JPH038580B2 - - Google Patents
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- JPH038580B2 JPH038580B2 JP57009941A JP994182A JPH038580B2 JP H038580 B2 JPH038580 B2 JP H038580B2 JP 57009941 A JP57009941 A JP 57009941A JP 994182 A JP994182 A JP 994182A JP H038580 B2 JPH038580 B2 JP H038580B2
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- frequency power
- etching
- gas
- polysilicon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/53—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
- C04B41/5338—Etching
- C04B41/5346—Dry etching
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/26—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials
- H10P50/264—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means
- H10P50/266—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only
- H10P50/267—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only using plasmas
- H10P50/268—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of conductive or resistive materials by chemical means by vapour etching only using plasmas of silicon-containing layers
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は平板形反応装置の接地された電極上
にポリシリコン層とエツチングマスクを備えた基
板を置きプラズマエツチングを施すことにより半
導体集積回路を含む基板上に1μｍ領域までの厚
さを持つポリシリコン構造を形成させる方法に関
する。
にポリシリコン層とエツチングマスクを備えた基
板を置きプラズマエツチングを施すことにより半
導体集積回路を含む基板上に1μｍ領域までの厚
さを持つポリシリコン構造を形成させる方法に関
する。
高密度集積半導体回路に対するポリシリコン構
造形成には現在主として反応性ガスを使用する乾
式エツチング法が利用されている。ポリシリコン
層を対象とする場合乾式エツチングは四フツ化炭
素（CF4）と酸素の混合ガスをエツチングガスと
してトンネル反応炉中で行われることが多い。こ
の方式の欠点は化学的の湿式エツチングと同様に
回り込みエツチングが起ることと侵蝕が不均一に
なることである。この理由から乾式エツチングに
対してトンネル反応炉の代りに板状反応炉を使用
するようになつた。しかし大寸法の構造の形成ま
たは全面的な表面エツチングのような比較的粗大
な工程には従来通りトンネル反応炉が使用されて
いる。
造形成には現在主として反応性ガスを使用する乾
式エツチング法が利用されている。ポリシリコン
層を対象とする場合乾式エツチングは四フツ化炭
素（CF4）と酸素の混合ガスをエツチングガスと
してトンネル反応炉中で行われることが多い。こ
の方式の欠点は化学的の湿式エツチングと同様に
回り込みエツチングが起ることと侵蝕が不均一に
なることである。この理由から乾式エツチングに
対してトンネル反応炉の代りに板状反応炉を使用
するようになつた。しかし大寸法の構造の形成ま
たは全面的な表面エツチングのような比較的粗大
な工程には従来通りトンネル反応炉が使用されて
いる。
板状反応炉を使用する場合次の二つのエツチン
グ過程が考えられる。
グ過程が考えられる。
１ プラズマエツチング：処理基板は接地電極上
に置かれ反応ガスとしてはCF4又はフツ素・塩
素混合ガスが使用される。ガス圧は50乃至
150Paとする。この方法についてはH.Mader
（ECS Spring Meeting 1980、p.274−276）お
よびC.J.Mogab、H.J.Levinstein（J.Vac.Sci.
Technol、17(3)May／June1980、p.721−730）
の発表がある。
に置かれ反応ガスとしてはCF4又はフツ素・塩
素混合ガスが使用される。ガス圧は50乃至
150Paとする。この方法についてはH.Mader
（ECS Spring Meeting 1980、p.274−276）お
よびC.J.Mogab、H.J.Levinstein（J.Vac.Sci.
