KR980012064A - A monocrystalline silicon etching method - Google Patents

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KR980012064A
KR980012064A KR1019970033096A KR19970033096A KR980012064A KR 980012064 A KR980012064 A KR 980012064A KR 1019970033096 A KR1019970033096 A KR 1019970033096A KR 19970033096 A KR19970033096 A KR 19970033096A KR 980012064 A KR980012064 A KR 980012064A
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trench
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shallow trench
crystal silicon
process gas
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KR1019970033096A
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간밍 자오
테리 케이 코
제프리 데이비드 친
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조셉 제이. 스위니
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Application filed by 조셉 제이. 스위니, 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 조셉 제이. 스위니
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Abstract

본 발명은 단결정 실리콘내에 얕은 트렌치를 에칭하기 위한 방법에 관한 것이다. 처리 에칭제는 HBr/Cl2/O2/He를 포함한다. 상기 방법은 예를 들어 포토레지스트, 산화물 경질 마스크 및 질화물 경질 마스크를 포함하는 여러 가지 마스크(24) 구성과 함께 사용될 수 있다. 상기 방법은 약 0.25 미크론 내지 약 1 미크론의 폭과 약 0.3 미크론 내지 약 1 미크론의 깊이를 가지는 얕은 트랜치(32)를 형성한다. 상기 얕은 트렌치(32)는 둥근 하부 코너(38), 평탄하고 연속적인 측벽 (34) 및 실질적으로 평면이고 깨끗한 하부(36)를 가진다 소정 트렌치 폭을 위해, 프로파일 각도는 실질적으로 단결정 실리콘에 걸쳐 균일하다. 상기 트렌치 깊이는 실질적으로 또한 단결정 실리콘에 걸쳐 균일하다. 부가적으로, 상기 프로파일 각도는 실질적으로 트렌치 길이에 무관하다. 상기 방법은 단결정 실리콘 에칭을 위해 하나 또는 둘의 에칭 단계를 포함할 수 있다. 상기 2단계 에칭 방법은 트렌치 깊이에 대해 변화하는 프로파일 각도를 가지는 얕은 트렌치를 형성한다.The present invention relates to a method for etching shallow trenches in single crystal silicon. The treatment etchant includes HBr / Cl 2 / O 2 / He. The method can be used in conjunction with various mask 24 configurations, including, for example, photoresists, oxide hard masks, and nitride hard masks. The process forms a shallow trench 32 having a width of about 0.25 microns to about 1 micron and a depth of about 0.3 microns to about 1 micron. The shallow trench 32 has a round bottom corner 38, a flat, continuous sidewall 34 and a substantially planar and clean bottom 36. For a given trench width, the profile angle is substantially uniform over the single- Do. The trench depth is substantially uniform across the single crystal silicon. Additionally, the profile angle is substantially independent of the trench length. The method may include one or both etching steps for single crystal silicon etching. The two-step etching method forms a shallow trench having a profile angle that varies with respect to the trench depth.

Description

단결정 실리콘 에칭 방법Single crystal silicon etching method

본 발명은 실리콘 에칭 방법에 관한 것으로서 특히 진보된 집적 회로에 사용하기 위한 단결정 실리콘내에 얕은 트렌치를 형성하기 위한 건식 에칭 방업에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon etch process, and more particularly to a dry etch process for forming shallow trenches in single crystal silicon for use in advanced integrated circuits.

소자 절연 기술은 진보된 집적 회로 제조에 중요하다. 소자 위상은 현재 0.5미크론 이하이고 계속 0.35 미크론 미만까지 감소되고 있다. 현재 소자 위상은 이미 다수의 공지된 절연 기술의 효율을 능가하고 있다.Device isolation technology is important for advanced integrated circuit manufacturing. The device phase is now less than 0.5 micron and continues to be reduced to less than 0.35 micron. Current device phases already outperform many of the known isolation technologies.

하나의 공지된 절연 기술은 실리콘의 국부산화(LOCOS : local oxigation of silicon) 기술이다. 상기 LOCOS 기술은 (ⅰ) 실리콘 기판상에 SixNy의 층을 증착하고, (ⅱ) 반응성 이온 에칭 처리에 의해 SixNy층을 통해 선택적으로 개구부를 형성하며, (ⅲ) 노출된 실리콘의 영역상에 SiO2의 필드 산화물을 성장시키는 것을 포함한다. 패드 산화물은 전형적으로 SixNy층 아래에 제공된다.One known isolation technique is the local oxidation of silicon (LOCOS) technology. The LOCOS technique includes the steps of (i) depositing a layer of Si x N y on a silicon substrate, (ii) selectively forming an opening through the Si x N y layer by reactive ion etching, and (iii) Lt; RTI ID = 0.0 > SiO2 < / RTI > Pad oxides are typically provided below the Si x N y layer.

그러나, LOCOS 기술은 고밀도 집적 회로에 사용하기 위한 0.5 미크론 미만 소자를 준비하기에는 완전히 만족할 수 없는 것으로 알려졌다. 이것은 실리콘 개구부내에 적단한 깊이의 필드 산화물을 성장하기 위해 인접한 트랜지스터의 게이트 사이의 절연 거리가 "버즈 피크 잠식˝의 고유의 발생을 보상하기 위해 감소되어야 하기 때문이다. 버즈 피크 잠식은 산화체가 측면으로 확산하고 필드 산화물이 아래로 성장하여 SixNy에지를 들어올릴 때 발생한다. 질화물 에지에서 필드 산화물의 모양은 새부리를 닮았다. 버즈 피크는 소자 활성 영역내의 필드 산화물의 연장이다. 버즈 피크 잠식은 최소 절연 요구를 위임 통치하고 LOCOS 기술에서 능동 소자의 잠식을 허용한다. 이런 문제는 단지 약 0.5 미크론까지 LOCOS 기술에서 달성할 수 있는 최소구조 크기를 제허한다. 그러므로, LOCOS 기술은 현재 요구되는 감소된 소자 위상을 달성할 수 없고 미래의 발생 진보 집적 회로에 곧 요구될 여전히 더 작은 소자 위상을 달성할 수 없다.However, LOCOS technology has been found to be completely unsatisfactory for preparing sub-0.5 micron devices for use in high-density integrated circuits. This is because the insulation distance between the gates of the adjacent transistors must be reduced to compensate for the inherent occurrence of " buzz peak erosion " in order to grow the field oxide at a deep depth in the silicon openings. And the field oxide grows down and lifts the Si x N y edge The shape of the field oxide at the nitride edge resembles a birdfly The buzz peak is an extension of the field oxide in the active region of the device Buzz peak erosion It delegates the minimum isolation requirement and allows the encroachment of active devices in LOCOS technology.This problem just enforces the minimum structure size that can be achieved in LOCOS technology up to about 0.5 micron.Therefore, Device phase can not be achieved and will still be required soon in future emerging progressive integrated circuits Can not achieve device phase.

따라서, 진보된 집적 회로의 현재와 밀에 발생하는 소자 위상은 LOCOS 기술을 대체할 다른 소자 절연 기술을 요구한다. 하나의 다른 기술은 트렌치 에칭밀 재충전이다. 재충전 기술은 다수의 VLSI(대규모 집적 회로)와 ULSI(초대규모 집적회로) 응용에 사용되고 있다. 트렌치 에칭과 재충전 처리는 3차원 구조개념, 이를테면 트렌치 절연을 개발하는 전자 소자의제조에 중요한다.Thus, the device phase that occurs in the current and the mill of advanced integrated circuits requires other device isolation technologies to replace LOCOS technology. One other technique is trench etch mill recharging. Recharge technology is used in many VLSI (large scale integrated circuits) and ULSI (very large scale integrated circuit) applications. Trench etch and refill processes are important for the fabrication of electronic devices that develop three-dimensional structural concepts, such as trench isolation.

이런 트렌치 에칭과 재충전 기술에서, 트렌치 형성 방법은 일반적으로 깊은, 적당한 또는 얕은 트렌치가 되는 것으로 특징화된다. 깊은 트렌치는 전형적으로 약 3 미크론 이상의 깊이와 약 2 미크론 미만의 폭을 가지고; 적당한 트렌치는 전형적으로 약 1 미크론 내지 약 3 미크론의 깊이를 가지며; 얕은 트렌치는 전형적으로 약 1 미크론 미만의 깊이를 가진다.In such trench etch and refill techniques, the trench formation process is generally characterized as being deep, moderate or shallow trenches. Deep trenches typically have a depth of at least about 3 microns and a width of less than about 2 microns; Suitable trenches typically have a depth of from about 1 micron to about 3 microns; Shallow trenches typically have a depth of less than about one micron.

높은 수행을 제공하는 트렌치 에칭가 재충전 절연 기술은 얕은 트렌치와 재충전 절연(STI : shallow trench and refill isolation) 기술로서 공지되어 있다. 상기 STI 기술은 전형적으로 (ⅰ) 기판에 대해 패턴화된 마스크 개구부를 형성하기 위해 중첩 마스크 재료를 선택적으로 에칭하고, (ⅱ) 실리콘 기판에 중첩하는 산화물층을 관통 에칭하고, (ⅲ) 얕은 트렌치를 형성하기 위해 기판을 이방성 건식 에칭하고, (ⅳ) 상기 트렌치를 n 또는 p-타입 도핑하고, (ⅴ) 상기 기판으로부터 마스크 재료를 제거하고, (ⅵ) 유전체 재료로 트렌치를 재충전하며, (ⅶ) 웨이퍼 위상을 개선하도록 평탄화를 수행하는 단계를 포함한다.Trench etchant recharge isolation techniques that provide high performance are known as shallow trench and shallow trench and refill isolation (STI) techniques. The STI technique typically includes the steps of (i) selectively etching the overlying mask material to form a patterned mask opening for the substrate, (ii) through-etching an oxide layer overlying the silicon substrate, and (iii) (Iv) n or p-type doping the trench, (v) removing the mask material from the substrate, (vi) refilling the trench with a dielectric material, and ) Performing planarization to improve the wafer phase.

평탄화는 전형적으로 소자를 제조하기 위한 평면 표면을 형성하기 위해 오리지널 기판 표면상의 마스크와 유전체 재료를 제거하는 화학-기계적 연마와 에칭백 단계를 포함한다.Planarization typically involves chemical-mechanical polishing and etching back to remove the mask and dielectric material on the original substrate surface to form a planar surface for fabricating the device.

능동 소자 영역은 트렌치의 형성 동안 마스크 재료에 의해 에칭제로부터 보호되는 영역이다.The active device region is the area protected from the etchant by the mask material during formation of the trench.

상기 마스크 재료는 전형적으로 포토레지스트 또는 경질마스크, 이를테면 경질마스크 질화물과 경질마스크 산화물이다. 포토레지스트 마스크와 경질 마스크는 전형적으로 산 제거 처리에 의해 기판으로부터 제거된다. 화학-기계적 연마 단계동안, 경질 마스크는 기판의 바람직하지 않은 손상을 방지하기 위한 종말점 마스크로서 작용한다.The mask material is typically a photoresist or a hard mask, such as a hard mask nitride and a hard mask oxide. The photoresist mask and the hard mask are typically removed from the substrate by an acid removal process. During the chemical-mechanical polishing step, the hard mask acts as an end-point mask to prevent undesirable damage to the substrate.

트렌치 프로파일, 트렌치 하부의 측벽 연속성 및 매끄러움, 평탄함과 트렌치 하부 코너의 모양을 제어하고 에칭 속도와 프로파일 마이크로로딩 효과를 최소화하는 것은 STI 기술에서 중요하다. 이런 인자는 실리콘 기판에 제공된 마스크 재료의 선택과 기판내의 얕은 트렌치를 형성하는데 사용되는 처리 파라미터에 의해 제어된다.It is important in STI technology to control the trench profile, the sidewall continuity and smoothness of the bottom of the trench, the smoothness and shape of the bottom corner of the trench, and minimize the etch rate and profile microloading effects. These factors are controlled by the choice of mask material provided on the silicon substrate and the processing parameters used to form shallow trenches in the substrate.

상기 트렌치 프로파일 각도는 전형적으로 STI 처리에서 약 75°로부터 약 90°까지 변화한다. 일반적으로, 트렌치 프로파일 각도가 90°를 향해 증가할 때 보이드를 형성하지 않고 유전체 재료로 트렌치를 채우는 것은 더욱 어렵게 된다.The trench profile angle typically varies from about 75 [deg.] To about 90 [deg.] In STI processing. In general, it becomes more difficult to fill the trench with a dielectric material without forming voids when the trench profile angle increases toward 90 degrees.

