JP2002151466A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JP2002151466A JP2002151466A JP2000340002A JP2000340002A JP2002151466A JP 2002151466 A JP2002151466 A JP 2002151466A JP 2000340002 A JP2000340002 A JP 2000340002A JP 2000340002 A JP2000340002 A JP 2000340002A JP 2002151466 A JP2002151466 A JP 2002151466A
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- Japan
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- etching
- gas
- hole
- dry etching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 貫通穴の側壁が、塩素のラジカルにより侵食
され、貫通穴に配線材料を埋め込むときに断線を起こ
す。 【解決手段】 塩素と三塩化硼素を含むエッチングガス
に、不活性ガスを添加し、異方性の高いエッチングを実
現する。
され、貫通穴に配線材料を埋め込むときに断線を起こ
す。 【解決手段】 塩素と三塩化硼素を含むエッチングガス
に、不活性ガスを添加し、異方性の高いエッチングを実
現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスプラズマによ
り化合物半導体基板をエッチングする方法に関する。
り化合物半導体基板をエッチングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体の実装面積を小さくするた
めに半導体基板に貫通穴を形成する技術が注目されてい
る。その形成方法は数通りあり、以下にその一般的な方
法を、図面を参照しながら説明する。
めに半導体基板に貫通穴を形成する技術が注目されてい
る。その形成方法は数通りあり、以下にその一般的な方
法を、図面を参照しながら説明する。
【０００３】図３、４および５は、従来の一般的な貫通
穴形成方法における各工程の断面図を示したものであ
る。従来の第１の方法は、図３（ａ）に示すようなレジ
スト等のマスク１４が施された半導体基板１５を、図３
（ｂ）に示すように貫通穴１６が形成されるまでエッチ
ングし、最後に図３（ｃ）に示すようにマスク１４を除
去する方法である。従来の第２の方法は、図４（ｂ）に
示すように半導体基板１５を研磨して、その厚みを小さ
くし、その後に、図４（ｃ）に示すように石英などの他
材料１７と貼り合わせ、図４（ｄ）に示すように半導体
基板１５上にレジスト等のマスク１２を施し、図４
（ｅ）に示すように半導体基板１５を貫通するまでエッ
チングし、図４（ｆ）に示すようにマスク１４を除去
し、最後に図４（ｇ）に示すように貼り合わせた他材料
１７を取り除く方法である。従来の第３の方法は、図５
（ａ）に示すようなレジスト等のマスク１４が施された
半導体基板１５を、図５（ｂ）に示すように所定の深さ
までエッチングし、図５（ｃ）に示すようにマスク１４
を除去し、最後に図５（ｄ）に示すように貫通穴１６が
形成されるまで半導体基板を研磨する方法である。な
お、上記工程の順序が一部入れ替わることもある。ま
た、貫通穴１６に配線材料を埋め込む工程が必要な場合
は、上記方法の工程の途中または最後にこの工程を行な
う。
穴形成方法における各工程の断面図を示したものであ
る。従来の第１の方法は、図３（ａ）に示すようなレジ
スト等のマスク１４が施された半導体基板１５を、図３
（ｂ）に示すように貫通穴１６が形成されるまでエッチ
ングし、最後に図３（ｃ）に示すようにマスク１４を除
去する方法である。従来の第２の方法は、図４（ｂ）に
示すように半導体基板１５を研磨して、その厚みを小さ
くし、その後に、図４（ｃ）に示すように石英などの他
材料１７と貼り合わせ、図４（ｄ）に示すように半導体
基板１５上にレジスト等のマスク１２を施し、図４
（ｅ）に示すように半導体基板１５を貫通するまでエッ
チングし、図４（ｆ）に示すようにマスク１４を除去
し、最後に図４（ｇ）に示すように貼り合わせた他材料
