JPH01291428A - Taper etching of silicon film - Google Patents
Taper etching of silicon filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、ドライエツチング方法に関し、詳しくは、シ
リコンより成る被エツチング試料を、該試料の側端部が
テーパ状になる様にエツチングするテーパエツチング方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a dry etching method, and more specifically, a taper etching method for etching a silicon sample to be etched so that the side edges of the sample are tapered. Regarding the etching method.
〈従来の技術〉
半導体の製造工程においては、第4図(a)の断面図で
示す様に、下地であるポリシリコンから成るシリコン膜
51上に酸化膜52.薄膜53を順次形成し、その上に
エツチングのマスクとなるレジスト54のパターンを形
成した後、第4図(b)の如くドライエツチング法で1
膜53をエツチングする。この時、シリコン膜51の側
端部51aが垂直状態であると、該側端部51aにエツ
チング残り55が発生し、その為に素子間のショートか
起こってデバイスとしての機能が破壊されるという問題
があった。<Prior Art> In the semiconductor manufacturing process, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4(a), an oxide film 52. After sequentially forming a thin film 53 and forming a pattern of a resist 54 to serve as an etching mask on the thin film 53, a dry etching process is performed as shown in FIG. 4(b).
The film 53 is etched. At this time, if the side edge 51a of the silicon film 51 is in a vertical state, etching residue 55 will be generated on the side edge 51a, which will cause a short circuit between elements and destroy the function of the device. There was a problem.
このエツチング残り55の発生を防止する一つの方法と
して、シリコン膜51の側端部51aをテーパ状にする
という方法がある。モして側端部51aをテーパ状にす
る方法としては、従来より、エツチングガスに酸素を添
加してレジストの側端部を後退させることによりテーパ
な形成する方法や、ウェットエツチングによるアンダー
カットを利用してテーパな形成する方法等がある。One way to prevent the etching residue 55 from occurring is to make the side end 51a of the silicon film 51 tapered. Conventionally, methods for making the side edges 51a tapered include adding oxygen to etching gas and recessing the side edges of the resist, or undercutting by wet etching. There is a method of forming a tapered shape using this method.
第5図の断面図は、レジストの後退を利用したテーパエ
ツチング方法を示したちのでる。この方法によれば、エ
ツチングガスに酸素を添加することによりレジスト56
のエツチング速度が増大して、レジスト56の側端部5
6aの後退量が大きくなる。そしてレジスト56の側端
部56aが後退していくにつれ、シリコン膜51の側端
部51aにはテーパか付いてくる。The cross-sectional view in FIG. 5 shows a taper etching method that utilizes the recession of the resist. According to this method, the resist 56 is removed by adding oxygen to the etching gas.
The etching speed of the side edges 5 of the resist 56 increases.
The amount of retraction of 6a increases. As the side end 56a of the resist 56 recedes, the side end 51a of the silicon film 51 becomes tapered.
又第6図(a)、(b)、(c)の断面図は、ウェット
エツチングとトライエッチンクを併用してテーパ形状を
得るプロセスを示したものである。シリコン膜51とN
SC膜(ノンドープCVD酸化膜)57との2層構造と
した薄膜のうち、先ずNSC膜57を、レジスト56を
マスクにして5%HF溶液でウェットエツチングする。The cross-sectional views in FIGS. 6(a), 6(b), and 6(c) show a process in which a tapered shape is obtained by using both wet etching and try etching. Silicon film 51 and N
Of the thin films having a two-layer structure with the SC film (non-doped CVD oxide film) 57, the NSC film 57 is first wet-etched with a 5% HF solution using the resist 56 as a mask.
ウェットエツチングは等方的エツチングである為、NS
C膜57には第6図(b)の如く大きなアンダーカット
か生じて空間58か発生するとともに、その側端部S7
aはテーパ形状となる。次いてドライエツチング法でシ
リコン膜51をエツチングすると、レジスト56とシリ
コン膜51との間には上記空間58か存在する為、第6
図(c)の如くシリコン膜51の側端部51aはテーパ
状になる。Wet etching is isotropic etching, so NS
A large undercut occurs in the C film 57 as shown in FIG. 6(b), creating a space 58, and the side edge S7
a has a tapered shape. Next, when the silicon film 51 is etched using a dry etching method, the above-mentioned space 58 exists between the resist 56 and the silicon film 51.
As shown in Figure (c), the side end portion 51a of the silicon film 51 is tapered.
