JP2995762B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2995762B2 JP1279051A JP27905189A JP2995762B2 JP 2995762 B2 JP2995762 B2 JP 2995762B2 JP 1279051 A JP1279051 A JP 1279051A JP 27905189 A JP27905189 A JP 27905189A JP 2995762 B2 JP2995762 B2 JP 2995762B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にシリコ
ンをエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法
に関する。本発明は、少なくともシリコン部分を有しこ
れをエッチングする被エッチング材のエッチング工程を
含む半導体装置の製造に汎用することができ、例えばシ
リコン材に溝や穴を形成するいわゆるシリコントレンチ
エッチング工程を有する半導体装置の製造に好適に適用
することができる。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a step of etching silicon. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be generally applied to the manufacture of a semiconductor device including an etching step of a material to be etched which has at least a silicon portion, and includes, for example, a so-called silicon trench etching step of forming a groove or a hole in a silicon material. It can be suitably applied to the manufacture of semiconductor devices.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、半導体装置の製造方法の少なくとも一工程
において、少なくとも臭化水素と窒素とを含む混合ガス
を用いてシリコンをエッチングすることにより、汚染源
が少ない手段によって、良好なエッチング形状が得られ
るようにしたものである。
According to the present invention, in at least one step of a method for manufacturing a semiconductor device, by etching silicon using a mixed gas containing at least hydrogen bromide and nitrogen, a good etching shape can be obtained by means with a small number of contamination sources. It was made.

〔従来の技術及び問題点〕[Conventional technology and problems]

シリコン材をエッチングする技術は、半導体装置製造
の分野で、様々に行われている。例えば単結晶シリコン
に深い溝や穴を形成するいわゆるシリコントレンチエッ
チング技術は、高集積化した各種の半導体装置の製造に
おいて用いられ、例えば高メガビットDRAMにおけるトン
レンチキャパシタやトレンチトランジスタ、また高速バ
イポーラトランジスタのトレンチアイソレーション用等
に応用され、今や必要不可欠なものになろうとしてい
る。
Various techniques for etching a silicon material are used in the field of semiconductor device manufacturing. For example, the so-called silicon trench etching technology for forming deep grooves and holes in single crystal silicon is used in the manufacture of various highly integrated semiconductor devices.For example, a trench transistor or a trench transistor in a high-megabit DRAM, or a high-speed bipolar transistor is used. It is used for trench isolation, etc., and is now becoming indispensable.

このようなシリコントレンチエッチングに用いるガス
としては、従来、フッ素系ガスや塩素系ガス、及びこれ
らの混合系が様々に開発され、実用化されている。この
中で現在主流となっているのは、SiCl4/N2系ガスであ
る。これについては本出願人は特願昭61−217690号(特
開昭63−73526号)で基本的な提案を行っており、この
技術は、プラズマ中でのSiCl4の解離によって生ずるSiC
lxとN2との反応生成物を側壁保護に利用して異方性加工
を達成するという巧みな技術である。ただその後のめざ
ましい技術の進展により、この技術にも更に解決すべき
問題があることが見出されるに至っている。即ち、上記
技術は、 エッチングガスそのものにSiを含んでいるため堆積が
多く、これは汚染をもたらすパーティクル源となり易
い。
As a gas used for such a silicon trench etching, conventionally, a fluorine-based gas, a chlorine-based gas, and a mixed system thereof have been variously developed and put into practical use. Among them, SiCl 4 / N 2 gas is mainly used at present. Regarding this, the present applicant has made a basic proposal in Japanese Patent Application No. 61-217690 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-73526). This technique is based on SiC generated by dissociation of SiCl 4 in plasma.
This is a skillful technique of achieving anisotropic processing by utilizing a reaction product of l x and N 2 for side wall protection. However, the remarkable progress of the technology has led to the finding that this technology has further problems to be solved. That is, in the above technique, since the etching gas itself contains Si, the deposition is large, and this tends to be a particle source causing contamination.

開口径の狭い微細な穴や溝の高アスペクト比加工では
反応生成物がうまくトレンチ(溝)内部に入り込めず、
形状不良となり易い。この傾向は特にバッチ式エッチャ
ーにおいて顕著である(バッチ式エッチャーは一般に、
側壁保護に寄与する反応生成物の生成が小さい系でも、
十分な保護が可能なものである)。
In high aspect ratio processing of fine holes and grooves with a small opening diameter, reaction products cannot enter the inside of the trench well,
It is easy to be defective in shape. This is especially true for batch etchers (batch etchers are generally
Even in systems where the production of reaction products that contribute to sidewall protection is small,
Which can provide sufficient protection).