１７を取り除く方法である。従来の第３の方法は、図５
（ａ）に示すようなレジスト等のマスク１４が施された
半導体基板１５を、図５（ｂ）に示すように所定の深さ
までエッチングし、図５（ｃ）に示すようにマスク１４
を除去し、最後に図５（ｄ）に示すように貫通穴１６が
形成されるまで半導体基板を研磨する方法である。な
お、上記工程の順序が一部入れ替わることもある。ま
た、貫通穴１６に配線材料を埋め込む工程が必要な場合
は、上記方法の工程の途中または最後にこの工程を行な
う。
【０００４】これらのエッチングは、一般に数十μｍ以
上のエッチング深さが要求され、例えば公開昭６３−１
３６５２６号公報に記載された方法が知られている。こ
の方法は、エッチングガスとして、三塩化硼素ガスと塩
素ガスとの混合ガスに窒素ガスを添加することにより、
順テーパ状の貫通穴を形成する方法である。
上のエッチング深さが要求され、例えば公開昭６３−１
３６５２６号公報に記載された方法が知られている。こ
の方法は、エッチングガスとして、三塩化硼素ガスと塩
素ガスとの混合ガスに窒素ガスを添加することにより、
順テーパ状の貫通穴を形成する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法では、貫通穴の深さが１０μｍを超えると、
図６（ｂ）に示すように貫通穴の側壁が塩素のラジカル
により侵食されるという問題点を有していた。貫通穴の
側壁が侵食されると、貫通穴に配線材料を埋め込むとき
に断線を起こす。
ような方法では、貫通穴の深さが１０μｍを超えると、
図６（ｂ）に示すように貫通穴の側壁が塩素のラジカル
により侵食されるという問題点を有していた。貫通穴の
側壁が侵食されると、貫通穴に配線材料を埋め込むとき
に断線を起こす。
【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、エッチングの異方性を高め、図６（ａ）に示すよう
に、側壁の侵食がない化合物半導体基板のドライエッチ
ング方法を提供することを目的とする。
で、エッチングの異方性を高め、図６（ａ）に示すよう
に、側壁の侵食がない化合物半導体基板のドライエッチ
ング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のドライエッチング方法は、塩素と三塩化硼
素を含むエッチングガスに、不活性ガスを添加してい
る。エッチングガスに不活性ガスを添加することで、異
方性の高いエッチングができるものである。
に、本発明のドライエッチング方法は、塩素と三塩化硼
素を含むエッチングガスに、不活性ガスを添加してい
る。エッチングガスに不活性ガスを添加することで、異
方性の高いエッチングができるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、塩素と三塩化硼素を含むエッチングガスにより、ガ
リウムと砒素を含む化合物基板をエッチングするドライ
エッチング方法であって、前記エッチングガスに不活性
ガスを添加するとしたものであり、異方性の高いエッチ
ングができる。不活性ガスとしてアルゴンガスを用いる
と、アルゴンガスはプラズマ中でアルゴンイオンとな
り、電界の作用で化合物半導体基板に垂直にぶつかる。
レジストマスクにぶつかったアルゴンイオンは、レジス
トを削り取り、貫通穴付近で削り取られたレジストは貫
通穴側壁に再付着し、側壁を侵食から保護する。また、
貫通穴の底に付着するレジストは、貫通穴の底に垂直に
ぶつかるアルゴンイオンに削り取られるため、垂直方向
のエッチングレートを低下させる作用はほとんどない。
そのため、異方性の高いエッチングが実現できる。
は、塩素と三塩化硼素を含むエッチングガスにより、ガ
リウムと砒素を含む化合物基板をエッチングするドライ
エッチング方法であって、前記エッチングガスに不活性
ガスを添加するとしたものであり、異方性の高いエッチ
ングができる。不活性ガスとしてアルゴンガスを用いる
と、アルゴンガスはプラズマ中でアルゴンイオンとな
り、電界の作用で化合物半導体基板に垂直にぶつかる。
レジストマスクにぶつかったアルゴンイオンは、レジス
トを削り取り、貫通穴付近で削り取られたレジストは貫
通穴側壁に再付着し、側壁を侵食から保護する。また、
貫通穴の底に付着するレジストは、貫通穴の底に垂直に
ぶつかるアルゴンイオンに削り取られるため、垂直方向
