JPH0390584A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

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JPH0390584A
JPH0390584A JP22597689A JP22597689A JPH0390584A JP H0390584 A JPH0390584 A JP H0390584A JP 22597689 A JP22597689 A JP 22597689A JP 22597689 A JP22597689 A JP 22597689A JP H0390584 A JPH0390584 A JP H0390584A
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JP
Japan
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gas
etching
dry etching
gaseous
etched
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Application number
JP22597689A
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Japanese (ja)
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Toru Owada
徹 大和田
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PURPOSE:To efficiently etch an amorphous semiconductor, etc., by incorporating gaseous N2 into a gaseous etchant consisting of CF4 and O2 in a specified ratio. CONSTITUTION:A gaseous mixture of CF4, O2 and N2 is used as a gaseous etchant in dry etching. The gaseous N2 is incorporated by <=20% based on the total flow rate of the gaseous mixture or preferably by 3-15%. The decomposition of the CF4 radical is accelerated by N2, the recrystallization of active F radical is prevented, and consequently the etching rate is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、プラズマを用いて行う、ドライエツチング方
法に関し、特に、アモルファス半導体薄膜を効率よくエ
ツチングすることのできるドライエツチング方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dry etching method using plasma, and particularly to a dry etching method that can efficiently etch an amorphous semiconductor thin film.

[従来の技術] 近年、アモルファス半導体薄膜をエツチングする方法と
して、微細加工ができ、エツチング後の膜の均一性に優
れるドライエツチング法が広く行われている。
[Prior Art] In recent years, dry etching has been widely used as a method for etching amorphous semiconductor thin films, as it enables fine processing and provides excellent uniformity of the film after etching.

ドライエツチングには、イオン衝撃により機械的なエツ
チングを行うスパッタエツチング、反応性ガスを導入し
プラズマ中に試料をさらして化学的なエツチングを行う
プラズマエツチング、さらに反応性ガスを導入し電圧降
下を発生させながらプラズマ中に試料をさらして化学的
なエツチングを行うリアクティブイオンエツチング、イ
オンビームを照射してエツチングを行うイオンビームエ
ツチング等がある。
Dry etching includes sputter etching, which performs mechanical etching using ion bombardment, plasma etching, which performs chemical etching by exposing the sample to plasma by introducing a reactive gas, and introducing a reactive gas to generate a voltage drop. There are reactive ion etching methods in which a sample is chemically etched by exposing it to plasma while the etching process is being performed, and ion beam etching methods in which etching is performed by irradiating an ion beam.

以下、リアクティブイオンエツチングを例にとってその
機構を説明する。
The mechanism will be explained below using reactive ion etching as an example.

まず、ドライエツチングをするのに必要な装置を第2図
に模式的に示す。
First, FIG. 2 schematically shows the equipment necessary for dry etching.

第2図に示したドライエツチング装置は、石英製やステ
ンレス製の反応室1からなり、反応室を包囲する左右側
壁面の外周には、互いに対向する一対の電極2が設けら
れている。これら一対の電極2の間には、被エツチング
物質4を配置するための支持台5が設置され、支持台5
の近くのガスは中性のガスになり、電極2の近くのガス
はイオン性のガスになるようにするために、支持台5を
取り囲むようにメツシュシールド7が設けられている。
The dry etching apparatus shown in FIG. 2 consists of a reaction chamber 1 made of quartz or stainless steel, and a pair of electrodes 2 facing each other are provided on the outer periphery of the left and right side walls surrounding the reaction chamber. A support 5 for placing the material to be etched 4 is installed between the pair of electrodes 2.
A mesh shield 7 is provided to surround the support base 5 so that the gas near the electrode 2 becomes a neutral gas and the gas near the electrode 2 becomes an ionic gas.

また、反応室1の一方の側壁(図では上部)にはガスを
導入するためのガス導入口3が設けられ、他方の側壁(
図では下部)にはガスを吸引排気するための排気口6が
設けられている。
Furthermore, a gas inlet 3 for introducing gas is provided on one side wall (the upper part in the figure) of the reaction chamber 1, and the other side wall (
An exhaust port 6 for sucking and exhausting gas is provided at the bottom (in the figure).

このような装置を用い、所定の開口を有するマスクまた
はレジストで被覆した被エツチング物質4を、支持台5
上に乗せる。その後、エツチングガスを反応室1内に導
入し、排気口6からそのガスを排気させながら電極間に
高周波電圧を印加する。電圧を印加することにより電極
間にプラズマが発生し、そのプラズマの高エネルギー電
子が、エツチングガス中に含まれるガス分子と非弾性衝
突を起し、ラジカルを発生させる。そのラジカルが、エ
ツチング対象物の薄膜と化学反応を起こし、エツチング
が進行する。
Using such an apparatus, the material to be etched 4 coated with a mask or resist having a predetermined opening is placed on the support base 5.
put it on top. Thereafter, etching gas is introduced into the reaction chamber 1, and while the gas is exhausted from the exhaust port 6, a high frequency voltage is applied between the electrodes. Plasma is generated between the electrodes by applying a voltage, and high-energy electrons of the plasma cause inelastic collisions with gas molecules contained in the etching gas, generating radicals. The radicals cause a chemical reaction with the thin film of the object to be etched, and etching progresses.

