JPH02312229A - プラズマエッチング方法 - Google Patents

プラズマエッチング方法

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JPH02312229A
JPH02312229A JP13440889A JP13440889A JPH02312229A JP H02312229 A JPH02312229 A JP H02312229A JP 13440889 A JP13440889 A JP 13440889A JP 13440889 A JP13440889 A JP 13440889A JP H02312229 A JPH02312229 A JP H02312229A
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JP
Japan
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plasma
electric field
etched
etching
etching process
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JP13440889A
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Takashi Yoshida
隆 吉田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、IC,LSIあるいはTFD、TFTなどの
薄膜半導体素子の製造の際に半導体層や金属膜の所望の
パターンを得るために、不必要な部分を除去するプラズ
マエツチング方法に関する。
〔従来の技術〕
集積密度の高いIC,LSIの製造あるいは微細y11
4半導体素子の製造のためには、ウニ7トエツチングで
は精度が不足するため、高密度なエツチング技術として
ドライエツチングが用いられるようになった。ドライエ
ツチング方法の一つとして、ハロゲン化物を少なくとも
一つ含む反応性ガスを導入し、このガスに高周波あるい
は直流電界を連続的に印加してプラズマを発生させ、ガ
スを分解して半導体や金属をエツチングするプラズマエ
ッチング方法が知られている0例えば、第2図に示すよ
うにガラス基板11上の透明電極12の上に形成される
アクチブマトリクス基板用薄膜ダイオード (TFD)
は、非晶質シリコン層13の両面に遮光膜を兼ねる金属
電極14,15を備え、下部金属電極15は透明電極1
2を介して配線16に、上部金属量i15は配線17を
介して透明電極18に接続されている。また、配線の絶
縁のために絶縁膜19が挿入されている。この薄膜ダイ
オードを形成するには、第3図!alに示すように、基
板1上に透明導1i膜20を成膜したのち、C「などの
金属膜40.非晶質シリコン層30 + Crなどの金
r!AWA50を積層し、プラズマエツチングで第3図
山)に示すように下部電8i14゜非晶質シリコン層1
3.上部電極15にバターニングする。
〔発明が解決しようとする課題〕
プラズマエツチング方法においては、プラズマ中に存在
する電子や陽イオンが印加される電界によりエネルギが
供給されて高エネルギを維持し、これがエツチング加工
する半導体基板や薄膜にボンバードメントによりダメー
ジを与える問題があることが知られている。特にMO3
構造の半導体素子やTPT、TFDなどでは界面に与え
るエツチングダメージが半導体素子の性能に直接影響を
与えるといった問題があった0例えば、反応ガスとして
CF490%と0tlONの混合ガスを用い、高周波電
界の印加によるエツチング速度500人/分のプラズマ
エツチングにより第3図に示したようなバターニングを
行ったTFDにおいて、電流・電圧特性に第4図に斜線
で範囲を示したようなばらつきが発生している。これは
エツチングを行った断面でイオンダメージにより欠陥が
発生したためである。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、バターニングす
る物体に対してダメージを与えることのないプラズマエ
ツチング方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するために、本発明は、少なくとも一
つのハロゲン化物を含む反応性ガスに電界を印加してプ
ラズマを発生させ、プラズマ中で反応性ガスを分解して
生じたラジカルによりエツチングを行うプラズマエツチ
ング方法において、電界を断続的に印加するものとする
〔作用〕
電界を断続的に印加した場合、プラズマ中での電子温度
およびプラズマポテンシャルが電界を印加していない期
間で大きく変化する。すなわち、パルスを印加してない
と、電子温度およびイオン温度が急激に低下し、それに
より被エツチング体へのイオンダメージは軽減される。
これに対して、ラジカル密度は電界印加終了後も一定期
間大きな減衰をみせないため、このアフターグロープラ
ズマ部分でエツチングが可能である。
〔実施例〕
第1図ta>、rb+は本発明の一実施例を示し、第1
図fil)は用いる装置の構成を示す、真空lff1の
内部には平行平板電極2,3が吋向設置され、一方の電
極3の上に被加工基Fi4が置かれている。真空槽1に
は、原料ガス導入管5および真空排気系6が連結されて
いる。電FS2にはパルス発生電1IIX7が接続され