のエッチングレートを低下させる作用はほとんどない。
そのため、異方性の高いエッチングが実現できる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
アルゴンガスが、エッチングガス全体の体積の２〜２０
％であるとしたものであり、異方性の高いエッチングが
できる。アルゴンガスをエッチングガス全体の体積の２
〜２０％とすることで、異方性の高いエッチング形状と
高いエッチングレートを、同時に得ることが可能とな
る。
アルゴンガスが、エッチングガス全体の体積の２〜２０
％であるとしたものであり、異方性の高いエッチングが
できる。アルゴンガスをエッチングガス全体の体積の２
〜２０％とすることで、異方性の高いエッチング形状と
高いエッチングレートを、同時に得ることが可能とな
る。
【００１０】以下、本発明の実施の形態１について、図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１１】（実施の形態１）図１は、誘導結合型プラ
ズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ＣｏｕｐｌｅｄＰ
ｌａｓｍａ）を用いたドライエッチング装置の概略構成
を示している。このドライエッチング装置１は、金属材
料からなる放電チャンバ２を有し、この放電チャンバ２
の中に所定容積の放電空間３が形成されている。放電チ
ャンバ２は、ガスコントローラ４を介してガス供給部５
に接続されており、ガスコントローラ４で調整された所
定量のエッチングガスが放電空間３に供給できるように
してある。また、放電チャンバ２は、真空ポンプを含む
排気装置６にも接続され、放電チャンバ２内が所定の真
空度になるように排気される。放電チャンバ２と排気装
置６との間に制御弁（図示せず）を設け、放電チャンバ
２内の真空度を制御してもよい。
ズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ＣｏｕｐｌｅｄＰ
ｌａｓｍａ）を用いたドライエッチング装置の概略構成
を示している。このドライエッチング装置１は、金属材
料からなる放電チャンバ２を有し、この放電チャンバ２
の中に所定容積の放電空間３が形成されている。放電チ
ャンバ２は、ガスコントローラ４を介してガス供給部５
に接続されており、ガスコントローラ４で調整された所
定量のエッチングガスが放電空間３に供給できるように
してある。また、放電チャンバ２は、真空ポンプを含む
排気装置６にも接続され、放電チャンバ２内が所定の真
空度になるように排気される。放電チャンバ２と排気装
置６との間に制御弁（図示せず）を設け、放電チャンバ
２内の真空度を制御してもよい。
【００１２】放電チャンバ２の底部にはカソード電極７
が固定されており、このカソード電極７上に被エッチン
グ材料８が載せられるようにしてある。
が固定されており、このカソード電極７上に被エッチン
グ材料８が載せられるようにしてある。
【００１３】放電チャンバ２の天井部には複数のＩＣＰ
コイル９が配置され、各ＩＣＰコイル９はインピーダン
ス整合回路１０を介して高周波電源１１に接続されてお
り、この高周波電源１１からインピーダンス整合回路１
０で調整された高周波をＩＣＰコイル９に印加すること
で、放電空間３内にプラズマを形成するようにしてあ
る。
コイル９が配置され、各ＩＣＰコイル９はインピーダン
ス整合回路１０を介して高周波電源１１に接続されてお
り、この高周波電源１１からインピーダンス整合回路１
０で調整された高周波をＩＣＰコイル９に印加すること
で、放電空間３内にプラズマを形成するようにしてあ
る。
【００１４】また、カソード電極７には、インピーダン
ス制御回路１２を介して高周波電源１３が接続されてお
り、放電空間３内に形成されたプラズマ中の荷電粒子
（イオン等）を被エッチング材料８に向けて電気的に吸
引するようにしてある。
ス制御回路１２を介して高周波電源１３が接続されてお
り、放電空間３内に形成されたプラズマ中の荷電粒子
（イオン等）を被エッチング材料８に向けて電気的に吸
引するようにしてある。
【００１５】このように構成されたドライエッチング装
置１によるドライエッチング時には、反応性エッチング
ガスが、ガス供給部５からガスコントローラ４を介して
放電チャンバ２内の放電空間３に供給される。また、排
気装置６により放電空間３が必要な真空度に保たれる。