たとえば、Si薄膜をエツチングするためには、CF4
と02との混合ガスを用い得ることが知られているが、
この場合の反応機構は以下のようなものである。
For example, to etch a Si thin film, CF4
It is known that a mixed gas of and 02 can be used;
The reaction mechanism in this case is as follows.

プラズマが発生することにより、CF4分子は、そのプ
ラズマの高エネルギー電子との非弾性衝突によってCF
、* (ただし、*はラジカルを示す)その他のラジカ
ルを生成し、そのラジカルは、被エツチング試料に向か
って拡散し、試料上に到達する。その後、CF3*その
他のラジカルは、いったん試料に吸着され、解離後、S
tと反応し、SiF4等を作る。この反応物は、揮発性
が強いため、拡散してしまう。結果としてSiがエツチ
ングされることになる。
When plasma is generated, CF4 molecules become CF due to inelastic collisions with high-energy electrons of the plasma.
, * (where * indicates a radical) generates other radicals, which diffuse toward the sample to be etched and reach the sample. After that, CF3* and other radicals are once adsorbed to the sample, and after dissociation, S
Reacts with t to produce SiF4, etc. This reactant is highly volatile and therefore diffuses. As a result, Si is etched.

また、02は、そのようにラジカルを生成しエツチング
するだけでなく、試料表面に形成されたカーボン層をC
O2またはCOとして除去する働きをし、エツチング速
度を増大させる効果がある。
In addition, 02 not only generates radicals and etches them, but also removes the carbon layer formed on the sample surface.
It works to remove O2 or CO and has the effect of increasing the etching rate.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来、アモルファス半導体、特にアモルファス
シリコンについてエツチングする場合には、その目的に
適切なエツチングガスについては、何等明示されていな
かった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the past, when etching an amorphous semiconductor, particularly amorphous silicon, there has been no specification of an etching gas suitable for the purpose.

また、アモルファスシリコンについてエツチングする場
合に結晶シリコンをエツチングする場合のCF4と02
とからなるエツチングガスを用いただけでは、エツチン
グ速度が十分でなかった。
Also, when etching amorphous silicon, CF4 and 02 when etching crystalline silicon.
The etching rate was not sufficient just by using an etching gas consisting of.

本発明は、アモルファス半導体を効率良くエツチングす
ることのできるドライエツチング方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dry etching method that can efficiently etch an amorphous semiconductor.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するために、第1に、CF、
と02とN2とからなる混合ガスをエツチングガスとし
て用いるドライエツチング方法において、エツチングガ
スとして、N2ガスが全混合ガス流量に対して20%以
下の比率で含まれているガスを用いることを特徴とする
ドライエツチング方法を提供し、第2に、前記エツチン
グガスとしてN2ガスが全混合ガス流量に対して3%以
上15%以下の比率で含まれているガスを用いることを
特徴とする上記のドライエツチング方法を提供する。第
3に、上記2つのドライエツチング方法をアモルファス
半導体のエツチング方法として提供し、第4に、同方法
を特にアモルファスシリコンのエツチング方法として提
供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention firstly provides CF,
A dry etching method using a mixed gas consisting of 02, 02, and N2 as an etching gas, characterized in that a gas containing N2 gas at a ratio of 20% or less to the total mixed gas flow rate is used as the etching gas. Second, the dry etching method described above is characterized in that a gas containing N2 gas at a ratio of 3% to 15% of the total mixed gas flow rate is used as the etching gas. Provides an etching method. Thirdly, the above two dry etching methods are provided as methods for etching amorphous semiconductors, and fourthly, the same methods are provided specifically as methods for etching amorphous silicon.

E作  用コ 本発明のようにN2ガスを混合させると、N2はCF4
のラジカル分解を早め、活性なF*ラジカルの再結合を
防ぐ働きをする。そのため、CF4と02の混合ガスに
N2を混合しドライエツチングを行うと、エツチング速
度を早めることができる。
E-effect When N2 gas is mixed as in the present invention, N2 becomes CF4.
It works to accelerate the decomposition of radicals and prevent the recombination of active F* radicals. Therefore, if dry etching is performed by mixing N2 into a mixed gas of CF4 and 02, the etching speed can be increased.