Technol、17(3)May／June1980、p.721−730）
の発表がある。
２ 反応性スパツタエツチング又はイオンエツチ
ング：処理基板は高周波印加電極上に置かれ、
反応ガスとしては六フツ化イオン（SF6）が窒
素又はヘリウムを輸送ガスとして使用される。
この方法についてはP.A.Gdula（ECS Fall
Meeting 1979.p1524−1526）およびEndo
Kurogi（IEEE Transactions and Electron
Devies、ED−27、８、Aug.1980、p134−
1351）の発表がある。
ング：処理基板は高周波印加電極上に置かれ、
反応ガスとしては六フツ化イオン（SF6）が窒
素又はヘリウムを輸送ガスとして使用される。
この方法についてはP.A.Gdula（ECS Fall
Meeting 1979.p1524−1526）およびEndo
Kurogi（IEEE Transactions and Electron
Devies、ED−27、８、Aug.1980、p134−
1351）の発表がある。
これらの方法はいずれも侵蝕の均一性が低い
か、選択性が低いかあるいは回り込みエツチング
が大きく、集積半導体回路の製作に適した大型の
板状反応炉において実施することは不可能であ
る。
か、選択性が低いかあるいは回り込みエツチング
が大きく、集積半導体回路の製作に適した大型の
板状反応炉において実施することは不可能であ
る。
この発明の目的は一段工程をもつて高い選択的
エツチングと均一な侵蝕を可能にししかも反応炉
の耐久性を高めることができる乾式エツチング方
法を提供することである。
エツチングと均一な侵蝕を可能にししかも反応炉
の耐久性を高めることができる乾式エツチング方
法を提供することである。
この目的は冒頭に挙げたエツチング方法におい
て高周波電力密度を0.1W／cm2以下、反応ガスの
圧力を60Paから120Paの範囲、電極温度を20℃か
ら60℃の範囲に選ぶことによつて達成される。
て高周波電力密度を0.1W／cm2以下、反応ガスの
圧力を60Paから120Paの範囲、電極温度を20℃か
ら60℃の範囲に選ぶことによつて達成される。
0.03乃至0.09W／cm2という極端に低い高周波電
力密度を採用することにより（通常使用される高
周波電力密度はこの10倍程度である）エツチされ
る結晶層の熱発生を極めて低く抑えることがで
き、損傷を最低にすることができる。
力密度を採用することにより（通常使用される高
周波電力密度はこの10倍程度である）エツチされ
る結晶層の熱発生を極めて低く抑えることがで
き、損傷を最低にすることができる。
公知の方法に比べてこの発明の方法はプラズマ
エツチングの過程でエツチング条件が変化するこ
とのない一段工程で実施され、更に板状の反応装
置を最適のプロセス・パラメータを保持したまま
間断なく使用することができるという長所があ
る。
エツチングの過程でエツチング条件が変化するこ
とのない一段工程で実施され、更に板状の反応装
置を最適のプロセス・パラメータを保持したまま
間断なく使用することができるという長所があ
る。
この発明の特に有利な実施例においては電極板
の間隔を20±５mm、電極板の直径を60cmとして高
周波電力Ｐは200W、He対SF6の流量比は２対１
（SF6の流量25c.c.ｍ／min、Heの流量50c.c.ｍ／
min）、ガス圧力は70乃至75Pa、電極温度は30乃
至40℃に選ばれる。
の間隔を20±５mm、電極板の直径を60cmとして高
周波電力Ｐは200W、He対SF6の流量比は２対１
（SF6の流量25c.c.ｍ／min、Heの流量50c.c.ｍ／
min）、ガス圧力は70乃至75Pa、電極温度は30乃
至40℃に選ばれる。
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
第１図にこの発明の方法を実施する板状反応装
置の原理的な構成を示す。この反応装置１は例え
ばアルミニウムの容器２から成り、そのアルミニ
ウム底板３は電極となりその上に処理対象の結晶
板４が置かれる。この電極には導体系５があり又
図に示されていない水循環系が接続され温度を調
節される。同様な導体系６が間隔20mmで対向する
アルミニウム電極７にも設けられ、同調回路８を
通して高周波電源９（発振周波数13.56MHz）に
結ばれている。底板２の外周部分にはSF6・ヘリ
ウム混合反応ガスの導入孔１０がある。ガス状の
反応生成物は自動圧力調整用の絞り弁１１を通し
て回転ポンプ１２によつて吸い出される。処理板
４を乗せた電極底板３は接地される。
置の原理的な構成を示す。この反応装置１は例え
ばアルミニウムの容器２から成り、そのアルミニ
ウム底板３は電極となりその上に処理対象の結晶
板４が置かれる。この電極には導体系５があり又
図に示されていない水循環系が接続され温度を調
節される。同様な導体系６が間隔20mmで対向する
アルミニウム電極７にも設けられ、同調回路８を
通して高周波電源９（発振周波数13.56MHz）に
結ばれている。底板２の外周部分にはSF6・ヘリ
ウム混合反応ガスの導入孔１０がある。ガス状の
反応生成物は自動圧力調整用の絞り弁１１を通し
て回転ポンプ１２によつて吸い出される。処理板
４を乗せた電極底板３は接地される。
第２図に侵蝕速度と高周波電力の関係を示す。
横軸はＷを単位とする高周波電力Ｐであり、縦軸
はｎｍ／minを単位とする侵蝕速度又は選択度
（数値）である。曲線はフオトレジスト（シプ
レー社のAZ1350）のものであり、曲線はポリ
シリコンのもの、曲線はSiO2のものでいずれ
もSF6とHeを反応ガスとして使用する。曲線
はポリシリコン対SiO2の選択度、曲線はポリ
シリコン対フオトレジスト（AZ1350）の選択度
を表わす。
横軸はＷを単位とする高周波電力Ｐであり、縦軸
はｎｍ／minを単位とする侵蝕速度又は選択度
（数値）である。曲線はフオトレジスト（シプ
レー社のAZ1350）のものであり、曲線はポリ
シリコンのもの、曲線はSiO2のものでいずれ
もSF6とHeを反応ガスとして使用する。曲線
はポリシリコン対SiO2の選択度、曲線はポリ
シリコン対フオトレジスト（AZ1350）の選択度
を表わす。
第３図は反応ガス圧力と侵蝕速度又は選択度の
