JP6859088B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
まず、半導体基板にトレンチを形成する半導体装置の製造方法であって、
前記トレンチを形成する部分が開口部となるように前記半導体基板の表面に無機材質のマスクを形成する工程と、
エッチング装置の反応容器内の試料台の温度を常温に制御する工程と、
前記試料台上に前記半導体基板を載置する工程と、
酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスを、酸素の6フッ化硫黄に対する流量比が70%から100%の間となるように維持して、前記反応容器内に導入する工程と、
前記エッチングガスで前記半導体基板をプラズマエッチングして前記トレンチを形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
前記トレンチを形成する部分が開口部となるように前記半導体基板の表面に無機材質のマスクを形成する工程と、
エッチング装置の反応容器内の試料台の温度を常温に制御する工程と、
前記試料台上に半導体基板を載置する工程と、
酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスを、酸素の6フッ化硫黄に対する流量比を第1の比率で前記反応容器内に導入する工程と、
前記第1の比率のエッチングガスで前記半導体基板をプラズマエッチングする第1エッチング工程と、
前記第1エッチング工程の後に、
酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスを、酸素の6フッ化硫黄に対する流量比が前記第1の比率より低い第2の比率で前記反応容器内に導入する工程と、
前記第2の比率のエッチングガスで前記半導体基板をプラズマエッチングする第2エッチング工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
前記トレンチを形成する部分が開口部となるように前記半導体基板の表面に無機材質のマスクを形成する工程と、
エッチング装置の反応容器内の試料台の温度を常温に制御する工程と、
前記試料台上に半導体基板を載置する工程と、
酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスを、酸素の6フッ化硫黄に対する流量比を第1の比率で前記反応容器内に導入してプラズマエッチングを開始する工程と、
前記第1の比率より低い第2の比率まで無段階で変化させたエッチングガスを前記反応容器内に導入しながら、プラズマエッチングを継続する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
上記全ての態様において、前記温度は、5℃から30℃であることを特徴とする記載の半導体装置の製造方法とした。
上記全ての態様において、前記酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスは、酸素および6フッ化硫黄のみからなることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
図1は、本発明の実施例となるエッチング方法に適用するエッチング装置の概略図である。本装置はマイクロ波と磁界を利用したECR型のマイクロ波プラズマエッチング装置である。
導電性の試料台3には、高周波電源11が接続され、13.56MHzの正弦波電圧を印加できる構成となっている。
まず、図1に示す定温化ユニット14を働かせ、試料台3の温度を常温付近の設定温度にする。本実施形態では試料台の設定温度は15℃とした。他のポリシリコンエッチングなどのエッチング条件の設定温度と相違がなくエッチング条件の切替え時に長時間の待機を必要としない。さらに、低温設定を行わないため、定温化流路に結露対策を必要としない。
まず、反応容器内の試料台温度を常温付近の所望の設定温度とする(S0)。次いで、マスク22が形成されている半導体基板2を反応容器1の中に搬入し、温度制御された試料台3の上に載置する(S1)。次に、真空ポンプ装置により排気を行なって反応容器1内を真空にし(S2)、次いで、エッチングガスであるSF6およびO2を反応容器内に導入し(S3)、所定の圧力、例えば2.5Paの圧力に保持した上で、マイクロ波電源と電磁石9を動作させプラズマを発生させる(S4)。
エッチングガス:SF6(6フッ化硫黄)+O2(酸素)
ガス流量:SF6 →40sccm、O2 →30sccm
ガス比:O2/SF6比=3/4=75%)
ガス圧:2.5Pa
試料台温度:15℃
エッチングレート:2.6μm/min(最低値)
選択比:20(最低値)
選択比とはシリコンの対酸化膜選択比のことで、基板材であるシリコンとマスク材であるシリコン酸化膜とのエッチングレートの比のことである。
トレンチの形状:垂直(傾斜角1°以内)で平滑な側壁面とラウンド形状の底面
トレンチの幅0.8μm
トレンチの深さ1.8μm
アスペクト比 2.25
なお、トレンチの幅23と深さ24についての定義は、それぞれトレンチ上端での幅とトレンチの最も低い点に至る深さとし、図4(b)に示す通りである。
第一実施形態は、O2/SF6=70〜100%の範囲の任意の比率でエッチングガスを反応容器に導入してトレンチエッチングするものであるが、第二実施形態では、まず、O2/SF6=70〜100%の範囲の任意の第1の比率でトレンチエッチングし、次いで、O2/SF6=70〜100%の範囲の任意の第2の比率でトレンチエッチングするというものである。ここで、第1の比率は第2の比率よりも高いものとする。例えば、第1の比率をO2/SF6=100%として所定の時間エッチングし(S3〜S6)、次に、ガスの流量比率を第2の比率O2/SF6=70%に変更してエッチング(S11〜S14)するという手順でエッチングを行う。本実施例ではエッチングガスはO2とSF6の2種類のみである。
まず、反応容器内の試料台温度を常温付近の所望の設定温度とする(S0)。次いで、半導体基板を反応容器の中に搬入し、温度制御された試料台3の上に載置する(S1)。次に、真空ポンプ装置により排気を行なって反応容器1内を真空にし(S2)、次いで、エッチングガスであるSF6およびO2を第1の比率で反応容器内に導入し(S3)、所定の圧力、例えば2.5Paの圧力に保持した上で、マイクロ波電源と電磁石9を動作させプラズマを発生させる(S4)。
所定の時間の経過後、高周波電圧の印加とマイクロ波の導入及び磁界の印加を止めてエッチング処理を終了し(S15)、半導体基板を反応容器外へ搬出する(S8)。
第1の比率>第2の比率>第3の比率>第4の比率>・・・>最終の比率
第二実施形態は、エッチングO2/SF6=70〜100%の範囲の任意の第1の比率および第2の比率のエッチングガスでトレンチエッチングするものであるが、第三実施形態は、エッチング中にガス比を第1の比率から第2の比率まで無段階で連続的に変えてエッチングする手法である。
また、本実施例の設定条件を用いて、単一でのエッチング条件加工に限らず、その前後に異なるエッチング条件を挿入した場合でもよい。
2 半導体基板
3 試料台
4 プロセスガス導入口
5 シャワープレート
6 マイクロ波電源
7 導波管
8 誘電体窓
9 電磁石
10 静電チャック
11 高周波電源
12 定温ガス流路
13 定温循環流路
14 定温化ユニット
15 定温ガス供給口
16 マイクロ波発生装置
17 静電吸着用電源
18 絶縁カバー
20 マスク開口
21 シリコン基板
22 トレンチ加工用マスク
23、33 トレンチ幅
24、31、32 トレンチ深さ
25、34、35 ボーイング幅
Claims (5)
- シリコン基板にトレンチを形成する半導体装置の製造方法であって、
前記トレンチを形成する部分が開口部となるように前記シリコン基板の表面に無機材質のマスクを形成する工程と、
エッチング装置の反応容器内の試料台の温度を常温に制御する工程と、
前記試料台上に前記シリコン基板を載置する工程と、
酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスを、酸素の6フッ化硫黄に対する流量比が70%から100%の範囲内の任意の比率となるように維持して、前記反応容器内に導入する工程と、
前記エッチングガスで前記シリコン基板をプラズマエッチングして前記トレンチを形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - シリコン基板にトレンチを形成する半導体装置の製造方法であって、
前記トレンチを形成する部分が開口部となるように前記シリコン基板の表面に無機材質のマスクを形成する工程と、
エッチング装置の反応容器内の試料台の温度を常温に制御する工程と、
前記試料台上に前記シリコン基板を載置する工程と、
酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスを、酸素の6フッ化硫黄に対する流量比を第1の比率で前記反応容器内に導入する工程と、
前記第1の比率のエッチングガスで前記シリコン基板をプラズマエッチングする第1エッチング工程と、
前記第1エッチング工程の後に、
酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスを、酸素の6フッ化硫黄に対する流量比が前記第1の比率より低い第2の比率で前記反応容器内に導入する工程と、
前記第2の比率のエッチングガスで前記シリコン基板をプラズマエッチングする第2エッチング工程と、
を備え、
前記エッチングガスである酸素の6フッ化硫黄に対する流量比の前記第1の比率および前記第2の比率が70%から100%の範囲内の任意の比率であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記エッチングガスの流量和が一定であることを特徴とする請求項1乃至または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記温度は、5℃から30℃であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸素および6フッ化硫黄からなるエッチングガスは、酸素および6フッ化硫黄のみからなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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