JP3279283B2 - 基体のエッチング方法 - Google Patents
基体のエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体のエッチング
方法に関する。本発明のエッチング方法は、基体をエッ
チングして厚みの小さい壁状ないしは柱状の部分を形成
することに好適に利用でき、例えば、電子材料の分野で
は量子井戸細線素子の如き微細素子の形成や、または半
導体基板に上記のような形状の微細な部分を形成するこ
と等に利用でき、あるいは機械の分野では上記のような
形状の微小な機械要素を形成すること等に利用すること
ができる。
方法に関する。本発明のエッチング方法は、基体をエッ
チングして厚みの小さい壁状ないしは柱状の部分を形成
することに好適に利用でき、例えば、電子材料の分野で
は量子井戸細線素子の如き微細素子の形成や、または半
導体基板に上記のような形状の微細な部分を形成するこ
と等に利用でき、あるいは機械の分野では上記のような
形状の微小な機械要素を形成すること等に利用すること
ができる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体装置の製造の分野その
他の微細加工分野において、様々な技術が行われている
（例えば、特開昭59−110168号公報）。このような技術
の中で、マスク形成用層の側面にマスクとなる層を形成
してこのマスクを用いてエッチングを行うことにより、
基体を微細加工できることが知られている。
他の微細加工分野において、様々な技術が行われている
（例えば、特開昭59−110168号公報）。このような技術
の中で、マスク形成用層の側面にマスクとなる層を形成
してこのマスクを用いてエッチングを行うことにより、
基体を微細加工できることが知られている。
【０００３】例えば、半導体の加工技術の分野におい
て、ポリシリコン層を酸化した時にできる側面の酸化膜
をマスクとして利用すれば、100 Å以下の微細加工が可
能である。このような従来技術を、図７を用いて説明す
ると、次のとおりである。
て、ポリシリコン層を酸化した時にできる側面の酸化膜
をマスクとして利用すれば、100 Å以下の微細加工が可
能である。このような従来技術を、図７を用いて説明す
ると、次のとおりである。
【０００４】従来技術にあっては、図７（ａ）に示すよ
うにシリコン基板等の基体１上の耐エッチング膜（SiO2
膜等) ２上に側壁31を有するように形成したポリシリコ
ン層３を熱酸化等の手段では酸化し、SiO2膜であるマス
クとなる酸化膜８を形成する。次にRIE 等の異方性はエ
ッチングにより、ポリシリコン層３の上面においてのみ
酸化膜８を除去し、ポリシリコン層３の側壁部にマスク
81を残す。これにより図７（ｂ）の構造にする。次にRI
E 等の手段でポリシリコン層３を除去し、図７（ｃ）に
示すようにマスク81を残す。これにより、当初形成した
酸化膜８（図７（ａ）と同じ厚みの幅（基体に平行な方
向、即ち図の左右方向の幅））の微細なマスクが形成で
きる。
うにシリコン基板等の基体１上の耐エッチング膜（SiO2
膜等) ２上に側壁31を有するように形成したポリシリコ
ン層３を熱酸化等の手段では酸化し、SiO2膜であるマス
クとなる酸化膜８を形成する。次にRIE 等の異方性はエ
ッチングにより、ポリシリコン層３の上面においてのみ
酸化膜８を除去し、ポリシリコン層３の側壁部にマスク
81を残す。これにより図７（ｂ）の構造にする。次にRI
E 等の手段でポリシリコン層３を除去し、図７（ｃ）に
示すようにマスク81を残す。これにより、当初形成した
酸化膜８（図７（ａ）と同じ厚みの幅（基体に平行な方
向、即ち図の左右方向の幅））の微細なマスクが形成で
きる。
【０００５】上記従来の技術にあっては、形成されたSi
O2によるマスク81は幅が狭いため、エッチング中に削ら
れて、倒れてしまう可能性がある。特にポリシリコン層
３をRIE 等でエッチングしている間、図７（ｂ）に符号
81ａで示す図における右側はポリエチレン層３に接して
いるので、マスク81は図の右側に倒れる心配はない。こ
れに対し図における左側の面（図７（ｂ）に81ｂで示
す）はむき出しであり、左側に倒れたり、左側からエッ
チングされてしまう可能性がある。
O2によるマスク81は幅が狭いため、エッチング中に削ら
れて、倒れてしまう可能性がある。特にポリシリコン層
３をRIE 等でエッチングしている間、図７（ｂ）に符号
81ａで示す図における右側はポリエチレン層３に接して
いるので、マスク81は図の右側に倒れる心配はない。こ
れに対し図における左側の面（図７（ｂ）に81ｂで示
す）はむき出しであり、左側に倒れたり、左側からエッ
チングされてしまう可能性がある。
【０００６】また耐エッチング層２は、酸化膜８の上面
をエッチングする際、及びポリシリコン層３をエッチン
グする際に基体１をこれらエッチングから保護するため
に必須のものであるが、基体１をマスク81を用いてエッ
チングするに先立ち除去しなければならない。このとき
図示従来例の如く耐エッチング膜２をSiO2から形成し、
またマスク81もSiO2から形成すると、上記耐エッチング
膜２を除去するエッチング時に該マスク81もエッチング
