JPH05175167A - Ｓｉのドライエッチング方法及びこれに使用するための炭素マスク - Google Patents
Ｓｉのドライエッチング方法及びこれに使用するための炭素マスクInfo
- Publication number
- JPH05175167A JPH05175167A JP4144141A JP14414192A JPH05175167A JP H05175167 A JPH05175167 A JP H05175167A JP 4144141 A JP4144141 A JP 4144141A JP 14414192 A JP14414192 A JP 14414192A JP H05175167 A JPH05175167 A JP H05175167A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- etching
- amorphous carbon
- dry
- chlorine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 30
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000007737 ion beam deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009666 routine test Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
- H01L21/3081—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02115—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】塩素を含む雰囲気中でのＳｉ基材ドライエッチ
ングに適したマスクを提供する。 【構成】Ｓｉの基材１０上にマスク１２を形成し、その
状態で塩素雰囲気のＲＩＥを用いたドライエッチングを
行う。マスク１２は、取り込まれた水素を含む非晶質形
の炭素からなる。マスク１２は、ドライ技術で形成、除
去可能であり、パターン加工及び除去はドライプロセス
で可能である。また、非晶質炭素は、塩素に対する耐久
性があり、エッチングを効果的に行うことができる。
ングに適したマスクを提供する。 【構成】Ｓｉの基材１０上にマスク１２を形成し、その
状態で塩素雰囲気のＲＩＥを用いたドライエッチングを
行う。マスク１２は、取り込まれた水素を含む非晶質形
の炭素からなる。マスク１２は、ドライ技術で形成、除
去可能であり、パターン加工及び除去はドライプロセス
で可能である。また、非晶質炭素は、塩素に対する耐久
性があり、エッチングを効果的に行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチング処理
の間の耐久性マスクによるＳｉの所定の領域の保護に関
する。より詳細には、この発明は塩素を含む雰囲気中で
のドライエッチング処理により溝（トレンチ）等を形成
する間において所定の領域のＳｉを保護するための耐久
性の炭素エッチマスクの使用に関する。
の間の耐久性マスクによるＳｉの所定の領域の保護に関
する。より詳細には、この発明は塩素を含む雰囲気中で
のドライエッチング処理により溝（トレンチ）等を形成
する間において所定の領域のＳｉを保護するための耐久
性の炭素エッチマスクの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉ中におけるマイクロエレクトロニッ
ク素子（例えば、ＩＣや撮像素子等）、の作成では、例
えば電気的絶縁のための溝等のマイクロオプティカル及
びマイクロエレクトロニック双方の構成要素のための機
構（構成）を形成するために、エッチングプロセスが使
用される。このような非常に小さな、しばしばサブミク
ロンサイズの面積の構成要素を準備（形成）するため
に、高度の異方性を持つエッチングプロセスが要求され
る。すなわち、アンダーカット等のない非常に正確なエ
ッチングが要求される。このため、湿式エッチング技術
は、一般的に適さない。湿式処理におけるエッチング率
（レート）は、等方的であるか、あるいは結晶学的方向
（結晶方位）、すなわちＳｉの結晶構造に依存する。こ
れに反して、ドライエッチング技術では、結晶学的方向
にエッチングレートが依存することを避けることができ
（至適条件下において）、要求される異方性を提供する
ことができる。
ク素子（例えば、ＩＣや撮像素子等）、の作成では、例
えば電気的絶縁のための溝等のマイクロオプティカル及
びマイクロエレクトロニック双方の構成要素のための機
構（構成）を形成するために、エッチングプロセスが使
用される。このような非常に小さな、しばしばサブミク
ロンサイズの面積の構成要素を準備（形成）するため
に、高度の異方性を持つエッチングプロセスが要求され
る。すなわち、アンダーカット等のない非常に正確なエ
ッチングが要求される。このため、湿式エッチング技術
は、一般的に適さない。湿式処理におけるエッチング率
（レート）は、等方的であるか、あるいは結晶学的方向
（結晶方位）、すなわちＳｉの結晶構造に依存する。こ