等の問題点がある。この対策として、本出願人は例えば
特願昭62−217456号(特開昭64−59917号)において、C
l2/N2系ガス等を開発し提案しているが、これは反応生
成物をより多く発生する枚葉式エッチャーでは極めて有
効であるが、エッチング速度の低いバッチ式エッチャー
では、その効果は必ずしも顕著には得られないことがあ
る。
And so on. As a countermeasure against this, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application No. 62-217456 (Japanese Patent Application Laid-Open No.
Although l 2 / N 2 gas has been developed and proposed, this is extremely effective for a single wafer type etcher that generates more reaction products, but for a batch type etcher with a low etching rate, the effect is It may not always be noticeable.

従って、エッチング装置によらず上記問題点を解決し
て、汚染源が小さく、良好な形状のエッチングが達成で
きる技術が切望されている。
Therefore, there is a strong need for a technique capable of solving the above-mentioned problems irrespective of the etching apparatus and achieving etching with a small contamination source and a good shape.

ところで特開昭63−278339号公報には、シリコン等の
エッチングに、ヨウ化水素、臭化水素、またはCF2Br2
ガスとして用いる方法が記載されている。該公報が開示
する技術は、その内容が必ずしも明瞭ではないが、臭化
水素(HBr)を用いる場合、HBrとSiF4とO2とHeとから成
るガスを用いると好ましい旨の記載がある(該公報の第
8頁左上欄〜右上欄)。しかしこのガス系では、SiF4
用いるため、前記従来技術の問題ので挙げたように、
Siがパーティクル源となって汚染をもたらす。また、O2
が存在するため被エッチングシリコンの表面が酸化され
てしまい、面荒れを生じ易い。更に反応生成物であるSi
Oxが、ガスにSiF4が含有されることと相俟って大量に生
成し、形状の制御性が悪くなるほか、条件設定が厳しく
なって条件の許容度が狭くなる等、実用上の問題が大き
い。
JP-A-63-278339 describes a method using hydrogen iodide, hydrogen bromide, or CF 2 Br 2 as a gas for etching silicon or the like. Although the content of the technology disclosed in the publication is not always clear, it is described that when hydrogen bromide (HBr) is used, it is preferable to use a gas composed of HBr, SiF 4 , O 2, and He ( Page 8, upper left column to upper right column of the publication). However, in this gas system, since SiF 4 is used, as mentioned in the above-mentioned problem of the prior art,
Si becomes a particle source and causes contamination. Also O 2
Is present, the surface of the silicon to be etched is oxidized, and the surface is easily roughened. Furthermore, the reaction product Si
O x is in large quantities to produce I cooperation with and the SiF 4 is contained in the gas, in addition to control of the shape is deteriorated, the conditions of tolerance and condition setting becomes stricter narrows like, practical The problem is big.

また一方、ポリシリコンのエッチングの従来技術とし
て、臭化水素ガス利用のRIE技術を示す文献がある(Mor
itaka Nakamura他「Variable Profile poly−Si Etchin
g with Low Temperature RIE and HBr gas」、1988 DRY
PROCESS SYMPOSIUM、II−5、予稿集58〜63頁)。しか
しこれに記載された技術だけでは、エッチング形状の制
御性が難しく、特に同文献にあるように温度による形状
の変化が大きく、アンダーカットが生じてトレンチのえ
ぐれが生じたりすると考えられ、実用化は困難である。
On the other hand, there is a document showing RIE technology using hydrogen bromide gas as a conventional technology for etching polysilicon (Mor.
itaka Nakamura et al. `` Variable Profile poly-Si Etchin
g with Low Temperature RIE and HBr gas '', 1988 DRY
PROCESS SYMPOSIUM, II-5, Proceedings 58-63). However, it is difficult to control the etched shape only by the technology described in this document, and it is considered that the shape changes greatly due to the temperature, as described in the same document, and undercuts may occur and the trench may be scrambled. It is difficult.

更に従来技術として特開昭64−46931号公報には、臭
素と水とを含むガスを用いるトレンチエッチング方法が
提案されているが、臭素は毒性や、沸点(凝縮し易
い)、その他の点で扱いにくく、また、臭素と水を用い
るこの技術では側壁保護効果も不十分である。
Further, as a prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-46931 proposes a trench etching method using a gas containing bromine and water. This technique, which is cumbersome and uses bromine and water, has insufficient sidewall protection.

