WO2013042497A1 - プラズマエッチング方法 - Google Patents

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尚弥 池本
彰一 村上
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Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社
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    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide

Definitions

  • the present invention relates to a plasma etching method for forming a tapered etching structure having a wide top opening width and a narrow bottom opening width in a wide gap semiconductor substrate, and more particularly, plasma forming a tapered etching structure by controlling a taper angle.
  • the present invention relates to an etching method.
  • Wide gap semiconductor substrates have attracted attention as materials for semiconductor devices.
  • This wide gap semiconductor substrate is characterized by a small crystal lattice constant and a large band gap compared to the silicon (Si) substrate and gallium arsenide (GaAs) substrate that have been widely used. Due to its physical properties, it is expected to be applied to fields that cannot be covered by silicon substrates or gallium arsenide substrates.
  • Wide gap semiconductor substrates are generally composed of compounds containing elements such as carbon (C), nitrogen (N), and oxygen (O) belonging to the second period of the periodic table, such as silicon carbide (SiC) and zinc oxide.
  • III-V group compounds such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), boron phosphide (BP), and the like.
  • silicon carbide or the like used as a wide gap semiconductor substrate has a crystal lattice constant smaller than that of silicon or the like, that is, bonds between atoms are strongly bonded. Is difficult to cut, and it is difficult to perform etching as compared with a silicon substrate or the like. Therefore, the applicants of the present application have proposed a plasma etching method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-096700 as a method of plasma etching such a wide gap semiconductor substrate.
  • a substrate on which a silicon dioxide (SiO 2 ) film is formed as a mask on the surface of a silicon carbide substrate, which is one of wide gap semiconductor substrates, is an etching target, and an inert gas such as He gas is processed in a processing chamber. It is supplied to the inside and turned into plasma to generate ions derived from inert gas, and a bias potential is applied to the base on which the silicon carbide substrate is placed, and the generated ions are incident on the silicon carbide substrate to cause the carbonization.
  • the silicon substrate is heated to a predetermined etching temperature within a temperature range of 200 ° C. to 400 ° C.
  • an etching gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) is supplied into the processing chamber and converted into plasma to generate ions, reactive species, etc., and a bias potential is applied to the base, and the temperature of the silicon carbide substrate is controlled by the etching.
  • the silicon carbide substrate is etched by a chemical reaction with a reactive species such as sputtering or radicals by the ions that generated the silicon carbide substrate while maintaining the processing temperature.
  • the silicon carbide substrate placed on the base is heated to a predetermined etching temperature, thereby breaking the bond between silicon (Si) and carbon (C) constituting the silicon carbide substrate.
  • a predetermined etching temperature thereby breaking the bond between silicon (Si) and carbon (C) constituting the silicon carbide substrate.
  • the shape of the concave portion is a shape in which the metal is easily filled densely, for example, a tapered shape having a wide opening width and a narrow bottom width.
  • the concave portion formed in the wide gap semiconductor substrate is not a tapered shape but a bowing shape in which the upper portion of the side wall is formed in an arc shape.
  • the reason why the recess has a bowing shape is considered as follows.
  • the bonds between the atoms are easily broken as described above, so that the isotropic is caused by a chemical reaction with a reactive species such as a radical. Etching is likely to proceed, and the shape of the recess formed in the silicon carbide substrate is considered to be the so-called bowing shape described above.
  • the concave portion has a bowing shape as described above, for example, in the semiconductor element manufacturing process, when the concave portion is filled with metal, the metal is not densely filled, resulting in the above-described problems.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the inventors of the present application have made extensive studies on a plasma etching method capable of forming a tapered recess and controlling the taper angle of the recess. As a result, etching gas and protective film formation are performed. It has been found that by etching the wide gap semiconductor substrate using a gas mixed with a gas at a predetermined ratio, a good tapered recess can be formed while controlling the taper angle.
  • the present invention has been made as a result of extensive research by the inventors of the present invention, and can form a tapered recess in a wide gap semiconductor substrate and control the taper angle of the tapered recess to be formed. It is an object of the present invention to provide a plasma etching method capable of
  • the present invention provides: A plasma etching method that etches a wide gap semiconductor substrate placed on a base placed in a processing chamber using a plasma etching gas and forms a tapered etching structure on the wide gap semiconductor substrate. There, Forming a mask having an opening on the surface of the wide gap semiconductor substrate; Placing the wide gap semiconductor substrate on a base in the processing chamber and heating the wide gap semiconductor substrate to 200 ° C.
  • a taper state of an etching structure to be formed is controlled by adjusting a supply flow rate of the protective film forming gas.
  • a mask having an opening is formed on the surface of the wide gap semiconductor substrate.
  • a wide gap semiconductor substrate having a mask formed on the surface is placed on the base and heated to 200 ° C. or higher.
  • the heating temperature of the wide gap semiconductor substrate is preferably 200 ° C. to 1000 ° C. in order to form an etching structure with high accuracy.
  • the etching gas is supplied into the processing chamber, and the protective film forming gas is supplied into the processing chamber with the supply flow rate adjusted, and the etching gas and the protective film forming gas are turned into plasma.
  • a bias potential is applied to the base on which the wide gap semiconductor substrate is mounted, and a protective film is formed on the wide gap semiconductor by the plasma protective film forming gas, while the plasma etching gas is used to form a wide film.
  • the gap semiconductor substrate is etched.
  • the etching and the formation of the protective film are performed in parallel on the wide gap semiconductor substrate, and the supply flow rate of the protective film forming gas is adjusted. ing.
  • the recessed part of the taper-like shape where the whole side wall is linear can be formed in a silicon carbide substrate, and the tapered recessed part from which a taper angle differs can be formed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a process of forming a recess in a state where the supply flow rate of the protective film forming gas is appropriate with respect to the supply flow rate of the etching gas and the formation of the protective film H and the isotropic etching are balanced. It is.
  • the protective film H is generated by a chemical reaction between the reactive species dissociated from the wide gap semiconductor substrate K by etching and the reactive species derived from the supplied protective film forming gas. Formation of the protective film H proceeds.
  • the etching process proceeds, the upper portion of the sidewall of the recess (immediately below and in the vicinity thereof) is separated from the portion where the etching is performed by ion sputtering (the bottom of the recess) and dissociated from the wide gap semiconductor substrate K
  • the reactive species are hardly supplied and the formation of the protective film H is difficult to proceed.
  • the formed protective film H is also etched by a chemical reaction with reactive species such as radicals. For this reason, as shown in FIG. 1A, the protective film H is almost eliminated or formed on the upper side wall of the recess, but the film thickness is reduced.
