JPH06224162A - Dry etching method for semiconductor substrate - Google Patents
Dry etching method for semiconductor substrateInfo
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- JPH06224162A JPH06224162A JP877593A JP877593A JPH06224162A JP H06224162 A JPH06224162 A JP H06224162A JP 877593 A JP877593 A JP 877593A JP 877593 A JP877593 A JP 877593A JP H06224162 A JPH06224162 A JP H06224162A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステップカバレッジを改善できるドライエッ
チング方法を提供する。
【構成】 半導体基板Sの(100)面上に、前記半導
体基板Sの非エッチング部Uを覆うエッチング阻止膜3
を、その端部における層厚が先端に向かう程薄くなるよ
うにテーパ状に形成し、前記半導体基板Sをエッチング
用プラズマの加熱のみにより熱せられる状態で、且つ、
反応性ガス雰囲気中でエッチングする。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a dry etching method capable of improving step coverage. An etching stopper film 3 covering a non-etched portion U of the semiconductor substrate S on a (100) surface of the semiconductor substrate S.
Is formed in a taper shape so that the layer thickness at the end becomes thinner toward the tip, and the semiconductor substrate S is heated only by heating the etching plasma, and
Etch in a reactive gas atmosphere.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板のドライエッ
チング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for semiconductor substrates.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体基板をドライエッチングする方法
として、従来、反応性イオンエッチング法が知られてい
る。このエッチング方法は、反応性ガスを高周波電力の
印加により放電させ、この放電により発生したプラズマ
を用いて半導体基板をエッチングする。この方法により
エッチングすると、半導体基板上のエッチング阻止膜の
存在する領域の平面視での形状が実際にエッチングされ
る領域に適確に対応し、エッチング阻止膜の端部におい
ては、エッチングされた部分とエッチング阻止膜によっ
てエッチングを阻止された部分との間の形状が急峻な段
差状となる。2. Description of the Related Art A reactive ion etching method has been conventionally known as a method for dry etching a semiconductor substrate. In this etching method, a reactive gas is discharged by applying high-frequency power, and the semiconductor substrate is etched using plasma generated by this discharge. When this method is used for etching, the shape of the region on the semiconductor substrate where the etching stop film is present in plan view properly corresponds to the region to be actually etched. The shape between the portion and the portion where etching is stopped by the etching stop film becomes a steep step.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のように、半導体基板の表面に急峻な段差が形成
されると、その表面に例えば薄層の電極等を形成する
と、その形成した層が段差の部分で途切れてしまい、い
わゆるステップカバレッジが悪くなることがあり、改善
が望まれていた。本発明は上記実情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、ステップカバレッジを改善で
きるドライエッチング方法を提供することにある。However, when a steep step is formed on the surface of the semiconductor substrate as in the above-mentioned prior art, when a thin layer electrode or the like is formed on the surface, the formed layer is not formed. Since there is a case that the so-called step coverage is deteriorated due to the break at the step portion, improvement has been desired. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a dry etching method capable of improving step coverage.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法の特徴は、半導体基板の(100)面上に、前記
半導体基板の非エッチング部を覆うエッチング阻止膜
を、その端部における層厚が先端に向かう程薄くなるよ
うにテーパ状に形成し、前記半導体基板をエッチング用
プラズマの加熱のみにより熱せられる状態で、且つ、反
応性ガス雰囲気中でエッチングする点にある。A feature of the dry etching method of the present invention is that an etching stop film for covering a non-etched portion of the semiconductor substrate is formed on the (100) plane of the semiconductor substrate, and a layer thickness at the end portion is small. The point is that the semiconductor substrate is formed in a taper shape so that it becomes thinner toward the tip, and the semiconductor substrate is heated only by heating the etching plasma and is etched in a reactive gas atmosphere.