れに反して、ドライエッチング技術では、結晶学的方向
にエッチングレートが依存することを避けることができ
（至適条件下において）、要求される異方性を提供する
ことができる。
【０００３】Ｓｉにおける異方性エッチングを提供する
ために使用されるドライ技術の主要部分は、反応を補助
する何等かの形態の化学（化学的反応）を利用するイオ
ンベース処理（イオンをベースとする処理）である。こ
のタイプのもっとも一般的技術には、反応性（リアクテ
ィブ）イオンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビー
ムエッチング（ＲＩＢＥ）、イオンビームアシスティッ
ドエッチング（ＩＢＡＥ）｛化学的アシスティッドイオ
ンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）としても知られる｝
が含まれる。反応を補助するためにこれらの技術で利用
される化学は、エッチング率を向上させ、揮発性のエッ
チング産物を形成し、また活性化イオン、帯電していな
い粒子（neutrals）及び／あるいはラジカルによるＳｉ
表面の損傷を最小限にとどめる。Ｓｉのドライエッチン
グ処理においては、塩素（原子、分子、帯電していない
粒子、ラジカル）を含む雰囲気は、適切な反応補助を提
供するために最も有用である。
ために使用されるドライ技術の主要部分は、反応を補助
する何等かの形態の化学（化学的反応）を利用するイオ
ンベース処理（イオンをベースとする処理）である。こ
のタイプのもっとも一般的技術には、反応性（リアクテ
ィブ）イオンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビー
ムエッチング（ＲＩＢＥ）、イオンビームアシスティッ
ドエッチング（ＩＢＡＥ）｛化学的アシスティッドイオ
ンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）としても知られる｝
が含まれる。反応を補助するためにこれらの技術で利用
される化学は、エッチング率を向上させ、揮発性のエッ
チング産物を形成し、また活性化イオン、帯電していな
い粒子（neutrals）及び／あるいはラジカルによるＳｉ
表面の損傷を最小限にとどめる。Ｓｉのドライエッチン
グ処理においては、塩素（原子、分子、帯電していない
粒子、ラジカル）を含む雰囲気は、適切な反応補助を提
供するために最も有用である。
【０００４】Ｓｉをエッチングするためのドライ技術が
用いる場合、基材の所定領域を保護するために、所定形
状のマスクが要求される。耐久性マスクは、しばしば特
別の価値を有する。「耐久性」の語は、ここで、エッチ
ングプロセスの間腐食に耐性のマスクと定義される。エ
ッチングプロセスの間腐食されず、あるいは形を変えな
い耐久性のマスクが理想的である。Ｓｉのドライエッチ
ングプロセスにおいて十分な耐久性を示すマスクでは、
Ｓｉのマスクに対するエッチング率が高くなければなら
ない。すなわち、エッチングの選択性は高くなければな
らない。
用いる場合、基材の所定領域を保護するために、所定形
状のマスクが要求される。耐久性マスクは、しばしば特
別の価値を有する。「耐久性」の語は、ここで、エッチ
ングプロセスの間腐食に耐性のマスクと定義される。エ
ッチングプロセスの間腐食されず、あるいは形を変えな
い耐久性のマスクが理想的である。Ｓｉのドライエッチ
ングプロセスにおいて十分な耐久性を示すマスクでは、
Ｓｉのマスクに対するエッチング率が高くなければなら
ない。すなわち、エッチングの選択性は高くなければな
らない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マスクは耐久性が低く、次のような問題があった。すな
わち、耐久性の低い物質のマスクは、いくつかの理由か
ら適当でない。第一に、エッチング機構の端の質（例え
ば、トレンチの側壁のシャープさ等）がマスク厚が増す
につれて低下する。第二に、マスク機構の面積がマスク
厚より小さい場合は、処理の間に離脱あるいは位置がシ
フトするので、不適切である。最後に、マスク端の腐食
は、望まれない領域内へのマスク物質の再堆積を生じさ
せ、全体としてのエッチングの質及び均一性を低下させ
る。
マスクは耐久性が低く、次のような問題があった。すな
わち、耐久性の低い物質のマスクは、いくつかの理由か
ら適当でない。第一に、エッチング機構の端の質（例え
ば、トレンチの側壁のシャープさ等）がマスク厚が増す
につれて低下する。第二に、マスク機構の面積がマスク
厚より小さい場合は、処理の間に離脱あるいは位置がシ
フトするので、不適切である。最後に、マスク端の腐食
は、望まれない領域内へのマスク物質の再堆積を生じさ
せ、全体としてのエッチングの質及び均一性を低下させ
る。
【０００６】化学的補助として塩素を含むガスを用いる
Ｓｉのドライエッチングにおいて、十分な耐久性を持つ
物はほとんど知られていない。すなわち、薄膜（厚さ
０．１ミクロン）として上塗りされたときに、２〜３ミ
クロンからかなりのミクロンの厚さまでのエッチングを
行うのに対し、耐久性を有する物質は、ほとんど知られ
ていない。フォトレジストは、エッチングマスクにもっ
とも一般的に用いられるが、深さ１０μｍのＳｉ溝のエ
ッチングを許容できるような耐久性を持たない。高耐久