ている。i!i!9i7により発生されるRF高周波ま
たは直流電界はパルス状に変調されている。
iiI流電界の変調例を第1開山)に示し、輻Wのパル
ス電界が周期T?’繰り返し印加される。高周波電界の
場合には、パルス1wの間だけRFTt界が印加される
第5図(Ml〜(C)において、原料ガス導入管5から
反応性ガスとしてのCPa 90%、0tlO%の混合
ガスを導入し、パルス電源により図(C)に示すパルス
周期Tが550 p see 、パルスIiwが50I
secの直流パルス電界を印加した場合の電子温度の変
化が図(4)に、ふっ素ラジカル濃度の変化が図(bl
に、示されている。ピーク値2kVのパルス印加時には
、電子温度は最高10eVまで上がるが、パルス電界印
加終了後急速に低下するため、プラズマの被加工基板4
に対するダメージは、連続放電に(らぺてW/T以下と
なる。これに対して、エツチングを起こす活性種の一つ
であるふっ素原子濃度は約1011個/i付近を保ため
、エツチングはパルス電界を印加しない部分においても
引き続き行われる。また、エツチング速度を上げるため
にパルス幅Wを大きくすることおよびパルス周期Tを小
さくすることも可能で、例えばW/Tを0.5以下に保
ってWを0.1 psecから 100m5ecまで変
化させてもエツチング可能である8以上の結果は、パル
ス幅Wの間だけ13.56MHzのRF電界を印加した
場合も同様であった。
このエツチング方法の他のパラメータとして電極電流が
ある。第6図において、直流パルス電界印加時のこの電
極電流をパラメータとした場合のパルスピーク時の電子
温度Tθおよびプラズマ密度Noの変化を図(a)に、
エツチング速度Reの変化を図Φ)に示す、パルスピー
ク時に流れる電極電流をIAから4Aまで増加させると
、電子温度Toはあまり変化しないが、プラズマ密度N
oはほぼ電流に比例して増加する。これにより、プラズ
マダメージは一定のままでエツチング速度は電流に比例
して増加していることが分かる。第7図においては、R
FFパルス界印加時のRFビークパワーをパラメータと
した場合のTe、 Neの変化を図+a+に、Reの変
化を開山)に示す、パルスピーク時のRFビークパワー
を100Wから400Wまで増加させると、電子温度T
oはあまり変化しないが、プラズマ密度HeはほぼRF
ビークパワーに比例して増加する。これにより、プラズ
マダメージは一定のままでエツチング速度はRFビーク
パワーに比例して増加していることが分かる。
第8図は第3図に示した非晶質シリコン層30、金属膜
40.50のパターニングを直流パルス電界印加のもと
でのプラズマエツチングで行って形成したTFDのI−
V特性を示す0本発明に基づくプラズマエツチングを行
った場合、はとんど特性のばらつきを引き起こさずにパ
ターニングを行うことが可能なことが分かる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プラズマを発生させるための電界を断
続的に印加することにより、エツチング速度をゆるめる
ことなくプラズマ中の電子や陽イオンのエネルギを低く
おさえることが可能なため、エツチング加工する基板や
yR膜にダメージを与えないでプラズマエツチングする
ことができるようになった。これにより、製造される半
導体素子の特性がプラズマエツチングによって影響され
ることがなくなった。
【図面の簡単な説明】
第1図fil、(b目よ本発明の一実施例を示し、fa
lは用いる装置の断面図、(blは印加される電界の波
形図、第2図は製造時にプラズマエッチングが用いられ
る3M!Aダイオードの断面図、第3図fill、ff
i+は第2図の薄膜ダイオードのプラズマエツチングが
用いられる工程を示す断面図、第4図は従来のプラズマ
エツチングを用いて製造された薄膜ダイオードの電流・
電圧特性線図、第5図fat〜telは本発明に基づき
直流パルス電界を印加したときの特性を示し、lalは
電子温度の変化、山)はふっ素原子密度の変化をそれぞ
れ示す線図、fclは印加電界の波形図、第6図fat
、(b)は直流パルス電界ピーク時に流れる電流に対す
る依存性を示し、falはピーク時の電子温度およびプ
ラズマ密度の線図、山)はエツチング速度の線図、第7
図はRFパルス電電界ピー待時RFパワーに対する依存
性を示し、fatはピーク時の電子温度およびプラズマ
密度の線図、山)はエツチング速度の線図、第8図は本
発明に基づくプラズマエツチングを用いて製造されたt
l膜ダイオードのit流・電圧特性線図である。 1:真空槽、2.3=電極、4:被加工基板、5:原料
ガス導入管、6:真空排気系、7:パルス′r!1源6
.8、 代理人弁理士 山 口  Jl      ノ第1図 @流(A)(1)7=甫 ヘ       ロ す       。 時 事5閏 ハ・ルスIt臀仁−2弓L/五鳩雪流(A)ノ1−ルス
t7ご一フ自[〕流7t3電流(A’)′$6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一つのハロゲン化物を含む反応性ガス
    に電界を印加してプラズマを発生させ、プラズマ中で反
    応性ガスを分解して生じたラジカルによりエッチングを
    行うプラズマエッチング方法において、電界を断続的に
    印加することを特徴とするプラズマエッチング方法。
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