【0005】[0005]
【作用】本発明の特徴によれば、半導体基板の(10
0)面上にエッチング阻止膜を形成し、その半導体基板
を反応性ガス雰囲気中に配置し、その反応性ガスを放電
させてプラズマ状態にして半導体基板のエッチングを行
う。このプラズマによって半導体基板のうちエッチング
阻止膜が形成されていない領域がエッチングされるので
あるが、これと同時に、エッチング阻止膜自体もわずか
づつエッチングされる。従って、エッチング阻止膜は、
半導体基板のエッチングの進行につれて、エッチング阻
止膜のテーパ状の端部ではそのテーパ状の形状を保持し
ながら端部が後退して行くことになる。According to the features of the present invention, (10
An etching stopper film is formed on the (0) plane, the semiconductor substrate is placed in a reactive gas atmosphere, and the reactive gas is discharged to be in a plasma state to etch the semiconductor substrate. The plasma etches a region of the semiconductor substrate where the etching stop film is not formed, but at the same time, the etching stop film itself is also etched little by little. Therefore, the etching stop film is
As the etching of the semiconductor substrate progresses, the end portion of the etching stopper film recedes while maintaining its tapered shape.
【0006】このように半導体基板及びエッチング阻止
膜の両方のエッチングが進行すると、エッチング開始当
初からエッチン阻止膜が形成されていない部分が継続し
てエッチングされると共に、エッチング阻止膜の端部が
後退して行くことにより新たに露出して行く半導体基板
の表面も順次エッチングされて行くことになる。従っ
て、半導体基板の断面視によるエッチング形状は、エッ
チング阻止膜の端部近傍では、徐々にテーパ状になって
行き、エッチングが進行すると、このテーパ状の部分に
(111)面が露出してくる。When the etching of both the semiconductor substrate and the etching stop film progresses in this way, the portion where the etch stop film is not formed is continuously etched from the beginning of the etching, and the end of the etching stop film recedes. As a result, the surface of the semiconductor substrate that is newly exposed is also sequentially etched. Therefore, the etching shape of the semiconductor substrate in cross section gradually becomes tapered near the end of the etching stop film, and as etching progresses, the (111) plane is exposed at this tapered portion. .
【0007】このとき、半導体基板がプラズマのみによ
って加熱される状態にしてあり、この状態では、(11
1)面のエッチング速度は(100)面のエッチング速
度より十分遅いという性質を有するため、(111)面
が露出している部分ではエッチングがあまり進行しな
い。これにより、エッチング終了時における半導体基板
の断面視によるエッチング形状は、エッチング部と非エ
ッチング部との間の段差部分の上段側にテーパ状の部分
を残すことができるのである。At this time, the semiconductor substrate is heated only by the plasma. In this state, (11
Since the etching rate of the (1) plane is sufficiently slower than the etching rate of the (100) plane, the etching does not proceed so much in the portion where the (111) plane is exposed. As a result, the etching shape in cross section of the semiconductor substrate at the end of etching can leave a tapered portion on the upper step side of the step portion between the etched portion and the non-etched portion.
【0008】[0008]
【発明の効果】上記特徴によれば、半導体基板上におい
て、エッチング部と非エッチング部との間の段差部分の
上段側にテーパ状の部分を残すことができるため、段差
部分に薄層を積層する場合に特に問題となる上段側の端
部における層の途切れを防止することができ、ステップ
カバレッジを改善できるドライエッチング方法を提供す
るに至ったのである。According to the above features, since a tapered portion can be left on the upper side of the step portion between the etched portion and the non-etched portion on the semiconductor substrate, a thin layer is laminated on the step portion. In this case, it has been possible to prevent the breakage of the layer at the end portion on the upper stage side, which is a particular problem in the case of carrying out, and to provide a dry etching method capable of improving step coverage.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1,及
び,図1のA−A断面図を示す図2に示す半導体基板S
に、図5に概略構成を示す反応性イオンエッチング装置
Rを用いて、ストライプ状のエッチング溝を形成する場
合を例にとって説明する。図5に示す反応性イオンエッ
チング装置Rは、エッチング室20を形成する容器21
と、エッチング室20に高周波電力を供給する高周波電
源22とを備えている。エッチング室20内には、エッ
チングを行う半導体基板Sを載置する試料台23と、そ
の試料台23の試料載置面23aを除く部分を囲む状態
で設けられた接地シールド24が備えられている。容器
21の内壁と試料台23とは、高周波電源22からの高
周波電力をエッチング室20内に供給するための電極を
も兼ねており、容器21の内壁は陽極として、試料台2
3は陰極として夫々働く。又、容器21の周壁には、エ
ッチング用の反応性ガスを導入するためのガス導入口2
1aと、容器21内を図示しない真空ポンプにて排気す
るするための排気口21bとが設けられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor substrate S shown in FIG. 1 showing the embodiment of the present invention and FIG.
