JPH02250323A - エッチング方法及び装置 - Google Patents
エッチング方法及び装置Info
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- JPH02250323A JPH02250323A JP7060489A JP7060489A JPH02250323A JP H02250323 A JPH02250323 A JP H02250323A JP 7060489 A JP7060489 A JP 7060489A JP 7060489 A JP7060489 A JP 7060489A JP H02250323 A JPH02250323 A JP H02250323A
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- IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N xenon difluoride Chemical compound F[Xe]F IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
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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）
本発明は固体表面をエツチングするエツチング方法に係
り、特に半導体素子に好適な低損傷かつ異方性の高いエ
ツチングを行なうことが可能なエツチング方法に関する
。
り、特に半導体素子に好適な低損傷かつ異方性の高いエ
ツチングを行なうことが可能なエツチング方法に関する
。
プラズマエツチングを用いて試料のエツチングを行ない
半導体素子を形成する場合、プラズマ中の高エネルギー
粒子が試料に与えるダメージが問題となっている。従来
はこのようなダメージによって酸化膜の耐圧が劣化した
り、リーク電流の増加が起こり、十分な素子特性を得る
のが困難であった。
半導体素子を形成する場合、プラズマ中の高エネルギー
粒子が試料に与えるダメージが問題となっている。従来
はこのようなダメージによって酸化膜の耐圧が劣化した
り、リーク電流の増加が起こり、十分な素子特性を得る
のが困難であった。
この問題を解決する為に、特開昭６１−１８１１３１号
に記載のように、キャリアガスとしてＡｒやＮ２を使用
したＸ ｅ Ｆ２の分子流を用いるエツチング等が考え
られる。ＸｅＦｘの分子流をエツチングに用いる場合、
ＸｅＦｚの持つエネルギーが十分に低い為試料にダメー
ジを与えることはなく、またＸ ａ Ｆ’ ｚの入射方
向にエツチングが進行するので異方性のエツチングを行
なうことが可能である。
に記載のように、キャリアガスとしてＡｒやＮ２を使用
したＸ ｅ Ｆ２の分子流を用いるエツチング等が考え
られる。ＸｅＦｘの分子流をエツチングに用いる場合、
ＸｅＦｚの持つエネルギーが十分に低い為試料にダメー
ジを与えることはなく、またＸ ａ Ｆ’ ｚの入射方
向にエツチングが進行するので異方性のエツチングを行
なうことが可能である。
キャリアガスとして、ＡｒやＮ２を使用したＸｅＦｚの
分子流をＳｉ等のエツチングに用いた場合、エツチング
速度を高める為にＸ ｅ Ｆ’ ５１の流量を増加させ
てもＳｉ表面にフッ化物の層が形成され、エツチング速
度を十分に上げられないという問題点があった。この傾
向は特にｐ型Ｓｉで大きく、試料中に１ｐ型の部分とｎ
型の部分が混在した場合、ｐ型の部分のエツチングが進
まず、エツチングが不均一になるという問題点もあった
。
分子流をＳｉ等のエツチングに用いた場合、エツチング
速度を高める為にＸ ｅ Ｆ’ ５１の流量を増加させ
てもＳｉ表面にフッ化物の層が形成され、エツチング速
度を十分に上げられないという問題点があった。この傾
向は特にｐ型Ｓｉで大きく、試料中に１ｐ型の部分とｎ
型の部分が混在した場合、ｐ型の部分のエツチングが進
まず、エツチングが不均一になるという問題点もあった
。
本発明ではキャリアガスとしてＨｅを使用したＸｅＦｘ
の分子流を用いて試料のエツチングを行なうことで上記
従来技術の問題点を解決した。
