JPH06291090A - 酸化シリコン膜のドライ・エッチング方法 - Google Patents
酸化シリコン膜のドライ・エッチング方法Info
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- JPH06291090A JPH06291090A JP7721893A JP7721893A JPH06291090A JP H06291090 A JPH06291090 A JP H06291090A JP 7721893 A JP7721893 A JP 7721893A JP 7721893 A JP7721893 A JP 7721893A JP H06291090 A JPH06291090 A JP H06291090A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 深いシリコン酸化膜のトレンチを形成する。
【構成】 シリコン酸化膜２の上にマスクとしてクロム
あるいはクロム合金の膜３を用い、フルオロカーボン系
のガスを用いた反応性イオン・エッチングあるいは反応
性イオンビーム・エッチングを利用することによって、
高選択比と異方性のエッチングができる。それによっ
て、３０μｍより深い、シリコン酸化膜のトレンチを異
方性に形成する。
あるいはクロム合金の膜３を用い、フルオロカーボン系
のガスを用いた反応性イオン・エッチングあるいは反応
性イオンビーム・エッチングを利用することによって、
高選択比と異方性のエッチングができる。それによっ
て、３０μｍより深い、シリコン酸化膜のトレンチを異
方性に形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３次元集積回路、およ
び反応性イオンエッチング技術を用いるホトニクス（ｐ
ｈｏｔｏｎｉｃｓ）集積技術に必要とされる、薄いまた
は厚い、ドープまたはノンドープ酸化シリコン膜の局部
を除去する方法に関するものである。
び反応性イオンエッチング技術を用いるホトニクス（ｐ
ｈｏｔｏｎｉｃｓ）集積技術に必要とされる、薄いまた
は厚い、ドープまたはノンドープ酸化シリコン膜の局部
を除去する方法に関するものである。
【０００２】本発明は、３次元集積回路に有用な酸化シ
リコン膜にホールを形成する、あるいは、ホトニクス技
術に有用な光導波路，光グレーティング，光カップラ等
のような光学部品の製造に特に有益な、任意の深さに酸
化シリコン膜をエッチングする技術に応用することがで
きる。
リコン膜にホールを形成する、あるいは、ホトニクス技
術に有用な光導波路，光グレーティング，光カップラ等
のような光学部品の製造に特に有益な、任意の深さに酸
化シリコン膜をエッチングする技術に応用することがで
きる。
【０００３】
【従来の技術】ドープまたはノンドープ酸化シリコン膜
は、プラズマ・イオンエッチング技術を用いて、成形さ
れてきた。プラズマ・イオンエッチング技術は、反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）、または、フルオロカーボ
ン・ガスＣn Ｆn+2 （ｎ＝１，２，３，…）またはＳＦ
6 ガスまたはＮＦ3 ガスのようなフッ素含有ガスを用い
た反応性イオンビーム・エッチング（ＲＩＢＥ）とする
ことができる。これらプロセスにおいては、ホトリソグ
ラフィ技術によってパターン化されたマスク材料によ
り、基板が被覆される。ドライ・エッチングされた酸化
シリコン膜の深さおよびその異方性は、マスク材料の選
択に依存している。ドープまたはノンドープ酸化シリコ
ン膜は、ホトレジスト，アモルファス・シリコン（ａ−
Ｓｉ），アモルファス・シリコン・カーバイト（ａ−Ｓ
ｉＣ）などのような普通のマスク材料を用いて、成形さ
れてきた。マスク材料としてホトレジストを用いて酸化
シリコン膜をドライ・エッチングすることについては、
ＢＯＵＮＤＵＲ等による研究報告が、ｔｈｅ Ｓｙｍｐ
ｏｓｉｕｍ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，ｐｐ．１８０−１
９１，１９８１に報告されている。酸化シリコン膜に対
するホトレジスト・マスクの選択比は、１〜２であり、
普通のホトレジスト・マスクは、１０００〜１５００オ
ングストロームの薄い酸化シリコン膜のエッチングのみ
に適しており、通常はＶＬＳＩ技術に適していることが
わかっている。しかし、酸化シリコン膜の深いエッチン
グが問題となる場合には、このホトレジストをマスク材
料として用いることはできない。というのは、Ｃn Ｆ
2n+2（ｎ＝１，２，…），ＳＦ6 ，ＮＦ3 などのような
フッ素含有ガスプラズマ内では、選択比が非常に小さ
