JPH01278728A - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
- Publication number
- JPH01278728A JPH01278728A JP10858388A JP10858388A JPH01278728A JP H01278728 A JPH01278728 A JP H01278728A JP 10858388 A JP10858388 A JP 10858388A JP 10858388 A JP10858388 A JP 10858388A JP H01278728 A JPH01278728 A JP H01278728A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- ion
- etching process
- depth
- implanted
- Prior art date
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- Pending
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体基体に異方性エツチングにより開口を形
成するエツチング方法に関する。
成するエツチング方法に関する。
［発明の概要］
本発明は、半導体基体に異方性エツチングにより開口部
を形成するエツチング方法において、半導体基体中に所
定イオンをイオン注入してエッチングを行い、そのイオ
ン注入部のエッチングによる反応生成物の変化から終点
検出を行うことにより、確実な深さの終点検出を行う方
法である。
を形成するエツチング方法において、半導体基体中に所
定イオンをイオン注入してエッチングを行い、そのイオ
ン注入部のエッチングによる反応生成物の変化から終点
検出を行うことにより、確実な深さの終点検出を行う方
法である。
〔従来の技術］
単結晶シリコン基板等の半導体基体に対し、アスペクト
比の高い溝や開口部を形成するいわゆるシリコントレン
チエツチング技術は、大容量メモリー素子のトレンチキ
ャパシタや、高速バイポーラ素子の素子間分離領域など
に応用され、現在の半導体集積回路装置に不可欠な技術
となってきている。
比の高い溝や開口部を形成するいわゆるシリコントレン
チエツチング技術は、大容量メモリー素子のトレンチキ
ャパシタや、高速バイポーラ素子の素子間分離領域など
に応用され、現在の半導体集積回路装置に不可欠な技術
となってきている。
従来、シリコン基板に対してエッチングを行う場合、所
要のエツチングガスを用いて、フォトレジストやシリコ
ン酸化膜等をマスク材料としており、このようなエツチ
ング技術に関しては、例えば「シリコントレンチエツチ
ング」３月刊Ｓｅ（社）１−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗ
ｏｒｌｄ、 １９８５年１２月号、１３５頁〜１４０
頁、 （プレスジャーナル社）にそのソリコントレンチ
エツチング技術が紹介されている。
要のエツチングガスを用いて、フォトレジストやシリコ
ン酸化膜等をマスク材料としており、このようなエツチ
ング技術に関しては、例えば「シリコントレンチエツチ
ング」３月刊Ｓｅ（社）１−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗ
ｏｒｌｄ、 １９８５年１２月号、１３５頁〜１４０
頁、 （プレスジャーナル社）にそのソリコントレンチ
エツチング技術が紹介されている。
また、本発明に先行する技術ではないが、その関連技術
として、新しいデバイス構造の製造技術として注目され
る技術に、高エネルギーイオン注入技術がある。これは
ＩＭｅＶ以上の高エネルギーでイオン注入するものであ
り、このような技術を記載した文献として、例えば、「
Ｓｉへの高エネルギーイオン打ち込み」１月刊Ｓ ｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃＬｏｒＷｏｒｌｄ、 １９８７年１２
月号、６７頁〜７５頁。
として、新しいデバイス構造の製造技術として注目され
る技術に、高エネルギーイオン注入技術がある。これは
ＩＭｅＶ以上の高エネルギーでイオン注入するものであ
り、このような技術を記載した文献として、例えば、「