されてしまう。即ち、図７（ｄ）に略示する如く、図の
符号82の部分がエッチングされる。
をエッチングする際、及びポリシリコン層３をエッチン
グする際に基体１をこれらエッチングから保護するため
に必須のものであるが、基体１をマスク81を用いてエッ
チングするに先立ち除去しなければならない。このとき
図示従来例の如く耐エッチング膜２をSiO2から形成し、
またマスク81もSiO2から形成すると、上記耐エッチング
膜２を除去するエッチング時に該マスク81もエッチング
されてしまう。即ち、図７（ｄ）に略示する如く、図の
符号82の部分がエッチングされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、マスク形
成用の層の側壁部を利用してマスクを形成する技術は、
幅の小さな微細マスクを形成できるので、微細な加工に
際して有効であるが、上述したようにマスクが倒れた
り、マスクがエッチングされて極端な場合消失してしま
うことがある。
成用の層の側壁部を利用してマスクを形成する技術は、
幅の小さな微細マスクを形成できるので、微細な加工に
際して有効であるが、上述したようにマスクが倒れた
り、マスクがエッチングされて極端な場合消失してしま
うことがある。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決して、マ
スク形成用層の側壁部にマスクを形成してこれによりエ
ッチング加工を行う場合も、マスクが倒れたり、エッチ
ングされることを防いで、確実に所望のエッチングを達
成し得るエッチング方法を提供せんとするものである。
スク形成用層の側壁部にマスクを形成してこれによりエ
ッチング加工を行う場合も、マスクが倒れたり、エッチ
ングされることを防いで、確実に所望のエッチングを達
成し得るエッチング方法を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基体
上に耐エッチング膜を形成する工程と、該耐エッチング
膜上に垂直な側壁をもつマスク形成用層を選択的に形成
する工程と、該マスク形成用層を表面酸化することによ
り該マスク形成用層の上面及び側壁に前記耐エッチング
膜よりエッチングレートの小さな保護膜を所望厚さで形
成する工程と、前記保護膜のうちマスク形成用層の上面
に位置する部分を除去してマスク形成用層の側壁部に位
置する部分のみを残す工程と、マスク形成用層を除去す
る工程と、保護膜のうち前記残された部分をマスクとし
て耐エッチング膜及び基体の異方性エッチングを連続的
に行う工程とを有することを特徴とする基体のエッチン
グ方法である。請求項２の発明は、基体上に耐エッチン
グ膜を形成する工程と、該耐エッチング膜上に垂直な側
壁をもつマスク形成用層を選択的に形成する工程と、該
マスク形成用層を表面酸化することにより該マスク形成
用層の上面及び側壁に前記耐エッチング膜よりエッチン
グレートの小さな保護膜を所望厚さで形成する工程と、
前記マスク形成用層の側壁部のみにサイドウォールを形
成する工程と、前記保護膜のうちマスク形成用層の上面
に位置する部分を除去してマスク形成用層の側壁部に位
置する部分のみを残すことにより該残された膜はサイド
ウォールとマスク形成用層との間に挟まれている構造を
得る工程と、マスク形成用層及びサイドウォールを除去
する工程と、保護膜のうち前記残された部分をマスクと
して耐エッチング膜及び基体の異方 性エッチングを行う
工程とを有することを特徴とする基体のエッチング方法
である。請求項３の発明は、前記マスク形成用層の表面
酸化の手段及び度合いによって、マスクとする保護膜の
幅を設定することを特徴とする請求書１または２に記載
の基体のエッチング方法である。請求項４の発明は、前
記マスク形成用層はポリシリコンからなり、前記保護膜
は該ポリシリコンを表面酸化した酸化膜であることを特
徴とする請求書１ないし３のいずれかに記載の基体のエ
ッチング方法である。
上に耐エッチング膜を形成する工程と、該耐エッチング
膜上に垂直な側壁をもつマスク形成用層を選択的に形成
する工程と、該マスク形成用層を表面酸化することによ
り該マスク形成用層の上面及び側壁に前記耐エッチング
膜よりエッチングレートの小さな保護膜を所望厚さで形
成する工程と、前記保護膜のうちマスク形成用層の上面
に位置する部分を除去してマスク形成用層の側壁部に位
置する部分のみを残す工程と、マスク形成用層を除去す
る工程と、保護膜のうち前記残された部分をマスクとし
て耐エッチング膜及び基体の異方性エッチングを連続的
に行う工程とを有することを特徴とする基体のエッチン
グ方法である。請求項２の発明は、基体上に耐エッチン
グ膜を形成する工程と、該耐エッチング膜上に垂直な側
壁をもつマスク形成用層を選択的に形成する工程と、該
マスク形成用層を表面酸化することにより該マスク形成
用層の上面及び側壁に前記耐エッチング膜よりエッチン
グレートの小さな保護膜を所望厚さで形成する工程と、
前記マスク形成用層の側壁部のみにサイドウォールを形
成する工程と、前記保護膜のうちマスク形成用層の上面
に位置する部分を除去してマスク形成用層の側壁部に位
置する部分のみを残すことにより該残された膜はサイド
