JPH0265132A - 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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- 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、ドライエツチング法に関する。本発明のドラ
イエツチング法は、例えば、ＬＳＩ等の半導体装置の製
造プロセスにおいて、微細な溝を形成するため等に使用
することができる。
イエツチング法は、例えば、ＬＳＩ等の半導体装置の製
造プロセスにおいて、微細な溝を形成するため等に使用
することができる。
本発明のドライエツチング法は、シリコン系物質をハロ
ゲン系ガスでエツチングする場合に、ハロゲン系ガスに
希ガスを添加しておくことによって、アスペクト比の大
きい微細な溝を形成する場合にも、その溝を形状制御性
良く形成できるようにしたものである。
ゲン系ガスでエツチングする場合に、ハロゲン系ガスに
希ガスを添加しておくことによって、アスペクト比の大
きい微細な溝を形成する場合にも、その溝を形状制御性
良く形成できるようにしたものである。
シリコン系物質のエツチング技術は、例えば半導体装置
製造の分野において、重要な技術として用いられている
。例えば、シリコン基板にアスペクト比の高い（即ち開
口に比して深さの大きい）深い溝または穴を形成する、
いわゆるシリコントレンチエツチング技術は、４メガ以
降のダイナミックラム（Ｄ−ＲＡＭ）のトレンチキャパ
シター形成用であるとか、また高速バイポーラのトレン
チアイソレーション形成用等に応用され、今後のＬＳＩ
プロセス上必要不可欠な技術となっている。
製造の分野において、重要な技術として用いられている
。例えば、シリコン基板にアスペクト比の高い（即ち開
口に比して深さの大きい）深い溝または穴を形成する、
いわゆるシリコントレンチエツチング技術は、４メガ以
降のダイナミックラム（Ｄ−ＲＡＭ）のトレンチキャパ
シター形成用であるとか、また高速バイポーラのトレン
チアイソレーション形成用等に応用され、今後のＬＳＩ
プロセス上必要不可欠な技術となっている。
このようなシリコントレンチエツチングは、本質的に、
アスペクト比の高い溝を形成できるものでなくてはなら
ない、このシリコントレンチェッチング法として、種々
のガスを組み合わせて反応ガスとした例が多数提案され
、報告、実用化されるに至ってはいるが、上記のように
高アスペクト比の溝形成が可能でなければならず、よっ
てその形成制御には、溝における側壁保護膜の形成が不
可欠であり、このためエツチング形状の再現性を確保す
るのは容易ではない。特にこの再現性を、生産レベルま
で含めて確保するのは、容易には達成し得ないのである
。
アスペクト比の高い溝を形成できるものでなくてはなら
ない、このシリコントレンチェッチング法として、種々
のガスを組み合わせて反応ガスとした例が多数提案され
、報告、実用化されるに至ってはいるが、上記のように
高アスペクト比の溝形成が可能でなければならず、よっ
てその形成制御には、溝における側壁保護膜の形成が不
可欠であり、このためエツチング形状の再現性を確保す
るのは容易ではない。特にこの再現性を、生産レベルま
で含めて確保するのは、容易には達成し得ないのである
。
従来技術にあっては、特に、以下に述べる「トレンチン
グ」の問題が大きい。即ち、従来技術によって高アスペ
クト比の溝等を形成する場合、第３図に示すように、基
板ａに形成される溝すの底部に、切れ込み形状、いわゆ
るトレンチングＣ等が発生することがある。これは側壁
保護膜の形成に副次して起こるものであり、基板への入
射イオンエネルギーの僅かな違いで生じてしまう。よっ
てこれを防いで、常に良好なエツチング形状の得られる
シリコントレンチエツチング技術が切望されている。（
第３図中ｄはマスクである）。
グ」の問題が大きい。即ち、従来技術によって高アスペ
クト比の溝等を形成する場合、第３図に示すように、基