In addition, a case where a stripe-shaped etching groove is formed by using the reactive ion etching apparatus R whose schematic configuration is shown in FIG. 5 will be described as an example. The reactive ion etching apparatus R shown in FIG. 5 includes a container 21 forming an etching chamber 20.
And a high frequency power supply 22 for supplying high frequency power to the etching chamber 20. The etching chamber 20 is provided with a sample table 23 on which a semiconductor substrate S to be etched is mounted, and a ground shield 24 provided so as to surround a part of the sample table 23 excluding a sample mounting surface 23a. . The inner wall of the container 21 and the sample stage 23 also serve as an electrode for supplying high-frequency power from the high-frequency power source 22 into the etching chamber 20, and the inner wall of the container 21 serves as an anode and the sample stage 2 is used.
3 respectively act as a cathode. Further, a gas introduction port 2 for introducing a reactive gas for etching is provided on the peripheral wall of the container 21.
1a and an exhaust port 21b for exhausting the inside of the container 21 with a vacuum pump (not shown) are provided.
【0010】以下、図1及び図2に示す半導体基板Sを
ドライエッチングする過程を順を追って説明する。n型
GaAs単結晶基板1及びそのn型GaAs単結晶基板
1上に積層したp型GaAs層2とからなる半導体基板
Sのp型GaAs層2上には、図1に示すようにエッチ
ング阻止膜としてのSiO2 膜3がストライプ状に除い
た状態で積層してある。p型GaAs層2上のSiO2
膜3を積層した部分はエッチングせずに残す非エッチン
グ部Uとなる。p型GaAs層2のSiO2 膜3を積層
した面は(100)面としてあり、SiO2 膜3をスト
ライプ状に除いた部分では、p型GaAs層2の(10
0)面が露出している。Hereinafter, a process of dry etching the semiconductor substrate S shown in FIGS. 1 and 2 will be described step by step. On the p-type GaAs layer 2 of the semiconductor substrate S including the n-type GaAs single crystal substrate 1 and the p-type GaAs layer 2 laminated on the n-type GaAs single crystal substrate 1, as shown in FIG. Is laminated in a state where the SiO 2 film 3 is removed in a stripe shape. SiO 2 on the p-type GaAs layer 2
The portion where the film 3 is laminated becomes the non-etched portion U which is left without etching. surface obtained by laminating SiO 2 film 3 of p-type GaAs layer 2 is a (100) plane, in the portion excluding the SiO 2 film 3 in stripes of p-type GaAs layer 2 (10
0) surface is exposed.