  • a protective film H is formed at a portion other than the upper portion of the side wall.
  • the portion other than the upper portion of the side wall becomes tapered as the etching proceeds while being protected by the protective film H, and the upper portion of the side wall is caused by a chemical reaction with the reactive species generated by converting the etching gas into plasma,
  • the portion A in the figure (the portion where the protective film H is hardly formed or the portion where the protective film H is formed but the film thickness is thin) is selectively isotropically etched so that the shape of the arc on the upper side of the sidewall is removed. As shown in FIG. 1B, it is considered that the entire side wall forms a linearly tapered recess.
  • the degree of formation of the protective film H changes, so the etching rate of the A site slightly changes, It is considered that tapered concave portions having different taper angles are formed.
  • FIG. 2 shows the formation process.
  • the protective film H is easily formed not only in the portion other than the upper portion of the side wall but also in the upper portion of the side wall, compared with the above balanced state. Since most of the upper part of the side wall is covered with the protective film H, the portion B in FIG. 1 (the protective film H is hardly formed or is formed but has a small thickness) is shown in FIG.
  • the isotropic etching of the upper portion of the side wall is less likely to proceed than the A portion in a), and the shape of the upper portion of the side wall cannot be improved. As shown in FIG. It is thought to form.
  • tapeered shape refers to a concave portion having an opening width wider than the bottom width and the entire side wall being a straight line, and the angle formed between the horizontal plane and the side wall surface of the concave portion is ⁇ . This is defined as “taper angle”.
  • An example of the wide gap semiconductor substrate is a silicon carbide substrate, but is not limited thereto.
  • zinc oxide, or so-called III- such as gallium nitride, aluminum nitride, boron nitride, boron phosphide, etc. It may be a group V compound.
  • the etching gas is preferably a fluorine-based gas when the wide gap semiconductor substrate is silicon carbide, and the protective film forming gas is preferably an oxygen-based gas.
  • the fluorine-based gas include SF 6 gas and CF 4 (carbon tetrafluoride) gas
  • examples of the oxygen-based gas include O 2 (oxygen) gas and N 2 O (nitrous oxide) gas. Can be mentioned.
  • the SF 6 gas is supplied into the processing chamber at a flow rate of 100 to 1000 sccm, and the O 2 gas is SF 6 gas. It is preferable that the gas is supplied into the processing chamber at a flow rate of 50 to 100% of the flow rate.
  • the constituent component of the mask is preferably nickel or silicon dioxide.
  • etching of the mask is suppressed, and the mask width is unlikely to recede, so that a recess having a bottom width that matches the mask width can be formed.
  • O 2 gas is used as a protective film forming gas, and etching is performed on a silicon carbide substrate at a high temperature
  • the sputtering is mainly performed by ion etching.
  • etching mainly involving a chemical reaction with the reactive species is more likely to occur, the degree of sputtering-based etching by ions is reduced, and nickel is less likely to be etched. Therefore, the etching selectivity of the silicon carbide substrate to the Ni mask is 200. It shows a high value of ⁇ 1000.
  • the plasma etching method of the present invention is preferably used when a recess having a bottom width of 10 to 500 ⁇ m and a depth of 10 to 200 ⁇ m is formed.
  • the shape of the recess formed in the wide gap semiconductor substrate can be prevented from becoming a bowing shape, and the shape can be tapered.
  • a recess having a controlled taper angle can be formed.
  • O 2 is a cross-sectional view of a silicon carbide substrate for explaining the relationship between the supply flow rate and the shape and the taper angle of the recesses to be formed on a silicon carbide substrate of the gas.
  • O 2 is a cross-sectional view of a silicon carbide substrate for explaining the relationship between the supply flow rate and the shape of the recess to be formed on a silicon carbide substrate of the gas.
  • the silicon carbide substrate K which is one of the wide gap semiconductor substrates, is plasma-etched by the etching apparatus 1 will be described as an example.
  • the silicon carbide substrate K is assumed to have a 4H—SiC crystal structure, for example.
  • the etching apparatus 1 includes a processing chamber 11 having a closed space, a base 15 on which the silicon carbide substrate K is placed, and a lift that moves the base 15 up and down.
  • a cylinder 18, a gas supply device 20 that supplies an etching gas, a protective film forming gas, and an inert gas into the processing chamber 11, and an etching gas, a protective film forming gas, and an inert gas supplied into the processing chamber 11 are converted into plasma.
  • the processing chamber 11 includes an upper chamber 12 and a lower chamber 13 having internal spaces communicating with each other.
  • the upper chamber 12 is formed smaller than the lower chamber 13.
  • the base 15 is composed of an upper member 16 on which the silicon carbide substrate K is placed and a lower member 17 to which the elevating cylinder 18 is connected, and is disposed in the lower chamber 13.
  • the gas supply device 20 includes an etching gas supply unit 21 that supplies, for example, SF 6 gas as an etching gas, and a protective film formation gas supply unit 22 that supplies, for example, O 2 gas as a protective film forming gas.
  • an inert gas for example, an inert gas supply unit 23 for supplying He gas or the like, and one end connected to the upper surface of the upper chamber 12 and the other end branched to form the etching gas supply unit 21 and the protective film forming gas.
  • a supply pipe 24 connected to the supply section 22 and the inert gas supply section 23, respectively, and a processing chamber from the etching gas supply section 21, the protective film forming gas supply section 22 and the inert gas supply section 23 via the supply pipe 24.
  • An etching gas, a protective film forming gas, and an inert gas are respectively supplied into the inside 11.
  • the plasma generation device 25 is a device that generates so-called inductively coupled plasma (ICP), and includes a plurality of annular coils 26 arranged vertically on the outer peripheral portion of the upper chamber 12, and the coils 26.
  • the high-frequency power supply 27 that supplies high-frequency power is supplied to the coil 26 by the high-frequency power supply 27, so that the etching gas, the protective film forming gas, and the inert gas supplied into the upper chamber 12 are turned into plasma.
  • the high-frequency power supply 30 supplies high-frequency power to the base 15 to provide a bias potential between the base 15 and the plasma, and the etching gas, the protective film forming gas, and the inert gas are turned into plasma.
  • the generated ions are incident on a silicon carbide substrate K placed on the base 15.
  • the exhaust device 35 includes a vacuum pump 36 for exhausting gas, and an exhaust pipe 37 having one end connected to the vacuum pump 36 and the other end connected to a side surface of the lower chamber 13.
