JPH0817169B2 - プラズマエッチング方法 - Google Patents
プラズマエッチング方法Info
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- JPH0817169B2 JPH0817169B2 JP63056112A JP5611288A JPH0817169B2 JP H0817169 B2 JPH0817169 B2 JP H0817169B2 JP 63056112 A JP63056112 A JP 63056112A JP 5611288 A JP5611288 A JP 5611288A JP H0817169 B2 JPH0817169 B2 JP H0817169B2
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- Japan
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- etching
- gas
- plasma
- shape
- silicon
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマエッチング方法に係り、特に被加
工物の微細エッチング加工に好適なプラズマエッチング
方法に関するものである。
工物の微細エッチング加工に好適なプラズマエッチング
方法に関するものである。
近年シリコン集積回路の高集積化に伴なって、シリコ
ン深溝によりアイソレーションやシリコン深孔によるキ
ャパシタ形成等シリコン基板を加工する技術が実用化さ
れている。シリコン基板の加工ではアスベスト比が高く
（1:4〜1:10）、特に形状の制御が重要である。
ン深溝によりアイソレーションやシリコン深孔によるキ
ャパシタ形成等シリコン基板を加工する技術が実用化さ
れている。シリコン基板の加工ではアスベスト比が高く
（1:4〜1:10）、特に形状の制御が重要である。
従来シリコン基板のエッチングは、いわゆるリアクテ
ィブイオンエッチング（RIE）装置により低圧力（１〜1
0mTorr）の塩素系ガスプラズマを使用して行われてい
た。この場合、低圧力でエッチングすることによりイオ
ンの方向性を強めることによってエッチングの異方性を
確保している。
ィブイオンエッチング（RIE）装置により低圧力（１〜1
0mTorr）の塩素系ガスプラズマを使用して行われてい
た。この場合、低圧力でエッチングすることによりイオ
ンの方向性を強めることによってエッチングの異方性を
確保している。
また、最近では、例えば、ケミカルソサエティ，プラ
ズマ処理に関する第５図シンポジュウム論文集，第552
頁〜第567頁（Proc,of the 5th Sympodium on Plasma P
rocessing,the Electrochemical Soc.,PP552〜567）で
論じられているように、ハロカーボン系ガスとSF6の組
合せによる、いわゆる側壁保護形プロセスを使用し、カ
ソードカップルのエッチング装置でのエッチングも試み
られている。
ズマ処理に関する第５図シンポジュウム論文集，第552
頁〜第567頁（Proc,of the 5th Sympodium on Plasma P
rocessing,the Electrochemical Soc.,PP552〜567）で
論じられているように、ハロカーボン系ガスとSF6の組
合せによる、いわゆる側壁保護形プロセスを使用し、カ
ソードカップルのエッチング装置でのエッチングも試み
られている。
上記従来技術の問題点を以下に述べる。
1. RIE装置によるエッチング この方法では塩素系ガスを使用し、塩素イオンとシリ
コンとの反応によりエッチングを行っている。イオンの
方向性をそろえるため低い圧力でエッチングするこの方
法では以下のような問題点がある。
コンとの反応によりエッチングを行っている。イオンの
方向性をそろえるため低い圧力でエッチングするこの方
法では以下のような問題点がある。
シリコンのエッチング速度が小さい。
このため複数のシリコンウェーハを同時に処理する
バッチ式のエッチング装置が使用されるが、同一バッチ
内でのエッチング速度の均一性が悪い。
バッチ式のエッチング装置が使用されるが、同一バッチ
内でのエッチング速度の均一性が悪い。
大きな高周波パワーを必要とするためイオンエネル
ギーが大きく、シリコン基板のダメージが大きい。
ギーが大きく、シリコン基板のダメージが大きい。
2. アノードカップリング装置によるエッチングでは、
公知例に示されているように充分な異方性が得られな
い。
公知例に示されているように充分な異方性が得られな
い。
本発明の目的は、異方性・量産性に優れ、また被加工
物へのダメージの小さいプラズマエッチング方法を提供
することにある。
物へのダメージの小さいプラズマエッチング方法を提供
することにある。
上記目的は、プラズマエッチング方法を炭素を含む側
壁保護用ガス（C2Br2F4）とエッチングガスとの流量比
を固定し、それにエッチング形状制御用ガスとして塩素
（Cl2），アルゴン（Ar），キセノン（Xe）およびクリ
プト（Kr）ガスの内の少なくとも一種類のガスを、同時
に混合した混合ガスをプラズマ化し、該プラズマにより
被加工物をエッチングする方法とすることにより、達成
される。
壁保護用ガス（C2Br2F4）とエッチングガスとの流量比
を固定し、それにエッチング形状制御用ガスとして塩素
（Cl2），アルゴン（Ar），キセノン（Xe）およびクリ
プト（Kr）ガスの内の少なくとも一種類のガスを、同時
に混合した混合ガスをプラズマ化し、該プラズマにより
被加工物をエッチングする方法とすることにより、達成
される。
炭素を含む側壁保護ガスは、側壁保護のための保護膜
