JPS5855568A - 反応性イオンエツチング方法 - Google Patents
反応性イオンエツチング方法Info
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- JPS5855568A JPS5855568A JP15148781A JP15148781A JPS5855568A JP S5855568 A JPS5855568 A JP S5855568A JP 15148781 A JP15148781 A JP 15148781A JP 15148781 A JP15148781 A JP 15148781A JP S5855568 A JPS5855568 A JP S5855568A
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- film
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- gas
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリコンやシリコン化合物等を効果的にエツ
チングすることのできる反応性イオンエラチン!方法に
関する。
チングすることのできる反応性イオンエラチン!方法に
関する。
゛近年、IC等の製造プロセスでは、微細な・ぐターン
を形成するために反応性イオンエツチング方法が用いら
れている。この反応性イオンエツチング方法は、エツチ
ング室内に対向配置された一対の平行平板電極間に高周
波電力を印加すると共に、エツチング室内に反応性ガス
を導入し、上記各電極間にグロー放電を生起して被エツ
チング物をエツチングするものである。すなわち、高周
波電力が印加された電極(;は、電子とイオンとの易動
度の差+:4づき電位が降下し亀の自己)ぐイアスが生
じる。この亀の自己バイアスは陰極降下電圧と称され、
接地電極から計ってVdcで示される。エッチャントで
あるプラズマ中の正イオンは陰極降下゛電圧Vdclニ
ーより加速され、被エツチング物を照射しこれと反応し
てガス化され、これによって被エツチング物がエツチン
グされることになる。
を形成するために反応性イオンエツチング方法が用いら
れている。この反応性イオンエツチング方法は、エツチ
ング室内に対向配置された一対の平行平板電極間に高周
波電力を印加すると共に、エツチング室内に反応性ガス
を導入し、上記各電極間にグロー放電を生起して被エツ
チング物をエツチングするものである。すなわち、高周
波電力が印加された電極(;は、電子とイオンとの易動
度の差+:4づき電位が降下し亀の自己)ぐイアスが生
じる。この亀の自己バイアスは陰極降下電圧と称され、
接地電極から計ってVdcで示される。エッチャントで
あるプラズマ中の正イオンは陰極降下゛電圧Vdclニ
ーより加速され、被エツチング物を照射しこれと反応し
てガス化され、これによって被エツチング物がエツチン
グされることになる。
ところで、このような反応性イオンエツチング方法を行
なう場合、エツチングすべき被エツチング物の材質によ
りどのような反応性ガスを選択するかが重要な問題とな
る6例えば、被エツチング物としての酸化シリコン(8
10,)にコンタクトホールを形成する場合にはcy、
+H3′やCHF、等を用いればよいが、この種の反応
性ガスではシリコンクニー八或いは電極配線材料として
多用される多結晶シリコンをアンダーカツトなくエツチ
ングすることは困難である。
なう場合、エツチングすべき被エツチング物の材質によ
りどのような反応性ガスを選択するかが重要な問題とな
る6例えば、被エツチング物としての酸化シリコン(8
10,)にコンタクトホールを形成する場合にはcy、
+H3′やCHF、等を用いればよいが、この種の反応
性ガスではシリコンクニー八或いは電極配線材料として
多用される多結晶シリコンをアンダーカツトなくエツチ
ングすることは困難である。
しかも、他の下地材料となる8108等に対して十分な
エツチング速度比を得ることはできない。
エツチング速度比を得ることはできない。
そこで、反応性ガスとして曳く知られているC I!
