JPH11251286A - シリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
シリコンウェーハの製造方法Info
- Publication number
- JPH11251286A JPH11251286A JP6936698A JP6936698A JPH11251286A JP H11251286 A JPH11251286 A JP H11251286A JP 6936698 A JP6936698 A JP 6936698A JP 6936698 A JP6936698 A JP 6936698A JP H11251286 A JPH11251286 A JP H11251286A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- etching
- silicon
- pattern
- wafer
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコンウェーハを汚染やダメージが少なく
且つ簡単な構成により精度良くエッチングする方法を提
供する。 【解決手段】 シリコンウェーハ１上にシリコン酸化膜
２を形成する工程と、シリコン酸化膜２を任意のパター
ンにエッチングしてパターン酸化膜３を形成する工程
と、パターン酸化膜３が形成されたシリコンウェーハ１
をアルゴン雰囲気下でアニールする工程を順次行い、パ
ターン酸化膜３の直下のシリコン４をエッチングする。
且つ簡単な構成により精度良くエッチングする方法を提
供する。 【解決手段】 シリコンウェーハ１上にシリコン酸化膜
２を形成する工程と、シリコン酸化膜２を任意のパター
ンにエッチングしてパターン酸化膜３を形成する工程
と、パターン酸化膜３が形成されたシリコンウェーハ１
をアルゴン雰囲気下でアニールする工程を順次行い、パ
ターン酸化膜３の直下のシリコン４をエッチングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はシリコンウェーハ
の製造方法に関する。更に詳しくは、シリコンウェーハ
の任意の領域を選択的にエッチングする方法に関する。
の製造方法に関する。更に詳しくは、シリコンウェーハ
の任意の領域を選択的にエッチングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりシリコンウェーハの任意の領域
を選択的にエッチングする方法としては、パターニング
されたシリコン酸化膜をマスクとして用い、ドライエッ
チング又はウェットエッチングによりマスクされていな
い領域をエッチングしていた。
を選択的にエッチングする方法としては、パターニング
されたシリコン酸化膜をマスクとして用い、ドライエッ
チング又はウェットエッチングによりマスクされていな
い領域をエッチングしていた。
【０００３】図４は、その工程の一例を示す。まず、図
４（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１０の一主表
面上の全面にシリコン酸化膜１１を熱酸化等により形成
した後、フォトリソグラフィー技術によりシリコン酸化
膜１１に任意のパターンを形成し、エッチングしようと
するシリコン領域が露出するようにシリコン酸化膜１１
に開口部１２を形成する（図４（ｂ））。次に、残され
たシリコン酸化膜１１をマスクとして、ドライエッチン
グ又はウェットエッチングにより開口部１２のシリコン
領域をエッチングしてシリコン凹部１３を形成し（図４
（ｃ））、必要に応じて残っている酸化膜１１を除去す
る（図４（ｄ））。
４（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１０の一主表
面上の全面にシリコン酸化膜１１を熱酸化等により形成
した後、フォトリソグラフィー技術によりシリコン酸化
膜１１に任意のパターンを形成し、エッチングしようと
するシリコン領域が露出するようにシリコン酸化膜１１
に開口部１２を形成する（図４（ｂ））。次に、残され
たシリコン酸化膜１１をマスクとして、ドライエッチン
グ又はウェットエッチングにより開口部１２のシリコン
領域をエッチングしてシリコン凹部１３を形成し（図４
（ｃ））、必要に応じて残っている酸化膜１１を除去す
る（図４（ｄ））。
【０００４】ドライエッチングは、プラズマエッチング
装置を用い、ＣｌＦ3等のガスをプラズマ化してウェー
ハに衝突させてエッチングする方法であり、パターン精
度が比較的良い。
装置を用い、ＣｌＦ3等のガスをプラズマ化してウェー
ハに衝突させてエッチングする方法であり、パターン精
度が比較的良い。
【０００５】一方、ウェットエッチングは、ウェーハを
酸溶液に浸漬してエッチングする方法であり、特別な装
置を要せず、簡便である。また、ウェットエッチングは
バッチ処理が可能であり、大量のウェーハを迅速に処理
することができる。
酸溶液に浸漬してエッチングする方法であり、特別な装
置を要せず、簡便である。また、ウェットエッチングは
バッチ処理が可能であり、大量のウェーハを迅速に処理
することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来のドライエッチング又はウェットエッチングを用い
た方法は、以下に示す問題点があった。
従来のドライエッチング又はウェットエッチングを用い
た方法は、以下に示す問題点があった。
【０００７】ドライエッチングでは、エッチング時に生
じる金属イオン等による汚染が問題となる。すなわち、
プラズマ化されたガスはシリコンウェーハ上だけでな
く、ウェーハ周辺の金属部材等の部分にも到達する。ド
ライエッチングで使用するＣｌＦ3等のガスは非常に安
定ではあるが、プラズマ化されることにより非常に大き
なエッチング能力を持つので、プラズマにより金属部材
もエッチングされて金属イオン（金属原子）等が発生
し、シリコンウェーハの汚染源となる。この問題はプラ
ズマエッチング装置ばかりでなく、プラズマＣＶＤ装置
等のプラズマを使用する装置が持っている典型的な欠点
である。
じる金属イオン等による汚染が問題となる。すなわち、
プラズマ化されたガスはシリコンウェーハ上だけでな
く、ウェーハ周辺の金属部材等の部分にも到達する。ド
ライエッチングで使用するＣｌＦ3等のガスは非常に安
定ではあるが、プラズマ化されることにより非常に大き
なエッチング能力を持つので、プラズマにより金属部材
もエッチングされて金属イオン（金属原子）等が発生
し、シリコンウェーハの汚染源となる。この問題はプラ
ズマエッチング装置ばかりでなく、プラズマＣＶＤ装置
等のプラズマを使用する装置が持っている典型的な欠点
である。
【０００８】また、ドライエッチングでは、ウェーハ表
面の結晶に対するダメージも大きく、上記金属汚染とと
もにデバイス特性に影響を及ぼすことが分かっている。
さらに、ドライエッチングはウェーハの面内均一性が良
くない。それは、ドライエッチングではウェーハの周辺
部と中心部での特性の違いからエッチング量にばらつき
が生じてしまうためである。
面の結晶に対するダメージも大きく、上記金属汚染とと
もにデバイス特性に影響を及ぼすことが分かっている。
さらに、ドライエッチングはウェーハの面内均一性が良
くない。それは、ドライエッチングではウェーハの周辺
部と中心部での特性の違いからエッチング量にばらつき
が生じてしまうためである。
【０００９】さらに、プラズマエッチング装置は複雑な
構造を持っているため、メインテナンスや取扱い等が複
雑になる傾向があり、これらに長時間を要していた。特
に、プラズマエッチング装置はウェーハ処理室を真空に
する複雑な構成やセンサー等が多数配置されているの
で、それが複雑化する原因にもなっている。
構造を持っているため、メインテナンスや取扱い等が複
雑になる傾向があり、これらに長時間を要していた。特
に、プラズマエッチング装置はウェーハ処理室を真空に
する複雑な構成やセンサー等が多数配置されているの
で、それが複雑化する原因にもなっている。
【００１０】一方、ウェットエッチングも面内均一性が
良くない。ウェットエッチングではエッチング液の流れ
を制御しにくく、面内の均一性のばらつきの原因となっ
ていた。また、ウェットエッチングではパターンのだれ
やオーバーエッチング等が起こりやすく、エッチング精
度はドライエッチングよりも劣っている。
良くない。ウェットエッチングではエッチング液の流れ
を制御しにくく、面内の均一性のばらつきの原因となっ
ていた。また、ウェットエッチングではパターンのだれ
やオーバーエッチング等が起こりやすく、エッチング精
度はドライエッチングよりも劣っている。
【００１１】そこで本発明は、シリコンウェーハを汚染
やダメージが少なく且つ簡単な構成により精度良くエッ
チングすることができる方法を提供することを目的とす
る。
やダメージが少なく且つ簡単な構成により精度良くエッ
チングすることができる方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、シリコンウェーハ上にシリコン酸化膜を形成する
工程と、該シリコン酸化膜を任意のパターンにエッチン
グしてパターン酸化膜を形成する工程と、該パターン酸
化膜が形成されたシリコンウェーハをアルゴン雰囲気下
でアニールする工程を順次行い、パターン酸化膜の直下
のシリコンをエッチングすることを特徴とするシリコン
ウェーハの製造方法を提供する。
明は、シリコンウェーハ上にシリコン酸化膜を形成する
工程と、該シリコン酸化膜を任意のパターンにエッチン
グしてパターン酸化膜を形成する工程と、該パターン酸
化膜が形成されたシリコンウェーハをアルゴン雰囲気下
でアニールする工程を順次行い、パターン酸化膜の直下
のシリコンをエッチングすることを特徴とするシリコン
ウェーハの製造方法を提供する。
【００１３】本発明は、シリコンのパターンエッチング
を行うため、パターン酸化膜を形成し、そのウェーハを
アルゴン雰囲気でアニールすることにより、パターン酸
化膜とシリコンの界面から、酸化膜の下地のシリコンの
みエッチングされ、他のシリコン表面はエッチングされ
ない現象を応用するものである。
を行うため、パターン酸化膜を形成し、そのウェーハを
アルゴン雰囲気でアニールすることにより、パターン酸
化膜とシリコンの界面から、酸化膜の下地のシリコンの
みエッチングされ、他のシリコン表面はエッチングされ
ない現象を応用するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の工程例を示す。
まず、図１（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１の
一主表面上の全面にシリコン酸化膜２を熱酸化等により
形成した後、フォトリソグラフィーにより、エッチング
しようとするシリコン領域上にのみパターン酸化膜３が
残るようにパターニングする（図１（ｂ））。このよう
にしてパターン酸化膜３が形成されたシリコンウェーハ
をアルゴン雰囲気下１０００〜１３００℃でアニールを
行う。すると、パターン酸化膜３が周辺からエッチング
され、それと共にパターン酸化膜３の直下のシリコンも
エッチングされる（図１（ｃ））。そして、最終的には
パターン酸化膜３の直下のシリコンが全てエッチングさ
れてシリコン凹部４が形成される（図１（ｄ））。
まず、図１（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１の
一主表面上の全面にシリコン酸化膜２を熱酸化等により
形成した後、フォトリソグラフィーにより、エッチング
しようとするシリコン領域上にのみパターン酸化膜３が
残るようにパターニングする（図１（ｂ））。このよう
にしてパターン酸化膜３が形成されたシリコンウェーハ
をアルゴン雰囲気下１０００〜１３００℃でアニールを
行う。すると、パターン酸化膜３が周辺からエッチング
され、それと共にパターン酸化膜３の直下のシリコンも
エッチングされる（図１（ｃ））。そして、最終的には
パターン酸化膜３の直下のシリコンが全てエッチングさ
れてシリコン凹部４が形成される（図１（ｄ））。
【００１５】アニール温度としては１０００〜１３００
℃が適切である。１０００℃未満であるとエッチングレ
ートが低くなり、エッチングに時間がかかりすぎる。ま
た、１３００℃を越えると、アニールに伴う汚染の恐れ
が大きくなるとともに、アニール炉の耐久性の問題が生
じる。
℃が適切である。１０００℃未満であるとエッチングレ
ートが低くなり、エッチングに時間がかかりすぎる。ま
た、１３００℃を越えると、アニールに伴う汚染の恐れ
が大きくなるとともに、アニール炉の耐久性の問題が生
じる。
【００１６】次に、本発明のエッチング方法のエッチン
グ特性について述べる。
グ特性について述べる。
【００１７】（深さ方向のエッチング特性）複数のシリ
コンウェーハを１０５０℃でウェット酸化し、主面に厚
さ２５０ｎｍ、３２０ｎｍ、５４０ｎｍ、７８０ｎｍ及
び１０７０ｎｍのシリコン酸化膜をそれぞれ形成した。
フォトリソグラフィーによりシリコン酸化膜をパターニ
ングし、パターン酸化膜が形成された各シリコンウェー
ハを、アルゴン雰囲気下１２００℃で６０分アニールし
た。
コンウェーハを１０５０℃でウェット酸化し、主面に厚
さ２５０ｎｍ、３２０ｎｍ、５４０ｎｍ、７８０ｎｍ及
び１０７０ｎｍのシリコン酸化膜をそれぞれ形成した。
フォトリソグラフィーによりシリコン酸化膜をパターニ
ングし、パターン酸化膜が形成された各シリコンウェー
ハを、アルゴン雰囲気下１２００℃で６０分アニールし
た。
【００１８】図２は、シリコン酸化膜の厚さと深さ方向
にエッチングされたシリコンの深さの関係を示す。その
結果、パターン酸化膜の厚さが厚いほどシリコンのエッ
チング量は増加した。そして、その量は酸化膜厚の０．
４２倍であった。このことは、酸化膜中のＳｉＯ2が下
地のシリコンと反応して２ＳｉＯとなり、アルゴン雰囲
気中で気化されるためであると考えられる。一般的に、
酸化膜中のシリコンの量はその酸化膜厚の０．４２倍と
言われている。従って、所定深さのエッチングを行うた
めには、その深さの１／０．４２倍（約２．４倍）の酸
化膜を予め形成しておけば良いことがわかる。
にエッチングされたシリコンの深さの関係を示す。その
結果、パターン酸化膜の厚さが厚いほどシリコンのエッ
チング量は増加した。そして、その量は酸化膜厚の０．
４２倍であった。このことは、酸化膜中のＳｉＯ2が下
地のシリコンと反応して２ＳｉＯとなり、アルゴン雰囲
気中で気化されるためであると考えられる。一般的に、
酸化膜中のシリコンの量はその酸化膜厚の０．４２倍と
言われている。従って、所定深さのエッチングを行うた
めには、その深さの１／０．４２倍（約２．４倍）の酸
化膜を予め形成しておけば良いことがわかる。
【００１９】（水平方向のエッチング特性）上記と同様
にパターン酸化膜を形成した試料ウェーハを作製し、ア
ルゴン雰囲気下１２００℃で６０分アニールした。そし
て、水平方向のエッチング速度を調べた。図３はシリコ
ン酸化膜の厚さと水平方向のエッチング速度との関係を
示す。水平方向のエッチング速度（エッチング量）は、
酸化膜厚が厚くなると小さくなる傾向を示した。しか
し、このアニールを行うと、パターン酸化膜厚が１μｍ
程度であっても、水平方向のエッチングは速度は約４２
０ｎｍ／分と大きく、６０分のアニールで約２５μｍエ
ッチングされた。従って、図３の様な水平方向のエッチ
ング速度と酸化膜厚さとの関係をいくつかのアニール温
度について求めておけば、所定寸法のパターンをエッチ
ングする際に必要なアニール温度とアニール時間を設定
することができる。尚、前記した通り、エッチング深さ
は酸化膜の厚さで決定されるので、アニール温度とアニ
ール時間には影響を受けない。
にパターン酸化膜を形成した試料ウェーハを作製し、ア
ルゴン雰囲気下１２００℃で６０分アニールした。そし
て、水平方向のエッチング速度を調べた。図３はシリコ
ン酸化膜の厚さと水平方向のエッチング速度との関係を