本発明は上記したような諸問題点を解決して、半導体
装置製造に際し、汚染源を生じにくく、かつ形状制御性
良くエッチングを達成でき、かつ面荒れのおそれもな
く、しかも扱い易いガス系を用いたエッチングを達成で
きる技術を提供せんとするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems and uses a gas system which is hard to generate a contamination source, can be etched with good shape controllability, has no risk of surface roughness, and is easy to handle in the manufacture of semiconductor devices. The purpose of the present invention is to provide a technique capable of achieving an excellent etching.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体装置の製造方法は、少なくとも臭化水
素と窒素とを含む混合ガスであって、パーティクル源と
なるガス及び面荒れを生じさせるガスは含まない混合ガ
スを用いて、被エッチング材のシリコン部分をエッチン
グするに際し、該エッチング時に上記シリコンと窒素の
副反応生成物を生じさせて、上記被エッチング材の開口
が所望テーパとなるエッチングを行うとともに、上記臭
化水素に対する窒素の流量比を制御することによって所
望テーパ形状制御を行うことを特徴とするものである。
また、本発明の他の半導体装置の製造方法は、少なくと
も臭化水素と窒素とを含む混合ガスであって、パーティ
クル源となるガス及び面荒れを生じさせるガスは含まな
い混合ガスを用いて、被エッチング材のシリコン部分を
エッチングするに際し、該エッチング時に上記シリコン
と窒素の副反応生成物を生じさせて、上記被エッチング
材の開口が所望テーパとなるエッチングを行うととも
に、支持部に被エッチング材を載置し、密着手段により
被エッチング材を支持部に密着させるとともに、該密着
手段の被エッチング材との接触部分に測温手段を配設し
て温度検知を行い、この温度検知結果に基づいて温度を
制御することによって所望テーパ形状制御を行うことを
特徴とするものである。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention uses a mixed gas containing at least hydrogen bromide and nitrogen, and does not include a gas serving as a particle source and a gas that causes surface roughness. At the time of etching the silicon portion, a side reaction product of the silicon and nitrogen is generated at the time of etching, and etching is performed so that the opening of the material to be etched has a desired taper, and the flow rate ratio of nitrogen to hydrogen bromide is reduced. The desired taper shape control is performed by controlling.
Further, another method for manufacturing a semiconductor device of the present invention uses a mixed gas containing at least hydrogen bromide and nitrogen, and not including a gas serving as a particle source and a gas that causes surface roughness. In etching the silicon portion of the material to be etched, a by-product of the above-mentioned silicon and nitrogen is generated at the time of the etching so that the opening of the material to be etched has a desired taper, and the material to be etched is provided on the support portion. Is placed, and the material to be etched is brought into close contact with the supporting portion by the contacting means, and a temperature measuring means is disposed at a contact portion of the contacting means with the material to be etched to perform temperature detection, and based on the result of the temperature detection, In this case, the desired taper shape is controlled by controlling the temperature of the taper.

本発明において、エッチングガスとして用いる臭化水
素と窒素との流量比は、所望のエッチングに応じて、適
宜に定めることができる。本発明においては、エッチン
グガスにはパーティクル源となるガス(前記したSiCl4
など)及び面荒れを生じさせるガス(前記したO2など)
は含まない。ただし、本発明の効果の阻害にならない他
のガスを混合することは任意である。例えば、Ar,He,X
e,Kr等の希ガスを添加した混合ガスを用いることは、本
発明の好ましい実施態様の一つである。
In the present invention, the flow ratio between hydrogen bromide and nitrogen used as an etching gas can be appropriately determined according to desired etching. In the present invention, the gas serving as a particle source (the above-described SiCl 4
Etc.) and gases that cause surface roughness (such as O 2 described above)
Is not included. However, it is optional to mix other gases that do not impair the effects of the present invention. For example, Ar, He, X
Use of a mixed gas to which a rare gas such as e or Kr is added is one of preferred embodiments of the present invention.

本発明は、被エッチング材のシリコン部分をエッチン
グする工程を必須の工程として有するが、被エッチング
材は任意であり、その少なくとも一部にエッチングされ
るシリコン部分があればよい。全体がシリコン材から成
るシリコン基板等が被エッチング材であってよいことは
勿論である。
Although the present invention has a step of etching the silicon portion of the material to be etched as an essential step, the material to be etched is optional, and it is sufficient that at least a part of the material has the silicon portion to be etched. It goes without saying that a silicon substrate or the like made entirely of a silicon material may be the material to be etched.

