JP2018133449A - Method for etching silicon germanium layer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for etching a SiGe layer, by which the generation of an etching residue can be suppressed.SOLUTION: A method for etching a SiGe layer 10 according to the present invention comprises the step of deeply etching the SiGe layer by repeatedly performing an etching process for etching a SiGe layer formed on a surface of a substrate S by plasma, and a protection film-forming process for forming, by plasma, a protection film in a concave portion formed by the etching step. In the method according to the present invention, Ogas is involved as a gas to be supplied to generate plasma in the etching step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ＳｉＧｅ層のエッチング方法に関する。特に、本発明は、エッチング残渣の発生を抑制可能なＳｉＧｅ層のエッチング方法に関する。   The present invention relates to a method for etching a SiGe layer. In particular, the present invention relates to a method for etching a SiGe layer that can suppress generation of etching residues.

従来、与えられた加速度に応じて変位可能な可動錘を備え、この可動錘の変位に応じた静電容量の変化に基づき加速度を測定するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)加速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このＭＥＭＳ加速度センサの感度は、原理的に、可動錘の質量が大きければ大きいほど高くなる。可動錘の形成材料としては、一般にＳｉが用いられる場合が多い。しかしながら、ＭＥＭＳ加速度センサの感度を高めると同時に小型化するには、可動錘の形成材料としてＳｉよりも密度の高い材料を用いることが好ましい。このような材料の一つとして、ＳｉＧｅを例示できる（例えば、特許文献２参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) acceleration sensor that includes a movable weight that can be displaced according to a given acceleration and measures acceleration based on a change in capacitance according to the displacement of the movable weight is known. (For example, refer to Patent Document 1).
In principle, the sensitivity of the MEMS acceleration sensor increases as the mass of the movable weight increases. In general, Si is often used as a material for forming the movable weight. However, in order to increase the sensitivity of the MEMS acceleration sensor and reduce the size, it is preferable to use a material having a higher density than Si as a material for forming the movable weight. An example of such a material is SiGe (see, for example, Patent Document 2).

ＳｉＧｅ製の可動錘を形成する方法としては、基板の表面に形成されたＳｉＧｅ層を所望する可動錘の形状（例えば櫛歯状）や寸法に応じてエッチングする方法が挙げられる。ＳｉＧｅ層は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって１０μｍ以上の厚い膜厚で基板の表面に形成される（例えば、特許文献３参照）。
したがい、可動錘の形状や寸法に応じて、厚い膜厚のＳｉＧｅ層を高アスペクト比でエッチングすることを可能にする方法として、いわゆるボッシュプロセス法を適用することが考えられる。ボッシュプロセス法は、Ｓｉ等の被エッチング層をＳＦ６ガス等のプラズマを用いてエッチングするエッチング処理と、エッチング処理によって形成された凹部にＣ４Ｆ８ガス等のプラズマを用いて保護膜を形成する保護膜形成処理とを交互に繰り返し行うことで、被エッチング層を深掘りエッチングする方法である。 As a method of forming a movable weight made of SiGe, there is a method of etching a SiGe layer formed on the surface of the substrate according to a desired shape (for example, comb-tooth shape) and dimensions of the movable weight. The SiGe layer is formed on the surface of the substrate with a thickness of 10 μm or more by, for example, a plasma CVD method (see, for example, Patent Document 3).
Therefore, it is conceivable to apply a so-called Bosch process method as a method that enables a thick SiGe layer to be etched with a high aspect ratio in accordance with the shape and dimensions of the movable weight. In the Bosch process method, an etching process for etching a layer to be etched such as Si using a plasma such as SF 6 gas, and a protective film is formed using a plasma such as C 4 F 8 gas in a recess formed by the etching process. In this method, the layer to be etched is deeply etched by alternately performing the protective film forming process.