ウォールとマスク形成用層との間に挟まれている構造を
得る工程と、マスク形成用層及びサイドウォールを除去
する工程と、保護膜のうち前記残された部分をマスクと
して耐エッチング膜及び基体の異方 性エッチングを行う
工程とを有することを特徴とする基体のエッチング方法
である。請求項３の発明は、前記マスク形成用層の表面
酸化の手段及び度合いによって、マスクとする保護膜の
幅を設定することを特徴とする請求書１または２に記載
の基体のエッチング方法である。請求項４の発明は、前
記マスク形成用層はポリシリコンからなり、前記保護膜
は該ポリシリコンを表面酸化した酸化膜であることを特
徴とする請求書１ないし３のいずれかに記載の基体のエ
ッチング方法である。
【００１０】この発明は、垂直な側壁を有するマスク形
成用層の表面に耐エッチング層とはエッチングレートの
小さな材料により所望厚さで保護膜を形成し、この保護
膜のうちのマスク形成用層の側壁部に位置する部分をマ
スクとするので、耐エッチング層をエッチング除去する
ときも、エッチングレートが異なる結果、このエッチン
グにより除去されることが確実に防止される。
成用層の表面に耐エッチング層とはエッチングレートの
小さな材料により所望厚さで保護膜を形成し、この保護
膜のうちのマスク形成用層の側壁部に位置する部分をマ
スクとするので、耐エッチング層をエッチング除去する
ときも、エッチングレートが異なる結果、このエッチン
グにより除去されることが確実に防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下実施例について、図面を参照
して説明する。当然のことではあるが、本出願の各発明
は以下に説明する実施例によって限定されるものではな
い。
して説明する。当然のことではあるが、本出願の各発明
は以下に説明する実施例によって限定されるものではな
い。
【００１２】実施例−１ この実施例は、本出願の請求項１の発明を具体化したも
のであり、該発明を半導体装置の微細加工技術に適用し
たものである。図１（Ａ）〜（Ｄ）、図２（Ｅ）〜
（Ｇ）を参照する。
のであり、該発明を半導体装置の微細加工技術に適用し
たものである。図１（Ａ）〜（Ｄ）、図２（Ｅ）〜
（Ｇ）を参照する。
【００１３】本実施例においては、基体１はシリコン基
板、耐エッチング膜２はＬＰ−ＳｉＮ膜（すなわち低圧
ＣＶＤで形成したシリコンナイトライド膜）、マスク形
成用層３はポリシリコンとして具体化した。
板、耐エッチング膜２はＬＰ−ＳｉＮ膜（すなわち低圧
ＣＶＤで形成したシリコンナイトライド膜）、マスク形
成用層３はポリシリコンとして具体化した。
【００１４】図１、特に図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照す
る。基体１であるシリコン基板上に耐エッチング膜２と
してＬＰ−ＳｉＮ膜を形成する（図１（Ａ））。
る。基体１であるシリコン基板上に耐エッチング膜２と
してＬＰ−ＳｉＮ膜を形成する（図１（Ａ））。
【００１５】次に、耐エッチング膜２上に、第１のポリ
シリコン層を選択的に形成して、該ポリシリコン層をマ
スク形成用層３とする（図１（Ｂ)(Ｃ）)。
シリコン層を選択的に形成して、該ポリシリコン層をマ
スク形成用層３とする（図１（Ｂ)(Ｃ）)。
【００１６】上記耐エッチング膜２とした窒化膜である
シリコンナイトライド（SiN ）膜は、ＣＶＤや窒素雰囲
気下での加熱により形成できる。耐エッチング膜はその
他、エッチングに対する保護膜となり得るものであれば
任意である。
シリコンナイトライド（SiN ）膜は、ＣＶＤや窒素雰囲
気下での加熱により形成できる。耐エッチング膜はその
他、エッチングに対する保護膜となり得るものであれば
任意である。
【００１７】マスク形成用層３は次のように形成する。
すなわち、耐エッチング膜２上に、垂直な側壁を有する
第１のポリシリコン層を選択的に形成して、該ポリシリ
コン層をマスク形成用層３とする。具体的には、耐エッ
チングマスク１上にポリシリコン層を形成して図１
（Ｂ）の構造にし、これをホトレジスト（図１（Ｃ）中
ＰＲで示す）４を用いてパターニングすることにより図
１（Ｃ）の構造にして、これにより側壁（図１（Ｃ）に
符号31で示す）を有するマスク形成用層３を選択的に得
るのである。本実施例において、マスク形成用層３を構
成するポリシリコンには、必要に応じて不純物をドーピ
ングする。これによりエッチング速度を制御できる。
すなわち、耐エッチング膜２上に、垂直な側壁を有する
第１のポリシリコン層を選択的に形成して、該ポリシリ
コン層をマスク形成用層３とする。具体的には、耐エッ
チングマスク１上にポリシリコン層を形成して図１
（Ｂ）の構造にし、これをホトレジスト（図１（Ｃ）中
ＰＲで示す）４を用いてパターニングすることにより図
１（Ｃ）の構造にして、これにより側壁（図１（Ｃ）に
符号31で示す）を有するマスク形成用層３を選択的に得
るのである。本実施例において、マスク形成用層３を構
成するポリシリコンには、必要に応じて不純物をドーピ
ングする。これによりエッチング速度を制御できる。
【００１８】図１（Ｃ）のフォトレジストパターニング
工程で、側壁31を有するマスク形成用層３が設けられる
が、その後、ポリシリコン層であるマスク形成用層３の