本発明において、シリコン部分とは、単結晶シリコ
ン、ポリシリコン、シリコン系薄膜などのシリコン材か
ら成る部分であって、シリサイド等のシリコン化合物
や、これらを主成分とするものを含む概念である。
In the present invention, the silicon portion is a portion made of a silicon material such as single crystal silicon, polysilicon, or a silicon-based thin film, and is a concept including a silicon compound such as silicide or a material containing these as a main component.

本発明は、単結晶シリコンに深い溝や穴を形成するい
わゆるシリコントレンチエッチングをはじめとする、ポ
リ−シリコンや、その他シリコン系薄膜等のエッチング
工程を有する半導体装置の製造に、好ましく適用するこ
とができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be preferably applied to the manufacture of a semiconductor device having an etching step of poly-silicon or other silicon-based thin films, including so-called silicon trench etching for forming deep grooves and holes in single crystal silicon. it can.

また、支持部に被エッチング材を載置し、密着手段に
より被エッチング材を支持部に密着させるとともに、該
密着手段の被エッチング材との接触部分に測温手段を配
設して温度検知を行う構成にした発明においては、これ
によって、被エッチング材それ自体の温度をモニターで
きるので、該温度に基づいて常に最適温度条件でのエッ
チングによって、所望の適正な形状制御を達成すること
ができる。
Further, the material to be etched is placed on the support portion, and the material to be etched is brought into close contact with the support portion by the contacting means, and a temperature measuring means is disposed at a contact portion of the contacting means with the material to be etched to detect temperature. In the present invention, the temperature of the material to be etched itself can be monitored, so that the desired appropriate shape control can be achieved by always performing etching under the optimum temperature condition based on the temperature.

〔作 用〕(Operation)

本発明においては、臭化水素と窒素とを含む混合ガス
によりシリコン部分をエッチングするので、シリコン
と、エッチングに寄与する臭素原子との反応によりSiBr
xが生成するが、この反応生成物SiBrxが、従来方法によ
る例えばSiClxよりもより効果的に側壁保護膜を形成す
ることができるため、良好な形状のエッチングを達成で
きる。更に、シリコンと窒素の副反応生成物を生成させ
るので、かかる副反応生成物例えば反応生成物SiBrxとN
2との副反応生成物も、側壁保護に寄与する。従って、
本発明の実施に当たっては、SiBrxによる側壁保護膜
や、更にN2との副反応生成物による側壁保護膜を有効に
利用できるように最適条件を設定して、良好な形状が得
られるようにする。
In the present invention, since the silicon portion is etched by a mixed gas containing hydrogen bromide and nitrogen, SiBr is reacted by silicon and bromine atoms contributing to the etching.
Although x is generated, the reaction product SiBr x can form a sidewall protective film more effectively than, for example, SiCl x according to a conventional method, so that etching with a good shape can be achieved. Further, since a by-product of silicon and nitrogen is produced, such by-products such as the reaction products SiBr x and N
Side reaction products of 2 also contributes to sidewall protection. Therefore,
In the practice of the present invention, and the side wall protective film according SiBr x, further set the optimum conditions for better use of sidewall protective film due to side reaction products with N 2, such that a good shape can be obtained I do.

かかるエッチング形状の制御は、HBrとN2との流量比
によりコントロールでき、更には、希ガスを適正量添加
することによってコントロールすることができる。
Such control of the etching shape can be controlled by the flow ratio of HBr and N 2, and can be further controlled by adding a proper amount of a rare gas.

本発明によればエッチングに用いるガス系に含シリコ
ンガス(SiCl4等)などの汚染源となるパーティクルを
生成し得るものを含有させないので、汚染対策上有利で
ある。これは、形状制御性も良好にする。
According to the present invention, a gas system used for etching does not contain a silicon-containing gas (such as SiCl 4 ) that can generate particles serving as a contamination source, which is advantageous for pollution control. This also improves shape controllability.

更に、本発明によれば、HBrと混合するのはN2であ
り、O2を添加した場合のような、シリコン部分の面荒れ
の発生は防止できる。かつO2添加であると、シリコン部
分にblack Siを生じ易いので、この除去のためにSiF4
如きガスを添加せざるを得ないようなことになるが、本
発明ではそのようなおそれはなく、HBr/N2ガス系のみで
良好なエッチングを達成でき、簡便である。
Further, according to the present invention, for mixing with HBr is N 2, as in the case with the addition of O 2, the occurrence of surface roughness of the silicon part can be prevented. And when O 2 is added, black Si is likely to be generated in the silicon portion, so it is necessary to add a gas such as SiF 4 for this removal, but in the present invention, there is no such danger. Good etching can be achieved only with the HBr / N 2 gas system, which is simple.