性マスクに要求されるものは、上塗りしやすいこと、パ
ターン加工しやすいこと、及び除去しやすいことであ
る。
Ｓｉのドライエッチングにおいて、十分な耐久性を持つ
物はほとんど知られていない。すなわち、薄膜（厚さ
０．１ミクロン）として上塗りされたときに、２〜３ミ
クロンからかなりのミクロンの厚さまでのエッチングを
行うのに対し、耐久性を有する物質は、ほとんど知られ
ていない。フォトレジストは、エッチングマスクにもっ
とも一般的に用いられるが、深さ１０μｍのＳｉ溝のエ
ッチングを許容できるような耐久性を持たない。高耐久
性マスクに要求されるものは、上塗りしやすいこと、パ
ターン加工しやすいこと、及び除去しやすいことであ
る。
【０００７】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は、塩素を含む雰囲気におけるＳｉのドラ
イエッチプロセッシングのための、耐久性のあるマスク
を提供することである。まったく予期しなかったこと
に、我々は非晶質炭素で形成されたマスクが塩素を含む
雰囲気中でのドライエッチプロセッシングの間、塩素の
攻撃に耐性であることを発見した。そして、非晶質炭素
は、ドライプロセッシング技術による上塗りと除去が可
能である。
り、その目的は、塩素を含む雰囲気におけるＳｉのドラ
イエッチプロセッシングのための、耐久性のあるマスク
を提供することである。まったく予期しなかったこと
に、我々は非晶質炭素で形成されたマスクが塩素を含む
雰囲気中でのドライエッチプロセッシングの間、塩素の
攻撃に耐性であることを発見した。そして、非晶質炭素
は、ドライプロセッシング技術による上塗りと除去が可
能である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｓｉのドライ
エッチング方法であって、（ａ）Ｓｉ上に塩素に耐性で
ある非晶質炭素層を形成するステップと、（ｂ）ドライ
処理によって上記非晶質炭素層中に窓を形成して、この
部分のＳｉを露出し、上記Ｓｉに対するマスクを形成す
るステップと、（ｃ）塩素を含む雰囲気中で上記マスク
中の窓を通して上記Ｓｉのドライエッチング処理を行う
ステップと、（ｄ）上記マスクを除去するステップと、
を有することを特徴とする。
エッチング方法であって、（ａ）Ｓｉ上に塩素に耐性で
ある非晶質炭素層を形成するステップと、（ｂ）ドライ
処理によって上記非晶質炭素層中に窓を形成して、この
部分のＳｉを露出し、上記Ｓｉに対するマスクを形成す
るステップと、（ｃ）塩素を含む雰囲気中で上記マスク
中の窓を通して上記Ｓｉのドライエッチング処理を行う
ステップと、（ｄ）上記マスクを除去するステップと、
を有することを特徴とする。
【０００９】また、上記非晶質炭素は、ここに取り込ま
れた水素を含むことを特徴とする。さらに、上記マスク
はドライ処理で除去されることを特徴とする。
れた水素を含むことを特徴とする。さらに、上記マスク
はドライ処理で除去されることを特徴とする。
【００１０】また、本発明は、塩素を含む雰囲気による
Ｓｉのドライエッチング処理において使用するための耐
性のマスクであって、塩素に対し耐性である非晶質炭素
によって構成され、Ｓｉ上に形成されると共に、上記Ｓ
ｉを露出する窓を有することを特徴とする。
Ｓｉのドライエッチング処理において使用するための耐
性のマスクであって、塩素に対し耐性である非晶質炭素
によって構成され、Ｓｉ上に形成されると共に、上記Ｓ
ｉを露出する窓を有することを特徴とする。
【００１１】
【作用】このように、マスクを非晶質炭素で形成してい
る。この非晶質炭素は塩素に対する耐久性が非常に大き
い。このため、Ｓｉの塩素雰囲気でのドライエッチング
において、マスクがエッチングされることがほとんどな
く、好適なＳｉのエッチングを行うことができる。
る。この非晶質炭素は塩素に対する耐久性が非常に大き
い。このため、Ｓｉの塩素雰囲気でのドライエッチング
において、マスクがエッチングされることがほとんどな
く、好適なＳｉのエッチングを行うことができる。
【００１２】このように、本発明は、リソグラフィック
パターン加工において、湿式エッチングステップが要求
されない。また、非晶質炭素マスクが塩素に対する耐久
性が大きいため、塩素を含む雰囲気中でのドライエッチ
ング処理による溝等の形成が非常に容易である。
パターン加工において、湿式エッチングステップが要求
されない。また、非晶質炭素マスクが塩素に対する耐久
性が大きいため、塩素を含む雰囲気中でのドライエッチ
ング処理による溝等の形成が非常に容易である。
【００１３】
【実施例】非晶質炭素のマスクは、例えば、ｒｆプラズ
マ中におけるメタンを分解するプラズマアシスティッド
ＣＶＤにより形成される。他の炭化水素は、メタンと置
換可能であり、幅広い処理条件で非晶質炭素のマスクを
形成することができる。また、この物質（非晶質炭素）
の堆積（例えば、蒸着）のために各種の代替技術が同様
に使用可能である。すなわち、プラズマアシスティッド
ＣＶＤのバリエーションである、真空放電（ｒｆ及びＤ
Ｃ）スパッタ堆積法、シングル及びデュアルイオンビー
ム堆積法、反応性イオンビーム堆積法、蒸発法、イオン
注入法といった方法等が利用可能である。選択された堆
積技術によって、炭素マスクの物理化学的性質は、変化