4 + 0 * ’F’ CF a + Cj m等モ
試ミラレタが、この場合CI!4を用いることになりC
F 4 →CFs 十F (ラジカk)+ 6−
なる解離によって生じた反応性の強いF のため、高い
圧力下(大気圧に近い圧力下)ではアンダーカットを引
き起こす。また、F の影響を軽減するため低い圧力下
でCF、 によるエツチング反応を進行させると、シ
リコン表面上にCが堆積し残液物が生じるし、さらに8
10.に対するエラ牛ング速度比も低下する等の問題を
招いた。
4 + 0 * ’F’ CF a + Cj m等モ
試ミラレタが、この場合CI!4を用いることになりC
F 4 →CFs 十F (ラジカk)+ 6−
なる解離によって生じた反応性の強いF のため、高い
圧力下(大気圧に近い圧力下)ではアンダーカットを引
き起こす。また、F の影響を軽減するため低い圧力下
でCF、 によるエツチング反応を進行させると、シ
リコン表面上にCが堆積し残液物が生じるし、さらに8
10.に対するエラ牛ング速度比も低下する等の問題を
招いた。
そこで本発明者等は、CF、Brが放電するとB「が解
離しrが発生し峻いと云う従来公知の現象に着目し、8
1のガス化により余した上記CをOF、BrのBrとC
F、BrcD他&:導入したrを発生しないハロ27分
子1例えばC7,により積極的にガス化することにより
、比較的高い圧力下でもイオン性のエツチングを行なう
ことを可能にした。しかしながら、1記混合ガス(CF
、Br +C)、)を不純物がドープされたシリコンの
エツチングガスとして適用した場合、圧力、流量および
流量比等を適正な条件1:設定しでも、アンダーカツト
や残渣の発生を確実に防止するまでには至らなかった。
離しrが発生し峻いと云う従来公知の現象に着目し、8
1のガス化により余した上記CをOF、BrのBrとC
F、BrcD他&:導入したrを発生しないハロ27分
子1例えばC7,により積極的にガス化することにより
、比較的高い圧力下でもイオン性のエツチングを行なう
ことを可能にした。しかしながら、1記混合ガス(CF
、Br +C)、)を不純物がドープされたシリコンの
エツチングガスとして適用した場合、圧力、流量および
流量比等を適正な条件1:設定しでも、アンダーカツト
や残渣の発生を確実に防止するまでには至らなかった。
これは、上記エツチングガスの構成原子が種々あり、エ
ツチング室や残留ガスの状態変化等により、各々の原子
の解離度が変化するためにエツチング特性の信頼性が低
下したものと判断される。
ツチング室や残留ガスの状態変化等により、各々の原子
の解離度が変化するためにエツチング特性の信頼性が低
下したものと判断される。
本発明は1紀事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、ν9コンやシリコン化合物をアンダー
カットなく、かつ残液の発生なくエツチングす予ことの
できる反応性イオンエツチング方法を提供することにあ
る。
とするところは、ν9コンやシリコン化合物をアンダー
カットなく、かつ残液の発生なくエツチングす予ことの
できる反応性イオンエツチング方法を提供することにあ
る。
まず、本発明の詳細な説明する。本発明は。
エツチング室内に対向配置された平行平板電極間に高周
波電力を印加すると共に、エツチング案内に反応性ガス
を導入して上記各電極間に放−プラズマを生成し、この
プラズマによってVリコン或いはシリコン化合物をエツ
チングするに際し、上記反応性ガスとしてCj、とHl
との混合ガスを用いるようにした方法である。すなわち
、エツチングガスとして単一のハロ27分子であるc、
1.、ガスな用い、放電により生成されたCJ とCi
(ラジカル)のうち、アンダーカットの原因となる
