JPS62196827A - 微細加工方法 - Google Patents
微細加工方法Info
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- JPS62196827A JPS62196827A JP3736286A JP3736286A JPS62196827A JP S62196827 A JPS62196827 A JP S62196827A JP 3736286 A JP3736286 A JP 3736286A JP 3736286 A JP3736286 A JP 3736286A JP S62196827 A JPS62196827 A JP S62196827A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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】
ｒ発明の柿鎧分野］
本発明は、主として、超ＬＳＩ等の半導体素子の製造工
程における微細加工方法に関し、特に半導体単結晶基板
の微細加工方法の改良に関するものである。
程における微細加工方法に関し、特に半導体単結晶基板
の微細加工方法の改良に関するものである。
現在の半導体集積回路ニーでは、薄膜や、半導体基板の
微細加工手段として、反応性イオンエツチングや、反応
性イオンビームエツチングが主として用いられている。
微細加工手段として、反応性イオンエツチングや、反応
性イオンビームエツチングが主として用いられている。
これらの手段は、いずれもプラズマ中で発生させたイオ
ン粒子が基板表面に対してほぼ垂直に衝突することを利
用して容易にレジストマスクに沿った異方性加工形状を
達成することが可能で、微細加工に際して、寸法の変化
が生じない特徴がある反面、基板に対して、汚染や、結
晶欠陥等の損傷を与える問題があった。特に、近年の大
規模集積回路素子では、Ｓｉ等の半導体基板そのものに
、溝を形成して、キャパシタや、素子分離を行う構造の
ものが増加しており、このような損傷が素子の性能や、
歩留りに及ぼす悪影響が深刻になっている。
ン粒子が基板表面に対してほぼ垂直に衝突することを利
用して容易にレジストマスクに沿った異方性加工形状を
達成することが可能で、微細加工に際して、寸法の変化
が生じない特徴がある反面、基板に対して、汚染や、結
晶欠陥等の損傷を与える問題があった。特に、近年の大
規模集積回路素子では、Ｓｉ等の半導体基板そのものに
、溝を形成して、キャパシタや、素子分離を行う構造の
ものが増加しており、このような損傷が素子の性能や、
歩留りに及ぼす悪影響が深刻になっている。
これに対して、損傷を低減する手段として、イオンエネ
ルギーを低下させたり、全く荷電粒子を用いずに光照射
によって異方性エツチングを行う試みが為されているが
、加工形状の制御が困難な問題が有る。
ルギーを低下させたり、全く荷電粒子を用いずに光照射
によって異方性エツチングを行う試みが為されているが
、加工形状の制御が困難な問題が有る。
集積回路の設計寸法は年々微小化する方向にあり、高い
形状制御性を、低損傷性を兼ねそなえた微細加工手段が
望まれている。
形状制御性を、低損傷性を兼ねそなえた微細加工手段が
望まれている。
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであゆ、
形状制御性の良好な反応性イオンイオンビームエツチン
グの特徴を損うことなく、半導体基板に損傷を及ぼすこ
との少ない微細加工方法を提供するものである。
形状制御性の良好な反応性イオンイオンビームエツチン
グの特徴を損うことなく、半導体基板に損傷を及ぼすこ
との少ない微細加工方法を提供するものである。
発明者らは、鋭意検討の結果、半導体基板に誘起される
損傷の程度が、微細加工速度すなわち単位時間当りに除
去された基板物質量に強く依存し、１分間Ｍ ｔ） ０
．８μｍの速度以上では、単位エツチング深さ当りの損
傷量が急激に低下することを見いだした。本発明の概要
は、有磁場放電に伴う高密度プラズマ、又は、１ｋｅｖ