する。すなわち化学的性質は、非晶質炭素（ａ−ｃ）か
ら水素添加非晶質炭素（ａ−ｃ：Ｈ）へ、また物理的性
質はダイヤモンド様からグラファイト様へと変化する。
マ中におけるメタンを分解するプラズマアシスティッド
ＣＶＤにより形成される。他の炭化水素は、メタンと置
換可能であり、幅広い処理条件で非晶質炭素のマスクを
形成することができる。また、この物質（非晶質炭素）
の堆積（例えば、蒸着）のために各種の代替技術が同様
に使用可能である。すなわち、プラズマアシスティッド
ＣＶＤのバリエーションである、真空放電（ｒｆ及びＤ
Ｃ）スパッタ堆積法、シングル及びデュアルイオンビー
ム堆積法、反応性イオンビーム堆積法、蒸発法、イオン
注入法といった方法等が利用可能である。選択された堆
積技術によって、炭素マスクの物理化学的性質は、変化
する。すなわち化学的性質は、非晶質炭素（ａ−ｃ）か
ら水素添加非晶質炭素（ａ−ｃ：Ｈ）へ、また物理的性
質はダイヤモンド様からグラファイト様へと変化する。
【００１４】高耐久マスクとして供される非晶質炭素
は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いたルーチ
ン試験により、以下に示した実施例Ι及びΠのように容
易に測定される。耐久性を考慮すると、Ｓｉと非晶質炭
素のエッチングレート（Ｓｉのエッチング速度と非晶質
炭素のエッチング速度の比）は、３：１以上となるべき
であり、典型的には６：１である。この耐久性が確立さ
れる時の雰囲気は、Ｓｉのドライエッチングに適したも
のであれば、どのようなものであっても良く、実施例で
示されたＢＣｌ3 、ＢＣｌ3 ／Ａｒ等以外の塩素を含む
ガスが混合ガスでも良い。
は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いたルーチ
ン試験により、以下に示した実施例Ι及びΠのように容
易に測定される。耐久性を考慮すると、Ｓｉと非晶質炭
素のエッチングレート（Ｓｉのエッチング速度と非晶質
炭素のエッチング速度の比）は、３：１以上となるべき
であり、典型的には６：１である。この耐久性が確立さ
れる時の雰囲気は、Ｓｉのドライエッチングに適したも
のであれば、どのようなものであっても良く、実施例で
示されたＢＣｌ3 、ＢＣｌ3 ／Ａｒ等以外の塩素を含む
ガスが混合ガスでも良い。
【００１５】図１ａで示したように、非晶質炭素層１２
は基材１０上に堆積されるが、Ｓｉの基材１０はＳｉＯ
2 、Ｓｉ3 Ｏ4 あるいは非晶質シリコン等の物質のオー
バーコーティング層１１を含んでも良い。粒子の境界構
造の転写を妨ぐために、オーバーコーティング層１１と
して非晶質体が好ましい。このオーバーコーティング層
１１が存在すると、このオーバーコーティング層１１は
非晶質炭素のための接着層として機能し、非晶質炭素の
堆積の間においては、Ｓｉの表面をイオン衝撃による損
傷から保護する。
は基材１０上に堆積されるが、Ｓｉの基材１０はＳｉＯ
2 、Ｓｉ3 Ｏ4 あるいは非晶質シリコン等の物質のオー
バーコーティング層１１を含んでも良い。粒子の境界構
造の転写を妨ぐために、オーバーコーティング層１１と
して非晶質体が好ましい。このオーバーコーティング層
１１が存在すると、このオーバーコーティング層１１は
非晶質炭素のための接着層として機能し、非晶質炭素の
堆積の間においては、Ｓｉの表面をイオン衝撃による損
傷から保護する。
【００１６】図１ｂで示したように、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3
Ｏ4 あるいは非晶質シリコン等の物質の薄層は、非晶質
炭素層の上に上塗りされる。再び、非晶質体が粒界面の
転写を妨ぐめに、好ましい。リソグラフィックにパター
ン加工できる物質、たとえばフォトレジストあるいは電
子ビーム感光性レジスト等からなるリソグラフィックパ
ターン加工層１４が、その後図１ｃで示されたように、
マスクパターン転写層１３に上塗りされる。リソグラフ
ィックパターン加工層１４は、その後露光、現像され、
図１ｄで示されたようなパターンが提供される。次の反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）ステップは、図２ａで
示したように、リソグラフィックパターン加工層１４に
おけるパターンの露出領域を介して選択的にマスクパタ
ーン転写層１３をエッチングするために、適切なガス化
学とともに使用される。代替可能なドライエッチング技
術は、都合の良いときはいつでも、この記載中で特定さ
れるどのＲＩＥステップに置換できる。マスクパターン
転写層１３がＳｉＯ2 あるいは非晶質シリコンから構成
される場合、ＣＦ4 ／Ｏ2 （９６体積％ＣＦ4 、４体積
％Ｏ2 ）のようなフレオン／酸素ガス混合が、ＲＩＥに
よってこの層を選択的に除去するために使用され得る。
その後、酸素（Ｏ2 ）を用いたＲＩＥドライエッチング
により、マスクパターン転写層１３にマスクパターンを
選択的に非晶質炭素層１２に転写し、非晶質炭素層１２
に窓をあける。このエッチングは、リソグラフィックに
パターン加工できるリソグラフィックパターン加工層１
４を除去するためにも使用される（図２ｂ）。サンプル
（ウェハー）は、その後残存しているマスクパターン転