しかしながら、本発明者らが、ＳｉＧｅ層のエッチング方法としてボッシュプロセス法の適用を検討したところ、被エッチング層がＳｉである場合と同様の条件でボッシュプロセス法を適用したのでは、エッチング残渣が発生してしまうことが分かった。   However, when the present inventors examined the application of the Bosch process method as an etching method for the SiGe layer, if the Bosch process method was applied under the same conditions as when the etching target layer was Si, an etching residue was generated. I found out that

特開２００９−２７６３０５号公報JP 2009-276305 A 特開２０１６−１２５８４９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-125849 特開２０１６−１９７６５９号公報JP, 2006-197659, A

本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、エッチング残渣の発生を抑制可能なＳｉＧｅ層のエッチング方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an SiGe layer etching method capable of suppressing the generation of etching residues.

前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行った。
まず、ボッシュプロセス法のエッチング処理用に供給するガスの流量を増加させる等によってエッチングの強さを高める方法を検討したものの、この方法では、エッチング選択比が低下したり、形成される凹部の側壁の形状が逆テーパ形状になるという問題が生じた。
次に、ボッシュプロセス法の保護膜形成処理用に供給するガスの流量を減少させる等によって保護膜形成速度を低下させる方法を検討したものの、この方法では、形成される凹部の側壁の形状がボーイング形状になるという問題が生じた。 In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies.
First, although a method for increasing the etching strength by increasing the flow rate of the gas supplied for the etching process of the Bosch process method, etc. was studied, in this method, the etching selectivity is reduced or the side wall of the recess to be formed is formed. There arises a problem that the shape of this becomes a reverse taper shape.
Next, although a method of reducing the protective film formation rate by reducing the flow rate of the gas supplied for the protective film formation process of the Bosch process method was studied, in this method, the shape of the side wall of the recess to be formed is bowing. The problem of becoming a shape occurred.

そこで、本発明者らは更に鋭意検討を行った結果、ボッシュプロセス法のエッチング処理用に供給するガスにＯ２ガスを含ませることで、エッチング残渣の発生を抑制可能であることを知見し、本発明を完成した。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、基板の表面に形成されたＳｉＧｅ層をプラズマを用いてエッチングするエッチング処理と、前記エッチング処理によって形成された凹部にプラズマを用いて保護膜を形成する保護膜形成処理とを交互に繰り返し行うことで、前記ＳｉＧｅ層を深掘りエッチングする工程を含み、前記エッチング処理において、プラズマを生成するために供給するガスとしてＯ２ガスを含む、ことを特徴とするＳｉＧｅ層のエッチング方法を提供する。 Therefore, as a result of further intensive studies, the inventors have found that the generation of etching residues can be suppressed by including O 2 gas in the gas supplied for the etching process of the Bosch process method. The present invention has been completed.
That is, in order to solve the above-described problems, the present invention provides an etching process for etching a SiGe layer formed on the surface of a substrate using plasma, and a protective film is formed using a plasma in a recess formed by the etching process. A step of deeply etching the SiGe layer by alternately performing a protective film forming process to be performed, and the etching process includes O 2 gas as a gas supplied to generate plasma. A method for etching a SiGe layer is provided.

本発明に係るＳｉＧｅ層のエッチング方法は、エッチング処理と保護膜形成処理とを交互に繰り返すことで、ＳｉＧｅ層を深掘りエッチングする工程を含む、いわゆるボッシュプロセス法である。そして、エッチング処理において、プラズマを生成するために供給するガスとしてＯ２ガスを含むため、前述した本発明者らの知見の通り、エッチング残渣の発生を抑制可能である。 The SiGe layer etching method according to the present invention is a so-called Bosch process method including a step of deeply etching a SiGe layer by alternately repeating an etching process and a protective film forming process. In the etching process, since O 2 gas is included as a gas to be supplied to generate plasma, the generation of etching residues can be suppressed as described above by the inventors.

