JP2003077884A - ケミカルドライエッチング方法 - Google Patents

ケミカルドライエッチング方法

Info

Publication number
JP2003077884A
JP2003077884A JP2001263696A JP2001263696A JP2003077884A JP 2003077884 A JP2003077884 A JP 2003077884A JP 2001263696 A JP2001263696 A JP 2001263696A JP 2001263696 A JP2001263696 A JP 2001263696A JP 2003077884 A JP2003077884 A JP 2003077884A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
etched
chemical dry
dry etching
etching rate
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.)
Pending
Application number
JP2001263696A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Kasai
優 葛西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shibaura Mechatronics Corp filed Critical Shibaura Mechatronics Corp
Priority to JP2001263696A priority Critical patent/JP2003077884A/ja
Publication of JP2003077884A publication Critical patent/JP2003077884A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケミカルドライエッチングを用いてアンダー
カットを発生させずにエッチングする。またエッチング
損傷を発生させずに等方性エッチングで異方性エッチン
グと同様な加工を可能にする。 【解決手段】 基板表面に形成した被エッチング材の表
面にエッチングマスクパターンを形成し、エッチングす
るケミカルドライエッチング方法において、(a)被エ
ッチング材をそのエッチングレートが表面に向って次第
に小さくなるように形成し、(b)この被エッチング材
の表面にエッチングマスクパターンを形成し、(c)ケ
ミカルドライエッチングにより被エッチング材をエッチ
ングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造工程
で用いるケミカルドライエッチング方法に関し、特に異
方性エッチングを可能にする方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路においては、集積度の向
上に伴い、回路線幅が益々微細化している。このためウ
ェット法に代わってドライエッチングが用いられるよう
になった。ドライエッチングは、気相中の反応種と固体
材料との物理的あるいは化学的な相互作用によりエッチ
ングする方法である。
【0003】一方高精度の微細加工のためには、エッチ
ングが等方的に行われるのは好ましくない。等方的なエ
ッチングは被エッチング材料の膜厚に相当する横方向の
エッチング(アンダーカット)が避けられないからであ
る。
【0004】しかしこのドライエッチング法によれば、
化学的反応ばかりでなく、イオン等の荷電粒子が電界に
より一方向に加速されて基板材料に入射する、いわゆる
物理的作用を利用することができるため、異方性(ある
いは方向性)エッチングが可能になる(イオンエッチン
グ)。
【0005】このようにイオンを使って異方性エッチン
グを可能とするイオンエッチング(スパッタエッチン
グ、イオンビームエッチング)は、通常Ar(アルゴ
ン)やHe(ヘリウム)等の不活性ガスをイオン化し
て、数百eVから数KeVのエネルギーで被エッチング
材料に衝突させるものであり、この方法はイオンによっ
て、物理的に削り取るスパッタリング現象を利用したエ
ッチング法と言うことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのイオンエッ
チングには、種々の問題がある。例えば材料に損傷を与
えるという問題がある。図4、5はこのイオンエッチン
グによる損傷を説明する図である。図4はイオンエッチ
ング前の状態を、図5はエッチング後の状態を示す。
【0007】図4で符号100はシリコン基板であり、
その表面にはシリコン酸化膜(SiO2)102の薄膜
が形成されている。このSiO2膜102は絶縁膜とな
る。なおこの実施態様は例えばMOS型電界効果トラン
ジスタ(MOS−FET)であり、基板100にはキャ
リヤ電子が通るチャネルが形成され、このチャネルを絶
縁膜102が覆う。
【0008】絶縁膜102の上にはポリシリコン(多結
晶シリコン)104が、例えばCVD(Chemical Vapor
Deposition)法によって形成される。このCVD法は