板ａに形成される溝すの底部に、切れ込み形状、いわゆ
るトレンチングＣ等が発生することがある。これは側壁
保護膜の形成に副次して起こるものであり、基板への入
射イオンエネルギーの僅かな違いで生じてしまう。よっ
てこれを防いで、常に良好なエツチング形状の得られる
シリコントレンチエツチング技術が切望されている。（
第３図中ｄはマスクである）。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高アスペク
ト比の微細な溝や穴を、上記トレンチング等を生じさせ
ることなく、形状制御性良く形成できるドライエツチン
グ法を提供することを目的とする。
ト比の微細な溝や穴を、上記トレンチング等を生じさせ
ることなく、形状制御性良く形成できるドライエツチン
グ法を提供することを目的とする。
本発明のドライエツチング法は、シリコン系物質をハロ
ゲン系ガスでエツチングするドライエツチング法におい
て、前記ハロゲン系ガスに希ガスを添加しておくことを
特徴とするものである。
ゲン系ガスでエツチングするドライエツチング法におい
て、前記ハロゲン系ガスに希ガスを添加しておくことを
特徴とするものである。
本発明を用いると、シリコン系物質、例えば単結晶シリ
コン等をトレンチエツチングする場合に、底部にトレン
チングが生ずることを抑制でき、よって良好なトレンチ
（溝）形状を安定して得ることができる。
コン等をトレンチエツチングする場合に、底部にトレン
チングが生ずることを抑制でき、よって良好なトレンチ
（溝）形状を安定して得ることができる。
本発明において、ハロゲン系ガスとしては、例えば塩素
系ガスやフッ素系ガスを用いることができる。好ましく
は、塩素系ガスを用いる。塩素系ガスとして例えば塩素
ガス（Ｃ１ｇ）や、四塩化シリコンガス（ＳｉＣｌ ４
．）などを用いることができ、その他エツチングに用い
るガスを単独で、あるいは混合して任意に用いることが
できる。
系ガスやフッ素系ガスを用いることができる。好ましく
は、塩素系ガスを用いる。塩素系ガスとして例えば塩素
ガス（Ｃ１ｇ）や、四塩化シリコンガス（ＳｉＣｌ ４
．）などを用いることができ、その他エツチングに用い
るガスを単独で、あるいは混合して任意に用いることが
できる。
本発明において、希ガスとは、元素周期表第０族のガス
であり、好ましくはｌ”Ｊｅ、 Ａｒ、 ｐＣｒ。
であり、好ましくはｌ”Ｊｅ、 Ａｒ、 ｐＣｒ。
Ｘｅなどである。希ガスの中でも、原子ｉｔ（質量数）
の大きいもののほうが好ましい。よってＡｒＫｒ、Ｘｅ
が好ましく、更に好ましくはＫｒ。
の大きいもののほうが好ましい。よってＡｒＫｒ、Ｘｅ
が好ましく、更に好ましくはＫｒ。
Ｘｅを用いることである。
本発明は、シリコン系物質に溝を形成するトレンチエツ
チング、特に高アスペクト比の溝を形成するトレンチエ
ツチングに好適に用いることができるが、これに限られ
ず、各種のエツチング技術に汎用できる。
チング、特に高アスペクト比の溝を形成するトレンチエ
ツチングに好適に用いることができるが、これに限られ
ず、各種のエツチング技術に汎用できる。
本発明においてシリコン系物質とは、代表的には単結晶
シリコンや、多結晶シリコン等のシリコンであるが、そ
の他シリコンを主成分とするもの、乃至はシリコンの化
合物、またはこれらを含むものなどであってよく、エツ
チングにより加工する物質について、広く用いることが
できる。
シリコンや、多結晶シリコン等のシリコンであるが、そ
の他シリコンを主成分とするもの、乃至はシリコンの化
合物、またはこれらを含むものなどであってよく、エツ
チングにより加工する物質について、広く用いることが
できる。
本発明におけるエツチングメカニズムは必ずしも明らか
でなく、よって本発明の作用も必ずしも明らかでない。
でなく、よって本発明の作用も必ずしも明らかでない。
しかし、ハロゲン系ガスに希ガスが添加されたことによ
って、トレンチングを発生させる原因と思われる溝底部
の堆積物が、ガス中の希ガスのスパッタ効果によりスパ
ッタ除去されて、それにより形状の良好な溝が得られる