写層１３を除去するために、適当な選択されたガスを用
いたＲＩＥによってドライエッチングされる（図２
ｃ）。適切な物質の選定により、このＲＩＥステップも
また、それが存在するときはオーバーコーティング層１
１のパターン加工に有用である（図２ｄ）。この時点に
おいて、Ｓｉ基材と接触するパターン加工された窓を有
する非晶質炭素マスクの形成処理が完了し、ウェハーの
塩素を含む雰囲気中でのドライエッチングの準備が整
う。
Ｏ4 あるいは非晶質シリコン等の物質の薄層は、非晶質
炭素層の上に上塗りされる。再び、非晶質体が粒界面の
転写を妨ぐめに、好ましい。リソグラフィックにパター
ン加工できる物質、たとえばフォトレジストあるいは電
子ビーム感光性レジスト等からなるリソグラフィックパ
ターン加工層１４が、その後図１ｃで示されたように、
マスクパターン転写層１３に上塗りされる。リソグラフ
ィックパターン加工層１４は、その後露光、現像され、
図１ｄで示されたようなパターンが提供される。次の反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）ステップは、図２ａで
示したように、リソグラフィックパターン加工層１４に
おけるパターンの露出領域を介して選択的にマスクパタ
ーン転写層１３をエッチングするために、適切なガス化
学とともに使用される。代替可能なドライエッチング技
術は、都合の良いときはいつでも、この記載中で特定さ
れるどのＲＩＥステップに置換できる。マスクパターン
転写層１３がＳｉＯ2 あるいは非晶質シリコンから構成
される場合、ＣＦ4 ／Ｏ2 （９６体積％ＣＦ4 、４体積
％Ｏ2 ）のようなフレオン／酸素ガス混合が、ＲＩＥに
よってこの層を選択的に除去するために使用され得る。
その後、酸素（Ｏ2 ）を用いたＲＩＥドライエッチング
により、マスクパターン転写層１３にマスクパターンを
選択的に非晶質炭素層１２に転写し、非晶質炭素層１２
に窓をあける。このエッチングは、リソグラフィックに
パターン加工できるリソグラフィックパターン加工層１
４を除去するためにも使用される（図２ｂ）。サンプル
（ウェハー）は、その後残存しているマスクパターン転
写層１３を除去するために、適当な選択されたガスを用
いたＲＩＥによってドライエッチングされる（図２
ｃ）。適切な物質の選定により、このＲＩＥステップも
また、それが存在するときはオーバーコーティング層１
１のパターン加工に有用である（図２ｄ）。この時点に
おいて、Ｓｉ基材と接触するパターン加工された窓を有
する非晶質炭素マスクの形成処理が完了し、ウェハーの
塩素を含む雰囲気中でのドライエッチングの準備が整
う。
【００１７】引き続きパターンＳｉへの転写（図３ａ）
が行われ、非晶質炭素層１２はＯ2 中でのＲＩＥによっ
て除去される（図３ｂ）。最後に、オーバーコーティン
グ層１１が存在するときは、上述のパターン転写の間に
用いられる条件と同様の条件下で、ＲＩＥによって除去
される（図３ｃ）。
が行われ、非晶質炭素層１２はＯ2 中でのＲＩＥによっ
て除去される（図３ｂ）。最後に、オーバーコーティン
グ層１１が存在するときは、上述のパターン転写の間に
用いられる条件と同様の条件下で、ＲＩＥによって除去
される（図３ｃ）。
【００１８】次に、具体的な実験例について説明する。
【００１９】ＲＩＥを用いた、塩素を含む雰囲気中での
Ｓｉのドライエッチングプロセッシングにおける耐久性
の非晶質炭素マスクの２つの例をここに示す。便宜上の
理由だけから、これらの実験において非晶質炭素のパタ
ーン加工に使用された手段は、上述の実施例に記載され
た手段とは異なっている。エッチングの異方性もまた、
第一実験例では考慮されていない。この面では最適化し
ないＲＩＥ条件が、提示されている。
Ｓｉのドライエッチングプロセッシングにおける耐久性
の非晶質炭素マスクの２つの例をここに示す。便宜上の
理由だけから、これらの実験において非晶質炭素のパタ
ーン加工に使用された手段は、上述の実施例に記載され
た手段とは異なっている。エッチングの異方性もまた、
第一実験例では考慮されていない。この面では最適化し
ないＲＩＥ条件が、提示されている。
【００２０】第一の実験例において、厚さ１．３８μの
非晶質炭素層が厚さ０．３４μのＳｉ基材上にあるエバ
ポレートされたＳｉＯ2 密着／保護層上に堆積される。
非晶質炭素層は、プラズマアシスティッドＣＶＤ技術に
よって、自己バイアス電圧１６００Ｖ、メタン圧１６μ
Ｔｏｒｒの条件かでｒｆ印加電極上に堆積される。フォ
トレジストが形成され、イミダゾールベース（Imidazol
e-based ）のフォトレジストのリフトオフプロセスを適
用することにより、パターン加工される。リフトオフ処
理のための適切なフォトレジストプロファイルを準備し
た後、アルミニウムがそのプロファイルの上に、０．１
μの厚さで堆積される。非晶質炭素層の表面上に生じた
アルミニウムのリフトオフパターンは、その後Ｏ2 圧４
０μＴｏｒｒ、３００ＷのＲＩＥを用いて非晶質炭素層
に転写される。再び、ＣＦ4 ／Ｏ2 （９６体積％Ｃ
Ｆ4 、４体積％Ｏ2 ）圧、１００μＴｏｒｒ、３００Ｗ
のＲＩＥが、ＳｉＯ2 密着／保護層のパターン転写に用
いられる。そのサンプルからアルミニウムをはがすため
に、湿式エッチングが次に使用される。非晶質炭素及び
