JPH01183822A - プラズマエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子サイクロトロン共鳴励起により反応性ガス
プラズマを発生させ、そのプラズマ中のイオンを用いて
試料にトレンチエツチングを施すプラズマエツチング方
法に関する。

〔従来技術〕

半導体集積回路の高密度化に伴い、単結晶シリコン基板
に対してトレンチエツチングを施して溝状又は穴状のト
レンチを形成し、その形成によって試料に素子分離領域
又はキャパシタセルを作成して試料の２次元的面積を縮
小させる技術が開発されつつある。なお前記トレンチエ
ツチングは具体的には、現在主流を占めているＲＦ（ｒ
ａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を用いた平行平板電極
型エツチング装置により行われている。また前記反応ガ
スとしては、塩素系ガス、弗素系ガス等のハロゲン系ガ
スが用いられているが、単独のガスでエツチングされる
ことは少なく、酸素等のガスが添加される場合が多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したトレンチエツチングを電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）励起により発生させたプラズマを用いる装置
において実現する場合、試料に形成されるトレンチの上
部の側壁には凹部が生じ、また該トレンチの底部には凸
部が生じる傾向にあり、該トレンチに絶縁膜が形成され
た後に上述の凹凸の欠陥が原因となって該絶縁膜が静電
破壊するという問題があった。

また、トレンチエツチングの過程でイオンと分子との衝
突によってイオンが散乱され、その散乱されたイオンに
よってトレンチの側壁がエツチングされて窪み、トレン
チの断面形状が樽形状（第３図参照）又は台形状となる
傾向にある。そしてトレンチの断面形状が樽形状又は台
形状になっていると、該トレンチに絶縁膜を形成した上
で電極を形成する過程でボイドが生成され易いという問
題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、前記
問題が生じることを抑止し得るプラズマエツチング方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るプラズマエツチング方法は、プラズマ生成
室内へ反応性ガスを供給し、該プラズマ生成室内にて電
子サイクロトロン共鳴励起を利用して反応性ガスプラズ
マを発生させ、そのプラズマ中めイオンを加速しつつ試
料室内へ導入し、該試料室内の試料にトレンチエツチン
グを施すプラズマエツチング方法において、前記反応性
ガスとして塩素ガスと酸素ガスと窒素ガスとの混合ガス
を用いることを特徴とする。

〔作用〕

かかる本発明方法にあっては、反応性ガスとして塩素ガ
スと酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いており、そ
のうちの塩素ガスは試料のトレンチエツチングに寄与す
るエツチングガスとして作用し、またその混合ガスに含
まれる酸素ガスの存在によって前記塩素ガスによるエツ
チングによって形成されるトレンチの側壁及び底部が保
護され、またその混合ガスに含まれる窒素ガスの存在に
よって前記トレンチの側壁が更に強固に保護されること
となる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施に使用する装置を示す図面に基づ
いて説明する。

第１図は本発明方法の実施に使用するプラズマエツチン
グ装置の模式的縦断面図であり、図中１はプラズマ生成
室、２は導波管、３は試料室、４は励磁コイルを示して
いる。

プラズマ生成室１は２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対し
て空洞共振器構造をとっており、上部壁中央には石英ガ
ラス板１ｂで閉鎖されたマイクロ波導入口１ｃを備え、
また下部壁中央には前記マイクロ波導入口１ｃと対向す
る位置に円形のプラズマ引出窓１ｄを備えており、前記
マイクロ波導入口１ｃには導波管２の一端部が接続され
、またプラズマ引出窓１ｄにはこれに臨ませて試料室３
が配設され、更に周囲にはプラズマ生成室ｌ及びこれに
連結された導波管２の一端部にわたって励磁コイル４が
周設せしめられている。

導波管２の他端部は図示しない高周波発信器に接続され
ており、発せられたマイクロ波はマイクロ波導入口１ｃ
からプラズマ生成室１内に導入されるようにしである。

励磁コイル４は図示しない直流電源に接続されており、
直流電流の通流によってプラズマ生成室１内にマイクロ
波の導入によりプラズマを生成し得るよう磁界を形成す
る。この磁界は試料室３側に向けて磁束密度が低くなる
発散磁界となっており、該磁界によってプラズマ生成室
１内にて生成されたプラズマが試料室３内へ導出される
ようになっている。

試料室３内にはその下部中央であって、プラズマ引出窓
１ｄと対向する位置に試料台５が配設され、その上には
試料Ｓがそのまま又は静電吸着等の手段にて着脱可能に
載置されるようにしてあり、また底壁には図示しない排
気装置に連なる排気口３ａが開口している。

試料台５はマツチングボックス６を介して高周波電源７
に接続されており、政商周波電源７にて試料台５に高周
波電圧を印加することにより、プラズマ引出窓１ｄから
試料室３内に導入されるプラズマ中のイオンを試料台５
上の試料Ｓに向かって加速するようになっている。

なお、Ｉｇ、３ｇは反応性ガス供給管、また１ｅ、１ｆ
は冷却水の給水系、排水系を夫々示している。

かかるプラズマエツチング装置を用いて試料室３内の試
料Ｓにトレンチエツチングを施す場合、プラズマ生成室
１．試料室３内を所要の真空度に設定した後、反応性ガ
ス供給系１ｇ、３ｇ経由でプラズマ生成室１．試料室３
内に塩素ガスと酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスを反応
性ガスとして１０４〜１０−’Ｔｏｒｒの圧力で供給し
、励磁コイル４にて電子サイクロトロン共鳴条件を満た
す磁界を形成し、導波管２．マイクロ波導入口１ｃ経出
でプラズマ生成室１内へマイクロ波を導入して反応性ガ
スプラズマを生成する。因みに２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波に対して電子サイクロトロン共鳴条件を満たすため
の磁束密度は８７５Ｇである。

かくして生成された反応性ガスプラズマは励磁コイル４
にて形成される発散磁界によって試料室３内へ導入され
、そのプラズマ中のイオンは試料台５に印加される高周
波電圧によって加速されて試料Ｓ表面へ入射することと
なり、該試料Ｓにはトレンチエツチングが施されること
となる。

かくして試料Ｓにトレンチエツチングを施す場合、前記
混合ガス中の酸素ガスの存在によって試料Ｓに形成され
るトレンチの側壁及び底部が保護され、またその混合ガ
ス中の窒素ガスの存在によって前記トレンチの側壁に更
に強固な保護膜Ａが形成される結果、第２図に示す如く
、その上部側壁に凹部が生じることがなく、またその底
部に凸部が生じることがなく、前記トレンチは全体とし
て逆台形状の断面形状を呈することとなる。なお上述の
側壁の保護膜Ａは、例えば上述の試料Ｓを緩衝フッ酸（
ＢＨＦ）にて処理することによって容易に除去すること
ができる。

然して側壁の上部、底部に凹部、凸部が生じておらず、
逆台形状の断面形状を有するトレンチが試料Ｓに形成さ
れる結果、該トレンチに形成される絶縁膜の静電破壊を
抑止することができ、また該トレンチに絶縁膜を形成し
た上で電極を形成する過程でのボイドの生成を抑止する
ことができる。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明方法を用いて試料にトレンチ
エツチングを施す場合は、優れた形状のトレンチが得ら
れる結果、上述した如き問題即ち前記絶縁膜の静電破壊
、前記ボイドの生成を抑止することができることとなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に使用するプラズマエツチン
グ装置の縦断面図、第２図は本発明方法によって得られ
るトレンチの断面形状を示す説明図、第３図は従来方法
によって得られるトレンチの断面形状を示す説明図であ
る。 １・・・プラズマ生成室　１ｇ＋３ｇ・・・反応性ガス
供給系　３・・・試料室　Ｓ・・・試料 時　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第　　１　　図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プラズマ生成室内へ反応性ガスを供給し、該プラズ
   マ生成室内にて電子サイクロトロン共鳴励起を利用して
   反応性ガスプラズマを発生させ、そのプラズマ中のイオ
   ンを加速しつつ試料室内へ導入し、該試料室内の試料に
   トレンチエッチングを施すプラズマエッチング方法にお
   いて、前記反応性ガスとして塩素ガスと酸素ガスと窒素
   ガスとの混合ガスを用いることを特徴とするプラズマエ
   ッチング方法。