JPH11243080A - Etching method of semiconductor substrate - Google Patents

Etching method of semiconductor substrate

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Publication number
JPH11243080A
JPH11243080A JP4335198A JP4335198A JPH11243080A JP H11243080 A JPH11243080 A JP H11243080A JP 4335198 A JP4335198 A JP 4335198A JP 4335198 A JP4335198 A JP 4335198A JP H11243080 A JPH11243080 A JP H11243080A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
etching
mask
groove
insulating film
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Application number
JP4335198A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Egashira
智子 江頭
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH11243080A publication Critical patent/JPH11243080A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the surface roughness of the base of a groove which is formed to the surface of a semiconductor substrate by a simple method, and to improve the shape of the groove. SOLUTION: This method comprises a method in which a groove 7 is formed to the surface of a semiconductor substrate 1, the groove 7 is formed through a process, in which a mask 4 for dry etching having a specified pattern is shaped onto the surface of the semiconductor substrate 1, and a process, in which cleaning treatment is executed onto the surface of the semiconductor substrate with the mask 4 for dry etching, and dry etching using the mask 4 after the cleaning treatment. Here, cleaning treatment is conducted in the plasma of an inert gas, such as a helium, neon or argon gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板のエチ
ング方法に関し、特に半導体基板に溝(トレンチ)を形
成するためのエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching a semiconductor substrate, and more particularly to an etching method for forming a trench in a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の構造の微細化及び高密度化
は依然として精力的に推し進められている。微細化につ
いては、現在では0.18μm寸法で形成された半導体
素子が用いられ、この寸法を設計基準にした1ギガビッ
トDRAM等の半導体装置が開発されている。
2. Description of the Related Art The miniaturization and higher density of the structure of semiconductor devices are still being vigorously pursued. For miniaturization, a semiconductor element formed with a size of 0.18 μm is currently used, and a semiconductor device such as a 1 gigabit DRAM using this size as a design standard has been developed.

【0003】このような微細化の中で、半導体基板の表
面に溝を形成することが必須になってきている。そし
て、このような溝は半導体素子の分離領域に用いられる
ようになってきた。すなわち、トレンチ素子分離の半導
体装置への適用が必須になってきている。あるいは、こ
のような溝はキャパシタの形成領域に用いられるように
もなってきている。
[0003] In such miniaturization, it has become essential to form grooves on the surface of a semiconductor substrate. Such a groove has been used for an isolation region of a semiconductor element. That is, the application of trench element isolation to semiconductor devices has become essential. Alternatively, such a groove is being used for a formation region of a capacitor.

【0004】このために、半導体基板の表面に微細で高
精度の溝を形成するための半導体基板のドライエッチン
グ方法が必要になっている。このようなエッチング方法
として特開平8−17804号公報に記載されているよ
うな技術がある。以下、上記の公開公報に記載されてい
る技術を従来の技術として説明する。
[0004] For this reason, a dry etching method of a semiconductor substrate for forming a fine and highly accurate groove on the surface of the semiconductor substrate is required. As such an etching method, there is a technique described in JP-A-8-17804. Hereinafter, the technology described in the above publication will be described as a conventional technology.

【0005】以下、この従来の技術を図4に基づいて説
明する。図4は、シリコン基板の表面に溝を形成するた
めの製造工程順の断面図である。
Hereinafter, this conventional technique will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view in the order of manufacturing steps for forming a groove on the surface of the silicon substrate.

【0006】図4(a)に示すように、シリコン基板1
1の表面には、自然酸化膜12が形成されている。そし
て、溝パターンの転写されたレジストマスク13がこの
自然酸化膜12上に形成されている。
[0006] As shown in FIG.
On the surface of No. 1, a natural oxide film 12 is formed. Then, a resist mask 13 to which the groove pattern has been transferred is formed on the natural oxide film 12.