更にまた、側壁保護のために利用できる生成物は、上
記したとおり反応生成物たるSiBrxや、副反応生成物で
あるSixNyでありO2添加時のように大量の生成物を生ず
る懸念がなく、プロセスを簡明にすることができる。
Furthermore, the products which can be used for protecting the side walls are SiBr x as a reaction product and Si x Ny which is a by-product as described above, and generate a large amount of products as when O 2 is added. There is no concern and the process can be simplified.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について、図面を参考にして説明
する。但し当然のことではあるが、本発明は以下に述べ
る実施例により限定されるものではなく、種々の態様を
とることができるものである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, needless to say, the present invention is not limited to the embodiments described below, but can take various forms.

実施例−1 本実施例は、高集積半導体装置であるSRAMの製造に本
発明を適用した。特に、単結晶シリコンにトレンチを形
成するトレンチエッチング工程に本発明を具体化したも
のである。
Example 1 In this example, the present invention was applied to the manufacture of an SRAM which is a highly integrated semiconductor device. In particular, the present invention is embodied in a trench etching step of forming a trench in single crystal silicon.

本実施例における被エッチング材は、第1図に示すよ
うに、基板1と、その上に形成された絶縁膜2と、ポリ
シリコン膜3とから成る。これをフォトレジスト4をマ
スクにしてエッチングし、トレンチ11を形成する。本実
施例では具体的には、基板1は単結晶シリコン基板であ
り、ここにトレンチ11を形成するものである。絶縁膜2
は、二酸化シリコンから形成した。従って本実施例にお
いて、単結晶シリコン基板1、SiO2絶縁膜2、ポリシリ
コン膜3が、それぞれシリコン部分を形成し、これらが
エッチングされる。
As shown in FIG. 1, the material to be etched in this embodiment includes a substrate 1, an insulating film 2 formed thereon, and a polysilicon film 3. This is etched using the photoresist 4 as a mask to form a trench 11. In this embodiment, specifically, the substrate 1 is a single-crystal silicon substrate, and the trench 11 is formed therein. Insulating film 2
Was formed from silicon dioxide. Therefore, in this embodiment, the single-crystal silicon substrate 1, the SiO 2 insulating film 2, and the polysilicon film 3 each form a silicon portion, and these are etched.

本実施例において、エッチング条件は下記のとおりと
した。
In this example, the etching conditions were as follows.

エッチングガス:HBr/N2=20/10 SCCMの混合ガス系 ガ ス 圧 :1.0Pa RF電力 :300W エッチング温度:15℃ エッチング装置:プラズマエッチング装置 HBr/N2流量比等のエッチング条件は、所望のエッチン
グ形状や使用機器により広汎に変えることができるもの
である。上記条件は、垂直なトレンチを形成するために
設定したが、例えば開口付近が広くなったテーパ状のエ
ッチングを達成したいようなときは、所望のテーパエッ
チングが達成できるように条件を設定すればよい。一般
には、テーパをつけたいときは、N2流量を増やすとよ
い。堆積物が多くなるからである。
Etching gas: HBr / N 2 = 20/10 SCCM mixed gas system Gas pressure: 1.0 Pa RF power: 300 W Etching temperature: 15 ° C. Etching equipment: plasma etching equipment Etching conditions such as HBr / N 2 flow rate ratio are desired. Can be changed widely depending on the etching shape and the equipment used. The above conditions are set for forming a vertical trench. However, for example, when it is desired to achieve a tapered etching in which the vicinity of the opening is widened, the conditions may be set so as to achieve a desired tapered etching. . Generally, when a taper is desired, the N 2 flow rate should be increased. This is because sediment increases.

エッチング温度は、形状の制御性に関係するが、本実
施例では使用機器との関連もあって、15℃とした。えぐ
れ防止(アンダーカットの防止)という点では、低温の
方が良い。異方性エッチングの場合、反応性を抑える方
が、良好なエッチング形状を得やすいからである。
The etching temperature is related to the controllability of the shape, but in the present embodiment, it was set to 15 ° C. in relation to the equipment used. In terms of preventing scouring (prevention of undercut), lower temperatures are better. This is because, in the case of anisotropic etching, suppressing the reactivity makes it easier to obtain a favorable etching shape.

