JPH02260424A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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- JPH02260424A JPH02260424A JP8032389A JP8032389A JPH02260424A JP H02260424 A JPH02260424 A JP H02260424A JP 8032389 A JP8032389 A JP 8032389A JP 8032389 A JP8032389 A JP 8032389A JP H02260424 A JPH02260424 A JP H02260424A
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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
本発明は高周波電力を用いたドライエツチング方法に関
し 特に被エツチング材に溝あるいは穴を形成する際の
形状制御に関するものである。
し 特に被エツチング材に溝あるいは穴を形成する際の
形状制御に関するものである。
従来の技術
従来のドライエツチングにて半導体基板等へ溝を形成す
るに際し この溝の形状制御は 反応ガスと側壁保護膜
形成ガスの流量比を変えて行っていも すなわち側壁保
護膜形成ガスの流量比が少いと形状は逆テーバとなり、
上記ガスが多いと形状は順テーパとなａ 従って、深い
溝の底部の形状を独立に制御するためには放電を一時停
止して、上記２種類のガス流量比を変えてエツチングす
る必要があった 発明が解決しようとする課題 上記のように従来の技術はガス流量調整のため一度放電
を止めなければならないたべ 多段階になるほどスルー
プットが低下してしまうという問題があっ九 本発明は
上述の課題に鑑みて試されたもので、スルーブツトを落
すことなくエツチング形状の制御ができるドライエツチ
ング方法を提供することを目的とすａ 課題を解決するための手段 本発明ζよ かかる点に鑑み高周波電力を使用するドラ
イエツチングによって被エツチング材に溝を形成する販
被エツチング材をエツチングする反応ガスと異方性を
出すための側壁保護膜形成ガスの少くとも２種類のガス
を用いて、高周波電力の異なる少くとも２段階以上の多
段階エツチングを行うドライエツチング方法であも 作用 側壁保護膜形成ガスを用いて形状を制御するエツチング
（主 保護膜形成反応とエツチング反応の競合反応であ
り、高周波出力が高いほどエツチング反応が優勢となり
サイドエツチングが入りゃすくなム 逆に高周波電力が
低いと、保護膜形成反応が優勢となり、エツチングレー
トが低下すると共にテーバのついたエツチング形状とな
ム 従って、垂直形状が得られる異方性エツチングを行
うために（戴 保護膜形成反応とエツチング反応のバラ
ンスのとれた高周波出力を選び、高周波出力のみを変え
ることによってそのバランスを失わせることが可能であ
り、エツチング形状の制御が可能となム 高周波出力は
放電を続けたままで変化させることは容易弘 設定値に
安定するまでに必要な時間も短く、この間のエツチング
が全体のエツチング形状に与える影響も無視できａ 以
上より、スルーブツトを落すことなく多段階エツチング
によりエツチング形状の制御が可能となａ実施例 本発明の実施例におけるドライエツチング方法について
以下、詳細に説明すも 第３図はエツチングに使用する
マイクロ波プラズマエツチング装置の構成図であも 処
理室は石英ベルジャ１６よりなり、石英ベルジャ１６内
にウェハ１７が載置される電極１８が配置されていも
石英ベルジャ１６の周囲のソレノイドコイル１１から発
生された磁場とマグネトロン１２より発振されたマイク
ロ波１３とがＥＣＲ条件を満たすことにより放電を開始
し 高密度なプラズマが得られも 一方つエバ１７が載
置された電極１８には高周波電源１５より高周波電力が
投入され ウェハ１７に入射するイオンエネルギーを制
御す翫 第１図は本発明の実施例におけるドライエツチ
ング方法を示す工程断面図であも 以下、第１図及び第
３図を用いてシリコン基板にトレンチを形成する場合に
ついて説明すも 第１図（ａ）に示す如くシリコン基板
１上に５ｉｎ２膜２が形成されたシリコンウェハ１７を
電極１８上に設置し エツチング反応ガスとしてＳＦｅ
、５ｉＣ１ｓ、側壁保護膜形成ガスとしてＣＨ２Ｆ２を
それぞれ１８ｓｃｃＮ、 １２ｍｃｃｇ、 ４ｈｃ
ｃＨ１さらＧＱ 側壁保護膜形成反応を制御するため