ここで、本発明者らが鋭意検討した結果によれば、エッチング処理用に供給するガスにＳＦ６ガスが含まれる場合、供給するＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率を４０％以上にすれば、エッチング残渣の発生を十分に抑制可能であることが分かった。 Here, according to the result of the present inventors have studied intensively, if SF 6 gas contained in the gas supplied to an etching process, the ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas supplied 40% From the above, it has been found that the generation of etching residues can be sufficiently suppressed.

したがい、前記エッチング処理において、プラズマを生成するために供給するガスとして、ＳＦ６ガスとＯ２ガスとを含み、供給するＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率が４０％以上であることが好ましい。
なお、エッチング残渣の発生を抑制することだけに着目すれば、Ｏ２ガスの流量の比率の上限に特に制約は無いものの、Ｏ２ガスの流量の比率を高め過ぎると、ＳｉＧｅ層のエッチングレートが低下する。このため、エッチング残渣の発生を抑制すると同時にＳｉＧｅ層のエッチングレートの低下も抑制するには、供給するＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率が４０％以上６０％以下であることが好ましい。 Therefore, in the etching process, SF 6 gas and O 2 gas are included as the gas supplied to generate plasma, and the ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of the supplied SF 6 gas is 40% or more. It is preferable.
Incidentally, focusing only on suppressing the generation of etching residue, although O specifically limited not two-flow-rate upper ratio of gas, too increase the ratio of the flow rate of O 2 gas, the etching rate of the SiGe layer descend. Therefore, also inhibit lowering of the etching rate of the to suppress the generation of etching residue simultaneously SiGe layer, that a ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas supplied is less than 60% 40% preferable.

本発明に係るＳｉＧｅ層のエッチング方法を適用する基板の構成としては、表面にＳｉＧｅ層が形成されている限りにおいて、特に限定されるものではないが、最表面から、ＳｉＧｅ層、ＳｉＯ２層及びＳｉ層の順に積層された基板を例示できる。 The structure of the substrate to which the SiGe layer etching method according to the present invention is applied is not particularly limited as long as the SiGe layer is formed on the surface, but from the outermost surface, the SiGe layer, the SiO 2 layer, and The board | substrate laminated | stacked in order of Si layer can be illustrated.

本発明によれば、ＳｉＧｅ層をエッチングする際にエッチング残渣の発生を抑制可能である。   According to the present invention, it is possible to suppress the generation of etching residues when the SiGe layer is etched.

本発明の一実施形態に係るＳｉＧｅ層のエッチング方法を実行するためのプラズマエッチング装置及び基板の概略構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the schematic structure of the plasma etching apparatus for performing the etching method of the SiGe layer which concerns on one Embodiment of this invention, and a board | substrate. 従来のエッチング方法で発生するエッチング残渣の状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the etching residue generate | occur | produced with the conventional etching method. ＳｉＧｅ層のエッチング残渣の発生有無及びエッチングレートに対するＯ２／ＳＦ６流量比率の影響を示す図である。It is a diagram showing the effect of O 2 / SF 6 flow rate ratio etching residue of occurrence or non-occurrence and the etching rate of the SiGe layer.

以下、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。
なお、説明の便宜上、各図に示す各構成要素の寸法や縮尺比は、実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
For convenience of explanation, the dimensions and scale ratios of the components shown in the drawings may be different from actual ones.

