JPH06163478A - 半導体のドライエッチング方法 - Google Patents
半導体のドライエッチング方法Info
- Publication number
- JPH06163478A JPH06163478A JP43A JP33363992A JPH06163478A JP H06163478 A JPH06163478 A JP H06163478A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 33363992 A JP33363992 A JP 33363992A JP H06163478 A JPH06163478 A JP H06163478A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- etching
- sio
- substrate
- deep groove
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 title claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 71
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 claims 1
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 claims 1
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 11
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910003691 SiBr Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 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
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (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】シリコン基板に形状の整った非常に深い深溝を
効率良く高精度に形成すること。 【構成】ドライエッチング装置に、RIE(反応性イオン・
エッチング)装置を用い、エッチングガスには、Br系ガ
スとしてHBr 、F 系ガスとしてSF6 とSiF4、それからHe
ガスを含むO2ガスを用いた。結果として対SiO2選択比が
飛躍的に増大して、側壁角度がほぼ90度のわずかなテー
パー性を保ちつつ、今まで実現できなかったより深い深
溝を再現性良く形状良好に形成することができた。例と
して、SOI基板上に全く良好な深さ20μmの深溝が
形成できた。
効率良く高精度に形成すること。 【構成】ドライエッチング装置に、RIE(反応性イオン・
エッチング)装置を用い、エッチングガスには、Br系ガ
スとしてHBr 、F 系ガスとしてSF6 とSiF4、それからHe
ガスを含むO2ガスを用いた。結果として対SiO2選択比が
飛躍的に増大して、側壁角度がほぼ90度のわずかなテー
パー性を保ちつつ、今まで実現できなかったより深い深
溝を再現性良く形状良好に形成することができた。例と
して、SOI基板上に全く良好な深さ20μmの深溝が
形成できた。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン(Si)基板をド
ライエッチングによって深溝形状や深孔形状などを加工
する方法に関し、特にDRAM半導体装置などのSiを材料と
した製品を製造する分野に役立つ。
ライエッチングによって深溝形状や深孔形状などを加工
する方法に関し、特にDRAM半導体装置などのSiを材料と
した製品を製造する分野に役立つ。
【0002】
【従来の技術】本発明が解決しようとして対象としてい
る、表面を選択的に深く掘り下げる深溝(トレンチ)の
形状は、半導体の高集積化、高耐圧化を実現させるため
に必要とされている。この形状は、半導体製造過程上お
よび半導体特性上から、図1の(a)に示すように、側
面がわずかにテ−パ−状に傾きかつ滑らかで、底部の形
状も半円形であることが望ましく、その形成技術の確立
が必要となっている。望ましくない形状は、図1の
(b)から(h)に示すような形状である。
る、表面を選択的に深く掘り下げる深溝(トレンチ)の
形状は、半導体の高集積化、高耐圧化を実現させるため
に必要とされている。この形状は、半導体製造過程上お
よび半導体特性上から、図1の(a)に示すように、側
面がわずかにテ−パ−状に傾きかつ滑らかで、底部の形
状も半円形であることが望ましく、その形成技術の確立
が必要となっている。望ましくない形状は、図1の
(b)から(h)に示すような形状である。
【0003】従来、Siのドライエッチングは、深溝(深
孔形状も同様、以下深溝のみをあげる)に限らず、特公
昭57-11954号公報や特公昭59-22374号公報で開示されて
いるごとく、フッ素を含有するガス(以下「 F系ガス」
と記す)、塩素を含有するガス(以下「Cl系ガス」と記
す)、臭素を含有するガス(以下「Br系ガス」と記す)
などが一般に用いられている。通常、深溝の形成は、図
2に示すように,Si基板201上に絶縁体SiO2のマスク
202を形成した後(図2の(a))、マスクをパタ−
ン形成し(図2の(b))、エッチングを行う(図2の
(c))。なお、集積回路形成等の工程は省略してあ
る。
孔形状も同様、以下深溝のみをあげる)に限らず、特公
昭57-11954号公報や特公昭59-22374号公報で開示されて
いるごとく、フッ素を含有するガス(以下「 F系ガス」
と記す)、塩素を含有するガス(以下「Cl系ガス」と記
す)、臭素を含有するガス(以下「Br系ガス」と記す)
などが一般に用いられている。通常、深溝の形成は、図
2に示すように,Si基板201上に絶縁体SiO2のマスク
202を形成した後(図2の(a))、マスクをパタ−
ン形成し(図2の(b))、エッチングを行う(図2の
(c))。なお、集積回路形成等の工程は省略してあ
る。
【0004】現在、深溝の形成は、例えばRIE(Reactive
Ion Etching: 反応性イオン・エッチング)装置を用い
てBr系ガス、F 系ガス、Cl系ガスなどのガス雰囲気中で
エッチングすることでその実現が試みられているけれど
も、まだ生産に結びつく確実な安定した製造方法は確立
していない。また通常、多結晶Siのエッチングでは酸素
ガスが使用されるが、単結晶Siのエッチングでは酸素ガ
スはエッチング残渣が発生しやすく、等方的になりやす
いので使用されることはなかった。
Ion Etching: 反応性イオン・エッチング)装置を用い
