JPH02177536A - ドライエッチング方法 - 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】 ［！！業上の利用分野］ 本発明は、フォトレジストをマスクとして用いて単結晶
シリコンに溝や孔を形成するドライエツチング方法に関
する。

［発明の概要］ この発明は、フォトレジストをマスクとして用いてシリ
コン基板をエツチングするドライエツチング方法におい
て、 前記フォトレジストに高エネルギーのイオン注入を行な
うことにより、 シリコン基板に、深い溝や孔を形成する所謂シリコント
レンチエツチングを、フォトレジストをマスクとして用
いて容易に行なえるようにしたものである。

［従来の技術］ 近年、半導体デバイスの集積度の向上は著しく、パター
ン加工寸法はサブミクロン、ハーフミクロン程度が要求
されるようになっている。これに伴ない、単結晶シリコ
ンに深い溝や孔を形成するトレンチエツチング技術は、
例えば高メガビットのダイナミックＲＡＭ　（ＤＲＡＭ
）におけるトレンチキャパシタや高速バイポーラ素子の
アイソレーション形成に重要となっている。

従来、この種のドライエツチング方法としては、例えば
月刊Ｓｅｍ１ｃｏｄｕｃｔｏｒ　１ｏｒｌｄｌ　９８７
　、７の第１２５頁〜第１３０頁に記載されるように、
エツチングマスクとして５ｉｎｓが用いられる方法が知
られている。

また、第２図Ａ〜第２図Ｆは、従来のドライエツチング
方法の各工程を示す断面図である。

先ず、第２図Ａに示すように、単結晶シリコンで成るシ
リコン基板ｌの表面に５ｉｄｅ膜２をＣＶＤ法により堆
積させる。

この５ｉｌｌ膜２の表面にフォトレジスト３を塗布しく
第２図Ｂ）、ガラスマスク等を用いて露光を行なった後
、現像する（第２図Ｃ）。

次いで、残ったフォトレジスト３をマスクにしてＳ　ｉ
　ＯｍＷｌｉ　２を反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）
する（第２図Ｄ）。

さらに、エツチングされた５ｉＯＪ２上のフォトレジス
トは、不要となるため、０．ガスを用いたプラズマアッ
シャ−（ＦＣ化装りで取り除く（第２図Ｅ）。

最後に、このようにして形成されたＳｉＯ＊膜２をマス
クとして、シリコン基板１を反応性イオンエツチングし
てトレンチ４を形成する（第２図Ｆ）。

なお、第３図Ａ及び第３図Ｂは、他の従来例を示したも
のであり、シリコン基板１の表面にフォトレジスト３を
パターニングして（第３図Ａ）、このフォトレジスト３
をマスクとして反応性イオンエツチングを行ない、第３
図Ｂに示すようにトレンチ４を形成しようとするもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のようなＳＩＯ＊膜２をトレンチエ
ツチングのマスクとする方法にあっては、工程数が多く
なると共に、反応性イオンエツチングを２回（ｓｔｏ＊
１ｌＩ２のエツチングとシリコン基１ｆＬｔのエツチン
グ）要する。

また、シリコン基板！上にフォトレジスト３を直接パタ
ーニングする上記従来例にあっては、トレンチエツチン
グに長時間を要するため、通常の薄膜加工プロセス以上
の選択比が要求され、また、第３図Ａ及び第３図Ｂに示
すように、フォトレジスト３の厚みが１％からｔ、へと
減少すると共にマスク幅Ｗ１がＷ、へと大きくなり、寸
法精度が著しく悪化する問題点がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目して創案され
たものであって、フォトレジストをマスクとして用いて
簡単なトレンチ加工を可能とするドライエツチング方法
を得んとするものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、フォトレジストをマスクとして用い
てシリコン基板をエツチングするドライエツチング方法
において、前記フォトレジストに高エネルギーのイオン
注入を行なうことを、その解決手段としている。

［作用〕 フォトレジストは、高エネルギーのイオン注入がされる
ことにより硬化し、シリコン基板のエツチング時に膜厚
の大幅な減少やマスク寸法の変動が防止される。このた
め、シリコン基板に深い溝や孔を穿設することが可能と
なる。

