JPH11317398A - 半導体装置の製造方法及びエッチング装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及びエッチング装置Info
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Abstract
ングの進行状況を正確にモニタできる半導体装置の製造
方法を提供することを目的としている。 【解決手段】半導体基板11に予め所定の深さのpnジ
ャンクション12を形成し、このpnジャンクションに
逆バイアス電圧VR を印加して空乏層16を生成す
る。そして、逆バイアス電流JR をモニタしつつ半導
体基板をエッチングし、逆バイアス電流が急激に上昇し
た点をエッチングの終点とすることを特徴とする。pn
ジャンクションの深さは、イオン注入時の加速エネルギ
ーやアニールによって正確に制御できるので、従来のい
かなる光学的な測定とも異なり、高い精度でエッチング
の終点を検知できる。エッチング工程の調整やエッチン
グ装置の反応室への大規模な測定機器の追加も不要であ
るので、エッチング装置の高コスト化を招くこともな
い。DTやSTI構造のためのトレンチエッチングに好
適である。
Description
造工程におけるエッチング工程に係り、特にエッチング
の終点を正確に検出あるいはエッチングの深さを高精度
でモニタするための半導体装置の製造方法及びエッチン
グ装置に関する。
極として働く導電層のパターニング、コンタクトホール
やスルーホールの開孔、及び素子分離用の絶縁物や半導
体素子を埋め込み形成するためのトレンチの形成など様
々な工程でエッチングが行われている。このような種々
のエッチング工程において、従来はエッチングの終点検
出には、例えば(a)作業者の目視による方法、(b)
エッチングの対象となる材料に対して高いエッチング選
択比を有する材料からなるストッパ層を用いてエッチン
グの進行を停止させる方法、(c)予め測定した試料の
エッチング速度に基づいて進行中のエッチングの深さを
推定し、エッチング時間により深さを制御する方法、
(d)エッチング時に発生するガスの量を測定して深さ
を推定する方法、(e)探針によってエッチングの深さ
を直接測定する方法、(f)レーザ光を照射して入射光
と反射光との行路差によるレーザ光の干渉を利用して深
さを測定する方法などで測定あるいは推定を行ってい
る。
置、例えばDRAMではSTI(shallow tr
ench isolation)構造やDT(deep
trench)構造が注目されている。STI構造の
DRAMでは、半導体基板に浅いトレンチを形成して絶
縁物を埋め込むことにより、素子分離を行っている。ま
た、DT構造のDRAMでは、半導体基板の主表面に深
いトレンチを形成し、このトレンチ内にキャパシタ電極
を埋め込み形成することにより、チップ占有面積を増大
させることなく大きな容量を確保している。これらST
I構造やDT構造を形成するためには、エッチングによ
って微細で且つ高精度なトレンチを形成する技術が必要
である。
エッチング終点検出方法は、いずれもSTI構造やDT
構造を採用した256Mビット以上のDRAMで要求さ
れるような十分高い精度でエッチングの終点を検出する
のが困難であったり、大規模な測定装置が必要になって
エッチング装置のコストが高くなるという問題がある。
例えば(a)の方法ではエッチングの深さを正確に判断
することは困難であり、特にDT構造のようにアスペク
ト比の高いエッチングが要求される場合には終点を判断
するのはほとんど不可能である。半導体基板を直接エッ
チングしてトレンチを形成するので(b)の方法は適用
できない。また、(c),(d)の方法は推定または間
接的な測定であるため、製造ばらつきなどによる影響を
受けやすく、やはり要求されるような高い精度は得られ
ない。(e)の方法ではエッチングと同時に測定を行う
ことができず、且つ微細で深いトレンチの測定は困難で
ある。更に、(f)の方法は深さを直接測定するので精
度は高いが、エッチング装置にレーザ光を用いた測定装
置を付加しなければならず装置が高価になる。
にエッチングの終点を検出する方法として、米国特許第
5,173,149号には、n型不純物層上への陽極酸
化膜の形成によってエッチング電流がゼロに到達したと
きに、p型不純物層のエッチングを停止する技術が開示
されている。また、米国特許第4,358,338号に
は、エッチング対象のエッチング電流を検出して終点を
検出する技術が開示されている。更に、特開昭60−1
67332号公報にはエッチングすべき溝と同じ深さに
延びる不純物層を形成し、上記溝をまたぐように一対の
測定針を当てて電気抵抗を測定し、抵抗が急増した時点
でエッチングを停止する技術が開示されている。
3,149号に開示されている技術はウェットエッチン
グに適用するものであり、STI構造やDT構造を形成
するために必要な異方性エッチング、例えばRIE(R
eactive Ion Etching)には適用で
きない。また、米国特許第4,358,338号に開示
されている技術では、エッチングの対象物を流れる電流
を計測してエッチングの終点を検出しているが、電流供
給源としてエッチングプラズマを用いているため、DT
構造のような微細で深い(アスペクト比の高い)トレン
チでは電流レベルが小さくなって検出が困難になる。更
に、特開昭60−167332号公報に開示されている
技術では、溝を挟むように一対の測定針を当てる必要が
あり、穴状のトレンチが形成されるSTI構造やDT構
造には不純物層に多数の電流経路が残存してしまうため
適用できない。
導体装置の製造方法は、エッチング終点を正確に検出、
あるいはエッチングの進行状況を正確にモニタできない
という問題があった。
TI構造やDT構造のように微細で且つ高精度なトレン
チが要求されるエッチングの終点検出、あるいはエッチ
ングの進行状況のモニタが正確にできないという問題が
あった。
グの深さを正確にモニタしようとすると測定装置を付加
しなければならず、エッチング装置が高価になるという
問題があった。
れたもので、その目的とするところは、エッチング終点
を正確に検出、あるいはエッチングの進行状況を正確に
モニタできる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
高精度なトレンチが要求されるSTI構造やDT構造を
形成する際のエッチングの終点の検出、あるいはエッチ
ングの進行状況の正確なモニタを行うのに好適な半導体
装置の製造方法を提供することにある。
ト化を招くことなく正確なエッチング終点の検出やエッ
チングの深さのモニタができるエッチング装置を提供す
ることにある。
載した半導体装置の製造方法は、半導体基体のエッチン
グ予定領域におけるエッチングの予定の深さにpnジャ
ンクションを形成し、このpnジャンクションに逆バイ
アス電圧を与えて空乏層を生成し、前記pnジャンクシ
ョンを介して流れる逆バイアス電流をモニタしつつ前記
半導体基体をエッチングし、前記逆バイアス電流が急激
に上昇した点をエッチングの終点とすることを特徴とし
ている。
体装置の製造方法は、半導体基体におけるエッチング予
定領域に異なる深さの複数のpnジャンクションを形成
し、これらpnジャンクションにそれぞれ逆バイアス電
圧を与えて空乏層を生成し、前記複数のpnジャンクシ
ョンを介して流れる逆バイアス電流をそれぞれ測定しつ
つ前記半導体基体をエッチングし、前記各pnジャンク
ションを介して流れる逆バイアス電流が急激に上昇する
点をそれぞれ検知してエッチング領域の深さをモニタす
ることを特徴としている。
の製造方法は、半導体基体のモニタ領域に所定の深さの
pnジャンクションを形成し、このpnジャンクション
に逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成し、前記pnジ
ャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測定しつ
つ前記半導体基体の前記モニタ領域及びエッチングすべ
き領域をエッチングし、前記逆バイアス電流が急激に上
昇した点をエッチングの終点とすることを特徴としてい
る。
体装置の製造方法は、半導体基体のモニタ領域に所定の
深さのpnジャンクションを形成し、このpnジャンク
ションに逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成し、前記
pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測
定しつつ前記半導体基体の前記モニタ領域とエッチング
すべき領域をエッチングし、前記逆バイアス電流が急激
に上昇した点を検知し、引き続きエッチングを進行させ
て前記逆バイアス電流の急激な上昇点の検知時のモニタ
領域の深さに基づいてエッチングの深さを制御すること
を特徴としている。
半導体装置の製造方法は、半導体基体におけるモニタ領
域に異なる深さの複数のpnジャンクションを形成し、
これらpnジャンクションにそれぞれ逆バイアス電圧を
与えて空乏層を生成し、前記複数のpnジャンクション
を介して流れる逆バイアス電流をそれぞれモニタしつ
つ、前記半導体基体をエッチングし、前記各pnジャン
クションを介して流れる逆バイアス電流が急激に上昇す
る点をそれぞれ検知することによりエッチングの深さを
モニタすることを特徴としている。
いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法におい
て、前記半導体基体のエッチングは、RIE(Reac
tive Ion Etching)であることを特徴
とする。
半導体装置の製造方法において、前記エッチングの後
に、前記半導体基体のRIEによってエッチング表面に
形成されたダメージを除去するためのCDE(Chem
ical Dry Etching)工程を更に具備す
ることを特徴とする。
半導体装置の製造方法において、前記CDE工程の終点
を、前記逆バイアス電流の測定によって決定することを
特徴とする。
いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法におい
て、前記pnジャンクションとして、前記半導体基体
と、この半導体基体中に形成されたウェル領域との接合
を用いることを特徴とする。
5いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記モニタ領域は、前記半導体基体における半導
体素子が形成されない周辺領域であることを特徴とす
る。
5いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記モニタ領域は、前記半導体基体のダイシング
ライン上であることを特徴とする。
置の製造方法は、半導体基板におけるディープトレンチ
の形成予定領域にpnジャンクションを形成する工程
と、前記半導体基板にディープトレンチを形成するため
のマスクを形成する工程と、前記pnジャンクションに
逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成する工程と、前記
pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測
定しつつ、前記マスクを介して前記半導体基板を異方性
エッチングしてディープトレンチを形成する工程と、前
記逆バイアス電流が急激に上昇した点を検知して異方性
エッチングを終了する工程とを具備することを特徴とし
ている。
導体装置の製造方法は、半導体基板におけるモニタ領域
にpnジャンクションを形成する工程と、前記半導体基
板に前記モニタ領域及びディープトレンチ領域のエッチ
ングを行うためのマスクを形成する工程と、前記pnジ
ャンクションに逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成す
る工程と、前記pnジャンクションを介して流れる逆バ
イアス電流を測定しつつ、前記マスクを介して前記モニ
タ領域及びディープトレンチ領域を異方性エッチングす
る工程と、前記逆バイアス電流が急激に上昇した点を検
知し、前記モニタ領域のエッチングレートからディープ
トレンチの異方性エッチングの終点を予測する工程とを
具備することを特徴としている。
は13に記載の半導体装置の製造方法において、前記デ
ィープトレンチの異方性エッチングの終了後に、前記p
nジャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測定
しつつ、前記ディープトレンチ内を等方性エッチングす
る工程を更に具備し、前記逆バイアス電流が初期値に近
づいたときに前記等方性エッチングを終了することを特
徴とする。
し14いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法
において、前記ディープトレンチを絶縁物で埋め込む工
程を更に具備することを特徴とする。
し14いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法
において、前記ディープトレンチ内に半導体素子を埋め
込み形成する工程を更に具備することを特徴とする。
し16いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法
において、前記半導体基板の主表面領域に半導体素子を
形成する工程を更に具備することを特徴とする。
導体装置の製造方法は、半導体基板におけるシャロート
レンチの形成予定領域にpnジャンクションを形成する
工程と、前記半導体基板にシャロートレンチを形成する
ためのマスクを形成する工程と、前記pnジャンクショ
ンに逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成する工程と、
前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
をモニタしつつ、前記マスクを介して前記半導体基板を
異方性エッチングする工程と、前記逆バイアス電流が急
激に上昇した点を検知して異方性エッチングを終了する
工程とを具備することを特徴としている。
置の製造方法は、半導体基板におけるモニタ領域にpn
ジャンクションを形成する工程と、前記半導体基板に前
記モニタ領域及びシャロートレンチのエッチングを行う
ためのマスクを形成する工程と、前記pnジャンクショ
ンに逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成する工程と、
前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
を測定しつつ、前記マスクを介して前記モニタ領域及び
前記シャロートレンチ形成領域を異方性エッチングする
工程と、前記逆バイアス電流が急激に上昇した点を検知
し、前記シャロートレンチの異方性エッチングを終了す
る工程とを具備することを特徴としている。
は19に記載の半導体装置の製造方法において、前記シ
ャロートレンチの異方性エッチングの終了後に、前記p
nジャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測定
しつつ、前記シャロートレンチ内を等方性エッチングす
る工程を更に具備し、前記逆バイアス電流が初期値に近
づいたときに前記等方性エッチングを終了することを特
徴とする。
し20いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法
において、前記シャロートレンチ内に絶縁物を埋め込み
形成する工程を更に具備することを特徴とする。
し21いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法