てBr系ガス、F 系ガス、Cl系ガスなどのガス雰囲気中で
エッチングすることでその実現が試みられているけれど
も、まだ生産に結びつく確実な安定した製造方法は確立
していない。また通常、多結晶Siのエッチングでは酸素
ガスが使用されるが、単結晶Siのエッチングでは酸素ガ
スはエッチング残渣が発生しやすく、等方的になりやす
いので使用されることはなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図2の
(c)の深溝の形成の時、この工程で、Si基板201部
分だけではなく、SiO2マスク202もわずかにエッチン
グされ薄くなる(図2の203)。このマスクの減少の
しにくさの程度を示すのが「対SiO2選択比」で、この値
が大きいほど深溝が作りやすい。対SiO2選択比が小さい
値だと所定の深さまでエッチングされる前にマスクが無
くなり基板のSiが浸食されてしまうからである。従っ
て対SiO2選択比の大きいエッチングガスが求められる
が、一般的にエッチング生成物が高揮発性となる F系ガ
スは対SiO2選択比が低く、かつ全方向へ反応がすすむと
いう等方性エッチングになりやすいという問題がある。
また、一般的に F系ガス、Cl系ガス、Br系ガスの順でエ
ッチング残留物の量が増えるという問題がある。けれど
も、上記の順で、後者ほど側壁形状は整ってくるという
利点はある。
(c)の深溝の形成の時、この工程で、Si基板201部
分だけではなく、SiO2マスク202もわずかにエッチン
グされ薄くなる(図2の203)。このマスクの減少の
しにくさの程度を示すのが「対SiO2選択比」で、この値
が大きいほど深溝が作りやすい。対SiO2選択比が小さい
値だと所定の深さまでエッチングされる前にマスクが無
くなり基板のSiが浸食されてしまうからである。従っ
て対SiO2選択比の大きいエッチングガスが求められる
が、一般的にエッチング生成物が高揮発性となる F系ガ
スは対SiO2選択比が低く、かつ全方向へ反応がすすむと
いう等方性エッチングになりやすいという問題がある。
また、一般的に F系ガス、Cl系ガス、Br系ガスの順でエ
ッチング残留物の量が増えるという問題がある。けれど
も、上記の順で、後者ほど側壁形状は整ってくるという
利点はある。
【0006】従来の技術では、特公昭59-67635号公報に
開示されているように、Siを垂直にエッチングする一般
的な方法が提供されているが、この方法による深溝は5
μm程度までで、これ以上深くエッチングしようとする
と、深溝の形状が一様でなくなったり、逆に形状を追求
すると、エッチング残渣が発生したりする問題があった
りして、必ずしも安定した形状の、かつ高精度な満足の
行く深溝を形成するに至っていなかった。このため、様
々なエッチングガスの特徴を引き出せるようにガスを混
合して用いている場合もあるが、やはり生産に結びつく
確実な方法は提案されていない。
開示されているように、Siを垂直にエッチングする一般
的な方法が提供されているが、この方法による深溝は5
μm程度までで、これ以上深くエッチングしようとする
と、深溝の形状が一様でなくなったり、逆に形状を追求
すると、エッチング残渣が発生したりする問題があった
りして、必ずしも安定した形状の、かつ高精度な満足の
行く深溝を形成するに至っていなかった。このため、様
々なエッチングガスの特徴を引き出せるようにガスを混
合して用いている場合もあるが、やはり生産に結びつく
確実な方法は提案されていない。
【0007】また、米国特許4784720 に、深溝の側壁に
堆積物を選択的に付着させて深溝の形状を制御すること
が開示されているが、形状のみの追求であり、他の特性
(選択比、エッチング残渣など)については考慮されて
おらず、量産化するのは難しい。
堆積物を選択的に付着させて深溝の形状を制御すること
が開示されているが、形状のみの追求であり、他の特性
(選択比、エッチング残渣など)については考慮されて
おらず、量産化するのは難しい。
【0008】本発明は上記の問題点を解決するために、
形状の整った非常に深い深溝形成を効率良く高精度に実
現することが目的である。
形状の整った非常に深い深溝形成を効率良く高精度に実
現することが目的である。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、シリコン基板のエッチングガスとして、臭素を
含有するガスと、SF6 又はNF3 の少なくとも一種を含有
するガスと、酸素を含むガス(以下「O2系ガス」と記
す)とを混合したガスを構成し、ドライエッチングす
る。
ために、シリコン基板のエッチングガスとして、臭素を
含有するガスと、SF6 又はNF3 の少なくとも一種を含有
するガスと、酸素を含むガス(以下「O2系ガス」と記
す)とを混合したガスを構成し、ドライエッチングす
る。
【0010】
【作用】上記の構成によるエッチングガスで、後述の実
施例で明らかにされるような各種のパラメ−タを設計に
合わせて適切な値に設定してエッチングすると、主とし
て、Brを含むガスによってSi基板のエッチングが進み、
SF6 又はNF3 ガスによって生成物が除去され、O2系ガス
によってSiO2マスクが保護され、結果として対SiO2選択
比が増大されて目標の深溝形状が形成される。
施例で明らかにされるような各種のパラメ−タを設計に
合わせて適切な値に設定してエッチングすると、主とし
て、Brを含むガスによってSi基板のエッチングが進み、
SF6 又はNF3 ガスによって生成物が除去され、O2系ガス
によってSiO2マスクが保護され、結果として対SiO2選択
比が増大されて目標の深溝形状が形成される。
【0011】
【発明の効果】後述の実施例で明らかにされるように、
当実施例に示すガス構成によって対SiO2選択比を飛躍的
に高める事ができ、深溝の側壁の角度をほぼ90度近く
のわずかのテーパー性を保ちつつ、今まで実現できなか
ったより深い深溝を再現性良く形状良好に形成する方法
を提供できた。
当実施例に示すガス構成によって対SiO2選択比を飛躍的
に高める事ができ、深溝の側壁の角度をほぼ90度近く
のわずかのテーパー性を保ちつつ、今まで実現できなか
ったより深い深溝を再現性良く形状良好に形成する方法
を提供できた。
【0012】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。ドライエッチング装置として、図3の模式断面
図に示すようなRIE(Reactive IonEtching: 反応性イオ
ン・エッチング)装置を用いた。RIE 装置の代わりにEC
R(Electron Cyclotron Resonance)装置でも良い。図3
において、エッチング槽301に上部電極304と下部
電極305があり、この下部電極305に対象とするSi
基板308を配置し、ガス導入口302より下記に述べ