この状態で高周波電源１１からインピーダンス整合回路
１０を通じてＩＣＰコイル９に高周波が印加されると、
放電空間３内にプラズマが形成される。他方、高周波電
源１３からインピーダンス整合回路１２を通じてカソー
ド電極７に高周波が印可され、プラズマ中の荷電粒子が
被エッチング材料８に略垂直に衝突し、被エッチング材
料８を効率よくエッチングする。
置１によるドライエッチング時には、反応性エッチング
ガスが、ガス供給部５からガスコントローラ４を介して
放電チャンバ２内の放電空間３に供給される。また、排
気装置６により放電空間３が必要な真空度に保たれる。
この状態で高周波電源１１からインピーダンス整合回路
１０を通じてＩＣＰコイル９に高周波が印加されると、
放電空間３内にプラズマが形成される。他方、高周波電
源１３からインピーダンス整合回路１２を通じてカソー
ド電極７に高周波が印可され、プラズマ中の荷電粒子が
被エッチング材料８に略垂直に衝突し、被エッチング材
料８を効率よくエッチングする。
【００１６】次に、本発明に基づくエッチング処理例に
ついて図２のフロー図を用いながら説明する。このドラ
イエッチング装置１に、ＧａＡｓ化合物半導体基板にレ
ジストパターンを施した被エッチング物を配置し、真空
引きを行う。その後、塩素と三塩化硼素と不活性ガスの
アルゴンを導入し、所定の圧力に調圧する。ＩＣＰコイ
ル９に９００Ｗ、カソードに７０Ｗの高周波電力を印加
し、プラズマを発生させて、ＧａＡｓ化合物半導体基板
を１００μｍ以上エッチングした。その後、電力印加と
エッチングガスの供給を停止し、真空引きの後、被エッ
チング物を取り出す。このとき、アルゴンの流量とＧａ
Ａｓ化合物半導体基板の、エッチング速度および形状の
関係を調べた。その結果を（表１）に示す。
ついて図２のフロー図を用いながら説明する。このドラ
イエッチング装置１に、ＧａＡｓ化合物半導体基板にレ
ジストパターンを施した被エッチング物を配置し、真空
引きを行う。その後、塩素と三塩化硼素と不活性ガスの
アルゴンを導入し、所定の圧力に調圧する。ＩＣＰコイ
ル９に９００Ｗ、カソードに７０Ｗの高周波電力を印加
し、プラズマを発生させて、ＧａＡｓ化合物半導体基板
を１００μｍ以上エッチングした。その後、電力印加と
エッチングガスの供給を停止し、真空引きの後、被エッ
チング物を取り出す。このとき、アルゴンの流量とＧａ
Ａｓ化合物半導体基板の、エッチング速度および形状の
関係を調べた。その結果を（表１）に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】なお、（表１）において、エッチング断面
形状のＡは、図６（ａ）に示すような垂直形状で、Ｂ
は、図６（ｂ）に示すような側壁が侵食された形状、Ｃ
は、図６（ｃ）に示すような開口部が大きく開く形状で
あった。（表１）から、２％以上で２０％以下のアルゴ
ンガスを添加することで、エッチング形状が改善される
ことがわかる。
形状のＡは、図６（ａ）に示すような垂直形状で、Ｂ
は、図６（ｂ）に示すような側壁が侵食された形状、Ｃ
は、図６（ｃ）に示すような開口部が大きく開く形状で
あった。（表１）から、２％以上で２０％以下のアルゴ
ンガスを添加することで、エッチング形状が改善される
ことがわかる。
【００１９】また、この時、エッチング速度の低下およ
びレジストエッチング速度の上昇は、ほとんど見られな
い。
びレジストエッチング速度の上昇は、ほとんど見られな
い。
【００２０】なお、上記実施例では、塩素と三塩化硼素
の混合ガスにアルゴンガスを添加したが、例えば臭化水
素のような化合物半導体のエッチングが可能な他のガス
に、アルゴンガスを添加しても同様の効果が得られる。
また、上記実施例では、ＧａＡｓ化合物半導体基板のエ
ッチングを行ったが、ガリウムと砒素を含む化合物半導
体であれば、他に例えばアルミニウムなどの元素を含む
化合物半導体基板のエッチングを行なってもよい。
の混合ガスにアルゴンガスを添加したが、例えば臭化水
素のような化合物半導体のエッチングが可能な他のガス
に、アルゴンガスを添加しても同様の効果が得られる。
また、上記実施例では、ＧａＡｓ化合物半導体基板のエ
ッチングを行ったが、ガリウムと砒素を含む化合物半導
体であれば、他に例えばアルミニウムなどの元素を含む
化合物半導体基板のエッチングを行なってもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明は、塩素と三塩化硼