［実施例］ 以下、本発明に係るドライエツチング方法の詳細を図面
に示す実施例に基づいて説明する。

第１図Ａ〜第１図Ｃは、本実施例の断面図を示している
。

先ず、第１図Ａに示すように、単結晶シリコンで成るシ
リコン基板１０上にフォトレジスト１１を膜厚１．０μ
ｍに塗布する。

次いで、フォトレジスト！ｌを所望のトレンチ形成パタ
ーンにパターニングする（第１図Ｂ）。

そして、第１図Ｂに示す状態で、ケイ素イオン（Ｓｉｏ
）を２６０ＫｅＶの加速電圧でイオン注入した。これに
伴ない、ドーズ量がｌＸｌ０”ａ　ｔ　ｍ／　ｃ　ｍ”
でフォトレジスト１１の膜厚が９４００人（０，９４１
ｍ）、ドーズ量がｌＸｌ０”＆ｔｍ／ａｍ″で膜厚が７
８００人（０，７８ａｍ）、ドーズ量がｌ　Ｘ　１０”
ａ　Ｌｍ／ａｍ”で膜厚が５４００人（０，５４μｍ）
と変化した。これは、高エネルギーなイオン注入により
、イオンボンバードメントや熟によってフォトレジスト
！■が分解し、分解により発生したガスが排気されるた
め、フォトレジストが炭化状態になったものと判断され
る。なお、フォトレジストの平面上のマスク寸法には変
化はない。ところで、フォトレジストとしては、０−ナ
フトキノンジアジド（ＮＱＤ）／ノボラック樹脂ポジ型
レジストの他、ポジ型、ネガ型を問わず用いることが出
来る。

次に、このようにイオン注入が行なわれたフォトレジス
ト２をマスクにして、ＥＣＲプラズマエツチングを行な
いトレンチ１２４形成する（第１図Ｃ）。なお、このＥ
ＣＲプラズマエツチングの条件は、バイアス（ＶｄＣ）
を−１００Ｖ以下、エツチングガスとしてＣＢ　ｒ　Ｆ
　ｓガス、その流量２０ＳＣＣＭ、圧力を１０ｍＴｏｒ
ｒとした。

なお、フォトレジストｉｌ中のＳｉｏのドーズ量がｌＸ
ｌ０”ａｔｍ／ｃｍ”の場合、このＥＣＲプラズマエツ
チングによりフォトレジスト１１のエッチレートは、１
０５０人／分であり、１×１０　”ａ　ｔ　ｍ／　ｃ　
ｍ”の場合７３０人メ分、１×１０　”＊　ｔ　ｍ／　
ｃ　ｍ”の場合４５０人〆分とドーズ量が多い程、フォ
トレジスト１１の膜厚の減少が抑制され、深いトレンチ
１２の形成が可能となる。

また、上記ＥＣＲプラズマエツチングでは、エツチング
ガスとしてＣＢ　ｒ　Ｆ　ｓを用いたが、この他Ｓ　Ｌ
　Ｃ＋２４＋　Ｎ　＊、Ｃム十Ｎ３．５ｔｃＱ、＋ｃム
十Ｎｔ等のシリコントレンチエツチングに好適なガスを
選択してもよく、エツチング条件も適宜変更可能である
。

以上、実施例について説明したが、本発明は、上記実施
例に限られるものではなく、各種の条件の変更が可能で
ある。

例えば、上記実施例においては、フォトレジストに注入
するイオンがＳｉ０であったが、アルゴン（Ａｒ）、ネ
オン（Ｎｅ）等の希ガスをイオン注入してもよい。

また、上記実施例にあっては、イオン注入における加速
電圧を２６０ＫａＶとしたが、５０ＫｅＶ〜数Ｍ　ｅ　
Ｖの範囲で適宜変更することが可能である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係るドライエ
ツチング方法にあっては、シリコン基板をフォトレジス
トをマスクとして用いて、寸法精度の高い溝や孔を容易
に形成出来る効果がある。

また、ドライエツチングに伴なうフォトレジストの膜厚
の低下を防止出来る効果がある。このため、従来のＳｌ
ａｍをマスクとして用いるトレンチエツチングに比して
、工程数を大幅に削減出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜第ｉ図Ｃは本発明に係るドライエツチング方
法の実施例を示す断面図、第２図Ａ〜第２図Ｆ並びに第
３図Ａ及び第３図Ｂは従来例を示す断面図である。 ＩＯ・・・シリコン基板、１１・・・フォトレジスト、
第１図Ａ ↓　！ｌ＋ｉ＋＋！ 第１図Ｂ 第２図Ｂ 第２図Ｃ 第３図Ｂ イ羨り脅１１（第４１な） 第２図Ｄ ↓ ｔ 嗜乏未　イダリ　（情し５エネ呈） 第２図Ｅ ム イ芝　Ａミ　伜１　　（第６　エイ！　）第２図Ｆ 手続補正書印釦 平成１年　３・月　６日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォトレジストをマスクとして用いてシリコン基
   板をエッチングするドライエッチング方法において、 前記フォトレジストに高エネルギーのイオン注入を行な
   うことを特徴とするドライエッチング方法。