るエッチングガスが導入され、排気口303から排出さ
れる。この電極間に高周波電源306より13.56M
Hzの電力が供給され、電極間でガスプラズマが生じて
Si基板308のエッチングが行われる。なお、このRIE
装置はエッチング槽の周りにマグネットコイル307が
配置してあり、マグネトロン方式である。
明する。ドライエッチング装置として、図3の模式断面
図に示すようなRIE(Reactive IonEtching: 反応性イオ
ン・エッチング)装置を用いた。RIE 装置の代わりにEC
R(Electron Cyclotron Resonance)装置でも良い。図3
において、エッチング槽301に上部電極304と下部
電極305があり、この下部電極305に対象とするSi
基板308を配置し、ガス導入口302より下記に述べ
るエッチングガスが導入され、排気口303から排出さ
れる。この電極間に高周波電源306より13.56M
Hzの電力が供給され、電極間でガスプラズマが生じて
Si基板308のエッチングが行われる。なお、このRIE
装置はエッチング槽の周りにマグネットコイル307が
配置してあり、マグネトロン方式である。
【0013】上記RIE 装置において、実施例として用い
たエッチングガスは、HBr、SF6 とSiF4 、それ
からHeガスを含むO2ガス(以下、「He,O2 ガス」と記
す)である。比較例として、からに、HBrを主と
して、F 系ガス、Cl系ガス、O2ガスを混合したもの、
にCl系ガスを主としたもの、にF 系ガスとCl系ガスを
主としたものを用いた。He,O2 ガスは、He:O2 が 7:3の
構成の混合ガスを使用したが、流量が制御できればO2ガ
ス単独でも良く、また他の不活性ガスを含んでいても良
い。
たエッチングガスは、HBr、SF6 とSiF4 、それ
からHeガスを含むO2ガス(以下、「He,O2 ガス」と記
す)である。比較例として、からに、HBrを主と
して、F 系ガス、Cl系ガス、O2ガスを混合したもの、
にCl系ガスを主としたもの、にF 系ガスとCl系ガスを
主としたものを用いた。He,O2 ガスは、He:O2 が 7:3の
構成の混合ガスを使用したが、流量が制御できればO2ガ
ス単独でも良く、また他の不活性ガスを含んでいても良
い。
【0014】上記の実施例の構成で図5に示す条件にて
エッチングを行い、実施例と比較例とのデ−タを図4に
示した。この図4からわかるように、当実施例がずば抜
けて対SiO2選択比が高く、形状も良好であることが明ら
かである。これは、比較例から明らかなように、エッ
チングにより生成されるSiBrx を揮発させるための
F 系ガスとしてSiF4 を混合させるだけでは不十分
で、既に知られている図6、図7に示すデ−タから、分
解エネルギ−が小さいSF6 を混合することが有効であ
ることが考えられ、当実施例の結果が得られた。
エッチングを行い、実施例と比較例とのデ−タを図4に
示した。この図4からわかるように、当実施例がずば抜
けて対SiO2選択比が高く、形状も良好であることが明ら
かである。これは、比較例から明らかなように、エッ
チングにより生成されるSiBrx を揮発させるための
F 系ガスとしてSiF4 を混合させるだけでは不十分
で、既に知られている図6、図7に示すデ−タから、分
解エネルギ−が小さいSF6 を混合することが有効であ
ることが考えられ、当実施例の結果が得られた。
【0015】また、O2ガスは、エッチングにおいて化1
式に示す反応によりSiO2 を生成し、さらに化2式に
よってもSiO2 を生成するため、このSiO2 がマス
ク材のSiO2 の消滅を阻止し、あるいは選択的にマス
ク材に堆積して対SiO2選択比を飛躍的に向上させた。
式に示す反応によりSiO2 を生成し、さらに化2式に
よってもSiO2 を生成するため、このSiO2 がマス
ク材のSiO2 の消滅を阻止し、あるいは選択的にマス
ク材に堆積して対SiO2選択比を飛躍的に向上させた。
【0016】
【化1】SiBrx + O2 → SiO2 + Brx
【0017】
【化2】SiF4 + O2 → SiO2 + 4F
【0018】化1式の効果は、図8の(a)マスクパタ
−ン有りと(b)パタ−ンなしとの比較実験にて、図9
及び図10に示す結果により、Siがエッチング対象と
なることでSiO2 のエッチング速度が減少しているこ
とから明白となった。また化2式についても、図11に
示すように、SiO2 のエッチング速度が減少している
ことから、He,O2 ガスが含められることにより、SiF
4 はSiO2 のエッチング速度を抑制していて対SiO2選
択比を大きくしていることが確かめられた。
−ン有りと(b)パタ−ンなしとの比較実験にて、図9
及び図10に示す結果により、Siがエッチング対象と
なることでSiO2 のエッチング速度が減少しているこ
とから明白となった。また化2式についても、図11に
示すように、SiO2 のエッチング速度が減少している
ことから、He,O2 ガスが含められることにより、SiF
4 はSiO2 のエッチング速度を抑制していて対SiO2選
択比を大きくしていることが確かめられた。
【0019】更にHe,O2 ガスの流量及びエッチングガス
圧力に対する依存性は、図12、図13に示すようにな
り、He,O2 ガス流量、エッチングガス圧力が増大するに
つれて対SiO2選択比が急激に増大している。これから明
らかなように、He,O2 ガス流量を2(SCCM)以上、望まし
くは5(SCCM)以上にすることで従来の対SiO2選択比の上
限値およそ25をはるかに凌ぎ、より深い深溝形成に有
効である。
圧力に対する依存性は、図12、図13に示すようにな
り、He,O2 ガス流量、エッチングガス圧力が増大するに
つれて対SiO2選択比が急激に増大している。これから明
らかなように、He,O2 ガス流量を2(SCCM)以上、望まし
くは5(SCCM)以上にすることで従来の対SiO2選択比の上
限値およそ25をはるかに凌ぎ、より深い深溝形成に有
効である。
【0020】さらに、磁界強度のみを変化させて対SiO2
選択比を求めた所、図14のようにやはり対SiO2選択比
が増大していることが明らかにされた。従って、この特
性からもより深い深溝に充分対応できることが明白であ
る。
選択比を求めた所、図14のようにやはり対SiO2選択比
が増大していることが明らかにされた。従って、この特
性からもより深い深溝に充分対応できることが明白であ
る。
【0021】深溝形状に対しては、図15に示す範囲内
で、側壁角度、底形状共に良好であり、かつ再現性が充
分にあることが確認された。
で、側壁角度、底形状共に良好であり、かつ再現性が充
分にあることが確認された。
【0022】以上のように、当実施例のガス構成が最も
90度に近いテーパー状である上に対SiO2選択比が圧倒