において、前記シャロートレンチで区画されて形成され
た素子領域の前記半導体基板の主表面領域中に半導体素
子を形成する工程を更に具備することを特徴とする。
ッチング装置は、半導体基体が収容される反応室と、前
記反応室内にエッチングのための反応性ガスを供給する
ガス供給手段と、前記反応室内に供給された反応性ガス
をプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記半導体基体
のエッチング予定領域に形成されたpnジャンクション
に逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成する電圧印加手
段と、前記pnジャンクションを介して流れる逆バイア
ス電流を測定する電流測定手段と、前記電流測定手段に
よる前記逆バイアス電流の急激な上昇を検知して、前記
ガス供給手段による反応性ガスの供給、及びプラズマ生
成手段によるプラズマの生成の少なくとも一方を停止す
る制御手段とを具備することを特徴としている。
グ装置は、半導体基体が収容される反応室と、前記反応
室内にエッチングのための反応性ガスを供給するガス供
給手段と、前記反応室内に供給された反応性ガスをプラ
ズマ化するプラズマ生成手段と、前記半導体基体のモニ
タ領域に形成されたpnジャンクションに逆バイアス電
圧を与えて空乏層を生成する電圧印加手段と、前記pn
ジャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測定す
る電流測定手段と、前記電流測定手段による前記逆バイ
アス電流の急激な上昇の検知に基づいて、前記ガス供給
手段による反応性ガスの供給、及びプラズマ生成手段に
よるプラズマの生成の少なくとも一方を停止する制御手
段とを具備することを特徴としている。
体基体のエッチング予定領域に予め形成したpnジャン
クションの空乏層をエッチング終点のセンサとして用い
るので、従来のいかなる光学的な測定とも異なり、ST
I構造やDT構造を含む全てのエッチング工程に適用で
きる。しかも、pnジャンクション(空乏層)の深さ
は、イオン注入時の加速エネルギーやアニールによって
正確に制御できるので、高い精度でエッチングの終点を
検知できる。また、ウェーハ(半導体基体)上には電圧
を印加するための電極以外には何等付加する必要がな
く、エッチング工程の調整やエッチング装置の反応室へ
の大規模な測定機器の追加も不要であるので、エッチン
グ装置の高コスト化を招くこともない。
体基体のエッチング予定領域に形成した異なる深さの複
数のpnジャンクションの空乏層をそれぞれエッチング
の深さを検知するためのセンサとして用いるので、エッ
チングの進行状況を正確にモニタできる。しかも、従来
のいかなる光学的な測定とも異なり、STI構造やDT
構造を含む全てのエッチング工程に適用できる。上記複
数のpnジャンクションの深さは、イオン注入時の加速
エネルギーやアニールによってそれぞれ正確に制御でき
るので、高い精度でエッチングの進行状況をモニタでき
る。また、ウェーハ(半導体基体)上には電圧を印加す
るための電極以外には何等付加する必要がなく、エッチ
ング工程の調整やエッチング装置の反応室への大規模な
測定機器の追加も不要であるので、エッチング装置の高
コスト化を招くこともない。
体基体のモニタ領域に形成したpnジャンクションの空
乏層をセンサとして用いるので、必ずしも素子領域にp
nジャンクションを形成する必要がなく、従来のいかな
る光学的な測定とも異なり、STI構造やDT構造を含
む全てのエッチング工程に適用できる。pnジャンクシ
ョンの深さは、イオン注入時の加速エネルギーやアニー
ルによって正確に制御できるので、高い精度でエッチン
グの深さを設定できる。また、ウェーハ(半導体基体)
上にはモニタ領域と逆バイアス電圧を印加するための電
極以外には何等付加する必要がなく、エッチング工程の
調整やエッチング装置の反応室への大規模な測定機器の
追加も不要であるので、エッチング装置の高コスト化を
招くこともない。
体基体のモニタ領域に形成したpnジャンクションの空
乏層をセンサとして用い、エッチングが所定の深さに達
したことを検知した後、更にエッチングを進行させ、前
記モニタ領域の深さに基づいてエッチングの深さを制御
するので、従来のいかなる光学的な測定とも異なり、S
TI構造やDT構造を含む全てのエッチング工程に適用
できる。pnジャンクションの深さは、イオン注入時の
加速エネルギーやアニールによって正確に制御できる。
また、ウェーハ(半導体基体)上にはモニタ領域と逆バ
イアス電圧を印加するための電極以外には何等付加する
必要がなく、エッチング工程の調整やエッチング装置の
反応室への大規模な測定機器の付加も不要であるので、
エッチング装置の高コスト化を招くこともない。
体基体のモニタ領域に形成した異なる深さの複数のpn
ジャンクションの空乏層をセンサとして用い、エッチン
グの深さをモニタするので、高い精度でエッチングの進
行状況をモニタできる。しかも、従来のいかなる光学的
な測定とも異なり、STI構造やDT構造を含む全ての
エッチング工程に適用できる。上記複数のpnジャンク
ションの深さは、イオン注入時の加速エネルギーやアニ
ールによってそれぞれ正確に制御できる。また、ウェー
ハ(半導体基体)上にはモニタ領域と電圧を印加するた
めの電極以外には何等付加する必要がなく、エッチング
工程の調整やエッチング装置の反応室への大規模な測定
機器の追加も不要であるので、エッチング装置の高コス
ト化を招くこともない。
エッチングには、RIEを用いることができる。
付加すれば、RIEによってエッチング表面に形成され
たダメージ層を除去できる。
終点も逆バイアス電流の測定によって決定できる。
ションとして半導体基板と後の工程で半導体素子が形成
されるウェル領域との接合を利用すれば、エッチング終
点を検出するためにpnジャンクションを形成する必要
はないので、エッチング工程を簡単化できる。
を半導体基体(ウェーハ)の半導体素子が形成されない
周辺領域に形成すれば、モニタ領域を設けることによる
チップ占有面積の増大はない。
を半導体基体(ウェーハ)のダイシングライン上に形成
すれば、モニタ領域を設けることによるチップ占有面積
の増大はない。
導体基体におけるディープトレンチの形成予定領域のp
nジャンクションに空乏層を生成してエッチング終点の
センサとして用いるので、従来のいかなる光学的な測定
とも異なり、深いトレンチであっても容易にエッチング
終点を検知できる。しかも、pnジャンクションの深さ
は、イオン注入時の加速エネルギーやアニールによって
正確に制御できるので、高精度な終点検知が可能とな
る。また、ウェーハ上には電圧を印加するための電極以
外には何等付加する必要がなく、エッチング工程の調整
やエッチング装置の反応室への大規模な測定機器の追加
も不要であるので、エッチング装置の高コスト化を招く
こともない。
導体基体のモニタ領域に形成したpnジャンクションの
空乏層をセンサとして用い、ディープトレンチのエッチ
ングを終了するので、従来のいかなる光学的な測定とも
異なり、深いトレンチであっても容易にエッチング終点
を検知できる。しかも、不必要なpnジャンクションを
ディープトレンチ領域に形成する必要もなく、さらにp
nジャンクションの深さは、イオン注入時の加速エネル
ギーやアニールによって正確に制御できる。ディープト
レンチの深さを直接的に測定してエッチングの終点を検
出しているわけではないが、モニタ領域とディープトレ
ンチの形成領域におけるエッチングの条件は実質的に等
しいので、充分高い精度で検知できる。また、ウェーハ
上にはモニタ領域と電圧を印加するための電極以外には
何等付加する必要がなく、エッチング工程の調整やエッ
チング装置の反応室への大規模な測定機器の追加も不要
であるので、エッチング装置の高コスト化を招くことも
ない。