にＯｔを１１０５ｃＣガス導入口１４より処理室内に導
入しガス圧力を１．０Ｐａに制御した後、ソレノイドコ
イル１１に直流電流を流し磁場を発生させ、さらにマグ
ネトロン１２よりマイクロ波１３を処理室内に導入しＥ
ＣＲ条件により放電を開始すム さらに高周波電源１５
より８０Ｗの高周波電力を電極に投入してシリコンエツ
チングを行うと、第１図（ｂ）に示す如く高いエネルギ
ーを持つ陽イオン４がシリコン基板ｌに対して垂直に入
射Ｌ Ｓｉｎｇ膜２で覆われていないシリコン基板ｌ
はエツチングされも このとき、５ｉｄｅ膜２側壁及び
エツチングされたシリコン基板ｌの側壁には保護膜３が
形成され横方向のエツチングを防ぎ、垂直なトレンチ５
が形成されも 続いて放電を維持したまま高周波電力を
８０Ｗから４０Ｗまで低下させてさらにエツチングを進
めると、入射する低いエネルギーを持つ陽イオン６では
トレンチ底部のコーナ一部の保護膜を充分にエツチング
することができなｌ、％ 一方底部は保護膜は完全に
エツチングされるためトレンチ底部のコーナー部がトレ
ンチ底部よりもシリコンのエツチングレートが遅くなり
テーバをもつトレンチ７が形成されも 第２図＆ミ 上
記エツチング条件でエツチングを実際に行った場合のト
レンチの断面ＳＥＭ写真を示す。第２図（ａ）は高周波
電力８０Ｗで２００秒シリコン基板ｌＯを５ｉＯａ膜８
及び５ｉＯａサイドウオール９をマスクとして異方性エ
ツチングを行った断面で、第２図（ｂ）は同様な試料を
高周波電力８０Ｗで２００秒異方性エツチングを行（（
続いて放電を維持したまま高周波電力を４０Ｗに落して
６０秒エツチングした時の断面ＳＥＭ写真であム この
時、 １度放電を止めて２段階のエツチングを行った場
合に比べて約１０秒時間を短縮できも また 上記テー
バの角度については高周波電力と多段階の数を選択する
ことにより自在に制御可能であり、所望のトレンチ底部
形状がスルーブツトを落すことなく容易に得ることが可
能であム な抵 本実施例（よ ２段階エツチングでト
レンチ底部のテーバ制御を行ったものである力交 さら
に多段階にすることによりさらに細かな制御が可能であ
ム また 高周波電力の大小の順序を変えることにより
、 トレンチ上部にテーバをもったトレンチの形成も可
能となも発明の効果 以上の説明から明らかなよう艮 本発明によると、エツ
チング反応ガスと側壁保護膜形成ガスとの流量比を変え
ず、しかも放電を維持したまま高周波電力を変えるだけ
でスルーブツトを落さずく溝側壁は垂直で溝底部は所望
・のテーバ角を持った溝を形成することが可能であム
・ざらへ 通常溝底部はエツチングによるダメージが最
も大きな箇所である力ｔ 本発明によれば高周波電力を
低下させて溝底部をエツチングするため従来法に比べて
溝底部のエツチングダメージが軽減され 後に形成され
る素子特性に対する悪影響を減少させることが可能とな
り、工業的価値は極めて高ＬＴｏ４、
るに際し この溝の形状制御は 反応ガスと側壁保護膜
形成ガスの流量比を変えて行っていも すなわち側壁保
護膜形成ガスの流量比が少いと形状は逆テーバとなり、
上記ガスが多いと形状は順テーパとなａ 従って、深い
溝の底部の形状を独立に制御するためには放電を一時停
止して、上記２種類のガス流量比を変えてエツチングす
る必要があった 発明が解決しようとする課題 上記のように従来の技術はガス流量調整のため一度放電
を止めなければならないたべ 多段階になるほどスルー
プットが低下してしまうという問題があっ九 本発明は
上述の課題に鑑みて試されたもので、スルーブツトを落
すことなくエツチング形状の制御ができるドライエツチ
ング方法を提供することを目的とすａ 課題を解決するための手段 本発明ζよ かかる点に鑑み高周波電力を使用するドラ
イエツチングによって被エツチング材に溝を形成する販
被エツチング材をエツチングする反応ガスと異方性を
出すための側壁保護膜形成ガスの少くとも２種類のガス
を用いて、高周波電力の異なる少くとも２段階以上の多
段階エツチングを行うドライエツチング方法であも 作用 側壁保護膜形成ガスを用いて形状を制御するエツチング
（主 保護膜形成反応とエツチング反応の競合反応であ
り、高周波出力が高いほどエツチング反応が優勢となり
サイドエツチングが入りゃすくなム 逆に高周波電力が
低いと、保護膜形成反応が優勢となり、エツチングレー
トが低下すると共にテーバのついたエツチング形状とな
ム 従って、垂直形状が得られる異方性エツチングを行
うために（戴 保護膜形成反応とエツチング反応のバラ
ンスのとれた高周波出力を選び、高周波出力のみを変え
