JPS62217618A - エツチング装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体基板のエツチング装置に関する。

（従来技術） ＩＣなどの半導体装置のエツチングには従来から化学エ
ツチングが用いられているが近年ではエツチング速度を
自由に調整できる電解エツチングも多く用いられるよう
になった。

従来の電解エツチングのエツチング装置としては、たと
えば第４図に示すようなものがある。

（Ｑｒｅｓｔ、　Ｑｌｅｍｂｏｃｋｉ、　Ｊ、　［ｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍ、　５ｏｃ１４５、Ｊａｎ、１９８５
）。このエツチング装置は、エツチング槽１中にエツチ
ングづべぎシリコン（Ｓ・）半導体基板２とプラチナ（
Ｐｌ）対向電極３と基準電極４が設けられ、漕内はエッ
チ液５で浦ｉたされている。またエツチング槽１の外に
はヒータ６とポテンショスタット７が設けられており、
エッチ液５はヒータ６により所定の温度に加熱される。

Ｓｉ半導体基板２とエッチ液５との界面電位すなわち基
準電極４にλ１′？ｌｌるＳｉ半導体基板２の電位はＳ
・半導体基板２とＰｔ苅向電極３との電圧差をポテンシ
ョスタット７よりコントロールすることによって所定の
直に維持される。

このエツチング装置によるエツチング特性の一例として
第５図に界面電位とエツチング速度の関係を示す。

第５図（イ）は結晶面（１００）、（ロ）は結晶面（１
１１）におけるエツチング特性を示し、図中＼はＮ型半
導体、ＰはＰ型半導体の特性を示す。

図から明らかなように、界面電位を上げていくとＳｉが
陽イオンとなって溶解しやづくなってエツチング速度は
上昇する。しかし、ざらに界面電位を上げると、今度は
溶解したＳｉの濃度が飽和状態となり逆にＳｉ半導体基
板上に析出するためエツチング速度は再び低下覆る。

このように界面電位を適当に選択でることにより所゛望
のエツチング速度を得ることかできる。

また、Ｓｉ半導体基板２中の不純物型および濃度にＪ：
つてもエツチング速度が変化するために、その性質を利
用して特定の不純物型の領域のみを選択的にエツチング
することも可能である。

しかしながら、このような従来のエツチング装置にあっ
ては、エツチングの回数を手ねるとエッチ液中のＳｉ濃
度が増加するためエツチング速度か低下したり、あるい
はエツチング面にＳｉが還元析出してその平坦性がＩ負
われるという問題があり、従来はこの問題を回避するた
めに、新鮮なエッヂ液を大量に使う必要かめった。

（発明の目的および構成） 本発明はｔ記の点にかんかみてなされたもので、半導体
基板のエツチングによって生じるエッチ液の劣化Ｖなわ
ちＳ・）開度の上昇を防止することを■ 目的とし、そのため、半導体基板を固定づる固定部とそ
の固定部の外周にステージ電極とを有するステージと、
そのステージに相対向する苅向電漫とをエツチング槽内
に設り、エツチング槽内のエツチング液を流動さけると
ともに、半導体基板と対向電、）Φとの間ＣＩ″；Ｊ：
びステージ電極と対向電極との間に直流電圧を印加しな
がら半導体基板をエツチングするように構゛成した。

（実施例〉 以下図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明によるエツチング装置の一実施例を示
すＷＸ路線図であり、図中第４図と同じ構成部分には同
じ参照番号を付して必る。

エツチング槽１中には円板状のステージ８とこれに対向
してタンタル（Ｔａ）製の網電極９およびキャピラリ１
０が設けられており、槽内はエッチ液５で満たされてい
る。キャピラリ１０はＳｉ半導体基板２付近のエッチ液
の電位を検出するもので、先端が開口したガラスのパイ
プから成り、エツチング櫓１中のエッチ液５の検流を乱
さないようにステージ８の中心に配置し、かつ先端をス
テージ８にできる限り接近させることにより、エッチ液
５の電気抵抗の影響を抑えている。

ステージ８の中央部には凹部８ａを設け、凹部８ａの中
にエツチングすぺぎＳｉ半導体基板２が真空吸着により
下向きに固定されている。ステージ８の外周部にはＴ８
製のステージ電極１１が、Ｓ・半導体基板２の表面と高
さが一致するように８旧すられている。さらに、ステー
ジ８はエツチング槽１の上部に設けられたモーター２に
より任意の速度で回転でる。そのため、エッチ液５はＳ
ｉ半導体基板２の中心部から放射状にエツチング槽１の
方向へ流れ、エツチング槽１の内壁に当って第１図の矢
印に示すような対流が生じる。

またエツチング槽１とは別にエッチ液５で満たされた槽
１３が設けられ、ギヤピラリ１０を介してエツチング槽
１と接続されている。槽１３中には基準電極４が設けら
れており、基準電極４と、Ｓｉ半導体基板２、網電極９
およびステージ電極１１はデュアルポテンショスタット
７に接続され、エツチング中のＳｉ半導体基板２および
ステージ電極１１の電位をそれぞれ独立に制御づる。

本実施例では、エッチ液５の組成として、抱水ヒドラジ
ンに飽和塩化カリウム水溶液を１％添加したものを用い
、ヒータ６により９５°Ｃに加熱している。

Ｓｉ半導体基板２の電位はその自然電位に対して陽極側
に、ステージ電極１１の電位はその自然電位に対して陰
極側に設定しである。なおエッチ液５中における、Ｓｉ
半導体基板２およびステージ電極１１の自然電位は基準
電極４に飽和カロメル電極を用いた場合それぞれ約−１
，４１Ｖと約−１，０Ｖである。

以上のようなエツチングｌを用いてエツチングすると、
Ｓｉ″＋導体基板２は自然電位より高い電位に設定しで
あるので、Ｓｉが陽イオンとなって溶出する。溶出した
Ｓ・はステージ８の回転によって生じた対流（第１図の
矢印で示す）に乗ってステージ電極１１の方向に向う。

ここでステージ電極１１の電位はその自然電位に対して
陰極側に設定しておるので、溶出したＳｉはステージ電
極コ１で還元されて析出する。

このようにエツチングによって溶解したＳｉはステージ
電極１１によって回収されるので、エッチ液５のＳｉ濃
度は上昇せずすなわちエッチ液５は劣化せず、したがっ
てＳｉ半導体基板２のエツチング面も平担に仕上げるこ
とができる。ステージ電極１１上に析出したＳｉは洗浄
液などを用いて容易に取り除くことができる。

第２図は、Ｓｉ′＃−導体基板２の電位Ｅｄを自然電位
（図中Ａで示す）、陽極側（Ｂで示す）、または陰極側
（Ｃで示す）の（直に固定し、かつステージ電極１１の
電位Ｅ、を走査した場合のステージ電極１］に流れる電
流Ｉｒの変化を示１図である。ステージ電極１１の電位
を自然電位［ｒｏよりも陰）Φ側に設定すればＳｉ半導
体基板２のエツチングによって溶出したＳ、がステージ
電極１１上に還元析出し、その析出量に応じた電流Ｉ、
が流れる。このように、ステージ電極１１またはＳｉ半
導体基板２の電位を調整することによって所望のエツチ
ング速度を背ることができる。

第３図は、ステージ８の回転速度ωとＳｉ半導体基板２
に流れる電流Ｉｄおよびリング電極１１に流れる電流■
、の関係を示す図でおる。回転速度ωが増加するにつれ
て、ステージ８表面のＳｉの拡散層が薄くなるのでＩ　
　、１　　ともに増大すｄ　　「 るがωがおる値を越えると、エッチ液５の流れが層流か
ら乱流へ移行りるためにＩ、Ｉｔａ飽和ｒ する。回転速度ωは、ステージ８表面の拡散層の厚みを
制御するためのものであり、ωが大きい程、拡散層の厚
みは薄く、均一なエツチングが可能である。ただし、乱
流状態では溶出したＳｉの回収率が低下づるために本実
施例においては層流状態の範囲内で用いる。

なお、上記実施例ではエッチ液として抱水ヒドラジンに
飽和塩化カリウム水溶液を１％添加した溶液を用いたが
、これ以外に抱水ヒドラジンとイソプロピルアルコール
と水あるいは水酸化カリウムとイソプロピルアルコール
と水、あるいはエチレンジアミンとピロカテコールと水
のいずれかを任意の割合で混合した溶液で、必要に応じ
てさらに支持電１ｆｆ質を適母添加した溶液組成のもの
を用いても、本発明の目的は何ら損なわれるものではな
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては、半導体基板を
固定づる固定部とその固定部の外周にステージ電極とを
有するステージと、そのステージに相対向する対向電極
とをエツチング槽内に設け、エツチング、漕内のエツチ
ング液を流動させるとともに、半導体基板と対向電極と
の間およびステージ電極と対向電極との間に直流電圧を
印加しながら半導体基板をエツチングするように構成し
たため、ステージ上をエッチ液が均一に制御された層流
状態で流動し、かつＳｉ半導体基板とステージ電極の電
位を各々独立して制御づることにより溶出したＳ・をス
テージ電極上で回収するのでＳｉ濃度の上昇を防止する
ことができ、そのため均一で平坦性の良いエツチングを
行なうことができる効果が１ｑられる。またエッチ液の
劣化を抑制することができるために同一のエッチ液を用
いて所望のエツチング特性を変えることなく多量のＳｉ
をエツチングできるという効果も’＋ｑられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエツチング装置の一実施例の概略
線図、第２図は第１図のエッチ〉′グ装置におけるリン
グ電極の電位とステージ電極に流れろ電流との関係を示
１図、第３図は第１図のエツチング装置におけるステー
ジの回転速度とＳｉ半導体基板およびステージ電極に流
れる電流との関係を示ず図、第４図は従来のエツチング
装置の慨路線図、第５図（イ）および（ロ）は従来のエ
ツチング装首におけるＳｊ半導体基板の界面電位とエツ
チング速度との関係を示１図でおる。 １・・・エツチング槽、２・・・Ｓｉ半様体基板、３・
・・Ｐｔ対向電恒、４・・・基準電極、５・・リッチ液
、６・・・ヒータ、７・・・ポテンシオスタット、８・
・・ステージ、８ａ・・・凹部、９・・・網電極、１０
・・・キャピラリ、１１・・・ステージ電極、１２・・
・モータ特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　　弁理士　　鈴　本弘男 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板を固定する固定部と該固定部の外周にステー
   ジ電極とを有するステージと、該ステージに対向する対
   向電極とをエッチング槽内に設け、前記エッチング槽内
   のエッチング液を流動させるとともに、前記半導体基板
   と前記対向電極との間および前記ステージ電極と前記対
   向電極との間に直流電圧を印加しながら前記半導体基板
   をエッチングすることを特徴とするエッチング装置。