JPH03274290A - 光励起エッチング法 - Google Patents

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） 本発明は半導体材料の光励起エツチング法に関する。

（従来の技術） 光励起エツチングは、プラズマ励起エツチングに比べて
低損傷、低汚染等を特徴とするが、従来の光励起エツチ
ング法においては、励起光としてエキシマレーザ−や放
電ランプを用いて５ｉＧａＡ、等の半導体材料のエツチ
ングが行われている。従来の光励起エツチング法では電
気伝導度の差による明瞭な選択性は見られないという欠
点があった。これらの光励起エツチングによる多結晶Ｓ
ｉのエッチングにおいては、ｎ型の方がノンドープまた
はＰ型よりエツチング速度が大きいことが報告されてお
り、（Ｙ、　Ｈｏｒｉｉｋｅ　ｅｔ　ａｌ、　Ａｐｐｌ
。

Ｐｈｙｓ、　Ａ　Ｖｏｌｙ４４　ｐ、３１３　（１９８
７））例えばｎ型の高濃度層のみを残す選択エツチング
は不可能であった。また例えば絶縁体であるＳ　ｉＯ２
のみをエッチングして、Ｓｉ結晶をエツチングしないと
いうようなことは不可能であった。

このように、従来の光励起エツチング法では電気伝導度
の差による選択性エツチングはできないという欠点があ
った。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 本発明は、光励起エツチングにおいて、電気伝導度の大
きい部分のみを残した選択エツチングを行う光励起エツ
チング法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、真空容器内において、Ｆ系、Ｃｆ系、Ｂ
ｒ系等の、ハロゲン元素を含むエツチングガスを被エツ
チング材料基板表面に照射し、同時に電子シンクロトロ
ンの軌道放射光（以下、放射光と略す）を該被エツチン
グ材料基板表面に照射した場合、電気伝導度の小さい材
料が選択的にエツチングされることを見い出した。（Ｊ
、Ｔａｋａｈａｓｈｉ　ｅｔ　ａｌ、　Ａｂｓ、　ＭＲ
５１９８９Ｆａｌｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ｐ、７７）本発
明の光励起エツチング法は、我々が見い出した上記の効
果を用い、該被エツチング材料のエツチングを行う。

（作　用） 以下に、本発明の光励起エツチング法の作用原理を、本
発明者等が行った実験結果をもとに説明する。本発明者
等は放射光励起エツチングによりＳｉ　、　ＳｉＯ□等
のエツチングを行った。第１表に、結晶性の異なるＳｉ
、　ＳｉＯ□の材料について同じ条件下でのエツチング
速度を測定した結果を示す。

第１表　Ｓｉ、　５ｉＯｚのエツチング速度Ｓｉについ
ては、化学気相成長法（ＣＶＤ法）により堆積し、Ｐを
堆積時ドープした薄膜、および単結晶Ｓｉを使用した。

膜の結晶性は堆積直後のものがアモルファス、６５０°
Ｃの熱処理を施したものが多結晶であった。ＳｉＯ□に
ついては、結晶石英（水晶）、アモルファス石英（石英
ガラス）、およびＳｉ熱酸化膜を用いた。ＰドープＣＶ
ＤＳｉ膜のエツチング速度は、活性化アニールにより電
気伝導度が高くなるほど大きくなること、絶縁体である
５ｉＯｚの方がＳｉよりエツチング速度が大きいという
結果が得られた。

Ｓｉ膜についてさらに詳細に電気伝導度の効果をみるた
めに、化学気相成長法（ＣＶＤ法）で作成した多結晶Ｓ
ｉ膜に、ＢまたはＰをイオン注入したもの（９００″Ｃ
ＩＯ分の熱処理済）、および比較のためにノンドープ膜
のエツチング速度を測定した。第３図にエツチング速度
の不純物濃度依存性を示す。エツチング速度は、いずれ
の伝導型においても、不純物濃度が高く、電気伝導度が
大きいほど小さくなる。

これらの結果は、プラズマやレーザ励起の場合と全く異
なる特性を示し、これは放射光励起固有の反応である。

この材料依存性の原因は、光励起にまり生成した反応活
性点の寿命の違いによるものと考えられる。すなわち多
数のキャリアにより表面吸着層の反応活性点がクエンチ
されるので、電気伝導度が高いほどエツチング速度が小
さくなるとして説明できる。

このことを利用して、不純物のイオン注入などにより選
択的にＰ型またはｎ型の高濃度層を形威し、放射光励起
エツチングにより高濃度層だけを残したパターンエツチ
ングが可能である。また、酸素や窒素等のイオンビーム
をＳｉ表面に選択的に照射することにより、表面に局所
的に絶縁層を形威し、放射光励起エツチングにより、Ｓ
ｉの部分のみを残したパターンエツチングが可能である
。