く、ホトレジストはエッチング・プロセスの間、侵食さ
れる。したがって、非常に厚いホトレジスト・パターン
を設けなければならない。しかし、硬化中の大きな収縮
割れおよび高ＵＶ吸収のために、厚膜のホトレジスト
を、パターン化することは困難である。厚い酸化シリコ
ン膜のエッチングに、フッ素系反応性ガスのみが用いら
れるならば、ホトレジスト・マスクの側壁に、ポリマの
マイクロ・デポジションが形成され、水平に対し８０°
以下の不所望な側壁角を生じさせ、エッチング速度を低
減させる。これは、フルオロカーボン・プラズマ内で
は、多くのＣ−Ｈ結合より成る有機化合物であるホトレ
ジストは、Ｃ−Ｆ−Ｈ系ポリマを生成しながら、フルオ
ロカーボン系ラジカルと容易に反応する。ポリマのこの
マイクロ・デポジションは、Ｏ2 ，Ｈ2 などのような他
の第２のガスと混合するか、あるいは基板と接する雰囲
気のガス圧を減少させることによって、幾分緩和され
る。しかし、このモードの処理でさえも、マイクロ・デ
ポジションの可能性を完全に排除できず、さらに、エッ
チング速度をかなり減少させている。
は、プラズマ・イオンエッチング技術を用いて、成形さ
れてきた。プラズマ・イオンエッチング技術は、反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）、または、フルオロカーボ
ン・ガスＣn Ｆn+2 （ｎ＝１，２，３，…）またはＳＦ
6 ガスまたはＮＦ3 ガスのようなフッ素含有ガスを用い
た反応性イオンビーム・エッチング（ＲＩＢＥ）とする
ことができる。これらプロセスにおいては、ホトリソグ
ラフィ技術によってパターン化されたマスク材料によ
り、基板が被覆される。ドライ・エッチングされた酸化
シリコン膜の深さおよびその異方性は、マスク材料の選
択に依存している。ドープまたはノンドープ酸化シリコ
ン膜は、ホトレジスト，アモルファス・シリコン（ａ−
Ｓｉ），アモルファス・シリコン・カーバイト（ａ−Ｓ
ｉＣ）などのような普通のマスク材料を用いて、成形さ
れてきた。マスク材料としてホトレジストを用いて酸化
シリコン膜をドライ・エッチングすることについては、
ＢＯＵＮＤＵＲ等による研究報告が、ｔｈｅ Ｓｙｍｐ
ｏｓｉｕｍ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，ｐｐ．１８０−１
９１，１９８１に報告されている。酸化シリコン膜に対
するホトレジスト・マスクの選択比は、１〜２であり、
普通のホトレジスト・マスクは、１０００〜１５００オ
ングストロームの薄い酸化シリコン膜のエッチングのみ
に適しており、通常はＶＬＳＩ技術に適していることが
わかっている。しかし、酸化シリコン膜の深いエッチン
グが問題となる場合には、このホトレジストをマスク材
料として用いることはできない。というのは、Ｃn Ｆ
2n+2（ｎ＝１，２，…），ＳＦ6 ，ＮＦ3 などのような
フッ素含有ガスプラズマ内では、選択比が非常に小さ
く、ホトレジストはエッチング・プロセスの間、侵食さ
れる。したがって、非常に厚いホトレジスト・パターン
を設けなければならない。しかし、硬化中の大きな収縮
割れおよび高ＵＶ吸収のために、厚膜のホトレジスト
を、パターン化することは困難である。厚い酸化シリコ
ン膜のエッチングに、フッ素系反応性ガスのみが用いら
れるならば、ホトレジスト・マスクの側壁に、ポリマの
マイクロ・デポジションが形成され、水平に対し８０°
以下の不所望な側壁角を生じさせ、エッチング速度を低
減させる。これは、フルオロカーボン・プラズマ内で
は、多くのＣ−Ｈ結合より成る有機化合物であるホトレ
ジストは、Ｃ−Ｆ−Ｈ系ポリマを生成しながら、フルオ
ロカーボン系ラジカルと容易に反応する。ポリマのこの
マイクロ・デポジションは、Ｏ2 ，Ｈ2 などのような他
の第２のガスと混合するか、あるいは基板と接する雰囲
気のガス圧を減少させることによって、幾分緩和され
る。しかし、このモードの処理でさえも、マイクロ・デ
ポジションの可能性を完全に排除できず、さらに、エッ
チング速度をかなり減少させている。
【０００４】図３は、従来のエッチング・プロセスを示
す図である。図３（ａ）に示すように、酸化シリコン膜
２の厚さとほぼ同じ厚さのホトレジスト・パターン５
が、基板１上にデポジットされている酸化シリコン膜２
上に被覆されている。フッ素含有ガスによる反応性イオ
ン・エッチング技術を用いたドライ・エッチング・プロ
セスの後に、図３（ｂ）に示すように、Ｙ状トレンチ６
を有するエッチド・パターン２（ａ）が得られる。この
エッチド・酸化シリコン膜のテーパリングは、あらゆる
応用において望ましくない。図３（ｃ）は、ホトレジス
ト・パターン５を除去した状態を示している。