1種以上の反応ガスにより絶縁膜102の表面またはそ
の付近で不均一化学反応を起こさせることにより、多結
晶シリコンを形成するものである。106はエッチング
マスクパターンであり、リソグラフィなどの手法によっ
てポリシリコン104の表面に形成される。このエッチ
ングマスクパターン106はエッチングレジストとなる
ものである。
【0009】イオンエッチングによれば、ArやHeな
どのイオン化した荷電粒子108が電界により加速され
て表面に衝突する。このためにエッチングマスクパター
ン106を残してその周囲のポリシリコン104が削り
取られる。この結果ポリシリコン104は、マスクパタ
ーン106で覆われた部分104Aを除いて除去されて
図5の状態になる。この残った部分104Aはゲート電
極となる。しかしこの方法では、荷電粒子108がSi
2膜102の表面に損傷を与えたり、その周囲のSi
2膜102がない部分(通常MOS−FETではドレ
イン、ソースとなる)ではSi基板100の表面に損傷
を与える。
【0010】またイオンエッチングによる損傷としては
次のようなことが問題となっている。MOS構造デバイ
スへの影響としては、ゲート絶縁膜(SiO2)中への
固定電荷の発生、多結晶シリコン(ポリシリコン、ゲー
ト電極となる)のゲートの加工時に荷電粒子のチャージ
アップによるゲート絶縁膜の絶縁破壊現象等が考えられ
ている。これらの現象はゲート絶縁膜の耐圧劣化を招く
点で問題になる。
【0011】またイオンエッチングでは、イオンを基板
に対して斜めに入射させることによってエッチング速度
を大きくすることができるが、この場合にはマスクパタ
ーンの肩にテーパを持つファセット(小面)が発生す
る。またパターン側面で反射されたイオンによりパター
ン周辺に溝(トレンチング)が発生したり、エッチング
(スパッタ)された基板材料がパターン側壁に再付着し
たりする問題がある。さらにイオンエッチング装置は複
雑で取扱いが面倒であり、高価にもなるという問題もあ
る。
【0012】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、イオンエッチングにあった前記の問題を解
決することができるエッチング方法を提供することを目
的とする。
【0013】
【発明の構成】この発明はこの目的を達成するため、ケ
ミカルドライエッチングを使って異方性エッチングを可
能にするものである。すなわち、基板表面に形成した被
エッチング材の表面にエッチングマスクパターンを形成
し、エッチングするケミカルドライエッチング方法にお
いて、(a)被エッチング材をそのエッチングレートが
表面に向って次第に小さくなるように形成し、(b)こ
の被エッチング材の表面にエッチングマスクパターンを
形成し、(c)ケミカルドライエッチングにより被エッ
チング材をエッチングする、ことを特徴とするケミカル
ドライエッチング方法により達成するものである。
【0014】工程(a)では、被エッチング材の薄膜
と、エッチングレート調整材の層とを交互にCVD(Ch
emical Vapor Deposition)法により積層することによ
って、被エッチング材のエッチングレートがその表面に
向って次第に小さくなるように形成することができる。
この場合、被エッチング材の薄膜とエッチング調整材の
層との厚さの比率を厚さ方向に順次変化させることがで
きる。被エッチング材の薄膜とエッチング調整材の層の
少くとも一方の成分を厚さ方向に変化させることによっ
てエッチングレートを厚さ方向に変化させることもでき
る。
【0015】また工程(a)では、CVD法で厚さ方向
に均一に形成した被エッチング材に、その表面からエッ
チング調整材をイオン注入することによって厚さ方向の
エッチングレートに変化を持たせることもできる。
【0016】基板をシリコン基板とし、被エッチング材
を多結晶シリコンとし、エッチング調整材をAs(ヒ
素)を含む材料とすれば、MOS電界効果トランジスタ
の製造に適する。この場合シリコン基板のキャリヤが流
れるチャネル部分の表面に薄い絶縁膜(通常は酸化膜、
SiO2)を間に挟んで被エッチング材となる多結晶シ
リコン(ポリシリコン)のゲート電極を形成するが、こ
の発明はこのゲート電極の形成に適した方法となる。
【0017】
【実施態様】図1は本発明の一実施態様に用いる放電分
離型ケミカルドライエッチング装置の概要を示す図であ
る。図中符号1は真空容器を示し、この真空容器1のエ
ッチング室2内には、被処理物3を載置する載置台4が
設けられている。この載置台4は温度調節機構を有して
おり、被処理物3の温度を制御できるようになってい
る。
【0018】前記真空容器1の天壁には、ガス導入管5
が接続されており、その先には、放電管6が接続されて
いて、ガス導入口7からガスが導入される。前記放電管
6には、マイクロ波導波管8が接続されている。ガス導
入口7からガスが導入され、マイクロ波導波管8よりマ
イクロ波(図示せず)が印可されて放電管6内にプラズ
マが発生する。このプラズマによってガスが活性化され
たのち、被処理物3がセットされているエッチング室2
に導入され、被処理物3がエッチングされる。被処理物
3と反応した反応ガスは排気口9よりエッチング室2の
外に排気される。