図１は、本発明の一実施形態に係るＳｉＧｅ層のエッチング方法（以下、適宜、単に「エッチング方法」という）を実行するためのプラズマエッチング装置及び基板の概略構成を模式的に示す断面図である。図１（ａ）はプラズマエッチング装置の概略構成図であり、図１（ｂ）は基板の概略構成図である。図１（ｂ）は、便宜上、上下方向の寸法を大幅に拡大して図示している。
図１（ａ）に示すように、プラズマエッチング装置１００は、チャンバ１と、コイル２と、載置台３とを備える。チャンバ１は、上部にプラズマ生成空間１１が設けられ、下部に処理空間１２が設けられている。コイル２は、プラズマ生成空間１１を囲うようにチャンバ１の外部に配設されている。載置台３は、処理空間１２に配置され、エッチングを施す基板Ｓが載置される。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a plasma etching apparatus and a substrate for performing a SiGe layer etching method (hereinafter, simply referred to as “etching method” as appropriate) according to an embodiment of the present invention. is there. FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus, and FIG. 1B is a schematic configuration diagram of a substrate. FIG. 1B shows a greatly enlarged dimension in the vertical direction for convenience.
As shown in FIG. 1A, the plasma etching apparatus 100 includes a chamber 1, a coil 2, and a mounting table 3. The chamber 1 is provided with a plasma generation space 11 at the top and a processing space 12 at the bottom. The coil 2 is disposed outside the chamber 1 so as to surround the plasma generation space 11. The mounting table 3 is disposed in the processing space 12, and a substrate S to be etched is mounted thereon.

図１（ｂ）に示すように、本実施形態の基板Ｓは、最表面（最上面）から、ＳｉＧｅ層１０、ＳｉＯ２層２０及びＳｉ層３０の順に積層されたものである。プラズマエッチング装置１００を用いて基板ＳのＳｉＧｅ層１０にエッチングを施す際には、所望する形状や寸法に対応するパターンが形成されたマスクＭが基板Ｓ上（ＳｉＧｅ層１０上）に配置される。マスクＭは、例えば、フォトレジストから形成される。 As shown in FIG. 1B, the substrate S of this embodiment is formed by laminating the SiGe layer 10, the SiO 2 layer 20, and the Si layer 30 in this order from the outermost surface (uppermost surface). When etching the SiGe layer 10 of the substrate S using the plasma etching apparatus 100, a mask M on which a pattern corresponding to a desired shape and size is formed is disposed on the substrate S (on the SiGe layer 10). . The mask M is formed from, for example, a photoresist.

また、図１（ａ）に示すように、プラズマエッチング装置１００は、高周波電源４、５と、インピーダンス整合器６、７と、ガス供給源８と、排気装置９とを備える。高周波電源４は、インピーダンス整合器６を介してコイル２に高周波電力を印加する。高周波電源５は、インピーダンス整合器７を介して載置台３に高周波電力を印加する。ガス供給源８は、プラズマを生成するためのガスをプラズマ生成空間１１に供給する。排気装置９は、チャンバ１内（プラズマ生成空間１１及び処理空間１２）のガスをチャンバ１外に排気する。   As shown in FIG. 1A, the plasma etching apparatus 100 includes high-frequency power sources 4 and 5, impedance matching units 6 and 7, a gas supply source 8, and an exhaust device 9. The high frequency power source 4 applies high frequency power to the coil 2 via the impedance matching unit 6. The high frequency power source 5 applies high frequency power to the mounting table 3 via the impedance matching unit 7. The gas supply source 8 supplies a gas for generating plasma to the plasma generation space 11. The exhaust device 9 exhausts the gas in the chamber 1 (plasma generation space 11 and processing space 12) to the outside of the chamber 1.

上記の構成を有するプラズマエッチング装置１００を用いて本実施形態に係るエッチング方法は実行される。以下、本実施形態に係るエッチング方法について説明する。
本実施形態に係るエッチング方法は、エッチング処理と、保護膜形成処理とを交互に繰り返し行うことで、基板ＳのＳｉＧｅ層１０を深掘りエッチングする工程を含む。 The etching method according to the present embodiment is executed using the plasma etching apparatus 100 having the above configuration. Hereinafter, the etching method according to the present embodiment will be described.
The etching method according to the present embodiment includes a step of deeply etching the SiGe layer 10 of the substrate S by alternately and repeatedly performing an etching process and a protective film forming process.