チングの後に等方性エッチングを行ってダメージ層を除
去する際にも逆バイアス電流の測定でエッチングの終点
を検知できる。
レンチを絶縁物で埋め込めば、素子分離領域として用い
ることができる。
レンチに半導体素子、例えばキャパシタを埋め込み形成
すれば、トレンチキャパシタを形成できる。
レンチを形成した後、半導体基板の主表面領域に半導体
素子を形成すれば、DT構造の半導体装置が得られる。
導体基体におけるシャロートレンチの形成予定領域のp
nジャンクションに空乏層を生成してエッチング終点の
センサとして用いるので、従来のいかなる光学的な測定
とも異なり、容易にエッチング終点を検知できる。しか
も、pnジャンクションの深さは、イオン注入時の加速
エネルギーやアニールによって正確に制御できるので、
高精度の検知が可能となる。また、ウェーハ上には電圧
を印加するための電極以外には何等付加する必要がな
く、エッチング工程の調整やエッチング装置の反応室へ
の測定機器の追加も不要であるので、エッチング装置の
高コスト化を招くこともない。
導体基体のモニタ領域に形成したpnジャンクションに
生成した空乏層をセンサとして用い、シャロートレンチ
のエッチングの深さを上記モニタ領域によるモニタ結果
に応じて決定するので、従来のいかなる光学的な測定と
も異なり、容易にエッチング終点を検知できる。しか
も、pnジャンクションの深さは、イオン注入時の加速
エネルギーやアニールによって正確に制御できるので、
高精度な検知が可能となる。シャロートレンチの深さを
直接的に測定してエッチングの終点を検出しているわけ
ではないが、モニタ領域とシャロートレンチの形成領域
におけるエッチングの条件は実質的に等しいので、充分
高い精度で検知できる。また、ウェーハ上にはモニタ領
域と電圧を印加するための電極以外には何等付加する必
要がなく、エッチング工程の調整やエッチング装置の反
応室への大規模な測定機器の追加も不要であるので、エ
ッチング装置の高コスト化を招くこともない。
チングの後に等方性エッチングを行ってダメージ層を除
去する際にも逆バイアス電流の測定によってエッチング
の終点を検知できる。
レンチ内を絶縁物で埋め込めば、STI構造を形成でき
る。
レンチを形成した後、半導体基板の主表面領域に半導体
素子を形成すれば、STI構造の半導体装置を形成でき
る。
エッチング装置に、電圧印加手段、電流測定手段及び制
御手段を設ければよいので、大規模な測定装置を付加す
る必要がなく、装置の高コスト化を招くことなくエッチ
ング終点を検出できる。しかも、制御手段で逆バイアス
電流の急激な上昇を検知してエッチングを終了するの
で、エッチング終点を正確に検出できる。
エッチング装置に、電圧印加手段、電流測定手段及び制
御手段を設け、且つ半導体基体にモニタ領域を設ければ
よいので、装置の高コスト化を招くことなくエッチング
終点を検出できる。しかも、制御手段で逆バイアス電流
の急激な上昇を検知してエッチングを終了するので、エ
ッチング終点を正確に検出できる。
いて図面を参照して説明する。
第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について
説明するためのもので、DT構造の半導体装置を形成す
る際のエッチング工程に着目したフローチャート、図2
(a)〜(d)はそれぞれ、上記DT構造の半導体装置
を形成する際のRIE工程における半導体基板の状態を
製造工程順に示す断面図である。
の形成予定領域下の半導体基板(ウェーハ)11中に不
純物をイオン注入して活性化し、形成するトレンチの底
部に対応する位置にpnジャンクション12を形成する
(ステップ1)。この時、pnジャンクション12の深
さdJ は、イオン注入の加速エネルギーとアニールに
よって、形成するトレンチの底部に位置するように制御
する。
11の主表面上にトレンチを形成するためのエッチング
マスク13を形成する(ステップ2)。このマスク13
としては、例えば半導体基板11上にTEOS(SiO
2 )膜を形成し、このTEOS膜をフォトリソグラフ
ィーによりパターニングして用いる。このマスク13に
は、半導体基板11の主表面に電圧を印加するための窓
を開口しておく。
導体基板11をクランプ14に固定し、上記pnジャン
クション12に逆バイアス電圧VR を印加することに
より空乏層16を生成した状態で上記半導体基板11の
RIE(ReactiveIon Etching)を
行い、トレンチ15を形成する(ステップ3)。このR
IEは、上記pnジャンクション12を流れる逆バイア
ス電流をモニタしつつ行う(ステップ4)。そして、逆
バイアス電流が急激に上昇したか否かを判定し(ステッ
プ5)、変化がない場合にはエッチングを続ける。
行してトレンチ15がpnジャンクション12に生成さ
れた空乏層16に達すると、後述する原理によりリーク
電流が増大し、図3(a)に示すように逆バイアス電流
JR が急激に増加する。この逆バイアス電流が急激に
上昇した点はpnジャンクションの位置、すなわち所期
のトレンチ15の深さdJ であるので、図3(b)に
示すように、この点をエッチングの終点と判定してRI
Eを終了する(ステップ6)。
及び底部をCDE(Chemical Dry Etc
hing)によってエッチングする(ステップ7)。こ
のエッチングは、図4に示すようにRIEの際にトレン
チ15の側壁及び底部に結晶欠陥などのダメージ層17
が形成されるので、このダメージ層17を除去するため
である。このCDEの際にも上記RIEと同様に逆バイ
アス電流JR のモニタを行う(ステップ8)。図5に
示すように、CDEによってダメージ層17が除去され
るに従って逆バイアス電流JR は徐々に低下する。そ
こで、逆バイアス電流JR が初期値に近づいたことを
検知することによりダメージ層17を除去できたか否か
を判定できる(ステップ9)。そして、逆バイアス電流
JR が初期値に充分近づいた時点でエッチングの終点
と判定してCDEを終了する(ステップ10)。このよ
うに、pnジャンクション12の逆バイアス電流JR
のモニタは、トレンチの深さのモニタだけでなく、RI
Eによる側壁部や底部のダメージあるいはその品質の識
別のためにも用いることができる。もし、逆バイアス電
流JR の急激な変化が異常に大きければ、それはRI
E工程が悪化したことを意味する。なぜなら、pnジャ
ンクションの逆バイアス電流JR 、すなわちジャンク
ションリーク電流は、デバイスの性能、例えばDRAM
のセルキャパシタにおける電荷保持時間を低下させる。
従って、逆バイアス電流JR は、一定の満足できるレ
ベルに低減すべきである。
タ電極を埋め込み形成した後(ステップ11)、半導体
基板の素子領域にMOSトランジスタ、抵抗、配線層及
びパッシベーション膜などを順次形成し(ステップ1
2)、パッケージへの実装工程を経て半導体装置を完成
する。
のpnジャンクションに逆バイアス電圧VR を印加す
るためのコンタクトシートを示している。(a)図はコ
ンタクトシートの端部の拡大断面図、(b)図は2枚の
コンタクトシートを半導体基板(ウェーハ)にコンタク
トした状態を示す断面図である。図6(a)に示す如
く、コンタクトシート20は、厚さ10μm程度のCu
シート21の表面に、厚さ10μmのドープドシリコン
層22が形成され、これらの表面にポリイミド層23が
被覆されて構成されている。上記ポリイミド層の厚さは
10μm程度であり、基板11との接触部には数mm程
度の窓24が形成されている。上記Cuシート21は抵
抗値を低くするためのものであり、窓24から露出され
るようにしたドープドシリコン層22は、基板11に金
属シート21を直接接触させると基板を汚染する恐れが
あるので、金属汚染を防止するためのものである。
ト20−1,20−2を用意し、それぞれのシート20
−1,20−2の端部の窓24−1,24−2を半導体
基板11の主表面と裏面にそれぞれ対向させて配置し、
