JPS62147732A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
- Publication number
- JPS62147732A JPS62147732A JP28774885A JP28774885A JPS62147732A JP S62147732 A JPS62147732 A JP S62147732A JP 28774885 A JP28774885 A JP 28774885A JP 28774885 A JP28774885 A JP 28774885A JP S62147732 A JPS62147732 A JP S62147732A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- substrate
- damage
- film
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半４本集債回路や薄膜デバイス等の製造プロ
セスに使用するドライエツチングに係り、特に、高精度
でダメージのない微細加工に好適な方法に関する。
セスに使用するドライエツチングに係り、特に、高精度
でダメージのない微細加工に好適な方法に関する。
半導体果噴回路や４膜デバイスは高集積化が進み、その
ため高精度の微細加工が要求されている。
ため高精度の微細加工が要求されている。
現在、微細加工法の主流は、パターン精度を向上させる
ため気相からの異方１生エツチングが用いられ、特に反
応性イオンエツチング法が広く用いられている。この方
法は、反応容器内に所定の圧力の反応ガスを流入し、電
極間に高周波電力を印加してガスを放電させ、発生する
プラズマ中の加速されたイオンが基板表面層をａＳして
エツチングするものである。加速されたイオンにより基
板表面層のエツチングはｉスフに沿って垂直に進む異方
性エツチングにより、高梢龍のパターンが作成できる特
徴を有する。しかし、イオン衝撃により基板にダメージ
を与えること、及び被エツチング材料に対する選択性が
小さいため、基板に面の薄膜加工においては、薄膜のみ
をエツチングして基板はエツチングしないようにするこ
とが困薙である（選択比が小さい）という欠点かめる。
ため気相からの異方１生エツチングが用いられ、特に反
応性イオンエツチング法が広く用いられている。この方
法は、反応容器内に所定の圧力の反応ガスを流入し、電
極間に高周波電力を印加してガスを放電させ、発生する
プラズマ中の加速されたイオンが基板表面層をａＳして
エツチングするものである。加速されたイオンにより基
板表面層のエツチングはｉスフに沿って垂直に進む異方
性エツチングにより、高梢龍のパターンが作成できる特
徴を有する。しかし、イオン衝撃により基板にダメージ
を与えること、及び被エツチング材料に対する選択性が
小さいため、基板に面の薄膜加工においては、薄膜のみ
をエツチングして基板はエツチングしないようにするこ
とが困薙である（選択比が小さい）という欠点かめる。
デバイスの高果債化に伴ない、基板中の接合や膜厚が小
さくなり、ダメージの発生防止や選択比の向上が重大な
課題となってきている。
さくなり、ダメージの発生防止や選択比の向上が重大な
課題となってきている。
一方、ダメージを受けないエツチング法として光化学反
応を用いる方法かめる（待開昭５５−１１３３２９号特
開昭５８−１９４７９号）。反応ガスに所定のエネルギ
ー（波長の）紫外線を照射して、反応ガス分子をイオン
化させずラジカルのみ全発生させ基板表面層と反応させ
エツチングするものである。これはダメージフリーの外
にラジカルの反応であるため選択比が太さいという特徴
がある。しかし反応は等方的に進むため、微細パターン
を高精度に作成することは困難である欠点を有する。紫
外線をマスクを通したり、細いビームとして照射してパ
ターン種度を向上させる方法（特開昭５９−６７６３４
号）も提案されているが、反応ガス及びラジカルの自由
運動により光照射領域の周辺部もエツチングが進み、ガ
スの平均自由工程に相当するサイドエツチングが起こり
微細パターンの高精度化には適していない。
応を用いる方法かめる（待開昭５５−１１３３２９号特
開昭５８−１９４７９号）。反応ガスに所定のエネルギ
ー（波長の）紫外線を照射して、反応ガス分子をイオン
化させずラジカルのみ全発生させ基板表面層と反応させ
エツチングするものである。これはダメージフリーの外
にラジカルの反応であるため選択比が太さいという特徴
がある。しかし反応は等方的に進むため、微細パターン
を高精度に作成することは困難である欠点を有する。紫
外線をマスクを通したり、細いビームとして照射してパ
ターン種度を向上させる方法（特開昭５９−６７６３４