【0007】通常、半導体基板をエッチングするための
量産用のドライエッチング装置の内壁には反応生成物が
付着している。この状態で半導体基板をエッチングする
と、装置内壁から半導体基板へと飛来する反応生成物が
エッチングマスクとなり不良の発生につながってしま
う。そこで、シリコン基板11の表面をドライエッチン
グする前に、このような反応生成物を除去するとともに
上記の自然酸化膜12を除去することを目的にして、S
6 等のF系ガスによるプラズマ放電が施される。この
工程で、上記の反応生成物が効果的に除去される。ま
た、図4(b)に示すように、レジストマスク13をエ
ッチングマスクにしてシリコン基板11上の自然酸化膜
12がエッチング除去される。そして、開口14が形成
されることになる。
Normally, reaction products adhere to the inner wall of a mass-production dry etching apparatus for etching a semiconductor substrate. If the semiconductor substrate is etched in this state, a reaction product flying from the inner wall of the device to the semiconductor substrate becomes an etching mask, which leads to the occurrence of a defect. Therefore, before the surface of the silicon substrate 11 is dry-etched, such reaction products are removed and the above-mentioned natural oxide film 12 is removed.
Plasma discharge by F-based gas such as F 6 is performed. In this step, the above reaction products are effectively removed. Further, as shown in FIG. 4B, the natural oxide film 12 on the silicon substrate 11 is removed by etching using the resist mask 13 as an etching mask. Then, the opening 14 is formed.

【0008】次に、シリコン基板11をエッチングする
ための反応ガスとしてHBrガスがドライエッチング装
置内に導入され、プラズマ放電がなされる。そして、レ
ジストマスク13をエッチングマスクにしてシリコン基
板11の表面に溝15が形成されるようになる。しか
し、このようなエッチング方法では、後で詳述するよう
に溝15の底面にエッチング荒れ部16が形成される。
Next, HBr gas is introduced into the dry etching apparatus as a reaction gas for etching the silicon substrate 11, and plasma discharge is performed. Then, the groove 15 is formed on the surface of the silicon substrate 11 using the resist mask 13 as an etching mask. However, in such an etching method, a rough etching portion 16 is formed on the bottom surface of the groove 15 as described later in detail.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上に説明したような
半導体基板のエッチング方法では、先述したように、溝
の底面にエッチング荒れ部16が形成される。これは、
従来の技術で説明したようなF系のプラズマ放電では、
自然酸化膜あるいは反応生成物のエッチング速度より半
導体基板のエッチング速度の方が大きくなり、反応生成
物等のパターン転写が半導体基板に形成されるようにな
る。そして、このために半導体基板の溝底部に凹凸が形
成され、上述したようなエッチング荒れ部が多数形成さ
れてしまうからである。このように溝の深さの均一性が
悪くなるために、特に浅いトレンチ素子分離を形成しよ
うとする場合に、充分な素子分離能力を有するようにす
ることが難しくなる。
In the method of etching a semiconductor substrate as described above, the rough etching portion 16 is formed on the bottom surface of the groove as described above. this is,
In the F-type plasma discharge described in the related art,
The etching rate of the semiconductor substrate is higher than the etching rate of the natural oxide film or the reaction product, and the pattern transfer of the reaction product or the like is formed on the semiconductor substrate. As a result, irregularities are formed at the bottom of the groove of the semiconductor substrate, and a large number of the above-described rough portions are formed. Since the uniformity of the depth of the groove is deteriorated in this way, it is difficult to have a sufficient element isolation capability particularly when forming a shallow trench element isolation.

【0010】また、溝形成のドライエッチングで、活性
なFラジカルによる半導体基板のサイドエッチングが生
じやすくなり、溝の開口寸法の精度が悪くなる。そし
て、微細な素子分離が困難になる。
Further, in the dry etching for forming the groove, side etching of the semiconductor substrate due to active F radicals easily occurs, and the accuracy of the dimension of the opening of the groove deteriorates. Then, fine element isolation becomes difficult.