の分子流を用いて試料のエツチングを行なうことで上記
従来技術の問題点を解決した。
ノズルからＸｅＦｘ分子流を噴出する場合、キャリアガ
スの割合が十分に高ければ、ＸｅＦｚ分子の並進速度は
、はとんどキャリアガス分子の並進速度と等しくなる。
スの割合が十分に高ければ、ＸｅＦｚ分子の並進速度は
、はとんどキャリアガス分子の並進速度と等しくなる。
そのためＸａＦｚの分子量をＭ、キャリアガス分子の分
子量をｍ、ボルツマン定数をに、ノズルの温度をＴとす
ると、ＸｅＦｚの並進エネルギーは、 ｍ となる、この式から、３００Ｋにおいてキャリアガスと
してＡｒを用いた場合のＸｅＦｘの並進エネルギーの値
として０．２７ｅＶ が得られる。これに対し、キャリ
アガスとしてＨｅを用いた場合Ｘ８Ｆｍの並進エネルギ
ーは２．７４ｅＶである。
子量をｍ、ボルツマン定数をに、ノズルの温度をＴとす
ると、ＸｅＦｚの並進エネルギーは、 ｍ となる、この式から、３００Ｋにおいてキャリアガスと
してＡｒを用いた場合のＸｅＦｘの並進エネルギーの値
として０．２７ｅＶ が得られる。これに対し、キャリ
アガスとしてＨｅを用いた場合Ｘ８Ｆｍの並進エネルギ
ーは２．７４ｅＶである。
フィジカル レビュー ビー３６．１２゜（１９８７年
）第６６１３頁から第６６２３頁において論じられてい
るように、Ｓｉ表面のフッ化物層が薄い場合にはｐ型Ｓ
ｉとｎ型Ｓｉでのエツチング速度の差は少ないことが知
られている。またＳｉ表面のフッ化物層をフッ素でエツ
チングする時の活性化エネルギーは１．０±０．２ａＶ
程度であることも知られている。すなわち、約０．８ｅ
Ｖ以上のエネルギーを加えることが試料表面のフッ化物
層を取り除くことができる。
）第６６１３頁から第６６２３頁において論じられてい
るように、Ｓｉ表面のフッ化物層が薄い場合にはｐ型Ｓ
ｉとｎ型Ｓｉでのエツチング速度の差は少ないことが知
られている。またＳｉ表面のフッ化物層をフッ素でエツ
チングする時の活性化エネルギーは１．０±０．２ａＶ
程度であることも知られている。すなわち、約０．８ｅ
Ｖ以上のエネルギーを加えることが試料表面のフッ化物
層を取り除くことができる。
すなわち、キャリアガスとしてＨｅを用いることでＸｅ
Ｆｚの並進エネルギーは０．８６Ｖ以上となり、Ｓｉ表
面のフッ化物層を取り除くことができ、Ｓｉ表面のフッ
化物層が取り除かれることでエツチング速度を高めるこ
とができる。また特にｐ型Ｓｉのエツチング速度が高ま
るため、ｐ型Ｓｉとｎ型Ｓｉのエツチング速度の差も少
なくなる。Ｓｉ以外の物質をエツチングする場合も、同
様である。
Ｆｚの並進エネルギーは０．８６Ｖ以上となり、Ｓｉ表
面のフッ化物層を取り除くことができ、Ｓｉ表面のフッ
化物層が取り除かれることでエツチング速度を高めるこ
とができる。また特にｐ型Ｓｉのエツチング速度が高ま
るため、ｐ型Ｓｉとｎ型Ｓｉのエツチング速度の差も少
なくなる。Ｓｉ以外の物質をエツチングする場合も、同
様である。
さらに本発明を用いた場合、異方性が高まるという利点
もある。一般に分子流中のＸｅＦｘは試料表面に入射し
てもすべてが反応する訳ではなく、一部のＸ ｅ Ｆ
ｚは反応室中に残留ガスとして留まり、再び試料表面に
入射する。残留ガス分子の試料表面への入射方向は一様
であるため、残留ガスによるエツチングによって異方性
が低くなってしまう、従来方法では残留ガス分子の試料
表面への入射エネルギーと分子流中の分子の入射エネル
ギーにあまり差がなく、残留ガス分子の影響を防ぐため
には排気量を高め、反応室の圧力を低く保つ必要があっ
た。これに対し本発明では分子流中の分子のエネルギー
が残留ガス分子に比べて十分に高い、従って反応室の圧
力がそれほど低くなくても残留ガスによるエツチングを
無視することができる。
もある。一般に分子流中のＸｅＦｘは試料表面に入射し
てもすべてが反応する訳ではなく、一部のＸ ｅ Ｆ
ｚは反応室中に残留ガスとして留まり、再び試料表面に
入射する。残留ガス分子の試料表面への入射方向は一様
であるため、残留ガスによるエツチングによって異方性
が低くなってしまう、従来方法では残留ガス分子の試料
表面への入射エネルギーと分子流中の分子の入射エネル
ギーにあまり差がなく、残留ガス分子の影響を防ぐため
には排気量を高め、反応室の圧力を低く保つ必要があっ
