DE69100744T2 - Ätzen von Materialien in einer nicht zur Kerrosion führenden Umgebung. - Google Patents

Ätzen von Materialien in einer nicht zur Kerrosion führenden Umgebung.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft im allgemeinen das Plasmaätzen von Halbleitersubstraten und insbesondere das Plasmaätzen von III-V- und verwandten Materialien.
  • Das Ätzen von Metallen und Metalloiden ist eine Zeitlang durchgeführt worden unter Verwendung einer Plasmachemie auf Halogenbasis und insbesondere ist eine Plasmachemie auf Chlor- und Fluorbasis verwendet worden. Metalloide sind Elemente, die sich im Periodensystem in den Gruppen III und V befinden, die kombiniert worden sind, um Verbindungen oder Legierungen mit Eigenschaften zu bilden, die zwischen denen von typischen Metallen und Nichtmetallen liegen, die Halbmetalle oder Metalloide genannt werden. Die Plasmachemie auf Chlorbasis ist bevorzugt worden, um diese III-V-Materialien zu ätzen. Obwohl die Verwendung der Chemie auf Chlorbasis beim Ätzen dieser Materialien einigermaßen erfolgreich war, gibt es noch immer viele schwierige Probleme. Zum Beispiel korrodiert die Chlorchemie Verbindungsleitungen, die verwendet werden, um Informationen von einer Transistor- oder Halbleitereinheit zu einer anderen zu schicken.
  • Es ist immer schwierig gewesen, Metalle und III-V-Materialien zu ätzen. Das Ätzen von III-V-Materialien ist üblicherweise in der Plasmachemie auf Chlorbasis so erreicht worden, wie es von E.L. Hu und R.E. Howard "Reactive-Ion etching of GaAs und InP using CCl&sub2;F&sub2;/Ar/O&sub2;", Applied Physics Letters, 37(11), Seite 1022 (1980) beschrieben worden ist. Das Ätzen von Metallen und III-V-Materialien wird gewöhnlich in der Plasmachemie auf Chlorbasis ausgeführt, wobei gewöhnlich niedriger Druck und hohe Werte des physikalischen Beschusses verwendet werden, um die Entfernung von Material zu erreichen. Es ist seit langer Zeit bekannt, daß Ätzprodukte von Metallen und III-V-Materialien bei der Verwendung einer Chemie auf Chlorbasis eine niedrige Flüchtigkeit haben. Diese niedrige Flüchtigkeit von Ätzprodukten hat Probleme beim Ätzen dieser Materialien wie langsame Ätzgeschwindigkeiten, Materialrückstände, unzureichende Maskierungsstrukturen oder dergleichen hervorgerufen.
  • Das Ätzen von Metall und Metalloiden in einem Plasma, welches aus Methan (CH&sub4;) und Wasserstoff (H&sub2;) speziell für III- V-Halbleitermaterialien zusammengesetzt ist, wurde zuerst von U. Niggebrugge, et. al. "GaAs and Related Compounds", Inst. Phys. Conf. Ser. Nr. 79, Karuizawa, Japan (1985) Seiten 367-372 vorgeführt. Die Verwendung einer Methan- und Wasserstoffchemie zum Ätzen von III-V-Materialien hat sich als durchführbar erwiesen, aber es verbleiben immer noch Probleme wie niedrige Ätzgeschwindigkeiten aufgrund von konkurrierender PECVD und die Einleitung des Ätzens ist langsam.
  • Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in "Electronics Letters" Band 23, Nr. 24, 19. November 1987 auf den Seiten 1253-1254 offenbart.
  • Es ist ersichtlich, daß herkömmliche Plasmaätzverfahren, an denen Chlorchemie beteiligt ist, zum Ätzen von III-V-Metalloiden und verwandten Materialien nicht angemessen sind. Die geringe Flüchtigkeit der Ätzprodukte verzögert die Ätzgeschwindigkeiten dieser Materialien. Die Korrosion spielt eine wichtige Rolle bei der Ausbeute, der Leistungsfähigkeit der Vorrichtungen, der Verpackung, der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der Vorrichtungen, die durch trockenes Plasmaätzen hergestellt werden. Deshalb wäre ein Verfahren sehr erwünscht, welches das Problem der Korrosion beseitigen und die Flüchtigkeit der Ätzprodukte erhöhen würde.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Plasmaätzen von Halbleitersubstraten bereitgestellt, umfassend die Schritte: Einsetzen des Halbleitersubstrates in einen Plasmareaktor; und Aussetzen des Halbleitersubstrates einem Gasplasma, welches Methan, Wasserstoff und ein Trialkylboran umfaßt.
    • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • Fig. 1 ist eine graphische Darstellung des Dampfdrucks gegen die Temperatur für gewöhnliche Chlorätzprodukte; und
  • Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Dampfdrucks gegen die Temperatur für gewöhnliche Methan- und Wasserstoffätzprodukte.
    • Ausführliche Beschreibung der Abbildungen
  • Fig. 1 ist eine graphische Darstellung von Dampfdrücken gegen Temperatur-Kurven für Chlorätzprodukte. Die Flüchtigkeit ist die Neigung eines festen oder flüssigen Materials, in eine Dampfphase bei einer relativ niedrigen Temperatur überzugehen. Ein stärker flüchtiges Material entwickelt einen Dampfdruck bei niedrigeren Temperaturen als ein weniger flüchtiges Material. Deshalb tritt eine höhere Flüchtigkeit bei einem höheren Dampfdruck bei einer bestimmten Temperatur auf. Die Auftragung des Dampfdrucks gegen die Temperatur ergibt eine Kurve vom Arrhenius-Typ, die für das spezielle Material für diese zwei Parameter charakteristisch ist. Die Verwendung dieser Kurven läßt einen Vergleich der Flüchtigkeit von verschiedenen Materialien zu. Das Plasmaätzen von III-V- und verwandten Materialien wird herkömmlicherweise in der Chlorplasmachemie durchgeführt. Im allgemeinen wird ein Plasma in einem Reaktor erzeugt, der aus einer evakuierten Kammer, einem Mittel zum Einbringen von einem oder mehreren geeigneten Gasen in die Kammer und einem Mittel zum Anlegen eines Felds mit modulierter Frequenz an die Kammer, so daß eine Glimmentladung auftritt, besteht. Mindestens ein Halbleiterwafersubstrat wird in das Plasma oder in enge Nachbarschaft zu dem Plasma gebracht. Diese Substrate enthalten teilweise oder insgesamt Materialien, die weggeätzt werden sollen. Übliche Reaktortypen zum Ausführen dieser Reaktion sind Trommelreaktoren, Magnetronreaktoren, Elektronenzyklotron-Systeme, reaktive Ionenätzreaktoren oder dergleichen. Es versteht sich, daß andere Reaktortypen zur Ausführung dieser Erfindung verwendet werden können, wie etwa Parallelplattenreaktoren, Downstream-Reaktoren oder dergleichen. Wenn eine Hochfrequenzspannung an ein in einer Kammer enthaltenes Gas angelegt wird, wird das Gas ionisiert und eine Glimmentladung oder Plasma tritt auf. Das ionisierte Gas umfaßt ein teilweise ionisiertes Gas mit gleichen Anzahlen von positiven und negativen Ladungen und eine unterschiedliche Menge von nicht-ionisierten neutralen Molekülen. Das Plasma enthält auch eine Anzahl freier Radikale. Freie Radikale sind Atome oder Moleküle, die elektrisch neutral sind, aber eine unvollständige chemische Bindung aufweisen, was das freie Radikal zu einer hochreaktiven Spezies macht. Man nimmt an, daß diese hochreaktiven freien Radikalspezies hauptsächlich für das chemische Ätzen von Materialien in einem Plasmaätzreaktor verantwortlich sind.