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしなから以上述べた従来のテーパエツチング方法て
は、テーパ上部のサイドエッチ量が大きくなり、その為
にパターンに欠陥が発生したり、又パターンの寸法や形
状の制御が困難になるという欠点かあった。<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional taper etching method described above, the amount of side etching on the upper part of the taper becomes large, which may cause defects in the pattern or cause problems in the size and shape of the pattern. The disadvantage was that it was difficult to control.
本発明は、上記欠点を除去し、シリコン膜の側端部のテ
ーパ形状を高精度で制御性良く、且つ再現性良く形成し
得るテーパエツチング方法を提供することを目的とする
。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a taper etching method capable of eliminating the above-mentioned drawbacks and forming a tapered shape at the side end portion of a silicon film with high precision, good controllability, and good reproducibility.
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、チャンバー内の試料台上に載置した被エツチ
ング試料のシリコン膜をエツチングする際に、該シリコ
ン膜の側端部をテーパ状に形成するドライエッチング方
法である。そして上記目的を達成する為に、上記チャン
バー内に、エツチングに作用するガスとデポジションに
作用するガスとの混合ガスを導入し、該混合ガスを、磁
界と、マイクロ波による電界との相互作用によりプラズ
マ化してイオンを生成し、更に該イオンを、上記試料台
に150〜400Wの電力で高周波電圧を印加して加速
することにより、上記試料台上の試料のシリコン膜をエ
ツチングする。<Means for Solving the Problems> The present invention provides a method of dry etching that forms the side edges of a silicon film into a tapered shape when etching a silicon film of a sample to be etched placed on a sample stage in a chamber. It's a method. In order to achieve the above purpose, a gas mixture of a gas that acts on etching and a gas that acts on deposition is introduced into the chamber, and the mixed gas is interacted with a magnetic field and an electric field generated by microwaves. By turning into plasma and generating ions, the ions are accelerated by applying a high frequency voltage with a power of 150 to 400 W to the sample stand, thereby etching the silicon film of the sample on the sample stand.
〈作用〉
上記高周波の電力を変えることにより、レジストからの
変換差、即ちレジスト寸法に対する、エツチングされた
シリコン膜の底部の寸法か変化する。そしてこの高周波
電力を150〜400Wの範囲とすることにより、上記
レジストからの変換差が正の値となり、即ちシリコン膜
の底部の寸法はレジスト寸法よりも大きくなって、シリ
コン膜の側端部はテーパ状になる。<Operation> By changing the power of the high frequency, the conversion difference from the resist, that is, the dimension of the bottom of the etched silicon film with respect to the resist dimension changes. By setting this high frequency power in the range of 150 to 400 W, the conversion difference from the resist becomes a positive value, that is, the bottom dimension of the silicon film becomes larger than the resist dimension, and the side edges of the silicon film become larger. Becomes tapered.
〈実施例〉 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。<Example> Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第1図は、本発明のテーパエツチング方法を実施する為
に用いたマイクロ波プラズマエツチング装置の概略構成
図である。このマイクロ波プラズマエツチング装置とし
ては、既製のものを使用し得る。FIG. 1 is a schematic diagram of a microwave plasma etching apparatus used to carry out the taper etching method of the present invention. A ready-made device can be used as this microwave plasma etching device.
先ず被エツチング試料1をチャンバー2内の試料台3上
に載置し、その後、真空排気装置4によって排気を行う
。チャンバー2内が所定の圧力に達した後、ガス導入口
(図示せず)よりエツチングに作用するガス、例えばS
F、と、デポジションに作用するガス、例えばC2C1
2F、どの混合ガスを導入する。この様なフッ素系ガス
を使用する利点としては、■取扱いが容易、■塩素系ガ
スと異なり配管を腐食させることがない、■塩素系ガス
に比べ排ガス規制が少ないといったことが挙げられる。First, the sample 1 to be etched is placed on the sample stage 3 in the chamber 2, and then evacuated by the vacuum evacuation device 4. After the inside of the chamber 2 reaches a predetermined pressure, a gas that acts on etching, such as S, is introduced from a gas inlet (not shown).
F, and a gas acting on the deposition, e.g. C2C1
2F, which mixed gas to introduce. The advantages of using such a fluorine-based gas include: (1) It is easy to handle, (2) It does not corrode piping unlike chlorine-based gas, and (2) There are fewer exhaust gas regulations than chlorine-based gas.