  • a vacuum pump 36 exhausts the gas in the processing chamber 11 and maintains the inside of the processing chamber 11 at a predetermined pressure.
  • the silicon carbide substrate K is subjected to a mask forming process.
  • the mask M is made of nickel.
  • the mask M is not limited to this, and may be made of a component that is difficult to be etched, such as silicon dioxide.
  • the silicon carbide substrate K is carried into the etching apparatus 1 and placed on the base 15, and the temperature of the silicon carbide substrate K is heated to a predetermined etching temperature within a temperature range of 200 ° C. to 1000 ° C. .
  • the inert gas is supplied from the inert gas supply unit 23 into the processing chamber 11, and high frequency power is applied to the coil 26 and the base 15 by the high frequency power sources 27 and 30.
  • the inert gas supplied into the processing chamber 11 is converted into plasma, and ions generated by the plasma formation are mounted on the base 15 by a bias potential generated by applying high-frequency power to the base 15. It enters and collides with the placed silicon carbide substrate K.
  • the silicon carbide substrate K absorbs the energy of the ion which collided, and temperature rises, and eventually reaches an equilibrium state with etching process temperature.
  • the pressure in the processing chamber 11 is maintained at a predetermined pressure by the exhaust device 35.
  • the silicon carbide substrate K is etched. Specifically, an etching gas is supplied from the etching gas supply unit 21 into the processing chamber 11, and a protective film forming gas is supplied from the protective film forming gas supply unit 22 into the processing chamber 11. High frequency power is applied to the coil 26 and the base 15. As a result, the etching gas and the protective film forming gas supplied into the processing chamber 11 are turned into plasma.
  • the silicon carbide substrate K is etched by the ions and reactive species generated by the plasma generation of the etching gas, and the ions and reactive species generated by the plasma generation of the protective film forming gas are chemically reacted with the silicon atoms in the silicon carbide substrate K.
  • a protective film is formed on the surface of the silicon carbide substrate K.
  • the etching of the silicon carbide substrate K and the formation of the protective film are performed in parallel, the etching of the silicon carbide substrate K proceeds while being protected by the protective film, and the silicon carbide substrate K is tapered. A recess is formed.
  • the pressure in the processing chamber 11 is maintained at a predetermined pressure by the exhaust device 35.
  • SF 6 gas as an etching gas is supplied at 200 sccm and O 2 gas as a protective film forming gas is supplied into the processing chamber at a predetermined flow rate within 80 to 220 sccm, and a coil is applied.
  • O 2 gas as a protective film forming gas is supplied into the processing chamber at a predetermined flow rate within 80 to 220 sccm, and a coil is applied.
  • FIG. 4A is a diagram showing the shape of the recess formed in the silicon carbide substrate K when O 2 gas is supplied into the processing chamber at a flow rate of 100 sccm (Example 1).
  • FIG. 4B is a diagram showing the shape of the recess formed when O 2 gas was supplied at a flow rate of 177 sccm (Example 2).
  • Example 1 a tapered recess having a taper angle ⁇ 1 of 70.8 °, a bottom width of 215.8 ⁇ m, and a depth of 62 ⁇ m is formed.
  • the taper angle ⁇ 2 is 73.4 ° and the bottom part is formed.
  • a tapered recess having a width of 215.8 and a depth of 73.9 ⁇ m was formed.
  • the taper angle ⁇ of Example 1 and Example 2 is compared, the taper angle ⁇ is larger in Example 2 where the flow rate of O 2 gas is larger, and by increasing the flow rate of O 2 gas.
  • the taper angle ⁇ tends to increase.
  • the taper angle can be controlled between 70 and 75 ° by adjusting the flow rate of O 2 gas.
  • the size of the recess to be formed is not limited to the size of the recess formed in each of the above embodiments, and a recess having a bottom width of 10 to 500 ⁇ m and a depth of 10 to 200 ⁇ m can be formed.
  • the etching selectivity of the silicon carbide substrate K to the Ni mask M shows a high value of 200 to 1000. This is because the use of SF 6 gas and O 2 gas at high temperatures makes etching mainly based on chemical reaction with reactive species such as radicals, rather than etching based on ions, and the degree of etching mainly based on sputtering. Therefore, it is difficult to etch the Ni mask M in which the chemical reaction is mainly caused by etching, whereas the silicon carbide substrate K in which the chemical reaction is mainly etched is likely to be etched and the selectivity is increased. It is done.
  • the Ni mask M is difficult to be etched, the amount of film formation of the Ni mask M required to play a role as a mask can be reduced.
  • the degree of etching mainly by sputtering is small, the selectivity to materials other than Ni is high, and for example, SiO 2 that is easier to form and remove after etching than Ni can be used as a mask.
  • the mask width is unlikely to recede, so that a recess having a bottom width corresponding to the mask width can be formed.
  • the concave portion is formed in a state where the balance between the formation of the protective film on the side wall of the concave portion by the plasma O 2 gas and the isotropic etching by the SF 6 gas converted into plasma is balanced.
  • the protective film is hardly formed on the upper part of the side wall of the recess, or is formed but is thin.
  • the former is more easily selectively etched isotropically, the shape of the upper part of the side wall is improved, the concave side wall becomes linear, and the part other than the upper part of the side wall is Etching is tapered while being protected by the protective film, and the entire side wall of the concave portion is linearly tapered.
  • the taper angle ⁇ tends to increase as the supply flow rate of O 2 gas increases. This is considered to be due to the following reason.
  • the supply flow rate of O 2 gas is larger, the formation of the protective film is more likely to proceed, and the formation of the protective film is also more likely to proceed to the upper part of the side wall. Therefore, the etching rate of the upper portion of the side wall is slightly changed, and tapered concave portions having different taper angles can be formed.
  • FIGS. 4A and 4B there is no significant change in the mask width before and after the etching process, and the bottom width of the recess is etched according to the mask width.
  • FIG. 5A shows the shape of the recess formed in the silicon carbide substrate K when supplied into the processing chamber at a flow rate of 20 sccm. As can be seen from FIG. The bowing shape has a hollow part and its vicinity.
  • FIG. 5 (b) shows the shape of the recess formed when SF 6 gas is supplied into the processing chamber at a flow rate of 200 sccm and O 2 gas at a flow rate of 400 sccm. A concave portion having a shape is formed.
  • the reason why the bowing-shaped recess is formed in the silicon carbide substrate K is that the supply flow rate of O 2 gas is too small, so that a protective film is formed on the entire side wall. It is considered that this is because it is difficult to proceed, and it becomes impossible to selectively isotropically etch the lower part of the mask and the upper part of the side wall in the vicinity thereof, and the side wall is entirely isotropically etched.