ることによってそのバランスを失わせることが可能であ
り、エツチング形状の制御が可能となム 高周波出力は
放電を続けたままで変化させることは容易弘 設定値に
安定するまでに必要な時間も短く、この間のエツチング
が全体のエツチング形状に与える影響も無視できａ 以
上より、スルーブツトを落すことなく多段階エツチング
によりエツチング形状の制御が可能となａ実施例 本発明の実施例におけるドライエツチング方法について
以下、詳細に説明すも 第３図はエツチングに使用する
マイクロ波プラズマエツチング装置の構成図であも 処
理室は石英ベルジャ１６よりなり、石英ベルジャ１６内
にウェハ１７が載置される電極１８が配置されていも
石英ベルジャ１６の周囲のソレノイドコイル１１から発
生された磁場とマグネトロン１２より発振されたマイク
ロ波１３とがＥＣＲ条件を満たすことにより放電を開始
し 高密度なプラズマが得られも 一方つエバ１７が載
置された電極１８には高周波電源１５より高周波電力が
投入され ウェハ１７に入射するイオンエネルギーを制
御す翫 第１図は本発明の実施例におけるドライエツチ
ング方法を示す工程断面図であも 以下、第１図及び第
３図を用いてシリコン基板にトレンチを形成する場合に
ついて説明すも 第１図（ａ）に示す如くシリコン基板
１上に５ｉｎ２膜２が形成されたシリコンウェハ１７を
電極１８上に設置し エツチング反応ガスとしてＳＦｅ
、５ｉＣ１ｓ、側壁保護膜形成ガスとしてＣＨ２Ｆ２を
それぞれ１８ｓｃｃＮ、 １２ｍｃｃｇ、 ４ｈｃ
ｃＨ１さらＧＱ 側壁保護膜形成反応を制御するため
にＯｔを１１０５ｃＣガス導入口１４より処理室内に導
入しガス圧力を１．０Ｐａに制御した後、ソレノイドコ
イル１１に直流電流を流し磁場を発生させ、さらにマグ
ネトロン１２よりマイクロ波１３を処理室内に導入しＥ
ＣＲ条件により放電を開始すム さらに高周波電源１５
より８０Ｗの高周波電力を電極に投入してシリコンエツ
チングを行うと、第１図（ｂ）に示す如く高いエネルギ
ーを持つ陽イオン４がシリコン基板ｌに対して垂直に入
射Ｌ Ｓｉｎｇ膜２で覆われていないシリコン基板ｌ
はエツチングされも このとき、５ｉｄｅ膜２側壁及び
エツチングされたシリコン基板ｌの側壁には保護膜３が
形成され横方向のエツチングを防ぎ、垂直なトレンチ５
が形成されも 続いて放電を維持したまま高周波電力を
８０Ｗから４０Ｗまで低下させてさらにエツチングを進
めると、入射する低いエネルギーを持つ陽イオン６では
トレンチ底部のコーナ一部の保護膜を充分にエツチング
することができなｌ、％ 一方底部は保護膜は完全に
エツチングされるためトレンチ底部のコーナー部がトレ
ンチ底部よりもシリコンのエツチングレートが遅くなり
テーバをもつトレンチ７が形成されも 第２図＆ミ 上
記エツチング条件でエツチングを実際に行った場合のト
レンチの断面ＳＥＭ写真を示す。第２図（ａ）は高周波
電力８０Ｗで２００秒シリコン基板ｌＯを５ｉＯａ膜８
及び５ｉＯａサイドウオール９をマスクとして異方性エ
ツチングを行った断面で、第２図（ｂ）は同様な試料を
高周波電力８０Ｗで２００秒異方性エツチングを行（（
続いて放電を維持したまま高周波電力を４０Ｗに落して
６０秒エツチングした時の断面ＳＥＭ写真であム この
時、 １度放電を止めて２段階のエツチングを行った場
合に比べて約１０秒時間を短縮できも また 上記テー
バの角度については高周波電力と多段階の数を選択する
ことにより自在に制御可能であり、所望のトレンチ底部
形状がスルーブツトを落すことなく容易に得ることが可
能であム な抵 本実施例（よ ２段階エツチングでト
レンチ底部のテーバ制御を行ったものである力交 さら
に多段階にすることによりさらに細かな制御が可能であ
ム また 高周波電力の大小の順序を変えることにより
、 トレンチ上部にテーバをもったトレンチの形成も可
能となも発明の効果 以上の説明から明らかなよう艮 本発明によると、エツ
チング反応ガスと側壁保護膜形成ガスとの流量比を変え
ず、しかも放電を維持したまま高周波電力を変えるだけ
でスルーブツトを落さずく溝側壁は垂直で溝底部は所望
・のテーバ角を持った溝を形成することが可能であム
・ざらへ 通常溝底部はエツチングによるダメージが最
も大きな箇所である力ｔ 本発明によれば高周波電力を
低下させて溝底部をエツチングするため従来法に比べて
溝底部のエツチングダメージが軽減され 後に形成され
る素子特性に対する悪影響を減少させることが可能とな
り、工業的価値は極めて高ＬＴｏ４、
第１図は本発明の実施例におけるドライエツチング方法
を示す工程断面医 第２図は本発明の実施例におけるド