以上の高エネルギーイオン照射、もしくは、光照射や予
備放電等によりエツチングガスの解離を促進する等の手
段により、反応性イオンエツチング又は、反応性イオン
ビームエツチングにおける微細加工速度を０．８μｒｌ
Ｌ／分以上に向上することによりて、低損傷エツチング
を実現したものである。
損傷の程度が、微細加工速度すなわち単位時間当りに除
去された基板物質量に強く依存し、１分間Ｍ ｔ） ０
．８μｍの速度以上では、単位エツチング深さ当りの損
傷量が急激に低下することを見いだした。本発明の概要
は、有磁場放電に伴う高密度プラズマ、又は、１ｋｅｖ
以上の高エネルギーイオン照射、もしくは、光照射や予
備放電等によりエツチングガスの解離を促進する等の手
段により、反応性イオンエツチング又は、反応性イオン
ビームエツチングにおける微細加工速度を０．８μｒｌ
Ｌ／分以上に向上することによりて、低損傷エツチング
を実現したものである。
本発明により、微細加工の加工精度を損うことなく、半
導体基板に損傷を与えることの少ない微細加工が実現さ
れる。禾発明徴細加工方法を半導体集積回路素子の製造
工程に適用することによって、その性能が改善され歩留
りが向上する。
導体基板に損傷を与えることの少ない微細加工が実現さ
れる。禾発明徴細加工方法を半導体集積回路素子の製造
工程に適用することによって、その性能が改善され歩留
りが向上する。
先ず本発明の各実施例の効果を確認するための基板損傷
の評価方法について説明する。イオン照射が半導体基板
に対して引き起こす損傷としては、不純物による汚染や
、基板自体の結晶性の乱れが考えられる。ここでは、炭
素及び弗素等の不純物汚染をＸ線光電子分光法により評
価した。また、基板半導体としてシリコンを用い、エツ
チング後に８１表面を酸化し、その除虫じる積層欠陥量
により総合的な損傷量を評価した。
の評価方法について説明する。イオン照射が半導体基板
に対して引き起こす損傷としては、不純物による汚染や
、基板自体の結晶性の乱れが考えられる。ここでは、炭
素及び弗素等の不純物汚染をＸ線光電子分光法により評
価した。また、基板半導体としてシリコンを用い、エツ
チング後に８１表面を酸化し、その除虫じる積層欠陥量
により総合的な損傷量を評価した。
第１図は、本発明の第１の実施例に用いた有磁場放電高
速エツチング装置の概略構成図である。
速エツチング装置の概略構成図である。
試料１１は陰極１２上に載置されている。陰極１２上に
はブロッキングキャパシタ１３を介し°Ｃ１電源１４よ
り１３．５６Ｍｆｉｚの高周波電圧が印加される。
はブロッキングキャパシタ１３を介し°Ｃ１電源１４よ
り１３．５６Ｍｆｉｚの高周波電圧が印加される。
陰極１２の裏面には、磁石１５が配置されており、陰極
１２近傍に高密度のプラズマが発生する。
１２近傍に高密度のプラズマが発生する。
プラズマ密度は、磁石１５と、陰極１２の距離を変化す
ることによりて調整される。エツチングガスは、ガス導
入口１６より導入され、排気口１７より真空ポンプによ
り排気される。
ることによりて調整される。エツチングガスは、ガス導
入口１６より導入され、排気口１７より真空ポンプによ
り排気される。
先ず、エツチングガスとして（ＢｒＦ、を用′い圧力を
０．０ＩＴｏｒｒに調整し、陰極に０．５Ｗ／−の電力
密度で高周波電力を印加した。磁石と陰極の距離を調整
すると、試料上の最大磁場はＯＧから８００Ｇまで変化
する。これに伴い８ｉのエツチング速度は、ｏ、３ｓμ
ｍ／分から１．０μｙＫ／分−＝テ変化シタ。
０．０ＩＴｏｒｒに調整し、陰極に０．５Ｗ／−の電力
密度で高周波電力を印加した。磁石と陰極の距離を調整
すると、試料上の最大磁場はＯＧから８００Ｇまで変化
する。これに伴い８ｉのエツチング速度は、ｏ、３ｓμ
ｍ／分から１．０μｙＫ／分−＝テ変化シタ。
第２図は、本発明の第２の実施例で用いたイオンエネル
ギー可変型高速エツチング装置の構成図を示す。エツチ
ングチャンバ２０中には、２枚の電極２２．２３が配置
されており、試料の配置され九下部電極２２には電源２