트렌치 하부 코너의 모양을 고려하여, 둥근 트렌치는 결함과 전기적 누설에 관련된 스트레스를 최소화하는데 굉장히 유리하다.Considering the shape of the bottom corner of the trench, round trenches are extremely advantageous in minimizing stresses associated with defects and electrical leakage.

또한 트렌치는 산화물의 보전성을 유지하고 소자 절연 수행을 개선하기 위해 매끄럽고 연속적 측벽과 평탄하고 깨끗한 트렌치 하부 표면을 가지는 것은 소자 응용에 유리하다.The trenches are also advantageous for device applications to have smooth, continuous sidewalls and a flat, clean trench bottom surface to maintain oxide integrity and improve device isolation performance.

프로파일 마이크로로딩은 형상의 단면적 프로파일이 기판상의 형상사이의 간격의 함수로서 변화할 때 초래한다. 상기 에칭 처리가 상기 형상 또는 형상의 밀도 사이의 거리에 무관한 균일한 단면을 가지는 형상을 형성하는 것이 바람직하다.Profile microloading results when the cross-sectional profile of a shape changes as a function of the spacing between shapes on the substrate. It is preferable that the etching process forms a shape having a uniform cross section irrespective of the distance between the density of the shape or the shape.

트렌치 에칭 처리에서, 또한 웨이퍼에 걸친 트렌치 깊이와 트렌치 프로파일 각도의 최대 균일성을 달성하는 것이 상당히 바람직하다. 특히. 트렌치 깊이와 트렌치 프로파일 각도는 둘다 웨이퍼의 중앙과 에지 사이에서 일정하게 되는 것이 바람직하다. 균일한 트렌치 깊이는 웨이퍼에 걸친 소자 성능을 균일하게 할 수 있다. 부가적으로, 트렌치 프로파일은 트렌치 깊이와 무관하게 되는 것이 바람직하고, 그 결과 트렌치 깊이는 트렌치 에칭 처리에서 달성할 수 있는 트렌치 프로파일 각도를 제한하지 않는다.In the trench etch process, it is highly desirable to achieve maximum uniformity of the trench depth and trench profile angle across the wafer as well. Especially. It is preferred that both the trench depth and the trench profile angle be constant between the center and the edge of the wafer. A uniform trench depth can uniformize device performance across the wafer. Additionally, the trench profile is preferably independent of the trench depth, and as a result, the trench depth does not limit the trench profile angle that can be achieved in the trench etch process.

공지된 트렌치 에칭 처리는 단결정 실리콘 얕은 에칭 처리에서 트렌치 프로파일 각도와 트렌치 하부 코너의 모양을 엄밀히 제어하고 매끄럽고 연속적인 트렌치 측벽과 평탄하고 깨끗한 트렌치 하부 표면을 형성하며, 에칭 속도와 프로파일 마이크로로딩 효과를 최소화하는 필요를 달성할 수 없다.The known trench etch process precisely controls the trench profile angle and the shape of the trench bottom corner in the single crystal silicon shallow etch process and forms a smooth, continuous trench sidewall, a flat and clean trench bottom surface, minimizes the etch rate and profile microloading effect Can not be achieved.

따라서, (ⅰ) 둥근 트렌치 하부 코너, (ⅱ) 실리콘에 걸쳐 실질적으로 균일한 트렌치 깊이, (ⅲ) 소정 트렌치 폭을 위해, 실리콘에 걸친 실질적으로 균일한 트렌치 프로파일 각도, (ⅳ) 트렌치 깊이에 무관한 트렌치 프로파일, (ⅴ) 매끄럽고 연속적인 트렌치 측벽, 및 (ⅵ) 평탄하고 깨끗한 트렌치 하부를 제공하는 단결정 실리콘에 얕은 트렌치를 형성하기 위한 방법이 요구된다.Thus, a substantially uniform trench profile angle across silicon for (i) a round trench bottom corner, (ii) a substantially uniform trench depth across the silicon, (iii) a predetermined trench width, (iv) There is a need for a method for forming shallow trenches in monocrystalline silicon that provides a trench profile, (v) smooth and continuous trench sidewalls, and (vi) a flat and clean trench bottom.

본 발명의 목적은 상기 필요를 만족하는 단결정 실리콘에 얕은 트렌치를 에칭하기 위한 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for etching shallow trenches in monocrystalline silicon satisfying the need.

제1도는 전형적 얕은 트렌치 절연 처리의 순차적 단계를 도시하는 도면.Figure 1 shows a sequential step of a typical shallow trench isolation process.

제2도는 본 발명에 따른 2단계 주요 에칭 처리에 의해 형성되 얕은 트렌치 프로파일을 도시하는 도면.FIG. 2 shows a shallow trench profile formed by a two-step main etch process according to the present invention. FIG.

제3도는 에칭 이전의 개방되지 않은 마스크를 가지는 단결정 실리콘 기관을 도시하는 도면.3 shows a single crystal silicon furnace having an unopened mask prior to etching; Fig.

제4도는 본 발명의 처리를 수행하기에 적당한 장치의 수직 단면도.FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of an apparatus suitable for carrying out the process of the present invention. FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

22 : 단결정 실리콘 기관 32 : 트렌치22: single crystal silicon organ 32: trench

34a, 34b : 측벽부34a, 34b:

특히, 상기 방법은 (ⅰ) 둥근 트렌치 하부 코너, (ⅱ) 실리콘에 걸쳐 실질적으로 균일한 트렌치 깊이, (ⅲ) 소정 트렌치 폭을 위해, 실리콘에 걸친 실질적으로 균일한 트렌치 프로파일 각도, (ⅳ) 트렌치 깊이에 무관한 트렌치 프로파일, (ⅴ) 매끄럽고 연속적인 트렌치 측벽, 및 (ⅵ) 평탄하고 깨끗한 트렌치 하부를 제공한다.In particular, the method includes the steps of: (i) a substantially uniform trench profile angle across the silicon for a round trench bottom corner, (ii) a substantially uniform trench depth across the silicon, (iii) a predetermined trench width, (iv) (V) a smooth, continuous trench sidewall, and (vi) a flat, clean trench bottom.

부가적으로, 본 방법은 실질적으로 요각의 프로파일, 언더컷팅, 노칭 또는 트렌칭이 없이 진행한다.Additionally, the method proceeds substantially without a profile of the yaw angle, undercutting, notching or trenching.

본 발명의 방법은 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭을 포함한다. 상기 방법은,The method of the present invention includes shallow trench etching in monocrystalline silicon. The method comprises:

(a) 염소-함유 화합물, 플로오르-함유 화합물과 붕소-함유 화하물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물, 및 산소로 구성된 처리 가스를 에칭 존내로 유입하는 단계;(a) introducing a process gas composed of a chlorine-containing compound, at least one compound selected from the group consisting of a fluorine-containing compound and a boron-containing compound, and oxygen into an etching zone;

(b) 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 발생하는 단계; 및(b) generating a plasma from the process gas; And

(c) 얕은 트렌치를 형성하기 위해 상기 플라즈마와 단결정 실리콘을 접촉시키는 단계를 포함한다.(c) contacting the single crystal silicon with the plasma to form a shallow trench.

상기 얕은 트렌치는 전형적으로 약 0.3 미크론으로부터 약 1미크론까지의 깊이와 약 0.25 미크론으로부터 약 0.35 미크론까지의 트렌치 폭을 가지고 전형적으로 약 75°로부터 약 90°까지의 각도를 가진다. 상기 얕은 트렌치는 매끄럽고 연속적인 측벽, 단결정 실리콘에 걸친 일정한 깊이, 트렌치 깊이와 무관한 프로파일 각도, 및 둥근 하부 코너를 가지는 것으로서 특징화된다.The shallow trench typically has a depth from about 0.3 microns to about 1 micron and a trench width from about 0.25 microns to about 0.35 microns and typically has an angle from about 75 degrees to about 90 degrees. The shallow trench is characterized as having a smooth, continuous sidewall, a constant depth across the monocrystalline silicon, a profile angle independent of the trench depth, and a rounded bottom corner.

처리 가스에서, 염소-함유 화합물은 전형적으로 Cl2이다. 이런 화합물은 실리콘을 에칭하기 위한 주요한 에칭제이다. 상기 붕소-함유 화합물은 전형적으로 HBr이다. Cl2와 함께 부가될 때, 이런 화합물은 프로파일 각도 제어를 위해 트렌치 측벽을 주로 불활성하는 2차 가스이다.In the process gas, a chlorine-containing compound is typically a C l2. These compounds are the major etchants for etching silicon. The boron-containing compound is typically HBr. When added together with Cl 2 , these compounds are secondary gases that primarily deactivate the trench sidewall for profile angle control.

상기 처리 가스는 바람직하게 불활성과 산화 효과를 제공하는 얕은 트렌치내의 둥근 하부 코너의 형성을 증진하는 O2를 포함한다. 상기 산소는 전형적으로 불활성 희석 가스, 이를테면 He 과 함께 에칭 존내로 유입된다.The process gas preferably includes O 2 promoting the formation of a rounded lower corner in the shallow trench that provides inertness and oxidation effects. The oxygen is typically introduced into the etch zone along with an inert diluent gas, such as He.

얕은 트렌치를 형성하기 위해, 상기 단결정 실리콘은 거기에 마스크를 가진다. 마스크는 패턴화되거나 개방되지 않을 수 있다. 상기 방법은 예를 들어 포토레지스트 마스크와 산화물과 질화물 경질 마스크를 포함하여 다양한 마스크 구성을 가지는 단결정 실리콘을 에칭하기 위해 사용될 수 있다. 반사 방지 코팅물이 마스크에 제공될 수 있다.To form a shallow trench, the monocrystalline silicon has a mask thereon. The mask may be patterned or not open. The method can be used, for example, to etch single crystal silicon having various mask configurations, including a photoresist mask and an oxide and nitride hard mask. An anti-reflective coating may be provided on the mask.

상기 에칭 챔버내의 캐소드 온도는 전형적으로 약 10℃ 내지 약 85℃로 유지되고 바람직하게 약 60℃로 유지된다. 증가된 캐소드 온도는 더욱 수직한 트렌치 프로파일, 감소된 프로파일 마이크로로딩, 증가된 단결정 실리콘 에칭 및 증가된 하부 코너 라운딩을 가지는 얕은 트렌치를 형성한다.The cathode temperature in the etch chamber is typically maintained at about 10 캜 to about 85 캜 and preferably at about 60 캜. The increased cathode temperature forms a shallow trench with a more vertical trench profile, reduced profile microloading, increased single crystal silicon etch, and increased bottom corner rounding.

상기 처리에 사용된 얍력은 전형적으로 약 20mTorr 내지 약 150 mTorr, 더욱 바람직하게 약 60mTorr이다.The pressure used in the treatment is typically from about 20 mTorr to about 150 mTorr, more preferably about 60 mTorr.

상기 불활성 가스와 O2는 전체 처리 가스 흐름 속도의 약 5% 내지 약 30%의 전체 흐름 속도를 챔버내로 유입된다. 높은 흐름 속도는 일반적으로 둥근 하부 코너의 형성을 증진시킨다. 헬륨은 약 7.3의 He:O2의 비율로 O2를 위한 희석제로서 부가된다.The inert gas and O 2 flow into the chamber at a total flow rate of about 5% to about 30% of the total process gas flow rate. High flow rates generally promote the formation of rounded lower corners. Helium is added as a diluent for O 2 at a ratio of He: O 2 of about 7.3.

사용된 RF전력 레벨은 일반적으로 6인치 내지 8인치 웨이퍼 처리를 위해 약 200와트 내지 약 750와트, 바람직하게 약 300 와트 내지 약 400와트이다. 낮은 전력 레벨은 프로파일 마이크로로딩을 감소시키고, 더 넓은 트렌치의 프로파일 테이퍼(taper)를 감소시키며, 하부 코너 라운딩을 증가시킨다.The RF power level used is typically from about 200 watts to about 750 watts, preferably from about 300 watts to about 400 watts, for 6 inch to 8 inch wafer processing. Lower power levels reduce profile microloading, reduce the profile taper of wider trenches, and increase lower corner rounding.