的に大きくでき、最も深溝形成に優れていることが明ら
かである。
90度に近いテーパー状である上に対SiO2選択比が圧倒
的に大きくでき、最も深溝形成に優れていることが明ら
かである。
【0023】なお、当実施例においてSF6 に代えて、
NF3 でも同様な効果が得られた。また、SiO2マスクに
限らず、窒化ケイ素(Si3N4) をマスクとしたものでも同
様の効果がある。
NF3 でも同様な効果が得られた。また、SiO2マスクに
限らず、窒化ケイ素(Si3N4) をマスクとしたものでも同
様の効果がある。
【0024】他の実施例として、エッチングプロセス安
定性を調べた結果、図16に示すように、深溝形成を1
00回繰り返しても側壁角度は89.2±0.5度と安
定しており、充分生産等に対応できることも示された。
定性を調べた結果、図16に示すように、深溝形成を1
00回繰り返しても側壁角度は89.2±0.5度と安
定しており、充分生産等に対応できることも示された。
【0025】他の実施例として、SOI( Silicon On I
nsulator) 基板上に深溝を形成した例を図17に示す。
SOI基板は、図17の(a) に示す構造をしており、S
i基板1701の上に絶縁層1702の膜1μmがあ
り、その上にSi層1703(20μm)がある。この
Si層1703の上にマスクパタ−ンを形成したもの図
17の(b) で、ここに深溝を形成したところ、全く良好
な深さ20μmの深溝1706が形成された(図17の
(c) )。さらに確認の為、20%の過剰なエッチングを
行ったが、対SiO2選択比が圧倒的に大きいため絶縁層1
702の膜1μmはエッチングされることがなかった。
nsulator) 基板上に深溝を形成した例を図17に示す。
SOI基板は、図17の(a) に示す構造をしており、S
i基板1701の上に絶縁層1702の膜1μmがあ
り、その上にSi層1703(20μm)がある。この
Si層1703の上にマスクパタ−ンを形成したもの図
17の(b) で、ここに深溝を形成したところ、全く良好
な深さ20μmの深溝1706が形成された(図17の
(c) )。さらに確認の為、20%の過剰なエッチングを
行ったが、対SiO2選択比が圧倒的に大きいため絶縁層1
702の膜1μmはエッチングされることがなかった。
【0026】また深溝の幅に対しても、1μmから12
0μmまでの幅でほとんど同一の良好な形状が得られ、
実際のIC製造等で設計の自由度が大きく得られること
が確かめられた。
0μmまでの幅でほとんど同一の良好な形状が得られ、
実際のIC製造等で設計の自由度が大きく得られること
が確かめられた。
【図1】様々な深溝の形状を示した断面図。そのうち
(a)は理想的な形状の断面図。(b)から(h)は好
ましくない形状の断面図。
(a)は理想的な形状の断面図。(b)から(h)は好
ましくない形状の断面図。
【図2】深溝形成の簡略工程図。
【図3】本発明の実施例に用いたマグネトロンRIE(Reac
tive Ion Etching: 反応性イオン・エッチング)装置の
模式的構造断面図。
tive Ion Etching: 反応性イオン・エッチング)装置の
模式的構造断面図。
【図4】当実施例の構成ガスと他のエッチングガスとの
比較結果図。
比較結果図。
【図5】当実施例の構成ガスと他のエッチングガスのエ
ッチング条件の構成図。
ッチング条件の構成図。
【図6】SiBrx FY のBr, F量による蒸気圧比較
図。
図。
【図7】各F系ガスの特性図。
【図8】SiO2マスクパターン有無の効果確認のためのサ
ンプル構成図。
ンプル構成図。
【図9】SiO2マスクパターン有無のエッチング速度比較
図。
図。
【図10】SiO2マスクパターン有無のエッチング生成物
発生比較図。
発生比較図。
【図11】SiF4ガス有無のエッチング速度比較図。
【図12】対SiO2選択比のHe,O2 ガス流量依存性をしめ
す特性図。
す特性図。
【図13】対SiO2選択比のガス圧力依存性をしめす特性
図。
図。
【図14】対SiO2選択比の磁界強度依存性をしめす特性
図。
図。
【図15】深溝形状の良好な状態の設定範囲特性図。
【図16】深溝角度のエッチング回数依存性をしめす特
性図。
性図。
【図17】他の実施例における深溝エッチングのサンプ
ル構成図。
ル構成図。
101 Si基板 102 深溝の側壁角度 201 Si基板 202 SiO2 マスク 203 エッチングによって薄くなったSiO2 マスク 301 RIE装置のエッチング槽 308 深溝を形成したいSi基板 801 Si基板 802 SiO2 マスク 1701 Si基板 1702 SiO2 層 1703 Si層 1704 SiO2 マスク 1705 マスクパターン 1706 形成された深溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 昭二 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 三瓶 哲彦 千葉県成田市郷部1212 ソフィティル306 (72)発明者 金 啓逸 神奈川県愛甲郡愛川町中津3827−1 コー ポ愛川103
Claims (3)
- 【請求項1】 シリコン基板をドライエッチングする方
法において、 臭素(Br)を含有するガスと、 六フッ化硫黄(SF6) または三フッ化窒素(NF3) の少なく
とも一種を含有するガスと、 酸素(O2)を含有するガスとから成るガスでエッチングす
ることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のドライエッチング方法
において、前記酸素を含有するガスが、臭素を含有する
ガスに対して、1%以上含まれていることを特徴とする
請求項1に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載のドライエッチング方法
において、エッチングガスはさらにSiF4を含有すること
を特徴とする請求項1に記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4333639A JP2734915B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 半導体のドライエッチング方法 |
US08/152,896 US5423941A (en) | 1992-11-18 | 1993-11-17 | Dry etching process for semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4333639A JP2734915B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 半導体のドライエッチング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06163478A true JPH06163478A (ja) | 1994-06-10 |
JP2734915B2 JP2734915B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=18268305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4333639A Expired - Lifetime JP2734915B2 (ja) | 1992-11-18 | 1992-11-18 | 半導体のドライエッチング方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5423941A (ja) |
JP (1) | JP2734915B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5871659A (en) * | 1995-06-19 | 1999-02-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Dry etching process for semiconductor |
JP2000509915A (ja) * | 1997-02-20 | 2000-08-02 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | シリコン用の異方性のフッ素ベースのプラズマエッチング法 |
US6265316B1 (en) | 1998-04-03 | 2001-07-24 | Nec Corporation | Etching method |
JP2004273532A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマエッチング方法 |
CN1309867C (zh) * | 2004-07-19 | 2007-04-11 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 减小微沟道效应的多晶硅刻蚀工艺 |
JP2010153702A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法 |
WO2011068029A1 (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
WO2013187219A1 (ja) * | 2012-06-12 | 2013-12-19 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びプラズマ処理装置 |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5716494A (en) * | 1992-06-22 | 1998-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching method, chemical vapor deposition method, and apparatus for processing semiconductor substrate |
US5605603A (en) * | 1995-03-29 | 1997-02-25 | International Business Machines Corporation | Deep trench process |
US6902683B1 (en) * | 1996-03-01 | 2005-06-07 | Hitachi, Ltd. | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
US5652170A (en) * | 1996-01-22 | 1997-07-29 | Micron Technology, Inc. | Method for etching sloped contact openings in polysilicon |
TW335517B (en) | 1996-03-01 | 1998-07-01 | Hitachi Ltd | Apparatus and method for processing plasma |
JP3568749B2 (ja) * | 1996-12-17 | 2004-09-22 | 株式会社デンソー | 半導体のドライエッチング方法 |
US6127278A (en) * | 1997-06-02 | 2000-10-03 | Applied Materials, Inc. | Etch process for forming high aspect ratio trenched in silicon |
US5895273A (en) * | 1997-06-27 | 1999-04-20 | International Business Machines Corporation | Silicon sidewall etching |
US6046085A (en) * | 1997-12-08 | 2000-04-04 | Advanced Micro Devices, Inc. | Elimination of poly stringers with straight poly profile |
US6547934B2 (en) | 1998-05-18 | 2003-04-15 | Applied Materials, Inc. | Reduction of metal oxide in a dual frequency etch chamber |
US6297147B1 (en) | 1998-06-05 | 2001-10-02 | Applied Materials, Inc. | Plasma treatment for ex-situ contact fill |
WO1999067817A1 (en) | 1998-06-22 | 1999-12-29 | Applied Materials, Inc. | Silicon trench etching using silicon-containing precursors to reduce or avoid mask erosion |
US6440858B1 (en) | 1998-08-24 | 2002-08-27 | International Business Machines Corporation | Multi-layer hard mask for deep trench silicon etch |
US6974766B1 (en) | 1998-10-01 | 2005-12-13 | Applied Materials, Inc. | In situ deposition of a low κ dielectric layer, barrier layer, etch stop, and anti-reflective coating for damascene application |
US7053002B2 (en) * | 1998-12-04 | 2006-05-30 | Applied Materials, Inc | Plasma preclean with argon, helium, and hydrogen gases |
US6372301B1 (en) * | 1998-12-22 | 2002-04-16 | Applied Materials, Inc. | Method of improving adhesion of diffusion layers on fluorinated silicon dioxide |
US6821571B2 (en) * | 1999-06-18 | 2004-11-23 | Applied Materials Inc. | Plasma treatment to enhance adhesion and to minimize oxidation of carbon-containing layers |
US6355567B1 (en) * | 1999-06-30 | 2002-03-12 | International Business Machines Corporation | Retrograde openings in thin films |
US6352934B1 (en) * | 1999-08-26 | 2002-03-05 | Infineon Technologies Ag | Sidewall oxide process for improved shallow junction formation in support region |
US6318384B1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-11-20 | Applied Materials, Inc. | Self cleaning method of forming deep trenches in silicon substrates |
US6794311B2 (en) | 2000-07-14 | 2004-09-21 | Applied Materials Inc. | Method and apparatus for treating low k dielectric layers to reduce diffusion |
WO2002025714A1 (en) * | 2000-09-20 | 2002-03-28 | Infineon Technologies Sc300 Gmbh & Co. Kg | A process for dry-etching a semiconductor wafer surface |
US6537733B2 (en) * | 2001-02-23 | 2003-03-25 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing low dielectric constant silicon carbide layers |
US6472333B2 (en) | 2001-03-28 | 2002-10-29 | Applied Materials, Inc. | Silicon carbide cap layers for low dielectric constant silicon oxide layers |
US20020158046A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-10-31 | Chi Wu | Formation of an optical component |
US20020158047A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-10-31 | Yiqiong Wang | Formation of an optical component having smooth sidewalls |
EP1265278A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-11 | Infineon Technologies AG | Method for manufacturing a trench capacitor with an isolation trench |
US6921725B2 (en) | 2001-06-28 | 2005-07-26 | Micron Technology, Inc. | Etching of high aspect ratio structures |
US6656837B2 (en) * | 2001-10-11 | 2003-12-02 | Applied Materials, Inc. | Method of eliminating photoresist poisoning in damascene applications |
AU2002337812A1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-12 | Tokyo Electron Limited | Method of etching high aspect ratio features |
US6890850B2 (en) * | 2001-12-14 | 2005-05-10 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing dielectric materials in damascene applications |
US6838393B2 (en) * | 2001-12-14 | 2005-01-04 | Applied Materials, Inc. | Method for producing semiconductor including forming a layer containing at least silicon carbide and forming a second layer containing at least silicon oxygen carbide |
US6699784B2 (en) | 2001-12-14 | 2004-03-02 | Applied Materials Inc. | Method for depositing a low k dielectric film (K>3.5) for hard mask application |
AU2002367178A1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Etching method and plasma etching device |
DE10226604B4 (de) * | 2002-06-14 | 2006-06-01 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Strukturieren einer Schicht |
JP2004087738A (ja) * | 2002-08-26 | 2004-03-18 | Tokyo Electron Ltd | Siエッチング方法 |
JP4695824B2 (ja) * | 2003-03-07 | 2011-06-08 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 半導体ウエハの製造方法 |
JP3972846B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2007-09-05 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP4184851B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2008-11-19 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
US7309641B2 (en) * | 2004-11-24 | 2007-12-18 | United Microelectronics Corp. | Method for rounding bottom corners of trench and shallow trench isolation process |
JP4740599B2 (ja) * | 2005-01-07 | 2011-08-03 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP4488999B2 (ja) * | 2005-10-07 | 2010-06-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | エッチング方法およびエッチング装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01152285A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH03246936A (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-05 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH04298035A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマエッチング方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2806950C2 (de) * | 1978-02-18 | 1982-05-19 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Eisenkomplexazofarbstoffe und deren Verwendung |
US4208241A (en) * | 1978-07-31 | 1980-06-17 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Device fabrication by plasma etching |
US4226665A (en) * | 1978-07-31 | 1980-10-07 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Device fabrication by plasma etching |
US4450042A (en) * | 1982-07-06 | 1984-05-22 | Texas Instruments Incorporated | Plasma etch chemistry for anisotropic etching of silicon |
US4855017A (en) * | 1985-05-03 | 1989-08-08 | Texas Instruments Incorporated | Trench etch process for a single-wafer RIE dry etch reactor |
US4784720A (en) * | 1985-05-03 | 1988-11-15 | Texas Instruments Incorporated | Trench etch process for a single-wafer RIE dry etch reactor |
EP0414372A3 (en) * | 1989-07-21 | 1991-04-24 | Sony Corporation | Dry etching methods |
-
1992
- 1992-11-18 JP JP4333639A patent/JP2734915B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-11-17 US US08/152,896 patent/US5423941A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01152285A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH03246936A (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-05 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH04298035A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマエッチング方法 |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5871659A (en) * | 1995-06-19 | 1999-02-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Dry etching process for semiconductor |