エッチング処理では、まず基板Ｓを載置台３に載置し、排気装置９によってチャンバ１内を減圧状態にした後、高周波電源４、５からコイル２及び載置台３に高周波電力を印加すると共に、ガス供給源８からプラズマ生成空間１１に対してエッチング処理用ガス（本実施形態では、ＳＦ６ガス及びＯ２ガス）を供給する。コイル２に高周波電力が印加されることでプラズマ生成空間１１に誘導電界が生じ、この誘導電界によってエッチング処理用ガスがプラズマ化する。一方、載置台３に高周波電力が印加されることで載置台３とプラズマとの間に電位差が生じ、プラズマ中のイオンがこの電位差によって載置台３に向けて移動する。プラズマ中のイオンが、マスクＭを介して基板ＳのＳｉＧｅ層１０に衝突することで、ＳｉＧｅ層１０がエッチングされる。なお、保護膜形成処理後のエッチング処理では、先に凹部の底面に堆積された保護膜が除去された後、ＳｉＧｅ層１０がエッチングされることになる。 In the etching process, first, the substrate S is placed on the mounting table 3, and after the chamber 1 is decompressed by the exhaust device 9, high-frequency power is applied from the high-frequency power sources 4 and 5 to the coil 2 and the mounting table 3, Etching gas (SF 6 gas and O 2 gas in this embodiment) is supplied from the gas supply source 8 to the plasma generation space 11. When the high frequency power is applied to the coil 2, an induced electric field is generated in the plasma generation space 11, and the etching process gas is turned into plasma by the induced electric field. On the other hand, when a high frequency power is applied to the mounting table 3, a potential difference is generated between the mounting table 3 and the plasma, and ions in the plasma move toward the mounting table 3 due to the potential difference. The ions in the plasma collide with the SiGe layer 10 of the substrate S through the mask M, so that the SiGe layer 10 is etched. In the etching process after the protective film formation process, the SiGe layer 10 is etched after the protective film previously deposited on the bottom surface of the recess is removed.

次いで、保護膜形成処理では、高周波電源４からコイル２に高周波電力を印加すると共に、ガス供給源８からプラズマ生成空間１１に対して保護膜形成処理用ガス（本実施形態では、Ｃ４Ｆ８ガス）を供給する。コイル２に高周波電力が印加されることでプラズマ生成空間１１に誘導電界が生じ、この誘導電界によって保護膜形成処理用ガスがプラズマ化する。生成されたプラズマが載置台３に向けて移動し、エッチング処理によって形成されたＳｉＧｅ層１０の凹部に堆積することで、ＳｉＧｅ層１０の凹部に保護膜が形成される。 Next, in the protective film forming process, high frequency power is applied from the high frequency power source 4 to the coil 2, and a protective film forming process gas (in this embodiment, C 4 F 8 is applied to the plasma generation space 11 from the gas supply source 8. Gas). When high frequency power is applied to the coil 2, an induction electric field is generated in the plasma generation space 11, and the protective film forming gas is turned into plasma by the induction electric field. The generated plasma moves toward the mounting table 3 and deposits in the recesses of the SiGe layer 10 formed by the etching process, whereby a protective film is formed in the recesses of the SiGe layer 10.

本実施形態に係るエッチング方法は、以上に説明したエッチング処理と、保護膜形成処理とを交互に繰り返す、いわゆるボッシュプロセス法を適用しているため、ＳｉＧｅ層１０を深掘りエッチングすることが可能である。   Since the etching method according to the present embodiment employs a so-called Bosch process method in which the above-described etching process and the protective film forming process are alternately repeated, the SiGe layer 10 can be etched deeply. is there.