상기 방법은 단결정 실리콘을 에칭하기 위한 2가지 주요 에칭 단계를 포함할 수 있다. 제 1단계는 실질적으로 수직적 테이퍼를 가지는 상부 측벽부를 형성한다. 제 2단계는 상부 측벽부보다 더 큰 테이퍼를 가지는 하부 측벽부를 형성한다. 제 2단계는 얕은 트렌치에 둥근 하부 코너를 사용하기 위해 산소를 포함하는 처리가스를 사용한다.The method may comprise two main etching steps for etching monocrystalline silicon. The first step forms an upper sidewall portion having a substantially vertical taper. The second step forms the lower sidewall portion having a larger taper than the upper sidewall portion. The second step is to use a process gas containing oxygen to use the lower corner with rounded shallow trenches.

도 1a-1d를 참조하면, 전형적 얕은 트렌치 절연(STI)방법의 순차적 단계의 흐름도가 도시되어 있다.1A-1D, a flow diagram of a sequential step of a typical shallow trench isolation (STI) method is shown.

상기 방법은 전형적으로 기판(22)과 중첩 마스크(24)를 포함하는 패턴화된 웨이퍼(20)상에서 수행된다.The method is typically performed on a patterned wafer 20 comprising a substrate 22 and a superimposing mask 24.

상기 기판(22)은 단결정 실리콘으로 구성된다. 상기 다결정 실리콘은 전형적으로 진보된 집적 회로 소자에서의 사용을 위한 웨이퍼이다. 상기 기판 (22)은 상부표면(30)을 가진다.The substrate 22 is made of monocrystalline silicon. The polycrystalline silicon is typically a wafer for use in advanced integrated circuit devices. The substrate 22 has a top surface 30.

상기 도시된 마스크(24)는 2층 구조를 포함한다. 상기 기판(22)의 상기 상부표면(30)상의 상기 층926)은 하부 SiO2와 패드 산화물 층(도시안됨)을 가지는 Si3N4와 같은 질화물 재료의 층을 포함한다. 상기 층(26)상에 배치된 층(28)은 포토레지스트 재료로 구성될 수 있다.The illustrated mask 24 includes a two-layer structure. The layer 926 on the upper surface 30 of the substrate 22 includes a layer of nitride material such as Si3N4 having a lower SiO2 and a pad oxide layer (not shown). The layer 28 disposed on the layer 26 may be comprised of a photoresist material.

상기 단결정 기판(22)상에 제공된 마스크(24)는 변경될 수 있다. 상기 수반하는 바람직한 마스크(24) 구성은 상기 기판(22)의 상부 표면(30)상에 직접 형성되는 상기 마스크(24)의 제 1층(전형적으로 패드 산화물), 및 연속적으로 상기 제 1층상에 형성되는 나머지 층: 패드 산화물/질화물/산화물; 패드 산화물/질화물/포토레지스트; 및 패드 산화물/질화물로 단결정 실리콘 기판(22)상에 형성될 수 있다.The mask 24 provided on the monocrystalline substrate 22 may be changed. The preferred preferred mask 24 configuration comprises a first layer (typically a pad oxide) of the mask 24 formed directly on the top surface 30 of the substrate 22, and a second layer The remaining layers being formed: pad oxide / nitride / oxide; Pad oxide / nitride / photoresist; And a pad oxide / nitride on the monocrystalline silicon substrate 22.

상기 질화물 층은 전형적으로 약 1000Å 내지 3000Å, 더욱 바람직하게 약 1500Å의 두께를 가진다. 상기 질화물 층은 높은 단단함을 가지는 것으로서 특징화된다. 이런 층은 전형적으로 화학 기상 증착(CVD) 기술을 사용하여 증착된다.The nitride layer typically has a thickness of about 1000 ANGSTROM to 3000 ANGSTROM, more preferably about 1500 ANGSTROM. The nitride layer is characterized as having a high hardness. Such layers are typically deposited using chemical vapor deposition (CVD) techniques.

상기 패드 산화물층은 전형적으로 상기 질화물 층의 높은 단단함을 보상하기 위해 상기 기판(22)과 질화물층 사이에 형성된다. 상기 패드 산화물 층은 전형적으로 약 150Å내지 약 250Å의 두께를 가진다.The pad oxide layer is typically formed between the substrate 22 and the nitride layer to compensate for the high hardness of the nitride layer. The pad oxide layer typically has a thickness of from about 150 ANGSTROM to about 250 ANGSTROM.

상기 마스크(24)는 포토리소그래피 처리 동안 반사적 노칭 정상파와 후면 수캐터링 광을 감소시키고, 포토레지스트 노출 범위를 최대화하며 포토레지스트 측벽 프로파일을 최적화하도록 유기적 반사방지 코팅물을 추가로 포함한다. 반사 방지 코팅물을 포함하는 바람직한 마스크(24)는 다음 층: 패드 산화물/질화물/반사방지 코팅물/포토레지스트를 포함한다.The mask 24 further includes an organic antireflective coating to reduce refractory notched standing wave and backscattering light during the photolithographic process, maximize the photoresist exposure range, and optimize the photoresist sidewall profile. A preferred mask 24 comprising an antireflective coating comprises the following layer: pad oxide / nitride / antireflective coating / photoresist.

바람직한 유기적 반사방지 코팅물은 Brewer Sccience, Inc의 상표 "ARC"로 상업적으로 입수가능하다. 상기 포토레지스트는 상기 포토레지스트 패턴에 의해 커버된 상기 기판 (22)부분이 상기 기판(22) 에칭동안 에칭되지 않도록 실질적으로 에칭에 저항한다.Preferred organic anti-reflective coatings are commercially available under the trademark " ARC " from Brewer Sccience, The photoresist is substantially resistive to etching so that portions of the substrate 22 covered by the photoresist pattern are not etched during the etching of the substrate 22.

도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 방법은 상기 기판(22)내의 도시된 얕은 트랜치(32)와 같은 얕은 트랜치의 에칭을 포함한다. 상기 얕은 트랜치(32)는 대립된 측벽(34), 트랜치 하부(36) 및 트랜치 하부 코너(38)를 포함한다. 상기 얕은 트랜치는 전형적으로 약 0.25미크론 내지 1 미크론의 최소 폭을 가지고, 약 0.3미크론 내지 약 1미크론의 깊이를 가진다. 약 0.25미크론 내지 약 0.35미크론의 폭을 가지는 얕은 트랜치를 위해 상기 얕은 트랜치 측벽은 전형적으로 단결정 실리콘표면(30)과 관련하여 약 75°내지 약 90°의 프로파일 각도(α)를 가진다.Referring to FIG. 1B, the method according to the present invention includes etching of a shallow trench, such as the shallow trench 32 shown in the substrate 22. The shallow trench 32 includes opposing sidewalls 34, trench bottom 36, and trench bottom corner 38. The shallow trench typically has a minimum width of about 0.25 microns to 1 micron and has a depth of about 0.3 microns to about 1 micron. For shallow trenches having a width of about 0.25 microns to about 0.35 microns, the shallow trench sidewalls typically have a profile angle [alpha] of about 75 [deg.] To about 90 [deg.] With respect to the single crystal silicon surface 30. [

본 발명에 따르면 상기 얕은 트랜지 에칭 방법은 전형적으로 초기 돌파 에칭단계와 본 명세서에서 ˝주요 에칭˝으로서 참조되는 1단계 또는 2단계 단결정 실리콘 에칭을 포함한다.In accordance with the present invention, the shallow trench etch process typically includes an initial breakthrough etch step and a one- or two-step single crystal silicon etch referred to herein as " main etch ".

상기 돌파 에칭 단계는 상기 단결정 기판(22)의 표면(30)으로부터 어떤천연산화물을 제거하기 위해 수행된다. 상기 돌파 에칭 단계를 위한 바람직한 건식 에칭제는 CF4이다. 다른 적당한 에칭제가 임으로 사용될 수 있다.The break etching step is performed to remove any native oxide from the surface 30 of the monocrystalline substrate 22. Preferred dry etchant for the break through etch step is CF 4. Other suitable etchants may be used.

단결정 실리콘 기판(22)에 대한 1단계 주요 에칭 처리에서, 얕은 트랜치(32)는 2개별 에칭 단계에 의해 형성된다. 도2를 참조하면, 상기 제 1 에칭 단계는 실질적으로 상기 실리콘 기판(22)내에 수직 상부 측벽부(34a)를 형성한다. 다음에 제 2 에칭 단계는 테이퍼링되는 하부 측벽부(34b)와 둥근 하부 코너(38)를 형성한다. 인터페이스(34c)는 상기 강부 측벽부(34a)와 상기 하부 측벽부(34b) 사이의 변화 위치에 형성할 수 있다. 이런 인터페이스는 예를들어 처리 압력을 램핑(ramping)함으로서 매끄럽게 될 수 있다.In the one-step main etching process for the single crystal silicon substrate 22, the shallow trenches 32 are formed by two separate etching steps. Referring to FIG. 2, the first etching step forms a vertical upper sidewall portion 34a in the silicon substrate 22 substantially. Next, the second etching step forms the lower side wall portion 34b to be tapered and the lower corner 38 which is rounded. The interface 34c may be formed at a position of change between the steel side wall portion 34a and the lower side wall portion 34b. This interface can be smoothed, for example, by ramping the process pressure.

본 발명에 따르면, 상기 1단계 주요 에칭의 몇몇의 이유 때문에 2단계 주요 에칭이 바람직하다. 우선, 1단계 에칭은 에칭단계를 제거함으로서 주요 에칭 처리를 간략화한다. 결론적으로, 처리 시간은 감소될 수 있다. 둘째, 1단계 처리는 상기 상부 측벽부와 하부 측벽부 사이의 인터페이스 형성을 제거한다.According to the present invention, a two-step main etch is preferred for several reasons of the one-step main etch. First, one-step etching simplifies the main etch process by removing the etch step. Consequently, the processing time can be reduced. Second, the first stage process eliminates the interface formation between the upper and lower sidewall portions.

둘다의 1단계와 2단계 얕은 트랜치 에칭 처리에서, 상기 형성된 트랜치는 바람직하게도 도 1b와 3에 도시된 바와 같이 둥근 하부 코너(38)를 가지는 것이 바람직하다. 둥근 하부 코너는 결함과 전기적 누설과 관련된 스트레스를 최소화하는 점을 제공한다. 또한 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 얕은 에칭 처리는 상기 유전체 재료(40)의 보전성을 유지하고 소자 절연 성능을 개선하기 위해 매끄럽고 연속적이 측벽(34,34a,34c)과 평탄하고 깨끗한 트랜치 하부 표면(36)을 형성하는 것이 바람직하다.In both the first stage and second stage shallow trench etch processes, the formed trench preferably has a rounded lower corner 38, as shown in FIGS. 1B and 3, respectively. The rounded lower corner provides a point of minimizing stresses associated with defects and electrical leakage. As also shown in Figure IB, the shallow etch process may be performed to provide smooth and continuous contact between the sidewalls 34,34a, 34c and the flat, clean trench bottom surface < RTI ID = 0.0 > (36).

도 1c를 참조하면, 상기 포토레지스트 층(28)은 상기 유전체 재료(40)로 얕은 트랜치를 재충전하기 전에 H2SO4/H2O2와 같은 일반적 제거 용액을 사용하여 상기 층(26)으로부터 제거될 수 있다. 상기 포토레지스트의 제거에 수반하여, 상기 웨이퍼(20)는 상기 측벽(34)상에 존재하는 어떤 부활성물을 제거하기 위해 전형적으로 희석된 HF 용액에 담가진다.Referring to FIG. 1C, the photoresist layer 28 is removed from the layer 26 using a conventional removal solution such as H 2 SO 4 / H 2 O 2 prior to recharging the shallow trenches with the dielectric material 40. Can be removed. Following removal of the photoresist, the wafer 20 is immersed in a diluted HF solution typically to remove any of the rejuvenating material present on the sidewall 34.

상기 유전체 재료는 전형적으로 SiO2이다. 다른 유전체 재료가 상기 얕은 트랜치(32)를 재충전하기 위해 임의로 사용될 수 있다. 상기 유전체 재료(40)는 전형적으로 CVD기술을 사용하여 상기 얕은 트랜치(32)내에 증착된다. 도시된 바와 같이 상기 증착된 유전체 층(40)은 상기 트랜치(32)를 충전하고 상기 층(26)상에 연장한다.The dielectric material is typically an SiO 2. Other dielectric materials may optionally be used to refill the shallow trenches 32. The dielectric material 40 is typically deposited in the shallow trench 32 using CVD techniques. As shown, the deposited dielectric layer 40 fills the trench 32 and extends on the layer 26.