CJ を、す、の導入により H−4−CJ → HO2 の反応で積極的に除去し、高い圧力下でも高信頼性を有
したイオン性のエツチングを可能とした方法である。し
たがって本発明によれば、アンダーカットおよび残渣の
発生を未然に防止でき前記した目的を達成することがで
きる。
波電力を印加すると共に、エツチング案内に反応性ガス
を導入して上記各電極間に放−プラズマを生成し、この
プラズマによってVリコン或いはシリコン化合物をエツ
チングするに際し、上記反応性ガスとしてCj、とHl
との混合ガスを用いるようにした方法である。すなわち
、エツチングガスとして単一のハロ27分子であるc、
1.、ガスな用い、放電により生成されたCJ とCi
(ラジカル)のうち、アンダーカットの原因となる
CJ を、す、の導入により H−4−CJ → HO2 の反応で積極的に除去し、高い圧力下でも高信頼性を有
したイオン性のエツチングを可能とした方法である。し
たがって本発明によれば、アンダーカットおよび残渣の
発生を未然に防止でき前記した目的を達成することがで
きる。
以下1本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
I’l1図は本発明の一実施例方法に使用したドライエ
ツチング装置を示す概略構成図である。
ツチング装置を示す概略構成図である。
図中1はエツチング室を構成する真空容器(チャンバ)
であり、このチャンバ1内には上部電極2および下部電
極Jからなる平行平板電極が配置されている。上部電極
2は直接チャンバ1に取着され接地されており、下部電
極3は絶縁物4を介してチャンバ1に取着されている。
であり、このチャンバ1内には上部電極2および下部電
極Jからなる平行平板電極が配置されている。上部電極
2は直接チャンバ1に取着され接地されており、下部電
極3は絶縁物4を介してチャンバ1に取着されている。
そして、これら電極2,2間には、マツチングがツクス
5を介・して高周波・電源eが接続されている。また、
高周波印加の下部電極3土にはカーIン板1を介して試
料8が載置されるものとなっている。
5を介・して高周波・電源eが接続されている。また、
高周波印加の下部電極3土にはカーIン板1を介して試
料8が載置されるものとなっている。
一方、前記テヤンノぐ1には反応性ガスを導入するため
のガス導入口1aおよびガス排気口1bが設けられてい
る。なお1図中9,10はそれぞれ前記゛電極J、jを
冷却するための冷却Jイブを示している。
のガス導入口1aおよびガス排気口1bが設けられてい
る。なお1図中9,10はそれぞれ前記゛電極J、jを
冷却するための冷却Jイブを示している。
このような装置を用いガス導入口1mからCj ! +
H*混合ガスを導入すると共に1.fス排気ロ1bか
らこの混合ガスを排気しながら電極2.3間に高周波電
力を印加してダロー放電を生起させた。ここで、上記試
料8としては第2図に′示す如きシリコンクエバ11上
に熱酸化シリコン11I(810,膜)12およびPド
ープ多結晶シリコン膜13を堆積し、さらにこの多結晶
シリコン膜13上Cニレジスト14からなるレジストツ
ヤターンを形成したものを用いた。また。
H*混合ガスを導入すると共に1.fス排気ロ1bか
らこの混合ガスを排気しながら電極2.3間に高周波電
力を印加してダロー放電を生起させた。ここで、上記試
料8としては第2図に′示す如きシリコンクエバ11上
に熱酸化シリコン11I(810,膜)12およびPド
ープ多結晶シリコン膜13を堆積し、さらにこの多結晶
シリコン膜13上Cニレジスト14からなるレジストツ
ヤターンを形成したものを用いた。また。
このときの高周波電力は400(W)、周波数は18.
