JPH04298036A - Method for manufacture of semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に関し、特に化合物半導体基板を貫通する開孔(以下バ
イアホールと呼ぶ)のエッチング方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of etching a hole (hereinafter referred to as a via hole) penetrating a compound semiconductor substrate.
【0002】0002
【従来の技術】図3は従来の化合物半導体のエッチング
方法により得られるエッチング断面図を示したものであ
る。図において、化合物半導体基板1上にエッチングマ
スク2が形成され、所定の場所にバイアホールエッチン
グ部3が形成されている。また4は、エッチングによっ
てマスク2下方の基板部分に生じたアンダーカットであ
る。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an etched cross-sectional view obtained by a conventional compound semiconductor etching method. In the figure, an etching mask 2 is formed on a compound semiconductor substrate 1, and a via hole etched portion 3 is formed at a predetermined location. Further, reference numeral 4 indicates an undercut generated in the substrate portion below the mask 2 due to etching.
【0003】次に製造方法について説明する。例えば、
GaAsを用いた半導体装置の場合、バイアホールのエ
ッチングにはウェットエッチングを用いる方法とプラズ
マエッチングを用いる方法が行われている。ウェットエ
ッチングでは本質的に等方性エッチングであるため、パ
ターン精度よくバイアホールのエッチングを行うことは
困難であり、バイアホールの深さ(一般的にはこれが半
導体基板厚となる)とエッチング開孔径の比が1以上と
なるバイアホールの形成は不可能である。このため、よ
り異方性エッチングが可能でかつパターン精度の優れた
プラズマエッチングが用いられるようになっている。し
かしながら、プラズマエッチングでパターン精度よくエ
ッチングを行う場合、そのエッチング速度は数千オング
ストローム/minであり、より高速エッチングを達成
するためにエッチング装置にマグネトロンRIEを用い
てエッチングを行っても1μm/min程度のエッチン
グ速度しか得られない。Next, the manufacturing method will be explained. for example,
In the case of semiconductor devices using GaAs, via holes are etched using wet etching or plasma etching. Because wet etching is essentially isotropic etching, it is difficult to etch via holes with high pattern accuracy, and the depth of the via hole (generally, this is the thickness of the semiconductor substrate) and the etching opening diameter It is impossible to form a via hole with a ratio of 1 or more. For this reason, plasma etching, which allows more anisotropic etching and has excellent pattern accuracy, has come to be used. However, when performing etching with high pattern accuracy using plasma etching, the etching rate is several thousand angstroms/min, and even if a magnetron RIE is used as an etching device to achieve higher speed etching, the etching rate is about 1 μm/min. An etching rate of only
【0004】図5は四塩化ケイ素(以下、SiCl4
と表わす)と塩素(以下Cl2 と表わす)の混合ガス
を用い、総流量50sccm,RF電力300W,エッ
チング時間を25分とし、エッチング圧力,ガス流量比
をそれぞれ20〜50mTorrとし、Cl2 流量比
20〜60%とした場合のGaAsのエッチング深さを
示したものである。図に示されるように、エッチング時
の圧力が高く、Cl2 流量比が大きいほどエッチング
深さが大きくなる、すなわちエッチング速度が大きくな
る傾向にある。FIG. 5 shows silicon tetrachloride (hereinafter referred to as SiCl4).
) and chlorine (hereinafter referred to as Cl2), the total flow rate was 50 sccm, the RF power was 300 W, the etching time was 25 minutes, the etching pressure and the gas flow rate ratio were each 20 to 50 mTorr, and the Cl2 flow rate ratio was 20 to 50 mTorr. The figure shows the etching depth of GaAs when the etching depth is 60%. As shown in the figure, the higher the pressure during etching and the larger the Cl2 flow rate ratio, the greater the etching depth, that is, the etching rate tends to increase.
【0005】しかしながら、エッチング速度は圧力の上
昇,Cl2 流量比の上昇により大きくなるが、エッチ
ング断面形状は図3に示されるようにアンダーカット4
が発生したり、ホール側壁部に面あれが生じたりする。
そしてこのアンダーカット4はパターン精度を劣化させ
またパターンの微細化の妨げとなる。またホール側壁部
の面荒れは後工程でエッチング側壁部を導体で被覆する
際に被着性等の問題となる。However, although the etching rate increases due to the increase in pressure and the increase in the Cl2 flow rate ratio, the etching cross-sectional shape is reduced by the undercut 4 as shown in FIG.
or surface roughness may occur on the side wall of the hole. This undercut 4 deteriorates pattern accuracy and also impedes pattern miniaturization. In addition, the surface roughness of the side wall of the hole causes problems such as adhesion when the etched side wall is coated with a conductor in a later step.