放射光励起エツチングでは、基板温度が低い程エツチン
グ速度が高く、室温で充分大きなエツチング速度がとれ
るので、エツチング中に不純物プロファイルを崩すこと
がない。

（実施例） 以下に、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は、本発明の実施例における装置の構成国である
。エツチング反応室１の中に置かれた被エツチング材料
２は、ガス導入口３を通じて供給されたエツチングガス
雰囲気に晒されている。エツチングガスはガス排出口４
を通じて排気される。

光源５は電子シンクロトロンであり、ここからの真空紫
外ないし軟Ｘ線を含む放射光は光照射口６を通じて被エ
ツチング材料２の表面に照射される。

光照射口６には窓材は用いない。

■　ＳＦ、をエツチングガスに用い、多結晶Ｓｉの光励
起エツチングを行った例を第３図に示す。

光源のシンクロトロン放射光の主波長域は２０入〜１５
００人、蓄積リング電流は２００ｍＡであった。

エツチング試料は、Ｓｉの酸化膜基板上に堆積した多結
晶Ｓｉに、イオン注入により、ＰおよびＢを２Ｘ１０”
／ｃｍ３選択的にドープしたものである。エツチング反
応中のＳＦ、圧力は０．０８Ｔｏｒｒ　、基板温度は室
温である。この条件下で、ノンドープ多結晶Ｓｉおよび
Ｓｉ酸化膜は、Ｐおよび濃度２　Ｘ　ＩＱ”　／　ｃｍ
’の多結晶Ｓｉの２０倍以上のエツチング速度を示し、
かつ単結晶Ｓｉはほとんどエツチングされないことから
、単結晶Ｓｉ基板上の酸化膜の上にｎ゛多結晶Ｓｉ領域
またはＰ゛多結晶Ｓｉ領域だけを残したパターンエツチ
ングが実現できる。

■　ＳＦ、をエツチングガスに用い、５ｉＯｚの光励起
エツチングを行った例を第４図に示す。光源のシンクロ
トロン放射光の主波長域は２０入〜１５００Ａ、蓄積リ
ング電流は２００　ｍＡであった。エツチング試料は、
Ｓｉ基板上に酸素イオン照射により、Ｓｉｎｇを選択的
に形成したものである。

エツチング反応中のＳＦ、圧力は０．１３Ｔｏｒｒ。

基板温度は室温である。この条件下で、５ｉＯｚは２０
人／ｍｉｎ以上のエツチング速度を示し、かつ単結晶Ｓ
ｉはほとんどエツチングされないことから、単結晶Ｓｉ
基板のパターンエツチングが実現できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光励起エツチング法によ
れば、同時にＰ型およびｎ型の高濃度層のみを残したパ
ターンエツチング、または結晶Ｓｉのみを残したパター
ンエツチングが、低温でかつ低損傷で可能になる。放射
光励起エツチングでは、基板温度が低いほどエツチング
速度が高いので、エツチングプロセス中に不純物プロフ
ァイルを崩すことがなく、急峻なエツチング形状が実現
でき、また放射光の短波長を利用して微細な表面加工が
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光励起エツチング法の一実施例の説明
図、 第２図は本発明の光励起エツチング法の他の実施例の説
明図、 第３図は放射光励起エツチング速度の不純物濃度依存性
を示す図、 第４図は本発明の実施例におけるエツチング装置の構成
国である。 １・・・エツチング反応室 ３・・・ガス導入口 ５・・・光源 ７・・・Ｓｉ基板 ９・・・多結晶５ｉ １１・・・Ｂ高濃度ドープ層 ２・・・被エツチング材料 ４・・・ガス排出口 ６・・・光照射口 ８・・・熱酸化膜 １０・・・Ｐ高濃度ドープ層 １２・・・ＳｉＯ２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．エッチングガス雰囲気中に置かれた被エッチング材
   料の表面に、紫外もしくは真空紫外光を照射することに
   より、エッチングを行う光励起エッチング法において、
   被エッチング材料の電気伝導度によるエッチング速度の
   違いを利用して、伝導度の低い材料の部分を選択的にエ
   ッチングすることを特徴とする光励起エッチング法。
2. ２．イオンビーム照射により局所的に電気伝導度の異な
   る部分が形成された被エッチング材料に対して、請求項
   １に記載の光励起エッチング法を適用することを特徴と
   する光励起エッチング法。
3. ３．請求項１または請求項２に記載の光励起エッチング
   法において、紫外もしくは真空紫外光を照射する光源と
   して、シンクロトロン放射光を用いることを特徴とする
   光励起エッチング法。