  • the reason why the concave portion having a rounded side wall is formed is that the O 2 gas supply flow rate is too large, so that most of the upper portion of the side wall covers the protective film. This is probably because isotropic etching is difficult to proceed, and only a part of the upper portion of the side wall is isotropically etched, and the shape cannot be improved.
  • the plasma etching method according to the present invention supplies the protective film forming gas together with the etching gas, and adjusts the supply flow rate of the protective film forming gas so that the entire sidewall is linear on the silicon carbide substrate.
  • a tapered recess can be formed. Also, the taper angle of the tapered recess can be controlled.
  • the plasma generator 25 has the coils 26 arranged vertically on the outer peripheral portion of the upper chamber 12.
  • the present invention is not limited to this, and for example, the outside of the upper chamber 12 (for example, the upper chamber 12).
  • An inductively coupled plasma (ICP) generator having a configuration disposed above the top plate may be used.

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Abstract

　本発明は、ワイドギャップ半導体基板にテーパ状の凹部を形成することができるプラズマエッチング方法に関する。このプラズマエッチング方法は、まず、ワイドギャップ半導体基板Ｋの表面に開口部を有したマスクＭを形成する。そして、マスクＭが形成されたワイドギャップ半導体基板Ｋを基台に載置し、当該ワイドギャップ半導体基板Ｋを２００℃以上に加熱した後、処理チャンバ内に供給されたエッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化するとともに、基台にバイアス電位を与え、プラズマ化されたエッチングガスによるワイドギャップ半導体基板Ｋのエッチングと、プラズマ化された保護膜形成ガスによる保護膜の形成とを並行して行い、保護膜によって保護しつつ、炭化ケイ素基板Ｋのエッチングを進行させ、炭化ケイ素基板Ｋにテーパ状の凹部を形成する。

Description

プラズマエッチング方法
　本発明は、ワイドギャップ半導体基板に上部開口幅が広く、底部開口幅が狭いテーパ状のエッチング構造を形成するプラズマエッチング方法に関し、特に、テーパ角度を制御してテーパ状のエッチング構造を形成するプラズマエッチング方法に関する。
　近年、半導体素子の材料として、ワイドギャップ半導体基板が注目を浴びている。このワイドギャップ半導体基板は、従来から広く用いられているシリコン（Ｓｉ）基板やヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基板などに比べ、結晶の格子定数が小さくバンドギャップが大きいという特徴を持っており、優れた物性を有することからシリコン基板やヒ化ガリウム基板ではカバーすることのできない分野などへの応用が期待されている。ワイドギャップ半導体基板としては、一般的に周期表第２周期に属する炭素（Ｃ）や窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）などの元素を含む化合物からなり、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、或いは、窒化ガリウム（ＧａＮ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），窒化ホウ素（ＢＮ），リン化ホウ素（ＢＰ）などの所謂ＩＩＩ－Ｖ族化合物などが挙げられる。
　ところが、上述したように、ワイドギャップ半導体基板として用いられる炭化ケイ素などは、シリコンなどと比較して結晶の格子定数が小さい、即ち、各原子間が強固に結合しているため、原子間の結合を切断し難く、シリコン基板などと比較して、エッチング加工を行い難いという欠点を有している。そこで、本願出願人らは、このようなワイドギャップ半導体基板をプラズマエッチングする方法として、特開２０１１－０９６７００号公報に開示されたプラズマエッチング方法を提案している。
　このプラズマエッチング方法は、ワイドギャップ半導体基板の１つである炭化ケイ素基板の表面にマスクとして二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜が形成された基板をエッチング対象とし、Ｈｅガスなどの不活性ガスを処理チャンバ内に供給しプラズマ化して不活性ガス由来のイオンなどを生成するとともに、炭化ケイ素基板が載置された基台にバイアス電位を与え、生成されたイオンを炭化ケイ素基板に入射させることで当該炭化ケイ素基板を２００℃～４００℃の温度範囲内の所定のエッチング処理温度まで加熱する。ついで、六フッ化硫黄（ＳＦ６）などのエッチングガスを処理チャンバ内に供給しプラズマ化してイオンや反応種などを生成するとともに、基台にバイアス電位を与え、炭化ケイ素基板の温度を前記エッチング処理温度に維持した状態で当該炭化ケイ素基板を生成したイオンによるスパッタリングやラジカルなどの反応種との化学反応によってエッチングするというものである。
　このプラズマエッチング方法によれば、基台に載置された炭化ケイ素基板を所定のエッチング処理温度まで加熱することによって、炭化ケイ素基板を構成するケイ素（Ｓｉ）や炭素（Ｃ）間の結合を切断するのに必要なエネルギーの一部を与えることができ、原子間の結合を切断し易くなるため、エッチング加工が行い易い、言い換えれば、エッチング速度が速い。また、高精度なエッチング加工も可能である。