形成を、またエッチングガスはエッチングを進行させ
る。これに、エッチング形状制御用ガスとしてCl2,Ar,X
eおよびKrの内の少なくとも一種類のガスを添加するこ
とで、形状制御がより微細にコントロールされる。
形成を、またエッチングガスはエッチングを進行させ
る。これに、エッチング形状制御用ガスとしてCl2,Ar,X
eおよびKrの内の少なくとも一種類のガスを添加するこ
とで、形状制御がより微細にコントロールされる。
以下、本発明の一実施例を説明する。
第１図〜第３図はC2Br2F4とSF6ガスによるシリコン基
板１の加工形状を示す。ここで、C2Br2F4は側壁保護用
ガスであり、また、SF6はエッチングガスである。SF6の
流量比が小さい場合には第１図のようにシリコン基板１
のエッチングが進むにつれて溝幅もしくは孔径が小さく
なるいわゆる順テーパ形の形状となる。SF6の流量比を
大きくしていくと第２図のようにテーパ角が大きくなっ
て垂直形状に近くなりついには第３図のように垂直な形
状が得られる。この垂直形状が得られるときのSF6流量
比は、加工されるシリコン基板１のウェハサイズ・被エ
ッチング面積（マスクが形成されていない部分の面積）
・パターンサイズ・パターン形状などや、また他のプロ
セス条件によって変化するが、およそ２％から30％の間
である。
板１の加工形状を示す。ここで、C2Br2F4は側壁保護用
ガスであり、また、SF6はエッチングガスである。SF6の
流量比が小さい場合には第１図のようにシリコン基板１
のエッチングが進むにつれて溝幅もしくは孔径が小さく
なるいわゆる順テーパ形の形状となる。SF6の流量比を
大きくしていくと第２図のようにテーパ角が大きくなっ
て垂直形状に近くなりついには第３図のように垂直な形
状が得られる。この垂直形状が得られるときのSF6流量
比は、加工されるシリコン基板１のウェハサイズ・被エ
ッチング面積（マスクが形成されていない部分の面積）
・パターンサイズ・パターン形状などや、また他のプロ
セス条件によって変化するが、およそ２％から30％の間
である。
次に第４図に示したように順テーパ形状から第５図に
示したように垂直形状に変化したときに、同時にアンダ
ーカットが発生する場合がある。アンダーカットが発生
すると垂直形状が得られても寸法のシフトが発生するた
めデパイス特性上好ましくない。このような場合には、
第６図に示すようにアンダーカットが発生しない条件で
C2Br2F4をSF6の流量比を固定し、これにCl2もしくはAr
もしくはXeもしくはKrの内の少なくとも一種類のガスを
添加してやると第７図のようにアンダーカットを発生さ
せることなく垂直形状を得ることができる。このように
Cl2・Ar・Xe・Krは微妙な形状制御を可能にする役割を
果たす。また第７図に示したように、これらのガスを添
加すると、溝もしくは孔の底部に丸みがつく効果があ
る。これは溝・孔加工の次の工程での溝・孔の内部への
成膜におけるカバレッジおよび、溝・孔の角部における
ストレスの問題において有利なものである。
示したように垂直形状に変化したときに、同時にアンダ
ーカットが発生する場合がある。アンダーカットが発生
すると垂直形状が得られても寸法のシフトが発生するた
めデパイス特性上好ましくない。このような場合には、
第６図に示すようにアンダーカットが発生しない条件で
C2Br2F4をSF6の流量比を固定し、これにCl2もしくはAr
もしくはXeもしくはKrの内の少なくとも一種類のガスを
添加してやると第７図のようにアンダーカットを発生さ
せることなく垂直形状を得ることができる。このように
Cl2・Ar・Xe・Krは微妙な形状制御を可能にする役割を
果たす。また第７図に示したように、これらのガスを添
加すると、溝もしくは孔の底部に丸みがつく効果があ
る。これは溝・孔加工の次の工程での溝・孔の内部への
成膜におけるカバレッジおよび、溝・孔の角部における
ストレスの問題において有利なものである。
また第８図に示すようにC2Br2F4＋SF6のみのエッチン
グでは溝もしくは孔のエッチングが進むにつれ、急に細
くなる現象が発生する場合がある。この場合にもCl2も
しくはArもしくはXeもしくはKrの内の少なくとも一種類
のガスを添加することにより第９図のように垂直形状を
得ることができる。
グでは溝もしくは孔のエッチングが進むにつれ、急に細
くなる現象が発生する場合がある。この場合にもCl2も
しくはArもしくはXeもしくはKrの内の少なくとも一種類
のガスを添加することにより第９図のように垂直形状を
得ることができる。
第10図にはゲート材料３をエッチングした場合の加工
形状を示す。ゲート材料３としては次のような膜に適用
できる。
形状を示す。ゲート材料３としては次のような膜に適用
できる。
ｉ）多結晶シリコン ii）タングステン・チタン・モリブデンなどの高融点金
属 iii） ii）のシリコン化合物 iv） ｉ）とiii）の多層膜 以上の実施例では有磁場マイクロ波プラズマエッチン
グ装置において得られた例を示したが、ガスをプラズマ
化し、プラズマと被加工物との反応によりエッチングを
行う装置であれば、プロセス条件を適正化することによ
り同様な特性が得られるものと考えられる。
属 iii） ii）のシリコン化合物 iv） ｉ）とiii）の多層膜 以上の実施例では有磁場マイクロ波プラズマエッチン
グ装置において得られた例を示したが、ガスをプラズマ
化し、プラズマと被加工物との反応によりエッチングを
行う装置であれば、プロセス条件を適正化することによ
り同様な特性が得られるものと考えられる。
また、本実施例では垂直に加工できることを強調した
が、シリコン深溝・深孔の加工において求められる形状
は使用目的により異なり、順テーパの方が良い場合もあ
る。この点についても本発明によれば、C2Br2F4とSF6の