関係を示すもので横軸にガス圧ｐ（Pa）、縦軸に
侵蝕速度（ｎｍ／min）又は選択度（数値）をと
る。曲線はSiO2の侵蝕速度、曲線はポリシ
リコンの侵蝕速度、曲線はそれらの間の選択度
を表わす。
関係を示すもので横軸にガス圧ｐ（Pa）、縦軸に
侵蝕速度（ｎｍ／min）又は選択度（数値）をと
る。曲線はSiO2の侵蝕速度、曲線はポリシ
リコンの侵蝕速度、曲線はそれらの間の選択度
を表わす。
第２図第３図から分るようにポリシリコン対
SiO2の選択度は高周波電力が200Wのときとガス
圧が70乃至75Paのとき100対１以上であり、ポリ
シリコン対フオトレジストの選択度は高周波電力
が200Wのとき40対１以上である。この実験で反
応ガスの流量はSF6が25c.c.ｍ／min、Heが50c.c.
ｍ／minに保たれ、電極板間隔は20mmであり、上
方の電極の温度は40℃から45℃の間、下方の電極
の温度は30℃に保持された。
SiO2の選択度は高周波電力が200Wのときとガス
圧が70乃至75Paのとき100対１以上であり、ポリ
シリコン対フオトレジストの選択度は高周波電力
が200Wのとき40対１以上である。この実験で反
応ガスの流量はSF6が25c.c.ｍ／min、Heが50c.c.
ｍ／minに保たれ、電極板間隔は20mmであり、上
方の電極の温度は40℃から45℃の間、下方の電極
の温度は30℃に保持された。
このように極めて高い侵蝕選択性によりポリシ
リコン層１５の下にある厚さ40nｍの薄いSiO2層
１６の侵蝕深さΔdoxidを2nｍ以下に保ち、第４
図に示すように極端に傾斜した側面の場合にもフ
オトレジスト構造１４の寸法精度を高くすること
ができる。１７は集積回路のSi基板である。
リコン層１５の下にある厚さ40nｍの薄いSiO2層
１６の侵蝕深さΔdoxidを2nｍ以下に保ち、第４
図に示すように極端に傾斜した側面の場合にもフ
オトレジスト構造１４の寸法精度を高くすること
ができる。１７は集積回路のSi基板である。
プラズマ内の電位分布に基きエツチングは等方
性と異方性の混り合つたものとなる。縁端下の回
り込み侵蝕の変動は直径100mmの結晶板において
±0.1μｍ以下である。最高19枚と結晶板を収容す
る反応容器全体に亘つての侵蝕の均一性は極めて
良好であり（変動３％以下）この方法で作られる
起LSIの電気特性の改善に対して大きく寄与す
る。
性と異方性の混り合つたものとなる。縁端下の回
り込み侵蝕の変動は直径100mmの結晶板において
±0.1μｍ以下である。最高19枚と結晶板を収容す
る反応容器全体に亘つての侵蝕の均一性は極めて
良好であり（変動３％以下）この方法で作られる
起LSIの電気特性の改善に対して大きく寄与す
る。
エツチング過程のコントロールはエツチング時
間（500nｍのポリシリコンで完全に被覆されて
いる場合約９分である）によるかプラズマの一つ
の放射スペクトル線の強度変化によつて可能であ
る。
間（500nｍのポリシリコンで完全に被覆されて
いる場合約９分である）によるかプラズマの一つ
の放射スペクトル線の強度変化によつて可能であ
る。
第１図はこの発明の方法を実施するプラズマエ
ツチング装置の原理的断面図、第２図と第３図は
高周波電力又は反応ガス圧力と侵蝕速度の関係を
示す曲線、第４図はこの発明の方法によつて作ら
れたフオトレジスト・ポリシリコン・SiO2・三
重層構造の断面図である。第１図において２：ア
ルミニウム製容器、３：アルミニウム底板、４：
結晶板、７：対向アルミニウム、８：同調回路、
９：高周波電源。
ツチング装置の原理的断面図、第２図と第３図は
高周波電力又は反応ガス圧力と侵蝕速度の関係を
示す曲線、第４図はこの発明の方法によつて作ら
れたフオトレジスト・ポリシリコン・SiO2・三
重層構造の断面図である。第１図において２：ア
ルミニウム製容器、３：アルミニウム底板、４：
結晶板、７：対向アルミニウム、８：同調回路、
９：高周波電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ポリシリコン構造とエツチングマスクを備え
た基板を平行平板型反応装置の接地された電極上
に置き、六フツ化イオウ（SF6）と不活性ガスか
ら成る反応性混合ガス中のプラズマエツチングに
より半導体集積回路を含む基板上に厚さ1μｍ領
域までのポリシリコン構造を製作する方法におい
て、プラズマエツチングの高周波電力密度を
0.1W／cm2以下に、反応ガスの圧力を60乃至120Pa
の範囲に、電極温度を20乃至60℃の範囲に定め、
反応ガスとしてSF6、不活性ガスとしてHeを使
用しHe対SF6の流量比を５対１以下に定め、板
電極間の間隔を20±５mmとすることを特徴とする
ポリシリコン構造を製作する方法。 ２ 高周波電力密度を0.03から0.09W／cm2の間に
定めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の方法。 ３ 円盤状電極の直径が60cmのとき高周波電力を
200W、He対SF6の流量比を２対１、ガス圧力を
70乃至75Pa、電極間隔を20mm、電極温度を30乃
至40℃とすることを特徴とする特許請求の範囲第
１項または第２項記載の方法。 ４ 反応装置として熱安定化されたアルミニウム
電極を持つ回転対称型平板状反応装置を使用する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
項のいずれか１つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813103177 DE3103177A1 (de) | 1981-01-30 | 1981-01-30 | Verfahren zum herstellen von polysiliziumstrukturen bis in den 1 (my)m-bereich auf integrierte halbleiterschaltungen enthaltenden substraten durch plasmaaetzen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57145328A JPS57145328A (en) | 1982-09-08 |