  • Die Reaktionen in dem Plasma selbst sind sehr kompliziert, aber grundlegende Mechanismen können durch eine verallgemeinerte Formel dargestellt werden:
  • k1 = Geschwindigkeitskonstante für die Erzeugung von Ätzspezies
  • k2 = kombinierte Diffusions- und Chemisorptionsgeschwindigkeitskonstante
  • k3 = Geschwindigkeitskonstante der chemischen Reaktion
  • k4 = Physisorptionsgeschwindigkeitskonstante
  • k5 = Diffusionsgeschwindigkeitskonstante für zu entfernende Ätzprodukte
  • R = gasförmige Ätzspezies
  • R* = aktivierte Ätzspezies, die im Plasma gebildet wird
  • MN = zu ätzendes Substrat
  • MR = Ätzproduktkomponente eins
  • NR = Ätzproduktkomponente zwei
  • Aus dieser Formel können verschiedene Verallgemeinerungen abgeleitet werden.
  • Zuerst müssen freie Radikale oder Ätzspezies R* aus einem oder mehreren Gasen R im Plasma gebildet werden. Die Erzeugung von reaktiven Ätzspezies R* aus gasförmigen Ätzspezies wird durch k1 angegeben. Reaktive Spezies können freie Radikale, Ionen oder Neutrale sein. Die Ätzspezies muß kontinuierlich ersetzt oder in dem Plasma gebildet werden. Die Bildung von Ätzspezies in dem Plasma wird durch R* dargestellt. Wenn Ätzspezies R* nicht kontinuierlich in dem Plasma gebildet werden, verarmt die Reaktion an Reaktanten und kommt schließlich zum Stehen.
  • Zweitens muß die Ätzspezies R* von dem Plasma auf die Oberfläche des zu ätzenden Substrates gelangen. Diese Diffusion von dem Plasma zu der Oberfläche des zu ätzenden Substrates ist als Bestandteil der Geschwindigkeitskonstante k2 eingeschlossen.
  • Drittens können die Ätzspezies, sobald sie zu der Oberfläche (sur) diffundiert sind, auf die Oberfläche MN chemisorbiert werden. Die Chemiesorption ist eine Bindungsenergie, welche üblicherweise zur Bildung von neuen Bindungen führt. Die Chemisorption ist ebenfalls ein Bestandteil der Geschwindigkeitskonstante k2. Die Substratoberfläche, welche in der verallgemeinerten Formel erläutert ist, wird als MN dargestellt. MN ist aus zwei Elementen zusammengesetzt. Diese zwei Elemente könnten Galliumarsenid oder Indiumphosphid oder dergleichen sein. Es versteht sich auch, daß andere Materialien wie Galliumphosphid, Indium-gallium-aluminium- phosphid, Indium-gallium-aluminium-arsenid, Indium-aluminium-antimonid, Aluminium, Silicium oder jede Kombination dieser oder dergleichen verwendet werden könnte.
  • Viertens findet eine chemische Reaktion zwischen der adsorbierten Ätzspezies R* und dem Substrat MN statt. Diese chemische Reaktion wird durch die Geschwindigkeitskonstante der chemischen Reaktion k3 angegeben. Es ist dies der Punkt, an dem chemische Bindungen sich ändern, um Ätzprodukte zu bilden.
  • Fünftens werden die Ätzprodukte MR und NR nun voll gebildet. Die Ätzprodukte sind ein Endergebnis einer chemischen Reaktion. Es sind diese Ätznebenprodukte, die von dem Substrat abgeleitet werden sollen. Diese Produkte werden nahe der Oberfläche durch Physisorptionskräfte festgehalten, die mit einem Geschwindigkeitskonstante, die durch k4 angegeben ist, überwunden werden müssen. Physisorptionskräfte sind Effekte, die durch elektrische Wechselwirkungen zwischen zwei Körpern verursacht werden, wie z. B. van-der-Waals-Kräfte oder dergleichen. Diesen Anziehungskräften sind andere Kräfte wie die Flüchtigkeit oder dergleichen entgegengesetzt. Ein stärker flüchtiges Ätzprodukt überwindet die elektrischen Kräfte und wird schneller von der Oberfläche entfernt als ein weniger flüchtiges Ätzprodukt.
  • Die Reaktionen k2, k3 und k4 sind chemische Übergangszustände zwischen dem anfänglichen Kontakt von Ätzspezies R* und dem Substrat MN und den Ätzprodukten MR und NR. Diese Übergangszustände treten sehr rasch auf und sind sehr schwierig zu messen.