表面、即ち上面及び側壁に、耐エッチング膜２（図１
（Ａ))よりエッチングレートの小さな保護膜７を形成す
る。本例では、この保護膜７として、酸化膜であるＳｉ
Ｏ2 膜を形成した。ＳｉＯ2 はＬＰ−ＳｉＮよりもエッ
チングレートが小さく、ＬＰ−ＳｉＮに対して選択比が
とれるので、後の工程の耐エッチング膜（ＬＰ−ＳｉＮ
膜) ２をエッチングする時も、このＳｉＯ2 から成るマ
スク71のエッチング量を小さくできるのである。
工程で、側壁31を有するマスク形成用層３が設けられる
が、その後、ポリシリコン層であるマスク形成用層３の
表面、即ち上面及び側壁に、耐エッチング膜２（図１
（Ａ))よりエッチングレートの小さな保護膜７を形成す
る。本例では、この保護膜７として、酸化膜であるＳｉ
Ｏ2 膜を形成した。ＳｉＯ2 はＬＰ−ＳｉＮよりもエッ
チングレートが小さく、ＬＰ−ＳｉＮに対して選択比が
とれるので、後の工程の耐エッチング膜（ＬＰ−ＳｉＮ
膜) ２をエッチングする時も、このＳｉＯ2 から成るマ
スク71のエッチング量を小さくできるのである。
【００１９】即ち、図１（Ｄ）に示す如くマスク形成用
層３の表面に保護膜７を形成した後、ポリシリコンから
成る該マスク形成用層３の上面の保護膜７を除去し、マ
スク形成用層３の側壁のみに、保護膜７を残す。この状
態を図２（Ｅ）に示す。保護膜の残された部分は符号71
で示す。
層３の表面に保護膜７を形成した後、ポリシリコンから
成る該マスク形成用層３の上面の保護膜７を除去し、マ
スク形成用層３の側壁のみに、保護膜７を残す。この状
態を図２（Ｅ）に示す。保護膜の残された部分は符号71
で示す。
【００２０】次いで、マスク形成用層３をエッチングし
除去する。これにより図２（Ｆ）の構造が得られる。
除去する。これにより図２（Ｆ）の構造が得られる。
【００２１】次に、上記残された保護膜71をマスクにし
て、耐エッチング膜２及び基体１のエッチングを行う。
ここで、保護膜と耐エッチングマスクとはエッチングレ
ートが異なるものであり、本実施例では残された保護膜
であるマスク71はＳｉＯ2 から成り、耐エッチング膜２
はＬＰ−ＳｉＮから成るので、耐エッチング膜２のエッ
チング除去においても、これよりエッチングレートの小
さいマスク71のエッチング量は小さくできる。
て、耐エッチング膜２及び基体１のエッチングを行う。
ここで、保護膜と耐エッチングマスクとはエッチングレ
ートが異なるものであり、本実施例では残された保護膜
であるマスク71はＳｉＯ2 から成り、耐エッチング膜２
はＬＰ−ＳｉＮから成るので、耐エッチング膜２のエッ
チング除去においても、これよりエッチングレートの小
さいマスク71のエッチング量は小さくできる。
【００２２】この耐エッチング膜２のエッチングと、残
された側壁部分の保護膜７１をマスクとする基体１のエ
ッチング加工は、連続的に行う。エッチングガスとして
は、例えばＣＦ４とＯ２との混合ガスを用いればよい。
された側壁部分の保護膜７１をマスクとする基体１のエ
ッチング加工は、連続的に行う。エッチングガスとして
は、例えばＣＦ４とＯ２との混合ガスを用いればよい。
【００２３】本実施例によって、図３に示された如き良
好なエッチング形状が得られる。すなわち、上記のよう
にして実際に得られた加工形状11を図３に示すが、本実
施例では、その幅ｌが約 480Åの、微細で、しかも図の
如く極めて良好なエッチング形状の加工形状11が得られ
た。
好なエッチング形状が得られる。すなわち、上記のよう
にして実際に得られた加工形状11を図３に示すが、本実
施例では、その幅ｌが約 480Åの、微細で、しかも図の
如く極めて良好なエッチング形状の加工形状11が得られ
た。
【００２４】マスクとする残された保護膜71の幅は、図
１（Ｄ）に示す保護膜７の形成時に決まる。本実施例で
はポリシリコンから成るマスク形成用層３の酸化により
この層５を得ることができ、この場合該酸化の手段及び
度合いによって定まる。すなわち、酸化法（dry O2を用
いるか、水蒸気を含むO2を用いるか、等）、酸化温度、
酸化時間、それに図１（Ｂ）のマスク形成用層３を構成
するポリシリコンに必要に応じて行うドーピング濃度等
のパラメータによって定まるので、所望の厚さを得られ
るように設定する。これにより、マスクとする残された
保護膜71の幅は高い精度で再現性良く制御できる。
１（Ｄ）に示す保護膜７の形成時に決まる。本実施例で
はポリシリコンから成るマスク形成用層３の酸化により
この層５を得ることができ、この場合該酸化の手段及び
度合いによって定まる。すなわち、酸化法（dry O2を用
いるか、水蒸気を含むO2を用いるか、等）、酸化温度、
酸化時間、それに図１（Ｂ）のマスク形成用層３を構成
するポリシリコンに必要に応じて行うドーピング濃度等
のパラメータによって定まるので、所望の厚さを得られ
るように設定する。これにより、マスクとする残された
保護膜71の幅は高い精度で再現性良く制御できる。
【００２５】なお、本実施例において、各工程で用いる
ポリシリコンのRIE には、異方性が高く、対SiO2の選択
比の高い装置を用いるのが好ましい。
ポリシリコンのRIE には、異方性が高く、対SiO2の選択
比の高い装置を用いるのが好ましい。