【0011】本発明の目的は、溝の底面の形状を簡便な
方法で向上させると共に高精度で微細な溝を形成するた
めの半導体基板のエッチング方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a method of etching a semiconductor substrate for improving the shape of the bottom of a groove by a simple method and forming a fine groove with high accuracy.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体基板のエッチング方法は、半導体基板の表面に溝を形
成する方法であって、前記半導体基板の表面に所定のパ
ターンを有するドライエッチング用マスクを形成する工
程と、前記マスクを有する半導体基板の表面にクリーニ
ング処理を施す工程と、前記クリーニング処理後であっ
て前記マスクを使用したドライエッチングで前記溝を形
成する工程とを含む。
SUMMARY OF THE INVENTION For this purpose, a method for etching a semiconductor substrate according to the present invention is a method for forming a groove on a surface of a semiconductor substrate, the method for dry etching having a predetermined pattern on the surface of the semiconductor substrate. Forming a mask, performing a cleaning process on the surface of the semiconductor substrate having the mask, and forming the groove by dry etching using the mask after the cleaning process.

【0013】ここで、前記クリーニング処理は、不活性
ガスのプラズマ中で行われる。例えば、前記ドライエッ
チング用マスクがフォトレジスト膜で構成され、前記不
活性ガスにはヘリウムガスが使用される。あるいは、前
記ドライエッチング用マスクが無機絶縁膜で構成され、
前記不活性ガスにはネオンガスまたはアルゴンガスが使
用される。
Here, the cleaning process is performed in an inert gas plasma. For example, the dry etching mask is formed of a photoresist film, and helium gas is used as the inert gas. Alternatively, the dry etching mask is formed of an inorganic insulating film,
As the inert gas, neon gas or argon gas is used.

【0014】ここで、前記半導体基板の表面に無機絶縁
膜とフォトレジスト膜とが積層され前記フォトレジスト
膜に前記所定のパターンが転写され、さらに前記無機絶
縁膜が前記フォトレジスト膜をマスクにドライエッチン
グされて、前記ドライエッチング用マスクは形成され
る。
Here, an inorganic insulating film and a photoresist film are laminated on the surface of the semiconductor substrate, the predetermined pattern is transferred to the photoresist film, and the inorganic insulating film is dried using the photoresist film as a mask. The dry etching mask is formed by etching.

【0015】そして、エッチング装置の反応室(チャン
バー)内壁から飛来し付着する反応生成物あるいは前記
無機絶縁膜のドライエッチングで半導体基板の表面に形
成される反応生成物が、前記クリーニング処理の工程で
除去される。具体的には、上記の半導体基板としてはシ
リコン基板が、また、前記無機絶縁膜としてはシリコン
酸化膜が用いられる。
[0015] A reaction product flying from the inner wall of the reaction chamber (chamber) of the etching apparatus and attaching thereto or a reaction product formed on the surface of the semiconductor substrate by dry etching of the inorganic insulating film is formed in the cleaning process. Removed. Specifically, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, and a silicon oxide film is used as the inorganic insulating film.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1に基づいて説明する。図1は本発明の半導体基板
のエッチングでの工程順の断面図である。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view in the order of steps in etching a semiconductor substrate of the present invention.

【0017】図1(a)に示すように、シリコン基板1
の表面に下地絶縁膜2が形成される。ここで、下地絶縁
膜2はシリコン基板1の表面が熱酸化されて形成される
シリコン酸化膜で構成される。なお、この下地絶縁膜2
の膜厚は10nm程度に設定される。
As shown in FIG. 1A, a silicon substrate 1
Is formed on the surface of the substrate. Here, the base insulating film 2 is composed of a silicon oxide film formed by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate 1. Note that this base insulating film 2
Is set to about 10 nm.

【0018】次に、この下地絶縁膜2に積層して保護絶
縁膜3が形成される。ここで、保護絶縁膜3は化学気相
成長(CVD)法で堆積される膜厚100nm程度のシ
リコン窒化膜である。そして、この保護絶縁膜3上に公
知のフォトリソグラフィ技術でレジストマスク4が形成
される。このレジストマスク4には溝パターンが転写さ
れている。
Next, a protective insulating film 3 is formed on the base insulating film 2. Here, the protective insulating film 3 is a silicon nitride film having a thickness of about 100 nm deposited by a chemical vapor deposition (CVD) method. Then, a resist mask 4 is formed on the protective insulating film 3 by a known photolithography technique. The groove pattern is transferred to the resist mask 4.