す図である。図３（ａ）に示すように、酸化シリコン膜
２の厚さとほぼ同じ厚さのホトレジスト・パターン５
が、基板１上にデポジットされている酸化シリコン膜２
上に被覆されている。フッ素含有ガスによる反応性イオ
ン・エッチング技術を用いたドライ・エッチング・プロ
セスの後に、図３（ｂ）に示すように、Ｙ状トレンチ６
を有するエッチド・パターン２（ａ）が得られる。この
エッチド・酸化シリコン膜のテーパリングは、あらゆる
応用において望ましくない。図３（ｃ）は、ホトレジス
ト・パターン５を除去した状態を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】深いドライエッチング
においては、ａ−Ｓｉまたはａ−ＳｉＣが、マスク材料
として用いられている。これらのマスク材料は、酸化シ
リコン膜に対して、５〜１０の比較的高い選択比を与え
ることができる。しかし、基板表面を損傷することな
く、この種のマスク材料をデポジットするには、シリコ
ン源にシラン（ＳｉＨ4 ）のような有害ガス、および／
または炭素源にアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）のような炭化水
素ガスまたはＣn Ｈ2n+2のようなアルカリ・ガスを用い
た、化学気相成長プロセスが必要になる。これらマスク
材料は、スパッタ技術でデポジットすることができる
が、この場合には、基板表面が損傷を有するようにな
る。他方、これらアモルファス・タイプのマスク材料の
使用は、エッチング・プロセス中のマスクの侵食の故
に、エッチング深さが制限される。また、ある限界を越
えた深い酸化シリコン膜エッチングは、不所望な側壁角
を有するパターンを作成する。酸化シリコン膜のこの非
垂直側壁の形成は、あらゆる応用において、特に、シリ
コン上でのホトニクス集積に有用な光デバイス要素を形
成する場合において、望ましくない。その理由は、深い
酸化シリコン膜のエッチド形状は、光を散乱させ、これ
が光損失を増大させるからである。Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ，ｖｏｌ．８，ｐｐ．１２９２−１２９７，１９９０
に報告されたＹＡＮＡＧＡＷＡ等による研究報告によれ
ば、ＲＩＢＥを用いて２μｍ厚の酸化シリコン膜をエッ
チングするために、マスク材料として０．４μｍ厚のク
ロムを用いている。しかしながら、エッチング・プロセ
スに用いられるガスの種類についての詳細は報告されて
いない。これまでには、フルオロカーボン系の反応性ガ
スあるいは他の反応性ガス中で、クロム、またはホトレ
ジスト，シリコンなどのような普通のマスク材料を用い
て、深い酸化シリコン膜エッチングを行う技術につい
て、研究報告（特許）は公表（公開）されていない。
においては、ａ−Ｓｉまたはａ−ＳｉＣが、マスク材料
として用いられている。これらのマスク材料は、酸化シ
リコン膜に対して、５〜１０の比較的高い選択比を与え
ることができる。しかし、基板表面を損傷することな
く、この種のマスク材料をデポジットするには、シリコ
ン源にシラン（ＳｉＨ4 ）のような有害ガス、および／
または炭素源にアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）のような炭化水
素ガスまたはＣn Ｈ2n+2のようなアルカリ・ガスを用い
た、化学気相成長プロセスが必要になる。これらマスク
材料は、スパッタ技術でデポジットすることができる
が、この場合には、基板表面が損傷を有するようにな
る。他方、これらアモルファス・タイプのマスク材料の
使用は、エッチング・プロセス中のマスクの侵食の故
に、エッチング深さが制限される。また、ある限界を越
えた深い酸化シリコン膜エッチングは、不所望な側壁角
を有するパターンを作成する。酸化シリコン膜のこの非
垂直側壁の形成は、あらゆる応用において、特に、シリ
コン上でのホトニクス集積に有用な光デバイス要素を形
成する場合において、望ましくない。その理由は、深い
酸化シリコン膜のエッチド形状は、光を散乱させ、これ
が光損失を増大させるからである。Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ，ｖｏｌ．８，ｐｐ．１２９２−１２９７，１９９０
に報告されたＹＡＮＡＧＡＷＡ等による研究報告によれ
ば、ＲＩＢＥを用いて２μｍ厚の酸化シリコン膜をエッ
チングするために、マスク材料として０．４μｍ厚のク
ロムを用いている。しかしながら、エッチング・プロセ
スに用いられるガスの種類についての詳細は報告されて
いない。これまでには、フルオロカーボン系の反応性ガ