５よｔ）１００に＆以下の交流電圧が、その上部電極２
６には、電源２６より １３．５６Ｍ［ｌｚの高周波電
圧が印加される。
ギー可変型高速エツチング装置の構成図を示す。エツチ
ングチャンバ２０中には、２枚の電極２２．２３が配置
されており、試料の配置され九下部電極２２には電源２
５よｔ）１００に＆以下の交流電圧が、その上部電極２
６には、電源２６より １３．５６Ｍ［ｌｚの高周波電
圧が印加される。
エツチングガスはガス導入口２７より入り、排気口２８
よりエツチング生成物を排気する。このエツチング装！
では上部Ｒ１＠ ２６ ｖＣ印加し九１３．５６ＭＨｚ
の高周波により、エツチングガスを解′４［７で、イオ
ンや、活性化学糧を作９、下部’！極に印加し九交流電
圧によりイオンを試料上にひまこむ。
よりエツチング生成物を排気する。このエツチング装！
では上部Ｒ１＠ ２６ ｖＣ印加し九１３．５６ＭＨｚ
の高周波により、エツチングガスを解′４［７で、イオ
ンや、活性化学糧を作９、下部’！極に印加し九交流電
圧によりイオンを試料上にひまこむ。
１００１（＆の周波数に対してイオンは充分に追従でき
るため、損幅の４の加速電圧で加速され試料に衝突する
。実験では下部電極に印加する電力を０、５ Ｗ、／洲
とした時、エツチング連室は、１００Ｋｔｌｚの印加電
圧に強く依存し、撮幅がＯｖのとき、０−２ Ａ ｒｎ
／ ｗｉｎであったものが２ ＫＶ テ、０．８ ｔｔ
ｍ／分３ＫＶでは１．１μ７７Ｌ／分まで増加した。
るため、損幅の４の加速電圧で加速され試料に衝突する
。実験では下部電極に印加する電力を０、５ Ｗ、／洲
とした時、エツチング連室は、１００Ｋｔｌｚの印加電
圧に強く依存し、撮幅がＯｖのとき、０−２ Ａ ｒｎ
／ ｗｉｎであったものが２ ＫＶ テ、０．８ ｔｔ
ｍ／分３ＫＶでは１．１μ７７Ｌ／分まで増加した。
第３図は、予備放電室を備えた高速エツチング装置の概
略構成図である。エツチングガスのＣＢｒＦ３は、ガス
導入口３１より予備放電管３２を通ってエツチング室３
３に導びかれる。予備放電室には、導波管３４を介して
、２．４５ Ｇ１１ｚのマイクロ波が、マグネトロン発
振器３５より印加される。
略構成図である。エツチングガスのＣＢｒＦ３は、ガス
導入口３１より予備放電管３２を通ってエツチング室３
３に導びかれる。予備放電室には、導波管３４を介して
、２．４５ Ｇ１１ｚのマイクロ波が、マグネトロン発
振器３５より印加される。
試料３６は、エツチング室の下部電極３７に配置され、
ブロッキングキャパシタ３８を介してＱ、５Ｗ／ｃｄ
。
ブロッキングキャパシタ３８を介してＱ、５Ｗ／ｃｄ
。
１３．５６ Ｍｔｌｚの高周波電力が印加された。エツ
チングガスとしてＣＢｒＦ３を用い、予備放電室に印加
するマイクロ波をＯＷから３００Ｗまで変化させた場合
、エツチング速度は、０．２７μｍ／分から、０．８３
μｒＩＬ／分まで変化した。
チングガスとしてＣＢｒＦ３を用い、予備放電室に印加
するマイクロ波をＯＷから３００Ｗまで変化させた場合
、エツチング速度は、０．２７μｍ／分から、０．８３
μｒＩＬ／分まで変化した。
第４図は、このようにしてエツチングした試料の表面上
の炭素汚染量を、エツチング速度に対してプロットした
ものである。４１は、有磁場エツチング装置４２が、イ
オンエネルギー可変型エツチング装置４３が、予備放電
型のエツチング装置を用いた場合の曲線である。
の炭素汚染量を、エツチング速度に対してプロットした
ものである。４１は、有磁場エツチング装置４２が、イ
オンエネルギー可変型エツチング装置４３が、予備放電
型のエツチング装置を用いた場合の曲線である。
いずれのエツチング装置を用いてもエツチング速度が０
．４μｍ／分以上では、汚染量が単調に減少しているの
がわかる。また第５図は、同様に酸化後の積層欠陥発生
率を対数プロットしたものである。
．４μｍ／分以上では、汚染量が単調に減少しているの
がわかる。また第５図は、同様に酸化後の積層欠陥発生
率を対数プロットしたものである。
５１、５２．５３はそれぞれ有磁場、イオンエネルギ可
変型、予備放電型のエツチング装置により実験を行った