図２は、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを含まない（ＳＦ６ガスのみ）、従来のボッシュプロセス法を用いてＳｉＧｅ層１０を深掘りエッチング（エッチング深さ１０μｍ程度）した場合に電子顕微鏡で観察される、基板Ｓの表面近傍断面を模式的に示す図である。図２（ａ）はＳｉＧｅ層１０に広い開口を形成した場合に得られる模式断面図であり、図２（ｂ）はＳｉＧｅ層１０に狭い開口幅のラインアンドスペースを形成した場合に得られる模式断面図である。
図２に示すように、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを含まない場合、ボッシュプロセス法によってＳｉＧｅ層１０を深掘りエッチングすると、針状のエッチング残渣１０ａが発生してしまう。エッチング残渣１０ａが発生すると、基板Ｓの機械的形状や電気的特性に悪影響を及ぼすおそれがあるので問題である。 FIG. 2 shows an electron microscope in which the etching gas does not contain O 2 gas (only SF 6 gas) and the SiGe layer 10 is etched deeply (etching depth is about 10 μm) using the conventional Bosch process method. It is a figure which shows typically the surface vicinity cross section of the board | substrate S observed. 2A is a schematic cross-sectional view obtained when a wide opening is formed in the SiGe layer 10, and FIG. 2B is a schematic view obtained when a line and space having a narrow opening width is formed in the SiGe layer 10. It is sectional drawing.
As shown in FIG. 2, when the etching gas does not contain O 2 gas, if the SiGe layer 10 is deeply etched by the Bosch process method, a needle-like etching residue 10a is generated. The generation of the etching residue 10a is a problem because it may adversely affect the mechanical shape and electrical characteristics of the substrate S.

これに対し、本実施形態に係るエッチング方法は、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを含むため、エッチング残渣１０ａの発生を抑制可能である。
以下、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを含むことの効果、及びＯ２ガスの好ましい流量（ＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの好ましい流量の比率）について検討した結果について説明する。 On the other hand, since the etching method according to the present embodiment includes O 2 gas in the etching processing gas, generation of the etching residue 10a can be suppressed.
Hereinafter, the effect of the etching process gas containing O 2 gas, and O 2 preferred flow (preferred flow ratio of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas) of the gas on the results of examination will be described.

プラズマエッチング装置１００を用いて、以下の（１）〜（４）に示す条件で、約３分間、ＳｉＧｅ層１０を深掘りエッチング（エッチング深さ１０μｍ程度）する試験を行った。
（１）エッチング処理におけるＳＦ６ガスの流量２５０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの流量０〜１５０ｓｃｃｍ
（２）エッチング処理（ＳｉＧｅ層１０の凹部底面に堆積した保護膜除去時）の時間１．５ｓｅｃ、チャンバ１内圧力２Ｐａ、コイル２への印加電力１５００Ｗ、載置台３への印加電力１５０Ｗ
（３）エッチング処理（ＳｉＧｅ層１０のエッチング時）の時間１．１ｓｅｃ、チャンバ１内圧力２Ｐａ、コイル２への印加電力１５００Ｗ、載置台３への印加電力２０Ｗ
（４）保護膜形成処理におけるＣ４Ｆ８ガスの流量３００ｓｃｃｍ、保護膜形成処理の時間１．２ｓｅｃ、チャンバ１内圧力３Ｐａ、コイル２への印加電力１５００Ｗ、載置台３への印加電力０Ｗ
そして、Ｏ２ガスの各流量毎に、深掘りエッチング後のエッチング残渣の発生有無とエッチング残渣の最大高さを電子顕微鏡で観察すると共に、ＳｉＧｅ層１０のエッチングレートを評価した。 Using the plasma etching apparatus 100, a test for deep etching (etching depth of about 10 μm) of the SiGe layer 10 was performed for about 3 minutes under the conditions shown in the following (1) to (4).
(1) SF 6 gas flow rate 250 sccm, O 2 gas flow rate 0-150 sccm in the etching process
(2) Time of etching process (when removing the protective film deposited on the bottom of the recess of the SiGe layer 10) is 1.5 seconds, the pressure in the chamber 1 is 2 Pa, the applied power to the coil 2 is 1500 W, and the applied power to the mounting table 3 is 150 W.
(3) Time of etching process (during etching of the SiGe layer 10) 1.1 sec, pressure in the chamber 1 2 Pa, applied power 1500 W to the coil 2, applied power 20 W to the mounting table 3
(4) The flow rate of C 4 F 8 gas in the protective film forming process is 300 sccm, the protective film forming process time is 1.2 sec, the pressure in the chamber 1 is 3 Pa, the applied power to the coil 2 is 1500 W, and the applied power to the mounting table 3 is 0 W.
Then, for each flow rate of O 2 gas, the presence or absence of the etching residue after deep etching and the maximum height of the etching residue were observed with an electron microscope, and the etching rate of the SiGe layer 10 was evaluated.