【００２６】上記例では保護膜としてＳｉＯ２を用いた
が、その他エッチングレートが耐エッチング膜２より小
さいものであれば用いることができる。
が、その他エッチングレートが耐エッチング膜２より小
さいものであれば用いることができる。
【００２７】上記の如く本実施例では、マスクとなる物
質とエッチング対象である基体を保護する耐エッチング
膜の材料とを異ならせ、耐エッチング膜を除去するRIE
等によってもマスクがエッチングされないように、また
はされづらくなるようにしたので、従来の如きマスクが
エッチングにより消失したり、マスクとしての機能を失
ってしまうようなことが防止できる。
質とエッチング対象である基体を保護する耐エッチング
膜の材料とを異ならせ、耐エッチング膜を除去するRIE
等によってもマスクがエッチングされないように、また
はされづらくなるようにしたので、従来の如きマスクが
エッチングにより消失したり、マスクとしての機能を失
ってしまうようなことが防止できる。
【００２８】実施例−2 この実施例は、請求項２の発明を具体化したものであ
り、該発明を半導体装置の微細加工技術に適用したもの
である。図4ないし図6を参照する。
り、該発明を半導体装置の微細加工技術に適用したもの
である。図4ないし図6を参照する。
【００２９】本実施例における被処理基体１は、シリコ
ン基板である。本実施例においては、まず基体１である
シリコン基板上にＬＰ−ＳｉＮ膜を形成し、これを耐エ
ッチング膜２とする。この工程後の構造を図４（ａ）に
示す。窒化膜であるシリコンナイトライド（SiN ）膜
は、CDV や窒素雰囲気下での加熱により形成できる。
ン基板である。本実施例においては、まず基体１である
シリコン基板上にＬＰ−ＳｉＮ膜を形成し、これを耐エ
ッチング膜２とする。この工程後の構造を図４（ａ）に
示す。窒化膜であるシリコンナイトライド（SiN ）膜
は、CDV や窒素雰囲気下での加熱により形成できる。
【００３０】次に、耐エッチング膜２上に、垂直な側壁
を有する第１のポリシリコン層を選択的に形成して、該
ポリシリコン層をマスク形成用層３とする。具体的に
は、耐エッチングマスク１上にポリシリコン層を形成し
て図４（ｂ）の構造にし、これをホトレジスト（図４
（ｃ）中PRで示す）４を用いてパターニングすることに
より図４（ｃ）の構造にして、これにより側壁（図４
（ｃ）に符号31で示す）を有するマスク形成用層３を選
択的に得るのである。本実施例において、マスク形成用
層３を構成するポリシリコンには、必要に応じて不純物
をドーピングする。これによりエッチング速度を制御で
きる。
を有する第１のポリシリコン層を選択的に形成して、該
ポリシリコン層をマスク形成用層３とする。具体的に
は、耐エッチングマスク１上にポリシリコン層を形成し
て図４（ｂ）の構造にし、これをホトレジスト（図４
（ｃ）中PRで示す）４を用いてパターニングすることに
より図４（ｃ）の構造にして、これにより側壁（図４
（ｃ）に符号31で示す）を有するマスク形成用層３を選
択的に得るのである。本実施例において、マスク形成用
層３を構成するポリシリコンには、必要に応じて不純物
をドーピングする。これによりエッチング速度を制御で
きる。
【００３１】次に上記側壁３１を有するマスク形成用層
３の表面に、マスクとなる層５を形成するが、ここで
は、マスクとなる層５の材料として耐エッチング膜２と
エッチングレートの異なるものであるＳｉＯ２ を使用し
た。本例ではマスク形成用層３がポリシリコンからなる
のでこれを表面酸化して所望厚さのＳｉＯ２を形成し、
マスクとなる層５とした。表面酸化は、例えば熱酸化に
より達成できる。マスクとなる層５は、図5（ｄ）に示
すように、マスク形成用層３の上面及び側壁をおおって
形成される。
３の表面に、マスクとなる層５を形成するが、ここで
は、マスクとなる層５の材料として耐エッチング膜２と
エッチングレートの異なるものであるＳｉＯ２ を使用し
た。本例ではマスク形成用層３がポリシリコンからなる
のでこれを表面酸化して所望厚さのＳｉＯ２を形成し、
マスクとなる層５とした。表面酸化は、例えば熱酸化に
より達成できる。マスクとなる層５は、図5（ｄ）に示
すように、マスク形成用層３の上面及び側壁をおおって
形成される。
【００３２】次に、サイドウォール形成用層６を全面に
形成する。本例では第２のポリシリコン層を全面に形成
して、図５（ｅ）の如きサイドウォール形成用層６を得
る。サイドウォール形成用層６は、エッチバックにより
サイドウォールが形成されるに適した厚みで形成する。
このポリシリコン層にも、必要に応じてドーピングを行
う。これによりエッチング速度を制御でき、特に本例で
ポリシリコンから成るマスク形成用層３とのエッチング
速度を合わせるようにすることができる。
形成する。本例では第２のポリシリコン層を全面に形成
して、図５（ｅ）の如きサイドウォール形成用層６を得
る。サイドウォール形成用層６は、エッチバックにより
サイドウォールが形成されるに適した厚みで形成する。
このポリシリコン層にも、必要に応じてドーピングを行
う。これによりエッチング速度を制御でき、特に本例で
ポリシリコンから成るマスク形成用層３とのエッチング
速度を合わせるようにすることができる。