次いで、上記混合ガスの圧力が一定になったところで、
マグネトロン5により発振させた2、45Gtlzのマ
イクロ波を、導波管6を通してチャンバー2内へ送り込
む。又チャンバー2を囲むコイル7に電流を流して、チ
ャンバー2内に875gaussの磁界を発生させる。Next, when the pressure of the mixed gas becomes constant,
Microwaves of 2.45 Gtlz oscillated by the magnetron 5 are sent into the chamber 2 through the waveguide 6. Further, a current is passed through the coil 7 surrounding the chamber 2 to generate a magnetic field of 875 gauss within the chamber 2.
この磁界と、上記マイクロ波による電界との相互作用に
より、上記混合ガスをプラズマ化してイオンを生成する
。The interaction between this magnetic field and the electric field generated by the microwave turns the mixed gas into plasma and generates ions.
更に試料台3に、高周波電源8によって高周波電圧を印
加して、上記イオンを加速することにより、第2図(a
)、(b)の断面図で示す如く被エツチング試料lのシ
リコン膜11をエツチングする。Further, a high frequency voltage is applied to the sample stage 3 by the high frequency power source 8 to accelerate the ions, as shown in FIG. 2(a).
) and (b), the silicon film 11 of the sample 1 to be etched is etched.
第2図(a)は、エツチング前の被エツチング試料lの
一例を示す断面図である0図て示す様にこの被エツチン
グ試料1は、シリコン基板12上に熱拡散法によって膜
厚200Aのシリコン酸化膜13を形成し、更にLPC
VD法によってポリシリコンより成るシリコン膜11を
:100OAの膜厚に成長させ、その上にフオトリソフ
゛ロセスによってレジス)14をバターニングして形成
したものである。FIG. 2(a) is a cross-sectional view showing an example of a sample 1 to be etched before etching. As shown in FIG. Form an oxide film 13 and further LPC
A silicon film 11 made of polysilicon is grown to a thickness of 100 OA by the VD method, and a resist 14 is patterned thereon by photolithography.
そしてSF、ガスの流量を73CCM、 C10文2F
4ガスの流量を633CCM、エツチング圧力を10m
Torr 、マイクロ波電力を3SOWとし、又試料台
3に加える高周波電力を50〜400 Wの範囲で変え
てシリコン膜11のエツチングを行った。And SF, gas flow rate 73CCM, C10 sentence 2F
4 gas flow rate 633CCM, etching pressure 10m
Torr, the microwave power was set to 3SOW, and the high frequency power applied to the sample stage 3 was varied in the range of 50 to 400 W to perform etching of the silicon film 11.
第2図(b)は、エツチング後の上記被エツチング試料
1の一例を示す断面図である。上記高周波電力を変える
ことにより、レジストからの変換差、即ちレジスト寸法
Xに対する、エツチングされたシリコン膜11の底部の
寸法Yは変化する。FIG. 2(b) is a sectional view showing an example of the sample 1 to be etched after etching. By changing the high frequency power, the conversion difference from the resist, that is, the dimension Y of the bottom of the etched silicon film 11 with respect to the resist dimension X changes.
第3図は、上記高周波電力の変化に対する上記レジスト
からの変換差の変化を示す特性図である。通常のドライ
エッチング法によってシリコン膜11のパターン形成を
行った場合、上記変換差の値はO又は負、つまりシリコ
ン膜11の底部の寸法Yがレジスト寸法Xと同じになる
かそれより小さくなる。ところが第3図で示す様に、高
周波電力が150〜400 Wでは、上記レジストから
の変換差が正の値となり、即ちシリコン膜11の底部の
寸法Yはレジスト寸法Xよりも大きくなって、シリコン
膜11の側端部11aの形状もテーパ状になる。これは
、イオンによるエツチング作用よりもデポジション膜に
よるエツチング阻止の作用の方が強くなる為と考えられ
る。FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes in the conversion difference from the resist with respect to changes in the high frequency power. When patterning the silicon film 11 by a normal dry etching method, the value of the conversion difference is O or negative, that is, the dimension Y of the bottom of the silicon film 11 is equal to or smaller than the resist dimension X. However, as shown in FIG. 3, when the high frequency power is 150 to 400 W, the conversion difference from the resist has a positive value, that is, the bottom dimension Y of the silicon film 11 becomes larger than the resist dimension X, and the silicon The side end portion 11a of the membrane 11 also has a tapered shape. This is considered to be because the etching prevention effect of the deposition film is stronger than the etching effect of the ions.