N2ガスを20%以下混合させることにより、N2ガス
を全く混合させなかった場合よりもエツチング速度を効
率の良いものにすることができ、さらに、N2ガスを3
%以以上1敬 ことにより、1.5倍以上の効率を得ることができる。
By mixing 20% or less of N2 gas, the etching rate can be made more efficient than when no N2 gas is mixed.
By increasing the efficiency by 1.5 times or more, it is possible to obtain an efficiency of 1.5 times or more.

これらの方法はアモルファス半導体、特にアモルファス
シリコンのドライエツチング方法として極めて優れた方
法であることが確かめられた。
It has been confirmed that these methods are extremely excellent dry etching methods for amorphous semiconductors, especially amorphous silicon.

[実施例] 本実施例において使用した装置を第2図に従って説明す
る。
[Example] The apparatus used in this example will be explained according to FIG. 2.

ステンレス製の反応室1の一方の側面と他方の側面には
、互いに対向する一対のアルミニウム電極2が設けられ
ている。互いに対向する一対の電極2の間には、エツチ
ングする対象物(基板4)を配置するためのアルミニウ
ム製の支持台5が設置され、この支持台5を取り囲むよ
うにステンレスメツシュシールド7が設けられている。
A pair of aluminum electrodes 2 facing each other are provided on one side and the other side of a reaction chamber 1 made of stainless steel. Between a pair of electrodes 2 facing each other, an aluminum support stand 5 is installed for placing an object to be etched (substrate 4), and a stainless steel mesh shield 7 is installed to surround this support stand 5. It is being

また、反応室1の一方の側壁(図では上部)にはガスを
導入するためのガス導入口3が設けられ、他方の側壁(
図では下部)にはガスを吸引するための排気口6が設け
られている。
Furthermore, a gas inlet 3 for introducing gas is provided on one side wall (the upper part in the figure) of the reaction chamber 1, and the other side wall (
An exhaust port 6 for sucking gas is provided at the bottom (in the figure).

このような装置を用い、以下の条件により実施した。The experiment was carried out using such an apparatus under the following conditions.

すなわち、被エツチング物質として、50o+mX50
IIlfflのガラス板の上に厚さ5.000オングス
トロームのa−3i(アモルファスシリコン)膜をCV
D法により形成した試料を用い、a−8L膜面の半分を
アルミニウムのマスクにより覆い、支持台上に縦に立て
て配置した。その後、CF4と02のガスを流量比95
対5の割合で混合し、そのガスに、N2ガスを混合させ
てエツチングガスとし、合流ff1200 secmで
反応室内に導入し、排気口からそのガスを排気させなが
ら電極間に投入型カフ0Wの高周波電圧を印加した。な
お、この場合において、動作圧は、0.5 (Torr
)であった。
That is, as the material to be etched, 50o+mX50
A-3i (amorphous silicon) film with a thickness of 5.000 angstroms was deposited on a glass plate of IIffl.
Using a sample formed by method D, half of the a-8L film surface was covered with an aluminum mask, and the sample was placed vertically on a support stand. After that, the flow rate ratio of CF4 and 02 gases was 95.
The etching gas was mixed with N2 gas to form an etching gas, which was introduced into the reaction chamber at a confluence of 1200 seconds. A voltage was applied. In this case, the operating pressure is 0.5 (Torr
)Met.

N2ガスは、全体流量に対して、0、3、5、10、1
5、20、25%のそれぞれにおいて行った。
N2 gas is 0, 3, 5, 10, 1 with respect to the total flow rate.
The tests were carried out at 5%, 20%, and 25%, respectively.

このようにしてドライエツチングをそれぞれ5分間行い
、その場合のエツチングされた膜の厚みによってエツチ
ング速度を評価した。その結果を第1図に示す。
Dry etching was performed in this manner for 5 minutes each, and the etching rate was evaluated based on the thickness of the etched film. The results are shown in FIG.

第1図は、N2ガスを全く混合しなかった場合のエツチ
ング速度を基準(1.0 )として算出したエツチング
速度比でN2ガスの混合効果を示したグラフである。こ
のグラフから、N2ガスを20%以下混合させることに
より、N2ガスを全く混合させなかった場合よりもエツ
チング速度を早くすることができ、効率的なエツチング
を行い得ることがわかる。
FIG. 1 is a graph showing the effect of mixing N2 gas with the etching speed ratio calculated using the etching speed when no N2 gas was mixed as a reference (1.0). This graph shows that by mixing 20% or less of N2 gas, the etching rate can be made faster than when no N2 gas is mixed, and efficient etching can be performed.

さらに、N2ガスを3%以以上1敬 ることにより、はソ1,5倍以上の効率を得ることがで
きることがわかる(図の斜線の部分参照)。
Furthermore, it can be seen that by adding 3% or more of N2 gas, it is possible to obtain an efficiency of 1.5 times or more (see the shaded area in the figure).