本実施例によれば、第1図に示したような垂直に形成
された良好な形状のトレンチ11が得られた。
According to the present embodiment, a vertically formed well-shaped trench 11 as shown in FIG. 1 was obtained.

本実施例においては、次のような機構で反応が進むと
推定される。
In this example, it is assumed that the reaction proceeds by the following mechanism.

HBrプラズマでたたかれるシリコントレンチ部から
は、SiBrxなる反応生成物が生じるが、これは不安定で
あるため、気相中でガス成分のN2と反応し、SixNyとな
る。これが側壁に付着し、保護膜となる。第1図中に、
保護膜を模式的に描き、符号5で示す。かかる保護膜5
により保護がなされながら、エッチングが進む。この結
果、異方性を得ることができ、良好なエッチング形状が
得られる。
A reaction product of SiBr x is generated from the silicon trench portion struck by the HBr plasma, but this is unstable, so that it reacts with the gas component N 2 in the gas phase to become Si x N y . This adheres to the side wall and becomes a protective film. In FIG.
The protection film is schematically depicted and indicated by reference numeral 5. Such a protective film 5
The etching proceeds while being protected by the. As a result, anisotropy can be obtained and a good etching shape can be obtained.

機構の詳細は不明であるが、反応生成物であるSiBrx
が、従来方法による例えばSiClxよりも、より不安定で
あるため、N2と反応し易く、より効率的に側壁保護膜5
を形成するものと思われる。従って、バッチ式RIE手段
等の反応生成物の少ない系においても、十分異方性を実
現できる。
Although the details of the mechanism are unknown, the reaction product SiBr x
However, since it is more unstable than, for example, SiCl x by the conventional method, it easily reacts with N 2 and more efficiently protects the side wall protective film 5.
It seems to form Therefore, sufficient anisotropy can be realized even in a system having a small amount of reaction products such as a batch type RIE means.

またエッチングガス自身には、Si、C等パーティクル
源となり得るものは含まれていないので、さらなる微細
加工の要求にも応じられる。
In addition, since the etching gas itself does not include a material that can be a particle source such as Si and C, it can meet the demand for further fine processing.

本実施例はトレンチエッチングに本発明を適用した
が、勿論これのみならず、本発明を適用できる各種半導
体材料の製造加工に任意に応用可能であることは当然で
ある。
In the present embodiment, the present invention is applied to the trench etching, but it is needless to say that the present invention is not limited to this and can be arbitrarily applied to the manufacturing processing of various semiconductor materials to which the present invention can be applied.

実施例−2 次に第2図を参照して、本発明の第2の実施例につい
て説明する。この実施例は、エッチングに際して、温度
制御を良好に行わせるようにしたものである。
Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, good temperature control is performed during etching.

本発明は、広汎な条件で実施できるものではあるが、
精密な形状制御のためには、エッチング温度の制御が重
要である。
Although the present invention can be carried out under a wide range of conditions,
For precise shape control, control of the etching temperature is important.

最近、エッチング処理時その他処理時における被処理
材の温度の制御は特に注目を浴びており、次世代プロセ
ス技術ではかかる温度制御技術が必要不可欠なものにな
ろうとしている。
In recent years, control of the temperature of a material to be processed during etching processing or other processing has received particular attention, and such a temperature control technique is becoming indispensable in next-generation process technology.

一般に、温度モニター手段としては、熱電対を用いた
熱起電力の測定による方法や、温度による蛍光の減衰現
象を利用した蛍光式ファイバー温度計などが知られてい
るが、いずれもそのセンサー部を被エッチング材である
ウエハ等の表面(または裏面)に接触させねばならず、
その固定方法が大きな問題となる。即ち、エッチング装
置で被エッチング材の表面にセンサーを取り付けると、
その部分はエッチングされなくなってしまうし、被エッ
チング材裏面からの接触も、支持部であるステージ、チ
ェンバー等の加工を考えると難しい面があり、固定及び
密着となると、更に困難である。
In general, as a temperature monitoring means, a method based on measurement of thermoelectromotive force using a thermocouple, a fluorescent fiber thermometer using a fluorescence decay phenomenon due to temperature, and the like are known. It must be in contact with the front (or back) surface of the wafer to be etched,
The fixing method is a major problem. That is, when the sensor is attached to the surface of the material to be etched by the etching device,
The portion is not etched, and the contact from the back surface of the material to be etched has a difficult surface in consideration of the processing of the stage, the chamber, and the like as the support portion.