56(MH菖〕、Cjl流量は40 (8CCM )。
56(MH菖〕、Cjl流量は40 (8CCM )。
Ht / c j、流量比は40〔%〕に設定した。そ
して、前記レジスト14をマスクとして多結晶シリ、コ
ン膜13を選択エツチングしたところ後述するような結
果が得られた。
して、前記レジスト14をマスクとして多結晶シリ、コ
ン膜13を選択エツチングしたところ後述するような結
果が得られた。
第3因は導入ガスとしてCI、+■、を用いH*/Ct
、流量比に対するPドープ多結晶シリコン、単結晶シリ
コンおよび酸化シリコンの各エツチング速度を示す特性
図である。なお、−/C4,fl量比の他の条件、一つ
まり高問波罐力、エツチング圧力等は実施例と同様にし
て測定した。
、流量比に対するPドープ多結晶シリコン、単結晶シリ
コンおよび酸化シリコンの各エツチング速度を示す特性
図である。なお、−/C4,fl量比の他の条件、一つ
まり高問波罐力、エツチング圧力等は実施例と同様にし
て測定した。
第3図中曲線人はPドープ多結晶v9コン、曲線Bは単
結晶シリコン、曲線Cは酸化シリコンのそれぞれのエツ
チング速度を示している。単結晶シリコンのエツチング
速度はHJCJ、flt量比に関係なく略一定であり、
酸化v9コンのエツチング速度はH3流量の増加に伴い
僅かながら単一に増加している。一方、Pドーグ多結晶
シリコンのエツチング速度はH3流量の増加に伴い減少
しているのが判る。
結晶シリコン、曲線Cは酸化シリコンのそれぞれのエツ
チング速度を示している。単結晶シリコンのエツチング
速度はHJCJ、flt量比に関係なく略一定であり、
酸化v9コンのエツチング速度はH3流量の増加に伴い
僅かながら単一に増加している。一方、Pドーグ多結晶
シリコンのエツチング速度はH3流量の増加に伴い減少
しているのが判る。
第1図で示したエツチング特性については。
そのエツチング機構から次のように説明することができ
る。F (ラジカル)は単結晶シリコンや多結晶シリコ
ン中の8iと容易に反応しアy〆一カットの原因となる
が、CI (ラジカル)はこれらの81とは全く反応し
ない。しかしながら、Pドープ多結晶シリコン中のPと
反応してPCJ、或い□はP、Cj、を形成し、その結
果Pドーグ多結多結晶シリコン中iの〆ンダツンダがン
ドが生じる。そのために81はCjと反応し易くなる。
る。F (ラジカル)は単結晶シリコンや多結晶シリコ
ン中の8iと容易に反応しアy〆一カットの原因となる
が、CI (ラジカル)はこれらの81とは全く反応し
ない。しかしながら、Pドープ多結晶シリコン中のPと
反応してPCJ、或い□はP、Cj、を形成し、その結
果Pドーグ多結多結晶シリコン中iの〆ンダツンダがン
ドが生じる。そのために81はCjと反応し易くなる。
すなわち、不純物を含まないシリコンはエツチングガス
としてCJI、を用ればアンダーカットは生じないが、
P等′の不純賛、 物を含むシリコンではCI との反応によりアンダーカ
ツトが生じ易くなる。
としてCJI、を用ればアンダーカットは生じないが、
P等′の不純賛、 物を含むシリコンではCI との反応によりアンダーカ
ツトが生じ易くなる。
H,ガスの添加によりCI はHCjとしてエツチング
室外に排気される。このため、Pドーグ多結晶シリコン
のエツチング速度はH,tll量の増加に伴って減少し
、最終的には単結晶シリコンのそれと同等の値を示すよ
うになる。酸化シリコンのエツチング速度がH2流量(
二比例して増加するのは、H8添加により陰極降下電圧
が増大することに起因すると考えられる。
室外に排気される。このため、Pドーグ多結晶シリコン
のエツチング速度はH,tll量の増加に伴って減少し
、最終的には単結晶シリコンのそれと同等の値を示すよ
うになる。酸化シリコンのエツチング速度がH2流量(
二比例して増加するのは、H8添加により陰極降下電圧
が増大することに起因すると考えられる。
第4図(M) (b)は前起第2図に示した試料を異な
るHt / CAs流量比でエツチングしたそれぞれの
エッチンググロファイルを示す図である。第4図(a)
は前記第3図に示す曲線五〇a3点、つまy 1 o
O(%)Cj*でエツチングした状態である。この図か
ら明らかなようCPドープ多結晶シツコン膜11にアン
〆一カットカを生じてI/)る第V図(b)は上記曲線
人の13点、すなわち本実施例と同じH*/Cj*流量
比40〔%〕でエツチングした状態である。この図から
明らカミなようにアンダーカットもなく垂直なエツチン
グ壁カニ得られている。しかも、下地の熱酸化シリコン
膜12には残渣もなく、そのエツチング面も非常に滑ら
かであった。つまり、i述した条件の本実施例方法によ
れば、Pドープ多結晶シリコン膜IJであっても効果的
にエツチングすることができる。なお、このときのPド
ープ多結晶シラコン膜13とStO,膜12とのエツチ
ング速度比は100〔%〕C!、ガスの場合より小さい
ものの十分な値であった。また、第5図は従来のエツチ