【００３３】次いでサイドウォール形成用層６である第
２のポリシリコン層をエッチバックしてマスク形成用層
３の側壁部にのみこの第２のポリシリコン層を残す。こ
れによって、ポリシリコンから成るサイドウォール61が
マスク形成用層３の側壁部に形成された図５（ｆ）の構
造が得られる。
２のポリシリコン層をエッチバックしてマスク形成用層
３の側壁部にのみこの第２のポリシリコン層を残す。こ
れによって、ポリシリコンから成るサイドウォール61が
マスク形成用層３の側壁部に形成された図５（ｆ）の構
造が得られる。
【００３４】次に、マスク形成用層３の表面に形成され
たマスクとなる層５（ここではSiO2 膜）のうち、マスク
形成用層３の上面のSiO2膜を除去して、該層５のうちマ
スク形成用層３の側壁部に位置する部分のみを残す。こ
のとき、マスク形成用層３であるポリシリコン層の上面
は露出することになる。側壁部に存在するマスクとなる
層も、若干エッチングされる。これにより、図６（ｇ）
の構造となる。
たマスクとなる層５（ここではSiO2 膜）のうち、マスク
形成用層３の上面のSiO2膜を除去して、該層５のうちマ
スク形成用層３の側壁部に位置する部分のみを残す。こ
のとき、マスク形成用層３であるポリシリコン層の上面
は露出することになる。側壁部に存在するマスクとなる
層も、若干エッチングされる。これにより、図６（ｇ）
の構造となる。
【００３５】次に、第１のポリシリコン層から成るマス
ク形成用層３及び第２のポリシリコン層から成るサイド
ウォール61を除去する。ここでは両者を同時にエッチン
グ除去してよい。本例は両者３、61がともにポリシリコ
ンから成るので同時除去が便利である。このとき、マス
クとなる層５のうち、残された膜51（これが基体１のエ
ッチング時のマスクとなる）は、サイドウォール61とマ
スク形成用層３との間に挟まれているので、倒れたり、
あるいは側方からエッチングされたりすることが防止さ
れる。この工程後の構造は、図６（ｈ）に示すとおりで
ある。サイドウォール61とマスク形成用層３とは、両者
の材料が異なる場合など、別々にエッチングしてもよ
い。この場合のエッチングの順序はいずれが先でもよい
が、残された膜51の倒れ等の防止のためには、両者を同
時に除去するのが好ましい。
ク形成用層３及び第２のポリシリコン層から成るサイド
ウォール61を除去する。ここでは両者を同時にエッチン
グ除去してよい。本例は両者３、61がともにポリシリコ
ンから成るので同時除去が便利である。このとき、マス
クとなる層５のうち、残された膜51（これが基体１のエ
ッチング時のマスクとなる）は、サイドウォール61とマ
スク形成用層３との間に挟まれているので、倒れたり、
あるいは側方からエッチングされたりすることが防止さ
れる。この工程後の構造は、図６（ｈ）に示すとおりで
ある。サイドウォール61とマスク形成用層３とは、両者
の材料が異なる場合など、別々にエッチングしてもよ
い。この場合のエッチングの順序はいずれが先でもよい
が、残された膜51の倒れ等の防止のためには、両者を同
時に除去するのが好ましい。
【００３６】次に、基体１である基板上の耐エッチング
膜２を除去する工程と、垂直なSiO2 膜である上記残され
た膜51をマスクとして、基体１の異方性エッチングする
工程を行う。耐エッチング膜２の除去と基体１の異方性
エッチングとは、連続的に行っても、２ステップで行っ
てもよい。
膜２を除去する工程と、垂直なSiO2 膜である上記残され
た膜51をマスクとして、基体１の異方性エッチングする
工程を行う。耐エッチング膜２の除去と基体１の異方性
エッチングとは、連続的に行っても、２ステップで行っ
てもよい。
【００３７】本実施例は上記の各工程を経るが、本実施
例では特に、次のように具体的に実施した。
例では特に、次のように具体的に実施した。
【００３８】すなわち、マスク形成用層３を設けるに
は、ポリシリコンを、例えば3000Åの厚さでCVD するこ
とによった（図４（ｂ））。
は、ポリシリコンを、例えば3000Åの厚さでCVD するこ
とによった（図４（ｂ））。
【００３９】上記マスク形成用層３である第１のポリシ
リコン層をパターニングするには、フォトレジスト４を
マスクにして、ポリシリコンをRIE することによった
（図４（ｃ））。
リコン層をパターニングするには、フォトレジスト４を
マスクにして、ポリシリコンをRIE することによった
（図４（ｃ））。
【００４０】更にマスクとなる層５の形成は、該レジス
トを除去し、ポリシリコンを酸化することにより形成し
た（図５（ｄ））。
トを除去し、ポリシリコンを酸化することにより形成し
た（図５（ｄ））。
【００４１】サイドウォール形成用層６は、ポリシリコ
ンを例えば3000Å厚で CVDして形成した（図５（ｅ))。
ンを例えば3000Å厚で CVDして形成した（図５（ｅ))。
【００４２】サイドウォール61の形成は、RIE により上
記層６を全面エッチングすることによった（図５
（ｆ))。
記層６を全面エッチングすることによった（図５
（ｆ))。
【００４３】マスク形成用層３の上面のマスクとなる層
５（SiO2膜）はRIE によりエッチングした。このときマ
スク形成用層３の上のSiO2、及びサイドウォール61とマ
スク形成用層３とに挟まれた部分のSiO2の上部若干がエ
ッチングされた。
５（SiO2膜）はRIE によりエッチングした。このときマ
スク形成用層３の上のSiO2、及びサイドウォール61とマ
スク形成用層３とに挟まれた部分のSiO2の上部若干がエ
ッチングされた。
【００４４】サイドウォール61及びマスク形成用層３で
あるポリシリコンはRIE によりエッチングした。これに
より、SiO2のマスク51が形成された（図６（ｈ））。
あるポリシリコンはRIE によりエッチングした。これに
より、SiO2のマスク51が形成された（図６（ｈ））。
【００４５】次いで、まず、SiO2のRIE により、基体１
上の耐エッチングマスク２を除去し、残ったSiO2のマス
ク51により、基体１であるシリコン基板をRIE 加工し、
所望の加工形状11を得た。
上の耐エッチングマスク２を除去し、残ったSiO2のマス
ク51により、基体１であるシリコン基板をRIE 加工し、
所望の加工形状11を得た。
【００４６】このようにして、図３に示す加工形状が実
際に得られた。本実施例では、その幅ｌが約 480Åの、
微細で、しかも図の如く極めて良好なエッチング形状の
加工形状11が得られた。
際に得られた。本実施例では、その幅ｌが約 480Åの、
微細で、しかも図の如く極めて良好なエッチング形状の
加工形状11が得られた。
【００４７】マスク51の幅は、図５（ｄ）に示すマスク
となる層５の形成時に決まり、本実施例ではポリシリコ
ンから成るマスク形成用層３の酸化によりこの層５を得
るので、該酸化の手段及び度合いによって定まる。即
ち、酸化法（dry O2を用いるか、水蒸気を含むO2を用い
るか、等）、酸化温度、酸化時間、それに図４（ｂ）の
マスク形成用層３を構成するポリシリコンに必要に応じ
て行うドーピング濃度等のパラメータによって定まるの
で、所望の厚さを得られるように設定する。これによ
り、マスク51の幅は高い精度で再現性良く制御できる。
となる層５の形成時に決まり、本実施例ではポリシリコ
ンから成るマスク形成用層３の酸化によりこの層５を得
るので、該酸化の手段及び度合いによって定まる。即
ち、酸化法（dry O2を用いるか、水蒸気を含むO2を用い
るか、等）、酸化温度、酸化時間、それに図４（ｂ）の
マスク形成用層３を構成するポリシリコンに必要に応じ
て行うドーピング濃度等のパラメータによって定まるの
で、所望の厚さを得られるように設定する。これによ
り、マスク51の幅は高い精度で再現性良く制御できる。
【００４８】なお、本実施例において、各工程で用いる
ポリシリコンのRIE には、異方性が高く、対SiO2の選択
比の高い装置を用いるのが好ましい。
ポリシリコンのRIE には、異方性が高く、対SiO2の選択
比の高い装置を用いるのが好ましい。
【００４９】本実施例では、耐エッチング膜２としてＬ
Ｐ−ＳｉＮを用いるが、マスクとなる層５の材料として
耐エッチング膜２とエッチングレートの異なるものであ
るＳｉＯ2 （金属を用いてもよい）を使用したことによ
り、サイドウォール61によりマスク51が保護されるとい
う効果と、エッチングレートが異なることによる耐エッ
チング膜２の除去の際もマスク51がエッチングされない
という効果とが、ともに発揮される。
Ｐ−ＳｉＮを用いるが、マスクとなる層５の材料として
耐エッチング膜２とエッチングレートの異なるものであ
るＳｉＯ2 （金属を用いてもよい）を使用したことによ
り、サイドウォール61によりマスク51が保護されるとい
う効果と、エッチングレートが異なることによる耐エッ
チング膜２の除去の際もマスク51がエッチングされない
という効果とが、ともに発揮される。
【００５０】なお上記各実施例は、半導体装置の微細加
工に本出願の各発明を適用したが、これに限られず、量
子井戸細線素子の形成や、シリコンマイクロ機械（シリ
コンモータなどのシリコンアクチュエータ。これらにつ
いてはNIKKEI ELECTRONICS1989年８月21日号（日経マグ
ロウビル社）参照）の製作に利用することができる。
工に本出願の各発明を適用したが、これに限られず、量
子井戸細線素子の形成や、シリコンマイクロ機械（シリ
コンモータなどのシリコンアクチュエータ。これらにつ
いてはNIKKEI ELECTRONICS1989年８月21日号（日経マグ
ロウビル社）参照）の製作に利用することができる。
【００５１】
【発明の効果】上述の如く、本発明のエッチング方法
は、マスク形成用層の側壁部にマスクを形成してこれに
よりエッチング加工を行う場合も、マスクが倒れたり、
エッチングされることを防いで、確実に所望のエッチン
グを達成し得るという効果を有する。
は、マスク形成用層の側壁部にマスクを形成してこれに
よりエッチング加工を行う場合も、マスクが倒れたり、
エッチングされることを防いで、確実に所望のエッチン
グを達成し得るという効果を有する。
【図１】 本発明の実施例−１を工程順に断面図で示す
ものである（１）。
ものである（１）。
【図２】 本発明の実施例−１を工程順に断面図で示す
ものである（２）。
ものである（２）。
【図３】 本発明の実施例で得られた加工形状を示す斜
視図である。
視図である。