上記窓24−1,24−2に対向する面のポリイミド層
23−1,23−2に上下方向から圧力を印加して半導
体基板11との電気的なコンタクトを取る。そして、こ
れらのシート20−1,20−2を介してpnジャンク
ションに空乏層を生成するための逆バイアス電圧VR
を印加する。
点を検知する原理について図7ないし図10を用いて詳
しく説明する。図7に示すように、シリコン基板がRI
Eされて界面ができると、この界面に存在するシリコン
原子25,25,…は結合を作る相手のシリコン原子を
失うので、この原子25,25,…の周りに局在した電
子準位が生成される。特にそのエネルギーレベルが半導
体の禁制帯にある時には、x方向に沿ったエネルギー図
上で図8(a)に示すように表現できる。
シリコン基板の実空間の図であり、図8(c)はRIE
工程で形成された表面のy方向に沿ったエネルギーバン
ド図である。明らかなように、空乏領域と交差する表面
は、そのバンドギャップ状態もまた空乏領域になる。一
般に、空乏領域中のバンドギャップ状態は、ホールの放
出とエレクトロンの放出による自由キャリアの生成を促
進させ、逆バイアスされたpnジャンクションを横切る
リーク電流を誘導する。空乏領域中のバンドギャップ状
態による自由キャリアの生成メカニズムの詳細について
は後に言及する。
は価電子帯との間の電荷転送の個々の過程を描いてい
る。占有されたバンドギャップ状態から伝導帯へのエレ
クトロンの放出は、過程によって表示される。逆に、
過程は、非占有ギャップ状態によって捕獲された、伝
導帯中のエレクトロンを表現している。同様に、過程
は、非占有のバンドギャップ状態から価電子帯へのホー
ル放出である。占有されたギャップ状態によって捕獲さ
れた価電子帯中のホールは、過程によって表される。
バンドギャップ状態と伝導帯または価電子帯との間の電
荷転送のショックレイ−リード−ホール(Shockl
y−Read−Hall)統計値で単純に仮定すると、
各過程,,,はそれぞれ、下式[数1],[数
2],[数3],[数4]で表せる。
て、fはギャップ状態の占有、Eiは真性半導体のフェ
ルミ準位、ψnはエレクトロンの擬フェルミ準位、ψp
はホールの擬フェルミ準位、kはボルツマン係数、Tは
絶対温度である。また、Vthは熱運動速度、σnはエ
レクトロンの捕獲横断面、σpはホールの捕獲横断面、
ET は捕獲エネルギー準位、niは固有のキャリア濃
度である。
[数2]と[数3]の和は等しいと考えられるので、
レート(net generation rate)G
は[数1]−[数2]で表せるので、
れ、
かなように、
い、禁制帯を取り巻くエネルギーレベルのギャップ状態
は、逆バイアスされたpnジャンクションを横切るリー
ク電流によって起こる内部電界によって迅速に一掃され
る。
ネルギーレベルのギャップ状態から多数のダングリング
ボンドを持っている。ギャップ状態のいくつかは禁制帯
のまわりにエネルギーレベルを持っており、上述したよ
うに自由キャリア生成の効率が良くなる。従って、空乏
領域を横切る1つのRIE表面は、自由キャリア生成開
始のギャップ状態とジャンクションを横切るリーク電流
を増大させる。換言すれば、RIE工程がpnジャンク
ションを横切る空乏領域にちょうど到達したときに、突
然リーク電流信号が増大する。このリーク電流の増大を
モニタすることによって正確なエッチング終点を検知す
ることができる。
板におけるディープトレンチの形成予定領域のpnジャ
ンクションに空乏層を生成してエッチング終点のセンサ
として用いるので、従来のいかなる光学的な測定とも異
なり、深いトレンチであっても容易にエッチング終点を
検知できる。しかも、pnジャンクションの深さは、イ
オン注入時の加速エネルギーやアニールによって正確に
制御できるので、高精度の検知が可能となる。また、半
導体基板(ウェーハ)上には電圧を印加するための電極
以外には何等付加する必要がなく、エッチング工程の調
整やレーザ測定装置などのようなエッチング装置の反応
室への大規模な機器の追加も不要であるので、エッチン
グ装置の高コスト化を招くこともない。
ングの終点を検出するためにpnジャンクションを設け
たが、半導体素子を形成するためのウェル領域と半導体
基板とによって形成されるpnジャンクションを利用し
てエッチングの終点検出を行うようにしても良い。
でエッチングを停止するようにしたが、トレンチが空乏
層に到達するまでのエッチング時間やその条件などの種
々のパラメータを測定しておき、これらに基づいてエッ
チングを進行させて所望の深さに達したときにエッチン
グを停止させるようにしても良い。この場合にはトレン
チの深さを推定することになるが、エッチングされる半
導体基板そのものを用い、且つエッチング装置やエッチ
ング条件も同一で行えるので、製造ばらつきなどによる
影響を受けることはほとんどなく、正確且つ高精度にエ
ッチングできる。
のpnジャンクションを形成してそれぞれに逆バイアス
電圧を与えることにより空乏層を生成し、これら複数の
測定点でエッチングの進行をモニタすれば、更に正確な
エッチング終点の制御、あるいはエッチング深さのモニ
タが可能となる。
って説明したが、シャロートレンチの形成にも適用でき
るのは勿論であり、一定の深さのトレンチを形成する場
合を例に取って説明したが、複数の異なる深さのトレン
チを形成する必要がある場合には、それぞれのトレンチ
の底部の位置にそれぞれpnジャンクションを形成し、
各々の深さのトレンチ毎にエッチング終点を検出して異
なる深さのトレンチを形成しても良い。
2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説
明する。上記第1の実施の形態では、トレンチの形成予
定領域にpnジャンクションを形成する場合について説
明したが、この第2の実施の形態では、モニタ領域を設
け、このモニタ領域にpnジャンクションを形成して上
記第1の実施の形態と同様なエッチングの終点検出また
はエッチングの深さのモニタを行うようにしている。す
なわち、この発明の第2の実施の形態では、実際のデバ
イスが形成される領域(アクティブ領域)の外側の領域
に形成されたモニタ領域のpnジャンクションを使って
いる。上記モニタ領域として、半導体基板の周辺部の半
導体素子が形成されない領域やダイシング領域などのア
クティブ領域の余った領域を用いればウェーハに無駄な
領域が形成されることはない。
板(ウェーハ)31中にイオン注入及び/または拡散法
によってn型不純物を注入してn型拡散層29を形成す
ることにより、モニタ領域30の所定の深さにpnジャ
ンクション32を形成する。下記のような理由によっ
て、接合深さは実際のトレンチ35Bが形成される深さ
と一致している必要はない。その後、TEOS膜を基板
31の表面に堆積し、フォトリソグラフィーとエッチン
グ法によってパターニングし、その後のトレンチエッチ
ング工程のためのマスク33Bを形成する。この際、モ
ニタ領域30にアクティブ領域の開口サイズと比べて小
さな開口サイズを持ったエッチングマスク33Bを当
て、実際のディープトレンチ35Bの深さよりも浅いp
nジャンクションを形成する。これは、一般に、図13
(a),(b)に示すように小さい開口サイズのトレン
チ35A−bのエッチングは、図12(a),(b)に
示すような大きい開口サイズのトレンチ35A−aより
もエッチングの進行が遅くなるからである。従って、小
さい開口サイズのトレンチ(すなわち、モニタ領域30
のモニタトレンチ35A)のエッチングが所定の深さに
達する時には、大きい開口サイズのトレンチ(すなわ
ち、アクティブ領域の実際のトレンチ35B)は、小さ
い開口サイズのトレンチよりもより深くまでエッチング
されることになる。上記基板31をクランプ34に固定
し、上記pnジャンクション32に逆バイアス電圧VR
を印加し、空乏層36を形成した状態で基板31のR
IEを行い、トレンチ35A,35Bを形成する。この