号）も提案されているが、反応ガス及びラジカルの自由
運動により光照射領域の周辺部もエツチングが進み、ガ
スの平均自由工程に相当するサイドエツチングが起こり
微細パターンの高精度化には適していない。
プラズマと光励起反応を併用する方法（特開昭ｓ ９−
１２９４２５号、特開昭５９−１６５４２２号）も提案
されている。これらは両者の中間的なエツチングが達成
され、それぞれのメリットが生かされるまでには到って
いない。
１２９４２５号、特開昭５９−１６５４２２号）も提案
されている。これらは両者の中間的なエツチングが達成
され、それぞれのメリットが生かされるまでには到って
いない。
また、従来から広く用いられているウェットエツチング
法はダメージフリー及び選択比の観点では優れているが
、溶液の表面張力と高粘性により微７紙ハヌーン内部を
均一性よくエツチングすることは困／ｊである。
法はダメージフリー及び選択比の観点では優れているが
、溶液の表面張力と高粘性により微７紙ハヌーン内部を
均一性よくエツチングすることは困／ｊである。
本発明の目的は、放置励起によるプラズマエツチングと
光化学反応励起だよるエツチングを併用することにより
、■微細パターンを高精度、■高１択比、■基板に対す
るダメージフリーを達成するドライエツチング法を提供
するにちる。
光化学反応励起だよるエツチングを併用することにより
、■微細パターンを高精度、■高１択比、■基板に対す
るダメージフリーを達成するドライエツチング法を提供
するにちる。
本発明は、基板上のＵ膜のエツチングに際して、厚み方
向の大部分は放這励起のプラズマエツチング特に反応性
イオンエツチングを実施し、その後薄膜の厚み方向の残
在を光励起ドライエツチングにより実施することにろる
。。
向の大部分は放這励起のプラズマエツチング特に反応性
イオンエツチングを実施し、その後薄膜の厚み方向の残
在を光励起ドライエツチングにより実施することにろる
。。
以下、本発明の実施列を図面を用いて詳■に説明する。
実施例１、多結晶／リコンゲー） Ｍ ＯＳ構造の製造
工程における多結晶シリコンのドライエツチングを第１
図によシ説明する。
工程における多結晶シリコンのドライエツチングを第１
図によシ説明する。
Ｍ１図（ａ）はシリコン基板１１上に厚さ２８ｎ１１の
シリコン酸化膜１２（ゲート酸化膜）と厚さ２００ ｎ
ｍのリン拡散した多結晶シリコン膜１３が積層された状
態を示す。
シリコン酸化膜１２（ゲート酸化膜）と厚さ２００ ｎ
ｍのリン拡散した多結晶シリコン膜１３が積層された状
態を示す。
第１図（ｂ）は通常のホ） ＩＪングラフィにより幅１
．３μｍのホトレジストパターン１４を形成した状態を
示す。
．３μｍのホトレジストパターン１４を形成した状態を
示す。
第１図（Ｃ）及び（ｄｉ−ｔプラズマエツチング特に反
応性イオンエツチング及び光励起気相反応エツチングに
より多結晶シリコン膜１３をそれぞれ約１８０ ｎｍエ
ツチングした状態及び残在淳さ全部をエツチングした状
態を示す。
応性イオンエツチング及び光励起気相反応エツチングに
より多結晶シリコン膜１３をそれぞれ約１８０ ｎｍエ
ツチングした状態及び残在淳さ全部をエツチングした状
態を示す。
第２図は本発明のドライエツチング装置の模式反応性イ
オンエツチングは反応容器２０内の陰極２１上にフリコ
ンウエハ２３を設置し、反応ガスとしてＣ，ＣＩＦ、
２０ ｍｌ／ｍ を供給し、排気装置により圧力を０
．２ ’ｌ’ｏ ｒ ｒとした。高周波１源２４から周
波数１３．５６ ＭＨも出力２００Ｗをマツチングボッ
クス２５を介して供給し、陰極２１と陽極２２０間にプ
ラズマを発生させた。９５秒のエツチングにより厚さ約
１８０ ｎｍの多結晶シリコンがエツチングされる。反
応性イオンエツチングでは異方性エツチングによりパタ
ーン寸法はホトレジストパターンに比べて±０．０５μ
ｍ以内で通常の走査型電子顕微鏡観察では測定誤差以下
であり高！Ｍ度のエツチングができる。続いて光励起気
相化学反応エツチングを実施した。反応容器２０内にｃ
ｌ、４０ｍ１／ｍｊ＋供給し、圧力を２０’ｐｏｒｒと
した。水銀−キセノンランプ２６から波）４４ｏ。
オンエツチングは反応容器２０内の陰極２１上にフリコ
ンウエハ２３を設置し、反応ガスとしてＣ，ＣＩＦ、
２０ ｍｌ／ｍ を供給し、排気装置により圧力を０
．２ ’ｌ’ｏ ｒ ｒとした。高周波１源２４から周
波数１３．５６ ＭＨも出力２００Ｗをマツチングボッ
クス２５を介して供給し、陰極２１と陽極２２０間にプ
ラズマを発生させた。９５秒のエツチングにより厚さ約
１８０ ｎｍの多結晶シリコンがエツチングされる。反
応性イオンエツチングでは異方性エツチングによりパタ
ーン寸法はホトレジストパターンに比べて±０．０５μ