ＳｉＯ2 マスク層中の窓を通して、Ｓｉ基材中に３．０
μの深さの機構が、４００ＷのでＲＩＥ（圧１２５μＴ
ｏｒｒ、ＢｌＣｌ3 の流量２０ｆｅｅｔ3 ／分、Ｃｌ2
の流量３０ｆｅｅｔ3 ／分、Ｎ2 の流量３０ｆｅｅｔ3
／分）を用いて、ドライエッチングされる。これらの条
件下で、Ｓｉの非晶質炭素に対するエッチング比の選択
性は、４：１であった。圧４０μＴｏｒｒのＯ2 中３０
０ＷでのＲＩＥは、残存非晶質炭素の除去に用いられ、
圧１００μＴｏｒｒのＣＦ4 ／Ｏ2 （９６体積％Ｃ
Ｆ4 、４体積％Ｏ2 ）、３００ＷでＲＩＥがＳｉＯ2 密
着／保護層を除去するために、使用される。
非晶質炭素層が厚さ０．３４μのＳｉ基材上にあるエバ
ポレートされたＳｉＯ2 密着／保護層上に堆積される。
非晶質炭素層は、プラズマアシスティッドＣＶＤ技術に
よって、自己バイアス電圧１６００Ｖ、メタン圧１６μ
Ｔｏｒｒの条件かでｒｆ印加電極上に堆積される。フォ
トレジストが形成され、イミダゾールベース（Imidazol
e-based ）のフォトレジストのリフトオフプロセスを適
用することにより、パターン加工される。リフトオフ処
理のための適切なフォトレジストプロファイルを準備し
た後、アルミニウムがそのプロファイルの上に、０．１
μの厚さで堆積される。非晶質炭素層の表面上に生じた
アルミニウムのリフトオフパターンは、その後Ｏ2 圧４
０μＴｏｒｒ、３００ＷのＲＩＥを用いて非晶質炭素層
に転写される。再び、ＣＦ4 ／Ｏ2 （９６体積％Ｃ
Ｆ4 、４体積％Ｏ2 ）圧、１００μＴｏｒｒ、３００Ｗ
のＲＩＥが、ＳｉＯ2 密着／保護層のパターン転写に用
いられる。そのサンプルからアルミニウムをはがすため
に、湿式エッチングが次に使用される。非晶質炭素及び
ＳｉＯ2 マスク層中の窓を通して、Ｓｉ基材中に３．０
μの深さの機構が、４００ＷのでＲＩＥ（圧１２５μＴ
ｏｒｒ、ＢｌＣｌ3 の流量２０ｆｅｅｔ3 ／分、Ｃｌ2
の流量３０ｆｅｅｔ3 ／分、Ｎ2 の流量３０ｆｅｅｔ3
／分）を用いて、ドライエッチングされる。これらの条
件下で、Ｓｉの非晶質炭素に対するエッチング比の選択
性は、４：１であった。圧４０μＴｏｒｒのＯ2 中３０
０ＷでのＲＩＥは、残存非晶質炭素の除去に用いられ、
圧１００μＴｏｒｒのＣＦ4 ／Ｏ2 （９６体積％Ｃ
Ｆ4 、４体積％Ｏ2 ）、３００ＷでＲＩＥがＳｉＯ2 密
着／保護層を除去するために、使用される。
【００２１】第二の例は、ＳｉのＲＩＥエッチングが炭
素マスクの選択性を向上させるために変更されただけ
で、他は第一の例と同じである。この場合シリコンは、
１２５μＴｏｒｒ、ＢｌＣｌ3 の流量２０ｆｅｅｔ3 ／
分、Ｃｌ2 の流量３０ｆｅｅｔ3 ／分を用いた２５０Ｗ
でのＲＩＥによりエッチングされる。これらの条件下
で、たとえばＳｉの非晶質炭素に対するエッチング比の
選択性は、６：１であった。
素マスクの選択性を向上させるために変更されただけ
で、他は第一の例と同じである。この場合シリコンは、
１２５μＴｏｒｒ、ＢｌＣｌ3 の流量２０ｆｅｅｔ3 ／
分、Ｃｌ2 の流量３０ｆｅｅｔ3 ／分を用いた２５０Ｗ
でのＲＩＥによりエッチングされる。これらの条件下
で、たとえばＳｉの非晶質炭素に対するエッチング比の
選択性は、６：１であった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｓｉパターニングのためのマスクとして、非晶質炭素か
らなるマスクを利用した。このマスク、塩素雰囲気下の
ドライエッチングにおいて、十分な耐久性を有し、好適
なＳｉのパターニングを行うことができる。
Ｓｉパターニングのためのマスクとして、非晶質炭素か
らなるマスクを利用した。このマスク、塩素雰囲気下の
ドライエッチングにおいて、十分な耐久性を有し、好適
なＳｉのパターニングを行うことができる。
【図１】塩素の攻撃に耐性の耐久性マスクを形成し、除
去するための方法の各段階における、断面図である。
去するための方法の各段階における、断面図である。
【図２】塩素の攻撃に耐性の耐久性マスクを形成し、除
去するための方法の各段階における、断面図である。
去するための方法の各段階における、断面図である。
【図３】塩素の攻撃に耐性の耐久性マスクを形成し、除
去するための方法の各段階における、断面図である。
去するための方法の各段階における、断面図である。
１０ 基材 １１ オーバーコーティング層 １２ 非晶質炭素層 １３ マスクパターン転写層 １４ リソグラフィックパターン加工層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール ルーカス ロッセル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウエブスター アップル オーチャード レン 519
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｉのドライエッチング方法であって、 （ａ）Ｓｉ上に塩素に耐性である非晶質炭素層を形成す
るステップと、 （ｂ）ドライ処理によって上記非晶質炭素層中に窓を形
成して、この部分のＳｉを露出し、上記Ｓｉに対するマ
スクを形成するステップと、 （ｃ）塩素を含む雰囲気中で上記マスク中の窓を通して