  • Sechstens werden die Ätzprodukte in das Plasma selbst eindiffundiert und fortgeleitet. Diese Fähigkeit, von der Oberfläche entfernt zu werden und eine flüchtige gasförmige Ätzproduktspezies zu bilden, wird durch die Diffusionsgeschwindigkeitskonstante k5 angegeben. Es sollte klar sein, daß eine stärker flüchtige Ätzproduktspezies leichter entfernt wird als eine weniger flüchtige Ätzproduktspezies.
  • Allgemein ist Fig. 1 eine graphische Darstellung von Dampfdruck gegen Temperatur-Kurven für gewöhnliche Ätzprodukte unter Verwendung der Chlorätzchemie. Das Ätzen von Arsen, Indium, Aluminium und Silicium in der Chlorchemie ergibt Hauptätzprodukte, deren Dampfdruck-gegen-Temperatur-Kurven in Fig. 1 gezeigt sind. Diese Ätzprodukte sind Arsentrichlorid, das durch Kurve 11 dargestellt ist, Indiumtrichlorid, das durch Kurve 17 dargestellt ist, Aluminiumtrichlorid, das durch Kurve 14 dargestellt ist, und Siliciumtetrachlorid, das durch Kurve 10 dargestellt ist. Das Chlorätzen von Gallium hat jedoch zwei Hauptätzproduktkomponenten, die als Galliumtrichlorid, das durch Kurve 12 dargestellt ist, und Galliumdichlorid, das durch Kurve 16 in Fig. 1 dargestellt ist, gezeigt werden. Es versteht sich, daß das Ätzen von Materialien wie Galliumarsenid getrennt betrachtet worden ist und sie als einzelne Ätzprodukte dargestellt werden. Unter Verwendung von 133 Pa (1 Torr) als Standarddampfdruck zur Untersuchung von relativen Dampfdrücken aller gezeigten Endprodukte ist ersichtlich, daß stärker flüchtige Ätzprodukte sich auf der linken Seite der graphischen Darstellung befinden, wogegen weniger flüchtige Ätzprodukte sich auf der rechten Seite befinden. Diese graphische Darstellung veranschaulicht die Schwierigkeit beim Erzeugen von flüchtigen Ätzprodukte unter Verwendung einer Chemie auf Chlorbasis. Zum Beispiel ist, wenn Aluminium mit Chlorchemie geätzt wird, ein Hauptätzprodukt Aluminiumtrichlorid, welches durch Kurve 14 dargestellt ist. Um einen Dampfdruck von 133 Pa (1 Torr) von Aluminiumtrichlorid zu erhalten, ist eine Temperatur von annähernd 100ºC erforderlich. Diese niedrige Flüchtigkeit der Ätzproduktspezies verringert die Fähigkeit, Aluminium zu entfernen oder zu ätzen. Da die Dampfdruck-gegen- Temperatur-Kurve für Indiumtrichlorid, die durch Kurve 17 dargestellt ist, sich auf der äußersten rechten Seite von Fig. 1 befindet, zeigt sie an, daß das Ätzen von Indium und indiumhaltigen Verbindungen sehr schwierig ist.
  • Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Dampfdrucks gegen die Temperatur für gewöhnliche Ätzprodukte unter Verwendung einer Ätzchemie aus Methan und Wasserstoff. Das Ätzen von Indium, Aluminiuin, Silicium und Gallium in einer Methan- und Wasserstoffchemie ergibt Hauptätzprodukte, deren Dampfdruck- gegen-Temperatur-Kurven in Fig. 2 gezeigt sind. Diese Ätzprodukte sind Trimethylindium, das durch Kurve 28 dargestellt ist, Trimethylaluminium, das durch Kurve 27 dargestellt ist, Tetramethylsilicium (oder Tetramethylsilan), das durch Kurve 22 dargestellt ist und Trimethylgallium, das durch Kurve 26 dargestellt ist. Das Ätzen von Arsen und Phosphor in der Methan- und Wasserstoffchemie ergibt in beiden Fällen jeweils zwei Hauptätzprodukte. Die Dampfdrücke für Arsenätzprodukte sind für Trimethylarsin, das durch Kurve 24 dargestellt ist, und Arsin, das durch Kurve 21 dargestellt ist, gezeigt. Die Dampfdrücke für Phosphorätzprodukte sind für Trimethylphosphin, das durch Kurve 23 dargestellt ist und Phosphin, das durch Kurve 20 dargestellt ist, gezeigt. Es versteht sich, daß das Ätzen von Materialien wie Galliumarsenid getrennt betrachtet worden ist und sie als einzelne Ätzprodukte dargestellt werden. Unter Verwendung von 133 Pa (1 Torr) als Standarddampfdruck zum Untersuchen von relativen Dampfdrücken von Ätzprodukten ist ersichtlich, daß stärker (bei niedrigerer Temperatur) flüchtige Ätzprodukte sich auf der linken Seite der graphischen Darstellung befinden, wogegen weniger (bei höherer Temperatur) flüchtige Ätzprodukte sich auf der rechten Seite der graphischen Darstellung befinden.
  • Bei direktem Vergleich der Fig. 1 und der Fig. 2 ist ziemlich offensichtlich, daß es eine signifikante Zunahme der Flüchtigkeit von allen Ätzprodukten, die gezeigt sind, bei der Verwendung von Methan- und Wasserstoffplasmachemie anstelle der Chlorplasmachemie gibt. Die Verwendung einer Methan- und Wasserstoffplasmachemie ermöglicht einen Dampfdruck bei einer niedrigeren Temperatur. Dieser größere Dampfdruck ermöglicht die Entfernung von Ätzprodukten rascher, was das Ätzen des Halbleitersubstrates verstärkt. Zum Beispiel erfordern in Fig. 1 Produkte von Aluminium annähernd 100ºC, um einen Dampfdruck von 133 Pa (1 Torr) zu entwickeln, wogegen in Fig. 2 ein Dampfdruck von 133 Pa (1 Torr) für Aluminiumätzprodukte eine Temperatur von annähernd -10ºC erfordert. Diese Zunahme der Flüchtigkeit ist extrem wichtig, da sie eine rasche Entfernung von Ätzprodukten ergibt. Zusätzlich verschiebt sich die Flüchtigkeit von Indiumätzprodukten von einer Temperatur von annähernd 310ºC auf annähernd 0ºC. Somit wird eine Zunahme der Flüchtigkeit von Ätzprodukten insgesamt durch Verwendung von Methan und Wasserstoff erhalten.
  • Die Verwendung des Trialkylborangases in einem Plasma erhöht die Teilchendichte der reaktiven Methylradikale, die mit einer grundlegenden Methan- und Wasserstoffplasmagaschemie verträglich sind. Zusätzlich ergibt sich eine Zunahme der Teilchendichte von Alkylboran-Ionen, insbesondere Dialkylboran-Ionen, die an einem Ionenbeschußmechanismus beteiligt sind, der mit dem reaktiven Ionenätzen (RIE) verbunden ist. Beispielsweise führt die Zugabe von Trialkylboran in ein Methan- und Wasserstoffplasma zu verschiedenen Vorteilen. Man nimmt an, daß diese Vorteile durch eine Erzeugung von reaktiven Spezies herbeigeführt werden, die mit der grundlegenden Methan- und Wasserstoffätzchemie verträglich sind. Reaktive Methylradikale und Dialkylboran-Ionen werden in dem Plasma gebildet. Als Folge der Bildung von Methylradikalen ist nun eine erhöhte Teilchendichte der reaktiven Spezies in dem Plasma vorhanden. Zusätzlich wird eine Zunahme des Ionenbeschusses durch die erhöhte Teilchendichte von Dialkylboran-Ionen verursacht, die in dem Plasma vorhanden sind. Ferner wird angenommen, daß Dialkylboran-Ionen länger in dem Plasma existieren, wodurch sie ein größeres Potential zur Beteiligung an einer Ionenbeschußreaktion haben können. Es versteht sich, daß das Ätzen mit Trimethylboran als Additiv bevorzugt ist, aber daß andere Trialkylborane wie Triethylboran ebenfalls verwendet werden können. Man nimmt auch an, daß diese Chemie das Ätzen von Materialien durch Erhöhen der Geschwindigkeitskonstanten k1 und k2 in der verallgemeinerten Gleichung bewirkt. Dies erhöht tatsächlich die Erzeugung von reaktiven Ätzspezies und erhöht die Anzahl von Stellen zur Chemisorption. Durch Erhöhen dieser Geschwindigkeitskonstanten und der Flüchtigkeit von Ätzprodukten sind die Entfernung oder die Ätzgeschwindigkeiten von in Masse vorliegendem Material erhöht.