た。これに対し本発明では分子流中の分子のエネルギー
が残留ガス分子に比べて十分に高い、従って反応室の圧
力がそれほど低くなくても残留ガスによるエツチングを
無視することができる。
第１図は本発明の実施例に用いた装置の概略である。装
置全体はスキマー１１を介してビーム室１２と反応室１
３からなり、それぞれが真空に排気されている。ビーム
室１２には先端に小さい穴のあるノズル１４がセットさ
れ、ノズルにはガス導入管１５を通して外部から、キャ
リアガスとしてＨｅを使用したＸｅＦｘが導入される。
置全体はスキマー１１を介してビーム室１２と反応室１
３からなり、それぞれが真空に排気されている。ビーム
室１２には先端に小さい穴のあるノズル１４がセットさ
れ、ノズルにはガス導入管１５を通して外部から、キャ
リアガスとしてＨｅを使用したＸｅＦｘが導入される。
ノズルには温度調整機構（図示略）が設けられており。
ガス圧力、ガス混合比に加え、ノズル温度を調整するこ
とでＸｅＦ’ｚのエネルギー調整が可能である。 Ｘｅ
Ｆ２はノズル１４から噴出、分子流となった後、スキマ
ー１１を通り反応室１３に入射する。スキマー１１を通
ることで分子流の指向性が良くなり、エツチングの異方
性がさらに高められる。反応室１３にはヒーター１６に
よって加熱可能な試料台１７が設置されてあり、その上
に試料１８がセットされる。スキマー１１を通り反応室
１３に入射した分子流は試料１８の一部にしか入射しな
い。そこで試料１８全体のエツチングを行なう為に試料
台１７を駆動し１分子流が試料１８全体に入射する様に
する。
とでＸｅＦ’ｚのエネルギー調整が可能である。 Ｘｅ
Ｆ２はノズル１４から噴出、分子流となった後、スキマ
ー１１を通り反応室１３に入射する。スキマー１１を通
ることで分子流の指向性が良くなり、エツチングの異方
性がさらに高められる。反応室１３にはヒーター１６に
よって加熱可能な試料台１７が設置されてあり、その上
に試料１８がセットされる。スキマー１１を通り反応室
１３に入射した分子流は試料１８の一部にしか入射しな
い。そこで試料１８全体のエツチングを行なう為に試料
台１７を駆動し１分子流が試料１８全体に入射する様に
する。
エツチングに用いる試料１８にはＳｉまたはＳｉを構成
成分の少なくとも一部に含む物質（例えば、Ｓ ｉ −
Ｗ、 Ｓ ｉ−Ｍｏ等のシリサイド）が可能である。ま
た、ＷやＭｏ等の金属及びこれらを構成成分の一部とし
て含む物質も可能である。
成分の少なくとも一部に含む物質（例えば、Ｓ ｉ −
Ｗ、 Ｓ ｉ−Ｍｏ等のシリサイド）が可能である。ま
た、ＷやＭｏ等の金属及びこれらを構成成分の一部とし
て含む物質も可能である。
５ｉｆｔやＡρはまったくエツチングされない為、これ
らをマスク材として用いることができる。
らをマスク材として用いることができる。
第２図は５ｉＯｚをマスクとして用いてＳｉをエツチン
グした時のエツチングの過程を示すものである。
グした時のエツチングの過程を示すものである。
本実施例においては装置をビーム室１２と反応室１３に
分け、スキマー１１を用いている為に、分子流の指向性
が良くなり異方性をさらに高めているが、スキマー１１
を用いなくても良いことはいうまでもない。この時は、
同一の排気系でビーム室と反応室を排気することも可能
である。
分け、スキマー１１を用いている為に、分子流の指向性
が良くなり異方性をさらに高めているが、スキマー１１
を用いなくても良いことはいうまでもない。この時は、
同一の排気系でビーム室と反応室を排気することも可能
である。
また第３図に示すように本発明とプラズマエツチングを
組み合わせることも可能である。第３図において、真空
排気可能な反応室３１内にノズル３２及び試料台３３が
設けられている。ノズル３２にはガス供給管３４を通し
てＨｅをキャリアガスとするＸ５Ｆ１が供給され、試料
台３３上の試料３５に照射することができるようになっ
ている。また試料３５上方にはマイクロ波電源３６とマ
グネット３７からなるプラズマ源３８が設けられている
。
組み合わせることも可能である。第３図において、真空
排気可能な反応室３１内にノズル３２及び試料台３３が
設けられている。ノズル３２にはガス供給管３４を通し
てＨｅをキャリアガスとするＸ５Ｆ１が供給され、試料