特開２０１１－０９６７００号公報
　ところで、ワイドギャップ半導体基板から半導体素子を製造する際は、基板表面にエッチング処理を施して溝や穴など（以下、「凹部」という）を形成し、この凹部に金属を充填して回路を形成させているが、この際、凹部に金属が密に充填されないと、回路に欠陥が生じ、導通不良などの問題を生じる。したがって、凹部の形状は、金属を密に充填し易い形状、例えば、開口幅が広く、底部幅が狭いテーパ形状であることが好ましい。
　しかしながら、上記従来のプラズマエッチング方法によってワイドギャップ半導体基板にエッチング処理を施した場合、ワイドギャップ半導体基板に形成する凹部はテーパ形状でなく、側壁上部が円弧状にえぐれたボウイング形状となる。このように凹部がボウイング形状となるのは以下の理由によるものと考えられる。
　上記従来のプラズマエッチング方法によって、炭化ケイ素基板にエッチング処理を施した場合、上述したように、各原子間の結合が切断され易くなるため、ラジカルなどの反応種との化学反応による等方的なエッチングが進行し易くなり、炭化ケイ素基板に形成される凹部の形状は、上述した所謂ボウイング形状になるものと考えられる。
　このように凹部がボウイング形状である場合には、例えば、半導体素子の製造工程において、凹部に金属を充填した際に金属が密に充填されず、上述したような問題が生じる。また、この他にも、ＣＶＤ（化学気相蒸着）法によって基板に成膜処理を施す際には、ボウイング形状の凹部には薄膜が形成し難くなるという問題なども生じる。
　更に、近年、半導体素子の微細化に伴い、テーパ角度の制御などといったより緻密にエッチング形状を制御することが要求されている。また、パワーデバイス製造工程における金属の埋め込みの容易化を図る上でもテーパ角度を制御することは重要である。
　そこで、本願発明者らは、テーパ状の凹部を形成することができ、且つ、その凹部のテーパ角度を制御することができるプラズマエッチング方法について、鋭意研究を重ねた結果、エッチングガスと保護膜形成ガスとを所定の割合で混合したガスを用いてワイドギャップ半導体基板にエッチング処理を施すことによって、テーパ角度を制御しつつ、良好なテーパ状の凹部が形成できることを知見するに至った。
　本発明は、本願発明者らが、鋭意研究を重ねた結果なされたものであり、ワイドギャップ半導体基板にテーパ状凹部を形成させることができるとともに、形成するテーパ状凹部のテーパ角度を制御することができるプラズマエッチング方法の提供をその目的とする。
　上記目的を達成するための本発明は、
　プラズマ化したエッチングガスを用いて、処理チャンバ内に配置された基台上に載置されるワイドギャップ半導体基板をエッチングし、該ワイドギャップ半導体基板にテーパ状のエッチング構造を形成するプラズマエッチング方法であって、
　前記ワイドギャップ半導体基板の表面に開口部を有するマスクを形成する工程と、
　前記ワイドギャップ半導体基板を前記処理チャンバ内の基台上に載置して、該ワイドギャップ半導体基板を２００℃以上に加熱する工程と、
　前記エッチングガス及び保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給し、該エッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化する工程と、
　前記ワイドギャップ半導体基板が載置された基台にバイアス電位を印加して、前記ワイドギャップ半導体基板をエッチングする工程とを行うプラズマエッチング方法において、
　前記保護膜形成ガスの供給流量を調整することにより、形成されるエッチング構造のテーパ状態を制御することを特徴とするプラズマエッチング方法に係る。
　この発明によれば、まず、ワイドギャップ半導体基板をプラズマエッチングするに当たり、ワイドギャップ半導体基板の表面に開口部を有するマスクを形成する。
　ついで、表面にマスクが形成されたワイドギャップ半導体基板を前記基台上に載置して２００℃以上に加熱する。尚、ワイドギャップ半導体基板の加熱温度は、精度良くエッチング構造を形成するために２００℃～１０００℃であることが好ましい。
　その後、前記エッチングガスを処理チャンバ内に供給するとともに、保護膜形成ガスをその供給流量を調整して処理チャンバ内に供給し、当該エッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化する。しかる後、ワイドギャップ半導体基板が載置された基台にバイアス電位を印加し、プラズマ化された保護膜形成ガスによってワイドギャップ半導体上に保護膜を形成しつつ、プラズマ化されたエッチングガスによってワイドギャップ半導体基板をエッチングする。
　このように、本発明に係るプラズマエッチング方法においては、ワイドギャップ半導体基板に対して、エッチングと保護膜の形成とが並行して行われるとともに、保護膜形成ガスの供給流量を調整するようになっている。このようにすることで、炭化ケイ素基板に側壁全体が直線的なテーパ状の凹部を形成することができ、テーパ角度の異なるテーパ状凹部を形成することができる。
　これは、プラズマ化された保護膜形成ガスによる凹部側壁への保護膜形成と、プラズマ化されたエッチングガスによる等方性エッチングとのバランスがとれ、マスク直下部やその近傍（側壁上部）の形状が改善することによって、凹部側壁が直線的になり、凹部がテーパ形状になるものと考えられる。以下、図１及び図２を参照しつつ、これについて具体的に説明する。尚、図１及び図２における符号Ｋ、符号Ｍ及び符号Ｈは、それぞれワイドギャップ半導体基板、マスク及び保護膜を表している。
　図１は、エッチングガスの供給流量に対する保護膜形成ガスの供給流量が適当であり、上述した保護膜Ｈの形成と等方性エッチングとのバランスがとれた状態における凹部の形成過程を示した図である。ここで、保護膜Ｈはエッチングによりワイドギャップ半導体基板Ｋから解離した反応種と供給された保護膜形成ガス由来の反応種とが化学反応することで生成するため、エッチングされている箇所の近傍で保護膜Ｈの形成が進行する。したがって、エッチング処理が進行するにつれ、凹部の側壁上部（マスク直下部やその近傍）は、イオンによるスパッタリングによってエッチングが行われる箇所（凹部の底部）との距離が離れ、ワイドギャップ半導体基板Ｋから解離した反応種が供給され難くなって保護膜Ｈの形成が進行し難くなる。また、形成した保護膜Ｈもラジカルなどの反応種との化学反応によってエッチングもされていく。このため、図１（ａ）に示すように、凹部の側壁上部は、保護膜Ｈがほとんどなくなる、或いは、形成されているが膜厚が薄くなる。一方、側壁上部以外の部位では、保護膜Ｈが形成される。したがって、側壁上部以外の部位が、保護膜Ｈによって保護されつつエッチングが進行することでテーパ形状になるとともに、側壁上部が、エッチングガスをプラズマ化することで生成した反応種との化学反応によって、同図中のＡ部位（保護膜Ｈがほとんど形成されていない、或いは、形成されているが膜厚が薄い部位）が選択的に等方性エッチングされて側壁上部の円弧状にえぐれた形状が改善され、図１（ｂ）に示すように、側壁全体が直線的なテーパ状凹部が形成するものと考えられる。また、保護膜Ｈの形成とエッチングとのバランスをとりつつ、保護膜形成ガスの流量を調整することで、保護膜Ｈの形成具合が変化するため、前記Ａ部位のエッチング速度が若干変化し、テーパ角度の異なるテーパ状凹部が形成するものと考えられる。