上記Ｓｉのドライエッチング処理を行うステップと、 （ｄ）上記マスクを除去するステップと、 を有することを特徴とする。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法であって、上記非晶
質炭素は、ここに取り込まれた水素を含む。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法であって、上記マス
クはドライ処理で除去される。 - 【請求項４】 塩素を含む雰囲気によるＳｉのドライエ
ッチング処理において使用するための耐性のマスクであ
って、 塩素に対し耐性である非晶質炭素によって構成され、Ｓ
ｉ上に形成されると共に、上記Ｓｉを露出する窓を有す
ることを特徴とする。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US71176691A | 1991-06-07 | 1991-06-07 | |
| US711766 | 1991-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175167A true JPH05175167A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=24859431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4144141A Pending JPH05175167A (ja) | 1991-06-07 | 1992-06-04 | Ｓｉのドライエッチング方法及びこれに使用するための炭素マスク |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0517627A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05175167A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005535119A (ja) * | 2002-07-31 | 2005-11-17 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | 半導体デバイス製造過程におけるパターンの変形とフォトマスクの汚染の抑制方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6767824B2 (en) | 2002-09-23 | 2004-07-27 | Padmapani C. Nallan | Method of fabricating a gate structure of a field effect transistor using an alpha-carbon mask |
| DE10339988B4 (de) | 2003-08-29 | 2008-06-12 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Verfahren zur Herstellung einer antireflektierenden Schicht |
| EP1658635A1 (en) * | 2003-08-29 | 2006-05-24 | Advanced Micro Devices, Inc. | A method of forming a TEOS cap layer at low temperature and reduced deposition rate |
| US7015113B2 (en) * | 2004-04-01 | 2006-03-21 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming trench isolation regions |
| DE102005014749B4 (de) * | 2005-03-31 | 2010-12-23 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Verfahren zur Herstellung eines Transistors mit einem erhöhten Drain- und Sourcegebiet mittels einer Drei-Schicht-Hartmaske für die Gatestrukturierung |
| CN104851782B (zh) * | 2015-04-09 | 2018-01-19 | 电子科技大学 | 一种4H‑SiC UMOSFET栅槽的制作方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4663183A (en) * | 1984-09-10 | 1987-05-05 | Energy Conversion Devices, Inc. | Glow discharge method of applying a carbon coating onto a substrate |