台３３上の試料３５に照射することができるようになっ
ている。また試料３５上方にはマイクロ波電源３６とマ
グネット３７からなるプラズマ源３８が設けられている
。
プラズマエツチングを行なう場合はバルブ３９を閉め、
ＸｅＦｅ分子流が出ないようにし、バルブ４０を開けＳ
Ｆ２等を反応室に導入する。そしてプラズマ源３８でプ
ラズマを発生させる。これによりプラズマエツチングを
行なうことができるが、プラズマエツチングにおいては
試料表面にダメージ層が発生する為、ＸｅＦ２分子流を
使用したエツチングによってダメージ層を取り除く。
ＸｅＦｅ分子流が出ないようにし、バルブ４０を開けＳ
Ｆ２等を反応室に導入する。そしてプラズマ源３８でプ
ラズマを発生させる。これによりプラズマエツチングを
行なうことができるが、プラズマエツチングにおいては
試料表面にダメージ層が発生する為、ＸｅＦ２分子流を
使用したエツチングによってダメージ層を取り除く。
ＸｅＦ２分子流を使用したエツチングを行なう場合は、
プラズマ源３８におけるプラズマ発生を止め、バルブ４
０を閉め、バルブ３４を開ける。
プラズマ源３８におけるプラズマ発生を止め、バルブ４
０を閉め、バルブ３４を開ける。
このようにプラズマエツチングとＸｅＦｉ分子流を使用
したエツチングを組み合わせることで、ＸｅＦｚ分子流
だけを使用したエツチングの場合よりも高速であり、か
つダメージのないエツチングを実現できる。
したエツチングを組み合わせることで、ＸｅＦｚ分子流
だけを使用したエツチングの場合よりも高速であり、か
つダメージのないエツチングを実現できる。
本発明によれば、試料表面のフッ化物層を取り除くこと
によって、エツチング速度と異方性を高めることができ
るとともに、必要に応じて試料のｐ型、ｎ型に依存しな
いエツチング速度を得ることもできる。
によって、エツチング速度と異方性を高めることができ
るとともに、必要に応じて試料のｐ型、ｎ型に依存しな
いエツチング速度を得ることもできる。
このように無損傷で異方性が高く、試料のｐ型ｎ型に依
存しないエツチング方法は従来存在せず、本発明を溝掘
りキャパシタ等に応用することで、従来存在しなかった
新しい半導体素子を製造することが可能である。
存しないエツチング方法は従来存在せず、本発明を溝掘
りキャパシタ等に応用することで、従来存在しなかった
新しい半導体素子を製造することが可能である。
第１図、第３図は、本発明の実施例に用いた装置の概略
断面図、第２図はエツチング過程の概略を示した試料の
断面図である。 １１・・・スキマー １２・・・ビーム室、１３・・・
反応室、１４・・・ノズル、１５・・・ガス導入管、１
６・・・ヒータ−１７・・・試料台、１８・・・試料、
３１・・・反応室、３２・・・ノズル、３３・・・試料
台、３４・・・ガス供給管、３５・・・試料、３６・・
・マイクロ波電源、３７・・・マグネット、３８・・・
プラズマ源、３９・・・バルブ、４０・・・バルブ。 茅 区
断面図、第２図はエツチング過程の概略を示した試料の
断面図である。 １１・・・スキマー １２・・・ビーム室、１３・・・
反応室、１４・・・ノズル、１５・・・ガス導入管、１
６・・・ヒータ−１７・・・試料台、１８・・・試料、
３１・・・反応室、３２・・・ノズル、３３・・・試料
台、３４・・・ガス供給管、３５・・・試料、３６・・
・マイクロ波電源、３７・・・マグネット、３８・・・
プラズマ源、３９・・・バルブ、４０・・・バルブ。 茅 区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、キャリアガスとしてＨｅを使用したＸｅＦ＿２分子
流を試料に照射することで、試料をエッチングすること
を特徴とするエッチング方法。 ２、並進エネルギーが０．８ｅＶ以上のＸｅＦ＿２分子
流を試料に照射することで、試料をエッチングすること
を特徴とするエッチング方法。 ３、ノズルから噴出したＸｅＦ＿２分子流を、スキマー
を通して試料に照射することで、試料をエッチングする
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエッチン
グ方法。 ４、上記試料がＳｉを構成元素の少なくとも一部として