　一方、エッチングガスの供給流量に対する保護膜形成ガスの供給流量が多すぎ、保護膜Ｈの形成と等方性エッチングとのバランスがとれておらず、保護膜Ｈの形成が起こり易い状態における凹部の形成過程を示したものが図２である。この場合、図２（ａ）に示すように、エッチング処理が進行しても、側壁上部以外の部位だけでなく、側壁上部でも保護膜Ｈが形成し易く、上記バランスがとれた状態と比較して、側壁上部の大部分が保護膜Ｈに覆われるため、同図中のＢ部位（保護膜Ｈがほとんど形成されていない、或いは、形成されているが膜厚が薄い部分）が図１（ａ）中のＡ部位よりも少なく、側壁上部の等方性エッチングが進行し難くなり、当該側壁上部の形状が改善しきらず、図２（ｂ）に示すように、側壁が直線的でない凹部が形成するものと考えられる。
　尚、本願でいう「テーパ形状」とは、凹部における、底部幅よりも開口幅の方が広く、側壁全体が直線であるものをいい、また、水平面と凹部の側壁面とがなす角度をθと称し、これを「テーパ角度」と定義する。
　前記ワイドギャップ半導体基板としては、炭化ケイ素基板が一例として挙げられるが、これに限られるものではなく、例えば、酸化亜鉛、或いは、窒化ガリウム，窒化アルミニウム，窒化ホウ素，リン化ホウ素などの所謂ＩＩＩ－Ｖ族化合物などであっても良い。
　また、前記エッチングガスは、ワイドギャップ半導体基板が炭化ケイ素である場合にはフッ素系ガスであることが好ましく、前記保護膜形成ガスは、酸素系ガスであることが好ましい。尚、フッ素系ガスとしては、ＳＦ６ガスやＣＦ４（四フッ化炭素）ガスなどが挙げられ、酸素系ガスとしては、Ｏ２（酸素）ガスやＮ２Ｏ（亜酸化窒素）ガスなどが挙げられる。
　また、エッチングガスとしてＳＦ６ガスを用い、保護膜形成ガスとしてＯ２ガスを用いる場合は、ＳＦ６ガスを１００～１０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ内に供給するとともに、Ｏ２ガスは、ＳＦ６ガスの流量に対して５０～１００％の流量で処理チャンバ内に供給するのが好ましい。因みに、本願発明者らの実験結果によると、エッチングガスとしてＳＦ６ガスを用い、当該ＳＦ６ガスを２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ内に供給するとともに、保護膜形成ガスとしてＯ２ガスを用い、当該Ｏ２ガスを８０～２２０ｓｃｃｍ内の流量で処理チャンバ内に供給した場合、Ｏ２ガスの流量に応じて、７０～７５°内の所望のテーパ角度を有するテーパ状凹部を形成できる。また、この場合、炭化ケイ素基板を加熱し、その温度を２００℃以上にしているため、３～４μｍ／ｍｉｎ程度の比較的早いエッチング速度で凹部の形成が進行する。
　更に、マスクの構成成分はニッケル、或いは、二酸化ケイ素であることが好ましい。この場合、マスクのエッチングが抑えられ、マスク幅の後退が起こり難くなるため、マスク幅通りの底部幅を有する凹部を形成することができる。また、本願発明者らによれば、エッチングガスとしてＳＦ６ガス、保護膜形成ガスとしてＯ２ガスを用い、高温下で炭化ケイ素基板にエッチング処理を行う場合には、イオンによるスパッタリング主体のエッチングよりも、反応種との化学反応が主体のエッチングの方が起こり易く、イオンによるスパッタリング主体のエッチングの度合いが少なくなり、ニッケルがエッチングされ難くなるため、Ｎｉマスクに対する炭化ケイ素基板のエッチング選択比が２００～１０００と高い値を示す。
　尚、本発明のプラズマエッチング方法は、底部幅が１０～５００μｍ、深さが１０～２００μｍの凹部を形成する場合に用いることが好ましい。
　以上のように、本発明のプラズマエッチング方法によれば、ワイドギャップ半導体基板に形成される凹部の形状がボウイング形状になるのを防止できるとともに、その形状をテーパ形状にすることができ、更に、テーパ角度を制御した凹部を形成することができる。
ワイドギャップ半導体基板にテーパ状凹部が形成する過程を説明するためのワイドギャップ半導体基板の断面図である。 ワイドギャップ半導体基板にテーパ状でない凹部が形成する過程を説明するためのワイドギャップ半導体基板の断面図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成を示した断面図である。 Ｏ２ガスの供給流量と炭化ケイ素基板に形成する凹部の形状及びテーパ角度との関係を説明するための炭化ケイ素基板の断面図である。 Ｏ２ガスの供給流量と炭化ケイ素基板に形成する凹部の形状との関係を説明するための炭化ケイ素基板の断面図である。
　以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、本実施形態においては、エッチング装置１によって、ワイドギャップ半導体基板の１つである炭化ケイ素基板Ｋをプラズマエッチングする場合を一例に挙げて説明する。また、この炭化ケイ素基板Ｋは、例えば、４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を持つものであるものとする。
　まず、図３を参照しつつ、前記エッチング装置１について説明する。このエッチング装置１は、閉塞空間を有する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内に昇降自在に配設され、前記炭化ケイ素基板Ｋが載置される基台１５と、当該基台１５を昇降させる昇降シリンダ１８と、処理チャンバ１１内にエッチングガス、保護膜形成ガス及び不活性ガスを供給するガス供給装置２０と、処理チャンバ１１内に供給されたエッチングガス、保護膜形成ガス及び不活性ガスをプラズマ化するプラズマ生成装置２５と、基台１５に高周波電力を供給する高周波電源３０と、処理チャンバ１１内の圧力を減圧する排気装置３５とを備える。
　前記処理チャンバ１１は、相互に連通した内部空間を有する上チャンバ１２及び下チャンバ１３から構成され、上チャンバ１２は、下チャンバ１３よりも小さく形成される。また、前記基台１５は、炭化ケイ素基板Ｋが載置される上部材１６と、昇降シリンダ１８が接続される下部材１７とから構成され、下チャンバ１３内に配置されている。
　前記ガス供給装置２０は、エッチングガスとして、例えば、ＳＦ６ガスなどを供給するエッチングガス供給部２１と、保護膜形成ガスとして、例えば、Ｏ２ガスなどを供給する保護膜形成ガス供給部２２と、不活性ガスとして、例えば、Ｈｅガスなどを供給する不活性ガス供給部２３と、一端が上チャンバ１２の上面に接続し、他端が分岐して前記エッチングガス供給部２１、保護膜形成ガス供給部２２及び不活性ガス供給部２３にそれぞれ接続した供給管２４とを備え、エッチングガス供給部２１、保護膜形成ガス供給部２２及び不活性ガス供給部２３から供給管２４を介して処理チャンバ１１内にそれぞれエッチングガス、保護膜形成ガス及び不活性ガスを供給する。