【0019】図2、3はこの装置を用いた本発明の方法
を示す図であり、図2はドライエッチング前を図3はド
ライエッチング後の状態を示す。図2、3では前記図
4、5と同一部分に同一符号を付したのでその説明は繰
り返さない。
【0020】図4、5と異なるのは、ポリシリコン10
4aのエッチングレートを厚さ方向に変化させた点であ
る。すなわちポリシリコン104aはCVD法によって
SiO2膜102の上に形成されるが、その際に反応ガ
スの成分や基板100の温度などの反応条件を制御する
ことによって、エッチングレートが表面(上方)に向っ
て次第に小さくなるようにした。ここにエッチングレー
トは、エッチングされ易さを示す指標であり、大きい時
にエッチング速度が大きくなる。
【0021】例えば、ポリシリコン104aは、その形
成過程で反応ガスのAs濃度を次第に少なくするように
変化させることにより、このような厚さ方向のエッチン
グレートに変化を持たせることができる。このようにし
てポリシリコン104aを形成した後、エッチングマス
クパターン106を形成する。
【0022】次にこれを図1に示す装置を用いてケミカ
ルドライエッチングする。このエッチングにおいては例
えば、NF3、CF4、SF6などの反応ガスを用いて行
う。このエッチングは等方性に行われるが、ポリシリコ
ン104aはエッチングレートが上層で小さく下層で大
きいので上層から順にエッチングが進行する際に横方向
のエッチング量が深さ方向に揃うことになり、アンダー
カットが発生することなくエッチングを行うことができ
る。図3はこの状態を示している。
【0023】その後レジストとなるマスクパターン10
6を除去(レジストアッシング)すれば、ポリシリコン
104aが現れ、ここがゲート電極104aAとなる。
【0024】以上の実施態様では、被エッチング材とな
るポリシリコン104aをCVD法によって形成した
が、この発明では他の方法によって厚さ方向にエッチン
グレートが異なる構造にすることもできる。例えば均一
なポリシリコンをCVD法で形成した後、ポリシリコン
の表面からエッチング調整材をイオン注入法によって注
入(ドープ)することもできる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、被エッ
チング材にその厚さ方向にエッチングレートが表面に向
って次第に小さくなるように変化を持たせて形成してお
くから、等方性エッチングであるケミカルドライエッチ
ングを用いてもアンダーカットを発生することなくエッ
チングすることが可能になる。
【0026】このためイオンエッチングなどのエッチン
グ損傷等の問題を有する異方性エッチングを用いること
なく、等方性エッチングによって異方性エッチングと同
様なエッチング加工結果を得ることができる。従ってエ
ッチング損傷を発生させることがなく、イオンエッチン
グのような問題が無く、装置も簡単にすることができ
る。
【0027】被エッチング材は、その薄膜とエッチング
レート調整材の層とを交互にCVD法により積層するこ
とにより形成できる(請求項2)。この場合各層の厚さ
や各層の成分を変えればよい(請求項5)。被エッチン
グ材は、イオン注入法により形成することもできる(請
求項3)。基板をシリコン、被エッチング材をポリシリ
コンとした場合には、エッチングレート調整材はAsを
含む材料とすることができ、このようなものはMOS−
FETの製造に適するものとなる(請求項4)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に用いるケミカルドライエ
ッチング装置を示す図
【図2】本発明によるエッチング前の状態を示す図
【図3】本発明によるエッチング後の状態を示す図
【図4】従来方法によるエッチング前の状態を示す
【図5】従来方法によるエッチング後の状態を示す
【符号の説明】
100 シリコン基板 102 絶縁膜(SiO2) 104、104a 被エッチング材 104A、104aA ゲート電極 106 エッチングマスクパターン(エッチングレジス
ト)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面に形成した被エッチング材の表
    面にエッチングマスクパターンを形成し、エッチングす
    るケミカルドライエッチング方法において、 (a)被エッチング材をそのエッチングレートが表面に
    向って次第に小さくなるように形成し、 (b)この被エッチング材の表面にエッチングマスクパ
    ターンを形成し、 (c)ケミカルドライエッチングにより被エッチング材
    をエッチングする、ことを特徴とするケミカルドライエ
    ッチング方法。
  2. 【請求項2】 工程(a)では、被エッチング材の薄膜
    とエッチングレート調整材の層とを交互にCVD法によ
    り積層することによって被エッチング材を形成する請求
    項1のケミカルドライエッチング方法。
  3. 【請求項3】 工程(a)では、CVD法で形成した被
    エッチング材の表面にエッチングレート調整材をイオン
    注入することによって厚さ方向のエッチングレートに変
    化を与えた請求項1のケミカルドライエッチング方法。
  4. 【請求項4】 基板はシリコン基板であり、被エッチン
