JPH0622215B2 - プラズマエツチング方法 - Google Patents
プラズマエツチング方法Info
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- JPH0622215B2 JPH0622215B2 JP58081309A JP8130983A JPH0622215B2 JP H0622215 B2 JPH0622215 B2 JP H0622215B2 JP 58081309 A JP58081309 A JP 58081309A JP 8130983 A JP8130983 A JP 8130983A JP H0622215 B2 JPH0622215 B2 JP H0622215B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
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- 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
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J2237/334—Etching
- H01J2237/3341—Reactive etching
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、プラズマエッチング方法に関する。
近年、集積回路ＩＣから大規模集積回路LSI へと、素子
の高集積度化、高速度化が行われている。これに伴っ
て、素子の微細加工技術が要求されている。このため、
湿式エッチング(WetEtching )、ケミカルドライエッチ
ング(Chemical Dry Etching )等の等方的エッチングの
代わりに、サイドエッチング量の少ない異方的エッチン
グが可能である反応性イオンエッチング（Reactive Ion
Etching.Ｒ．Ｉ．Ｅ．）が広く採用されている。
の高集積度化、高速度化が行われている。これに伴っ
て、素子の微細加工技術が要求されている。このため、
湿式エッチング(WetEtching )、ケミカルドライエッチ
ング(Chemical Dry Etching )等の等方的エッチングの
代わりに、サイドエッチング量の少ない異方的エッチン
グが可能である反応性イオンエッチング（Reactive Ion
Etching.Ｒ．Ｉ．Ｅ．）が広く採用されている。
この反応性イオンエッチングによれば、エッチングすべ
き試料を置いたチヤンバー内の電極に、高周波電力ＲＦ
を印加する。この高周波電力ＲＦにより、チヤンバー内
に導入された反応性ガスをプラズマ化する。このとき、
高周波電力を印加した電極には、電子とイオンの移動度
の差及び、高周波電力と対向電極及び接地されたチヤン
バー内壁の面積の違いにより、負の自己バイアスが生じ
る。この負の自己バイアスは陰極降下電圧Ｖacと呼ば
れ、接地電位が計測される。プラズマ中で発生した正イ
オンは、この陰極降下電圧Ｖacにより加速され、エッチ
ング種が吸着した被エッチング試料面に垂直に衝突す
る。而して、エッチング種と被エッチング物質との反応
が促進され、揮発性物質を生成し、ガス化することでエ
ッチングが進行する。
き試料を置いたチヤンバー内の電極に、高周波電力ＲＦ
を印加する。この高周波電力ＲＦにより、チヤンバー内
に導入された反応性ガスをプラズマ化する。このとき、
高周波電力を印加した電極には、電子とイオンの移動度
の差及び、高周波電力と対向電極及び接地されたチヤン
バー内壁の面積の違いにより、負の自己バイアスが生じ
る。この負の自己バイアスは陰極降下電圧Ｖacと呼ば
れ、接地電位が計測される。プラズマ中で発生した正イ
オンは、この陰極降下電圧Ｖacにより加速され、エッチ
ング種が吸着した被エッチング試料面に垂直に衝突す
る。而して、エッチング種と被エッチング物質との反応
が促進され、揮発性物質を生成し、ガス化することでエ
ッチングが進行する。
而して、前述のプラズマエッチング処理によって、異方
的な加工形状を得るには、正イオンが被エッチング体の
表面に垂直に衝突することが必要である。このため、被
エッチング体を収容した雰囲気の圧力を低くして、イオ
ンの平均自由行程を大きくしなければならない。しかし
ながら、この圧力を低くすると陰極降下電圧Ｖdcが増大
し、数１００Ｖ以上にも達する。
的な加工形状を得るには、正イオンが被エッチング体の
表面に垂直に衝突することが必要である。このため、被
エッチング体を収容した雰囲気の圧力を低くして、イオ
ンの平均自由行程を大きくしなければならない。しかし
ながら、この圧力を低くすると陰極降下電圧Ｖdcが増大
し、数１００Ｖ以上にも達する。
然るに、LSI 素子等では、高集積度化に伴い、最小寸法
幅が小さくなると同時にゲート酸化膜の膜厚は例えば６
４KDRAM で４００Å、２５６KDRAM で２５０Å以下と極
めて薄くなっている。このような極薄の酸化膜上に形成
された多結晶シリコン層や高融点金属層及びそのシリサ
イド化合物層を、上述のプラズマエッチングによりエッ
チングすると、下地の酸化膜の耐圧が著しく劣化する。
その結果、絶縁膜としての機能を果さなくなる問題があ
った。
幅が小さくなると同時にゲート酸化膜の膜厚は例えば６
４KDRAM で４００Å、２５６KDRAM で２５０Å以下と極
めて薄くなっている。このような極薄の酸化膜上に形成
された多結晶シリコン層や高融点金属層及びそのシリサ
イド化合物層を、上述のプラズマエッチングによりエッ
チングすると、下地の酸化膜の耐圧が著しく劣化する。
その結果、絶縁膜としての機能を果さなくなる問題があ
った。
本発明は、下地絶縁膜の耐圧劣化を阻止して所定のエッ
チング処理を可能にしたプラズマエッチング方法を提供
することをその目的とするものである。
チング処理を可能にしたプラズマエッチング方法を提供
することをその目的とするものである。
本発明は、エッチング処理の際に高周波電源の印加を停
止する前に、被処理体を設置した雰囲気の圧力を上昇さ
せるようにしたことにより、下地絶縁膜の耐圧劣化を阻
止して、所定のエッチング処理を容易に行うことができ
るプラズマエッチング方法である。
止する前に、被処理体を設置した雰囲気の圧力を上昇さ
せるようにしたことにより、下地絶縁膜の耐圧劣化を阻
止して、所定のエッチング処理を容易に行うことができ
るプラズマエッチング方法である。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本発明方法にて使用するプラズマエッチング
装置の構成を示す断面図である。図中１０は、ステンレ
ス製の真空容器である。真空容器１０内には、その一壁
部をなすようにして上部電極１１と下部電極１２が対向
配置され、平行平板電極構造を構成している。これらの
電極１１，１２は、テフロンリング１３，１４により、
真空容器１０と絶縁されている。上述の被処理体３０
は、下部電極１２上に設置されている。これらの電極１
１，１２は、その内部を貫挿した冷却パイプ１５，１６
中の冷却水にて水冷されている。真空容器１０内には、
上部電極１１の中央部に設けられたガス導入口１７から
反応性ガスが導入される。また、真空容器１０の下部に
形成された排気管１８から図示しないロータリポンプ等
により排気されるようになっている。また、上部電極１
１或は下部電極１２には、ＲＦ電源１９の出力が切換ス
イッチ２０により整合面２１，２２を介して印加される
ようになっている。真空容器１０は、常に接地されてお
り、高周波電力が印加されていない方の電極（１１また
は１２）を切換スイッチ２３，２４により接地してい
る。
装置の構成を示す断面図である。図中１０は、ステンレ
ス製の真空容器である。真空容器１０内には、その一壁
部をなすようにして上部電極１１と下部電極１２が対向
配置され、平行平板電極構造を構成している。これらの
電極１１，１２は、テフロンリング１３，１４により、
真空容器１０と絶縁されている。上述の被処理体３０
は、下部電極１２上に設置されている。これらの電極１
１，１２は、その内部を貫挿した冷却パイプ１５，１６
中の冷却水にて水冷されている。真空容器１０内には、
上部電極１１の中央部に設けられたガス導入口１７から
反応性ガスが導入される。また、真空容器１０の下部に
形成された排気管１８から図示しないロータリポンプ等
により排気されるようになっている。また、上部電極１
１或は下部電極１２には、ＲＦ電源１９の出力が切換ス
イッチ２０により整合面２１，２２を介して印加される
ようになっている。真空容器１０は、常に接地されてお
り、高周波電力が印加されていない方の電極（１１また
は１２）を切換スイッチ２３，２４により接地してい
る。
第２図は、上述のプラズマエッチング装置を用いて本発
明方法によりエッチングする被処理体３０の断面図であ
る。この被処理体３０は、４インチＰ型単結晶シリコン
基板３１上に、熱酸化法により膜厚４００Åの酸化膜３
２を形成し、更に酸化膜３２上に多結晶シリコン層３３
を４０００Å堆積して被エッチング領域としている。多
結晶シリコン層３３には、リン拡散を施してドープドポ
リシリコンとし、その表面に所定パターンのレジスト膜
３４を形成している。ここで、熱酸化膜３２の他にも熱
シリコン窒化膜等の絶縁膜を使用しても良い。多結晶シ
リコン層３３は、レジスト膜３４にマスクされて被エッ
チング領域を露出している。被エッチング領域は、多結
晶シリコン層の他にも、非晶質シリコン層、高融点金属
層、シリサイド化合物層、多結晶シリコン層と高融点金
属層或は、多結晶シリコン層とシリサイド化合物層の積
層構造に設けてもよい。
明方法によりエッチングする被処理体３０の断面図であ
る。この被処理体３０は、４インチＰ型単結晶シリコン
基板３１上に、熱酸化法により膜厚４００Åの酸化膜３
２を形成し、更に酸化膜３２上に多結晶シリコン層３３
を４０００Å堆積して被エッチング領域としている。多
結晶シリコン層３３には、リン拡散を施してドープドポ
リシリコンとし、その表面に所定パターンのレジスト膜
３４を形成している。ここで、熱酸化膜３２の他にも熱
シリコン窒化膜等の絶縁膜を使用しても良い。多結晶シ
リコン層３３は、レジスト膜３４にマスクされて被エッ
チング領域を露出している。被エッチング領域は、多結
晶シリコン層の他にも、非晶質シリコン層、高融点金属
層、シリサイド化合物層、多結晶シリコン層と高融点金
属層或は、多結晶シリコン層とシリサイド化合物層の積
層構造に設けてもよい。
本発明方法によれば、この被処理体３０を第１図に示す
如く、下部電極１２の所定位置に設置して、次のエッチ
ング条件にてレジスト膜３４をマスクに被処理体３０の
多結晶シリコン層３３にエッチング処理を施す。すなわ
ち、反応性ガスとしてCl2 とＨ２の混合ガスをCl2 ２
０、SCCM、Ｈ２６SCCMの条件で真空容器１０内が０．０
７torrの圧力になるように導入する。ＲＦ電源１９は、
１３．５６Hz０．３Ｗ／cm2として低部電極１２に印加
した。この状態でレジスト膜３４をマスクにエッチング
処理を施すと、陰極降下電圧Ｖdcの絶縁値は３００Ｖま
で達し、多結晶シリコン層３３に異方性エッチングが施
された。次いで、ＲＦ電源１９を停止する５秒前から反
応ガス流量を増大して、真空容器１０内の圧力を０．２
torrまで高めた。このときの陰極降下電圧Ｖdcは、１０
０Ｖ以下となった。この状態を数秒維持した後ＲＦ電源
１９を停止してエッチング処理を終了した。ここで、真
空容器１０内の圧力を上昇させる手段としては、エッチ
ング用の反応性ガスの流量を増大する他にも、新たにガ
スを真空容器１０内に導入する方法、排気系のバルブを
閉める方法等を採用しても良い。
如く、下部電極１２の所定位置に設置して、次のエッチ
ング条件にてレジスト膜３４をマスクに被処理体３０の
多結晶シリコン層３３にエッチング処理を施す。すなわ
ち、反応性ガスとしてCl2 とＨ２の混合ガスをCl2 ２
０、SCCM、Ｈ２６SCCMの条件で真空容器１０内が０．０
７torrの圧力になるように導入する。ＲＦ電源１９は、
１３．５６Hz０．３Ｗ／cm2として低部電極１２に印加
した。この状態でレジスト膜３４をマスクにエッチング
処理を施すと、陰極降下電圧Ｖdcの絶縁値は３００Ｖま
で達し、多結晶シリコン層３３に異方性エッチングが施
された。次いで、ＲＦ電源１９を停止する５秒前から反
応ガス流量を増大して、真空容器１０内の圧力を０．２
torrまで高めた。このときの陰極降下電圧Ｖdcは、１０
０Ｖ以下となった。この状態を数秒維持した後ＲＦ電源
１９を停止してエッチング処理を終了した。ここで、真
空容器１０内の圧力を上昇させる手段としては、エッチ
ング用の反応性ガスの流量を増大する他にも、新たにガ
スを真空容器１０内に導入する方法、排気系のバルブを
閉める方法等を採用しても良い。
次に、エッチング処理後の被処理体３０を硫酸系の溶液
で洗浄してレジスト膜３４を除去した。次いで、熱酸化
膜３２の降伏電界を調べたところ、第３図に(I)にて示
す結果を得た。同図から、エッチング処理後においても
熱酸化膜３２の降伏電界値は、その固有値に略等しい１
０MV／cmであることが判る。なお、降伏電界は、多結晶
シリコン層３３の電極面積が１０mm2の電極に任意の電
圧を印加した際に、１μＡの電流が流れたときの電圧を
熱酸化膜３２の膜厚（この場合４００Å）で除した値と
した。このように、熱酸化膜３２の降伏電界が高い値に
保たれるのは次の理由による。すなわち、ＲＦ電源１９
を停止する直前に真空容器１０内の圧力上昇させること
により、陰極降下電圧Ｖdcが小さくなっている。このた
め、整合器２１と下部電極１２との間に設けられたブロ
ックコンデンサ（図示せず）に蓄積されていた電荷は、
過渡的でなく徐々に開放される。その後に、ＲＦ電源１
９が停止される。その結果、過渡電流として熱酸化膜３
２の表裏に高電界がかかるのを阻止できるためと考えら
れる。
で洗浄してレジスト膜３４を除去した。次いで、熱酸化
膜３２の降伏電界を調べたところ、第３図に(I)にて示
す結果を得た。同図から、エッチング処理後においても
熱酸化膜３２の降伏電界値は、その固有値に略等しい１
０MV／cmであることが判る。なお、降伏電界は、多結晶
シリコン層３３の電極面積が１０mm2の電極に任意の電
圧を印加した際に、１μＡの電流が流れたときの電圧を
熱酸化膜３２の膜厚（この場合４００Å）で除した値と
した。このように、熱酸化膜３２の降伏電界が高い値に
保たれるのは次の理由による。すなわち、ＲＦ電源１９
を停止する直前に真空容器１０内の圧力上昇させること
により、陰極降下電圧Ｖdcが小さくなっている。このた
め、整合器２１と下部電極１２との間に設けられたブロ
ックコンデンサ（図示せず）に蓄積されていた電荷は、
過渡的でなく徐々に開放される。その後に、ＲＦ電源１
９が停止される。その結果、過渡電流として熱酸化膜３
２の表裏に高電界がかかるのを阻止できるためと考えら
れる。
これと比較するために、同様のプラズマエッチング装置
及び被処理体３０に使用して、同様のエッチング条件で
エッチング処理を施し、真空容器１０内の圧力を上昇さ
せることなく、ＲＦ電源１９を停止してエッチング処理
を終了した。次いで、レジスト膜３４を硫酸系の溶液で
除去し、降伏電界を調べたところ、第３図に(II)にて併
記する結果を得た。この結果から明らかな如く、降伏電
界の値は、１MV／cm以下であり、実施例のものに比べて
降伏電界の著しい劣化が見られる。
及び被処理体３０に使用して、同様のエッチング条件で
エッチング処理を施し、真空容器１０内の圧力を上昇さ
せることなく、ＲＦ電源１９を停止してエッチング処理
を終了した。次いで、レジスト膜３４を硫酸系の溶液で
除去し、降伏電界を調べたところ、第３図に(II)にて併
記する結果を得た。この結果から明らかな如く、降伏電
界の値は、１MV／cm以下であり、実施例のものに比べて
降伏電界の著しい劣化が見られる。
以上説明した如く、本発明に係るプラズマエッチング方
法によれば、下地絶縁膜の耐圧劣化を阻止して、所定の
エッチング処理を容易に行うことができるものである。
法によれば、下地絶縁膜の耐圧劣化を阻止して、所定の
エッチング処理を容易に行うことができるものである。
第１図は、本発明方法にて使用するプラズマエッチング
装置の断面図、第２図は、本発明方法にて使用する被処
理体の断面図、第３図は、頻度と降伏電界の関係を示す
特性図である。 １０……真空容器、１１……上部電極、１２……下部電
極、１３，１４……テフロンリング、１５，１６……冷
却パイプ、１７……ガス導入口、１８……排気管、１９
……ＲＦ電源、２０，２３，２４……切換スイッチ、３
０……被処理体、３１……単結晶シリコン基板、３２…
…熱酸化膜、３３……多結晶シリコン層、３４……レジ
スト膜。
装置の断面図、第２図は、本発明方法にて使用する被処
理体の断面図、第３図は、頻度と降伏電界の関係を示す
特性図である。 １０……真空容器、１１……上部電極、１２……下部電
極、１３，１４……テフロンリング、１５，１６……冷
却パイプ、１７……ガス導入口、１８……排気管、１９
……ＲＦ電源、２０，２３，２４……切換スイッチ、３
０……被処理体、３１……単結晶シリコン基板、３２…
…熱酸化膜、３３……多結晶シリコン層、３４……レジ
スト膜。
Claims (4)
- 【請求項１】所定間隔で対設された対向電極の一方の電
極上に被処理体を設置し、該被処理体の周囲を該被処理
体が実質的に異方性エッチングされ得る圧力の反応性雰
囲気ガスで囲み、前記対向電極間に高周波電力を印加し
て前記反応性雰囲気ガス中にプラズマを発生させ、該プ
ラズマにて前記被処理体の被エッチング領域を選択的に
エッチングした後、陰極降下電圧が１００Ｖ以下になる
ように前記反応性雰囲気ガスの圧力を上昇させて維持
し、前記被処理体が設置された電極に接続するコンデン
サに蓄積された電荷を減少させ、この状態で前記高周波
電力の印加を停止することを特徴とするプラズマエッチ
ング方法。 - 【請求項２】被処理体は、シリコン単結晶基板上に絶縁
膜を介して被エッチング領域を設けた構造を有する特許
請求の範囲第１項記載のプラズマエッチング方法。 - 【請求項３】絶縁膜が、熱シリコン酸化膜または熱シリ
コン窒化膜である特許請求の範囲第２項記載のプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項４】被エッチング領域は、多結晶シリコン層、
非晶質シリコン層、高融点金属層、シリサイド化合物
層、或いは、多結晶シリコン層と高融点金属層、シリサ
イド化合物層の積層構造に形成されている特許請求の範
囲第２項または第３項記載のプラズマエッチング方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58081309A JPH0622215B2 (ja) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | プラズマエツチング方法 |
| EP84105249A EP0133452B1 (en) | 1983-05-10 | 1984-05-09 | Reactive ion etching method |
| DE8484105249T DE3483800D1 (de) | 1983-05-10 | 1984-05-09 | Verfahren zum reaktiven ionenaetzen. |
| US06/608,449 US4566941A (en) | 1983-05-10 | 1984-05-09 | Reactive ion etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58081309A JPH0622215B2 (ja) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | プラズマエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205722A JPS59205722A (ja) | 1984-11-21 |
| JPH0622215B2 true JPH0622215B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=13742794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58081309A Expired - Lifetime JPH0622215B2 (ja) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | プラズマエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622215B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2683692B2 (ja) * | 1988-05-24 | 1997-12-03 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | プラズマ気相反応方法 |
| KR100761680B1 (ko) | 2004-11-17 | 2007-09-28 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 플라즈마 처리장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027752B2 (ja) * | 1978-07-12 | 1985-07-01 | 超エル・エス・アイ技術研究組合 | ドライエツチング法 |
| JPS55111134A (en) * | 1979-02-19 | 1980-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | Method of gas plasma etching |
-
1983
- 1983-05-10 JP JP58081309A patent/JPH0622215B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59205722A (ja) | 1984-11-21 |
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