  • Die Einleitung des Ätzens oder Verzögerungszeiten werden durch Verwendung von Trialkylboran oder dergleichen als Additivgas zu einem Methan- und Wasserstoffplasma verringert. Die Ätzeinleitungszeit ist die Zeit, die benötigt wird, um das Ätzen von in Masse vorliegendem Material zu beginnen, vom Zeitpunkt, wo ein Plasma erzeugt wird, bis zum Beginn der Entfernung von in Masse vorliegendem Material. Diese Zeit hängt im allgemeinen von zwei Faktoren ab. Zuerst müssen Oxide, die auf dem in Masse vorliegenden Material vorhanden sind, entfernt werden. Diese Oxide werden gewöhnlich durch Kontakt mit der Atmosphäre gebildet. Oxide sind im allgemeinen sehr stabile Materialien und müssen entfernt werden, bevor das Ätzen des in Masse vorliegenden Materials beginnen kann. Zweitens müssen störende Reaktionen unterdrückt oder eingeschränkt werden. Diese Reaktionen können eine ganze Reihe von Reaktionen sein, die nicht speziell beim Ätzen des gewünschten Materials teilnehmen. Beispielsweise würden Reaktionen mit Wassermolekülen, die auf den Oberflächen der Reaktionskammer zurückgehalten wurden, beim gewünschten Ätzen des Substrates stören. Die Beteiligung von desorbiertem Wasser aus der Reaktionskammer bildet auch reaktiven Sauerstoff, welcher zusätzliches Oxid auf dem Substrat bildet, welches geätzt werden soll. Es wird angenommen, daß diese beiden Probleme gelöst werden durch energisches Abfangen von Sauerstoff, der sich in Metalloxiden und Wasserdampf befindet, durch Trialkylboran. Man nimmt auch an, daß das energische Abfangen durch die Elektronenmangeleigenschaft von Bor und eine Lewis-Säure/Base-Wechselwirkung verursacht wird. Zusätzlich wird einheitlicheres Ätzergebnis durch eine rasche Entfernung von Oxiden und Wasser erhalten. Man nimmt an, daß die Verringerung der Ätzeinleitungszeit durch das Abfangen von Wasserdampf, der von den Reaktoroberflächen herkommt, und von Sauerstoff, der in Form von Metalloxiden vorliegt, durch Trialkylboran verursacht wird.
  • Metall- oder Metalloidkorrosionserscheinungen sind bei Verwendung von mit Methan, Wasserstoff und Trialkylboran erzeugten Plasmen kein Problem mehr. Plasmen, die mit Methan, Wasserstoff und Trialkylboran erzeugt werden, korrodieren Metalle oder Metalloide nicht, da Methan, Wasserstoff und Trialkylboran an sich nicht korrosiv sind.