結果である。いずれの型のエツチング装置を用いても０
．４μｒｎ／分以上では、欠陥発生率が減少し、０．８
μｍ／分を超えると検出感度である１０／−以下になる
ことが判明した。このような結晶欠陥は実際にＬＳＩを
形成した際にはＰ−ｎ接合リーク電流の原因となるが、
発生頻度が１０７ｄ程度の場合冗長回路等を作ることに
よって容易に救済が、可能であり、少なくともここに挙
げたタイプの高速エツチング装置を用いるかぎりエツチ
ング速度を０．３μｍ／分以上に設定することによって
、微細加工に伴う結晶欠陥は、ＬＳＩ装置を構成する上
で障害とならない。また全くタイプの異る３つのエツチ
ング装置により同様の結論が出たことは、一般に荷電粒
子を用いた微細加工手段においてエツチング速度を増加
することが、基板への損傷を減少させる有効な手段であ
ることを示している。すなわち、エツチング速度が極め
て大きい場合、表面の損傷層の除去速度が大きいため、
基板上に残留する汚染物や、結晶欠陥が減少するものと
考えられる。
変型、予備放電型のエツチング装置により実験を行った
結果である。いずれの型のエツチング装置を用いても０
．４μｒｎ／分以上では、欠陥発生率が減少し、０．８
μｍ／分を超えると検出感度である１０／−以下になる
ことが判明した。このような結晶欠陥は実際にＬＳＩを
形成した際にはＰ−ｎ接合リーク電流の原因となるが、
発生頻度が１０７ｄ程度の場合冗長回路等を作ることに
よって容易に救済が、可能であり、少なくともここに挙
げたタイプの高速エツチング装置を用いるかぎりエツチ
ング速度を０．３μｍ／分以上に設定することによって
、微細加工に伴う結晶欠陥は、ＬＳＩ装置を構成する上
で障害とならない。また全くタイプの異る３つのエツチ
ング装置により同様の結論が出たことは、一般に荷電粒
子を用いた微細加工手段においてエツチング速度を増加
することが、基板への損傷を減少させる有効な手段であ
ることを示している。すなわち、エツチング速度が極め
て大きい場合、表面の損傷層の除去速度が大きいため、
基板上に残留する汚染物や、結晶欠陥が減少するものと
考えられる。
尚本実施例では、Ｓｉ単結晶基板の微細加工における損
傷について述べたが、本発明はそれのみに限定されるも
のではなく、ＧａＡＳやＩｎＰなどの化合物半導体基板
の微細加工や、その他種々な材料の加工に適用可能であ
る。
傷について述べたが、本発明はそれのみに限定されるも
のではなく、ＧａＡＳやＩｎＰなどの化合物半導体基板
の微細加工や、その他種々な材料の加工に適用可能であ
る。
第１図は有磁場放電型高速エツチング装置の概略構成図
。 第２図はイオンエネルギー可変型高速エツチング装置の
概略構成図。 第３図は予備放電型高速エツチング装置の概略構成図。 第４図はエツチング速度と表面汚染寸の関係を示す特性
図。 第５図はエツチング速度と結晶欠陥密度の関係を示す特
性図である。 １１・・・試料、 １２・・・陰極、１３・・・ブロ
ッキング虻ヤパシタ。 １４・・・高周波電源、１５・・・磁石、１６・・・ガ
ス導入口。 １７・・・排気口、２１・・・エツチング室、２２・・
・下部！極。 ２３・・・上部電極、２４・・・試料、２５・・・交流
電源。 ２６・・・１３．５６ Ｍ■２高周波電源、２７・・・
ガス導入口。 ２８・・・排気口、３１・・・ガス導入口、３２・・・
予備放′ｄ室。 ３３・・・エツチング室、３４・・・導波管。 ３５・・・マグネトロン発振器、３６・・・試料。 ３７・・・下部電極、３８・・・ブロッキングキャパシ
タ。 ３９ ＝ １３．５６ ＭＨ２４周波電源、。 代理人 ５Ｆ理士 則 厄 ギ 敞 同 竹 花 尋久男 第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 ｏ、ｓ ｔ、。 第 ４ 図
。 第２図はイオンエネルギー可変型高速エツチング装置の
概略構成図。 第３図は予備放電型高速エツチング装置の概略構成図。 第４図はエツチング速度と表面汚染寸の関係を示す特性
図。 第５図はエツチング速度と結晶欠陥密度の関係を示す特
性図である。 １１・・・試料、 １２・・・陰極、１３・・・ブロ
ッキング虻ヤパシタ。 １４・・・高周波電源、１５・・・磁石、１６・・・ガ
ス導入口。 １７・・・排気口、２１・・・エツチング室、２２・・
・下部！極。 ２３・・・上部電極、２４・・・試料、２５・・・交流
電源。 ２６・・・１３．５６ Ｍ■２高周波電源、２７・・・
ガス導入口。 ２８・・・排気口、３１・・・ガス導入口、３２・・・
予備放′ｄ室。 ３３・・・エツチング室、３４・・・導波管。 ３５・・・マグネトロン発振器、３６・・・試料。 ３７・・・下部電極、３８・・・ブロッキングキャパシ
タ。 ３９ ＝ １３．５６ ＭＨ２４周波電源、。 代理人 ５Ｆ理士 則 厄 ギ 敞 同 竹 花 尋久男 第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 ｏ、ｓ ｔ、。 第 ４ 図
Claims (2)
- （１）被処理体が、少なくともハロゲン元素を含むエッ
チングガスのグロー放電プラズマ中で生成したイオン粒
子にさらされる微細加工方法であつて、該グロー放電と
して、有磁場放電を用い又は、前記イオン粒子の前記被
処理体への入射エネルギーを、１ｋｅｖを超えるように
設定し、もしくは前記グロー放電を発生する前段階にお
いて、前記エッチングガスを、予備放電又は、光照射等
の手段で、予備解離を行うことにより、加工速度を１分
間当り０．８μｍ以上の高速度にしたことを特徴とする
微細加工方法。 - （２）被処理体は、シリコン等の少なくとも結晶質の、
半導体基板であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の微細加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3736286A JPS62196827A (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3736286A JPS62196827A (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 微細加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196827A true JPS62196827A (ja) | 1987-08-31 |
Family
ID=12495427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3736286A Pending JPS62196827A (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 微細加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62196827A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01214123A (ja) * | 1988-02-23 | 1989-08-28 | Tel Sagami Ltd | プラズマ処理方法 |
| JP2010199839A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | パルス発生装置 |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP3736286A patent/JPS62196827A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01214123A (ja) * | 1988-02-23 | 1989-08-28 | Tel Sagami Ltd | プラズマ処理方法 |
| JP2010199839A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | パルス発生装置 |
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