スあるいは他の反応性ガス中で、クロム、またはホトレ
ジスト，シリコンなどのような普通のマスク材料を用い
て、深い酸化シリコン膜エッチングを行う技術につい
て、研究報告（特許）は公表（公開）されていない。
【０００６】これまでには、深いシリコン・エッチング
についての多くの研究がなされてきた。これらの１つ
が、ＺＨＡＮＧ等により、Ｔｈｅ ｍｅｅｔｉｎｇ ｏ
ｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ，Ｅｘｔ．Ａｂｓｔ．ｎｏ．２７３，ｐｐ．３８４，
Ｆａｌｌ，１９９２に報告され、および他のものが特開
昭６１−２５６７２８号公報に開示されている。これら
両ケースにおいては、シリコンの深いエッチングは、高
選択比を与えることのできる適切なマスク材料を選択す
ることにより行われている。これまでは、深い酸化シリ
コン膜のドライ・エッチングについてはあまり注意が払
われていなかった。酸化シリコン膜のドライ・エッチン
グにおいても、フッ素含有ガスによる反応性イオン・エ
ッチング技術を用いて、任意の深さまで、酸化シリコン
膜の急速なドライおよび局部的な異方性エッチングに対
するマスク材料を提供することが高く望まれている。こ
のようなプロセスは、３次元および普通のＶＬＳＩ技術
による、電子要素の製造およびボンディングに非常に有
用である。これはまた、シリコン上の酸化シリコンが、
シリカ系光導波路の製造に、および、シリコン基板上の
多数の光要素を接続するために用いられる、シリコン上
のハイブリッド・ホトニクス集積の応用に有用である。
についての多くの研究がなされてきた。これらの１つ
が、ＺＨＡＮＧ等により、Ｔｈｅ ｍｅｅｔｉｎｇ ｏ
ｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔ
ｙ，Ｅｘｔ．Ａｂｓｔ．ｎｏ．２７３，ｐｐ．３８４，
Ｆａｌｌ，１９９２に報告され、および他のものが特開
昭６１−２５６７２８号公報に開示されている。これら
両ケースにおいては、シリコンの深いエッチングは、高
選択比を与えることのできる適切なマスク材料を選択す
ることにより行われている。これまでは、深い酸化シリ
コン膜のドライ・エッチングについてはあまり注意が払
われていなかった。酸化シリコン膜のドライ・エッチン
グにおいても、フッ素含有ガスによる反応性イオン・エ
ッチング技術を用いて、任意の深さまで、酸化シリコン
膜の急速なドライおよび局部的な異方性エッチングに対
するマスク材料を提供することが高く望まれている。こ
のようなプロセスは、３次元および普通のＶＬＳＩ技術
による、電子要素の製造およびボンディングに非常に有
用である。これはまた、シリコン上の酸化シリコンが、
シリカ系光導波路の製造に、および、シリコン基板上の
多数の光要素を接続するために用いられる、シリコン上
のハイブリッド・ホトニクス集積の応用に有用である。
【０００７】本発明の目的は、ドープまたはノンドープ
の酸化シリコン膜の深いエッチングを可能とするドライ
エッチング方法を提供することにある。
の酸化シリコン膜の深いエッチングを可能とするドライ
エッチング方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化シリコン
膜の深いエッチング方法を提供する。本発明を用いれ
ば、垂直方向のエッチング・プロセスは速くなり、基板
表面上の任意の深さまで、酸化シリコン膜の制御可能な
正確なエッチド形状を作製することが可能になる。本発
明の他の面によれば、酸化シリコン膜を正確に通る深い
ホールを作製する方法を提供する。本発明は、１ミクロ
ン以上の解像度を与え、および、９０°に非常に近い傾
斜角を有する深い垂直なエッチド壁を与え、これにより
シリコン上の任意の深さにまで、あるいはホトニクス集
積回路に光デバイス要素を作製するのが望ましいような
他の表面まで、酸化シリコンの微細な深いラインを作製
することに、本発明の方法を応用することを可能にして
いる。本発明は、主に、クロムまたはクロム合金（ニッ
ケル・クロムのような）である単一のマスク材料を使用
することにより構成されている。クロムまたはクロム合
金は、ＲＩＢＥまたはＲＩＥのような最も有効な反応性
イオン・エッチング技術を用いるフッ素含有ガスプラズ
マ環境に適している。クロムは、その硬さおよび小さな
グレイン・サイズの故に、マスク材料として選択され
る。また、Ｃn Ｆ2n+2（ｎ＝１，２，…），ＳＦ6 ，ま
たはＮＦ3 などのようなフッ素含有ガスプラズマ内で
は、クロムのマスクは次のように活性フッ素と反応し、 Ｃr ＋Ｆ→Ｃr Ｆx （ｘ＝２および３） Ｃr Ｆx 揮発性化合物を生成する。
膜の深いエッチング方法を提供する。本発明を用いれ