Ｓｉへの高エネルギーイオン打ち込み」１月刊Ｓ ｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃＬｏｒＷｏｒｌｄ、 １９８７年１２
月号、６７頁〜７５頁。
（プレスジャーナル社）がある。
ところが、上述のシリコントレンチエツチング技術は、
被エツチング物がシリコン基板であることから、他のエ
ツチング材料の異方性エツチングの様に、反応生成物の
モニターや膜厚の干渉モニターといった終点判定法を行
うことができない。
被エツチング物がシリコン基板であることから、他のエ
ツチング材料の異方性エツチングの様に、反応生成物の
モニターや膜厚の干渉モニターといった終点判定法を行
うことができない。
そこで、従来のエツチングでは、−度条件出しを行って
、そのエツチング速度から、必要な深さを得るためのエ
ツチング時間を削り出している。従って、そのトレンチ
エッチングによる開口部の深さが正確なものとはならず
、確実な終点検出法が求められていた。
、そのエツチング速度から、必要な深さを得るためのエ
ツチング時間を削り出している。従って、そのトレンチ
エッチングによる開口部の深さが正確なものとはならず
、確実な終点検出法が求められていた。
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、確実な異
方性エツチングの終点検出を行うようなエツチング方法
の提供を目的とする。
方性エツチングの終点検出を行うようなエツチング方法
の提供を目的とする。
［課題を解決するための手段］
上述の目的を達成するために、本発明のエツチング方法
は、半導体基体に異方性エッチングにより開口部を形成
するエツチング方法において、半導体基体中に所定イオ
ンをイオン注入してから異方性エツチングを行い、その
異方性エッチングによるイオン注入部からの反応生成物
の変化により終点検出を行うことを特徴とする。
は、半導体基体に異方性エッチングにより開口部を形成
するエツチング方法において、半導体基体中に所定イオ
ンをイオン注入してから異方性エツチングを行い、その
異方性エッチングによるイオン注入部からの反応生成物
の変化により終点検出を行うことを特徴とする。
ここで、所定イオンについて例示すると、例えば水素や
砒素等が挙げられる。上記イオン注入は、深いところに
イオン注入部を形成する場合は、ＭｅＶクラスの高エネ
ルギーで行う。また、反応生成物の変化を検出する手段
としては、例えば、発光スペクトル分析やマス（質量）
スペクトル分析等の手段を用いることができる。また、
イオン注入のマスクをそのまま異方性エツチングのマス
クとしても良い。
砒素等が挙げられる。上記イオン注入は、深いところに
イオン注入部を形成する場合は、ＭｅＶクラスの高エネ
ルギーで行う。また、反応生成物の変化を検出する手段
としては、例えば、発光スペクトル分析やマス（質量）
スペクトル分析等の手段を用いることができる。また、
イオン注入のマスクをそのまま異方性エツチングのマス
クとしても良い。
所定イオンのイオン注入を行った場合、半導体基体には
、その投影飛程（プロジェクションレンジ）Ｒｐに対応
した深さのところに不純物を多く含有したイオン注入部
が形成される。そして、異方性エツチングを行った場合
、エツチングが上記イオン注入部に到達したところで、
エッチングレートに変化が生ずる。すると、そのエツチ
ングレートの変化が反応生成物の変化となって現れ、そ
の反応生成物の変化をスペクトル分析等からモニターす
ることで確実な終点検出を図ることが可能となる。
、その投影飛程（プロジェクションレンジ）Ｒｐに対応
した深さのところに不純物を多く含有したイオン注入部
が形成される。そして、異方性エツチングを行った場合
、エツチングが上記イオン注入部に到達したところで、
エッチングレートに変化が生ずる。すると、そのエツチ
ングレートの変化が反応生成物の変化となって現れ、そ
の反応生成物の変化をスペクトル分析等からモニターす
ることで確実な終点検出を図ることが可能となる。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例のエッチング方法は、シリコン基板の深いとこ
ろに高エネルギーイオン注入から所定のイオンを打ち込
み、発光スペクトル分析やマススペクトル分析の手段を
用いて、そのエツチングレートの変化をモニターして、