  • Es wird angenommen, daß beschleunigte Ätzgeschwindigkeiten sich aus der Zugabe von Trialkylboran ergeben, da eine größere Teilchendichte von stabilen Ionen gebildet wird. Diese größere Anzahl von stabilen Ionen oder Ätzspezies führt zu einer größeren ionenverstärkten Adsorption und ionenverstärkten Reaktionen. Zusätzlich haben reaktive Spezies, die entweder aus Trimethylboran oder Triethylboran erzeugt sind, ein größeres Ionenbeschußvermögen aufgrund eines größeren Impulses, der durch eine größere Molekülgröße verursacht ist.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zum Plasmaätzen von Halbleitersubstraten verwendet ein reaktives Ionenätzsystem. Es versteht sich, daß andere Systeme verwendet werden könnten, um Halbleitersubstrate einem Plasma mit Wasserstoff, Methan und Trialkylboran auszusetzen. Halbleitersubstrate werden in einen Reaktor gegeben. Gase werden in den Reaktor fließen gelassen und das Plasma wird erzeugt. Temperaturbereiche der Halbleitersubstrate werden nominell zwischen -100ºC bis +500ºC mit einer optimalen Temperatur von 50ºC gehalten. Druckbereiche werden nominell zwischen 0,13-26,6 Pa (1 Millitorr bis 200 Millitorr) mit einem optimalen Druck von 8 Pa (60 Millitorr) gehalten. Leistungsbereiche werden nominell zwischen 0,1 Watt pro cm² bis 5 Watt pro cm² mit einer optimalen Leistung von 1 Watt pro cm² gehalten. Wasserstoff wird nominell auf einen Bereich von 1 bis 90 Vol.-% mit einem Optimum von 45 Vol.-% eingestellt. Methangas wird nominell auf einen Bereich von 1 bis 10 Vol.-% mit einem Optimum von 5 Vol.-% eingestellt. Trialkylborangas wird nominell auf einen Bereich von 1 bis 50 Vol.-% mit einem Optimum von 25 Vol.-% eingestellt. Es versteht sich, daß die Zugabe eines nichtreaktiven Gases wie Argon, Helium, Krypton, Xenon, Stickstoff für Verdünnungszwecke oder zum Auffüllen eines Gesamtgasvolumens verwendet werden kann. Es versteht sich ferner, daß die Parameter sich von System zu System in Abhängigkeit von der Anwendung und der Systemkonfiguration ändern.
  • Jetzt sollte anerkannt werden, daß ein verbessertes Verfahren zum Plasmaätzen von Silicium, Metallen und III-V- oder metalloiden Halbleitersubstraten bereitgestellt worden ist. Dieses Verfahren ermöglicht das Ätzen dieser Materialien in einer nichtkorrodierenden Umgebung, um Korrosion als Ausfallgrund von Halbleitervorrichtungen zu verhindern. Zusätzlich fängt diese Erfindung Sauerstoff aus Metalloxiden ab und entfernt Wasser, was die Ätzleistung verbessert. Verbesserte Flüchtigkeit, Ätzgeschwindigkeit und verringerte Ätzeinleitungszeiten werden in einem nichtkorrodierenden Plasma bereitgestellt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Plasmaätzen von Halbleitersubstraten, umfassend die Schritte:
Einsetzen des Halbleitersubstrates in einen Plasmareaktor; und
Aussetzen des Halbleitersubstrates einem Gasplasma, welches Methan und Wasserstoff einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma ferner ein Trialkylboran einschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Plasmaätzen von Substraten aus Galliumarsenid, Indiumphosphid, Aluminium-gallium-arsenid, Indium-gallium-aluminium-arsenid, und Indium-gallium-aluminium-phosphid und Galliumphosphid einschließt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Ätzen eines Metalls auf den Halbleitersubstraten einschließt, welches aus Aluminium oder seinen Legierungen zusammengesetzt ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner das Erzeugen des Gasplasmas in einem reaktiven Ionenätzsystem einschließt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner das Halten des Halbleiterwafersubstrates in einem Temperaturbereich zwischen -100ºC und +500ºC zum Plasmaätzen und das Aufrechterhalten eines Plasmadrucks in dem Reaktor in einem Bereich von 0,13 bis 26,6 Pa (1 Millitorr bis 200 Millitorr) einschließt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner das Einstellen der Temperatur des Halbleiterwafersubstrates auf im wesentlichen 50ºC während des Plasmaätzens einschließt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner das Einstellen des Drucks des Reaktors auf im wesentlichen 8 Pa (60 Millitorr) für das Plasmaätzen einschließt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Aufrechterhalten eines Volumenprozentsatzes von Gasen, umfassend 1 bis 10 Prozent Methan, 1 bis 90 Prozent Wasserstoff, 1 bis 50 Prozent eines Trialkylborans, einschließt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Trialkylboran Trimethylboran oder Triethylboran ist.
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