ば、垂直方向のエッチング・プロセスは速くなり、基板
表面上の任意の深さまで、酸化シリコン膜の制御可能な
正確なエッチド形状を作製することが可能になる。本発
明の他の面によれば、酸化シリコン膜を正確に通る深い
ホールを作製する方法を提供する。本発明は、１ミクロ
ン以上の解像度を与え、および、９０°に非常に近い傾
斜角を有する深い垂直なエッチド壁を与え、これにより
シリコン上の任意の深さにまで、あるいはホトニクス集
積回路に光デバイス要素を作製するのが望ましいような
他の表面まで、酸化シリコンの微細な深いラインを作製
することに、本発明の方法を応用することを可能にして
いる。本発明は、主に、クロムまたはクロム合金（ニッ
ケル・クロムのような）である単一のマスク材料を使用
することにより構成されている。クロムまたはクロム合
金は、ＲＩＢＥまたはＲＩＥのような最も有効な反応性
イオン・エッチング技術を用いるフッ素含有ガスプラズ
マ環境に適している。クロムは、その硬さおよび小さな
グレイン・サイズの故に、マスク材料として選択され
る。また、Ｃn Ｆ2n+2（ｎ＝１，２，…），ＳＦ6 ，ま
たはＮＦ3 などのようなフッ素含有ガスプラズマ内で
は、クロムのマスクは次のように活性フッ素と反応し、 Ｃr ＋Ｆ→Ｃr Ｆx （ｘ＝２および３） Ｃr Ｆx 揮発性化合物を生成する。
【０００９】このような揮発性化合物Ｃr Ｆx （ｘ＝２
および３）の沸点は、タンタル，チタン，モリブデン，
アルミニウム，シリコンなどのような、他の一般的なマ
スク材料の沸点よりもかなり高い。
および３）の沸点は、タンタル，チタン，モリブデン，
アルミニウム，シリコンなどのような、他の一般的なマ
スク材料の沸点よりもかなり高い。
【００１０】本発明によれば、クロム膜は、酸化シリコ
ン膜上に普通にデポジットされる。次に、ホトリソグラ
フィ技術を用いて所望のパターンを作製する。マスク・
パターンの形状は、次のドライ・エッチング・プロセス
から生じる酸化シリコン・プロファイルを決定するに際
し、重要な役割を果たす。このため、クロムのマスク材
料の滑らかなパターンが、非常に重要となる。クロム膜
をパターニングするには、通常、市販のエッチャントを
水に希釈したウエット・エッチャントを用いることがで
きる。不所望なクロムのエッチングに、１００％のエッ
チャントを用いるならば、クロムのパターン側壁にラフ
・エッジ（ｒｏｕｇｈ ｅｄｇｅ）が形成される。滑ら
かなパターンを得るためには、ＣＣｌ4 またはＣｌ2 ま
たはＯ2の反応性ガスを用いるドライ・エッチング技術
が適しており、この技術は、垂直な酸化シリコン・エッ
チド形状の達成をさらに助ける。酸化シリコン膜上の滑
らかなクロム・パターンは、また、改良リフトオフ法を
用いて実現できる。
ン膜上に普通にデポジットされる。次に、ホトリソグラ
フィ技術を用いて所望のパターンを作製する。マスク・
パターンの形状は、次のドライ・エッチング・プロセス
から生じる酸化シリコン・プロファイルを決定するに際
し、重要な役割を果たす。このため、クロムのマスク材
料の滑らかなパターンが、非常に重要となる。クロム膜
をパターニングするには、通常、市販のエッチャントを
水に希釈したウエット・エッチャントを用いることがで
きる。不所望なクロムのエッチングに、１００％のエッ
チャントを用いるならば、クロムのパターン側壁にラフ
・エッジ（ｒｏｕｇｈ ｅｄｇｅ）が形成される。滑ら
かなパターンを得るためには、ＣＣｌ4 またはＣｌ2 ま
たはＯ2の反応性ガスを用いるドライ・エッチング技術
が適しており、この技術は、垂直な酸化シリコン・エッ
チド形状の達成をさらに助ける。酸化シリコン膜上の滑
らかなクロム・パターンは、また、改良リフトオフ法を
用いて実現できる。
【００１１】クロム・マスクのパターンを有する酸化シ
リコン膜を、反応性フルオロカーボン・ガスプラズマ、
または、酸化シリコンと急激に反応して揮発性物質を作
る他の揮発性フッ素含有ガスプラズマに、暴露させる。
このとき、揮発性物質は、クロム・マスクとはあまり反
応しない。というのは、プラズマ・プロセスの間に形成
される、それらの揮発性化合物は、高い沸点を有するか
らである。ガスプラズマ環境内で発生する化学プロセス
は、酸化シリコンを永久的な揮発性状態にすることがで
きる。しかし、一定の条件の下では、ラジカルと反応し
た後のクロム・マスク材料は、酸化シリコンと反応した
後に作られる揮発性物質と比べて、あまり揮発性でない
化合物を生成し、これがエッチングの選択比を増大させ
る。クロムまたはその合金よりなるマスク材料を用い
て、フッ素含有ガスプラズマ内で、酸化シリコンをエッ
チングする場合には、ホトレジストのような他の普通の