　前記プラズマ生成装置２５は、所謂誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を生成する装置であって、上チャンバ１２の外周部に上下に並設される、複数の環状をしたコイル２６と、当該各コイル２６に高周波電力を供給する高周波電源２７とから構成され、高周波電源２７によってコイル２６に高周波電力を供給することで、上チャンバ１２内に供給されたエッチングガス、保護膜形成ガス及び不活性ガスをプラズマ化する。また、前記高周波電源３０は、前記基台１５に高周波電力を供給することで、基台１５とプラズマとの間にバイアス電位を与え、エッチングガス、保護膜形成ガス及び不活性ガスのプラズマ化により生成されたイオンを、基台１５上に載置された炭化ケイ素基板Ｋに入射させる。
　前記排気装置３５は、気体を排気する真空ポンプ３６と、一端が前記真空ポンプ３６に接続し、他端が下チャンバ１３の側面に接続した排気管３７とからなり、当該排気管３７を介して真空ポンプ３６が前記処理チャンバ１１内の気体を排気し、処理チャンバ１１内部を所定圧力に維持する。
　次に、以上のように構成されたエッチング装置１を用いて炭化ケイ素基板Ｋをプラズマエッチングする方法について説明する。
　まず、炭化ケイ素基板Ｋをプラズマエッチングするに当たり、炭化ケイ素基板Ｋにマスク形成処理を施す。
　このマスク形成処理によって、炭化ケイ素基板Ｋの表面に、例えば、蒸着法などを用いてマスクＭを形成させた後、当該マスクＭに開口部を備えた所定のマスクパターンを形成する。尚、本実施形態においては、マスクＭはニッケルから構成されるものとするが、これに限られるものではなく、例えば、二酸化ケイ素のようにエッチングされ難い成分から構成されていれば良い。
　次に、マスクＭを形成させた炭化ケイ素基板Ｋに対してプラズマエッチング処理を行う。
　まず、炭化ケイ素基板Ｋをエッチング装置１内に搬入して基台１５上に載置し、この炭化ケイ素基板Ｋの温度を２００℃～１０００℃の温度範囲内の所定のエッチング温度にまで加熱する。具体的には、不活性ガス供給部２３から処理チャンバ１１内に不活性ガスを供給するとともに、高周波電源２７，３０によってコイル２６及び基台１５に高周波電力を印加する。これにより、処理チャンバ１１内に供給した不活性ガスはプラズマ化され、このプラズマ化により生成したイオンが、基台１５に高周波電力を印加することで生じたバイアス電位によって、基台１５上に載置された炭化ケイ素基板Ｋに入射、衝突する。そして、炭化ケイ素基板Ｋは衝突したイオンのエネルギーを吸収して温度が上昇し、やがてエッチング処理温度で平衡状態に達する。尚、処理チャンバ１１内の圧力は、排気装置３５によって所定の圧力に維持される。
　ついで、炭化ケイ素基板Ｋの温度がエッチング処理温度で平衡状態に達すると、当該炭化ケイ素基板Ｋをエッチングする。具体的には、エッチングガス供給部２１から処理チャンバ１１内にエッチングガスを供給するとともに、保護膜形成ガス供給部２２から処理チャンバ１１内に保護膜形成ガスを供給し、高周波電源２７，３０によってコイル２６及び基台１５に高周波電力を印加する。これにより、処理チャンバ１１内に供給したエッチングガス及び保護膜形成ガスはプラズマ化される。そして、エッチングガスのプラズマ化により生成したイオンや反応種によって炭化ケイ素基板Ｋがエッチングされるとともに、保護膜形成ガスのプラズマ化により生成したイオンや反応種が炭化ケイ素基板Ｋ中のケイ素原子と化学反応して炭化ケイ素基板Ｋの表面に保護膜が形成される。このようにして、炭化ケイ素基板Ｋのエッチングと、保護膜の形成とが並行して行われ、保護膜によって保護されつつ、炭化ケイ素基板Ｋのエッチングが進行し、炭化ケイ素基板Ｋにテーパ状の凹部が形成する。尚、処理チャンバ１１内の圧力は、排気装置３５によって所定の圧力に維持される。
　因みに、本例のプラズマエッチング方法を適用してエッチングガスであるＳＦ６ガスを２００ｓｃｃｍ、保護膜形成ガスであるＯ２ガスを８０～２２０ｓｃｃｍ内の所定の流量で処理チャンバ内に供給し、コイル印加電力２０００Ｗ、バイアス電力３００Ｗ、処理チャンバ内圧力１０Ｐａの条件にて、ＮｉマスクＭが形成された炭化ケイ素基板Ｋをエッチングしたところ、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、側壁全体が直線的なテーパ状の凹部が形成した。具体的には、図４（ａ）は、Ｏ２ガスを１００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ内に供給した場合（実施例１）に炭化ケイ素基板Ｋに形成した凹部の形状を示した図であり、図４（ｂ）は、Ｏ２ガスを１７７ｓｃｃｍの流量で供給した場合（実施例２）に形成した凹部の形状を示した図である。実施例１においては、テーパ角度θ１が７０．８°、底部幅が２１５．８μｍ、深さが６２μｍのテーパ状凹部が形成し、実施例２においては、テーパ角度θ２が７３．４°、底部幅が２１５．８、深さが７３．９μｍのテーパ状凹部が形成した。
　ここで、実施例１と実施例２のテーパ角度θを比較すると、Ｏ２ガスの流量が多い実施例２の方がテーパ角度θが大きくなっており、Ｏ２ガスの流量を増加させることによってテーパ角度θは大きくなる傾向を示している。尚、本願発明者らによれば、Ｏ２ガスの流量を調整することで、７０～７５°の間でテーパ角度を制御することができる。
　また、形成する凹部の寸法は、上記各実施例で形成した凹部の寸法に限られるものではなく、底部幅が１０～５００μｍ、深さが１０～２００μｍの凹部を形成することができる。
　また、上記実施例において、ＮｉマスクＭに対する炭化ケイ素基板Ｋのエッチング選択比は２００～１０００という高い値を示す。これは、高温化でＳＦ６ガス及びＯ２ガスを用いることで、イオンによるスパッタリングが主体のエッチングではなく、ラジカルなどの反応種との化学反応が主体のエッチングとなり、スパッタリングが主体のエッチングの度合いが少ないため、化学反応が主体のエッチングが起こらないＮｉマスクＭはエッチングされ難いの対して、化学反応が主体のエッチングが起こる炭化ケイ素基板Ｋはエッチングされ易くなり、選択比が高くなるものと考えられる。また、ＮｉマスクＭがエッチングされ難いため、マスクとしての役割を果たすために必要なＮｉマスクＭの成膜量が少なくても済む。また、スパッタリング主体のエッチングの度合いが少ないため、Ｎｉ以外の材料に対する選択比も高く、例えば、Ｎｉより成膜及びエッチング後の除去が容易なＳｉＯ２をマスクとして使用できる。更に、Ｎｉマスクがエッチングされ難いことにより、マスク幅の後退が起き難いため、マスク幅通りの底部幅を有する凹部を形成することができる。