ｍ以内で通常の走査型電子顕微鏡観察では測定誤差以下
であり高！Ｍ度のエツチングができる。続いて光励起気
相化学反応エツチングを実施した。反応容器２０内にｃ
ｌ、４０ｍ１／ｍｊ＋供給し、圧力を２０’ｐｏｒｒと
した。水銀−キセノンランプ２６から波）４４ｏ。
ｎｍ以下の紫外線を透明石英製の窓２７を辿し、陽極２
２を左右に分割移動させてＳｉウェハ２３表面に照射し
た。ＣＩ、は約３３０ ｎｍ附近の紫外線を吸収し励起
してＣｌラジカルを生成し、多結晶シリコンをエツチン
グすることができる。一方下地のシリコン酸化ｇＨｃ１
ラジカルでは全くエツチングされず、良好な選択比が得
られる。ラジカル反応は等方性で必るが、エツチングす
る厚みが薄いためサイドエツチング量は少なくて済み、
ホトレジストパターンに比べて±０．０５μｍの高精度
が維持できた。エツチング区のシリコン（化膜の絶縁破
壊強度は８ＭＶ／ｍが得られ、エツチングによる劣化は
全く見られない。尚、反応性イオンエツチングのみで多
結晶／リコン膜をエツチングした場合のシリコン酸化膜
の絶滅破壊強度は、８５ ％（Ｄ ｆ ７プルが２−８
ＭＶ／ｍ＋ＯＭＶ／ｍと種々のモードの劣化を生じてい
る。
２を左右に分割移動させてＳｉウェハ２３表面に照射し
た。ＣＩ、は約３３０ ｎｍ附近の紫外線を吸収し励起
してＣｌラジカルを生成し、多結晶シリコンをエツチン
グすることができる。一方下地のシリコン酸化ｇＨｃ１
ラジカルでは全くエツチングされず、良好な選択比が得
られる。ラジカル反応は等方性で必るが、エツチングす
る厚みが薄いためサイドエツチング量は少なくて済み、
ホトレジストパターンに比べて±０．０５μｍの高精度
が維持できた。エツチング区のシリコン（化膜の絶縁破
壊強度は８ＭＶ／ｍが得られ、エツチングによる劣化は
全く見られない。尚、反応性イオンエツチングのみで多
結晶／リコン膜をエツチングした場合のシリコン酸化膜
の絶滅破壊強度は、８５ ％（Ｄ ｆ ７プルが２−８
ＭＶ／ｍ＋ＯＭＶ／ｍと種々のモードの劣化を生じてい
る。
実施例２、アルミニウム配、腺層のドライエツチングを
第３図により説明する。
第３図により説明する。
第３図（ａ）は多結晶シリコン膜やシリコン酸化膜パタ
ーン３２が頃層されたシリコン基板３１上にアルミニウ
ム合金膜３３を堆積した状態を示す。アルミニウム合金
膜３３はスパッタ法によりＡｌ−２％Ｂｉを５００ ｎ
ｍの厚さに形成した。
ーン３２が頃層されたシリコン基板３１上にアルミニウ
ム合金膜３３を堆積した状態を示す。アルミニウム合金
膜３３はスパッタ法によりＡｌ−２％Ｂｉを５００ ｎ
ｍの厚さに形成した。
第３図（ｂ）はホトレジストパターン３４を形成した状
態を示す。ホトリソグラフィは基板狭面の凹凸を緩和し
パターン精度を向上させるため三層レジスト法を用い、
パターン幅は最小１．５μｍである。
態を示す。ホトリソグラフィは基板狭面の凹凸を緩和し
パターン精度を向上させるため三層レジスト法を用い、
パターン幅は最小１．５μｍである。
第３図（Ｃ）及び第３図（ｄ）は順次反応性イオンエツ
チング及び光励起気相反応エツチングした状態を示す。
チング及び光励起気相反応エツチングした状態を示す。
エツチングは第２図に示した装置を用いた。
反応応性イオンエツチングは反応ガスとしてＣＣＣＣｌ
４１Ｑ／ｍ、）ｌｅ５ｍｌ／ ｍ１ｔｔを供給し、圧力
５Ｐａ（０，０４ＴＯｒｒ）で１３．５６ＭＨｚの高周
波重力２００Ｗを印加しプラズマ放電し、エツチングし
た。約４５０ ｎｍをエツチングした後、放電を停止さ
せ、引続いて光励起気相反応エツチングした。
４１Ｑ／ｍ、）ｌｅ５ｍｌ／ ｍ１ｔｔを供給し、圧力
５Ｐａ（０，０４ＴＯｒｒ）で１３．５６ＭＨｚの高周
波重力２００Ｗを印加しプラズマ放電し、エツチングし
た。約４５０ ｎｍをエツチングした後、放電を停止さ
せ、引続いて光励起気相反応エツチングした。
反応容器内にＨｃ１３５ｍ１７ｍｍ＋、ｏ！ １ｍｌ／
ｍｍを供給し、圧力ＩＱ Ｑ’ｆｏｒｒで水銀−キセノ
ンランプを照射した。これによシ残在するアルミニウム
ーシリコン合金膜が全てエツチング除去できた。
ｍｍを供給し、圧力ＩＱ Ｑ’ｆｏｒｒで水銀−キセノ
ンランプを照射した。これによシ残在するアルミニウム
ーシリコン合金膜が全てエツチング除去できた。
反応性イオンエラグのみでアルミニウム合金をエツチン
グすると、アルミニウムパターンの端面に除去困難な変
成物３５が付着する。この変成物３５はアルミニウムを
含むポリマと推定されるが、これを除去するためにアル
ミニウムパターンｔ−形成し、ホトレジスト除去後強い
溶液を用いると、アルミニウムパターンの表面及び側面
もエツチングされアルミニウムパターンが粗れるという
問題点がある。
グすると、アルミニウムパターンの端面に除去困難な変