本実施例は、上述のような難点を克服するものであ
り、第2図(a)(b)に示したように、支持部6に被
エッチング材10を載置し、密着手段7により被エッチン
グ材10を支持部6に密着させるとともに、該密着手段7
の被エッチング材10との接触部分に測温手段8を配設し
て温度検知を行って、半導体装置を製造するものであ
る。
The present embodiment overcomes the above-described difficulties. As shown in FIGS. 2A and 2B, the material to be etched 10 is placed on the support portion 6 and The etching material 10 is brought into close contact with the support portion 6 and
The semiconductor device is manufactured by arranging a temperature measuring means 8 at a portion where the temperature measuring device 8 is in contact with the material 10 to be etched.

密着手段は第2図(b)に示すように、被エッチング
材10を支持部6に押圧して密着させるものであり、この
例は特に自重で被エッチング材を押圧密着させるように
なっている。
As shown in FIG. 2 (b), the adhesion means presses the material to be etched 10 into contact with the support portion 6, and in this example, the material to be etched is particularly pressed and adhered by its own weight. .

本実施例において、被エッチング材10はシリコンウエ
ハであり、支持部6は該シリコンウエハを載置するステ
ージで、このステージの温度まで被エッチング材10を冷
却する冷却手段としての役割も果たす。密着手段7は該
冷却が効率良く達成されるために、被エッチング材10を
支持部6に密着させるものである。よってここで「密
着」というのは気密な接触を要するというのではなく、
温度移行が良好に行われるように接触することをいう。
本実施例の密着手段7は、上記のように自重でシリコン
ウエハをステージ上に押圧支持するクランプである。即
ち本実施例では具体的には、被エッチング材10であるウ
エハと、支持部6であるウエハステージ間の冷却効率を
上げるための密着手段7であるウエハクランプのウエハ
との接触部に測温手段8である温度センサーを埋めこ
み、ウエハクランプでウエハをおさえている際には、常
に該測温手段8が被エッチング材10たるウエハに接触す
るようにした。
In the present embodiment, the material to be etched 10 is a silicon wafer, and the support 6 is a stage on which the silicon wafer is mounted, and also serves as a cooling means for cooling the material to be etched 10 to the temperature of this stage. The contacting means 7 is for bringing the material 10 to be etched into close contact with the support portion 6 so that the cooling is efficiently achieved. Therefore, "close contact" here does not require airtight contact,
It means that the contact is performed so that the temperature transition is performed well.
The contact means 7 of this embodiment is a clamp for pressing and supporting the silicon wafer on the stage by its own weight as described above. That is, in this embodiment, specifically, the temperature is measured at the contact portion between the wafer as the material to be etched 10 and the wafer of the wafer clamp as the contact means 7 for increasing the cooling efficiency between the wafer stage as the support portion 6. When the temperature sensor as the means 8 is embedded and the wafer is held by the wafer clamp, the temperature measuring means 8 is always brought into contact with the wafer as the material 10 to be etched.

即ち本実施例では、第2図に示すようなクランプを密
着手段7としてこれによるウエハ固定冷却を行うタイプ
のエッチング装置において、クランプ底部のウエハとの
接触部に熱電対や、蛍光ファイバー温度計等の測温手段
8のセンサー部を埋めこんでおくのである。
That is, in this embodiment, in a type of etching apparatus in which a clamp as shown in FIG. 2 is used as a contact means 7 to fix and cool a wafer, a thermocouple, a fluorescent fiber thermometer, etc. The sensor section of the temperature measuring means 8 is embedded.

エッチング処理時にクランプとウエハは接触するの
で、クランプ底部に設置した測温手段8であるセンサー
部も当然被エッチング材10であるウエハと接触する。こ
の際、クランプの重量がそのままかかるので、密着性固
定性等に何ら問題はない。これによって、プロセス等に
何ら影響を与えることなく、被エッチング材10それ自体
であるウエハ上での温度モニターが可能となる。
Since the clamp and the wafer come into contact with each other during the etching process, the sensor section, which is the temperature measuring means 8 installed at the bottom of the clamp, naturally comes into contact with the wafer as the material 10 to be etched. In this case, since the weight of the clamp is applied as it is, there is no problem in the adhesiveness and the fixability. Thus, it is possible to monitor the temperature of the material to be etched 10 itself on the wafer without affecting the process or the like.