エッチングは、前述したようにpnジャンクション32
の逆バイアス電流JR をモニタしながら行う。そし
て、逆バイアス電流JR の急激な上昇を検知する。大
きい開口サイズのトレンチのエッチング深さと小さい開
口サイズのトレンチのエッチング深さとの関係を確立す
ることにより、小さい開口サイズのトレンチの深さを基
準として、大きい開口サイズのトレンチの深さを推定で
きる。すなわち、終点センサとしてのモニタ領域30中
の浅いトレンチ35Aの深さを測定することにより、ア
クティブ領域に形成された深いトレンチ35Bの深さを
推定できる。この方法は、特により深いトレンチを形成
しようとする場合に好適なものであり、基板31中の深
い領域にpnジャンクションを形成する必要がなく、容
易な浅い領域にpnジャンクションを形成すれば良い。
もちろん、大きな開口サイズのトレンチと深いpnジャ
ンクションが容易に形成できるときには、モニタ領域は
実際のトレンチ35Bよりも大きな開口サイズにしても
かまわない。
5Bの側壁及び底部に対してCDEを行う。このCDE
の際にも、上記RIEと同様に逆バイアス電流JR の
モニタを行うことによりダメージ層を充分に除去できた
か否かを判定できる。逆バイアス電流JR が初期値に
充分近づいた時点でエッチングの終点と判定してCDE
を終了する。
シタを埋め込み形成した後、半導体基板の素子領域にM
OSトランジスタ、抵抗、配線層及びパッシベーション
膜などを順次形成し、パッケージへの実装工程を経て半
導体装置を完成する。
体のモニタ領域に形成したpnジャンクションの空乏層
をセンサとして用い、モニタ領域のエッチングの際に予
測した深さでディープトレンチのエッチングを終了する
ので、従来のいかなる光学的な測定とも異なり、深いト
レンチであっても容易にエッチング終点を検知できる。
しかも、pnジャンクションの深さは、イオン注入時の
加速エネルギーやアニールによって正確に制御できる。
ディープトレンチの深さを直接的に測定してエッチング
の終点を検出しているわけではないが、モニタ領域とデ
ィープトレンチの形成領域におけるエッチングの条件は
実質的に等しいので、充分高い精度で検知できる。ウェ
ーハ上にはモニタ領域と電圧を印加するための電極以外
には何等付加する必要がなく、エッチング工程の調整や
エッチング装置の反応室への大規模な測定機器の追加も
不要であるので、エッチング装置の高コスト化を招くこ
ともない。この方法がシャロートレンチエッチングに適
応できるのはいうまでもない。
はそれぞれ、この発明の第3の実施の形態に係る半導体
装置の製造方法について説明するためのもので、図14
はディープトレンチを有する半導体装置におけるエッチ
ング工程について説明するためのフローチャート、図1
5はRIE工程における半導体基板の断面図、図16は
図15のRIE工程におけるエッチング時間と逆バイア
ス電流との関係を示す図である。図15に示すように、
まず、半導体基板41のモニタ領域40(シャロートレ
ンチ形成領域の一部を利用しても良い)に不純物をイオ
ン注入して拡散層39を形成することにより、pnジャ
ンクション42を形成する(ステップ1)。pnジャン
クション42の深さは、イオン注入の加速エネルギーと
アニールによって形成すべきシャロートレンチの底部よ
り浅くなるように制御する。
プトレンチを形成するためのエッチングマスク43を形
成する(ステップ2)。このマスク43は、例えば上記
半導体基板41上にTEOS膜を形成し、フォトリソグ
ラフィーを行って上記TEOS膜をパターニングするこ
とにより形成する。
4に固定し、上記pnジャンクション42に逆バイアス
電圧VR を印加することにより空乏層46を生成し、
この状態で上記半導体基板42のRIEを行い、モニタ
用のトレンチ45Aとディープトレンチ45Bを形成す
る(ステップ3)。このエッチングは、上記pnジャン
クション42の逆バイアス電流JR とエッチング時間
をモニタしつつ行う(ステップ4)。そして、逆バイア
ス電流JR が急激に上昇したか否かを判定し、変化が
ない場合にはエッチングを続ける(ステップ5)。
ンクション42の空乏層46に達すると、逆バイアス電
流JR が急激に上昇するので、この時のエッチング時
間、各種のパラメータを測定する(ステップ6)。そし
て、この測定したデータに基づいて施すべきオーバーエ
ッチングの時間を算出する(ステップ7)。
プレンチ45Bを形成する(ステップ8)。この際、上
記算出した条件を満たしているか否か判定し(ステップ
9)、条件を満たしたときにエッチングの終点と判定し
てRIEを終了する(ステップ10)。よって、図16
に示すように逆バイアス電流の急激な上昇点の検知から
算出した条件を満たすまでのΔTだけオーバーエッチン
グして終点とする。
部をCDEによってエッチングし、RIEの際に形成さ
れたダメージ層を除去する(ステップ11)。このCD
Eの際にも逆バイアス電流JR のモニタを行うことに
よりダメージ層を除去できたか否かの判定を行うことが
できる(ステップ12)。そして、逆バイアス電流JR
の初期値と測定値との差ΔIがRIEによるダメージ
層が除去できた値に近づいた時にエッチングの終点と判
定してCDEを終了する(ステップ13)。
パシタを形成した後(ステップ14)、半導体基板41
の素子領域にMOSトランジスタ、抵抗、配線層及びパ
ッシベーション膜などを順次形成し(ステップ15)、
パッケージへの実装工程を経て半導体装置を完成する。
のモニタ領域に形成したpnジャンクションに生成した
空乏層をセンサとして用い、ディープトレンチのエッチ
ングの深さを上記モニタ領域によるモニタ結果に応じて
決定するので、従来のいかなる光学的な測定とも異な
り、容易にエッチング終点を検知できる。しかも、pn
ジャンクションの深さは、イオン注入時の加速エネルギ
ーやアニールによって正確に制御できるので、高精度な
検知が可能となる。また、ウェーハ上にはモニタ領域と
電圧を印加するための電極以外には何等付加する必要が
なく、エッチング工程の調整やエッチング装置の反応室
への機器の追加も不要であるので、エッチング装置の高
コスト化を招くこともない。
域40のエッチングの深さがトレンチの深さよりも浅い
場合を例に取って説明したが、モニタ領域40と実際の
エッチング領域のトレンチの深さが同じでも良いのは勿
論である。また、シャロートレンチの場合にも適用でき
るのはいうまでもない。
について説明したが、ウェーハの複数箇所に設けること
により、より正確なモニタが可能となる。複数のセンス
領域に異なる深さのpnジャンクションを形成し、これ
らのモニタ領域のエッチング深さをモニタすれば、更に
正確なエッチングが行える。
ようなRIEを行うためのエッチング装置の概略構成図
である。ここでは、平行平板型電極構造のエッチング装
置にこの発明を適用した例を示している。反応室50内
には、上部電極51と下部電極(試料台)52が対向し
て設けられている。試料台52は、プラズマの発生とイ
オンの引き込みを行うための高周波電源53に接続され
ている。この試料台52上には、エッチングの対象とな
るウェーハ(半導体基板)54が載置されている。上記
ウェーハ54にはpnジャンクションが形成されてお
り、このpnジャンクションには直流電源55から逆バ
イアス電圧VR が印加され、空乏層が生成される。こ
の逆バイアス電圧VR を印加するためのウェーハ54
とのコンタクトには、図6(b)に示したコンタクトシ
ート20−1,20−2が用いられる。そして、上記反
応室50内にガス流量調整器56を介してエッチングの
ための反応性ガスを導入し、反応後のガスはポンプ57
によりメインバルブ58及びバタフライバルブ59を介
して排出する。
逆バイアス電流JR (リーク電流)が測定され、この
測定値が制御装置61に供給される。この制御装置61
は、上記電流計60の出力の急激な上昇を検知する検知
部、種々のパラメータのデータを記憶する記憶部、及び