マスク材料のように、クロム・マスク材料上にマイクロ
・デポジションが形成される可能性はない。特にマスク
材料上でのマイクロ・デポジションを防止することは、
９０°の傾斜角を有するエッチド酸化シリコンの側壁を
形成することを可能にする。また、この処理モードは、
深い酸化シリコン膜の異方性のエッチングを得るのに、
重要な役割を果たしている。良好な異方性および良好な
選択比を達成するには、１ｍＴｏｒｒのガス圧および２
５〜４５ｓｃｃｍのガス流量の下で、エッチングを行わ
なければならない。例えば１．０ｍＴｏｒｒ以上の高ガ
ス圧下でのエッチング処理は、６０以上の高選択比を得
ることを可能にする。
リコン膜を、反応性フルオロカーボン・ガスプラズマ、
または、酸化シリコンと急激に反応して揮発性物質を作
る他の揮発性フッ素含有ガスプラズマに、暴露させる。
このとき、揮発性物質は、クロム・マスクとはあまり反
応しない。というのは、プラズマ・プロセスの間に形成
される、それらの揮発性化合物は、高い沸点を有するか
らである。ガスプラズマ環境内で発生する化学プロセス
は、酸化シリコンを永久的な揮発性状態にすることがで
きる。しかし、一定の条件の下では、ラジカルと反応し
た後のクロム・マスク材料は、酸化シリコンと反応した
後に作られる揮発性物質と比べて、あまり揮発性でない
化合物を生成し、これがエッチングの選択比を増大させ
る。クロムまたはその合金よりなるマスク材料を用い
て、フッ素含有ガスプラズマ内で、酸化シリコンをエッ
チングする場合には、ホトレジストのような他の普通の
マスク材料のように、クロム・マスク材料上にマイクロ
・デポジションが形成される可能性はない。特にマスク
材料上でのマイクロ・デポジションを防止することは、
９０°の傾斜角を有するエッチド酸化シリコンの側壁を
形成することを可能にする。また、この処理モードは、
深い酸化シリコン膜の異方性のエッチングを得るのに、
重要な役割を果たしている。良好な異方性および良好な
選択比を達成するには、１ｍＴｏｒｒのガス圧および２
５〜４５ｓｃｃｍのガス流量の下で、エッチングを行わ
なければならない。例えば１．０ｍＴｏｒｒ以上の高ガ
ス圧下でのエッチング処理は、６０以上の高選択比を得
ることを可能にする。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を説明する断面図
である。
である。
【００１３】まず、図１（ａ）に示すように、ドープま
たはノンドープ酸化シリコン膜２を、従来方法で基板１
上にデポジットする。続いて、クロムまたはクロム合金
よりなるマスク３を、酸化シリコン膜２上にデポジット
する。続いて、ホトリソグラフィ技術を用いて、所望形
状のパターンを開口する。クロム・パターンを形成する
には、ウエット・エッチングまたはドライ・エッチング
を用いることができる。水に１：１の割合で希釈された
化学エッチャントは、クロム・マスクのかなり良好なシ
ャープなエッジを与えることができるが、最良のマスク
・パターンを得るには、酸素ガス内でドライ・エッチン
グを行うことが望ましい。マスク・パターンを開口した
後、不所望な酸化シリコン部分を、最も有効な反応性イ
オン・エッチング技術を用いて、フッ素含有反応性ガス
プラズマ内でエッチングする。図１（ｂ）に、エッチン
グされたパターンを２（ａ）で示す。４は、エッチング
により形成された垂直エッチド・トレンチである。
たはノンドープ酸化シリコン膜２を、従来方法で基板１
上にデポジットする。続いて、クロムまたはクロム合金
よりなるマスク３を、酸化シリコン膜２上にデポジット
する。続いて、ホトリソグラフィ技術を用いて、所望形
状のパターンを開口する。クロム・パターンを形成する
には、ウエット・エッチングまたはドライ・エッチング
を用いることができる。水に１：１の割合で希釈された
化学エッチャントは、クロム・マスクのかなり良好なシ
ャープなエッジを与えることができるが、最良のマスク
・パターンを得るには、酸素ガス内でドライ・エッチン
グを行うことが望ましい。マスク・パターンを開口した
後、不所望な酸化シリコン部分を、最も有効な反応性イ
オン・エッチング技術を用いて、フッ素含有反応性ガス
プラズマ内でエッチングする。図１（ｂ）に、エッチン
グされたパターンを２（ａ）で示す。４は、エッチング
により形成された垂直エッチド・トレンチである。
【００１４】ＲＩＢＥまたはＲＩＥを用いて、フッ素含
有反応性ガスプラズマに接触して、または離れて、酸化
シリコン膜をエッチングするに際し、マスク材料とし
て、クロムまたはその合金が用いられるので、任意の深
さまでの深い酸化シリコン膜のエッチングを、数千オン
グストローム厚さのマスク材料で行うことができる。こ