本実施例により、プロセスに影響を与えない形で再現
性良く、かつ容易に温度モニターを達成でき、この温度
モニター結果に基づいてエッチングの温度制御を行え、
よって適正な温度制御によって所望のテーパ形状制御を
行うことができる。なお、エッチングの具体的条件は、
実施例1と同様にして行った。
According to this embodiment, a temperature monitor can be easily achieved with good reproducibility in a form that does not affect the process, and the temperature of the etching can be controlled based on the temperature monitor result.
Therefore, desired taper shape control can be performed by appropriate temperature control. The specific conditions for etching are as follows:
Performed in the same manner as in Example 1.

本実施例では、被エッチング材10のエッチング時に上
記温度モニターを行うようにしたが、その他CVDその
他、エッチング前の他の処理、またはエッチング後の他
の処理の際に上述の温度モニターを併用して行うように
してもよい。
In the present embodiment, the above-mentioned temperature monitor is performed at the time of etching the material to be etched 10, but in addition to other CVD, other processing before etching, or other processing after etching, the above-mentioned temperature monitor is used in combination. May be performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の半導体装置の製造方法によれば、エッチング
に際し、そのエッチング工程において汚染源を生じにく
く、かつ形状制御性良くエッチングを達成でき、かつ面
荒れのおそれもなく、しかも扱い易いガス系を用いたエ
ッチングを達成できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when etching, a gaseous source which is hard to generate a contamination source in the etching step, can achieve etching with good shape controllability, and has no risk of surface roughness, and which is easy to handle is used. Etching can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例のエッチング方法を示すた
めの半導体装置の構造断面図である。第2図(a)
(b)は、本発明の他の実施例のエッチング方法を示す
ための工程説明図である。 1……単結晶シリコン基板、2……絶縁膜、3……ポリ
シリコン膜、6……支持部、7……密着手段、8……測
温手段、10……被エッチング材。
FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor device for illustrating an etching method according to one embodiment of the present invention. Fig. 2 (a)
(B) is a process explanatory view showing an etching method of another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Single-crystal silicon substrate, 2 ... Insulating film, 3 ... Polysilicon film, 6 ... Support part, 7 ... Adhesion means, 8 ... Temperature measuring means, 10 ... Material to be etched.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3065

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも臭化水素と窒素とを含む混合ガ
スであって、パーティクル源となるガス及び面荒れを生
じさせるガスは含まない混合ガスを用いて、被エッチン
グ材のシリコン部分をエッチングするに際し、該エッチ
ング時に上記シリコンと窒素の副反応生成物を生じさせ
て、上記被エッチング材の開口が所望テーパとなるエッ
チングを行うとともに、上記臭化水素に対する窒素の流
量比を制御することによって所望テーパ形状制御を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A silicon portion of a material to be etched is etched by using a mixed gas containing at least hydrogen bromide and nitrogen and not including a gas serving as a particle source and a gas that causes surface roughness. At the time of etching, a by-product of the above-mentioned silicon and nitrogen is generated at the time of the etching, and the etching is performed so that the opening of the material to be etched becomes a desired taper, and the flow rate ratio of the nitrogen to the hydrogen bromide is controlled. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising controlling a taper shape.
【請求項2】少なくとも臭化水素と窒素とを含む混合ガ
スであって、パーティクル源となるガス及び面荒れを生
じさせるガスは含まない混合ガスを用いて、被エッチン
グ材のシリコン部分をエッチングするに際し、該エッチ
ング時に上記シリコンと窒素の副反応生成物を生じさせ
て、上記被エッチング材の開口が所望テーパとなるエッ
チングを行うとともに、支持部に被エッチング材を載置
し、密着手段により被エッチング材を支持部に密着させ
るとともに、該密着手段の被エッチング材との接触部分
に測温手段を配設して温度検知を行い、この温度検知結
果に基づいて温度を制御することによって所望テーパ形
状制御を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A silicon portion of a material to be etched is etched by using a mixed gas containing at least hydrogen bromide and nitrogen and not including a gas serving as a particle source and a gas causing surface roughness. At the time of etching, a by-product of the above-mentioned silicon and nitrogen is generated at the time of etching, etching is performed so that the opening of the above-mentioned material to be etched has a desired taper, and the material to be etched is placed on the support portion, and the material is covered by the adhesion means. The etching material is brought into close contact with the supporting portion, and a temperature measuring means is disposed at a contact portion of the contacting means with the material to be etched, temperature is detected, and the desired taper is controlled by controlling the temperature based on the temperature detection result. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing shape control.
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