JPS6230323A

JPS6230323A - 微細加工方法

Info

Publication number: JPS6230323A
Application number: JP16890285A
Authority: JP
Inventors: Keiji Horioka; 啓治堀岡; Haruo Okano; 晴雄岡野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1987-02-09

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】〔発明の技術分野〕本発明は、半導体集積回路製造等に用いられる微細加工
方法に係わり、特に無ダメージでアンダーカットのない
エツチング形状を達成する微細加工方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体集積回路の高集積化と共に、エッチング方法は酸
やアルカリ溶液によるウェットエツチングからプラズマ
中の活性種との反応を利用したプラズマエツチングへと
移り代り、最近では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等が主流となっている。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は異方
性エツチングと称され、その特徴は基板表面に対して垂
直に入射するイオンの反応促進効果によりマスクに沿っ
た垂直なエツチング形状を実現したことである。即ち、
第４図（ａ＞に示す如くシリコン基板４１上に酸化シリ
コン等のエツチングマスク４２を形成した試料を用いた
場合、同図（ｂ）に示す如くシリコン基板４１をマスク
４２に沿って垂直にエツチングすることができ、垂直な
側壁を持つ溝４３を形成することができる。これにより
、アンダーカットによる寸法変換差の問題がなくなり、
高集積化に大きな寄与を果たしている。

しかし一方で、これらの方法では、被処理物が直接イオ
ンや電子等の荷電粒子に晒されるために、絶縁膜の絶縁
破壊や基板半導体に結晶欠陥を誘起する等の問題を招い
た。この問題を改善するために、プラズマ放電部分をエ
ツチング室と分離し、電気的に中性なハロゲンラジカル
でエツチングするダウンフロータイブのエツチング装置
が開発されている。しかし、この方法では第４図（Ｃ）
に示す如くアンダーカットは取除かれない。また、光励
起反応を利用して無損傷で異方性のエツチングを行う試
みも行われているが、未だ実用化に（よ至っていない。

一方、（１００）面の単結晶シリコンを例えばアルカリ
溶液でエツチングする場合は、エツチング速度は結晶面
方位に依存し、（１１１）面は殆どエツチングされない
ために、第４図（ｄ）に示す如くアンダーカットのない
テーパ状のエツチング形状となる。しかし、これに４５
度傾いた方向では（１１０）面が一定の速度でエツチン
グされるので、第４図（ｅ）に示す如くアンダーカット
を避けることはできない。

また、工程によってはエツチング形状が垂直であるより
もむしろテーパ状である方が望ましい場合がある。例え
ば、２層ポリシリコンプロセスにおける第１ポリシリコ
ンや埋込み型素子分離領域形成における単結晶シリコン
のエツチング等である。特に、単結晶シリコンのエツチ
ング工程では、エツチング後の底部との寸法変換差は左
程問題とならず、それ以上にアンダーカットのない無損
傷エツチング方法の開発が切望されている。

〔発明の目的〕

本発明は上記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、荷電粒子等による損傷を招くことなく
、アンダーカットのないエツチング形状を得ることがで
き、半導体集積回路の製造等に好適する微細加工方法を
提供することにある。

（発明の概要〕本発明の骨子は、エツチングマスクの側壁に一定幅の薄
膜を形成しておくことにより、ウェットエツチングや中
性ラジカル等によるエツチング形状を改善することにあ
る。

即ち本発明は、被処理物をエツチングして溝等を形成す
る微細加工方法において、被処理物上にエツチングマス
クを形成したのち、上記被処理物及びエツチングマスク
上の全面にＦｉｉＷＡを形成し、次いでこの薄膜を全面
エツチングして前記エツチングマスクの側部にのみ該薄
膜を残置せしめ、しかるのち前記エツチングマスクをマ
スクとして用い、荷電粒子を含まないエッチャントによ
り前記薄膜及び被処理物を選択エツチングするようにし
た方法である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、荷電粒子の照射を伴わないエツチング
手段で、寸法変換差無しにマスクに沿ったエツチング形
状を得ることができる。このため、従来の反応性イオン
エツチングに伴う絶縁膜の絶縁破壊や結晶欠陥の誘起等
の問題が生じなくなる。

従って、半導体集積回路の製造に適用した場合、半導体
素子の歩留り及び信頼性の向上をはかり得る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例方法に係わる
溝形成工程を示す断面図である。まず、第１図（ａ）に
示す如く単結晶シリコン基板（被処理物）１１の（１０
０）表面上にエツチングマスク１２として膜厚８０００
　［大コの酸化シリコン膜のパターンを形成した。続い
て、ＣＶＤ法を用い、第１図（ｂ）に示す如く表面全面
に膜厚８０００　［入］の多結晶シリコン膜（薄１）１
３を堆積した。この場合、多結晶シリコン膜１３は下地
表面に対して略垂直方向に成長し、マスク近傍では膜厚
が厚く付着する。

次いで、反応性イオンエツチング法を用い、第１図（Ｃ
）に示す如く酸化シリコン膜１２が露出するまで多結晶
シリコン膜１３を全面エツチングした。このとき、多結
晶シリコン膜１３はマスク１２の側壁にのみ残置される
。

次いで、ダウンフロータイブのプラズマエツチングの一
種であるケミカルドライエツチング（ＣＤＥ＞により、
酸化シリコン膜１２をマスクとして用い、第１図（ｄ）
に示す如く多結晶シリコンｇ！１３及び単結晶シリコン
基板１１を選択エツチングした。このエツチングにより
、基板１１に形成された溝１４の形状は、マスクエツジ
を通る円弧状のエツチング形状となり、マスクとの寸法
変換差は生じなかった。なお、上記のエツチングの際に
は、エッチャントとして弗素ガスを用いた。

ここで、上記のエツチング形状が達成される理由につい
て、第２図を参照して説明する。弗素ラジカルによるシ
リコンのエツチングは面方位依存性が殆どなく、また多
結晶シリコンも単結晶シリコンも略同一の速度でエツチ
ングされる。このため、エツチング形状は、表面を中心
とした円２０の組の包絡線で表わすことができ、側壁に
残された多結晶シリコンの幅に依存する。例えば、その
幅がマスクの高さと等しい場合には、第２図（ａ＞に示
す如くなり、幅が高さよりも大きい場合は同図（ｂ）に
示す如くなる。側壁残存膜の幅は多結晶シリコンの堆積
条件や膜除去の際にレジスト等を塗布する等して調整す
ることができるので、これによりエツチング形状の制御
が可能である。

かくして本実施例方法によれば、電気的に中性な弗素ラ
ジカルにより、マスク１２に沿ったエツチングを行うこ
とができる。このため、荷電粒子の照射に起因する損傷
や結晶欠陥の発生もなく、アンダーカットのないエツチ
ング形状を達成することができる。従って、半導体集積
回路の製造に適用して絶大なる効果を発揮する。

次に、本発明の他の実施例方法について説明する。この
実施例は、前記弗素ラジカルによるエツチングの代りに
ウェットエツチングを行うことにある。

即ち、前記第１図（Ｃ）に示す工程までは先の実施例方
法と同嵯であり、多結晶シリコン膜１３及びシリコン基
板１１をエツチングする過程で、水酸化カリウムの４０
［％］水溶液（イソプロピルアルコール混合液ンを用い
、８０００　［人ｊ相当のウェットエツチングを行った
。エツチング形状を観察すると、（１１１）面が側壁に
出現する結晶方位では第３図に示す如く側壁上部がテー
バ形状で下部は円弧状となった。また、（１１０）面が
出現する方位では、前記第１図（ｄ）に示す形状と一致
した。これは、単結晶シリコンの（１００）面と（１１
０）面並びに多結晶シリコンのエツチング速度が略等し
いためである。そして、いずれの方位でも寸法変換差は
生じなかった。

かくして本実施例方法によれば、ウェットエツチングに
よりマスクに沿ったアンダーカットのないエツチング形
状を達成することができる。このため、先の実施例と同
様の効果が得られる。

なお、本発明は上述した各実施例方法に限定されるもの
ではない。例えば、前記被処理物は単結晶シリコンに限
るものではなく、多結晶シリコン。

酸化シリコン或いはアルミニウム膜等にも適用できる。

ざらに、エツチングマスクとしては、シリコン酸化膜に
限らずシリコン窒化膜、その弛被処理物とのエツチング
選択比のとれるものであればよい。また、マスクの側壁
に残す薄膜としては、多結晶シリコンの他にアルミニウ
ム等の金属、有機レジスト類及びガラス類を用いること
が可能である。さらに、薄膜の全面エツチング手段とじ
ては、反応性イオンエツチングに限らず、反応性イオン
ビームエツチング、光や放電により形成されたハロゲン
ラジカルによるドライエツチング、或いは酸若しくはア
ルカリ溶液によるウェットエツチングを用いることも可
能である。

また、被処理物をエツチングする手段としては、放電励
起のハロゲンラジカルによるドライエツチングであるケ
ミカルドライエツチング方法以外に、光励起により生じ
たハロゲンラジカルを利用する方法を用いることができ
る。さらに、水酸化カリウム以外のアルカリや酸溶液に
よるウェットエツチングを用いることもできる。また、
実施例では藤被処理物と側壁残存薄膜とのエツチング速度が等しい場
合について説明したが、これらが異なる場合でも同様に
応用することができる。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。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例方法に係わる
溝形成工程を示す断面図、第２図（ａ）（ｂ）は上記実
施例の作用を説明するための模式図、第３図は他の実施
例方法によるエツチング形状を示す断面図、第４図（ａ
）〜（ｅ）は従来方法の問題点を説明するための断面図
である。１１・・・単結晶シリコン基板（被処理物）、１２・・
・酸化シリコン膜（エツチングマスク）、１３・・・多
結晶シリコンＷＡ（薄膜）、１４・・・溝。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第　２　図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理物上にエッチングマスクを形成する工程と
、上記被処理物及びエッチングマスク上の全面に薄膜を
形成する工程と、上記薄膜を全面エッチングして前記エ
ッチングマスクの側部にのみ該薄膜を残置せしめる工程
と、次いで前記エッチングマスクをマスクとして用い、
荷電粒子を含まないエッチャントにより前記薄膜及び被
処理物を選択エッチングする工程とを含むことを特徴と
する微細加工方法。
（２）前記薄膜及び被処理物をエッチングする工程とし
て、光励起或いは放電励起により形成された電気的に中
性なハロゲンラジカルを用いた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。
（３）前記薄膜及び被処理物をエッチングする工程とし
て、酸或いはアルカリ溶液を用いた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。
（４）前記薄膜及び被処理物をエッチングする工程とし
て、前記薄膜及び被処理物のエッチング速度が略同一と
なるエッチング条件でエッチングを行うことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の微細加工方法。
（５）前記被処理物として単結晶シリコン基板を用い、
前記エッチングマスクとしてシリコン酸化膜若しくはシ
リコン窒化膜を用い、前記薄膜として多結晶シリコン膜
を用いた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。