上述の様に、上記マイクロ波プラズマエツチング装置を
用いたシリコン膜11のドライエツチングにおいて、イ
オンを加速する為に試料台3に加える高周波の電力を1
50〜40口Wとすることにより、第2図(b)の如く
、シリコン膜11の側端部11aの形状なテーパ状とし
得る。しかも上記高周波電力を150〜400Wの範囲
で変えて、上記側端部11aのテーパ形状を制御するこ
とも可能である。As mentioned above, in the dry etching of the silicon film 11 using the microwave plasma etching apparatus, the high frequency power applied to the sample stage 3 to accelerate the ions is 1.
By using 50 to 40 openings W, the side end portion 11a of the silicon film 11 can be tapered as shown in FIG. 2(b). Moreover, it is also possible to control the taper shape of the side end portion 11a by changing the high frequency power within the range of 150 to 400W.
(発明の効果)
以上詳細に説明した様に本発明のテーパエツチング方法
によれば、シリコン膜の側端部を、アンダーカットとす
ることなく高精度で制御性良く、且つ再現性良くテーパ
状にエツチングすることかできる。しかも既製のマイク
ロ波プラズマエツチング装置を用いた簡単なプロセスで
実行し得る。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the taper etching method of the present invention, the side edges of the silicon film can be tapered with high precision, good controllability, and good reproducibility without undercutting. It can be etched. Moreover, it can be carried out by a simple process using an off-the-shelf microwave plasma etching apparatus.
第1図は1本発明を実施する為に用いたマイクロ波プラ
ズマエツチング装置の概略構成図、第2図(a)、(b
)は、被エツチング試料のエツチング前後の状態を示す
断面図、
第3図は、高層−電力の変化に対するレジストからの変
換差の変化を示す特性図、
第4図(a)、(b)は、シリコン膜の側端部のエツチ
ング残りを説明する断面図。
第5図は、従来例を説明する断面図、
第6図は、他の従来例を説明する断面図である。
l・・・被エツチング試料、 11・・・シリコン膜
。
11a・・・側端部、 2・・・チャンバー。
3・・・試料台。
0 100 200 3C0400(W14A
ミPor、沙
第3図
第4図
第5図
第6図Figure 1 is a schematic configuration diagram of a microwave plasma etching apparatus used to carry out the present invention, and Figures 2 (a) and (b).
) is a cross-sectional view showing the state of the sample to be etched before and after etching, FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes in conversion difference from the resist with respect to changes in high-layer power, and FIGS. 4(a) and (b) are , a cross-sectional view illustrating etching residues at side edges of a silicon film. FIG. 5 is a sectional view illustrating a conventional example, and FIG. 6 is a sectional view illustrating another conventional example. 1... Sample to be etched, 11... Silicon film. 11a...Side end portion, 2...Chamber. 3...Sample stand. 0 100 200 3C0400 (W14A
MiPor, ShaFigure 3Figure 4Figure 5Figure 6
Claims (1)
のシリコン膜をエッチングする際に、該シリコン膜の側
端部をテーパ状に形成するドライエッチング方法であっ
て、 前記チャンバー内に、エッチングに作用するガスとデポ
ジションに作用するガスとの混合ガスを導入し、 該混合ガスを、磁界と、マイクロ波による電界との相互
作用によりプラズマ化してイオンを生成し、 該イオンを、前記試料台に150〜400Wの電力で高
周波電圧を印加して加速することにより、前記試料台上
の試料のシリコン膜をエッチングすることを特徴とする
シリコン膜のテーパエッチング方法。[Scope of Claims] A dry etching method for forming side edges of a silicon film in a tapered shape when etching a silicon film of a sample to be etched placed on a sample stage in a chamber, the method comprising: A mixed gas of a gas that acts on etching and a gas that acts on deposition is introduced into the chamber, and the mixed gas is turned into plasma by interaction with a magnetic field and an electric field generated by microwaves to generate ions. A silicon film taper etching method, characterized in that the silicon film of the sample on the sample stage is etched by applying and accelerating a high frequency voltage with a power of 150 to 400 W to the sample stage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12069388A JPH01291428A (en) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | Taper etching of silicon film |
Applications Claiming Priority (1)
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JP12069388A JPH01291428A (en) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | Taper etching of silicon film |
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JPH01291428A true JPH01291428A (en) | 1989-11-24 |
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JP12069388A Pending JPH01291428A (en) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | Taper etching of silicon film |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH01291428A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5686363A (en) * | 1992-12-05 | 1997-11-11 | Yamaha Corporation | Controlled taper etching |
-
1988
- 1988-05-19 JP JP12069388A patent/JPH01291428A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5686363A (en) * | 1992-12-05 | 1997-11-11 | Yamaha Corporation | Controlled taper etching |
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