ものと推定される。
って、トレンチングを発生させる原因と思われる溝底部
の堆積物が、ガス中の希ガスのスパッタ効果によりスパ
ッタ除去されて、それにより形状の良好な溝が得られる
ものと推定される。
即ち、従来より問題になっているトレンチエツチング時
のトレンチングは、以下に示すようなメカニズムによっ
て生じていると思われる。
のトレンチングは、以下に示すようなメカニズムによっ
て生じていると思われる。
第４図（ａ）に黙示するように、エツチングの進行した
溝（トレンチ）ｂの底部には、側壁保護に寄与する反応
生成物が不均一に堆積する。堆積物を符号ｅで示す。こ
の際の反応生成物が堆積して成る堆積物ｅは、上からふ
りつもる形となるため、どうしても周辺が薄＜、中心付
近が厚くなってしまう。このような堆積物ｅがマスクに
なってエツチングが進行するため、第４図（ｂ）に示す
ように底部周辺部のみ深くエツチングされたトレンチン
グＣを生じてしまう。
溝（トレンチ）ｂの底部には、側壁保護に寄与する反応
生成物が不均一に堆積する。堆積物を符号ｅで示す。こ
の際の反応生成物が堆積して成る堆積物ｅは、上からふ
りつもる形となるため、どうしても周辺が薄＜、中心付
近が厚くなってしまう。このような堆積物ｅがマスクに
なってエツチングが進行するため、第４図（ｂ）に示す
ように底部周辺部のみ深くエツチングされたトレンチン
グＣを生じてしまう。
これに対し、本発明では、例えばＸｅ、Ｋｒ等の希ガス
がエツチングガス中に添加されており、希ガスであるか
らエツチングガスによる反応への影響は無（、かつこの
希ガスにより底部に堆積した反応生成物をスパッタ除去
でき、トレンチングの発生を抑止できる。かかるスパッ
タ効果については、原子量の大きなＸｅやＫｒがその効
果が大きいと考えられる。
がエツチングガス中に添加されており、希ガスであるか
らエツチングガスによる反応への影響は無（、かつこの
希ガスにより底部に堆積した反応生成物をスパッタ除去
でき、トレンチングの発生を抑止できる。かかるスパッ
タ効果については、原子量の大きなＸｅやＫｒがその効
果が大きいと考えられる。
上述の如（トレンチングＣは、底部堆積物ｅがマスク効
果をもつことによって生ずると考えられるが、本発明で
は、希ガスのスパッタ効果によりこれを除去し、これに
よってトレンチングＣの発生が防止されると考えられる
のである。
果をもつことによって生ずると考えられるが、本発明で
は、希ガスのスパッタ効果によりこれを除去し、これに
よってトレンチングＣの発生が防止されると考えられる
のである。
以下本発明の一実施例について説明する。
この実施例では、単結晶シリコンに高アスペクト比の微
細な溝を形成するのに、本発明を適用した。
細な溝を形成するのに、本発明を適用した。
エツチングガスとしては、Ｃ１ｚ／Ｎ、系ガス、つまり
塩素ガスに窒素ガスを混合したものに、更にＸｅ（キセ
ノン）を加えた混合ガスを用いた。
塩素ガスに窒素ガスを混合したものに、更にＸｅ（キセ
ノン）を加えた混合ガスを用いた。
具体的には、ＣＩＺ／Ｎ２系ガス：Ｘｅ＝１：１（流量
比）のガスを用いた場合、またＣ ｌ ｚ／ Ｎ ｚ／
Ｘｅ＝４０／１０／１０ （流量比）のガスを用いた場
合で実施した。エツチング条件は、入射イオンエネルギ
ーの小さい条件（Ｖｄｃ＝−３００ボルト以下）とした
。
比）のガスを用いた場合、またＣ ｌ ｚ／ Ｎ ｚ／
Ｘｅ＝４０／１０／１０ （流量比）のガスを用いた場
合で実施した。エツチング条件は、入射イオンエネルギ
ーの小さい条件（Ｖｄｃ＝−３００ボルト以下）とした
。
従来、シリコン系物質のエツチングにおいて、例えばエ
ツチングガスにＣｌ ｚ／ Ｎ ｚ系を用いると、Ｓｔ
をエツチングすることにより生ずる反応生成物である５
ｉＣ６ｘとＮ２との反応により、ＳｉｘＮｙが生じ、こ
れが側壁保護膜となるが、上記のように入射イオンエネ
ルギーの小さい条件では、第４図を用いて前記説明した
原理によって、トレンチングが生じ易い。入射イオンエ
ネルギーが小さい程、マスクとして寄与する度合が大き
いので、トレンチングを生じ易い方向で影響するからで