    グ材は多結晶シリコンであり、エッチングレート調整材
    はAsを含む材料である請求項1〜3のいずれかのケミ
    カルドライエッチング方法。
  5. 【請求項5】 被エッチング材の薄膜とエッチングレー
    ト調整材の層との厚さの比率を厚さ方向に順に変化させ
    ることによってエッチングレートが表面に向って次第に
    小さくなるようにした請求項2または4のケミカルドラ
    イエッチング方法。
JP2001263696A 2001-08-31 2001-08-31 ケミカルドライエッチング方法 Pending JP2003077884A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001263696A JP2003077884A (ja) 2001-08-31 2001-08-31 ケミカルドライエッチング方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001263696A JP2003077884A (ja) 2001-08-31 2001-08-31 ケミカルドライエッチング方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003077884A true JP2003077884A (ja) 2003-03-14

Family

ID=19090409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001263696A Pending JP2003077884A (ja) 2001-08-31 2001-08-31 ケミカルドライエッチング方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003077884A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006010357A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Keio Gijuku マイクロダイヤモンド電極製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006010357A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Keio Gijuku マイクロダイヤモンド電極製造方法
JP4547548B2 (ja) * 2004-06-22 2010-09-22 学校法人慶應義塾 マイクロダイヤモンド電極製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9570317B2 (en) Microelectronic method for etching a layer
JP4073204B2 (ja) エッチング方法
US5378311A (en) Method of producing semiconductor device
US5628871A (en) Method of removing resist mask and a method of manufacturing semiconductor device
US5627105A (en) Plasma etch process and TiSix layers made using the process
JPH08264510A (ja) シリコン窒化膜のエッチング方法およびエッチング装置
KR102386268B1 (ko) 원하는 치수들로 재료 층을 패터닝하기 위한 방법
EP0184220B1 (en) Apparatus and method for carrying out dry etching
US11462412B2 (en) Etching method
US20220181162A1 (en) Etching apparatus
KR100595090B1 (ko) 포토레지스트 마스크를 사용한 개선된 엣칭방법
JP5174319B2 (ja) エッチング処理装置およびエッチング処理方法
JP2003077884A (ja) ケミカルドライエッチング方法
JP2949731B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09312280A (ja) ドライエッチング方法
JP3002033B2 (ja) ドライエッチング方法
JPH0458176B2 (ja)
KR20200080444A (ko) 전극의 산화막 제거 및 전극의 식각을 위한 처리 방법
JP2917993B1 (ja) ドライエッチング方法
US6995051B1 (en) Irradiation assisted reactive ion etching
JP3038984B2 (ja) ドライエッチング方法
JPS59124135A (ja) 反応性イオンエツチング方法
WO2020100339A1 (ja) プラズマ処理方法
JPH08148468A (ja) エッチング方法
JPH025525A (ja) 半導体基板のエッチング方法