【0019】次に、図1(b)に示すように、レジスト
マスク4をエッチングマスクにして保護絶縁膜3および
下地絶縁膜2が順次にドライエッチングされ、シリコン
基板1表面に開口5が形成される。ここで、保護絶縁膜
3のドライエッチングでは反応ガスとしてNF3 のよう
なF系ガスが使用される。また、下地絶縁膜2のドライ
エッチングでは反応ガスとしてCHF3 とCOの混合ガ
スが使用される。しかし、このドライエッチングでは開
口5のシリコン基板1表面に反応生成物6が形成され
る。
Next, as shown in FIG. 1B, the protective insulating film 3 and the base insulating film 2 are sequentially dry-etched using the resist mask 4 as an etching mask, and an opening 5 is formed on the surface of the silicon substrate 1. You. Here, in the dry etching of the protective insulating film 3, an F-based gas such as NF 3 is used as a reaction gas. In the dry etching of the base insulating film 2, a mixed gas of CHF 3 and CO is used as a reaction gas. However, in this dry etching, a reaction product 6 is formed on the surface of the silicon substrate 1 in the opening 5.

【0020】ドライエッチングによる開口5の形成で
は、シリコン基板1の表面がエッチングされないように
することが必要になる。これは、溝の深さを均一にする
ことが、特に浅い溝形成で必須になるからである。しか
し、このために下地絶縁膜2のドライエッチング工程で
シリコン基板1とのエッチング選択比を増大させると、
上記のような反応生成物6が形成されやすくなる。ま
た、このような反応生成物6の形成においては、シリコ
ン基板1表面のエッチング領域が増加すると、その形成
頻度が増大する。特に、トレンチ素子分離のようにシリ
コン基板1表面での占有面積が高くなる場合には、その
ための溝の形成面積も増加し反応生成物6の形成頻度が
増大する。
In forming the opening 5 by dry etching, it is necessary to prevent the surface of the silicon substrate 1 from being etched. This is because it is essential to make the depth of the groove uniform, especially when forming a shallow groove. However, if the etching selectivity with respect to the silicon substrate 1 is increased in the dry etching process of the base insulating film 2 for this reason,
The reaction product 6 as described above is easily formed. In the formation of such a reaction product 6, when the etching region on the surface of the silicon substrate 1 increases, the frequency of the formation increases. In particular, when the area occupied by the surface of the silicon substrate 1 is increased as in the case of trench element isolation, the area for forming the groove for that is increased, and the frequency of forming the reaction product 6 is increased.

【0021】次に、本発明の特徴となるクリーニング処
理が施される。このクリーニング処理は、シリコン基板
1をエッチングするドライエッチング装置内にHe等の
不活性ガスが導入され、プラズマ放電されて行われる。
この不活性ガスのプラズマ放電で、反応生成物6あるい
は自然酸化膜の物理的なエッチングがなされる。ここ
で、反応生成物6はチャンバー内壁から飛来した反応生
成物である場合もある。このように、本発明のクリーニ
ング処理では、不活性ガスのイオンによるイオンエッチ
ングがなされることになる。このようにして、図1
(c)に示すように、開口5のシリコン基板1表面は清
浄化される。なお、この場合に、不活性ガスの質量が大
きくなるとレジストマスク4も物理的なエッチングがな
されるために、Heのような質量の小さな不活性ガスが
使用される。
Next, a cleaning process, which is a feature of the present invention, is performed. This cleaning process is performed by introducing an inert gas such as He into a dry etching apparatus for etching the silicon substrate 1 and performing plasma discharge.
By the plasma discharge of the inert gas, the reaction product 6 or the natural oxide film is physically etched. Here, the reaction product 6 may be a reaction product flying from the inner wall of the chamber. As described above, in the cleaning process of the present invention, ion etching is performed using the ions of the inert gas. Thus, FIG.
As shown in (c), the surface of the silicon substrate 1 in the opening 5 is cleaned. In this case, if the mass of the inert gas increases, the resist mask 4 is also physically etched, so that a small mass inert gas such as He is used.

【0022】このようなクリーニング処理では、不活性
ガスのイオンの運動エネルギーがなるべく小さくなり、
イオン密度が高くなるように設定されるとよい。そこ
で、例えば異方的な運動をするイオンシャワーの照射で
クリーニング処理されると効果的となる。
In such a cleaning process, the kinetic energy of the ions of the inert gas is reduced as much as possible.
It is preferable to set the ion density to be high. Therefore, it is effective if the cleaning process is performed by irradiation with an ion shower that moves anisotropically.

【0023】次に、反応ガスとしてCl2 とHBrの混
合ガスが使用される。この反応ガスがプラズマ放電さ
れ、レジストマスク4、保護絶縁膜3および下地絶縁膜
2をエッチングマスクにシリコン基板1表面がドライエ
ッチングされる。このようにして、シリコン基板1表面
に溝7が形成される。
Next, a mixed gas of Cl 2 and HBr is used as a reaction gas. The reaction gas is subjected to plasma discharge, and the surface of the silicon substrate 1 is dry-etched using the resist mask 4, the protective insulating film 3 and the base insulating film 2 as an etching mask. Thus, the groove 7 is formed on the surface of the silicon substrate 1.

【0024】図1(b)で説明した反応生成物6は、シ
リコン、炭素、酸素およびフッ素等で構成されたポリマ
ーである。このポリマーは、反応ガスがハロゲン化合物
でのドライエッチングではエッチングされにくい。この
ために、本発明の特徴となっている上記のクリーニング
処理がなされないと、溝形成後の溝の底面にエッチング
荒れと同様な表面荒れが生じる。
The reaction product 6 described with reference to FIG. 1 (b) is a polymer composed of silicon, carbon, oxygen, fluorine and the like. This polymer is hardly etched by dry etching using a halogen compound as a reaction gas. For this reason, if the above-described cleaning process, which is a feature of the present invention, is not performed, a surface roughness similar to the etching roughness occurs on the bottom surface of the groove after the groove is formed.

【0025】これに対して、本発明の実施の形態では、
このような表面荒れは全く無く、深さの均一な溝が容易
に形成されるようになる。また、上記のクリーニング処
理でシリコン基板1のサイドエッチングは無く、高精度
で微細な溝が形成されるようになる。
On the other hand, in the embodiment of the present invention,
There is no such surface roughness, and a groove having a uniform depth can be easily formed. In addition, there is no side etching of the silicon substrate 1 in the above cleaning process, and fine grooves are formed with high precision.

【0026】次に、本発明の第2の実施の形態を図2と
図3に基づいて説明する。図2と図3は本発明の半導体
基板のエッチング方法を説明するための工程順の断面図
である。この場合は半導体基板のエッチング工程後に、
トレンチ素子分離領域が形成される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are sectional views in the order of steps for explaining the method of etching a semiconductor substrate according to the present invention. In this case, after the etching process of the semiconductor substrate,
A trench element isolation region is formed.

【0027】図2(a)に示すように、シリコン基板1
の表面にマスク絶縁膜8が形成される。ここで、マスク
絶縁膜8はCVD法で堆積される膜厚200nm程度の
シリコン酸化膜である。そして、このマスク絶縁膜8上
にレジストマスク4が形成される。このレジストマスク
4には溝パターンが転写されている。
As shown in FIG. 2A, the silicon substrate 1
Is formed on the surface of the mask insulating film 8. Here, the mask insulating film 8 is a silicon oxide film having a thickness of about 200 nm deposited by the CVD method. Then, a resist mask 4 is formed on the mask insulating film 8. The groove pattern is transferred to the resist mask 4.

【0028】次に、図2(b)に示すように、レジスト
マスク4をエッチングマスクにしてマスク絶縁膜8がド
ライエッチングされ、シリコン基板1表面に開口5が形
成される。ここで、ドライエッチングの反応ガスとして
CH2 2 とCOの混合ガスが使用される。この場合
も、このドライエッチングで開口5のシリコン基板1表
面に反応生成物6が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, the mask insulating film 8 is dry-etched using the resist mask 4 as an etching mask, and an opening 5 is formed on the surface of the silicon substrate 1. Here, a mixed gas of CH 2 F 2 and CO is used as a reactive etching gas. Also in this case, a reaction product 6 is formed on the surface of the silicon substrate 1 in the opening 5 by this dry etching.

【0029】次に、この第2の実施の形態では、図2
(c)に示すように、レジストマスク4が公知の方法、
例えば、酸素プラズマでのアッシング方法で除去され
る。
Next, in the second embodiment, FIG.
As shown in (c), the resist mask 4 is formed by a known method,
For example, it is removed by an ashing method using oxygen plasma.

【0030】先述したように、反応生成物6がシリコ
ン、炭素等で構成されたポリマーである場合には、この
反応生成物6ポリマーはそのまま残存するようになる。
As described above, when the reaction product 6 is a polymer composed of silicon, carbon or the like, the polymer of the reaction product 6 remains as it is.

【0031】次に、シリコン基板1をエッチングするド
ライエッチング装置で、本発明の特徴となるクリーニン
グ処理が施される。このクリーニング処理では、Heに
代わってNe、Ar等の質量の比較的に大きな不活性ガ
スが導入され、プラズマ放電されて行われる。このよう
にして、図2(d)に示すように、開口5のシリコン基
板1表面は清浄化される。
Next, the dry etching apparatus for etching the silicon substrate 1 performs a cleaning process which is a feature of the present invention. In this cleaning process, an inert gas having a relatively large mass such as Ne or Ar is introduced instead of He, and plasma cleaning is performed. In this way, as shown in FIG. 2D, the surface of the silicon substrate 1 in the opening 5 is cleaned.

【0032】この場合には、第1の実施の形態とは異な
りレジストマスク4が除去されてからクリーニング処理
がなされる。このために比較的に質量の大きな不活性ガ
スが使用できる。そして、Heのプラズマで除去できな
いような反応生成物も容易に除去できるようになる。
In this case, unlike the first embodiment, the cleaning process is performed after the resist mask 4 is removed. For this purpose, an inert gas having a relatively large mass can be used. Then, reaction products that cannot be removed by He plasma can be easily removed.

【0033】次に、図3(a)に示すように、第1の実
施の形態で説明したのと同様に、反応ガスとしてCl2
とHBrの混合ガスが使用され、マスク絶縁膜8をエッ
チングマスクにシリコン基板1表面がドライエッチング
される。このようにして、シリコン基板1表面に溝7が
形成される。
Next, as shown in FIG. 3A, as described in the first embodiment, Cl 2 is used as a reaction gas.
A mixed gas of HBr and HBr is used, and the surface of the silicon substrate 1 is dry-etched using the mask insulating film 8 as an etching mask. Thus, the groove 7 is formed on the surface of the silicon substrate 1.

【0034】次に、マスク絶縁膜8が除去され、シリコ
ン基板1の全面が熱酸化されて、図3(b)に示すよう
に表面絶縁膜9が形成される。ここで、表面絶縁膜9は
膜厚20nm程度のシリコン酸化膜である。
Next, the mask insulating film 8 is removed, the entire surface of the silicon substrate 1 is thermally oxidized, and a surface insulating film 9 is formed as shown in FIG. Here, the surface insulating film 9 is a silicon oxide film having a thickness of about 20 nm.