도 1d를 참조하면, 평탄화는 전형적으로 상기 층 (26)의 상부 표면(27)으로 상기 유전체 재료(40)의 상부 표면(42)을 형성하도록 상기 층 (26)상의 상기 유전체재료(40)를 제거하기 위해 수행된다. 이런 레벨화는 일반적 화학-기계적 연마 단계에 의해 달성된다. 이런 단계 동안, 상기 층(26)은 종말점 미스크로서 기능 할 수 있다.1D, planarization is typically performed by depositing the dielectric material 40 on the layer 26 to form the top surface 42 of the dielectric material 40 with the top surface 27 of the layer 26 Is performed. This leveling is achieved by a general chemical-mechanical polishing step. During this step, the layer 26 may function as an endpoint mist.

평탄화에 수반하여, 상기 질화물과 패드 산화물은 순차적으로 소자 처리를 위해 제거된다.With planarization, the nitride and pad oxide are removed sequentially for device processing.

도 4를 참조하면, 본 발명을 수행하기에 적당한 반응 장치(50)는 에칭 존(54)을 가지는 에칭 챔버(52)를 포함한다. 처리 가스는 가스 인렛(58)을 통해 상기 에칭 챔버(52)내로 유입된다. 다음에 상기 처리 가스는 상기 에칭 존(54)내에 처리 가스를 분배하는 "샤워헤드" 확산기 플레이트(60)를 통과한다. 주위 포커스 링(62)은 실질적으로 상기 에칭 존(54)내에 발생된 플라즈마를 유지한다.Referring to FIG. 4, a reaction apparatus 50 suitable for carrying out the present invention includes an etching chamber 52 having an etching zone 54. The process gas is introduced into the etching chamber 52 through the gas inlet 58. The process gas then passes through a " showerhead " diffuser plate 60 that dispenses the process gas into the etch zone 54. The surrounding focus ring 62 substantially retains the plasma generated within the etch zone 54.

정벽 또는 펌핑 플레이트(48)는 다수의 배기 홀(72a,72b)을 한정하고 상기 에칭 챔버(52)를 2개 존: 상기 에칭 존(54)과 비에칭 존 (74)으로 분리한다. 상기 배기 홀(72a,72b)은 상기 에칭 챔버(52)로부터 소모 처리 가스와 휘발성 에칭 부산물을 배기하기 위해 배기 포트(76)를 통해 진공 펌프(도시안됨)와 통해 있는 유체내에 있다.The vertical wall or pumping plate 48 defines a plurality of exhaust holes 72a and 72b and separates the etching chamber 52 into two zones: the etching zone 54 and the non-etching zone 74. The exhaust holes 72a and 72b are in fluid through the exhaust port 76 and through a vacuum pump (not shown) to exhaust the spent process gas and volatile etch byproducts from the etch chamber 52.

상기 반응 챔버(50)는 자성적으로 증진될 수 있다. 자성 코일(80)은 상기 에칭 존(54)내의 처리 가스로부터 형성된 플라즈마를 자성적으로 증진하기 위해 상기 에칭 챔버(52) 둘레에 공급될 수있다.The reaction chamber 50 can be magnetically enhanced. A magnetic coil 80 may be provided around the etch chamber 52 to magnetically enhance the plasma formed from the process gas in the etch zone 54.

동작중, 도 1a에 도시된 바와 같은 기판(10)은 상기 캐소드(56)상에 배치되고 처리 가스는 상기 가스인렛(58)을 통해 에칭 챔버(52)내로 유입된다. 플라즈마는 상기 기판(22)을 에칭하기 위해 상기 존(54)내의 상기 처리 가스로부터 발생된다. 플라즈마의 흐름은 화살표(82a 와 82b)에 의해 표현된다.During operation, a substrate 10 as shown in FIG. 1A is disposed on the cathode 56 and process gas is introduced into the etch chamber 52 through the gas inlet 58. Plasma is generated from the process gas in the zone 54 to etch the substrate 22. The flow of the plasma is represented by arrows 82a and 82b.

본 발명에 따르면, 단결정 실리콘 에칭을 위한 주요 에칭 처리에 사용된 처리 가스는 붕소-함유가스, 염소-함유 가스, 및 플루오르-함유 가스 중 적어도 하나를 포함한다.According to the present invention, the process gas used in the main etch process for single crystal silicon etching comprises at least one of a boron-containing gas, a chlorine-containing gas, and a fluorine-containing gas.

상기 염소-함유 가스는 전형적으로 Cl2이다. 이런 가스는 단결정 실리콘을 에칭하기 위한 주요 에칭제이다.The chlorine-containing gas is typically a C l2. These gases are the main etchants for etching monocrystalline silicon.

상기 붕소-함유 가스는 전형적으로 HBr이다. Cl2가 부가 될 때, 이런 가스는 프포파일 각도 제어를 위한 트랜치 측벽을 주로 불활성화 하는 2차 가스이다.The boron-containing gas is typically HBr. When C12 is added, this gas is a secondary gas that primarily deactivates the trench sidewall for the phobe angle control.

상기 플루오르-함유 가스는 예를들어 SF6, CF4, 도는 NF3가 될 수 있다.The fluorine-containing gas may be, for example, SF 6 , CF 4 , or NF 3 .

산소는 바람직하게 O2의 형태이다. 상기 산소는 상기 얕은 트랜치(32)의 측벽(34)의 불활성화를 증가시키고 또한 단결정 실리콘 기판(22)을 산화시킨다. 이런 불활성화와 산화는 상기 트랜치 하부 코너(38)의 라운딩을 증진시킨다.Oxygen is the preferred form of the O 2. The oxygen increases the deactivation of the sidewalls 34 of the shallow trenches 32 and also oxidizes the single crystal silicon substrate 22. This deactivation and oxidation enhances the rounding of the trench bottom corner 38.

상기 처리 가스는 바람직하게 불활성 희석 가스, 전형적으로 He를 더 포함한다. 본 명세서에서 "He-O2"로 참조된 헬륨과 산소 가스 가스 혼합물은 상업적으로 입수가능하다.The process gas preferably further comprises an inert diluent gas, typically He. A mixture of helium and oxygen gas gasses referred to herein as " He-O 2 " is commercially available.

상기 처리 가스는 미크로마스킹(micromasking)의 제거를 위해 효과적 양의 플루오으-함유 가스, 이를테면 하나 이상의 CF4, SF6, NF3등을 포함할 수 있다. 미크로마스킹은 HBr/Cl2/He-O2를 포함하는 처리 가스를 이용한 얕은 트랜치 에칭 처리에서 달성될 수 있는 소정구조 크기를 위해 상기 얕은 트랜치의 테이퍼를 제한할 수 있다. 예를 들면, 이런 처리 가스 구성에 대한 CF4의 첨가는 미크로로딩을 제거할 수 있고 더큰 정도의 테이퍼가 얕은 트랜치 측벽에 대해 달성되도록 할 수 있다.The process gas micro-masking (micromasking) fluoro coming effective amount of for the removal of-containing gas may include, for instance one or more of CF 4, SF 6, NF 3 or the like. Micro-masking can limit the taper of the shallow trench for a given structure size that can be achieved in a shallow trench etch process using a process gas comprising HBr / Cl 2 / He-O 2 . For example, the addition of CF 4 gas for this process configuration can be such that to remove the micro-loading, and a greater degree of taper achieved for shallow trench sidewalls.

예를 들면, 약 75°미만의 테이퍼는 이런 첨가에 의해 약 0.3미크론 구조를 위해 달성될 수 있다. 전형적 처리 가스 흐름은 90sccm HBr/30sccm Cl2/20sccm He-O2/10sccm 플루오르-함유 가스이다.For example, a taper of less than about 75 may be achieved for about 0.3 micron structure by this addition. Typically, the process gas flow 90sccm HBr / 30sccm Cl 2 / 20sccm He-O 2 / 10sccm fluorine-containing gas.

이런 가스의 초과 부가가 실질적으로 상기 얕은 트랜치내에 측벽을 형성할 수 있을 때 부가되는 상기 플루오르-함유 가스의 양은 정확히 제어된다. 따라서 플루오르-함유 가스는 바람직하게 미크로로딩이 발생할 때만 상기 처리 가스에 부가된다.The amount of the fluorine-containing gas added when the excess portion of such gas can form a sidewall in the substantially shallow trench is precisely controlled. Thus, the fluorine-containing gas is preferably added to the process gas only when microloading occurs.

상기 처리 가스는 상기 처리 가스의 전체 흐름에 대해 HBr/Cl2/He-O2의 전체 GM름속도, HBr/Cl2의 흐름비, 및 He-O2의 전체 흐름비를 조절함으로써 변경된다.The process gas is altered by adjusting the overall gas flow rate of HBr / Cl 2 / He-O 2 , the flow ratio of HBr / Cl 2 , and the overall flow ratio of He-O 2 to the overall flow of the process gas.

8인치 웨이퍼에 대해, 상기 처리 가스의 전체 흐름속도는 전형적으로 약 80sccm내지 약 200sccm이다.For 8 inch wafers, the overall flow rate of the process gas is typically between about 80 sccm and about 200 sccm.

상기 HBR/Cl2의 흐름비는 일반적으로 약 1:1 내지 약 10:1, 전형적으로 약 3:1이다. 이런 비율은 상기 얕은 트랜치 프로파일을 변경하기 위해 변화될 수 있다. 상기 HBr/Cl2의 흐름비는 단지 상당히 테이퍼링된 얕은 트랜치에 대한 트랜치프로파일에 최소의 영향을 미친다.The flow ratio of the HBR / Cl 2 is generally from about 1: 1 to about 10: 1, typically about 3: 1. This ratio can be varied to change the shallow trench profile. The flow ratio of HBr / Cl 2 has only a minimal effect on the trench profile for a fairly tapered shallow trench.

상기 He-O2의 체적비는 전형적으로 약 7:3이다. 이런 혼합물은 상업적으로 입수가능하다.The volume ratio of He-O 2 is typically about 7: 3. Such mixtures are commercially available.

상기 He-O2의 전체 흐름 속도는 전형적으로 약 10sccm 내지 약 40sccm, 바람직하게 약 15sccm 내지 약 30sccm이다. He-O2의 높은 흐름 속도는 둥근 트렌치 하부 코너의 형성을 촉진한다. 또한 He-O2의 높은 흐름 속도는 단결정 실리콘 에칭 속도를 증진시킴으로써 처리량을 증가시킨다. 약 15sccm 이상의 He-O2전체 흐름 증가는 얕은 트랜치 프로파일을 상당히 변화시키지 않는다.The overall flow rate of the He-O 2 is typically from about 10 sccm to about 40 sccm, preferably from about 15 sccm to about 30 sccm. The high flow rate of He-O 2 promotes the formation of the lower trench corner. Also, the high flow rate of He-O 2 increases the throughput by increasing the single crystal silicon etch rate. He-O 2 total flow increase above about 15 sccm does not significantly change the shallow trench profile.

포토레지스트 마스크 때문에, 상기 단결정 실리콘에 대한 보통 에칭 속도는 전형적으로 약 2500Å/분 내지 약 4000Å/분이다.Because of the photoresist mask, the typical etch rate for the single crystal silicon is typically about 2500 A / min to about 4000 A / min.

He-O2의 전체 흐름은 바람직하게 분명한 코너 라운딩을 달성하기위해 상기 처리가스의 전체 흐름중 약 10% 내지 약 20%이다. He-O2의 전체 흐름이 약 20sccm이상까지 증가할 때, 상기 단결정 실리콘의 표면상의 에칭 부산물과 폴리머의 미크로마스킹이 발생한다.The overall flow of He-O 2 is preferably from about 10% to about 20% of the total flow of the process gas to achieve a clear corner rounding. When the total flow of He-O 2 increases to about 20 sccm or more, micro-masking of etch by-products and polymer on the surface of the single crystal silicon occurs.

2단계 주요 에칭 처리에서, He-O2는 전형적으로 제 2주요 에칭 단계에서 상기 처리 가스에 부가되고 제 1단계 동안 부가되지 않는다. 상기 제 2 에칭 단계는 트랜치 하부 코너를 포함하는 얕은 트랜치의 하부 부분을 형성하고, 따라서, He-O2는 상기 트랜치 하부 코너의 라운딩을 증진시키기 위해 이런 단계 동안 부가된다.In the two-step main etch process, He-O 2 is typically added to the process gas in the second main etch step and not added during the first step. The second etching step forms the lower portion of the shallow trench including the trench bottom corner, and thus He-O 2 is added during this step to enhance the rounding of the trench bottom corner.

상기 플라즈마는 상기 에칭 단계에서 단결정 실리콘 기판(22)을 에칭하기 위해 처리 가스로부터 발생한다. 상기 플라즈마를 발생하기 위해 사용된 전력은 일반적으로 약 200와트 내치 약 750와드, 전형적으로 400와트이다. 저전력 레벨은 일반적으로 더 넓은 트랜치에서 프로파일 테이퍼를 감소시키고, 프로파일 미크로로딩을 감소시키며, 본질적으로 더 넓은 트랜치에서 트랜치 하부 코너 라운딩을 증가시키는 장점을 제공한다. 전력 감소는 또한 단결정 실리콘 기판의 에칭 속도를 감소시킨다.The plasma is generated from the process gas to etch the monocrystalline silicon substrate 22 in the etching step. The power used to generate the plasma is typically about 200 watts and about 750 watts, typically 400 watts. Low power levels generally provide the advantage of reducing the profile taper in wider trenches, reducing profile microloading, and increasing the trench bottom corner rounding in the wider trench in nature. The power reduction also reduces the etching rate of the single crystal silicon substrate.

상기 플라즈마는 예를 들어 전자 공명 공진, 자성적으로 증진된 반응기 및 유도적으로 결합된 플라즈마를 사용하여 증진될 수 있다. 바람직하게, 자성적으로 증진된 이온 반응기가 사용된다. 상기 자성 코일(80)에 의해 유도된 반응장치(50)내의 자계는 상기 플라즈마내에 형성된 이온 밀도를 증가시키기에 충분히 강해야 한다. 상기 단결정 실리콘 기판(22)의 표면상의 자계는 일반적으로 약 10가우스 내지 약 80가우스, 전형적으로 약 30가우스이다.The plasma may be enhanced using, for example, electron resonance resonance, a magnetically enhanced reactor, and an inductively coupled plasma. Preferably, a magnetically enhanced ion reactor is used. The magnetic field in the reaction device 50 induced by the magnetic coil 80 must be strong enough to increase the ion density formed in the plasma. The magnetic field on the surface of the single crystal silicon substrate 22 is generally from about 10 Gauss to about 80 Gauss, typically about 30 Gauss.

상기 에칭 챔버(2)내의 압력은 전형적으로 약 20mTorr 내지 약 150mTorr, 바람직하게 약 60mTorr이다. 상기 압력은 국부화된 트렌칭과 볼록한 형태의 트렌치 하부 표면의 형서에 상당히 영향을 끼친다. 이런 바람직하지 않은 효과는 트렌치 하부 코너 근처의 증진된 이온 충격에 기인하는 저압에서 발생한다. 효과적으로 높은 압력은 상당히 테이퍼링된 프로파일을 제공할 수 있다. 약 60mTorr의 압력은 평탄한 트렌치 하부 표면과 테이퍼링된 측벽을 달성한다. 또한 사용된 압력은 마스크 구성에 의존한다.The pressure in the etching chamber 2 is typically about 20 mTorr to about 150 mTorr, preferably about 60 mTorr. The pressure significantly affects the localized trenching and convex shape of the bottom surface of the trench. This undesirable effect occurs at low pressures due to enhanced ion bombardment near the lower corner of the trench. Higher pressure effectively can provide a significantly tapered profile. A pressure of about 60 mTorr achieves a smooth trench bottom surface and tapered sidewalls. The pressure used also depends on the mask configuration.

상기 캐소드(56)의 온도는 얕은 트렌치 프로파일과 미코로로딩의 발생에 영향을 미친다. 상기 캐소드 온도는 전형적으로 약 10℃ 내지 약 85℃, 바람직하게 약 60℃로 유지된다. 증가된 캐소드 트렌치 프로파일 각도는 프로파일 미크로로딩을 감소시키고, 단결정 실리콘 에칭 속도를 증진시키며 트렌치 하부 라운딩을 증진시킨다.The temperature of the cathode 56 affects the occurrence of a shallow trench profile and microchannel loading. The cathode temperature is typically maintained at about 10 [deg.] C to about 85 [deg.] C, preferably about 60 [deg.] C. The increased cathode trench profile angle reduces profile microloading, increases single crystal silicon etch rate and improves trench bottom rounding.

본 발명에 따른 방법은 여러 가지 마스크 구성에 대해 높은 정도의 에칭 속도 균일성을 달성한다. 바람직하게 상기 처리는 포토레제스트 마사크, 지로하물 경질 마스크 및 산화물 결질 마스크에 대해 단결정 실리콘의 약 3% 미만의 에칭 속도 비균일성을 달성한다.The method according to the present invention achieves a high degree of etch rate uniformity for various mask configurations. Preferably, the process achieves an etch rate non-uniformity of less than about 3% of the monocrystalline silicon for photoresist masks, gyro hardmask masks, and oxide etch masks.

또한 본 발명에 따른 방법은 단결정 실리콘에서 높은 정도의 에칭 깊이 균일성을 달성한다. 특히, 상기 방법은 약 0.25미크론 내지 1 미크론 범위 이상의 근소한 얕은 트렌치 폭을 위해 단결정 실리콘 기판에 걸친 약 3% 미만의 에칭 깊이 비균일성을 달성한다.The method according to the invention also achieves a high degree of etch depth uniformity in single crystal silicon. In particular, the method achieves less than about 3% etch depth non-uniformity across a single crystal silicon substrate for a shallow trench width of less than about 0.25 microns to less than 1 micron.

부가적으로, 본 발명에 다른 방법은 단결정 실리콘에서 높은 정도의 얕은 트랜치 프로파일 각도 균일성을 달성한다. 소정 트렌치 폭을 위해, 상기 방법은 실질적으로 0.25미크론 내지 1미크론 범위의 근소한 얕은 폭을 위해 단결정 실리콘 기판에 걸쳐 균일한 프로파일 각도를 달성한다.Additionally, other methods in accordance with the present invention achieve a high degree of shallow trench profile angular uniformity in single crystal silicon. For a given trench width, the method achieves a uniform profile angle across the single crystal silicon substrate for a shallow shallow width substantially in the range of 0.25 microns to 1 micron.

실시예Example

다음의 실시예는 단결정 실리콘에 얕은 트렌치를 형성에 대한 본 발명의 효율을 증명한다.The following examples demonstrate the efficiency of the invention for forming shallow trenches in single crystal silicon.

상기 실시예는 자성적으로 증진된 반응성 이온 반응기, 특히 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드의 "Precision 5000"플렛폼상의 6인치 또는 8인치 MxP폴리실리콘 에칭 챔버를 t사용하여 수행된다.This example is performed using a 6 " or 8 inch MxP polysilicon etch chamber on a " Precision 5000 " platform of a magnetically enhanced reactive ion reactor, specifically Applied Materials,

상기 테스트된 웨이퍼는 (100) 방향을 가지는 6인치(150mm)(실시예 1-22)와 8인치(200mm)(실시예 23-37)단결정 실리콘 웨이퍼이다. 몇몇 웨이퍼 마스크 구성은 처리 결과에서 이들의 영향을 결정하기 위해 평가된다.The tested wafers are 6 inches (150 mm) (Examples 1-22) and 8 inch (200 mm) (Examples 23-37) monocrystalline silicon wafers having a (100) orientation. Several wafer mask configurations are evaluated to determine their effect on process results.

상기 에칭 처리에 수반하여, 상기 웨이퍼가 평가된다. 특히, 측벽 프로파일 각도 하부 평탄 및 하부 코너 라운딩을 포함하는 트렌치 깊이 트렌치 폭, 및 트렌치 프로파일의 히다찌 모텔 S-4500 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 결정된다. 부가적으로, 상기 에칭제의 선택도(Si:마스크)는 SEM 포토리소그래프와 포토리소그래프와 프로메트믹 UV-1050 박막 두께 측정 시스템을 이용하여 평가된다.Following the etching process, the wafer is evaluated. Specifically, the sidewall profile is determined using a trench depth trench width including angled bottom flatness and bottom corner rounding, and a Hitachi motel S-4500 scanning electron microscope (SEM) of trench profile. Additionally, the selectivity of the etchant (Si: mask) was evaluated using an SEM photolithography, photolithography and a Prometmic UV-1050 thin film thickness measurement system.

실시예 1-12Examples 1-12

실시예 1-12에서, 경질 마스크 산화물이 단결정 실리콘상에 형성된다. 이런 실시예에 사용된 상기 마스크는 단결정 실리콘 기판상에 연속하는 110Å 패드 산화물/2000Å SiN/1500 Å 산화물을 포함한다. 상기 마스크는 패턴화된다. 상기 사용된 처리 조건은 다음과 같은 표 1에 제공된다.In Examples 1-12, a hard mask oxide is formed on monocrystalline silicon. The mask used in this embodiment includes a continuous 110 Å pad oxide / 2000 Å SiN / 1500 Å oxide on a monocrystalline silicon substrate. The mask is patterned. The treatment conditions used are given in Table 1 below.

실시예 1-3에서, 1단계 주요 에칭 처리("M.E." : main etch)는 상기 마스킹된 웨이퍼상에서 수행된다. 상기 처리 가스는 HBr/Cl2를 포함하고 He-O2는 포함하지 않는다. 실시예 1은 초기 처리 구성으로 선정된다. 트렌칭과 휨(bowing)이 발생된다.In Examples 1-3, a one-step main etch process (" ME ") is performed on the masked wafer. The process gas comprises HBr / C l2 and does not contain He-O 2. Embodiment 1 is selected as the initial processing configuration. Trenching and bowing occur.

실시예 2에서, 압력은 20mTorr까지 감소되고 에칭 시간은 70초까지 감소된다. 상기 트렌치는 단지 약 3700Å의 수직적 프로파일과 얕은 깊이를 나타낸다.In Example 2, the pressure is reduced to 20 mTorr and the etching time is reduced to 70 seconds. The trench exhibits a vertical profile of only about 3700A and a shallow depth.

상기 에칭 시간은 이런 얕은 트렌치 깊이를 교정하도록 실시예 3에서 증가된다. 상기 트렌치는 수직 프로파일, 날카롭고 둥글지 않은 하부 코너 및 약 4000Å의 증가된 깊이를 가진다.The etch time is increased in Example 3 to correct for such a shallow trench depth. The trench has a vertical profile, a sharp, non-rounded bottom corner, and an increased depth of about 4000A.

실시예 4와 5에서, 2단계 주요 메인 에칭 처리가 HBr/Cl2처리 가스를 사용하여 상기 웨이퍼상에서 수행된다. "M.E.1"은 제 1 주요 에칭 단계를 나타내고 "M.E.2"는 제 2 주요 에칭 단계를 나타낸다.In Examples 4 and 5, a two-step main main etch process is performed on the wafer using HBr / Cl 2 process gas. &Quot; ME1 " represents the first major etching step and " ME2 " represents the second major etching step.

실시예 4는 트렌치 하부 코너의 라운딩 정도를 증가시킬 시도로 수행된다. 상기 제 2 주요 에칭단계에서 HBr/Cl2비율의 증가는 하부 코너 라운딩의 상당한 개선을 초래하지 않는다. 약 89.5°의 프로파일 각도와 약 4000Å의 트렌치 깊이가 얻어진다.Example 4 is performed in an attempt to increase the degree of rounding of the bottom corner of the trench. An increase in the HBr / Cl 2 ratio in the second main etching step does not result in a significant improvement in the bottom corner rounding. A profile angle of about 89.5 DEG and a trench depth of about 4000 ANGSTROM are obtained.

또한 실시예 5의 상기 제 2 주요 에칭 단계에서 HBr/Cl2비율 감소는 하부 코너 라운딩상의 측정가능한 효과를 가지지 않는다. 근소하게 휘어진 프로파일이 얻어진다.The addition of Example 5 from the second main etch step HBr / Cl 2 ratio reduction has no measurable effect on the lower corner rounding. A slightly curved profile is obtained.

실시예 6에서, He-O2는 상기 제 2 주요 에칭 단계에만 상기 처리 가스에 부가된다. 상기 He-O2부가는 He-O2가 처리 가스에 부가되지 않는 실시예 1-5와 비교할 때 트렌치 하부 코너의 라운딩을 개선시킨다. 약 88°-89°의 트렌치 프로파일 각도와 약 4350Å의 트렌치 깊이가 측정된다.In Example 6, He-O 2 is added to the process gas only in the second main etching step. The He-O 2 addition improves the rounding of the bottom corner of the trench compared to Example 1-5 where He-O 2 is not added to the process gas. A trench profile angle of about 88 DEG -89 DEG and a trench depth of about 4350 ANGSTROM are measured.

실시예 7은 HBr/Cl2/He-O2처리 가TM를 사용하는 단지 단일 주요 에칭 단계에만 포함된다. 상기 얻어지는 트렌치는 수직 상부 측벽부를 가지지 않는다. 또함 미크로로딩이 발생된다.Example 7 involves HBr / Cl 2 / He-O 2 treatment only in only one major etching step using TM. The resulting trench does not have a vertical top sidewall portion. Another micro loading occurs.

실시예 8에서, 상기 제 2 주요 에칭 단계 시간은 증가되고, 제 1 단계의 시간 대 제 2 단계 시간의 비율은 감소된다. 상기 얻어진 얕은 트렌치는 87°이상의 상부 측벽부 각도와 실시예 6과 비교할 때 개선된 하부 코너 라운딩을 가진다.In Embodiment 8, the time of the second main etching step is increased, and the ratio of the time of the first step to the time of the second step is reduced. The obtained shallow trench has an upper sidewall angle of 87 degrees or more and an improved lower corner rounding as compared to Example 6.

실시예 9는 제 2 주요 에칭 단계에서 3:1 내지 1:1 HBr/Cl2의 흐름비로 감소된다. 얻어진 트치치 하부 코너 라운딩상에서 측정할 수 있는 효과는 없다. 부가적으로, 약간의 굽은 프로파일이 발생된다.Example 9 is reduced to a flow ratio of 3: 1 to 1: 1 HBr / Cl 2 in the second main etching step. There is no effect that can be measured on the obtained bottom corner corner roundness. Additionally, a slight curved profile is generated.

실시예 10은 제 2 주요 에칭 단계에서 10sccm 내지 20sccm의 전체 흐름 속도로 증가된다. 상기 He-O2의 증가된 흐름 속도는 트렌치 하부 코너 라운딩을 개선한다.Example 10 is increased to a total flow rate of 10 sccm to 20 sccm in the second main etching step. The increased flow rate of the He-O 2 improves the trench bottom corner rounding.

실시예 11은 제 2 주요 에칭 단계에서 400와트로부터 200와트까지 전력을 감소시킬때의 효과를 결정하기 위해 수행된다. 얻어진 상기 얕은 트렌치 프로파일에서 측정가능한 개선점은 없다.Example 11 is performed to determine the effect of reducing power from 400 watts to 200 watts in the second main etching step. There is no measurable improvement in the obtained shallow trench profile.

실시예 12은 제 2 주요 에칭 단계에서 30가우스로부터 100가우스까지 이가되는 자계를 증가시키는 효과를 실험한다. 증가된 측벽 하부 부분에 테이퍼가 얻어진다.Example 12 demonstrates the effect of increasing the magnetic field from 30 gauss to 100 gauss in the second main etching step. A taper is obtained at the lower portion of the increased side wall.

실시예 13-17Examples 13-17

실시예 13-17은 에칭 처리에서 형성된 얕은 트렌치상의 포토레지스트 마스크의 효과를 평가하기 위해 수행된다. 이런 시실예에 사용된 마스크는 다음의 연속적인 층: 110Å 패드 산화물/2000Å SixNy/3100Å 포토레지스트가 포함된다. 상기 마스크는 패턴화된다. 이런 실시예에 사용된 처리 조건은 다음의 표 2에 주어진다.Examples 13-17 are performed to evaluate the effect of the photoresist mask on the shallow trench formed in the etching process. The mask used in this case includes the following continuous layer: 110 Å pad oxide / 2000 Å Si x N y / 3100 Å photoresist. The mask is patterned. The processing conditions used in this example are given in Table 2 below.

실시예 13-16에서, 상기 에칭 처리는 단일 주요 에칭 단계에 포함되고, 상기 처리 가스는 HBr/Cl2를 포함하고 He-O2를 포함하지 않는다. 실시예 13은 초기 처리 구성이다. 80°미만의 각도를 가지는 상당히 테이퍼링된 트렌치 측벽이 관찰된다.In Examples 13-16, the etching process is included in a single main etching step, and the process gas contains HBr / Cl 2 and does not contain He-O 2 . Embodiment 13 is an initial processing configuration. Considerably tapered trench sidewalls with angles less than 80 [deg.] Are observed.

실시예 14에서, 상기 압력은 20mTorr로부터 80mTorr까지 증가 된다. 약 87°의 약간 테이퍼링된 프로파일과 약 4150Å의 트렌치 갚이가 형성된다.In Example 14, the pressure is increased from 20 mTorr to 80 mTorr. A slightly tapered profile of about 87 degrees and a trench payoff of about 4150 angstroms are formed.

실시예 15에서, 아벽은 90mToorr까지 추가로 증가된다. 87°이상의 증진된 수직 프로파일이 형성된다.In Example 15, the wall is further increased to 90 mTorr. An enhanced vertical profile of 87 DEG or more is formed.

실시예 16에서, 압력은 100mTorr까지 추가로 증가된다. 약 2650Å의 약간 요각 및 매우 얕은 트렌치가 얻어진다.In Example 16, the pressure is further increased to 100 mTorr. A slight eccentricity of about 2650A and a very shallow trench are obtained.

실시예 17은 2단계 주요 에칭에 포함된다. He-O2는 상기 제 2 에칭 단계에서 상기 처리 가스에 부가된다. 상기 얻어지는 트렌치는 4600Å의 깊이, 약 87°이상의 각도를 가지는 수직 상부 측벽부를 가진 개선된 프로파일, 약 77°로 테이퍼링된 하부 측벽부 및 둥근 하부 코너를 가진다.Example 17 is included in the two-step main etching. He-O 2 is added to the process gas in the second etching step. The resulting trench has a depth of 4600 angstroms, an improved profile with a vertical top sidewall having an angle of greater than about 87 degrees, a bottom sidewall tapered to about 77 degrees, and a rounded lower corner.

실시예 18-22Examples 18-22

실시예 18-22는 에칭 처리에서 형성된 얕은 트렌치상에서 경질 마스크 질화물의 효과를 평가한다. 이런 실시예에 사용된 마스크는 다음의 연속적인 층: 110Å 패드 산화물/2000Å 경질 질화물에 포함된다.Examples 18-22 evaluate the effect of a hard mask nitride on a shallow trench formed in an etch process. The mask used in this embodiment is included in the following continuous layer: 110 Å pad oxide / 2000 Å hard nitride.

상기 마스크는 패턴화된다. 이런 실시예에 사용된 상기 처리 조건은 다음의 표 3에 주어진다.The mask is patterned. The processing conditions used in this example are given in Table 3 below.

실시예 18-20에서, 상기 에칭 처리는 단일 주요 에칭 단계에 포함되고 상기 처리 가스는 HBr/Cl2를 포함하고 He-O2를 포함하지 않는다. 실시예 18은 초기 처리 설정이다. 상당히 테이퍼링된 트렌치 측벽이 형성된다.In Examples 18-20, the etching process is included in a single main etching step and the process gas contains HBr / Cl 2 and does not contain He-O 2 . Example 18 is an initial processing setting. A significantly tapered trench sidewall is formed.

실시예 19에서, 에칭 시간은 감소되고 압력은 100mTorr까지 감소된다. 얻어지는 트렌치는 얕고, 약 3800Å의 깊이를 가지고, 약간 ˝S˝형 프로파일을 가진다.In Example 19, the etching time is reduced and the pressure is reduced to 100 mTorr. The resulting trenches are shallow, have a depth of about 3800 angstroms, and have a slightly < RTI ID = 0.0 >

실시예 20에서, 에칭 시간은 실시예 18의 그것보다 증가되고, 압력은 50mTorr까지 감소된다. 상기 트렌치는 86의프로 파일 각도의 약 5850Å의 깊이를 가진다.In Example 20, the etching time is increased over that of Example 18, and the pressure is reduced to 50 mTorr. The trench has a depth of about 5850 angstroms at a profile angle of 86 degrees.

실시예 21과 22에서, 2단계 주요 에칭 단계는 트렌치 하부 코너의 라운딩을 증가시키는데 사용된다. 상기 실시예 21에서 형성된 얕은 트렌치는 수직 상부 측벽부와 둥근 하부 코너를 가진 개선된 프로피일을 보여준다. 실시예 22에서 제 2 에칭 단계내의 20mTorr까지의 압력 감소는 약 87°이상의 프로파일 각도를 가지는 상부 측벽부가 형성되고 상기 하부 코너의 매끄러움이 개선된다.In Examples 21 and 22, the two-step main etching step is used to increase the rounding of the bottom corner of the trench. The shallow trench formed in Example 21 above shows an improved profile with a vertical top sidewall and a rounded bottom corner. In Example 22, the pressure reduction to 20 mTorr in the second etching step results in the formation of an upper sidewall portion having a profile angle of greater than about 87 degrees, and the smoothness of the lower corner is improved.

실시예 1-22는 본 발명에 따른 에칭 처리의 결과상에서 마스크 구성의 효과를 증명한다. 이상적 HBr/Cl2/He-O2처리 조건을 위해, 상기 트렌치 측벽 프로파일 각도와 트렌치 하부 코너 라운딩(예를 들어 테이퍼 감소)은 포토레지스트/경질마스크 질화물/경질마스크 산화물의 순서로 증가한다. 압력은 100mTorr까지 추가로 증가된다. 또한, 상기 포토레지스트에 대한 에칭 속도는 경질 마스크 질화물과 경질 마스크 산화물에 대해서보다 더 낮다.Examples 1-22 demonstrate the effect of mask construction on the results of the etching treatment according to the present invention. For ideal HBr / Cl 2 / He-O 2 processing conditions, the trench sidewall profile angle and trench bottom corner rounding (e.g., taper reduction) increase in the order of photoresist / hard mask nitride / hard mask oxide. The pressure is further increased to 100 mTorr. In addition, the etch rate for the photoresist is lower than for the hard mask nitride and the hard mask oxide.

실시예 23-33Examples 23-33

실시예 23-33에서, 개방된 마스크를 가지는 단결정 실리콘 웨이퍼가 평가된다. 상기 마스크는 단결정 실리콘 기판상에 연속적으로 형성된 150Å 패드 산화물/2000Å 경질 마스크 질화물/800Å 반사방지 코팅물/5000Å 포토레지스트를 포함한다. 상기 사용된 처리 조건은 다음의 표 4에 제시된다.In Examples 23-33, a single crystal silicon wafer having an open mask was evaluated. The mask comprises a 150 Å pad oxide / 2000 Å hard mask nitride / 800 Å antireflective coating / 5000 Å photoresist formed continuously on a monocrystalline silicon substrate. The processing conditions used are shown in Table 4 below.

이런 실시예는 얻어지는 얕은 트렌치 프로파일과 미크로로딩 효과상의 He-O2흐름, 압력, RF 전력 및 캐소드 온도의 효과를 실험하기 위해 수행된다.This embodiment is performed to test the effects of He-O 2 flow, pressure, RF power and cathode temperature on the resulting shallow trench profile and microloading effect.

돌파 에칭 단계는 실시예 23-28과 30-33에서 에비 마스크 개방 처리와 단결정 실리콘 기판상의 소정 고유 산화물로부터 초래하는 소정 잔류 패드산화물을 제거하는데 사용된다. 이런 단계에 사용된 에칭제는 CF4이다.The breakthrough etching step is used in Examples 23-28 and 30-33 to remove the residual pad oxide resulting from the provisional mask opening process and the predetermined noble oxides on the single crystal silicon substrate. The etchant used in this step is CF 4 .

실시예 23은 2단계 6인치 처리 조건에 기초한 8인치 웨이퍼 크기 처리까지의 스케일에서 수행된다. 상기 처리 가스는 주요 에칭 단계에 HBr/Cl2/He-O2/NF3를 포함한다.Example 23 is performed on a scale up to an 8 inch wafer size process based on two stage 6 inch process conditions. The process gas includes HBr / Cl 2 / He-O 2 / NF 3 in the main etching step.

실시예 24는 수직 상부 측벽부와 둥근 트렌치 하부 코너를 얻기 위해 2단계 주요 에칭을 포함한다. 1단계 주요 에칭 처리는 Hr-O2가 상기 처리 가스에 부가되지 않는 실시예 26과 27과 He-O2가 상기 처리 가스에 부가되는 실시예 25-28과 30-33에서 수행된다.Example 24 includes a two-step main etch to obtain a vertical top sidewall and a round trench bottom corner. The first stage main etching process is performed in Examples 26 and 27 where Hr-O 2 is not added to the process gas and in Examples 25-28 and 30-33 in which He-O 2 is added to the process gas.

실시예 23-33으로부터의 결과는 얻어지는 얕은 트렌치 프로파일과 에칭 속도 미크로로딩상의 효과를 변화시킨다.The results from Examples 23-33 change the effect on the resulting shallow trench profile and etch rate microloading.

실시예 33에 대한 결과는 표 5와 표 6에 주어진다.The results for Example 33 are given in Tables 5 and 6.

표 5에 도시된 바와 같이, 실시예 33의 1단계 주요 에칭 처리는 단결정 실리콘 기판에 걸친 소정 트렌치 폭 상단히 균일한 프로파일 각도, 특히 0.25미크론 내지 0.30미크론 범위의 공칭 트렌치 폭을 달성한다.As shown in Table 5, the one-step main etch process of Example 33 achieves a predetermined trench width over the monocrystalline silicon substrate at an upper, even profile angle, in particular a nominal trench width in the range of 0.25 microns to 0.30 microns.

표 6에 도시된 바와 같이, 또한 실시예 33의 처리 파라미터는 약 0.25 미크론 내지 약 1.0 미크론 범위의 공칭 트렌치 폭에 대한 높은 정도의 트렌치 깊이 균일성이 달성된다. 상기 트렌치 깊이 비균일성은 트렌치 폭의 이런 범위에 대해 약 3.1% 미만이다. 부가적으로, 상기 얕은 트렌치는 매끄럽고 연속적인 측벽, 둥근 하부 코너, 평면 하부를 나타내고 휨이 없다.As shown in Table 6, the processing parameters of Example 33 also achieve a high degree of trench depth uniformity for nominal trench widths ranging from about 0.25 microns to about 1.0 microns. The trench depth non-uniformity is less than about 3.1% for this range of trench widths. Additionally, the shallow trenches exhibit smooth, continuous sidewalls, a rounded lower corner, a flat bottom and no warpage.

상기 단결정 기판에 대한 약 2670Å/분의 에칭 속도는 실시예 33에서 측정된다.The etch rate of about 2670 ANGSTROM / min for the single crystal substrate was measured in Example 33.

He-O2흐름을 참조하면, 실시예 23-33에 대한 결과는 높은 He-O2흐름 속도가 둥근 트렌치 하부 코너를 달성한다는 것을 증명한다. 실시예 33에서, 2670Å/분의 에칭 속도는 15sccm의 He-O2흐름을 달성한다.Referring to the He-O 2 flow, the results for Examples 23-33 demonstrate that high He-O 2 flow rates achieve rounded bottom corners of the trench. In Example 33, an etch rate of 2670 A / min achieves a He-O 2 flow of 15 sccm.

압력은 더 넓은 트렌치에서 오목한 트렌치 하부 표면과 날카로운 하부 코너를 제거하는 효과를 가지는 것으로 증명된다. 더 높은 압력은 오목한 하부 트렌치의 형성을 제거한다. 그러나, 초과 압력은 트렌치 측벽 테이퍼에 대해 불리하다. 실시예 28에서, 상기 주요 에칭 단계의 60 mTorr의 압력은 모든 트렌치 크기에 대해 평면 트렌치 측벽 하부 표면, 및 공정 0.25 미크론 트렌치에 대한 약 80°의 각도와 1 미크론 트렌치에 대해 약 65°의 각도를 가지는 상당히 테이퍼링된 측벽을 달성한다.The pressure is proven to have the effect of removing the concave trench bottom surface and the sharp bottom corner in the wider trench. Higher pressure removes the formation of concave lower trenches. However, excess pressure is disadvantageous for the trench sidewall taper. In Example 28, the pressure of 60 mTorr of the main etch step is greater than the angle of about 80 degrees for the planar trench sidewall lower surface, and for the process 0.25 micron trench and about 65 degrees for the 1 micron trench for all trench sizes The branches achieve significantly tapered sidewalls.

상기 실시예들은 높은 캐소드 온도가 측벽 테이퍼를 개선하고 프로파일 미코로로딩을 감소시킨다는 것을 증명한다. 실시예 28의 공칭 0.25 미크론과 1 미크론형상사이의 프로파일 미코로로딩을 최소화하기 위해, 상기 캐소드 온도는 실시예 31-33에서 60℃까지 증가된다. 상기 얻어지는 트렌치 프로파일 각도는 공칭 0.25 미크론 트렌치에 대해 약 85°와 1 미크론 트렌치에 대해 약 73°까지 개선된다.The above embodiments demonstrate that a high cathode temperature improves sidewall taper and reduces profile microloading. To minimize the profile micron loading between the nominal 0.25 micron and 1 micron shape of Example 28, the cathode temperature is increased to 60 占 폚 in Examples 31-33. The resulting trench profile angle is improved to about 85 degrees for a nominal 0.25 micron trench and to about 73 degrees for a 1 micron trench.

에칭 처리에 사용된 RF 전력을 고려하여, 낮은 전력은 프로파일 미크로로딩을 최소화하는 것으로 결정된다. 실시예 32와 33에서, 상기 RF 전력은 실시예 31에서 600와트로부터 400와트까지 감소된다. 상기 감소된 RF 전력은 좁은 트렌치보다 더 넓은 트렌치상에서 더욱 효과적으로 프로파일 테이퍼가 감소된다. 또한 저전력은 실시예 33에서 하부 코너 라운딩을 증가시킨다. 2670Å/분의 감소된 단결정 실리콘 에칭 속도가 초래된다. 표 5에 도시된 바와 같이, 86°의 포로파일 각도는 공칭 0.25 미크론 트렌치에서 달성되고, 77°의 프로파일 각도는 공칭 1 미크론 트렌치에서 달성된다.Considering the RF power used in the etch process, low power is determined to minimize profile microloading. In Examples 32 and 33, the RF power is reduced from 600 watts to 400 watts in Example 31. The reduced RF power is more effectively reduced in the profile taper over a wider trench than a narrow trench. The low power also increases the lower corner rounding in Example 33. Resulting in a reduced single crystal silicon etch rate of 2670 A / min. As shown in Table 5, a prison pile angle of 86 ° is achieved at a nominal 0.25 micron trench and a profile angle of 77 ° is achieved at a nominal 1 micron trench.

다소의 노칭은 실시예 23-33에서 트렌치 프로파일의 상부에서 관찰된다 이것은 상기 주요 트렌치 에칭 이전과 상기 주요 트렌치 에칭 동안 마스크상의 대량의 폴리머 증착에 의해 초래된다.Some of the notches are observed at the top of the trench profile in Examples 23-33. This is caused by a large amount of polymer deposition on the mask prior to the main trench etch and during the main trench etch.

대량의 측벽 증착은 마스크 개방 처리에 의해 형성된다. 상기 측벽 증착물은 더 넓은 개방 영역에서 더 많다고 믿어진다. 결론적으로, 증착된 폴리머는 주요 트렌치 에칭동안 침식되고, 더 크게 노칭된 코너가 더 넓은 트렌치에서 관철된다.A large amount of sidewall deposition is formed by a mask opening process. It is believed that the sidewall deposition is more in the wider open area. Consequently, the deposited polymer is eroded during the main trench etch and the larger notched corners are driven in wider trenches.

부가적으로, 미크로로딩에 의해 초래된 다소의 찌꺼기가 관찰된다. 이런 찌꺼기는 불완전한 질화물 마스크 개방 처리에 의해 초래되는 것으로 믿어진다.Additionally, some debris caused by microloading is observed. It is believed that such debris is caused by an incomplete nitride mask opening process.

실시예 34와 35Examples 34 and 35

결합된 인-시튜 마스크 개방과 얕은 트렌치 에칭 처리가 2개 웨이퍼에 대해 평가된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 34와 35에서 상기 마스크는 단결정 실리콘 기판(22)상에 패드 산화물(90)/질화물 경질마스크(92)/반사 방지 코팅물(94)/포토레지스트(96)의 연속적인 층을 포함하여 형성된다. 이런 층들은 150Å패드 산화물/2000Å 질화물 경질 마스크/800Å 반사 방지 코팅물/7500Å 포토레지스트의 두께를 가진다. 상기 패턴화된 포토레지스트 층은 약 0.25 미크론 내지 약 1미크론 크기의 개구부(x)를 한정한다. 상기 사용된 처리 조건은 표 4에 주어진다.A combined in-situ mask opening and shallow trench etch process is evaluated for the two wafers. 3, the masks in Examples 34 and 35 include a pad oxide 90 / nitride hard mask 92 / antireflective coating 94 / photoresist 96 on the single crystal silicon substrate 22 ). ≪ / RTI > These layers have a thickness of 150 Å pad oxide / 2000 Å nitride hard mask / 800 Å antireflective coating / 7500 Å photoresist. The patterned photoresist layer defines an opening (x) of about 0.25 microns to about 1 micron in size. The processing conditions used are given in Table 4.

상기 반사 방지 코팅물(˝BARC˝)은 CF4/He-O2에칭제를 사용하여 에칭된다. 상기 질화물은 주요 에칭 단계와 오버 에칭(˝O.E˝: overetch)단계에서 SF6에칭제를 사용하여 에칭된다. 얕은 트렌치를 형성하기 위한 단결정 실리콘 기판에 대해 주요 에칭 단계에서, 상기 에칭제는 HBr/Cl2/He-O2를 포함한다.The antireflective coating (" BARC ") is etched using a CF 4 / He-O 2 etchant. The nitride is etched using a SF 6 etchant in the main etch step and the overetch step. In a main etch step for a single crystal silicon substrate to form shallow trenches, the etchant comprises HBr / Cl 2 / He-O 2 .

실시예 34와 35의 반사 방지 코팅물과 질화물 에칭 단계에 대한 상기 에칭 속도와 선택 결과는 표 7에 제시되어 있다.The etch rates and selectivity results for the antireflective coatings and nitride etch steps of Examples 34 and 35 are shown in Table 7.

실시예 35는 매끄러운 트렌처 측벽, 평면 트렌치 하부 및 둥근 합 코너를 형성한다. 부가적으로, 찌꺼기와 상부 노칭은 관찰되지 않는다. 다소 둥근 얕은 트렌치 상부 코너가 초래된다.Example 35 forms a smooth trencher sidewall, a bottom of a planar trench, and a rounded corner. Additionally, no residue and no upper notching are observed. A somewhat rounded shallow trench upper corner results.

실시예 35에 기초하면, 본 발명에 따른 처리는 단결정 실리콘 웨이퍼에 대한 효과적인 인-시튜 마스크 개방과 얕은 트렌치 에칭 처리이다.Based on Example 35, the process according to the present invention is an effective in-situ mask opening and a shallow trench etch process for single crystal silicon wafers.

그러므로, 단결정 실리콘에 얕은 트렌치를 에칭하기 위한 본 방법은 (ⅰ)둥근 트렌치 하부 코너, (ⅱ)실리콘에 걸쳐 실질적으로 균일한 트렌치 깊이, (ⅲ) 소정 트렌치 폭을 위해, 실리콘에 걸친 실질적으로 균일한 트렌치 프로파일 각도, (ⅳ) 트렌치 깊이에 무관한 트렌치 프로파일, (ⅴ) 매끄럽고 연속적인 트렌치 측벽, 및 (ⅵ) 평탄하고 깨끗한 트렌치 하부를 제공한다.Therefore, the present method for etching shallow trenches in monocrystalline silicon requires substantially uniform (uniform) trench width over silicon for (i) rounded trench bottom corner, (ii) substantially uniform trench depth across silicon, and (Iv) a trench profile independent of the trench depth, (v) a smooth, continuous trench sidewall, and (vi) a flat, clean trench bottom.

부가적으로 본 발명은 요각의 프로파일, 언더컷팅, 노칭 또는 트렌칭을 형성하지 않는다.In addition, the present invention does not form a profile of the yaw angle, undercutting, notching or trenching.

더욱이, 본 발명은 서로 다른 마스크 구성을 가지는 단결정 실리콘을 에칭하는데 사용될 수 있다.Furthermore, the present invention can be used to etch single crystal silicon having different mask configurations.

본 발명은 요구된 얕은 트렌치 프로파일에 의존하는 1 또는 2 주요 에칭 단계를 포함할 수 있다.The present invention can include one or two major etching steps depending on the desired shallow trench profile.

또한, 본 발명은 단결정 실리콘 웨이퍼에 대해 효과적인 인-시튜 마스크 개방과 얕은 트렌치 에칭 처리를 제공한다.The present invention also provides effective in-situ mask opening and shallow trench etch processing for single crystal silicon wafers.

이상에서는 본 발명의 양호한 일 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those skilled in the art.

Claims (33)

단결정 실리콘 에칭 방법에 있어서, (a) HBr, Cl2및 산소로 구성된 처리 가스를 에칭 존내로 유입하는 단계; (b) 상기 처리 가스로부터 플라즈마를 발생하는 단계; 및 (c) 상기 플라즈마와 상기 단결정 실리콘을 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 에칭 방법.A method of single crystal silicon etching comprising: (a) introducing a process gas comprised of HBr, Cl 2, and oxygen into an etch zone; (b) generating a plasma from the process gas; And (c) contacting the plasma with the monocrystalline silicon. 제1항에 있어서, 상기 처리 가스는 O2를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 에칭 방법.The method of claim 1 wherein the single crystal silicon etching method which is characterized in that the process gas comprises O 2. 제2항에 있어서, 상기 처리 가스는 불활성 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 에칭 방법.3. The method of claim 2, wherein the process gas further comprises an inert gas. 제3항에 있어서, 상기 불활성 가스는 헬륨인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 에칭 방법.4. The method of claim 3, wherein the inert gas is helium. 제1항에 있어서, 상기 처리 가스는 플루오르-함유 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 에칭 방법.2. The method of claim 1, wherein the process gas further comprises a fluorine-containing gas. 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법에 있어서, (a) 패턴화된 마스크를 가지는 단결정 실리콘을 챔버내에 배치시키는 단계; (b) 염소-함유 화합물, 플로오르-함유 화합물과 붕소-함유 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물, 및 산소로 구성된 처리 가스를 에칭 존내 유입하는 단계; (c) 상기 챔버내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 발생하는 단계; 및 (d) 상기 챔버내의 플라즈마와 상기 단결정 실리콘을 접촉시켜 상기 단결정 실리콘에 얕은 트렌치를 에칭하는 단계를 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 에칭 방법.A shallow trench etch process in monocrystalline silicon, comprising: (a) disposing a monocrystalline silicon having a patterned mask in a chamber; (b) introducing a process gas comprising a chlorine-containing compound, at least one compound selected from the group consisting of a fluorine-containing compound and a boron-containing compound, and oxygen into an etching zone; (c) generating a plasma of the process gas in the chamber; And (d) etching the shallow trench into the single crystal silicon by contacting the single crystal silicon with the plasma in the chamber. 제6항에 있어서, 상기 붕소-함유 화합물은 HBr인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The shallow trench etch process as claimed in claim 6, wherein the boron-containing compound is HBr. 제6항에 있어서, 상기 염소-함유 화합물은 Cl2인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.Claim 6, wherein the chlorine-containing compound can be a shallow trench etching in the single-crystal silicon, characterized in that Cl 2. 제6항에 있어서, 상기 플루오르-함유 화합물은 CF4, SF4및 NF3으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.The method of claim 6, wherein the fluorine-bearing compound is CF 4, SF 4, and shallow trench etching in the single-crystal silicon, characterized in that it comprises a compound selected from the group consisting of NF 3. 제6항에 있어서, 상기 처리 가스는 HBr, Cl2및 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6 wherein the process gas is HBr, Cl 2, and the shallow trench etching in the silicon single crystal, comprising a step of including oxygen. 제6항에 있어서, 상기 마스크는 포토레지스트 마스크, 산화물 경질 마스크 및 질화물 경질 마스크로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the mask is selected from the group consisting of a photoresist mask, an oxide hard mask, and a nitride hard mask. 제6항에 있어서, 상기 처리 가스는 O2를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6 wherein the process gas is a shallow trench etching in the silicon single crystal comprising the O 2. 제6항에 있어서, 상기 처리 가스는 불활성 가스와 O2를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6 wherein the process gas is a shallow trench etching in the single-crystal silicon, characterized in that it comprises an inert gas and O 2. 제13항에 있어서, 상기 불활성 가스는 He인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.14. The shallow trench etch process as claimed in claim 13, wherein the inert gas is He. 제13항에 있어서, 상기 처리 가스는 미크로마스킹을 제거하기 위해 HBr, Cl2및 효과적 양의 상기 플루오르-함유 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.The method of claim 13 wherein the process gas is the fluoride of HBr, Cl 2 and the effective amount to remove the micro-masking-etching a shallow trench in a single crystal silicon, comprising containing compounds. 제6항에 있어서, 상기 얕은 트렌치는 약 0.3 미크론 내지 약 1 미크론의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the shallow trench has a depth of about 0.3 microns to about 1 micron. 제16항에 있어서, 상기 얕은 트렌치는 약 0.25 미크론 내지 약 0.35 미크론의 폭과 약 75°내지 약 90°의 측벽 프로파일 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.17. The method of claim 16, wherein the shallow trench has a width of about 0.25 microns to about 0.35 microns and a sidewall profile angle of about 75 degrees to about 90 degrees. 제6항에 있어서, 상기 얕은 트렌치는 둥근 하부 코너와 평탄한 하부를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the shallow trench has a round bottom corner and a flat bottom. 제6항에 있어서, 상기 얕은 트렌치는 매끄럽고 연속적인 측벽을 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the shallow trench has smooth, continuous sidewalls. 제6항에 있어서, 상기 얕은 트렌치는 상기 단결정 실리콘에 걸쳐 일정한 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the shallow trench has a constant depth across the single crystal silicon. 제6항에 있어서, 상기 얕은 트렌치는 그것의 상기 깊이와 무관한 측벽 프로파일 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the shallow trench has a sidewall profile angle that is independent of the depth of the shallow trench. 제6항에 있어서, 상기 배치 단계는 약 10℃ 내지 약 85℃의 온도를 가지는 캐소드상에 상기 단결정 실리콘을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the disposing step comprises disposing the monocrystalline silicon on a cathode having a temperature of about 10 < 0 > C to about 85 < 0 > C. 제6항에 있어서, 상기 챔버내의 압력은 약 20mTorr 내지 약 150 mTorr인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the pressure in the chamber is from about 20 mTorr to about 150 mTorr. 제13항에 있어서, 상기 불활성 가스와 O2는 상기 처리 가스의 전체 흐름 속도중 약 5% 내지 약 30%의 전체 흐름 속도로 상기 챔버내로 유입되는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.14. The method of claim 13, wherein an inert gas and O 2 is the entire flow rate to the total flow rate of about 5% to about 30% of the shallow trench etching in the single-crystal silicon, characterized in that introduced into the chamber of the process gas. 제10항에 있어서, 상기 HBr 대 Cl2의 흐름비율은 약 1:1 내지 약 10:1인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.11. The method of claim 10, wherein HBr vs. flow rate of Cl 2 is about 1: 1 to about 10: shallow trench etching in the single-crystal silicon, characterized in that one. 제6항에 있어서, 상기 플라즈마 발생 단계는 약 200 와트 내지 약 750 와트의 전력 레벨을 가지는 RF 전류를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the plasma generating step comprises applying an RF current having a power level between about 200 watts and about 750 watts. 제6항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 얕은 트렌치를 형성하기 위해 상기 단결정 실리콘을 이방적으로 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법.7. The method of claim 6, wherein the contacting comprises anisotropically etching the single crystal silicon to form a shallow trench. 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법에 있어서, (a) 패턴화된 마스크를 가지는 단결정 실리콘을 챔버내에 배치시키는 단계; (b) HBr과 Cl2로 구성된 제 1 처리 가스를 상기 챔버내에 유입하는 단계; (c) 상기 챔버내에 상기 제 1 처리 가스의 제 1 플라즈마를 발생하는 단계; 및 (d) 상기 단결정 실리콘에 제 1 프로파일 각도의 상부 측벽부를 가지는 상부 트렌치부를 에칭하기 위해 상기 챔버내에 상기 제 1 플라즈마와 상기 단결정 실리콘을 접촉시키는 단계; (e) HBe, Cl2및 산소로 구성된 제 2 처리 가스의 제 2 플라즈마를 발생하는 단계; (f) 상기 챔버내의 상기 제 2 처리 가스의 제 2 플라즈마내로 유입하는 단계; 및 (g) 상기 단결정 실리콘에 제 2 프로파일 각도의 하부 측벽부를 가지는 하부 트렌치부를 에칭하기 위해 상기 챔버내에 상기 제 2 플라즈마와 상기 단결정 실리콘을 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 상부 측벽부와 하부 측벽부는 상기 트렌치의 측벽을 포함하며, 상기 트렌치는 트렌치 하부 및 하부 코너를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 트렌치 에칭 방법.A shallow trench etch process in monocrystalline silicon, comprising: (a) disposing a monocrystalline silicon having a patterned mask in a chamber; (b) the step of introducing a first processing gas consisting of HBr and Cl 2 in the chamber; (c) generating a first plasma of the first process gas in the chamber; And (d) contacting the monocrystalline silicon with the first plasma in the chamber to etch an upper trench portion having an upper sidewall portion at a first profile angle to the monocrystalline silicon; (e) generating a second plasma of a second process gas comprised of HBe, Cl 2, and oxygen; (f) entering the second plasma of the second process gas in the chamber; And (g) contacting the single crystal silicon with the second plasma in the chamber to etch a lower trench portion having a lower sidewall of a second profile angle in the single crystal silicon, wherein the upper sidewall portion and the lower sidewall portion Wherein the trench comprises a sidewall of the trench, wherein the trench comprises a bottom and a bottom corner of the trench. 제28항에 있어서, 상기 제 2 처리 가스는 O2를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 트렌치 에칭 방법.29. The method of claim 28, trench etching in the single-crystal silicon, characterized in that the second process gas comprises O 2. 제28항에 있어서, 상기 제 2 처리 가스는 불활성 가스와 O2를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 트렌치 에칭 방법.The method of claim 28, wherein the second process gas in the single crystal silicon trench etching process comprising the inert gas and O 2. 제28항에 있어서, 상기 제 1 프로파일 각도는 상기 제 2 프로파일 각도 이상인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 트렌치 에칭 방법.29. The method of claim 28, wherein the first profile angle is greater than or equal to the second profile angle. 제31항에 있어서, 상기 트렌치의 하부 코너는 둥근 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 트렌치 에칭 방법.32. The method of claim 31, wherein the lower corner of the trench is rounded. 단결정 실리콘내의 얕은 트렌치 에칭 방법에 있어서, (a) 단결정 실리콘을 챔버내에 배치시키는 단계; (b) HBr, Cl2로 불활성 가스 및 O2구성된 처리 가스를 상기 챔버내에 유입하는 단계; (c) 상기 챔버내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 발생하는 단계; 및 (d) 상기 단결정 실리콘에 얕은 트렌치를 에칭하기 위해 상기 챔버내에 상기 플라즈마와 상기 단결정 실리콘을 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 트렌치 대립된 측벽, 하부 벽 및 하부 코너를 포함하며, 상기 얕은 트렌치는 (ⅰ) 둥근 하부 코너, (ⅱ)소정 트렌치 폭에 대해 상기 단결정 실리콘에 걸친 균일한 트렌치 길이와 트렌치 프로파일 각도, (ⅲ) 상기 트렌치 깊이와 무관한 트렌치 측벽 각도, (ⅳ) 매끄럽고 연속적인 트렌치 측벽, 및 (ⅴ) 평탄한 하부를 가지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘내의 트렌치 에칭 방법.A shallow trench etch process in monocrystalline silicon comprising: (a) disposing monocrystalline silicon in a chamber; (b) introducing into the chamber a process gas comprising HBr, Cl 2 and an inert gas and O 2 ; (c) generating a plasma of the process gas in the chamber; And (d) contacting the single crystal silicon with the plasma in the chamber to etch shallow trenches in the monocrystalline silicon, wherein the shallow trenches comprise trench-opposed sidewalls, a bottom wall and a bottom corner, (I) a rounded lower corner, (ii) a uniform trench length and trench profile angle across the single crystal silicon for a given trench width, (iii) a trench sidewall angle independent of the trench depth, (iv) , And (v) a flat bottom. ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개되는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.
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