ングガス、例えばCを含むガスとしてC(、#4により
前記試料8をエツチングした状態を示したもので、アン
ダーカットは生じていないが、熱酸化シラコン膜12の
表W11:多くの残渣15が見られた。
るHt / CAs流量比でエツチングしたそれぞれの
エッチンググロファイルを示す図である。第4図(a)
は前記第3図に示す曲線五〇a3点、つまy 1 o
O(%)Cj*でエツチングした状態である。この図か
ら明らかなようCPドープ多結晶シツコン膜11にアン
〆一カットカを生じてI/)る第V図(b)は上記曲線
人の13点、すなわち本実施例と同じH*/Cj*流量
比40〔%〕でエツチングした状態である。この図から
明らカミなようにアンダーカットもなく垂直なエツチン
グ壁カニ得られている。しかも、下地の熱酸化シリコン
膜12には残渣もなく、そのエツチング面も非常に滑ら
かであった。つまり、i述した条件の本実施例方法によ
れば、Pドープ多結晶シリコン膜IJであっても効果的
にエツチングすることができる。なお、このときのPド
ープ多結晶シラコン膜13とStO,膜12とのエツチ
ング速度比は100〔%〕C!、ガスの場合より小さい
ものの十分な値であった。また、第5図は従来のエツチ
ングガス、例えばCを含むガスとしてC(、#4により
前記試料8をエツチングした状態を示したもので、アン
ダーカットは生じていないが、熱酸化シラコン膜12の
表W11:多くの残渣15が見られた。
したがって1本実施例方法のようにH* / Cj*流
量比を40〔%〕程一度にしてエツチングを行なえば、
被エツチング物としてのPドープ多結晶シリコン化合物
にアンダーカツトや残渣等が発生するのを防止すること
ができ、信頼性の高いエツチングを行ない得る。
量比を40〔%〕程一度にしてエツチングを行なえば、
被エツチング物としてのPドープ多結晶シリコン化合物
にアンダーカツトや残渣等が発生するのを防止すること
ができ、信頼性の高いエツチングを行ない得る。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、〜前記被エツチング物としては、Pドーグ
多結晶νツコンに限るものではなく、不一物のドープさ
れたVリコス或いは不純物のドープされていないシリコ
ンにも適用できる。さらに、シリコン化合物に適用する
ことも可能である。また、H*/Cjm19i量比は4
0〔%〕に限定されるものではなく、仕様に応じて適宜
定めればよい。ただし、残渣の発生を防止する点から見
ると不純物を含むシリコンの場合、上記H、/ Cノ、
流量比は20(%〕以上とすることが望ましい。
い。例えば、〜前記被エツチング物としては、Pドーグ
多結晶νツコンに限るものではなく、不一物のドープさ
れたVリコス或いは不純物のドープされていないシリコ
ンにも適用できる。さらに、シリコン化合物に適用する
ことも可能である。また、H*/Cjm19i量比は4
0〔%〕に限定されるものではなく、仕様に応じて適宜
定めればよい。ただし、残渣の発生を防止する点から見
ると不純物を含むシリコンの場合、上記H、/ Cノ、
流量比は20(%〕以上とすることが望ましい。
また、実用化に際しては装置内の金属材料による汚染を
防ぐために、C10@ C@ P @等のC−?系ブス
にH3を加えたガスで予めグロー放電させることにより
、弗素樹脂系高分子膜を陽極金体に堆積させたのち1本
発明方法を実施するとよい。
防ぐために、C10@ C@ P @等のC−?系ブス
にH3を加えたガスで予めグロー放電させることにより
、弗素樹脂系高分子膜を陽極金体に堆積させたのち1本
発明方法を実施するとよい。
また%前記実施例方法に使用したドライエツチング装置
はこれに限定されるものではなく、適宜変更できるのは
勿論のことである。その他。
はこれに限定されるものではなく、適宜変更できるのは
勿論のことである。その他。
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
ることができる。
第1図は本発明の一実施例方法に使用したドライエツチ
ング装置を示す概略構成図、第2図は上記実施例方法で
使用した試料を示す図、@3図および@4図(a)(b
)はそれぞれ上記実施例の作用を説明するためのもので
第3図はPドープ多結晶シリコン、単結晶シリコンおよ
び熱酸化シラコン膜のH* / Cj 型床量比に対す
るエツチング速度を示す特性図、第4図(mHb)は上
記試料のエッチンググロファイルを示す断面図、第5図
はV前例として従来のCCj、ガスを用いて試料をエツ
チングした場合のエツチングfaファイルを示す断面図
である。 11・・・シリコンクニー八、12・・・シリコン酸化
膜(840,)、IS・・・Pr−!多結晶シラコン膜
、14・・・レジスト、15・・・残渣。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦津1図 才2図 才3図 ;1− 0 20 40 60 80