　このように、凹部がテーパ形状となるのは、以下の理由によるものだと考えられる。上例においては、プラズマ化されたＯ２ガスによる凹部側壁への保護膜の形成と、プラズマ化されたＳＦ６ガスによる等方性エッチングとのバランスがとれた状態で、凹部を形成するようにしており、凹部の側壁上部には、ほとんど保護膜が形成していない、或いは、形成しているが膜厚が薄い。したがって、側壁上部とそれ以外の部位とでは、前者の方が選択的に等方性エッチングされ易く、側壁上部の形状が改善され、凹部側壁が直線的になるとともに、側壁上部以外の部位は、保護膜によって保護されつつエッチングされテーパ状になり、凹部は側壁全体が直線的なテーパ形状となる。
　また、Ｏ２ガスの供給流量が多い方が、テーパ角度θが大きくなる傾向を示しているが、これは、以下の理由によるものだと考えられる。Ｏ２ガスの供給流量が多い方が保護膜の形成が進行し易く、側壁上部へも保護膜の形成が進行し易いため、側壁上部における等方性エッチングが進行し難くなる。したがって、側壁上部のエッチング速度が若干変化し、テーパ角度の異なるテーパ状凹部を形成することができる。
　尚、図４（ａ）及び（ｂ）においては、エッチング処理前とエッチング処理後とでマスク幅に大きな変化が見られず、凹部の底部幅がマスク幅通りにエッチングされている。
　一方、エッチングガスであるＳＦ６ガスを２００ｓｃｃｍの流量で供給し、保護膜形成ガスであるＯ２ガスを８０～２２０ｓｃｃｍ外の所定の流量で処理チャンバ内に供給し、コイル印加電力２０００Ｗ、バイアス電力３００Ｗ、処理チャンバ内圧力１０Ｐａの条件にて炭化ケイ素基板Ｋをエッチングしたところ、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、側壁が直線的なテーパ状の凹部は形成しなかった。具体的には、図５（ａ）は、２０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ内に供給した場合に炭化ケイ素基板Ｋに形成した凹部の形状を示したものであり、同図から見て取れるように、マスク直下部やその近傍がえぐれたボウイング形状になっている。また、図５（ｂ）は、ＳＦ６ガスを２００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスを４００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ内に供給した場合に形成した凹部の形状を示したものであり、同図より、側壁が丸みを帯びた凹部が形成する。
　Ｏ２ガスの供給流量を２０ｓｃｃｍとした場合に、炭化ケイ素基板Ｋにボウイング形状の凹部が形成した理由としては、Ｏ２ガスの供給流量が少なすぎるため、側壁全体に対して保護膜の形成が進行し難くなるため、マスク直下部やその近傍である側壁上部を選択的に等方性エッチングすることができなくなり、側壁が全体的に等方性エッチングされたためだと考えられる。
　また、Ｏ２ガスの供給流量を４００ｓｃｃｍとした場合に、側壁が丸みを帯びた凹部が形成した理由としては、Ｏ２ガスの供給流量が多すぎるため、側壁上部の大部分が保護膜に覆われて等方性エッチングが進行し難くなり、側壁上部の一部のみしか等方的にエッチングされず、形状が改善しきらなかったためだと考えられる。
　以上のように、本発明に係るプラズマエッチング方法は、エッチングガスとともに保護膜形成ガスを供給するようにし、保護膜形成ガスの供給流量を調整することによって、炭化ケイ素基板に側壁全体が直線的なテーパ状の凹部を形成することができる。また、テーパ状凹部のテーパ角度を制御することもできる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
　上例において、プラズマ発生装置２５は、コイル２６が上チャンバ１２の外周部に上下に並設されているが、これに限られるものではなく、例えば、上チャンバ１２の外部（例えば上チャンバ１２の天板上方）に配設した構成の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発生装置としても良い。
　１　　エッチング装置
　１１　処理チャンバ
　１５　基台
　２０　ガス供給装置
　２１　エッチングガス供給部
　２２　保護膜形成ガス
　２３　不活性ガス供給部
　２５　プラズマ生成装置
　２６　コイル
　２７　高周波電源
　３０　高周波電源
　３５　排気装置
　Ｋ　　炭化ケイ素基板（ワイドギャップ半導体基板）
　Ｍ　　Ｎｉマスク（マスク）
　Ｈ　　保護膜

Claims (6)

  1. 　プラズマ化したエッチングガスを用いて、処理チャンバ内に配置された基台上に載置されるワイドギャップ半導体基板をエッチングし、該ワイドギャップ半導体基板にテーパ状のエッチング構造を形成するプラズマエッチング方法であって、
    　前記ワイドギャップ半導体基板の表面に開口部を有するマスクを形成する工程と、
    　前記ワイドギャップ半導体基板を前記処理チャンバ内の基台上に載置して、該ワイドギャップ半導体基板を２００℃以上に加熱する工程と、
    　前記エッチングガス及び保護膜形成ガスを前記処理チャンバ内に供給し、該エッチングガス及び保護膜形成ガスをプラズマ化する工程と、
    　前記ワイドギャップ半導体基板が載置された基台にバイアス電位を印加して、前記ワイドギャップ半導体基板をエッチングする工程とを行うプラズマエッチング方法において、
    　前記保護膜形成ガスの供給流量を調整することにより、形成されるエッチング構造のテーパ状態を制御することを特徴とするプラズマエッチング方法。
  2. 　前記マスクは、ニッケル、或いは、二酸化ケイ素から構成されてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマエッチング方法。
  3. 　前記ワイドギャップ半導体基板は、炭化ケイ素から構成された基板であることを特徴とする請求項１記載のプラズマエッチング方法。
  4. 　前記マスクは、ニッケル、或いは、二酸化ケイ素から構成されてなることを特徴とする請求項３記載のプラズマエッチング方法。
  5. 　前記エッチングガスはフッ素系ガスであり、前記保護膜形成ガスは酸素系ガスであることを特徴とする請求項１乃至４記載のプラズマエッチング方法。
  6. 　前記エッチングガスは六フッ化硫黄ガスであり、前記保護膜形成ガスは酸素ガスであり、
    　前記六フッ化硫黄ガスを１００～１０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ内に供給するとともに、前記酸素ガスを、六フッ化硫黄ガスの流量に対して５０～１００％の流量で処理チャンバ内に供給するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４記載のプラズマエッチング方法。
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