| JPH0258221A (ja) * | 1988-08-23 | 1990-02-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 炭素または炭素を主成分とするマスクを用いたエッチング方法 |
-
1992
- 1992-06-03 EP EP92420184A patent/EP0517627A1/en not_active Withdrawn
- 1992-06-04 JP JP4144141A patent/JPH05175167A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005535119A (ja) * | 2002-07-31 | 2005-11-17 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | 半導体デバイス製造過程におけるパターンの変形とフォトマスクの汚染の抑制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0517627A1 (en) | 1992-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5378316A (en) | High durability mask for dry etch processing of GaAs | |
| US5160407A (en) | Low pressure anisotropic etch process for tantalum silicide or titanium silicide layer formed over polysilicon layer deposited on silicon oxide layer on semiconductor wafer | |
| US6461974B1 (en) | High temperature tungsten etching process | |
| US8039389B2 (en) | Semiconductor device having an organic anti-reflective coating (ARC) and method therefor | |
| US5176792A (en) | Method for forming patterned tungsten layers | |
| US5091047A (en) | Plasma etching using a bilayer mask | |
| JPH02244507A (ja) | インジウムすず酸化物薄層のエッチング方法及び透明電気導電パターンの形成方法 | |
| US5185293A (en) | Method of forming and aligning patterns in deposted overlaying on GaAs | |
| US20030003374A1 (en) | Etch process for photolithographic reticle manufacturing with improved etch bias | |
| JPH05175167A (ja) | Ｓｉのドライエッチング方法及びこれに使用するための炭素マスク | |
| Pang et al. | Pattern transfer by dry etching through stencil masks | |
| US7067429B2 (en) | Processing method of forming MRAM circuitry | |
| US20040000535A1 (en) | Process for etching photomasks | |
| Jurgensen et al. | Tungsten patterning for 1: 1 x‐ray masks | |
| JPH03174724A (ja) | パターン形成方法 | |
| EP0531232A2 (en) | High durability mask for use in selective area, epitaxial regrowth of GaAs | |
| EP0260201B1 (en) | Plasma etching using a bilayer mask | |
| US20080108224A1 (en) | Patterning methods | |
| US20020028394A1 (en) | Method for manufacturing a membrane mask | |
| Aoki et al. | Low-Temperature Etching of 0.2 µm Al Patterns Using a SiO2 Mask | |
| TW200414301A (en) | Forming bilayer resist patterns | |
| JP2768462B2 (ja) | 集積回路デバイスの製造方法 | |
| JP4792666B2 (ja) | ステンシルマスク、その製造方法及び露光方法 | |
| JPH098002A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JPH07122534A (ja) | 白金のエッチング方法 |