| JPH038580B2 true JPH038580B2 (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=6123690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57009941A Granted JPS57145328A (en) | 1981-01-30 | 1982-01-25 | Method of producing polysilicon structure |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4380489A (ja) |
| EP (1) | EP0057258B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57145328A (ja) |
| CA (1) | CA1165724A (ja) |
| DE (1) | DE3103177A1 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3216823A1 (de) * | 1982-05-05 | 1983-11-10 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von strukturen von aus metallsilizid und polysilizium bestehenden doppelschichten auf integrierte halbleiterschaltungen enthaltenden substraten durch reaktives ionenaetzen |
| US4801554A (en) * | 1983-03-31 | 1989-01-31 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Process for manufacturing a power semiconductor component |
| JPS6021382A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Canon Inc | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPS6058624A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-04 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
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| US4857138A (en) * | 1985-04-03 | 1989-08-15 | Tegal Corporation | Silicon trench etch |
| GB8516537D0 (en) * | 1985-06-29 | 1985-07-31 | Standard Telephones Cables Ltd | Pulsed plasma apparatus |
| IT1200785B (it) * | 1985-10-14 | 1989-01-27 | Sgs Microelettronica Spa | Migliorato procedimento di attaco in plasma (rie) per realizzare contatti metallo-semiconduttore di tipo ohmico |
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| DE3714144C2 (de) * | 1986-05-31 | 1994-08-25 | Toshiba Kawasaki Kk | Verfahren zum chemischen Trockenätzen |
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| DE3628374A1 (de) * | 1986-08-21 | 1988-02-25 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von aus polykristallinem silizium bestehenden schichtstrukturen, insbesondere fuer emitteranschlussgebiete in integrierten halbleiterschaltungen |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1981
- 1981-01-30 DE DE19813103177 patent/DE3103177A1/de active Granted
- 1981-10-16 EP EP81108437A patent/EP0057258B1/de not_active Expired
-
1982
- 1982-01-21 US US06/341,485 patent/US4380489A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-01-25 JP JP57009941A patent/JPS57145328A/ja active Granted
- 1982-01-29 CA CA000395211A patent/CA1165724A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1165724A (en) | 1984-04-17 |
| US4380489A (en) | 1983-04-19 |
| DE3103177C2 (ja) | 1989-09-21 |
| DE3103177A1 (de) | 1982-08-26 |
| EP0057258A3 (en) | 1982-08-25 |
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