また、N2ガスを5%前後混合させることにより、1、
8倍程度の効率が得られることもわかる。
In addition, by mixing around 5% N2 gas, 1.
It can also be seen that an efficiency of about 8 times can be obtained.

なお、本発明者等は、検討の結果、02の比は、C F
 4と02との合計に対して10%以下が望ましいこと
を見い出している。すなわち、0□の比が10%よりも
大きいと、エツチング速度が遅くなり、本発明の効果を
十分に得ることができない。
As a result of study, the inventors found that the ratio of 02 is C F
It has been found that 10% or less of the total of 4 and 02 is desirable. That is, if the ratio of 0□ is greater than 10%, the etching rate becomes slow and the effects of the present invention cannot be sufficiently obtained.

また、動作圧は、10−3〜I Torrの範囲で適用
できるが、0.2〜0.7 Torrの範囲が望ましく
、0、5 Torr前後が最適である。
Further, the operating pressure can be applied in the range of 10 -3 to I Torr, but is preferably in the range of 0.2 to 0.7 Torr, and optimally around 0.5 Torr.

本発明の方法によってエツチングされる試料は、実施例
に掲げたa−St薄膜に限られるものではなく、CF4
ガスを用いてエツチングすることのできる試料であれば
本発明の効果を得ることができ、例えば、5i1SiO
2、Si,N4、Mo1W等に対しても適用できる。し
かし、a−3Lに対して行うことが最良である。
The sample to be etched by the method of the present invention is not limited to the a-St thin film listed in the Examples, but also the CF4
The effects of the present invention can be obtained as long as the sample can be etched using gas; for example, 5i1SiO
2, Si, N4, Mo1W, etc. However, it is best to do so on a-3L.

また、本発明は、上記実施例に掲げたようなりアクティ
ブイオンエツチングに限らず、エツチング機構として化
学反応を用いるものであれば良く、プラズマエツチング
、イオンビームエツチング等であっても同様の効果を得
ることができる。
Furthermore, the present invention is not limited to active ion etching as described in the above embodiments, but any etching method that uses a chemical reaction as an etching mechanism may be used, and similar effects can be obtained even with plasma etching, ion beam etching, etc. be able to.

さらに、使用できるドライエツチング装置は、実施例に
掲げるものに限られないことはいうまでもない。
Furthermore, it goes without saying that the dry etching apparatus that can be used is not limited to those listed in the examples.

[発明の効果] 以上かられかるように、本発明によって、試料を効率良
くエツチングすることのできるドライエツチング方法が
提供される。
[Effects of the Invention] As can be seen from the above, the present invention provides a dry etching method that can efficiently etch a sample.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の実施例に従ってN2ガスを添加した
場合のエツチング速度曲線、第2図は、ドライエツチン
グ装置の模式図である。 符号の説明 1・・・・反応室 2・・・・電極 3・・・・ガス導入口 4・・・・基板 5・・・・基板支持台 6・・・・排気口 ア・・・・メツシュシールド
FIG. 1 is an etching rate curve when N2 gas is added according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a dry etching apparatus. Explanation of symbols 1...Reaction chamber 2...Electrode 3...Gas inlet port 4...Substrate 5...Substrate support stand 6...Exhaust port a... mesh shield

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) CF_4とO_2とN_2とからなる混合ガス
をエッチングガスとして用いるドライエッチング方法に
おいて、エッチングガスとして、N_2ガスが全混合ガ
ス流量に対して20%以下の比率で含まれているガスを
用いることを特徴とするドライエッチング方法。
(1) In a dry etching method using a mixed gas consisting of CF_4, O_2, and N_2 as an etching gas, a gas containing N_2 gas at a ratio of 20% or less to the total mixed gas flow rate is used as the etching gas. A dry etching method characterized by:
(2) 前記エッチングガスとしてN_2ガスが全混合
ガス流量に対して3%以上15%以下の比率で含まれて
いるガスを用いることを特徴とする請求項1記載のドラ
イエッチング方法。
(2) The dry etching method according to claim 1, wherein a gas containing N_2 gas at a ratio of 3% to 15% of the total mixed gas flow rate is used as the etching gas.
(3) 被エッチング物質がアモルファス半導体である
請求項1または2記載の方法。
(3) The method according to claim 1 or 2, wherein the material to be etched is an amorphous semiconductor.
(4) 被エッチング物質がアモルファスシリコンであ
る請求項3記載の方法。
(4) The method according to claim 3, wherein the material to be etched is amorphous silicon.
JP22597689A 1989-08-31 1989-08-31 Dry etching method Pending JPH0390584A (en)

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