【0035】次に、全面にシリコン酸化膜がCVD法で
形成され、化学機械研磨(CMP)法で不要な部分が研
削除去される。このようにして、図3(c)に示すよう
に、シリコン基板1表面の溝7内に表面絶縁膜9を介在
して埋込み絶縁膜10が充填される。このようにして、
シリコン基板1表面の所定の領域にトレンチ素子分離領
域が形成される。
Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface by a CVD method, and unnecessary portions are ground and removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method. In this way, as shown in FIG. 3C, the buried insulating film 10 is filled in the groove 7 on the surface of the silicon substrate 1 with the surface insulating film 9 interposed therebetween. In this way,
A trench element isolation region is formed in a predetermined region on the surface of silicon substrate 1.

【0036】本発明の第2の実施の形態でも、第1の実
施の形態で説明したように、溝7の底部の表面荒れは全
く無く、深さの均一な溝が容易にしかも高精度に形成さ
れるようになる。また、この場合には、除去の難しい反
応生成物でも容易にあるいは短時間で除去できるように
なる。
In the second embodiment of the present invention, as described in the first embodiment, there is no surface roughness at the bottom of the groove 7, and a groove having a uniform depth can be formed easily and with high precision. Will be formed. In this case, even a reaction product that is difficult to remove can be easily or quickly removed.

【0037】以上のような本発明の実施の形態では、反
応生成物の除去と溝の形成とが、同一のチャンバー内で
2ステップでもって行われている。本発明はこれに限る
ものでない。マルチチャンバーを備えたドライエッチン
グ装置で、反応生成物の除去と溝の形成とが別のチャン
バー内で行われてもよい。この場合には、プラズマ放電
の方法がチャンバー別に変えて適用できるために、クリ
ーニング処理と溝形成のエッチング処理とが全く異なる
方法で行えるようになる。そして、全体が効果的に行わ
れ、全工程が更に短縮されるようになる。
In the above embodiment of the present invention, the removal of the reaction product and the formation of the groove are performed in two steps in the same chamber. The present invention is not limited to this. In a dry etching apparatus provided with a multi-chamber, removal of a reaction product and formation of a groove may be performed in another chamber. In this case, since the plasma discharge method can be applied in different chambers, the cleaning process and the etching process for forming the groove can be performed by completely different methods. Then, the entire process is performed effectively, and the entire process is further reduced.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の半導体
基板のエッチング方法は、半導体基板の表面に溝を形成
する方法であって、半導体基板の表面に所定のパターン
を有するドライエッチング用マスクを形成する工程と、
このマスクを有する半導体基板の表面にクリーニング処
理を施す工程とを有し、このクリーニング処理後に上記
のマスクを使用したドライエッチングで上記の溝を形成
するようになる。
As described above, the method for etching a semiconductor substrate according to the present invention is a method for forming a groove on the surface of a semiconductor substrate, and includes a dry etching mask having a predetermined pattern on the surface of the semiconductor substrate. Forming a;
Performing a cleaning process on the surface of the semiconductor substrate having the mask. After the cleaning process, the grooves are formed by dry etching using the mask.

【0039】ここで、このクリーニング処理は、ヘリウ
ムガス、ネオンガスあるいはアルゴンガス等のプラズマ
中で行われる。
Here, this cleaning process is performed in plasma such as helium gas, neon gas or argon gas.

【0040】このために、上述した溝の底面にエッチン
グ荒れが生じその形状が悪くなるというようなことは皆
無になる。また、このように溝の深さの均一性は非常に
向上し、特に浅いトレンチ素子分離を上記の溝に形成し
ようとする場合に、その信頼性が高く充分な素子分離能
力を有するようなる。
For this reason, there is no such a case that the etching bottom surface is roughened and the shape thereof is deteriorated. In addition, the uniformity of the depth of the groove is greatly improved in this way, and particularly when a shallow trench element isolation is to be formed in the above-mentioned groove, the reliability is high and the element isolation ability is sufficient.

【0041】さらに、高精度で微細な溝が容易に形成で
きるようになり高精度な素子分離形成が可能になる。
Further, highly precise and fine grooves can be easily formed, and highly accurate element isolation can be formed.

【0042】このようにして本発明は、簡便な方法でも
って、微細化あるいは高密度化される半導体装置の実現
を容易にする。
Thus, the present invention facilitates the realization of a miniaturized or densified semiconductor device by a simple method.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための製
造工程順の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図2】本発明の第2の実施の形態を説明するための製
造工程順の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図3】本発明の第2の実施の形態を説明するための製
造工程順の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図4】従来の技術を説明するための製造工程順の断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a related art in the order of manufacturing steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 シリコン基板 2 下地絶縁膜 3 保護絶縁膜 4,13 レジストマスク 5,14 開口 6 反応生成物 7,15 溝 8 マスク絶縁膜 9 表面絶縁膜 10 埋込み絶縁膜 12 自然酸化膜 16 エッチング荒れ部 Reference Signs List 1,11 silicon substrate 2 base insulating film 3 protective insulating film 4,13 resist mask 5,14 opening 6 reaction product 7,15 groove 8 mask insulating film 9 surface insulating film 10 buried insulating film 12 natural oxide film 16 etching rough part

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面に溝を形成する方法で
あって、前記半導体基板の表面に所定のパターンを有す
るドライエッチング用マスクを形成する工程と、前記マ
スクを有する半導体基板の表面にクリーニング処理を施
す工程と、前記クリーニング処理後であって前記マスク
を使用したドライエッチングで前記溝を形成する工程
と、を含むことを特徴とする半導体基板のエッチング方
法。
1. A method for forming a groove on a surface of a semiconductor substrate, comprising: forming a dry etching mask having a predetermined pattern on the surface of the semiconductor substrate; and cleaning the surface of the semiconductor substrate having the mask. A method of etching a semiconductor substrate, comprising: performing a process; and forming the groove by dry etching using the mask after the cleaning process.
【請求項2】 前記クリーニング処理が、不活性ガスの
プラズマ中で行われることを特徴とする請求項1記載の
半導体基板のエッチング方法。
2. The method according to claim 1, wherein the cleaning process is performed in an inert gas plasma.
【請求項3】 前記ドライエッチング用マスクがフォト
レジスト膜で構成され、前記不活性ガスがヘリウムガス
であることを特徴とする請求項2記載の半導体基板のエ
ッチング方法。
3. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 2, wherein said dry etching mask is formed of a photoresist film, and said inert gas is helium gas.
【請求項4】 前記ドライエッチング用マスクが無機絶
縁膜で構成され、前記不活性ガスがネオンガスあるいは
アルゴンガスであることを特徴とする請求項2記載の半
導体基板のエッチング方法。
4. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 2, wherein the dry etching mask is formed of an inorganic insulating film, and the inert gas is a neon gas or an argon gas.
【請求項5】 前記半導体基板の表面に無機絶縁膜とフ
ォトレジスト膜とが積層され前記フォトレジスト膜に前
記所定のパターンが転写され、さらに前記無機絶縁膜が
前記フォトレジスト膜をマスクにドライエッチングされ
て、前記ドライエッチング用マスクが形成されているこ
とを特徴とする請求項3または請求項4記載の半導体基
板のエッチング方法。
5. An inorganic insulating film and a photoresist film are laminated on a surface of the semiconductor substrate, the predetermined pattern is transferred to the photoresist film, and the inorganic insulating film is dry-etched using the photoresist film as a mask. The method for etching a semiconductor substrate according to claim 3, wherein the dry etching mask is formed.
【請求項6】 前記無機絶縁膜のドライエッチングで半
導体基板の表面に形成される反応生成物が、前記クリー
ニング処理の工程で除去されることを特徴とする請求項
5記載の半導体基板のエッチング方法。
6. The method of etching a semiconductor substrate according to claim 5, wherein a reaction product formed on a surface of the semiconductor substrate by dry etching of the inorganic insulating film is removed in the cleaning process. .
【請求項7】 前記半導体基板がシリコン基板であり、
前記無機絶縁膜がシリコン酸化膜であることを特徴とす
る請求項5または請求項6記載の半導体基板のエッチン
グ方法。
7. The semiconductor substrate is a silicon substrate,
7. The method according to claim 5, wherein the inorganic insulating film is a silicon oxide film.
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