JP3393640B2 - 単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法 - Google Patents
単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路な
どの電子デバイスの製造において、試料基板上に半導体
材料や金属材料の微細パターンを形成するための低ガス
圧プラズマエッチング方法に関し、特に、マイクロ波に
よる電子サイクロトロン共鳴（ECR）により生成されるE
CRプラズマを用いて、単結晶珪素の微細パターンを形成
する単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法に関
するものである。
どの電子デバイスの製造において、試料基板上に半導体
材料や金属材料の微細パターンを形成するための低ガス
圧プラズマエッチング方法に関し、特に、マイクロ波に
よる電子サイクロトロン共鳴（ECR）により生成されるE
CRプラズマを用いて、単結晶珪素の微細パターンを形成
する単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ECRプラズマは低ガス圧（5x10-4Torr程
度） で高密度であるためにフッ素系ガスを用いて半導
体材料や金属材料などの微細パターンを高精度にエッチ
ングできる。フッ素系ガスは一般的に高精度エッチング
に用いられる塩素系ガスでは得られない長所を有する。
珪素や高融点金属（タングステンなど）に対しては、フ
ッ素系の反応生成物（SiF4, WF6など） は蒸気圧が大き
くて揮発性が高いことから、フッ素系ガスによりエッチ
ングを容易に行うことができる。珪素のエッチングにお
いては珪素中の不純物元素がドーピングされている場合
でも、ドーピング元素の影響は小さい。
度） で高密度であるためにフッ素系ガスを用いて半導
体材料や金属材料などの微細パターンを高精度にエッチ
ングできる。フッ素系ガスは一般的に高精度エッチング
に用いられる塩素系ガスでは得られない長所を有する。
珪素や高融点金属（タングステンなど）に対しては、フ
ッ素系の反応生成物（SiF4, WF6など） は蒸気圧が大き
くて揮発性が高いことから、フッ素系ガスによりエッチ
ングを容易に行うことができる。珪素のエッチングにお
いては珪素中の不純物元素がドーピングされている場合
でも、ドーピング元素の影響は小さい。
【０００３】さらに、上記反応生成物はプラズマ中で再
分解して真空容器の内壁などに堆積残留が少なく、真空
容器外に排気される可能性が大きい。このため、フッ素
系ガスによるエッチングでは真空壁から再放出される反
応生成物が少なく、エッチング特性の再現性維持や真空
容器の維持管理が容易である。なお、反応生成物の影響
については、例えば、下記の文献に記載されている (
C. Takahashi and S. Matsuo, "Electron cyclotronres
onance ion stream etching with high selectivity an
d accuracy for metal-oxide-semiconductor gate fabr
ication", J. Vac. Sci. Technol. Vol.B12,P3347,1994
)。
分解して真空容器の内壁などに堆積残留が少なく、真空
容器外に排気される可能性が大きい。このため、フッ素
系ガスによるエッチングでは真空壁から再放出される反
応生成物が少なく、エッチング特性の再現性維持や真空
容器の維持管理が容易である。なお、反応生成物の影響
については、例えば、下記の文献に記載されている (
C. Takahashi and S. Matsuo, "Electron cyclotronres
onance ion stream etching with high selectivity an
d accuracy for metal-oxide-semiconductor gate fabr
ication", J. Vac. Sci. Technol. Vol.B12,P3347,1994
)。
【０００４】フッ素系ガスを用いて高精度なエッチング
を行うためには低ガス圧かつ高密度なプラズマの採用と
同時に、アンダーカットの抑制に効果的な炭素元素を含
むガスを混合してフッ素系ガスを構成する必要がある。
例えば、特願平８−１７６３１３号において提案された
低ガス圧プラズマエッチング方法がある。このエッチン
グ方法においては反応性プラズマとしてECR プラズマ
を、フッ素系ガスとして六フッ化硫黄ガス、四フッ化炭
素ガスおよび酸素ガスからなる混合ガスを用いる具体的
構成が示されている。なお、エッチング特性の詳細につ
いては下記の文献において詳細に記載されている (C. T
akahashi, Y. Jin, K. Nishimura, T. Onoand S. Matsu
o, "APPLICATION OF SF6-CF4 GAS MIXTURE TO ECR ION
STREAM ETCHING OF WSiN GATE FOR GaAS MESFET",Proce
edings of MicroProcess 96, Kitakyushu, p.160, 199
6，または、Y. Jin, C. Takahashi, K. Nishimura, T.
Onoand S. Matsuo, "0.1 um WSiN-GateFabrication of
GaAs-MESFETs using ECR Ion Stream Etching with SF6
-CF4-SiF4-O2", Proceedings of EIPBN97, Dana Point,
P33,1997)。
を行うためには低ガス圧かつ高密度なプラズマの採用と
同時に、アンダーカットの抑制に効果的な炭素元素を含
むガスを混合してフッ素系ガスを構成する必要がある。
例えば、特願平８−１７６３１３号において提案された
低ガス圧プラズマエッチング方法がある。このエッチン
グ方法においては反応性プラズマとしてECR プラズマ
を、フッ素系ガスとして六フッ化硫黄ガス、四フッ化炭
素ガスおよび酸素ガスからなる混合ガスを用いる具体的
構成が示されている。なお、エッチング特性の詳細につ
いては下記の文献において詳細に記載されている (C. T
akahashi, Y. Jin, K. Nishimura, T. Onoand S. Matsu
o, "APPLICATION OF SF6-CF4 GAS MIXTURE TO ECR ION
STREAM ETCHING OF WSiN GATE FOR GaAS MESFET",Proce
edings of MicroProcess 96, Kitakyushu, p.160, 199
6，または、Y. Jin, C. Takahashi, K. Nishimura, T.
Onoand S. Matsuo, "0.1 um WSiN-GateFabrication of
GaAs-MESFETs using ECR Ion Stream Etching with SF6
-CF4-SiF4-O2", Proceedings of EIPBN97, Dana Point,
P33,1997)。
【０００５】上述したエッチング方法においては、アン
ダーカットの発生を抑制して高精度なパターン加工は可
能である。しかしながら、酸化珪素に対する選択比は塩
素系ガスと比較すると小さい。例えば、珪素と酸化珪素
の選択比は塩素系ガスを用いた場合には５０以上である
が（T. Ono, M. Oda, C. Takahashi and S.Matsuo, "Re
active ion stream ething utilizing electron cyclot
ron resonance plasma", J. Vac. Sci. Technol., B,Vo
l.4, p.696, 1986）、フッ素系ガスを用いる上述したエ
ッチング方法では高々１５程度である。酸化珪素はエッ
チングマスクやMOSEFT（Metal-Oxide-Semiconductor Fi
eld Effect Transistor） のゲート酸化膜として用いら
れるために充分に高い選択比を得ることが難しい上記エ
ッチング方法は適用領域が制限されていた。
ダーカットの発生を抑制して高精度なパターン加工は可
能である。しかしながら、酸化珪素に対する選択比は塩
素系ガスと比較すると小さい。例えば、珪素と酸化珪素
の選択比は塩素系ガスを用いた場合には５０以上である
が（T. Ono, M. Oda, C. Takahashi and S.Matsuo, "Re
active ion stream ething utilizing electron cyclot
ron resonance plasma", J. Vac. Sci. Technol., B,Vo
l.4, p.696, 1986）、フッ素系ガスを用いる上述したエ
ッチング方法では高々１５程度である。酸化珪素はエッ
チングマスクやMOSEFT（Metal-Oxide-Semiconductor Fi
eld Effect Transistor） のゲート酸化膜として用いら
れるために充分に高い選択比を得ることが難しい上記エ
ッチング方法は適用領域が制限されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにフッ素系
ガス、例えば六フッ化硫黄ガス、四フッ化炭素ガスおよ
び酸素ガスからなる混合ガスを用いる、従来の低ガス圧
エッチング方法は半導体材料や金属材料などの高精度の
パターン加工において、酸化珪素に対して充分に高い選
択比を得ることが難しいために適用領域が制限されると
いう問題点があった。
ガス、例えば六フッ化硫黄ガス、四フッ化炭素ガスおよ
び酸素ガスからなる混合ガスを用いる、従来の低ガス圧
エッチング方法は半導体材料や金属材料などの高精度の
パターン加工において、酸化珪素に対して充分に高い選
択比を得ることが難しいために適用領域が制限されると
いう問題点があった。
【０００７】本発明は上記した従来の問題に鑑みなされ
たものであり、その目的とするところは、フッ素系ガス
の反応性プラズマを用いた単結晶珪素の高精度パターン
加工において、酸化珪素薄膜とのエッチング選択性を改
善して充分に高い選択比を得ることを可能にした単結晶
珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法を提供すること
にある。
たものであり、その目的とするところは、フッ素系ガス
の反応性プラズマを用いた単結晶珪素の高精度パターン
加工において、酸化珪素薄膜とのエッチング選択性を改
善して充分に高い選択比を得ることを可能にした単結晶
珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明においては、反応性ガスは、
ハロゲン元素の中でフッ素のみを含みかつ炭素を含まな
いガス、二酸化炭素ガス、フッ化炭素ガスおよびアルゴ
ンからなる混合ガスとしたものである。したがって、反
応性ガスを真空容器内に、例えば1x10-3Torr（約10-1P
a）以下の低ガス圧で導入する低ガス圧プラズマエッチ
ング方法において、反応性ガスとしてハロゲン元素の中
でフッ素のみを含みかつ炭素を含まないガス、二酸化炭
素ガス、フッ化炭素ガスおよびアルゴンガスからなる混
合ガスを用いることにより、アンダーカットのない垂直
なエッチング形状が得られる。加えて、アンダーカット
を抑制するために必要な炭素元素の供給ガスとして、主
に二酸化炭素ガスを用いることにより、四フッ化炭素な
どのフッ化炭素ガスの混合率を低減できるために、酸化
珪素とのエッチング選択比を大幅に向上することができ
る。
に、請求項１に記載の発明においては、反応性ガスは、
ハロゲン元素の中でフッ素のみを含みかつ炭素を含まな
いガス、二酸化炭素ガス、フッ化炭素ガスおよびアルゴ
ンからなる混合ガスとしたものである。したがって、反
応性ガスを真空容器内に、例えば1x10-3Torr（約10-1P
a）以下の低ガス圧で導入する低ガス圧プラズマエッチ
ング方法において、反応性ガスとしてハロゲン元素の中
でフッ素のみを含みかつ炭素を含まないガス、二酸化炭
素ガス、フッ化炭素ガスおよびアルゴンガスからなる混
合ガスを用いることにより、アンダーカットのない垂直
なエッチング形状が得られる。加えて、アンダーカット
を抑制するために必要な炭素元素の供給ガスとして、主
に二酸化炭素ガスを用いることにより、四フッ化炭素な
どのフッ化炭素ガスの混合率を低減できるために、酸化
珪素とのエッチング選択比を大幅に向上することができ
る。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、プラズマは、マイクロ波パワー
と磁界を用いて、電子サイクロトロン共鳴によって生成
したものである。したがって、低ガス圧で反応性プラズ
マの生成が可能であり、かつ反応性プラズマ中のイオン
のエネルギーが10〜30eV程度と低く、発散磁界により制
御されたECRプラズマ装置によってエッチングが行われ
るものである。
に記載の発明において、プラズマは、マイクロ波パワー
と磁界を用いて、電子サイクロトロン共鳴によって生成
したものである。したがって、低ガス圧で反応性プラズ
マの生成が可能であり、かつ反応性プラズマ中のイオン
のエネルギーが10〜30eV程度と低く、発散磁界により制
御されたECRプラズマ装置によってエッチングが行われ
るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。なお、1Pa=0.75x10-2Torrであり、
ガス流量は実流量により記載した。図１は本発明に係る
単結晶珪素の低ガス圧エッチング方法で用いる、発散磁
界により制御されたECRプラズマ装置のブロック図であ
る。符号１で示すECRプラズマ装置では、2.45GHz のマ
イクロ波がマイクロ波モード変換２および石英窓３を介
してプラズマ室４に供給され、反応性ガスがガス配管５
によりプラズマ室４に供給される。
基づいて説明する。なお、1Pa=0.75x10-2Torrであり、
ガス流量は実流量により記載した。図１は本発明に係る
単結晶珪素の低ガス圧エッチング方法で用いる、発散磁
界により制御されたECRプラズマ装置のブロック図であ
る。符号１で示すECRプラズマ装置では、2.45GHz のマ
イクロ波がマイクロ波モード変換２および石英窓３を介
してプラズマ室４に供給され、反応性ガスがガス配管５
によりプラズマ室４に供給される。
【００１１】反応性プラズマとしてのECRプラズマは、
上述したマイクロ波とECRプラズマ発生用第１磁気コイ
ル６、同じく第２磁気コイル７が形成する875Gの磁場を
用いた電子サイクロトロン共鳴により、反応性ガスが10
-3Torr（約10-1Pa）以下の低ガス圧、例えば5x10-4Torr
で励起されて生成される。そして、生成されたECRプラ
ズマは、磁気コイル６，７がエッチング室８に同時に形
成する発散磁場により、プラズマ流として試料台９まで
引き出されてエッチング（パターン形成）に使用され
る。
上述したマイクロ波とECRプラズマ発生用第１磁気コイ
ル６、同じく第２磁気コイル７が形成する875Gの磁場を
用いた電子サイクロトロン共鳴により、反応性ガスが10
-3Torr（約10-1Pa）以下の低ガス圧、例えば5x10-4Torr
で励起されて生成される。そして、生成されたECRプラ
ズマは、磁気コイル６，７がエッチング室８に同時に形
成する発散磁場により、プラズマ流として試料台９まで
引き出されてエッチング（パターン形成）に使用され
る。
【００１２】反応性ガスの構成を除く ECRプラズマ装置
の構成は、特開昭６０−１２０５２５号に開示されたEC
R 反応性イオンエッチング方法と同一であり、ここでは
詳細な説明は省略する。なお、プラズマ流の形状補正用
磁気コイル１０は、エッチング試料１１の表面にプラズ
マ流を垂直に入射させるために配置されている。本発明
は、ガス配管５より供給される反応性ガスとして、ハロ
ゲン元素の中でフッ素のみを含みかつ炭素を含まないガ
ス（SF6など） 、二酸化炭素ガス、フッ化炭素ガス（CF
4など）およびアルゴンガスからなる混合ガスを用い
る。
の構成は、特開昭６０−１２０５２５号に開示されたEC
R 反応性イオンエッチング方法と同一であり、ここでは
詳細な説明は省略する。なお、プラズマ流の形状補正用
磁気コイル１０は、エッチング試料１１の表面にプラズ
マ流を垂直に入射させるために配置されている。本発明
は、ガス配管５より供給される反応性ガスとして、ハロ
ゲン元素の中でフッ素のみを含みかつ炭素を含まないガ
ス（SF6など） 、二酸化炭素ガス、フッ化炭素ガス（CF
4など）およびアルゴンガスからなる混合ガスを用い
る。
【００１３】図２は上述したECRプラズマ装置１におい
て、流量が5sccmの六フッ化硫黄ガス、流量がx sccmの
二酸化炭素ガス、流量が3sccmの四フッ化炭素ガス、流
量が5sccmのアルゴンガスからなる混合ガスによって、
単結晶珪素のエッチングを行った場合について、エッチ
ング速度とアンダーカットの発生量を示す図であり、特
に、二酸化炭素ガスの混合量依存性を示すものである。
ただし、エッチングは酸化珪素をエッチングマスクとし
て、約5.0x10-4Torrの低ガス圧で行った。なお、マイク
ロ波パワーは500W である。左の縦軸には、単結晶珪素
のエッチング速度(nm/分)が表示され、右の縦軸には、
アンダーカットの量(nm)が表示され、横軸には、二酸化
炭素ガスの流量x sccmが表示されている。なお、二酸化
炭素ガスの混合量が増大すると、ECR 放電が不安定とな
る。アルゴンガスは不活性ガスであり、エッチング特性
に大きな影響を与えることなく ECR放電を安定化するた
めに必要である。
て、流量が5sccmの六フッ化硫黄ガス、流量がx sccmの
二酸化炭素ガス、流量が3sccmの四フッ化炭素ガス、流
量が5sccmのアルゴンガスからなる混合ガスによって、
単結晶珪素のエッチングを行った場合について、エッチ
ング速度とアンダーカットの発生量を示す図であり、特
に、二酸化炭素ガスの混合量依存性を示すものである。
ただし、エッチングは酸化珪素をエッチングマスクとし
て、約5.0x10-4Torrの低ガス圧で行った。なお、マイク
ロ波パワーは500W である。左の縦軸には、単結晶珪素
のエッチング速度(nm/分)が表示され、右の縦軸には、
アンダーカットの量(nm)が表示され、横軸には、二酸化
炭素ガスの流量x sccmが表示されている。なお、二酸化
炭素ガスの混合量が増大すると、ECR 放電が不安定とな
る。アルゴンガスは不活性ガスであり、エッチング特性
に大きな影響を与えることなく ECR放電を安定化するた
めに必要である。
【００１４】特性２１は単結晶珪素のエッチング速度、
特性２２はエッチング深さが 300nmのとき単結晶珪素に
発生するアンダーカット量を示す。特性２１から分かる
ように、単結晶珪素のエッチング速度は二酸化炭素ガス
の混合量の増大に伴って減少するが、2sccm の混合で
も、六フッ化硫黄ガス単体でのエッチングと比較して４
０％程度の減少である。一方、特性２２から分かるよう
に、アンダーカット量も二酸化炭素ガスの混合量の増大
に伴って減少し、2 sccmの混合では殆どアンダーカット
は発生しない。このように二酸化炭素ガスは、単結晶珪
素のエッチングを停止することなく、アンダーカットを
強く抑制する。
特性２２はエッチング深さが 300nmのとき単結晶珪素に
発生するアンダーカット量を示す。特性２１から分かる
ように、単結晶珪素のエッチング速度は二酸化炭素ガス
の混合量の増大に伴って減少するが、2sccm の混合で
も、六フッ化硫黄ガス単体でのエッチングと比較して４
０％程度の減少である。一方、特性２２から分かるよう
に、アンダーカット量も二酸化炭素ガスの混合量の増大
に伴って減少し、2 sccmの混合では殆どアンダーカット
は発生しない。このように二酸化炭素ガスは、単結晶珪
素のエッチングを停止することなく、アンダーカットを
強く抑制する。
【００１５】図３は上述したECRプラズマ装置１におい
て、流量が5sccmの六フッ化硫黄ガス、流量が2sccmの二
酸化炭素ガス、流量が5sccm のアルゴンガス、流量がy
sccmの四フッ化炭素ガスからなる混合ガスによって、単
結晶珪素と酸化珪素をエッチングした場合について、そ
れぞれのエッチング速度と両者の選択比を示す図であ
り、特に、四フッ化炭素ガスの混合量依存性を示すもの
である。左の縦軸には、単結晶珪素と酸化珪素のエッチ
ング速度(nm/分) が表示され、右の縦軸には、単結晶珪
素と酸化珪素に対する単結晶珪素のエッチングが表示さ
れ、横軸には、四フッ化炭素ガスの流量y sccmが表示さ
れている。特性３１は単結晶珪素のエッチング速度、特
性３２は酸化珪素のエッチング速度、さらに、特性３３
は単結晶珪素と酸化珪素とのエッチング選択比を示す。
て、流量が5sccmの六フッ化硫黄ガス、流量が2sccmの二
酸化炭素ガス、流量が5sccm のアルゴンガス、流量がy
sccmの四フッ化炭素ガスからなる混合ガスによって、単
結晶珪素と酸化珪素をエッチングした場合について、そ
れぞれのエッチング速度と両者の選択比を示す図であ
り、特に、四フッ化炭素ガスの混合量依存性を示すもの
である。左の縦軸には、単結晶珪素と酸化珪素のエッチ
ング速度(nm/分) が表示され、右の縦軸には、単結晶珪
素と酸化珪素に対する単結晶珪素のエッチングが表示さ
れ、横軸には、四フッ化炭素ガスの流量y sccmが表示さ
れている。特性３１は単結晶珪素のエッチング速度、特
性３２は酸化珪素のエッチング速度、さらに、特性３３
は単結晶珪素と酸化珪素とのエッチング選択比を示す。
【００１６】特性３１から分かるように、単結晶珪素の
エッチング速度は、四フッ化炭素ガスを混合しない場合
は極めて小さく7.5 nm/分 であるのに対して、四フッ化
炭素ガスの混合により急激に増大して2 sccm以上の混合
でほぼ一定のエッチング速度80 nm/分程度となる。一
方、特性３２から分かるように、酸化珪素のエッチング
速度は、四フッ化炭素ガスを混合しない場合はわずかな
膜堆積が生じて-3.5 nm/minであるのに対して、四フッ
化炭素ガスの混合により比例的に増大して、2sccmの混
合で8 nm/分程度のエッチング速度となる。
エッチング速度は、四フッ化炭素ガスを混合しない場合
は極めて小さく7.5 nm/分 であるのに対して、四フッ化
炭素ガスの混合により急激に増大して2 sccm以上の混合
でほぼ一定のエッチング速度80 nm/分程度となる。一
方、特性３２から分かるように、酸化珪素のエッチング
速度は、四フッ化炭素ガスを混合しない場合はわずかな
膜堆積が生じて-3.5 nm/minであるのに対して、四フッ
化炭素ガスの混合により比例的に増大して、2sccmの混
合で8 nm/分程度のエッチング速度となる。
【００１７】以上のエッチング特性より、 二酸化炭素
ガスは ECRプラズマ中で効率的に分解されて、アンダー
カットを抑制する炭素を発生するとともに酸素も発生し
て単結晶珪素のエッチングを大きく低下させると考えら
れる。そして、四フッ化炭素ガスは、この酸素の影響を
緩和する効果があると考えられる。したがって、四フッ
化炭素ガスの混合量の目安はこの緩和効果が明確となる
必要最小限の混合量であり、過剰な混合量は酸化珪素の
エッチング速度を増大する。
ガスは ECRプラズマ中で効率的に分解されて、アンダー
カットを抑制する炭素を発生するとともに酸素も発生し
て単結晶珪素のエッチングを大きく低下させると考えら
れる。そして、四フッ化炭素ガスは、この酸素の影響を
緩和する効果があると考えられる。したがって、四フッ
化炭素ガスの混合量の目安はこの緩和効果が明確となる
必要最小限の混合量であり、過剰な混合量は酸化珪素の
エッチング速度を増大する。
【００１８】選択比については、特性３３から分かるよ
うに、酸化珪素のエッチングが停止する、1 sccm程度の
前後で珪素のエッチング速度は急激に増大する。このよ
うに四フッ化炭素ガスの使用量を必要最小限にすること
により、フッ素系ガスを用いたエッチングでも塩素系ガ
スを用いたエッチングで得られるような充分に高い選択
比、例えば５０以上が得られる。
うに、酸化珪素のエッチングが停止する、1 sccm程度の
前後で珪素のエッチング速度は急激に増大する。このよ
うに四フッ化炭素ガスの使用量を必要最小限にすること
により、フッ素系ガスを用いたエッチングでも塩素系ガ
スを用いたエッチングで得られるような充分に高い選択
比、例えば５０以上が得られる。
【００１９】なお、四フッ化炭素ガスなどのフッ化炭素
ガスは、上記のように、二酸化炭素ガスから発生する酸
素のエッチング特性への影響を緩和するために混合する
ことから、メタンガスなどの炭化水素ガスによる代替も
可能である。
ガスは、上記のように、二酸化炭素ガスから発生する酸
素のエッチング特性への影響を緩和するために混合する
ことから、メタンガスなどの炭化水素ガスによる代替も
可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、単結晶珪素の低ガス圧
プラズマエッチング方法において、反応性ガスとして、
ハロゲン元素の中でフッ素のみを含みかつ炭素を含まな
いガス、二酸化炭素ガス、フッ化炭素ガス、およびアル
ゴンからなる混合ガスを用いることにより、単結晶珪素
についてアンダーカットを抑制した高精度な加工特性を
維持して、 酸化珪素薄膜とのエッチング選択性を充分
に高くすることが可能となる。その結果、フッ素系ガス
の反応性プラズマを用いた単結晶珪素の高精度加工を、
酸化珪素との高い選択比を必要とする適用領域に拡大す
ることができる。
プラズマエッチング方法において、反応性ガスとして、
ハロゲン元素の中でフッ素のみを含みかつ炭素を含まな
いガス、二酸化炭素ガス、フッ化炭素ガス、およびアル
ゴンからなる混合ガスを用いることにより、単結晶珪素
についてアンダーカットを抑制した高精度な加工特性を
維持して、 酸化珪素薄膜とのエッチング選択性を充分
に高くすることが可能となる。その結果、フッ素系ガス
の反応性プラズマを用いた単結晶珪素の高精度加工を、
酸化珪素との高い選択比を必要とする適用領域に拡大す
ることができる。
【図１】 本発明に係る単結晶珪素の低ガス圧プラズマ
エッチング方法で用いる、 発散磁界により制御されたE
CRプラズマ装置のブロック図である。
エッチング方法で用いる、 発散磁界により制御されたE
CRプラズマ装置のブロック図である。
【図２】 本発明に係る単結晶珪素の低ガス圧プラズマ
エッチング方法において、単結晶珪素のエッチング速度
およびアンダーカット量について、二酸化炭素ガスに対
する依存性を示す図である。
エッチング方法において、単結晶珪素のエッチング速度
およびアンダーカット量について、二酸化炭素ガスに対
する依存性を示す図である。
【図３】 本発明に係る単結晶珪素の低ガス圧プラズマ
エッチング方法において、単結晶珪素のエッチング速
度、酸化珪素のエッチング速度、および両者の選択比に
ついて四フッ化炭素ガスに対する依存性を示す図であ
る。
エッチング方法において、単結晶珪素のエッチング速
度、酸化珪素のエッチング速度、および両者の選択比に
ついて四フッ化炭素ガスに対する依存性を示す図であ
る。
１……ECR プラズマ装置、２……マイクロ波モード変換
器、３……石英窓、４……プラズマ室、５……ガス配
管、６……ECR プラズマ発生用第１磁気コイル、７……
ECRプラズマ発生用第２磁気コイル、８……エッチング
室、９……試料台、１０……補正用磁気コイル、１１…
…エッチング試料。
器、３……石英窓、４……プラズマ室、５……ガス配
管、６……ECR プラズマ発生用第１磁気コイル、７……
ECRプラズマ発生用第２磁気コイル、８……エッチング
室、９……試料台、１０……補正用磁気コイル、１１…
…エッチング試料。
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3065
C23F 4/00
Claims (2)
- 【請求項１】 反応性ガスを真空容器内に導入してプラ
ズマを生成し、プラズマエッチングにより単結晶珪素の
パターン加工を行う単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッ
チング方法において、 前記反応性ガスは、ハロゲン元素の中でフッ素のみを含
みかつ炭素を含まないガス、二酸化炭素ガス、フッ化炭
素ガスおよびアルゴンからなる混合ガスとしたことを特
徴とする単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の単結晶珪素の低ガス圧プ
ラズマエッチング方法において、 前記プラズマは、マイクロ波パワーと磁界を用いて、電
子サイクロトロン共鳴によって生成したことを特徴とす
る単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26859797A JP3393640B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26859797A JP3393640B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111687A JPH11111687A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3393640B2 true JP3393640B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=17460752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26859797A Expired - Fee Related JP3393640B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 単結晶珪素の低ガス圧プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3393640B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS648626A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Fujitsu Ltd | Dry etching of silicon using bromine gas |
| JPH07263426A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-10-13 | Sony Corp | 積層配線のドライエッチング方法 |
| JP2725695B2 (ja) * | 1995-11-28 | 1998-03-11 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-10-01 JP JP26859797A patent/JP3393640B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11111687A (ja) | 1999-04-23 |
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