流量比もしくは添加するガス（Cl2・Ar・Xe・Kr）の流
量を制御することにより順テーパから垂直まで容易に加
工形状をコントロールすることができることも優位な特
徴である。
が、シリコン深溝・深孔の加工において求められる形状
は使用目的により異なり、順テーパの方が良い場合もあ
る。この点についても本発明によれば、C2Br2F4とSF6の
流量比もしくは添加するガス（Cl2・Ar・Xe・Kr）の流
量を制御することにより順テーパから垂直まで容易に加
工形状をコントロールすることができることも優位な特
徴である。
以上の実施例によれば、シリコン基板を加工する上で
形状制御が容易で、シリコンエッチング速度も大きく、
また大きなイオンエネルギーを必要としないためダメー
ジも小さい。従ってシリコン基板を量産性よく加工でき
る。
形状制御が容易で、シリコンエッチング速度も大きく、
また大きなイオンエネルギーを必要としないためダメー
ジも小さい。従ってシリコン基板を量産性よく加工でき
る。
本発明によれば、異方性，量産性に優れ、また被加工
物へのダメージの小さいプラズマエッチング方法を提供
できる効果がある。
物へのダメージの小さいプラズマエッチング方法を提供
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図〜第10図は、本発明の一実施例を示すもので、第
１図〜第９図はシリコン基板のエッチング形状を示す縦
断面図、第10図はゲート材料膜のエッチング形状を示す
縦断面図である。 １……シリコン基板、２……マスク、３……ゲート材料
膜、４……下地膜
１図〜第９図はシリコン基板のエッチング形状を示す縦
断面図、第10図はゲート材料膜のエッチング形状を示す
縦断面図である。 １……シリコン基板、２……マスク、３……ゲート材料
膜、４……下地膜
Claims (1)
- 【請求項１】炭素を含む側壁保護用ガスとしてC2Br2F4
とエッチングガスとしてSF6との流量比を固定し、それ
にエッチング形状制御用ガスとして塩素，アルゴン，キ
セノンおよびクリプトンガスの内の少なくとも一種類の
ガスを、同時に混合した混合ガスをプラズマ化し、該プ
ラズマにより被加工物をエッチングすることを特徴とす
るプラズマエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056112A JPH0817169B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056112A JPH0817169B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01231326A JPH01231326A (ja) | 1989-09-14 |
| JPH0817169B2 true JPH0817169B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=13018003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63056112A Expired - Lifetime JPH0817169B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817169B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0265132A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-03-05 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JP2591209B2 (ja) * | 1990-01-22 | 1997-03-19 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3242113A1 (de) * | 1982-11-13 | 1984-05-24 | Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren zur herstellung einer duennen dielektrischen isolation in einem siliciumhalbleiterkoerper |
| JPS6050923A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Hitachi Ltd | プラズマ表面処理方法 |
| JPS627130A (ja) * | 1985-07-03 | 1987-01-14 | Hitachi Ltd | ドライエツチング方法 |
| JPH0783010B2 (ja) * | 1985-12-20 | 1995-09-06 | 株式会社日立製作所 | エツチング方法 |
| JPS62232927A (ja) * | 1986-04-02 | 1987-10-13 | Toshiba Corp | ドライエツチング方法及び装置 |
| JPH0789545B2 (ja) * | 1986-04-23 | 1995-09-27 | 株式会社日立製作所 | プラズマエッチング方法 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP63056112A patent/JPH0817169B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01231326A (ja) | 1989-09-14 |
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