ある。しかしトレンチングを発生させないように入射イ
オンエネルギーを大きくすると、他の不必要な物質のス
パッタが生じたり、またダメージが大きくなったりして
、不利である。
ツチングガスにＣｌ ｚ／ Ｎ ｚ系を用いると、Ｓｔ
をエツチングすることにより生ずる反応生成物である５
ｉＣ６ｘとＮ２との反応により、ＳｉｘＮｙが生じ、こ
れが側壁保護膜となるが、上記のように入射イオンエネ
ルギーの小さい条件では、第４図を用いて前記説明した
原理によって、トレンチングが生じ易い。入射イオンエ
ネルギーが小さい程、マスクとして寄与する度合が大き
いので、トレンチングを生じ易い方向で影響するからで
ある。しかしトレンチングを発生させないように入射イ
オンエネルギーを大きくすると、他の不必要な物質のス
パッタが生じたり、またダメージが大きくなったりして
、不利である。
これに対し本実施例では、ＣＩＺ／Ｎｚ系ガスにＸｅを
加えてエツチングガスとしたので、Ｘｅによるスパッタ
効果で、上記低エネルギー条件であっても、即ち自己バ
イアス電圧Ｖｄｃを高くしなくても、底部トレンチング
を抑えられる。
加えてエツチングガスとしたので、Ｘｅによるスパッタ
効果で、上記低エネルギー条件であっても、即ち自己バ
イアス電圧Ｖｄｃを高くしなくても、底部トレンチング
を抑えられる。
同様の効果はその他ハロゲン系ガス系、例えばＳ ｉＣ
ｌ ４７ Ｎ ｚ等に希ガスを添加した系でも得られる
。また希ガスとして、Ｘｓに代えてＡｒを用いることも
できる。Ａｒは原子量が小さいので、ややＶｄｃを大き
くする方向で用いると効果的である。
ｌ ４７ Ｎ ｚ等に希ガスを添加した系でも得られる
。また希ガスとして、Ｘｓに代えてＡｒを用いることも
できる。Ａｒは原子量が小さいので、ややＶｄｃを大き
くする方向で用いると効果的である。
具体的に、Ｃ１ｚ／Ｎｚ／Ｘｅ＝４０／１０／１１０５
ＣＣのエツチングガスを用い、１０ｍｍＴ ｏ ｒ ｒ
、Ｖｄｃ＝−２５０ボルトの条件で実施して得たエツチ
ング形状を、第１図に示す。第１図は、実際に得られた
溝構造の写真から起こした図面であり、単結晶シリコン
基板１中に、形状の良い矩形の溝２が形成されている。
ＣＣのエツチングガスを用い、１０ｍｍＴ ｏ ｒ ｒ
、Ｖｄｃ＝−２５０ボルトの条件で実施して得たエツチ
ング形状を、第１図に示す。第１図は、実際に得られた
溝構造の写真から起こした図面であり、単結晶シリコン
基板１中に、形状の良い矩形の溝２が形成されている。
これに対し、比較例として、Ｃ１ｚ／Ｎｚ＝４０／ＩＯ
３ＣＣＭのエツチングガスを用い、同じくｌ ＱｍＴｏ
ｒ ｒ、Ｖｄ ｃ＝−２５０ボルトの条件でシリコン
基板１′をトレンチエツチングして得た溝２°の構造を
、第２図に示す。第２図も同じく実際の写真から起こし
た図であるが、図のとおり、はっきりしたトレンチング
３が生じていた。
３ＣＣＭのエツチングガスを用い、同じくｌ ＱｍＴｏ
ｒ ｒ、Ｖｄ ｃ＝−２５０ボルトの条件でシリコン
基板１′をトレンチエツチングして得た溝２°の構造を
、第２図に示す。第２図も同じく実際の写真から起こし
た図であるが、図のとおり、はっきりしたトレンチング
３が生じていた。
本実施例は、上述のように、単結晶シリコンに、アスペ
クト比の高い深い溝や穴を形成するいわゆるトレンチエ
ツチング工程において、エツチングガスに希ガス、特に
本例では原子量の大きなＸｅ（Ｋｒでも同様）を添加し
てなるガスを用いたので、形状の良い溝が得られるとい
う本発明の効果が、ダメージを生じさせるおそれがある
高イオンエネルギー条件を用いる必要なく、有効に発揮
されている。
クト比の高い深い溝や穴を形成するいわゆるトレンチエ
ツチング工程において、エツチングガスに希ガス、特に
本例では原子量の大きなＸｅ（Ｋｒでも同様）を添加し
てなるガスを用いたので、形状の良い溝が得られるとい
う本発明の効果が、ダメージを生じさせるおそれがある
高イオンエネルギー条件を用いる必要なく、有効に発揮
されている。
エツチングガスとしては、上記例ではＣ１□にＮ２とＸ