成物３５が付着する。この変成物３５はアルミニウムを
含むポリマと推定されるが、これを除去するためにアル
ミニウムパターンｔ−形成し、ホトレジスト除去後強い
溶液を用いると、アルミニウムパターンの表面及び側面
もエツチングされアルミニウムパターンが粗れるという
問題点がある。
光励起気相エツチングを併用すると変成物も同時にエツ
チングされ高精度のアルミニウムパターンが得られた。
チングされ高精度のアルミニウムパターンが得られた。
本発明によれば、放電励起によるプラズマエツチングと
光励起による気相化学反応エツチングを組合せることに
より、■微細パターンを高ｎ度、■高選択比、■基板に
対するダメージフリーに効果がある。またアルミニウム
エツチング時においてエツチング端面の変成膜の悪影響
も防止できる効果もみられた。
光励起による気相化学反応エツチングを組合せることに
より、■微細パターンを高ｎ度、■高選択比、■基板に
対するダメージフリーに効果がある。またアルミニウム
エツチング時においてエツチング端面の変成膜の悪影響
も防止できる効果もみられた。
第１図及び第３図は本発明の一実施例による半導体基板
の断面模式図、第２図は本発明によるエツチング装置の
要部の模式図である。 １１．３１・・・シリコン基板、１２．３２・・・クリ
コン酸化膜、１３・・・多結晶シリコン膜、３３・・・
アルミニウム合金膜、２４・・・高周波電源、２６・・
・紫外””” ［３１Ａ ［！−ｔ−７Ｊ、Ｊｌｌ
／ｌ！！ ”５：］・第２［
の断面模式図、第２図は本発明によるエツチング装置の
要部の模式図である。 １１．３１・・・シリコン基板、１２．３２・・・クリ
コン酸化膜、１３・・・多結晶シリコン膜、３３・・・
アルミニウム合金膜、２４・・・高周波電源、２６・・
・紫外””” ［３１Ａ ［！−ｔ−７Ｊ、Ｊｌｌ
／ｌ！！ ”５：］・第２［
Claims (1)
- １、基板表面上の薄膜を所望のパターンに微細加工する
に当つて、当初は放電励起により所定の厚みまでプラズ
マエッチングし、その後光励起による気相化学反応で薄
膜の厚み方向の全域にわたつてエッチングすることを特
徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28774885A JPS62147732A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28774885A JPS62147732A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62147732A true JPS62147732A (ja) | 1987-07-01 |
Family
ID=17721246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28774885A Pending JPS62147732A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62147732A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1006568A1 (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-07 | STMicroelectronics S.r.l. | Enhancing protection of dielectrics from plasma induced damages |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP28774885A patent/JPS62147732A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1006568A1 (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-07 | STMicroelectronics S.r.l. | Enhancing protection of dielectrics from plasma induced damages |
| US6309972B1 (en) | 1998-12-02 | 2001-10-30 | Stmicroelectronics S.R.L. | Method of enhancing protection of dielectrics from plasma induced damages and equipment |
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