【0006】そこで、エッチング速度が速く、アンダー
カットやホール側壁面の荒れが発生しないエッチング条
件としては、ガス流量比20%Cl2 ,圧力30mT
orr,RF電力300wの場合が最も良好であり、こ
の時のエッチング深さDをエッチング時間25分tで割
った値D/tをエッチング速度とすれば、1.7μm/
minとなった。[0006] Therefore, etching conditions that allow a high etching rate and do not cause undercuts or roughness on the side wall surfaces of the holes include gas flow rate ratio of 20% Cl2 and pressure of 30 mT.
orr, the case with RF power of 300 W is the best, and if the value D/t obtained by dividing the etching depth D at this time by the etching time t is 25 minutes, the etching rate is 1.7 μm/
It became min.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法によるバイアホール形成は以上のようになされて
おり、上記良好なホールを形成できる条件で開孔径60
μmのバイアホールエッチングを行った場合、エッチン
グ装置のエッチングチャンバー内の汚染やRF電力等の
不安定性により、300w以上に電力が印加された場合
に図4に示すような柱状残渣5がホール底部に生ずるこ
とが多分に起こる。また、エッチング速度向上のためR
F電力を高くすると、より顕著にこのような柱状残渣が
発生し、やはりバイアホールを導体で被覆しメタライズ
する際の障害となるなどの問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] Via holes are formed by the conventional manufacturing method of semiconductor devices as described above.
When performing μm via hole etching, due to contamination in the etching chamber of the etching equipment and instability of RF power, when a power of 300 W or more is applied, a columnar residue 5 as shown in Fig. 4 is formed at the bottom of the hole. Many things happen. In addition, R
When the F power is increased, such columnar residues are generated more noticeably, which again poses problems such as becoming an obstacle when covering the via hole with a conductor and metallizing it.
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、パターン精度よくバイアホール
の形成ができるとともに、柱状残渣等のエッチング断面
形状を劣化させる障害物が生じることなくメタライズを
行なうことができ、エッチング速度の高い半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。[0008] This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to form via holes with high pattern accuracy, and metallization can be performed without creating obstacles such as columnar residues that deteriorate the etching cross-sectional shape. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can perform etching at a high etching rate.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置の製造方法によるバイアホールのエッチングは、プラ
ズマエッチング法で、複数階のステップエッチングを行
うとともに、第1段階のエッチングをスパッタエッチン
グ効果の少ない条件で行なうようにしたものである。[Means for Solving the Problems] Etching of via holes according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is performed by step etching of multiple levels using a plasma etching method, and the first stage of etching is performed using a sputter etching method with a low sputter etching effect. This is done under certain conditions.
【0010】0010
【作用】この発明においては、半導体基板を第1段階の
エッチングをスパッタエッチ効果の低いエッチング条件
で行なうようにしたから、その後のエッチングでスパッ
タエッチされた除去物がエッチング底面に再付着する確
率が低くなり、RF電力を高くして高速エッチングを行
っても柱状残渣が発生しない。[Operation] In this invention, since the first step of etching the semiconductor substrate is performed under etching conditions that have a low sputter etching effect, there is a low probability that the removed material sputter etched in the subsequent etching will re-adhere to the etched bottom surface. Even if high-speed etching is performed with high RF power, no columnar residue is generated.
【0011】[0011]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は本発明の一実施例による半導体装置の製造
方法による装置断面模式図を示し、マグネトロンRIE
装置により、GaAs基板をエッチングしたものである
。図3及び図4と同一符号は同一または相当部分を示し
、3a,3bはバイアホール開孔部である。また、図1
(a) は第1段階のエッチング時の断面図であり、図
(b) はその後の第2段階のエッチング時の断面図で
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a device according to a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
A GaAs substrate was etched using the device. The same reference numerals as in FIGS. 3 and 4 indicate the same or corresponding parts, and 3a and 3b are via hole openings. Also, Figure 1
(a) is a cross-sectional view during the first stage of etching, and Figure (b) is a cross-sectional view during the subsequent second stage of etching.
【0012】次に製造方法について説明する。バイアホ
ール開孔径60μmのエッチングを行なう場合、エッチ
ングガスにSiCl4 ガス40sccmとCl2 ガ
ス10sccmの混合ガスを用い、圧力30mTorr
,RF電力225wで5分のエッチングを行うと、図1
(a) に示すようにバイアホール3aは深さd1 で
示す10μmで異方性に優れた断面形状となる。次に、
RF電力を300wにして所望の深さd2 まで、例え
ば100μmまでエッチングしてバイアホール開孔部3
bを得る。Next, the manufacturing method will be explained. When etching a via hole with an opening diameter of 60 μm, a mixed gas of 40 sccm of SiCl4 gas and 10 sccm of Cl2 gas is used as the etching gas, and the pressure is 30 mTorr.
, when etching is performed for 5 minutes with RF power of 225W, Figure 1
As shown in (a), the via hole 3a has a depth d1 of 10 μm and a cross-sectional shape with excellent anisotropy. next,
The via hole opening 3 is etched to a desired depth d2, for example 100 μm, using RF power of 300 W.
get b.