ｅまたはＫｒを添加してなるガスを用いたが、エツチン
グガスとして、５ｉＣ１ｚにＮ２とＸｅ、またはＫｒを
添加してなるガスを用いた場合についても実施したとこ
ろ、同様な効果が得られた。
ｅまたはＫｒを添加してなるガスを用いたが、エツチン
グガスとして、５ｉＣ１ｚにＮ２とＸｅ、またはＫｒを
添加してなるガスを用いた場合についても実施したとこ
ろ、同様な効果が得られた。
発生の説明図である。
１・・・シリコン基板（シリコン系物質）、２・・・溝
。
。
Claims (1)
- １、シリコン系物質をハロゲン系ガスでエッチングする
ドライエッチング法において、前記ハロゲン系ガスに希
ガスを添加しておくことを特徴とするドライエッチング
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21605088A JPH0265132A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21605088A JPH0265132A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | ドライエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265132A true JPH0265132A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16682497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21605088A Pending JPH0265132A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | ドライエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0265132A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5384009A (en) * | 1993-06-16 | 1995-01-24 | Applied Materials, Inc. | Plasma etching using xenon |
| JP2015050440A (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法 |
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| JPS61500821A (ja) * | 1983-12-22 | 1986-04-24 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコ−ポレ−テッド | デバイスの製造における無転移スロット分離のための方法 |
| JPS62145732A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Hitachi Ltd | エツチング法 |
| JPS63104335A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-05-09 | インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション | 半導体基板のリアクティブ・イオン・エッチング方法 |
| JPH01231326A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Hitachi Ltd | プラズマエッチング方法 |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP21605088A patent/JPH0265132A/ja active Pending
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