ライエツチング方法を用いて形成したシリコン基板の溝
断面の電子顕微鏡写真を示す医 第３図はマイクロ波プ
ラズマエツチング装置の構成図であａ １．１０・・・・シリコン基Ｗｔ、 ２ 、８ ”５
ｉ０２１１！Ｋ。 ３・・・・保護１１１Ｌ４・・・・高いエネルギーを持
つ陽イオン、 ５・・・・垂直なトレンチ、 ６・・・
・低いエネルギーを持つ陽イオン、 ７・・・・テーバ
をもつトレンチ。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第１図 ／−゛−シ１．フゴン基板 ２−・−３ｉθ２膜 ／−゛−シリコン基板 ２・−８ｉｔ）？侠 第１図 高Ｍ深電り ８０ｖ／ 高間濠ｗｌ六 ５ＯＷ−ジＷ ｋ帆 ｆ）ＬｆＰＬ １１− ソレノイドコインレ １２−・−マグネトロン ！３− マイグロ液 １４・−丈゛ス導入口 Ｉ５− 高７！Ｉ液電濃、 ／６−−石英ベルシイ ／７・−クエへ ／８−を境
を示す工程断面医 第２図は本発明の実施例におけるド
ライエツチング方法を用いて形成したシリコン基板の溝
断面の電子顕微鏡写真を示す医 第３図はマイクロ波プ
ラズマエツチング装置の構成図であａ １．１０・・・・シリコン基Ｗｔ、 ２ 、８ ”５
ｉ０２１１！Ｋ。 ３・・・・保護１１１Ｌ４・・・・高いエネルギーを持
つ陽イオン、 ５・・・・垂直なトレンチ、 ６・・・
・低いエネルギーを持つ陽イオン、 ７・・・・テーバ
をもつトレンチ。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第１図 ／−゛−シ１．フゴン基板 ２−・−３ｉθ２膜 ／−゛−シリコン基板 ２・−８ｉｔ）？侠 第１図 高Ｍ深電り ８０ｖ／ 高間濠ｗｌ六 ５ＯＷ−ジＷ ｋ帆 ｆ）ＬｆＰＬ １１− ソレノイドコインレ １２−・−マグネトロン ！３− マイグロ液 １４・−丈゛ス導入口 Ｉ５− 高７！Ｉ液電濃、 ／６−−石英ベルシイ ／７・−クエへ ／８−を境
Claims (3)
- （１）高周波電力を使用するドライエッチングにおいて
、被エッチング材をエッチングする反応ガスと異方性を
出すための側壁保護膜形成ガスの少くとも２種類のガス
を用いて、高周波出力の異なる少くとも２段階以上の多
段階エッチングを行うことを特徴とするドライエッチン
グ方法。 - （２）多段階エッチングは異方性エッチングの達成でき
る高周波出力で行う第１のエッチングと、続いて所望の
テーパ角をもつエッチング形状が得られる高周波出力で
行う第２のエッチングからなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のドライエッチング方法。 - （３）多段階エッチングは放電を止めることなく高周波
電力のみを変えて行うことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8032389A JPH02260424A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8032389A JPH02260424A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260424A true JPH02260424A (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=13715051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8032389A Pending JPH02260424A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02260424A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1989
- 1989-03-30 JP JP8032389A patent/JPH02260424A/ja active Pending
Cited By (18)
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| JP2000509915A (ja) * | 1997-02-20 | 2000-08-02 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | シリコン用の異方性のフッ素ベースのプラズマエッチング法 |
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