れは、ホトリソグラフィ技術のみを用いて、良好なパタ
ーン解像度で実施することができる。さらに、このマス
ク材料は、フッ素含有反応性ガスプラズマまたはそのラ
ジカルに対して強いので、マスク材料はそのエッジが侵
食されず、クロム上へポリマのマイクロ・デポジション
が形成されるおそれはない。したがって、図１（ｃ）に
示すように、深くエッチングされた酸化シリコン膜の垂
直側壁を実現できる。このことは、酸化シリコン膜のエ
ッチングに、普通のマスク材料、および、２種以上の反
応性ガスの組み合わせを用いる場合には、非常に困難で
ある。
有反応性ガスプラズマに接触して、または離れて、酸化
シリコン膜をエッチングするに際し、マスク材料とし
て、クロムまたはその合金が用いられるので、任意の深
さまでの深い酸化シリコン膜のエッチングを、数千オン
グストローム厚さのマスク材料で行うことができる。こ
れは、ホトリソグラフィ技術のみを用いて、良好なパタ
ーン解像度で実施することができる。さらに、このマス
ク材料は、フッ素含有反応性ガスプラズマまたはそのラ
ジカルに対して強いので、マスク材料はそのエッジが侵
食されず、クロム上へポリマのマイクロ・デポジション
が形成されるおそれはない。したがって、図１（ｃ）に
示すように、深くエッチングされた酸化シリコン膜の垂
直側壁を実現できる。このことは、酸化シリコン膜のエ
ッチングに、普通のマスク材料、および、２種以上の反
応性ガスの組み合わせを用いる場合には、非常に困難で
ある。
【００１５】また、この処理モードは、良好な異方性エ
ッチングを決定する。例えば、図２に示すように、フル
オロカーボンを用いたＲＩＢＥの場合、１ｍＴｏｒｒの
ガス圧，１．０Ｗ／ｃｍ2 のマイクロ波電力，２５〜４
５ｓｃｃｍのガス流量下で、エッチングが行われるなら
ば、深い酸化シリコン膜エッチングに対し良好な異方性
を得ることが可能である。
ッチングを決定する。例えば、図２に示すように、フル
オロカーボンを用いたＲＩＢＥの場合、１ｍＴｏｒｒの
ガス圧，１．０Ｗ／ｃｍ2 のマイクロ波電力，２５〜４
５ｓｃｃｍのガス流量下で、エッチングが行われるなら
ば、深い酸化シリコン膜エッチングに対し良好な異方性
を得ることが可能である。
【００１６】例えば、０．７５ｍＴｏｒｒの低圧下、お
よび、１．０〜１．５Ｗ／ｃｍ2 のマイクロ波電力動作
で、Ｃ2 Ｆ6 のようなフルオロカーボン・ガスを用い
て、酸化シリコン膜に対して６０以上の選択比を得るこ
とができた。また、例えば１ｍＴｏｒｒ以上の高ガス圧
で、および、前と同じ条件のマイクロ波電力で、ＲＩＢ
Ｅ技術では選択比を１００以上に増大できた。フルオロ
カーボン・ガス（例えばＣ2 Ｆ6 ）によるＲＩＢＥ技術
を用いて、約９０°の側壁角度を有して、３０μｍ以上
にわたり酸化シリコン膜をエッチングできることがわか
った。酸化シリコン膜にホールを形成する本発明は、集
積回路および３次元集積回路において、電子要素を形成
する応用には極めて適している。酸化シリコン膜の深い
垂直エッチングは、また、シリコンまたはガラス基板上
に、光デバイス要素例えばシリカ系光導波路を作製する
ことにも適用できる。
よび、１．０〜１．５Ｗ／ｃｍ2 のマイクロ波電力動作
で、Ｃ2 Ｆ6 のようなフルオロカーボン・ガスを用い
て、酸化シリコン膜に対して６０以上の選択比を得るこ
とができた。また、例えば１ｍＴｏｒｒ以上の高ガス圧
で、および、前と同じ条件のマイクロ波電力で、ＲＩＢ
Ｅ技術では選択比を１００以上に増大できた。フルオロ
カーボン・ガス（例えばＣ2 Ｆ6 ）によるＲＩＢＥ技術
を用いて、約９０°の側壁角度を有して、３０μｍ以上
にわたり酸化シリコン膜をエッチングできることがわか
った。酸化シリコン膜にホールを形成する本発明は、集
積回路および３次元集積回路において、電子要素を形成
する応用には極めて適している。酸化シリコン膜の深い
垂直エッチングは、また、シリコンまたはガラス基板上
に、光デバイス要素例えばシリカ系光導波路を作製する
ことにも適用できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明を用いれば、ドープまたはノンド
ープの酸化シリコン膜の３０μｍ以上の深さのエッチン
グが、９０°に近い傾斜角度で可能となる。これは、Ｒ
ＩＢＥのようなフッ素含有ガスを用いたプラズマ・エッ
チング装置において、クロム・マスク材料を用いること
で可能である。
ープの酸化シリコン膜の３０μｍ以上の深さのエッチン
グが、９０°に近い傾斜角度で可能となる。これは、Ｒ
ＩＢＥのようなフッ素含有ガスを用いたプラズマ・エッ
チング装置において、クロム・マスク材料を用いること