JP2000509915A (ja) * | 1997-02-20 | 2000-08-02 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | シリコン用の異方性のフッ素ベースのプラズマエッチング法 |
US6265316B1 (en) | 1998-04-03 | 2001-07-24 | Nec Corporation | Etching method |
JP2004273532A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマエッチング方法 |
CN1309867C (zh) * | 2004-07-19 | 2007-04-11 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 减小微沟道效应的多晶硅刻蚀工艺 |
KR101523107B1 (ko) * | 2008-12-26 | 2015-05-26 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 방법 |
JP2010153702A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法 |
WO2011068029A1 (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US8716144B2 (en) | 2009-12-01 | 2014-05-06 | Tokyo Electron Limited | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2011119359A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法 |
WO2013187219A1 (ja) * | 2012-06-12 | 2013-12-19 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びプラズマ処理装置 |
KR20150024307A (ko) * | 2012-06-12 | 2015-03-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 에칭 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
US9224616B2 (en) | 2012-06-12 | 2015-12-29 | Tokyo Electron Limited | Etching method and plasma processing apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2734915B2 (ja) | 1998-04-02 |
US5423941A (en) | 1995-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2734915B2 (ja) | 半導体のドライエッチング方法 | |
US6037265A (en) | Etchant gas and a method for etching transistor gates | |
US6090718A (en) | Dry etching method for semiconductor substrate | |
JP3659933B2 (ja) | 高アスペクト比の開口をエッチングする方法 | |
US5522966A (en) | Dry etching process for semiconductor | |
US6569774B1 (en) | Method to eliminate striations and surface roughness caused by dry etch | |
US7273566B2 (en) | Gas compositions | |
US6008139A (en) | Method of etching polycide structures | |
US5851926A (en) | Method for etching transistor gates using a hardmask | |
US5024722A (en) | Process for fabricating conductors used for integrated circuit connections and the like | |
US20080286978A1 (en) | Etching and passivating for high aspect ratio features | |
EP0036144B1 (en) | Method for selective reactive ion etching of silicon | |
JP3351183B2 (ja) | シリコン基板のドライエッチング方法及びトレンチ形成方法 | |
KR20010042106A (ko) | 고밀도 플라즈마 공정 시스템에서 기판의 실리콘층에트렌치를 형성하는 기술 | |
KR101083558B1 (ko) | 플라즈마 에칭 방법 | |
JP3331979B2 (ja) | 半導体のエッチング方法 | |
KR20010021139A (ko) | 평활한 표면을 갖도록 폴리실리콘을 에칭하는 방법 | |
JP2007036018A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
CN100442452C (zh) | 等离子蚀刻法 | |
JP4368244B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
JP2006156467A (ja) | プラズマエッチング方法 | |
JPH0817169B2 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
JPH02275626A (ja) | ドライエッチング方法 | |
JP2607276B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
JP2000269186A (ja) | パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109 Year of fee payment: 15 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |