JPS63122124A

JPS63122124A - エツチング方法

Info

Publication number: JPS63122124A
Application number: JP26835886A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tamaki; 田巻　敏雄
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1988-05-26

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）この発明は、反応性イオンエツチングによって半導体基
板に深い溝部を形成するためのエツチング方法に関する
。

（従来の技術）従来から半導体回路などの製造には、一般にエツチング
液による湿式のエツチングが広く行われていた。しかし
、該湿式のエツチングは、サイドエツチングの発生等多
くの難点があり、集積度の向上などで一層微細な回路パ
ターンの形成が必要となるに伴い、エツチング方法にも
薬液を用いない、いわゆるドライエツチング方法が提案
されるに至った。その中でもスパッタ等の物理的なエツ
チングと化学反応による化学的エツチングが同時に進行
する平行平板電極を用いた反応性イオンエッチング方法
が非常に注目されるに至っているゆこの方法は、対向す
る平行平板電極を反応容器内に配置して、一方の平板電
極上に基板等の被エツチング物を置き、所定圧力のエツ
チングガスを反応容器内に導入し、該エツチングガス雰
囲気中において前記平行平板電極に所定の高周波電力を
印加する。そして、この高周波電力の印加によって反応
容器内にプラズマを発生させ、このプラズマの物理的お
よび化学的作用により基板のエツチングを行うものであ
る。

一般にこの主の反応性イオンエツチングによってシリコ
ン基板をエツチングする際、エツチングガスとしては、
一般に、ＣＦ　ａ、フッ化炭素化合物、ＣＨＦ３および
フッ素炭化水素化合物等のフッ素系のガス、塩素や塩素
含有ガスからなる塩素系のガス、臭素や臭素含有ガスか
らなる臭素系のガスなどが多く用いられている。

しかしながら、フッ素系のガスを用いたエツチングはサ
イドエツチングが入り易く加工精度上問題があった。塩
素系のガスを用いたエツチングはフッ素系ガスに比べて
サイドエツチングは抑えられるが、シリコン基板の表面
が粗れて見かけ上黒色化する問題がある。臭素系のガス
を用いたエツチングはエツチング溝の側壁に突起物が出
来る粗れを生じる問題がある。

また上記各種ガスによるエツチングにおいてはエツチン
グ溝の側壁が平面状でなく屈曲してしまったり、底面に
さらに細い溝が出来てしまう等実用工大きな問題となっ
ていた。

そこで出願人は、上記問題点を解決するために特願昭６
１−６８６５０においてエツチングガス中にけい素の塩
化物ガスと窒素含有ガスとを含ませるエツチング方法を
提供した。

これによると、Ｎ２流量比３０％のときは、異方性のエ
ツチング形状が得られ、Ｎ２流量比６０％のときは、テ
ーパ状のエツチング形状が得られた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、Ｎ２流量比３０％のときのエツチング形
状を精密に観察すると、第４図に示すようにトレンチの
下部に屈曲点４が形成されていることが判明した。この
ような屈曲点があると・エツチング終了後に例えばＣＶ
Ｄ等でポリシリコンや酸化膜等をデボジッションした場
合、該膜が剥がれ易くなったり、該屈曲点４での熱接触
が悪くなり熱が逃げなくなるという問題がある。

また、Ｎ２流量比６０％のときのエツチング形状は、テ
ーパ角が大きくなり、側壁の勾配は急になる。このため
トレンチ内に成膜する場合、ステップカバレッジの悪い
ものになるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的は、トレンチ内部に屈曲点が形成
されるのを防止するとともに、ステップカバレッジの良
い、成膜に最適なテーパ角を持うたトレンチ構造が得ら
れるようにしたエツチング方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために次のように構成さ
れている。すなわち、本発明は、基板が収容されている
反応容器内にエツチングガスを導入し、このエツチング
ガスをプラズマ化して前記基板をエツチングするエツチ
ング方法において、前記エツチングガス中にはけい素の
塩化・物ガスと窒素含有ガスと炭化水素系ガス含有ガス
とが含まれているエツチング方法である。

（作用）上記構成からなる本発明において、例えば二酸化シリコ
ンをマスクとしてシリコン基板をエツチングするような
場合、エツチングガスとして塩化けい素ガスと窒素含有
ガスと炭化水素系ガス含有ガスとの混合ガスを使用しこ
れをプラズマ化することにより行われる。

即ち、該プラズマ化によってエツチングガスからイオン
やラジカルが生成し、イオンのシリコン基板上への衝突
によるスパッタ現象と、ラジカルとシリコン基板との反
応による揮発性物質の生成現象とによってエツチングが
達成されるのである。

この場合、エツチングガスとして塩化けい素ガスと窒素
含有ガスと炭化水素系ガス含有ガスとを使用することに
より再現性のよい異方性エツチングが達成可能となると
ともに、トレンチ内部に屈曲点が形成されるのを防止で
きる。

（実施例）以下、本発明の実施例を必要に応じ図面を参照して説明
する。

（イ）エツチング装置本発明にかかるエツチング方法を実施するための装置は
従来例と同様に、基板を収容する反応容器と、この反応
容器にエツチングガスを供給するガス供給手段と、反応
容器内に導入されたエツチングガスをプラズマ化するプ
ラズマ発生手段と、反応容器内を真空排気する真空排気
手段とからなり、前記プラズマ発生手段は、反応容器内
に対向配置された一対の平板電極と、該平板電極間に電
圧を印加する電源とを有しており、この電圧印加によっ
て平板電極間に電場が形成され、この電場によって反応
容器内に導入されたエツチングガスをプラズマ化するも
のである。

（ロ）基板およびマスク被エツチング材としてシリコン基板を使用し・マスクに
は回路パターンが形成された二酸化シリコン薄膜を採用
し、第１図に示すように、シリコン基板１のエツチング
面にマスク２′を載せた状態でシリコン基板１のエツチ
ングをおこなフた。

なお、エツチングに際し、該シリコン基板１は前記平板
電極の一方側（高周波電力側）に装着した。

（ハ）エツチングの方法エツチングガスの種類が異なる以外は従来例と同様であ
る即ち、一方の平行電極板上に第１図の如くマスク２によ
って覆われたシリコン基板１を装着し、真空状態の反応
容器中にエツチングガスを導入しながら平行電極板に電
圧を印加しエツチングガスなプラズマ化する。そして、
記述の如く、プラズマによるスパッタ作用と化学反応作
用とによりシリコン基板１のエツチングを行った。

（ニ）エツチングガス四塩化けい素（ＳｉＣ１４）ガスと窒素系ガス（窒素ガ
ス又は窒素化合物のガス）と炭化水素系ガス含有ガス（
例えば、Ｃ２Ｈ４、ＣＨＣｌ３などＣ，Ｈを含むガス）
との混合ガスを用いた場合を実施例としてエツチングを
行った。

以下、該実施例ｄ具体例を説明する。

四塩化けい素（ＳｉＣ１４）ガスと窒素系ガスと炭化水
素系ガス含有ガスとの混合ガスのうち、四塩化けい素（
ＳｉＣ１４）ガスの流量比を５０％に固定し、炭化水素
系ガス含有ガス流量比を変化させてシリコン基板ｌのエ
ツチング性能を調べた。

第２図は、炭化水素系ガス含有ガス流量比に対するエツ
チング速度と選択比（Ｓｉのエツチング速度とＳｉＯ□
のエツチング速度との比率）とを示している。これによ
ると、炭化水素系ガス含有ガス流量比が２．５％である
とき、エツチング速度は８００Ａ／ｍｉｎとなり、十分
なエツチング速度を得ることができ、また選択比も１０
以上となり理想的なエツチング特性が得られる。

しかし、さらに流量比を増加させていくと、エツチング
速度、選択比は共に低下傾向を示す。従って該エツチン
グに際し、最適な炭化水素系ガス含有ガス流量比の範囲
は２．６％〜１０．０％となる。

また、第３図は、炭化水素系ガス含有ガス流量比が２．
５％〜１０．０％のときのエツチング形状を示したもの
であり、はぼ垂直に近い形状にエツチングされている。

すなわち、このときのトレンチの側壁のテーパ角θは、
およそ９０＃に形成されている。このため該トレンチ内
に膜付けする場合、ステップカバレッジの良い膜付けを
することができる。

また、炭化水素系樹脂カバーを設けた電極上に基板を配
置し、エツチングガスをプラズマ化して前記基板をエツ
チングした場合、同時に前記炭化水素系樹脂カバーがエ
ツチングされ、そのときに当該樹脂カバーから炭化水素
系ガス含有ガスが発生し、エツチング形状は、上記と同
様、はぼ垂直に近い形状になり、このエツチングされた
トレンチ内に膜付けする場合、ステップカバレッジの良
い膜付けをすることができる。

（発明の効果）本発明のエツチング方法によれば、エツチングガスを塩
化けい素ガスと窒素含有ガスと炭化水素系ガス含有ガス
とをベースとして構成しているから、トレンチの側壁に
屈曲点のないエツチング面が得られ、エツチング終了後
に例えばＣＶＤ等でポリシリコンや酸化膜等をデボジッ
ションした場合、該膜が剥がれ易くなったり、該屈曲点
での熱接触が悪くなるようなことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリコン基板とマスクとの配置態様図、第２図
は炭化水素系ガス含有ガス流量比とエツチング速度およ
び選択比との特性図、第３図は炭化水素系ガス含有ガス
流量比が２．５％〜１０．０％のときのエツチング形状
を示す断面図、第４図および第５図は従来のエツチング
形状を示す断面図である。１・・・シリコン基板、２・・・マスク、３エツチング
トレンチ、４φ・・屈曲点特許出願人　　日電アネルバ
株式会社代理人　　　　弁理士　　村上　健次第２図炭Ｖ偉初χ充量比（％）第３日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板が収容されている反応容器内にエッチングガ
スを導入し、このエッチングガスをプラズマ化して前記
基板をエッチングするエッチング方法において、前記エ
ッチングガス中にはけい素の塩化物ガスと窒素含有ガス
と炭化水素系ガス含有ガスとが含まれていることを特徴
とするエッチング方法。
（２）窒素含有ガスは窒素ガスおよび（又は）窒素化合
物のガスであることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載のエッチング方法。
（３）炭化水素系ガス含有ガスは、電極上に配置した炭
化水素系樹脂カバーがエッチングされることによって当
該樹脂カバーから発生するガスであることを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載のエッチ
ング方法。