicing semiconductor chips and corresponding semiconductor chip system |
| US7285228B2 (en) | 2002-03-05 | 2007-10-23 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for anisotropic plasma etching of a substrate, a silicon body in particular |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4184851B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2008-11-19 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
| US7041226B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-05-09 | Lexmark International, Inc. | Methods for improving flow through fluidic channels |
| JP4579593B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2010-11-10 | キヤノン株式会社 | 標的物質認識素子、検出方法及び装置 |
| US8187483B2 (en) * | 2006-08-11 | 2012-05-29 | Jason Plumhoff | Method to minimize CD etch bias |
| US20090043646A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | International Business Machines Corporation | System and Method for the Automated Capture and Clustering of User Activities |
| JP2012508881A (ja) * | 2008-11-17 | 2012-04-12 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 表面増強ラマン散乱（ｓｅｒｓ）用基板 |
| KR101795658B1 (ko) * | 2009-01-31 | 2017-11-08 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 에칭을 위한 방법 및 장치 |
| US8574447B2 (en) | 2010-03-31 | 2013-11-05 | Lam Research Corporation | Inorganic rapid alternating process for silicon etch |
| US9318341B2 (en) * | 2010-12-20 | 2016-04-19 | Applied Materials, Inc. | Methods for etching a substrate |
| US20120211805A1 (en) | 2011-02-22 | 2012-08-23 | Bernhard Winkler | Cavity structures for mems devices |
| DE102012206531B4 (de) * | 2012-04-17 | 2015-09-10 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Erzeugung einer Kavität innerhalb eines Halbleitersubstrats |
| CN103628075A (zh) * | 2012-08-23 | 2014-03-12 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种等离子刻蚀方法 |
| US9136136B2 (en) | 2013-09-19 | 2015-09-15 | Infineon Technologies Dresden Gmbh | Method and structure for creating cavities with extreme aspect ratios |
| TWI658509B (zh) | 2014-06-18 | 2019-05-01 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | 用於ｔｓｖ／ｍｅｍｓ／功率元件蝕刻的化學物質 |
| US10883168B2 (en) | 2014-09-11 | 2021-01-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Processing system for small substrates |
| US10020264B2 (en) | 2015-04-28 | 2018-07-10 | Infineon Technologies Ag | Integrated circuit substrate and method for manufacturing the same |
| US10056297B1 (en) | 2016-06-20 | 2018-08-21 | Paul C. Lindsey, Jr. | Modified plasma dicing process to improve back metal cleaving |
| US11133190B2 (en) | 2017-05-05 | 2021-09-28 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Metal-based passivation-assisted plasma etching of III-v semiconductors |
| US11276727B1 (en) | 2017-06-19 | 2022-03-15 | Rigetti & Co, Llc | Superconducting vias for routing electrical signals through substrates and their methods of manufacture |
| US11513108B2 (en) | 2020-01-14 | 2022-11-29 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus for pulse gas delivery with concentration measurement |
| US11358858B2 (en) | 2020-01-24 | 2022-06-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing thereof |
| US11262506B1 (en) | 2020-08-07 | 2022-03-01 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Recessed portion in a substrate and method of forming the same |
| US11361971B2 (en) | 2020-09-25 | 2022-06-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | High aspect ratio Bosch deep etch |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4241045C1 (de) * | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4317623C2 (de) * | 1993-05-27 | 2003-08-21 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum anisotropen Plasmaätzen von Substraten und dessen Verwendung |
| JPH07263427A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-10-13 | Nippon Soken Inc | プラズマエッチング方法 |
| US5983828A (en) * | 1995-10-13 | 1999-11-16 | Mattson Technology, Inc. | Apparatus and method for pulsed plasma processing of a semiconductor substrate |
| US5767018A (en) * | 1995-11-08 | 1998-06-16 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of etching a polysilicon pattern |
| US5767017A (en) * | 1995-12-21 | 1998-06-16 | International Business Machines Corporation | Selective removal of vertical portions of a film |
| US5798303A (en) * | 1996-09-05 | 1998-08-25 | Micron Technology, Inc. | Etching method for use in fabrication of semiconductor devices |
| JP3612158B2 (ja) * | 1996-11-18 | 2005-01-19 | スピードファム株式会社 | プラズマエッチング方法及びその装置 |
| US5882535A (en) * | 1997-02-04 | 1999-03-16 | Micron Technology, Inc. | Method for forming a hole in a semiconductor device |
| US5858847A (en) * | 1997-03-28 | 1999-01-12 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. | Method for a lightly doped drain structure |
| US5948701A (en) * | 1997-07-30 | 1999-09-07 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. | Self-aligned contact (SAC) etching using polymer-building chemistry |
| US6069091A (en) * | 1997-12-29 | 2000-05-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | In-situ sequential silicon containing hard mask layer/silicon layer plasma etch method |
