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Info
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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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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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
ｌは用いる装置の断面図、（ｂｌは印加される電界の波
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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)
- （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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13440889A JPH02312229A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13440889A JPH02312229A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | プラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02312229A true JPH02312229A (ja) | 1990-12-27 |
Family
ID=15127687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13440889A Pending JPH02312229A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02312229A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06342770A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-12-13 | Nissin Electric Co Ltd | エッチング方法及び装置 |
| JPH06342769A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-12-13 | Nissin Electric Co Ltd | エッチング方法及び装置 |
| US6942813B2 (en) | 2003-03-05 | 2005-09-13 | Applied Materials, Inc. | Method of etching magnetic and ferroelectric materials using a pulsed bias source |
| JP2007194110A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Ngk Insulators Ltd | 放電プラズマ発生方法 |
| US7682518B2 (en) | 2003-08-28 | 2010-03-23 | Applied Materials, Inc. | Process for etching a metal layer suitable for use in photomask fabrication |
| US7786019B2 (en) | 2006-12-18 | 2010-08-31 | Applied Materials, Inc. | Multi-step photomask etching with chlorine for uniformity control |
| US7790334B2 (en) | 2005-01-27 | 2010-09-07 | Applied Materials, Inc. | Method for photomask plasma etching using a protected mask |
| US7879510B2 (en) | 2005-01-08 | 2011-02-01 | Applied Materials, Inc. | Method for quartz photomask plasma etching |
| WO2012029554A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | 株式会社 アルバック | プラズマエッチング方法、及びプラズマエッチング装置 |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP13440889A patent/JPH02312229A/ja active Pending
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