【0013】このように2段階でエッチングを行うこと
で、柱状残渣がホール底部に発生しないエッチングが達
成できる。これはスパッタエッチング効果があるエッチ
ング条件下では、マスク材2等がスパッタされた物質が
エッチング面に再付着する確立が凹みでは減少すること
を利用したものである。[0013] By performing the etching in two stages as described above, etching can be achieved in which no columnar residue is generated at the bottom of the hole. This is based on the fact that under etching conditions that have a sputter etching effect, the probability that the substance from which the mask material 2 and the like has been sputtered will re-adhere to the etched surface is reduced in recesses.
【0014】図2はスパッタエッチングの効果のないエ
ッチング条件で第1段階のエッチングを行い、この時の
深さに対して柱状残渣の発生する個数を示したものであ
る。この図から分かるように、深さ9μm以上の場合に
は柱状残渣は全く発生しない。FIG. 2 shows the number of columnar residues generated with respect to the depth when the first stage of etching was performed under etching conditions in which sputter etching is not effective. As can be seen from this figure, no columnar residue is generated at a depth of 9 μm or more.
【0015】なお、上記実施例ではGaAsをSiCl
4 とCl2 の混合ガスを用いてエッチングする場合
について示したが、InP等の他の化合物半導体であっ
てもよく、またエッチングガスについてもBCl3とC
l2 の混合ガス、あるいはCH4 等のメタン系のガ
スを用いる場合でもよい。[0015] In the above embodiment, GaAs is replaced with SiCl.
Although the case where etching is performed using a mixed gas of BCl3 and Cl2 is shown, other compound semiconductors such as InP may be used, and the etching gas may also be etched using a mixed gas of BCl3 and Cl2.
A mixed gas of l2 or a methane gas such as CH4 may be used.
【0016】また、エッチング装置についても通常よく
用いられる平行平板型のRIEであってもかまわない。Furthermore, the etching apparatus may be a commonly used parallel plate type RIE.
【0017】また、上記実施例では2段階エッチングに
ついて示したが、本発明は第1段階のエッチングにスパ
ッタエッチング効果のない条件を用いることが特徴であ
り、エッチングが3段階,4段階になろうともかまわな
い。Furthermore, although the above embodiments have shown two-stage etching, the present invention is characterized by using conditions that have no sputter etching effect for the first stage of etching, so that it is possible to perform etching in three or four stages. I don't mind.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置の製造方法によれば、プラズマエッチング法で、複数
階のステップエッチングを行うとともに、第1段階のエ
ッチングをスパッタエッチング効果の少ない条件で行な
うようにしたので、柱状残渣等のエッチング断面形状の
劣化がなく、精度の高い高速エッチングが実現でき、ま
たバイアホールに対し良好なメタライズを行なうことが
できるという効果がある。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, multiple levels of step etching are performed using the plasma etching method, and the first stage of etching is performed under conditions with less sputter etching effect. Since this is done, there is no deterioration of the etched cross-sectional shape such as columnar residue, high-accuracy high-speed etching can be realized, and the via holes can be well metalized.
【図1】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を説明するための模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法における第1段階のエッチング深さに対する柱状残渣
数を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the number of columnar residues with respect to the etching depth in the first step in the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図3】従来の半導体装置の製造方法によるエッチング
時の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view during etching by a conventional semiconductor device manufacturing method.
【図4】従来の半導体装置の製造方法による柱状残渣の
生じたエッチング断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an etching process in which columnar residues are generated by a conventional semiconductor device manufacturing method.
【図5】従来の半導体装置の製造方法によるエッチング
深さの圧力依存性を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the pressure dependence of etching depth according to a conventional semiconductor device manufacturing method.
1 化合物半導体基板 2 エッチングマスク 3 バイアホール開孔部 4 アンダーカット 5 柱状残渣 1 Compound semiconductor substrate 2 Etching mask 3 Via hole opening 4 Undercut 5 Columnar residue
Claims (1)
イアホールをエッチングにて形成する工程を有する半導
体装置の製造方法において、上記エッチング工程は、プ
ラズマエッチングを用い、最初にスパッタエッチング効
果の低い条件のエッチングを含む複数のステップエッチ
ング工程であることを特徴とする半導体装置のエッチン
グ方法。1. A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming via holes on a semiconductor device substrate by etching using a mask, wherein the etching step uses plasma etching and is first performed under conditions with a low sputter etching effect. 1. A method for etching a semiconductor device, the method being a multi-step etching process including etching.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10632691A JPH04298036A (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Method for manufacture of semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10632691A JPH04298036A (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Method for manufacture of semiconductor |
Publications (1)
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JPH04298036A true JPH04298036A (en) | 1992-10-21 |
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ID=14430794
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JP10632691A Pending JPH04298036A (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Method for manufacture of semiconductor |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH04298036A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005522872A (en) * | 2002-04-09 | 2005-07-28 | ウナクシス ユーエスエイ、インコーポレイテッド | Improved method for etching vias |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP10632691A patent/JPH04298036A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005522872A (en) * | 2002-04-09 | 2005-07-28 | ウナクシス ユーエスエイ、インコーポレイテッド | Improved method for etching vias |
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