アスペクト比の高い開口部や溝のエツチングの終点を確
実に検出する方法である。
ろに高エネルギーイオン注入から所定のイオンを打ち込
み、発光スペクトル分析やマススペクトル分析の手段を
用いて、そのエツチングレートの変化をモニターして、
アスペクト比の高い開口部や溝のエツチングの終点を確
実に検出する方法である。
初めに、第１図ａ及び第１図すを参照しながら、本実施
例のプロセスについて説明する。
例のプロセスについて説明する。
まず、第１図ａに示すように、単結晶のシリコン基板１
上に、選択的にイオン注入するための開口部２ａを存し
たマスク層２を形成する。このマスク層２の形成後、高
エネルギーのイオン注入を行う。このイオン注入は、Ｍ
ｅＶクラスの高いエネルギーで行われる。その投影飛程
Ｒｐの深さは、例えば３μｍ〜５μｍ程度の深いものと
され、次の異方性エッチングにより形成するトレンチ開
口部の深さと略等しい深さにする。このような深さにす
ることで、イオンが打ち込まれてなるイオン注入部３と
トレンチ開口部の必要な深さを対応させることができる
。イオン注入部に用いるイオンとしては、後述するよう
に、砒素を用いることができ、また、水素を用いても良
い。
上に、選択的にイオン注入するための開口部２ａを存し
たマスク層２を形成する。このマスク層２の形成後、高
エネルギーのイオン注入を行う。このイオン注入は、Ｍ
ｅＶクラスの高いエネルギーで行われる。その投影飛程
Ｒｐの深さは、例えば３μｍ〜５μｍ程度の深いものと
され、次の異方性エッチングにより形成するトレンチ開
口部の深さと略等しい深さにする。このような深さにす
ることで、イオンが打ち込まれてなるイオン注入部３と
トレンチ開口部の必要な深さを対応させることができる
。イオン注入部に用いるイオンとしては、後述するよう
に、砒素を用いることができ、また、水素を用いても良
い。
次に、第１図すに示すように、異方性エツチングを行う
。このときのマスク層２は、イオン注入の際に用いたも
のと共通にしても良い。そして、異方性エツチングを行
いながら、同時にその発光スペクトルやマススペクトル
をモニターする。そして、エツチングが進み、そのトレ
ンチ開口部４の底部４ｂが上記イオン注入部３に到達し
た時に、エツチングレートの変化が生ずる。このエッチ
ングレートの変化には、エツチングレートが高くなる場
合とエツチングレートが低くなる場合とがある。
。このときのマスク層２は、イオン注入の際に用いたも
のと共通にしても良い。そして、異方性エツチングを行
いながら、同時にその発光スペクトルやマススペクトル
をモニターする。そして、エツチングが進み、そのトレ
ンチ開口部４の底部４ｂが上記イオン注入部３に到達し
た時に、エツチングレートの変化が生ずる。このエッチ
ングレートの変化には、エツチングレートが高くなる場
合とエツチングレートが低くなる場合とがある。
エツチングレートが高くなる場合は、上記イオン注入部
３を形成するためのイオンを例えば砒素とした時であり
、例えばＳ ｉ Ｃ１４＋Ｎ２等のガス系を用いてエッ
チングして行くと、上記イオン注入部３は砒素を多く含
む領域であるため、そのエツチングレートが該イオン注
入部３に到達した時点で高くなる。このエツチングでは
、反応生成物としてＳｉ゛が生成され、エツチングレー
トが尚くなることでＳｉｏもその生成量が多くなる。
３を形成するためのイオンを例えば砒素とした時であり
、例えばＳ ｉ Ｃ１４＋Ｎ２等のガス系を用いてエッ
チングして行くと、上記イオン注入部３は砒素を多く含
む領域であるため、そのエツチングレートが該イオン注
入部３に到達した時点で高くなる。このエツチングでは
、反応生成物としてＳｉ゛が生成され、エツチングレー
トが尚くなることでＳｉｏもその生成量が多くなる。
従って、第２図に示すように、エツチング中に、Ｓｉの
原子線の発光スペクトル又はマススペクトルをモニター
することで、イオン注入部３に到達した時点である時刻
ｔｃにてスペクトル強度が高くなることになる。
原子線の発光スペクトル又はマススペクトルをモニター
することで、イオン注入部３に到達した時点である時刻
ｔｃにてスペクトル強度が高くなることになる。
また、エツチングレートが低くなる場合は、上記イオン
注入部３を形成するためのイオンを例えば水素とした時
であり、例えばＳＦａ ＋ｃｃｘ４等のガス系を用いて
エツチングして行く。すると、水素を多く含む上記イオ