100H/2. (”/e ) − 矛4図
ング装置を示す概略構成図、第2図は上記実施例方法で
使用した試料を示す図、@3図および@4図(a)(b
)はそれぞれ上記実施例の作用を説明するためのもので
第3図はPドープ多結晶シリコン、単結晶シリコンおよ
び熱酸化シラコン膜のH* / Cj 型床量比に対す
るエツチング速度を示す特性図、第4図(mHb)は上
記試料のエッチンググロファイルを示す断面図、第5図
はV前例として従来のCCj、ガスを用いて試料をエツ
チングした場合のエツチングfaファイルを示す断面図
である。 11・・・シリコンクニー八、12・・・シリコン酸化
膜(840,)、IS・・・Pr−!多結晶シラコン膜
、14・・・レジスト、15・・・残渣。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦津1図 才2図 才3図 ;1− 0 20 40 60 80
100H/2. (”/e ) − 矛4図
Claims (2)
- (1)エッチング室内に対向配置された平行平板電極間
に高周波電力を印加すると共に、該エッチング室内に反
応性ガスを導入して上記各電極間にプラズマを生成し、
このプラズマによってシリコン或いはシリコン化合物を
エツチングするに際し、前記反応性ガスとして塩素と水
素との混−合ガスを使用することを特徴とする反応性イ
オンエツチング方法。 - (2) IQ記反応性ガスとしての塩素および水素の
流量比は、水素流量が塩素流量の10(%〕以上である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の反応性イ
オンエツチング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15148781A JPS5855568A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 反応性イオンエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15148781A JPS5855568A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 反応性イオンエツチング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5855568A true JPS5855568A (ja) | 1983-04-01 |
JPH0251987B2 JPH0251987B2 (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=15519568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15148781A Granted JPS5855568A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 反応性イオンエツチング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5855568A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS619839A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-17 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 光学的記録及び再生方法 |
JPS61214524A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-24 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 半導体デバイスの製造方法 |
AT387989B (de) * | 1987-09-01 | 1989-04-10 | Miba Gleitlager Ag | Vorrichtung zur behandlung von als kathode geschalteten innenflaechen von gegenstaenden durch ionenbeschuss aus einer gasentladung |
US4992134A (en) * | 1989-11-14 | 1991-02-12 | Advanced Micro Devices, Inc. | Dopant-independent polysilicon plasma etch |
-
1981
- 1981-09-25 JP JP15148781A patent/JPS5855568A/ja active Granted
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