| US5935874A (en) * | 1998-03-31 | 1999-08-10 | Lam Research Corporation | Techniques for forming trenches in a silicon layer of a substrate in a high density plasma processing system |
| US6087270A (en) * | 1998-06-18 | 2000-07-11 | Micron Technology, Inc. | Method of patterning substrates |
-
1998
- 1998-06-12 DE DE19826382A patent/DE19826382C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-06-08 US US09/328,019 patent/US6531068B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4241045C1 (de) * | 1992-12-05 | 1994-05-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Solid State Technol. 8/1982, 79-83 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10136022A1 (de) * | 2001-07-24 | 2003-02-13 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich einer Vakuumanlage |
| US6874511B2 (en) | 2001-07-24 | 2005-04-05 | Robert Bosch Gmbh | Method of avoiding or eliminating deposits in the exhaust area of a vacuum system |
| DE10136022B4 (de) * | 2001-07-24 | 2006-01-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich einer Vakuumanlage |
| FR2834382A1 (fr) * | 2002-01-03 | 2003-07-04 | Cit Alcatel | Procede et dispositif de gravure anisotrope du silicium a haut facteur d'aspect |
| WO2003060975A1 (fr) * | 2002-01-03 | 2003-07-24 | Alcatel | Procede et dispositif de gravure anisotrope du silicium a haut facteur d'aspect |
| US7285228B2 (en) | 2002-03-05 | 2007-10-23 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for anisotropic plasma etching of a substrate, a silicon body in particular |
| DE10246063A1 (de) * | 2002-10-02 | 2004-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum anisotropen Ätzen eines Siliziumsubstrates |
| DE10247913A1 (de) * | 2002-10-14 | 2004-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Plasmaanlage und Verfahren zum anisotropen Einätzen von Strukturen in ein Substrat |
| US7855150B2 (en) | 2002-10-14 | 2010-12-21 | Robert Bosch Gmbh | Plasma system and method for anisotropically etching structures into a substrate |
| US7026224B2 (en) | 2003-10-27 | 2006-04-11 | Robert Bosch Gmbh | Method for dicing semiconductor chips and corresponding semiconductor chip system |
| DE10350036B4 (de) * | 2003-10-27 | 2014-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020144974A1 (en) | 2002-10-10 |
| DE19826382C2 (de) | 2002-02-07 |
| US6531068B2 (en) | 2003-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19826382C2 (de) | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium | |
| EP0943155B1 (de) | Verfahren zum anisotropen ätzen von silizium | |
| EP0894338B1 (de) | Anisotropes fluorbasiertes plasmaätzverfahren für silicium | |
| DE4241045C1 (de) | Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silicium | |
| DE69308822T2 (de) | Verfahren zum Ätzen von Aluminium und dessen Legierungen unter Verwendung eines HC1, C1 und N2 enthaltenden Ätzmittels | |
| EP0865664B1 (de) | Verfahren zum anisotropen plasmaätzen verschiedener substrate | |
| DE69938342T2 (de) | Verfahren zur herstellung von gräben in einer siliziumschicht eines substrats in einem plasmasystem hoher plasmadichte | |
| EP0540230B1 (de) | Verfahren zur Strukturierung von Wolframschichten | |
| DE3103177C2 (de) | ||
| DE3852619T2 (de) | Erhöhung der Ätzgewschwindigkeit in fluorierten halogenkohlenstoff oxydierenden Plasmas mit chlorfluorierten kohlenstoffhaltigen zusätzen. | |
| EP1095400B1 (de) | Verfahren zum plasmaätzen von silizium | |
| US20030003748A1 (en) | Method of eliminating notching when anisotropically etching small linewidth openings in silicon on insulator | |
| EP1527011B1 (de) | Schichtsystem mit einer siliziumschicht und einer passivierschicht, verfahren zur erzeugung einer passivierschicht auf einer siliziumschicht und deren verwendung | |
| EP3526812B1 (de) | Verfahren zum anisotropen drie-ätzen mit fluorgasmischung | |
| Selamoglu et al. | Tapered etching of aluminum with CHF3/Cl2/BCl3 and its impact on step coverage of plasma‐deposited silicon oxide from tetraethoxysilane | |
| US7479235B2 (en) | Method for etching a workpiece | |
| WO2002052655A1 (de) | Verfahren zum aufrauhen eines halbleiterchips für die optoelektronik | |
| DE102013100035B4 (de) | Ätzverfahren für III-V Halbleitermaterialien | |
| DE4132564C2 (de) | Verfahren zum Plasmaätzen mit mikrowellenenergiegespeister Voranregung der Ätzgase bei der Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen und Verwendung des Verfahrens | |
| DE10245671B4 (de) | Herstellungsverfahren für eine Halbleiterstruktur durch selektives isotropes Ätzen einer Siliziumdioxidschicht auf einer Siliziumnitridschicht | |
| DE10300197A1 (de) | Verfahren zur Strukturierung von Dünnfilmen | |
| JP4528388B2 (ja) | 地球温暖化係数の低いガスを用いたシリコン酸化膜のエッチング法 | |
| KR20190040766A (ko) | 팔라듐 박막의 식각방법 | |
| Keil et al. | PROFILE CONTROL OF SUB-0.3 µm CONTACT ETCH FEATURES IN A MEDIUM-DENSITY OXIDE ETCH REACTOR | |
| DE10358025A1 (de) | Verfahren zum Ätzen von Wolfram mit einer kontrollierten Seitenwandpassivierung und mit hoher Selektivität zu Polysilizium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R071 | Expiry of right |