図３は、上記試験結果の一例を示す図である。図３の横軸はＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率を、縦軸はエッチング残渣の最大高さ及びＳｉＧｅ層１０のエッチングレートを示す。図３中、「□」でプロットしたデータはエッチング残渣の最大高さを、「〇」でプロットしたデータはエッチングレートを示す。
図３に示すように、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを含まない（ＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率＝０％）場合に比べて、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを少しでも含ませると（ＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率≧１０％）、たとえエッチング残渣が発生したとしてもその最大高さが小さくなり、エッチング残渣の発生を抑制可能であることが分かった。さらに、ＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率を４０％以上にすれば、エッチング残渣の発生を十分に抑制可能であることが分かった。具体的には、上記流量の比率が４０％の場合にはエッチング残渣の最大高さが０．２μｍであり、５０％、６０％の場合にはエッチング残渣が発生しなかった。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the test result. The horizontal axis in FIG. 3 represents the ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas, and the vertical axis represents the maximum height of etching residue and the etching rate of the SiGe layer 10. In FIG. 3, the data plotted with “□” indicates the maximum height of the etching residue, and the data plotted with “◯” indicates the etching rate.
As shown in FIG. 3, compared with the case where the etching gas does not contain O 2 gas (ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas = 0%), O 2 gas is used as the etching gas. If even a little is included (the ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas ≧ 10%), even if an etching residue is generated, the maximum height is reduced, and the generation of the etching residue can be suppressed. I understood. Furthermore, it has been found that if the ratio of the O 2 gas flow rate to the SF 6 gas flow rate is 40% or more, the generation of etching residues can be sufficiently suppressed. Specifically, when the flow rate ratio was 40%, the maximum height of etching residue was 0.2 μm, and when 50% and 60%, no etching residue was generated.

なお、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを含まない（ＳＦ６ガスのみ）場合に、Ｓｉ層３０を深掘りエッチングする試験も併せて行ったが、ＳｉＧｅ層１０の場合と異なり、エッチング残渣は全く発生しなかった。
Ｓｉ層３０でエッチング残渣が発生せず、ＳｉＧｅ層１０でエッチング残渣が発生するのは、Ｇｅが存在することで、エッチング残渣の起点となるＣ４Ｆ８ガス起因のＣＦ系ポリマーが残存し易くなるからではないかと考えられる。そして、ＳｉＧｅ層１０を深掘りエッチングする際、エッチング処理用ガスにＯ２ガスを含ませることでエッチング残渣の発生が抑制されるのは、エッチング残渣の起点となるＣ４Ｆ８ガス起因のＣＦ系ポリマーがＯ２ガスでアッシングされるからではないかと考えられる。
なお、図３に示す結果は一例に過ぎず、ＳＦ６ガスの流量やコイル２への印加電力などの条件を種々変更したとしても、供給するＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率を４０％以上にすれば、いずれの条件でもエッチング残渣の発生を十分に抑制可能であった。 In addition, when the etching gas does not contain O 2 gas (only SF 6 gas), a test for deep etching of the Si layer 30 was also performed. Unlike the case of the SiGe layer 10, the etching residue was completely Did not occur.
The etching residue is not generated in the Si layer 30 and the etching residue is generated in the SiGe layer 10 because of the presence of Ge, the CF-based polymer derived from the C 4 F 8 gas that is the starting point of the etching residue is likely to remain. It is thought that this is because. Then, when the SiGe layer 10 is deeply etched, the generation of etching residues is suppressed by including O 2 gas in the etching process gas because the CF caused by the C 4 F 8 gas that is the starting point of the etching residues. This may be because the polymer is ashed with O 2 gas.
The result shown in FIG. 3 is merely an example, and the ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas to be supplied even if various conditions such as the flow rate of SF 6 gas and the applied power to coil 2 are variously changed. If the content is 40% or more, the generation of etching residues can be sufficiently suppressed under any conditions.