素を含むエッチングガスに、不活性ガスを添加してい
る。エッチングガスに不活性ガスを添加することで、エ
ッチングの異方性を高め、側壁の侵食がない化合物半導
体基板のドライエッチング方法を実現できるものであ
る。
素を含むエッチングガスに、不活性ガスを添加してい
る。エッチングガスに不活性ガスを添加することで、エ
ッチングの異方性を高め、側壁の侵食がない化合物半導
体基板のドライエッチング方法を実現できるものであ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係るドライエッチング装
置の構造を示す模式図
置の構造を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態に係る化合物基板をエッチ
ングするフロー図
ングするフロー図
【図３】従来の一般的な貫通穴形成方法を説明する図
【図４】従来の一般的な貫通穴形成方法を説明する図
【図５】従来の一般的な貫通穴形成方法を説明する図
【図６】化合物半導体のエッチング形状の断面図
１ ドライエッチング装置 ２ 放電チャンバ ３ 放電空間 ４ ガスコントローラ ５ ガス供給部 ６ 排気装置 ７ カソード電極 ８ 被エッチング物 ９ ＩＣＰコイル １０ インピーダンス整合回路 １１ 高周波電源 １２ インピーダンス整合回路 １３ 高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 忠司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BA20 BB11 BB18 DA00 DA04 DA11 DA22 DA23 DA25 DB19 DB20 EB08
Claims (3)
- 【請求項１】 塩素と三塩化硼素を含むエッチングガス
により、ガリウムと砒素を含む化合物基板をエッチング
するドライエッチング方法であって、前記エッチングガ
スに不活性ガスを添加することを特徴とするドライエッ
チング方法。 - 【請求項２】 前記不活性ガスが、アルゴンガスである
ことを特徴とする請求項１記載のドライエッチング方
法。 - 【請求項３】 前記アルゴンガスが、前記エッチングガ
ス全体の体積の２〜２０％であることを特徴とする請求
項２記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000340002A JP2002151466A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000340002A JP2002151466A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151466A true JP2002151466A (ja) | 2002-05-24 |
| JP2002151466A5 JP2002151466A5 (ja) | 2006-04-27 |
Family
ID=18814983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000340002A Pending JP2002151466A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002151466A (ja) |
-
2000
- 2000-11-08 JP JP2000340002A patent/JP2002151466A/ja active Pending
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| A977 | Report on retrieval |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081224 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090119 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090210 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
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