で可能である。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図２】ガス流量と側壁角度との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図３】従来技術を説明するための図である。
１ 基板 ２ 酸化シリコン膜 ２（ａ） パターン ３ マスク ４ トレンチ
Claims (3)
- 【請求項１】酸化シリコン膜にドライ・エッチングを行
う方法において、（ａ）厚い酸化シリコン膜に、クロム
またはクロム合金を用いたエッチング・マスクのパター
ンを作製し、（ｂ）フッ素含有ガスを用いた反応性エッ
チング技術を用いて、前記パターンを介して前記酸化シ
リコン膜をエッチングする、ことを特徴とするドライ・
エッチング方法。 - 【請求項２】前記反応性エッチング技術は、反応性イオ
ン・エッチング技術または反応性イオンビーム・エッチ
ング技術であることを特徴とする請求項１記載のドライ
・エッチング方法。 - 【請求項３】前記エッチング・マスクのパターン作製
は、水に希釈されたエッチャントを用いた化学エッチン
グにより、あるいは酸素ガス内でのドライ・エッチング
により行い、前記反応性イオンエッチングまたは反応性
イオンビームエッチングを１ｍＴｏｒｒ程度のガス圧で
２５〜４５ｓｃｃｍのガス流量で行うことを特徴とする
請求項１または２記載のドライ・エッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7721893A JPH06291090A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 酸化シリコン膜のドライ・エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7721893A JPH06291090A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 酸化シリコン膜のドライ・エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291090A true JPH06291090A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13627716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7721893A Pending JPH06291090A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 酸化シリコン膜のドライ・エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06291090A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59132132A (ja) * | 1983-01-17 | 1984-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | 微細パタ−ンの形成方法 |
| JPS63114214A (ja) * | 1986-09-11 | 1988-05-19 | フェアチャイルド セミコンダクタ コーポレーション | 二層マスクを使用するプラズマエッチング |
| JPH0333126A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | ポリフェニレンエーテルの触媒合成法 |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP7721893A patent/JPH06291090A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59132132A (ja) * | 1983-01-17 | 1984-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | 微細パタ−ンの形成方法 |
| JPS63114214A (ja) * | 1986-09-11 | 1988-05-19 | フェアチャイルド セミコンダクタ コーポレーション | 二層マスクを使用するプラズマエッチング |
| JPH0333126A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | ポリフェニレンエーテルの触媒合成法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960910 |