ン注入部３では、発生する水素原子によってエッチャン
トであるＦ” （弗素ラジカル）が取り込まれてしま
い、そのエツチングレートが低下する。従って、第３回
に示すように、イオン注入部３に到達した時刻ｔｃでは
、その反応生成物であるＳｉＦの発光スペクトルやマス
スペクトルのスペクトル強度が減少することになる。
注入部３を形成するためのイオンを例えば水素とした時
であり、例えばＳＦａ ＋ｃｃｘ４等のガス系を用いて
エツチングして行く。すると、水素を多く含む上記イオ
ン注入部３では、発生する水素原子によってエッチャン
トであるＦ” （弗素ラジカル）が取り込まれてしま
い、そのエツチングレートが低下する。従って、第３回
に示すように、イオン注入部３に到達した時刻ｔｃでは
、その反応生成物であるＳｉＦの発光スペクトルやマス
スペクトルのスペクトル強度が減少することになる。
このようにエツチングレートの変化に対応して、そのス
ペクトルの検出強度に変化が見られる。エツチングレー
トの変化は、イオン注入部３の深さ（Ｒｐ）に対応する
ため、終点の深さをイオン注入部３の深さと対応させる
ことで、確実な終点の検出が行われることになる。
ペクトルの検出強度に変化が見られる。エツチングレー
トの変化は、イオン注入部３の深さ（Ｒｐ）に対応する
ため、終点の深さをイオン注入部３の深さと対応させる
ことで、確実な終点の検出が行われることになる。
第４図は、本実施例に用いられるドライエッチング装置
の一例であり、チャンバー１２内に陽極１３、陰極１４
が対向して配置され、陰極工４上にはエツチングすべき
ウェハ１０が載置されている。そして、チャンバー１２
の側壁には、マススペクトル分析を行うための試料導入
部１１が設けられており、この試料導入部１１から第２
図や第３図に示すようなスペクトルの検出が行われる。
の一例であり、チャンバー１２内に陽極１３、陰極１４
が対向して配置され、陰極工４上にはエツチングすべき
ウェハ１０が載置されている。そして、チャンバー１２
の側壁には、マススペクトル分析を行うための試料導入
部１１が設けられており、この試料導入部１１から第２
図や第３図に示すようなスペクトルの検出が行われる。
なお、発光スペクトルを検出する場合も同様にチャンバ
ー１２の内をモニターするようにすることができる。
ー１２の内をモニターするようにすることができる。
上述のように、本実施例のエツチング方法では、そのス
ペクトル強度の検出から、トレンチ開口部の底部の深さ
を確実にモニターすることができる。
ペクトル強度の検出から、トレンチ開口部の底部の深さ
を確実にモニターすることができる。
従って、その開口部の終点判定が確実なものとなり、素
子を再現性良く製造できることになる。
子を再現性良く製造できることになる。
なお、本実施例では、打ち込むイオンを砒素とすると共
にＳ １Ｃ１ａ ＋Ｎｚ系ガスでエツチングし、反応生
成物としてＳｉ゛をモニターする例と、打ち込むイオン
を水素とすると共にＳＦ、 十〇Ｃ１４系ガスでエツチ
ングし、反応生成物としてＳｉＦをモニターする例につ
いて説明したが、本発明はその実施例に限定されず、そ
の他のイオンを打ち込むことができ、その他のエツチン
グガスを用いることもできる。また、他の反応生成物を
モニターすることも可能である。さらに、本発明の要旨
を逸脱しない範囲での種々の変更及び応用が可能である
。
にＳ １Ｃ１ａ ＋Ｎｚ系ガスでエツチングし、反応生
成物としてＳｉ゛をモニターする例と、打ち込むイオン
を水素とすると共にＳＦ、 十〇Ｃ１４系ガスでエツチ
ングし、反応生成物としてＳｉＦをモニターする例につ
いて説明したが、本発明はその実施例に限定されず、そ
の他のイオンを打ち込むことができ、その他のエツチン
グガスを用いることもできる。また、他の反応生成物を
モニターすることも可能である。さらに、本発明の要旨
を逸脱しない範囲での種々の変更及び応用が可能である
。
［発明の効果］
本発明のエツチング方法は、イオン注入で所定の深さに
打ち込んだイオンを利用して、そのエツチングレートの
変化をモニターして正確にエツチングの開口部の底部の
深さを知ることができる。
打ち込んだイオンを利用して、そのエツチングレートの
変化をモニターして正確にエツチングの開口部の底部の
深さを知ることができる。
従って、その開口部の終点判定が確実なものとなり、素