この記憶部に記憶されているデータと上記電流計60に
よる測定値とに基づいてエッチング時間やエッチング条
件などを算出する演算部などを備えており、上記電流計
60の測定結果に応じてエッチング終点の判定やエッチ
ングの深さのモニタを行う。例えば、第1の実施の形態
の場合には逆バイアス電流JR の急激な上昇を検知し
てエッチング終点を検知し、第2,第3の実施の形態の
場合には記憶部のデータに基づいてエッチングの終点の
判定やモニタ、あるいは必要に応じてガス流量調整器5
6により反応性ガスの流量を調整する。
グの終点と判定されると、上記高周波電源53によるプ
ラズマの発生を停止させるとともにメインバルブ58及
びバタフライバルブ59を閉じ、且つポンプ57を停止
させることによりエッチング装置を停止させる。
グ装置に、直流電源、電流計及び制御装置を設ければ良
いので、レーザ光を用いるような大規模な測定装置を付
加する必要がなく、装置の高コスト化を招くことなくエ
ッチングの終点検出、あるいはエッチング深さのモニタ
が可能となる。しかも、制御装置で逆バイアス電流の急
激な上昇を検知してエッチングを終了するので、エッチ
ング終点を正確に検出できる。
ば、エッチング終点を正確に検出、あるいはエッチング
の進行状況を正確にモニタできる半導体装置の製造方法
が得られる。
されるSTI構造やDT構造を形成する際のエッチング
の終点の検出、あるいはエッチングの進行状況の正確な
モニタを行うのに好適な半導体装置の製造方法が得られ
る。
確なエッチング終点の検出やエッチングの深さのモニタ
ができるエッチング装置が得られる。
の製造方法について説明するためのもので、DT構造の
半導体装置を形成する際のエッチング工程に着目したフ
ローチャート。
程における半導体基板(ウェーハ)の断面図であり、
(a)図ないし(d)図はそれぞれ半導体基板の状態を
製造工程順に示す断面図。
もので、(a)図はエッチング時間と逆バイアス電流と
の関係を示す図、(b)図はエッチング時間とトレンチ
の深さとの関係を示す図。
れるダメージ層について説明するためのトレンチの拡大
断面図。
イアス電流との関係を示す図。
ス電圧を印加するためのコンタクトシートについて説明
するためのもので、(a)図はコンタクトシートの端部
の拡大断面図、(b)図は2枚のコンタクトシートを半
導体基板にコンタクトした状態を示す断面図。
の周りに局在した電子準位について説明するための図。
の周りに局在した禁制帯内の電子準位について説明する
ためのもので、(a)図は界面がx=0でx軸に垂直に
形成された時のx方向に沿ったエネルギー図、(b)図
はpnジャンクションを有するシリコン基板の実空間を
示す模式図、(c)図はy方向に沿ったエネルギー図。
の放出及び捕獲について説明するための図。
明するための図。
工程における半導体基板(ウェーハ)の断面図。
時間とエッチング深さの関係について説明するためのも
ので、(a)図はトレンチの断面図、(b)図はエッチ
ング時間とエッチング深さの関係を示す図。
時間とエッチング深さの関係について説明するためのも
ので、(a)図はトレンチの断面図、(b)図はエッチ
ング時間とエッチング深さの関係を示す図。
置の製造方法について説明するためのもので、STI構
造を有する半導体装置におけるエッチング工程を示すフ
ローチャート。
における半導体基板の断面図。
と逆バイアス電流との関係を示す図。
図。
2,32,42…pnジャンクション、13,33A,
33B,43…エッチングマスク、14,34,44…
クランプ、15,35A,35B,45A,45B…ト
レンチ、16,36,46…空乏層、17…ダメージ
層、20,20−1,20−2…コンタクトシート、2
9,39…拡散層、30,40…モニタ領域、50…反
応室、51…上部電極、52…下部電極(試料台)、5
3…高周波電源、55…直流電源、56…ガス流量調整
器、57…ポンプ、58…メインバルブ、59…バタフ
ライバルブ、60…電流計、61…制御装置、VR …
逆バイアス電圧、JR …逆バイアス電流。
Claims (24)
- 【請求項1】 半導体基体のエッチング予定領域におけ
るエッチングの予定の深さにpnジャンクションを形成
し、このpnジャンクションに逆バイアス電圧を与えて
空乏層を生成し、前記pnジャンクションを介して流れ
る逆バイアス電流をモニタしつつ前記半導体基体をエッ
チングし、前記逆バイアス電流が急激に上昇した点をエ
ッチングの終点とすることを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項2】 半導体基体におけるエッチング予定領域
に異なる深さの複数のpnジャンクションを形成し、こ
れらpnジャンクションにそれぞれ逆バイアス電圧を与
えて空乏層を生成し、前記複数のpnジャンクションを
介して流れる逆バイアス電流をそれぞれ測定しつつ前記
半導体基体をエッチングし、前記各pnジャンクション
を介して流れる逆バイアス電流が急激に上昇する点をそ
れぞれ検知してエッチング領域の深さをモニタすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 半導体基体のモニタ領域に所定の深さの
pnジャンクションを形成し、このpnジャンクション
に逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成し、前記pnジ
ャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測定しつ
つ前記半導体基体の前記モニタ領域及びエッチングすべ
き領域をエッチングし、前記逆バイアス電流が急激に上
昇した点をエッチングの終点とすることを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 半導体基体のモニタ領域に所定の深さの
pnジャンクションを形成し、このpnジャンクション
に逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成し、前記pnジ
ャンクションを介して流れる逆バイアス電流を測定しつ
つ前記半導体基体の前記モニタ領域とエッチングすべき
領域をエッチングし、前記逆バイアス電流が急激に上昇
した点を検知し、引き続きエッチングを進行させて前記
逆バイアス電流の急激な上昇点の検知時のモニタ領域の
深さに基づいてエッチングの深さを制御することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体基体におけるモニタ領域に異なる
深さの複数のpnジャンクションを形成し、これらpn
ジャンクションにそれぞれ逆バイアス電圧を与えて空乏
層を生成し、前記複数のpnジャンクションを介して流
れる逆バイアス電流をそれぞれモニタしつつ前記半導体
基体をエッチングし、前記各pnジャンクションを介し
て流れる逆バイアス電流が急激に上昇する点をそれぞれ
検知することによりエッチングの深さをモニタすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記半導体基体のエッチングは、RIE
(ReactiveIon Etching)であるこ
とを特徴とする請求項1ないし5いずれか1つの項に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記エッチングの後に、前記半導体基体
のRIEによってエッチング表面に形成されたダメージ
を除去するためのCDE(ChemicalDry E
tching)工程を更に具備することを特徴とする請
求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記CDE工程の終点を、前記逆バイア
ス電流の測定によって決定することを特徴とする請求項
7に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記pnジャンクションとして、前記半