含む物質であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のエッチング方法。 ５、上記試料がＷを構成元素の少なくとも一部として含
む物質であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のエッチング方法。 ６、上記試料がＳｉであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のエッチング方法。 ７、特許請求の範囲第１項記載のエッチング方法を試料
のダメージ層の除去に用いることを特徴とするプラズマ
エッチング方法。 ８、特許請求の範囲第１項記載のエッチング方法を用い
て製造した半導体素子。 ９、ＨｅとＸｅＦ＿２の混合ガスを供給する手段と、該
混合ガスを噴出し分子流とするノズルと、試料台をその
内部に備え該分子流を用いて試料のエッチングを行なう
反応室と、該反応室を真空に排気する排気装置を装備し
たことを特徴とするエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060489A JPH02250323A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | エッチング方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060489A JPH02250323A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | エッチング方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250323A true JPH02250323A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13436345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7060489A Pending JPH02250323A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | エッチング方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02250323A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6849471B2 (en) | 2003-03-28 | 2005-02-01 | Reflectivity, Inc. | Barrier layers for microelectromechanical systems |
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| US6949202B1 (en) | 1999-10-26 | 2005-09-27 | Reflectivity, Inc | Apparatus and method for flow of process gas in an ultra-clean environment |
| US6960305B2 (en) | 1999-10-26 | 2005-11-01 | Reflectivity, Inc | Methods for forming and releasing microelectromechanical structures |
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| US7041224B2 (en) | 1999-10-26 | 2006-05-09 | Reflectivity, Inc. | Method for vapor phase etching of silicon |
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-
1989
- 1989-03-24 JP JP7060489A patent/JPH02250323A/ja active Pending
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