子を再現性良く製造できることになる。
子を再現性良く製造できることになる。
第１図ａ及び第１図すは本発明のエツチング方法の一例
を説明するためのそれぞれ工程断面図、第２図は本発明
のエッチング方法にかかるエツチングレートが高くなる
場合の検出強度の変化を示す特性図、第３図は本発明の
エツチング方法にがかるエツチングレートが低くなる場
合の検出強度の変化を示す特性図、第４図は本発明のエ
ツチング方法に用いられるドライエッチング装置の一例
を示す模式図である。 １・・・シリコン基板 ２・・・マスク層 ３・・・イオン注入部 ４・・・トレンチ開口部 ４ａ・・・底部 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小池 晃（他２名） 合工輩１しギーイオシ打ち込み工程 巽方柱工
・ソ今シグ工程策１図ａ 第１図す 第２図 第３図 ドライエラ＋〉ワ″ｅ（員 第４図
を説明するためのそれぞれ工程断面図、第２図は本発明
のエッチング方法にかかるエツチングレートが高くなる
場合の検出強度の変化を示す特性図、第３図は本発明の
エツチング方法にがかるエツチングレートが低くなる場
合の検出強度の変化を示す特性図、第４図は本発明のエ
ツチング方法に用いられるドライエッチング装置の一例
を示す模式図である。 １・・・シリコン基板 ２・・・マスク層 ３・・・イオン注入部 ４・・・トレンチ開口部 ４ａ・・・底部 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小池 晃（他２名） 合工輩１しギーイオシ打ち込み工程 巽方柱工
・ソ今シグ工程策１図ａ 第１図す 第２図 第３図 ドライエラ＋〉ワ″ｅ（員 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基体に異方性エッチングにより開口部を形成す
るエッチング方法において、 半導体基体中に所定イオンをイオン注入してから異方性
エッチングを行い、その異方性エッチングによるイオン
注入部からの反応生成物の変化により終点検出を行うエ
ッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10858388A JPH01278728A (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10858388A JPH01278728A (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01278728A true JPH01278728A (ja) | 1989-11-09 |
Family
ID=14488489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10858388A Pending JPH01278728A (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01278728A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265316B1 (en) | 1998-04-03 | 2001-07-24 | Nec Corporation | Etching method |
| CN104835755A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-08-12 | 上海华力微电子有限公司 | 一种离子注入损伤深度的测试方法 |
-
1988
- 1988-04-30 JP JP10858388A patent/JPH01278728A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265316B1 (en) | 1998-04-03 | 2001-07-24 | Nec Corporation | Etching method |
| CN104835755A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-08-12 | 上海华力微电子有限公司 | 一种离子注入损伤深度的测试方法 |
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