導体基体と、この半導体基体中に形成されたウェル領域
との接合を用いることを特徴とする請求項1ないし8い
ずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記モニタ領域は、前記半導体基体に
おける半導体素子が形成されない周辺領域であることを
特徴とする請求項3ないし5いずれか1つの項に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記モニタ領域は、前記半導体基体の
ダイシングライン上であることを特徴とする請求項3な
いし5いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項12】 半導体基板におけるディープトレンチ
の形成予定領域にpnジャンクションを形成する工程
と、 前記半導体基板にディープトレンチを形成するためのマ
スクを形成する工程と、前記pnジャンクションに逆バ
イアス電圧を与えて空乏層を生成する工程と、 前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
を測定しつつ、前記マスクを介して前記半導体基板を異
方性エッチングしてディープトレンチを形成する工程
と、 前記逆バイアス電流が急激に上昇した点を検知して異方
性エッチングを終了する工程とを具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】 半導体基板におけるモニタ領域にpn
ジャンクションを形成する工程と、 前記半導体基板に前記モニタ領域及びディープトレンチ
領域のエッチングを行うためのマスクを形成する工程
と、 前記pnジャンクションに逆バイアス電圧を与えて空乏
層を生成する工程と、 前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
を測定しつつ、前記マスクを介して前記モニタ領域及び
ディープトレンチ領域を異方性エッチングする工程と、 前記逆バイアス電流が急激に上昇した点を検知し、前記
モニタ領域のエッチングレートからディープトレンチの
異方性エッチングの終点を予測する工程とを具備するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記ディープトレンチの異方性エッチ
ングの終了後に、前記pnジャンクションを介して流れ
る逆バイアス電流を測定しつつ、前記ディープトレンチ
内を等方性エッチングする工程を更に具備し、前記逆バ
イアス電流が初期値に近づいたときに前記等方性エッチ
ングを終了することを特徴とする請求項12または13
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項15】 前記ディープトレンチを絶縁物で埋め
込む工程を更に具備することを特徴とする請求項12な
いし14いずれか1つの項に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項16】 前記ディープトレンチ内に半導体素子
を埋め込み形成する工程を更に具備することを特徴とす
る請求項12ないし14いずれか1つの項に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項17】 前記半導体基板の主表面領域に半導体
素子を形成する工程を更に具備することを特徴とする請
求項12ないし16いずれか1つの項に記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項18】 半導体基板におけるシャロートレンチ
の形成予定領域にpnジャンクションを形成する工程
と、 前記半導体基板にシャロートレンチを形成するためのマ
スクを形成する工程と、 前記pnジャンクションに逆バイアス電圧を与えて空乏
層を生成する工程と、 前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
を測定しつつ、前記マスクを介して前記半導体基板を異
方性エッチングする工程と、 前記逆バイアス電流が急激に上昇した点を検知して異方
性エッチングを終了する工程とを具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項19】 半導体基板におけるモニタ領域にpn
ジャンクションを形成する工程と、 前記半導体基板に前記モニタ領域及びシャロートレンチ
のエッチングを行うためのマスクを形成する工程と、 前記pnジャンクションに逆バイアス電圧を与えて空乏
層を生成する工程と、 前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
を測定しつつ、前記マスクを介して前記モニタ領域及び
前記シャロートレンチ形成領域を異方性エッチングする
工程と、 前記逆バイアス電流が急激に上昇した点を検知し、前記
シャロートレンチの異方性エッチングを終了する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項20】 前記シャロートレンチの異方性エッチ
ングの終了後に、前記pnジャンクションを介して流れ
る逆バイアス電流を測定しつつ、前記シャロートレンチ
内を等方性エッチングする工程を更に具備し、前記逆バ
イアス電流が初期値に近づいたときに前記等方性エッチ
ングを終了することを特徴とする請求項18または19
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項21】 前記シャロートレンチ内に絶縁物を埋
め込み形成する工程を更に具備することを特徴とする請
求項18ないし20いずれか1つの項に記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項22】 前記シャロートレンチで区画されて形
成された素子領域の前記半導体基板の主表面領域中に半
導体素子を形成する工程を更に具備することを特徴とす
る請求項18ないし21いずれか1つの項に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項23】 半導体基体が収容される反応室と、 前記反応室内にエッチングのための反応性ガスを供給す
るガス供給手段と、 前記反応室内に供給された反応性ガスをプラズマ化する
プラズマ生成手段と、 前記半導体基体のエッチング予定領域に形成されたpn
ジャンクションに逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成
する電圧印加手段と、 前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
を測定する電流測定手段と、 前記電流測定手段による前記逆バイアス電流の急激な上
昇を検知して、前記ガス供給手段による反応性ガスの供
給、及びプラズマ生成手段によるプラズマの生成の少な
くとも一方を停止する制御手段とを具備することを特徴
とするエッチング装置。 - 【請求項24】 半導体基体が収容される反応室と、 前記反応室内にエッチングのための反応性ガスを供給す
るガス供給手段と、 前記反応室内に供給された反応性ガスをプラズマ化する
プラズマ生成手段と、 前記半導体基体のモニタ領域に形成されたpnジャンク
ションに逆バイアス電圧を与えて空乏層を生成する電圧
印加手段と、 前記pnジャンクションを介して流れる逆バイアス電流
を測定する電流測定手段と、 前記電流測定手段による前記逆バイアス電流の急激な上
昇の検知に基づいて、前記ガス供給手段による反応性ガ
スの供給、及びプラズマ生成手段によるプラズマの生成
の少なくとも一方を停止する制御手段とを具備すること
を特徴とするエッチング装置。
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