【図４】 本発明の実施例−２を工程順に断面図で示す
ものである（１）。
ものである（１）。
【図５】 本発明の実施例−２を工程順に断面図で示す
ものである（２）。
ものである（２）。
【図６】 本発明の実施例−２を工程順に断面図で示す
ものである（３）。
ものである（３）。
【図７】 従来技術を示すものである。
１・・・ 基体（基板）、２・・・ 耐エッチング膜、３・・・ マ
スク形成用層、４・・・フォトレジスト、５・・・ マスクと
なる層、51・・・ 残された膜（マスク）、６・・サイドウォ
ール形成用層、61・・・ サイドウォール、７・・・ 保護膜、
71・・・ 残された保護膜（マスク）。
スク形成用層、４・・・フォトレジスト、５・・・ マスクと
なる層、51・・・ 残された膜（マスク）、６・・サイドウォ
ール形成用層、61・・・ サイドウォール、７・・・ 保護膜、
71・・・ 残された保護膜（マスク）。
Claims (4)
- 【請求項１】基体上に耐エッチング膜を形成する工程
と、 該耐エッチング膜上に垂直な側壁をもつマスク形成用層
を選択的に形成する工程と、 該マスク形成用層を表面酸化することにより該マスク形
成用層の上面及び側壁に前記耐エッチング膜よりエッチ
ングレートの小さな保護膜を所望厚さで形成する工程
と、前記 保護膜のうちマスク形成用層の上面に位置する部分
を除去してマスク形成用層の側壁部に位置する部分のみ
を残す工程と、 マスク形成用層を除去する工程と、 保護膜のうち前記残された部分をマスクとして耐エッチ
ング膜及び基体の異方性エッチングを連続的に行う工程
とを有することを特徴とする基体のエッチング方法。 - 【請求項２】基体上に耐エッチング膜を形成する工程
と、 該耐エッチング膜上に垂直な側壁をもつマスク形成用層
を選択的に形成する工程と、 該マスク形成用層を表面酸化することにより該マスク形
成用層の上面及び側壁に前記耐エッチング膜よりエッチ
ングレートの小さな保護膜を所望厚さで形成する工程
と、前記マスク形成用層の側壁部のみにサイドウォールを形
成する工程と、 前記 保護膜のうちマスク形成用層の上面に位置する部分
を除去してマスク形成用層の側壁部に位置する部分のみ
を残すことにより該残された膜はサイドウォールとマス
ク形成用層との間に挟まれている構造を得る工程と、 マスク形成用層及びサイドウォールを除去する工程と、 保護膜のうち前記残された部分をマスクとして耐エッチ
ング膜及び基体の異方性エッチングを行う工程とを有す
ることを特徴とする基体のエッチング方法。 - 【請求項３】前記マスク形成用層の表面酸化の手段及び
度合いによって、マスクとする保護膜の幅を設定する こ
とを特徴とする請求書１または２に記載の基体のエッチ
ング方法。 - 【請求項４】前記マスク形成用層はポリシリコンからな
り、前記保護膜は該ポリシリコンを表面酸化した酸化膜
である ことを特徴とする請求書１ないし３のいずれかに
記載の基体のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14463399A JP3279283B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 基体のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14463399A JP3279283B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 基体のエッチング方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1280250A Division JP2973439B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 基体のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354498A JPH11354498A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3279283B2 true JP3279283B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=15366601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14463399A Expired - Fee Related JP3279283B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 基体のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279283B2 (ja) |
-
1999
- 1999-05-25 JP JP14463399A patent/JP3279283B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11354498A (ja) | 1999-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |