JPH01231326A - プラズマエッチング方法 - Google Patents
プラズマエッチング方法Info
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- JPH01231326A JPH01231326A JP5611288A JP5611288A JPH01231326A JP H01231326 A JPH01231326 A JP H01231326A JP 5611288 A JP5611288 A JP 5611288A JP 5611288 A JP5611288 A JP 5611288A JP H01231326 A JPH01231326 A JP H01231326A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
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、プラズマエツチング方法に係り、特に被加工
物の微細エツチング加工に好適なプラズマエツチング方
法に関するものである。
物の微細エツチング加工に好適なプラズマエツチング方
法に関するものである。
近年シリコン集積回路の高集積化に伴なって、シリコン
深溝によるアイソレージ四ンやシリコン深孔によるキャ
パシタ形成等シリコン基板を加工する技術が実用化され
ている。シリうン基板の加工ではアスベスト比が高＜（
１：４〜１：１０）。
深溝によるアイソレージ四ンやシリコン深孔によるキャ
パシタ形成等シリコン基板を加工する技術が実用化され
ている。シリうン基板の加工ではアスベスト比が高＜（
１：４〜１：１０）。
特に形状の制御が重要である。
従来シリコン基板のエツチングは、いわゆるリアクティ
ブイオンエツチング（ＲＩＢ）装置により低圧力（１〜
１０ｍＴｏｒｒ）の塩素系ガスプラズマを使用して行わ
れていた。この場合、低圧力でエツチングすること尋と
よりイオンの方向性を強めることによってエツチングの
異方性を確保している。
ブイオンエツチング（ＲＩＢ）装置により低圧力（１〜
１０ｍＴｏｒｒ）の塩素系ガスプラズマを使用して行わ
れていた。この場合、低圧力でエツチングすること尋と
よりイオンの方向性を強めることによってエツチングの
異方性を確保している。
また、最近では、例えば、ケミカルソサエティ。
プラズマ処理に関する第５図シンポジュウム論文集、第
５５２頁〜第５６７頁（Ｐｒｏｃ、 ｏｆ ｔｈｅ ５
ｔｈ ８ｙｍｐｏｄｌｕｍ ｏｎ ｐＨｉｍｍ Ｐｒｏ
（ｅｓｓｉｎｇ、 ｔｈｅＥｌｅ（ｔｒｏ（ｈａｍｉｃ
ｌｌ Ｓｏｃ、 ｌ ｐｐ ５５２〜５６７ ）で論じ
られているように、ハロカーボン系ガスと８Ｆ、の組合
せによる、いわゆる側壁保護形プロセスを使用し、カソ
ードカップルのエツチング装置でのエツチングも試みら
れている。
５５２頁〜第５６７頁（Ｐｒｏｃ、 ｏｆ ｔｈｅ ５
ｔｈ ８ｙｍｐｏｄｌｕｍ ｏｎ ｐＨｉｍｍ Ｐｒｏ
（ｅｓｓｉｎｇ、 ｔｈｅＥｌｅ（ｔｒｏ（ｈａｍｉｃ
ｌｌ Ｓｏｃ、 ｌ ｐｐ ５５２〜５６７ ）で論じ
られているように、ハロカーボン系ガスと８Ｆ、の組合
せによる、いわゆる側壁保護形プロセスを使用し、カソ
ードカップルのエツチング装置でのエツチングも試みら
れている。
上記従来技術の問題点を以下に述べる。
１、ＲＩＥ装置によるエツチング
この方法では塩素系ガスを使用し、塩素イオンとシリコ
ンとの反応によりエツチングを行っている。イオンの方
向性をそろえるため低い圧力でエツチングするこの方法
では以下のような問題点がある。
ンとの反応によりエツチングを行っている。イオンの方
向性をそろえるため低い圧力でエツチングするこの方法
では以下のような問題点がある。
■ シリコンのエツチング速度が小さい。
■ このため複数のシリコンウェーハを同時に処理する
パッチ式のエツチング装置が使用されるが、同一バッチ
内でのエツチング速度の均一性が悪い。
パッチ式のエツチング装置が使用されるが、同一バッチ
内でのエツチング速度の均一性が悪い。
■ 大きな高周波パワーを必要とするためイオンエネル
ギーが大きく、シリコン基板のダメージが大きい。
ギーが大きく、シリコン基板のダメージが大きい。
２、１ノードカツプリング装置によるエツチングでは、
公知例に示されているよう畳こ充分な異方性が得られな
い。
公知例に示されているよう畳こ充分な異方性が得られな
い。
本発明の目的は、異方性・量産性に優れ、また被加工物
へのダメージの小さいプラズマエツチング方法を提供す
ることにある。
へのダメージの小さいプラズマエツチング方法を提供す
ることにある。
上記目的は、プラズマエツチング方法を、側壁［１用ガ
スとエツチングガスと塩素（ＯＩ！２）、フルボン（Ａ
ｒ）、キセノン（Ｘｅ）およびクリプト（Ｋｒ）ガスの
内の少な（とも一種類のガスとの混合ガスをプラズマ化
し、該プラズマにより被加工物をエツチングする方法と
することにより、達成される。
スとエツチングガスと塩素（ＯＩ！２）、フルボン（Ａ
ｒ）、キセノン（Ｘｅ）およびクリプト（Ｋｒ）ガスの
内の少な（とも一種類のガスとの混合ガスをプラズマ化
し、該プラズマにより被加工物をエツチングする方法と
することにより、達成される。
側伶侭護ガスは、側壁保護のための保護膜形成を、また
エツチングガスはエツチングを進行させる。これに−Ｏ
１！２ｙ Ａｒ、 ＸｅおよびＫｒの内の少なくとも一
種類のガスを添加することで、形状制御がより微細にコ
ントロールされる。
エツチングガスはエツチングを進行させる。これに−Ｏ
１！２ｙ Ａｒ、 ＸｅおよびＫｒの内の少なくとも一
種類のガスを添加することで、形状制御がより微細にコ
ントロールされる。
以下１本発明の一実施例を説明する。
第１図〜！４３図はｏ２Ｂｒ２ Ｆ４とＳＰ６ガスによ
るシリコン基板ｌの加工形状を示す。ここで、０２ Ｂ
ｒｚ Ｆ４は側壁保護用ガスであり、また、ＳＦ。
るシリコン基板ｌの加工形状を示す。ここで、０２ Ｂ
ｒｚ Ｆ４は側壁保護用ガスであり、また、ＳＦ。
はエツチングガスである。ＳＦ６の流量比が小さい場合
には第１図のようにシリコン基板ｌのエツチングが進む
につれて溝幅もしくは孔径が小さくなるいわゆる順テー
パ形の形状となる。ＳＦ６の流量比を大きくしてい曵と
第２図のようにテーパ角が大きくなって垂直形状に近く
なりついには第３図のように垂直な形状が得られる。こ
の垂直形状が得られるときの８Ｆ６ａＭ比は、加工され
るシリコン基板ｌのウェハサイズ・被エツチング面積（
マスクが形成されていない部分の面積）・パターンサイ
ズ・パターン形状などや、また他のプロセス条件によっ
て変化するが、およそ２％から３０チの間である。
には第１図のようにシリコン基板ｌのエツチングが進む
につれて溝幅もしくは孔径が小さくなるいわゆる順テー
パ形の形状となる。ＳＦ６の流量比を大きくしてい曵と
第２図のようにテーパ角が大きくなって垂直形状に近く
なりついには第３図のように垂直な形状が得られる。こ
の垂直形状が得られるときの８Ｆ６ａＭ比は、加工され
るシリコン基板ｌのウェハサイズ・被エツチング面積（
マスクが形成されていない部分の面積）・パターンサイ
ズ・パターン形状などや、また他のプロセス条件によっ
て変化するが、およそ２％から３０チの間である。
次に第４図に示したように順テーパ形状から第５図に示
したように垂直形状に変化したときに。
したように垂直形状に変化したときに。
同時にアンダーカットが発生する場合がある。アンダー
カットが発生すると垂直形状が得られても寸法のシフト
が発生するためデバイス特性上好ましくない。このよう
な場合には、第６図に示すようにアンダーカットが発生
しない条件で０２ Ｂｒ２Ｆ４とＳＦ、の流量比を固定
し、これにＯ１！２もしくはＡｒもしくはｘｅもしくは
Ｋｒの内の少なくとも一種類のガスを添加してやると第
７図のようにアンダーカットを発生させることなく垂直
形状を得ることができる。このようにＣＩ！２・Ａｒ−
Ｘｅ−Ｋｒは微妙な形状制御を可能にする役割を果たす
。また第７図に示したように、これらのガスを添加する
と、溝もしくは孔の底部に丸みがつく効果がある。これ
は嘴・孔加工の次の工程での嘴・孔の内部への成膜にお
けるカバレッジおよび、溝・孔の角部におけるストレス
の問題において有利なものである。
カットが発生すると垂直形状が得られても寸法のシフト
が発生するためデバイス特性上好ましくない。このよう
な場合には、第６図に示すようにアンダーカットが発生
しない条件で０２ Ｂｒ２Ｆ４とＳＦ、の流量比を固定
し、これにＯ１！２もしくはＡｒもしくはｘｅもしくは
Ｋｒの内の少なくとも一種類のガスを添加してやると第
７図のようにアンダーカットを発生させることなく垂直
形状を得ることができる。このようにＣＩ！２・Ａｒ−
Ｘｅ−Ｋｒは微妙な形状制御を可能にする役割を果たす
。また第７図に示したように、これらのガスを添加する
と、溝もしくは孔の底部に丸みがつく効果がある。これ
は嘴・孔加工の次の工程での嘴・孔の内部への成膜にお
けるカバレッジおよび、溝・孔の角部におけるストレス
の問題において有利なものである。
また第８図に示すように０２Ｂｒ２Ｆ４ ＋ＳＦ６のみ
のエツチングでは溝もしくは孔のエツチングが進むにつ
れ、急に細くなる現象が発生する場合がある。この場合
にもＣＩ！２もしくはＡ「もしくはｘｅもし曵はＫｒの
内の少なくとも一種類のガスを添加することにより第９
図のように垂直形状を得ることができる。
のエツチングでは溝もしくは孔のエツチングが進むにつ
れ、急に細くなる現象が発生する場合がある。この場合
にもＣＩ！２もしくはＡ「もしくはｘｅもし曵はＫｒの
内の少なくとも一種類のガスを添加することにより第９
図のように垂直形状を得ることができる。
第１０図にはゲート材料３をエツチングした場合の加工
形状を示す。ゲート材料３としては次のような膜に適用
できる。
形状を示す。ゲート材料３としては次のような膜に適用
できる。
１）多結晶シリコン
ＩＩ）タングステン・チタン・モリブデンなどの高融点
金属 １１１）Ｍ）のシリコン化合物 １ｖ）Ｉ）と１１１）の多層膜 以上の実施例では有磁場マイクロ波プラズマエツチング
装置において得られた例を示したが、ガスをプラズマ化
し、プラズマと被加工物との反応によりエツチングを行
う装置であれば、プロセス条件を適正化することにより
同様な特性が得られるものと考えられる。
金属 １１１）Ｍ）のシリコン化合物 １ｖ）Ｉ）と１１１）の多層膜 以上の実施例では有磁場マイクロ波プラズマエツチング
装置において得られた例を示したが、ガスをプラズマ化
し、プラズマと被加工物との反応によりエツチングを行
う装置であれば、プロセス条件を適正化することにより
同様な特性が得られるものと考えられる。
また１本実施例では垂直に加工できることを強調したが
、シリコン深溝・深孔の加工において求められる形状は
使用目的により異なり、順テーパの方が良い場合もある
。この点についても本発明によれば、０２ Ｂｒｚ Ｆ
４とＳＦ６の流量比もしくは添加するガス（ＣＩ！２・
Ａｔ−Ｘ６・Ｋｒ）の流量を制御することにより順テー
パから垂直まで容易に加工形状をコントロールすること
ができることも優位な特徴である。
、シリコン深溝・深孔の加工において求められる形状は
使用目的により異なり、順テーパの方が良い場合もある
。この点についても本発明によれば、０２ Ｂｒｚ Ｆ
４とＳＦ６の流量比もしくは添加するガス（ＣＩ！２・
Ａｔ−Ｘ６・Ｋｒ）の流量を制御することにより順テー
パから垂直まで容易に加工形状をコントロールすること
ができることも優位な特徴である。
以上の実施例によれば、シリコン基板を加工する上で形
状制御が容易で、シリコンエツチング速度も大きく、ま
た大きなイオンエネルギーを必要としないためダメージ
も小さい。従ってシリコン基板を量産性よく加工できる
。
状制御が容易で、シリコンエツチング速度も大きく、ま
た大きなイオンエネルギーを必要としないためダメージ
も小さい。従ってシリコン基板を量産性よく加工できる
。
本発明によれば、異方性、量産性に優れ、また被加工物
へのダメージの小さいプラズマエツチング方法を提供で
きる効果がある。
へのダメージの小さいプラズマエツチング方法を提供で
きる効果がある。
第１図〜第１θ図は、本発明の一実施例を示すもので、
１１１図〜第９図はシリコン基板のエツチング形状を示
す縦断面図、第１０図はゲート材料膜のエツチング形状
を示す縦断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・曲マスク、３・四
・ゲオ１図 １２図 才３図 ４４図 第５図 オ乙図 オフ母 ２８図 オｑ図 イｌθ図
１１１図〜第９図はシリコン基板のエツチング形状を示
す縦断面図、第１０図はゲート材料膜のエツチング形状
を示す縦断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・曲マスク、３・四
・ゲオ１図 １２図 才３図 ４４図 第５図 オ乙図 オフ母 ２８図 オｑ図 イｌθ図
Claims (1)
- １、側壁保護用ガスとエッチングガスと塩素、アルゴン
、キセノンおよびクリプトンガスの内の少なくとも一種
類のガスとの混合ガスをプラズマ化し、該プラズマによ
り被加工物をエッチングすることを特徴とするプラズマ
エッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056112A JPH0817169B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056112A JPH0817169B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01231326A true JPH01231326A (ja) | 1989-09-14 |
| JPH0817169B2 JPH0817169B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=13018003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63056112A Expired - Lifetime JPH0817169B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817169B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0265132A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-03-05 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JPH03215938A (ja) * | 1990-01-22 | 1991-09-20 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| EP0528655A2 (en) * | 1991-08-16 | 1993-02-24 | Hitachi, Ltd. | Dry-etching method and apparatus |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59107518A (ja) * | 1982-11-13 | 1984-06-21 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | サブミクロン範囲の寸法を有する構造体の形成方法 |
| JPS6050923A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Hitachi Ltd | プラズマ表面処理方法 |
| JPS627130A (ja) * | 1985-07-03 | 1987-01-14 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPS62145733A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Hitachi Ltd | エツチング方法 |
| JPS62232927A (ja) * | 1986-04-02 | 1987-10-13 | Toshiba Corp | ドライエツチング方法及び装置 |
| JPS62249421A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-10-30 | Hitachi Ltd | プラズマエッチング方法 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP63056112A patent/JPH0817169B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59107518A (ja) * | 1982-11-13 | 1984-06-21 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | サブミクロン範囲の寸法を有する構造体の形成方法 |
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| JPH03215938A (ja) * | 1990-01-22 | 1991-09-20 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| EP0528655A2 (en) * | 1991-08-16 | 1993-02-24 | Hitachi, Ltd. | Dry-etching method and apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0817169B2 (ja) | 1996-02-21 |
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