【0011】SiO2 膜3の端部すなわちストライプ状
に除いた部分を挟む部分の形状は、図2の断面図に示す
ように、層厚が先端に向かう程薄くなるようにテーパ状
に形成されている。この形状は、フォトリソグラフィー
の技術と、化学エッチング等の等方性のエッチング方法
により作製する。次に、このSiO2 膜3を積層した半
導体基板Sを、反応性イオンエッチング装置Rの試料台
23上に、SiO2 膜3側を上にして載置する。この状
態で、エッチング室20内にガス導入口21aから反応
性ガスを導入する。この反応性ガスとしては、本実施例
のGaAs層のエッチングに対しては、Cl2 ,CCl
4 ,CCl2 F2 ,若しくは,CCl4 /H2 ,又はこ
れらとAr等の希ガスとの混合ガスで良いが、他の結晶
材料のエッチングに対してはその材料に応じた反応性ガ
スを選択すれば良い。As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the SiO 2 film 3 has a tapered shape so as to sandwich the end portion thereof, that is, the portion excluding the striped portion, as shown in the sectional view of FIG. ing. This shape is formed by a photolithography technique and an isotropic etching method such as chemical etching. Next, the semiconductor substrate S having the SiO 2 film 3 laminated thereon is placed on the sample stage 23 of the reactive ion etching apparatus R with the SiO 2 film 3 side facing up. In this state, the reactive gas is introduced into the etching chamber 20 through the gas inlet 21a. As the reactive gas, Cl 2 and CCl are used for etching the GaAs layer of this embodiment.
4 , CCl 2 F 2 , CCl 4 / H 2 , or a mixed gas of these and a rare gas such as Ar may be used, but for etching other crystalline materials, a reactive gas corresponding to the material may be used. Just select it.
【0012】反応性ガスを所定の圧力までエッチング室
20に導入すると、エッチング室20に高周波電源22
から高周波電力を供給する。これによりエッチング室2
0内の反応性ガスは放電によりプラズマ状態となる。こ
のプラズマにより半導体基板Sがエッチングされるので
ある。このとき、半導体基板Sはヒータ等により加熱す
るのではなく、プラズマの加熱のみにより熱せられる状
態としてある。半導体基板Sは、SiO2 膜3から露出
している部分がエッチングされると共に、SiO2 膜3
も徐々にエッチングされていく。SiO2 膜3は、上記
のように層厚が先端に向かう程薄くなるようにテーパ状
となっているため、エッチングされることにより、その
先端が次第に後退して行き、この後退によって露出した
p型GaAs層2の表面もエッチングされて行く。When the reactive gas is introduced into the etching chamber 20 up to a predetermined pressure, the high frequency power source 22 is introduced into the etching chamber 20.
Supply high frequency power from. As a result, the etching chamber 2
The reactive gas in 0 becomes a plasma state due to discharge. The semiconductor substrate S is etched by this plasma. At this time, the semiconductor substrate S is not heated by a heater or the like, but is heated only by heating the plasma. In the semiconductor substrate S, the portion exposed from the SiO 2 film 3 is etched and the SiO 2 film 3 is removed.
Is gradually etched. Since the SiO 2 film 3 is tapered so that the layer thickness becomes thinner toward the tip as described above, the tip gradually recedes by being etched, and the exposed p The surface of the type GaAs layer 2 is also etched.
【0013】従って、図3に示すように、エッチング前
は点線Bに示す形状であったものが、p型GaAs層2
の深さ方向へのエッチングと、SiO2 膜3の先端部分
の後退とが同時進行するすることによって、p型GaA
s層2がエッチングされる部分の形状は、ストライプ状
のエッチング溝Tの肩部2aがテーパ状に変化して行く
のである。Therefore, as shown in FIG. 3, the shape shown by the dotted line B before the etching is changed to the p-type GaAs layer 2 as shown in FIG.
Of the p-type GaA film due to the simultaneous progress of the etching in the depth direction of the film and the receding of the tip portion of the SiO 2 film 3.
The shape of the portion where the s layer 2 is etched is such that the shoulder portion 2a of the stripe-shaped etching groove T changes into a tapered shape.
【0014】このテーパ状の肩部2aに(111)面が
露出すると、半導体基板Sがプラズマの加熱のみにより
熱せられる状態では、(111)面のエッチング速度は
(100)面等のエッチング速度に比べて十分遅いた
め、露出した(111)面はほとんどエッチングされ
ず、一方、(100)面であるエッチング溝Tの底面は
エッチングが進行する。この結果、図4に示すエッチン
グ終了後の断面図ように、エッチング溝Tの肩部2aに
は、(111)面からなるテーパ状の部分が残るのであ
る。尚、図4にはSiO2 膜3を除いた後の状態を示し
てある。When the (111) plane is exposed on the tapered shoulder portion 2a, the etching rate of the (111) plane becomes equal to that of the (100) plane when the semiconductor substrate S is heated only by heating the plasma. Since it is sufficiently slow, the exposed (111) plane is hardly etched, while the bottom surface of the etching groove T, which is the (100) plane, is etched. As a result, as shown in the cross-sectional view after the etching shown in FIG. 4, the shoulder portion 2a of the etching groove T has a tapered portion formed of the (111) plane. Incidentally, FIG. 4 shows a state after the SiO 2 film 3 is removed.
【0015】〔別実施例〕以下、別実施例を列記する。 上記実施例では、半導体基板Sをドライエッチング
するのに、反応性イオンエッチング装置を使用している
が、RIBE装置等の他のドライエッチング装置を使用
しても良い。[Other Embodiments] Other embodiments will be listed below. In the above embodiment, the reactive ion etching apparatus is used for dry etching the semiconductor substrate S, but another dry etching apparatus such as a RIBE apparatus may be used.
【0016】 上記実施例では、半導体基板Sとして
GaAs系の材料を例示して説明したが、InP等の他
の材料でも良い。In the above embodiments, the semiconductor substrate S is described by exemplifying the GaAs material, but other materials such as InP may be used.
【0017】 上記実施例では、エッチング阻止膜と
してSiO2 膜3を用いているが、フォトレジスト等の
他の材料を用いても良い。In the above embodiment, the SiO 2 film 3 is used as the etching stopper film, but other materials such as photoresist may be used.
【0018】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。It should be noted that although reference numerals are given in the claims for convenience of comparison with the drawings, the present invention is not limited to the structures of the accompanying drawings by the entry.
【図1】本発明の実施例にかかる半導体基板の平面図FIG. 1 is a plan view of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例にかかる半導体基板の断面図FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor substrate according to an example of the present invention.
【図3】本発明の実施例にかかるエッチング途中の状態
を示す断面図FIG. 3 is a sectional view showing a state during etching according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例にかかるエッチング後の状態を
示す断面図FIG. 4 is a sectional view showing a state after etching according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例にかかる反応性イオンエッチン
グ装置の概略構成図FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a reactive ion etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 エッチング阻止膜 S 半導体基板 U 非エッチング部 3 Etching stop film S Semiconductor substrate U Non-etching part
Claims (1)
前記半導体基板(S)の非エッチング部(U)を覆うエ
ッチング阻止膜(3)を、その端部における層厚が先端
に向かう程薄くなるようにテーパ状に形成し、前記半導
体基板(S)をエッチング用プラズマの加熱のみにより
熱せられる状態で、且つ、反応性ガス雰囲気中でエッチ
ングする半導体基板のドライエッチング方法。1. A semiconductor substrate (S) on a (100) plane,
The etching stopper film (3) covering the non-etched portion (U) of the semiconductor substrate (S) is formed in a tapered shape so that the layer thickness at the end portion becomes thinner toward the tip, and the semiconductor substrate (S) A method for dry-etching a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate is heated in a reactive gas atmosphere while being heated only by etching plasma.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP877593A JPH06224162A (en) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Dry etching method for semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP877593A JPH06224162A (en) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Dry etching method for semiconductor substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224162A true JPH06224162A (en) | 1994-08-12 |
Family
ID=11702266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP877593A Pending JPH06224162A (en) | 1993-01-22 | 1993-01-22 | Dry etching method for semiconductor substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06224162A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09120954A (en) * | 1995-10-25 | 1997-05-06 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1993
- 1993-01-22 JP JP877593A patent/JPH06224162A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09120954A (en) * | 1995-10-25 | 1997-05-06 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
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