また、図３に示すように、Ｏ２ガスの流量の比率を過度に高め過ぎると、ＳｉＧｅ層１０のエッチングレートが低下する。このため、エッチング残渣の発生を十分に抑制すると同時にＳｉＧｅ層１０のエッチングレートの低下も抑制するには、供給するＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率を４０％以上６０％以下にすることが好ましい。 Moreover, as shown in FIG. 3, when the ratio of the flow rate of the O 2 gas is excessively increased, the etching rate of the SiGe layer 10 is decreased. For this reason, in order to sufficiently suppress the generation of etching residues and to suppress the decrease in the etching rate of the SiGe layer 10, the ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas to be supplied is set to 40% or more and 60% or less. It is preferable to do.

以上に説明した本実施形態に係るエッチング方法は、ＭＥＭＳ加速度センサの可動錘を形成する方法の他、例えば、ＭＥＭＳ圧力センサや、エナジーハーベスタ（振動発電素子）の形成方法としても適用することが可能である。   The etching method according to the present embodiment described above can be applied as a method for forming a MEMS pressure sensor or an energy harvester (vibration power generation element) in addition to a method for forming a movable weight of a MEMS acceleration sensor. It is.

１・・・チャンバ
２・・・コイル
３・・・載置台
１０・・・ＳｉＧｅ層
１００・・・プラズマエッチング装置
Ｓ・・・基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chamber 2 ... Coil 3 ... Mounting stand 10 ... SiGe layer 100 ... Plasma etching apparatus S ... Substrate

Claims (3)

基板の表面に形成されたＳｉＧｅ層をプラズマを用いてエッチングするエッチング処理と、前記エッチング処理によって形成された凹部にプラズマを用いて保護膜を形成する保護膜形成処理とを交互に繰り返し行うことで、前記ＳｉＧｅ層を深掘りエッチングする工程を含み、
前記エッチング処理において、プラズマを生成するために供給するガスとして、Ｏ２ガスを含む、
ことを特徴とするＳｉＧｅ層のエッチング方法。 By alternately and repeatedly performing an etching process for etching the SiGe layer formed on the surface of the substrate using plasma and a protective film forming process for forming a protective film using plasma in the recesses formed by the etching process. And deep etching the SiGe layer,
In the etching process, as a gas supplied to generate plasma, O 2 gas is included.
An SiGe layer etching method characterized by the above. 前記エッチング処理において、プラズマを生成するために供給するガスとして、ＳＦ６ガスとＯ２ガスとを含み、
供給するＳＦ６ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比率が４０％以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載のＳｉＧｅ層のエッチング方法。 In the etching process, SF 6 gas and O 2 gas are included as the gas supplied to generate plasma,
The ratio of the flow rate of O 2 gas to the flow rate of SF 6 gas to be supplied is 40% or more.
The method of etching a SiGe layer according to claim 1. 前記基板は、最表面から、ＳｉＧｅ層、ＳｉＯ２層及びＳｉ層の順に積層されたものである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＳｉＧｅ層のエッチング方法。 The substrate is laminated in the order of the SiGe layer, the SiO 2 layer, and the Si layer from the outermost surface.
The method for etching a SiGe layer according to claim 1 or 2, wherein:
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