示す。水平方向のエッチング速度（エッチング量）は、
酸化膜厚が厚くなると小さくなる傾向を示した。しか
し、このアニールを行うと、パターン酸化膜厚が１μｍ
程度であっても、水平方向のエッチングは速度は約４２
０ｎｍ／分と大きく、６０分のアニールで約２５μｍエ
ッチングされた。従って、図３の様な水平方向のエッチ
ング速度と酸化膜厚さとの関係をいくつかのアニール温
度について求めておけば、所定寸法のパターンをエッチ
ングする際に必要なアニール温度とアニール時間を設定
することができる。尚、前記した通り、エッチング深さ
は酸化膜の厚さで決定されるので、アニール温度とアニ
ール時間には影響を受けない。
【００２０】なお、エッチング量の面内均一性について
も調べた。エッチング量の面内均一性は酸化膜厚に依存
する。シリコン酸化膜の面内ばらつきは±３％以下であ
り、エッチング量のばらつきも±３％以下であった。現
在、一般的な酸化炉で酸化した場合、その膜厚の面内均
一性は最大でも±３％であるので、本発明の方法によれ
ば、エッチング量の面内均一性は±３％以下であると認
められる。これは、一般的なドライエッチングの面内均
一性が±５％以下であるのに対し、本発明の方法では面
内均一性が改善されることを示す。
も調べた。エッチング量の面内均一性は酸化膜厚に依存
する。シリコン酸化膜の面内ばらつきは±３％以下であ
り、エッチング量のばらつきも±３％以下であった。現
在、一般的な酸化炉で酸化した場合、その膜厚の面内均
一性は最大でも±３％であるので、本発明の方法によれ
ば、エッチング量の面内均一性は±３％以下であると認
められる。これは、一般的なドライエッチングの面内均
一性が±５％以下であるのに対し、本発明の方法では面
内均一性が改善されることを示す。
【００２１】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、従来
のドライエッチングのようにシリコンウェーハに汚染や
ダメージをもたらすことなく、且つ通常の熱処理炉を用
いた簡便な方法でエッチングを行うことができる。ま
た、ウェットエッチングのようなパターンのだれも生じ
ることなく、精度良くエッチングを行うことができる。
のドライエッチングのようにシリコンウェーハに汚染や
ダメージをもたらすことなく、且つ通常の熱処理炉を用
いた簡便な方法でエッチングを行うことができる。ま
た、ウェットエッチングのようなパターンのだれも生じ
ることなく、精度良くエッチングを行うことができる。
【図１】本発明の実施形態の一例を示す工程図である。
【図２】シリコン酸化膜厚と深さ方向のエッチング厚と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図３】シリコン酸化膜厚と水平方向のエッチング速度
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図４】従来のエッチング方法の一例を示す工程図であ
る。
る。
１ シリコンウェーハ ２ シリコン酸化膜 ３ パターン酸化膜 ４ シリコン凹部
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコンウェーハ上にシリコン酸化膜を
形成する工程と、該シリコン酸化膜を任意のパターンに
エッチングしてパターン酸化膜を形成する工程と、該パ
ターン酸化膜が形成されたシリコンウェーハをアルゴン
雰囲気下でアニールする工程を順次行い、パターン酸化
膜の直下のシリコンをエッチングすることを特徴とする
シリコンウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6936698A JPH11251286A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | シリコンウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6936698A JPH11251286A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | シリコンウェーハの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11251286A true JPH11251286A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=13400497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6936698A Pending JPH11251286A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | シリコンウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11251286A (ja) |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP6936698A patent/JPH11251286A/ja active Pending
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