JPH0760815B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents

ドライエッチング方法

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JPH0760815B2
JPH0760815B2 JP59137618A JP13761884A JPH0760815B2 JP H0760815 B2 JPH0760815 B2 JP H0760815B2 JP 59137618 A JP59137618 A JP 59137618A JP 13761884 A JP13761884 A JP 13761884A JP H0760815 B2 JPH0760815 B2 JP H0760815B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は平行平板型のドライエッチング方法に関するも
のである。
(従来技術) 反応性スパッタエッチング又は反応性イオンエッチング
は水溶液エッチングに変る数々の利点を有し、半導体製
造の分野において確立された技術である。このエッチン
グ法は、エッチング目的物質に見合ったターゲット電極
被覆部材とエッチング導入ガスとの組合によりエッチン
グ特性の向上を得ることが知られている。
従来、シリコン物質の反応性スパッタエッチングにはタ
ーゲット電極被覆部材に石英(SiO2)又は、アルミ金属
の表面アルミナコーティング(Al2O3)材を用い、エッ
チング導入ガス体には、CCl3F,CCl4,CF4+O2,SiF4
SF6+Cl2,CCl4+Cl2などが用いられてきた。ここでは
高周波電界を印加して発生するプラズマ中の活性イオン
がカソード電極表面近傍のイオンシース帯で加速され被
エッチング試料に垂直入射する物理的なイオン衝撃によ
るスパッタ効果と放電プラズマ中に発生した化学的に活
性な中性分子が被エッチング物質表面で反応して揮発生
成物を生成する化学反応により、エッチングが進行す
る。
(従来技術の問題点) 上記の反応性スパッタエッチング技術も、従来の半導体
素子に用いられて来た。0.5ミクロン以下の多結晶シリ
コンや深さが0.5〜1ミクロン程度のシリコン基板のエ
ッチングではあまり問題点を生じずアンダーカットが少
ない異方性エッチングを可能にし、それらの微細化に対
応できた。近年、微細化した新しい構造の半導体素子の
研究開発が活発に行なわれ、素子の電気的特性のエッチ
ング加工技術依存度が増大している。特に微細素子分離
方法には反応性スパッタエッチング技術を最大限に活用
する深い溝を用いた、いわゆるトレンチアイソレーショ
ンがある。この他、シリコン基板に深い溝を設けた後、
溝側壁を絶縁膜で被覆し、続いて選択エピタキシヤル成
長により学結晶シリコンを溝内に埋込む素子分離方法も
ある。これらのいずれの場合でもシリコン基板の深い溝
堀に際しての微細パターンのエッチング形状が垂直であ
ることと、エッチング表面が荒れずに鏡面を保つこと、
シリコン表面が不純物により汚染されないことなどが必
要である。しかしながら、これらの微細素子分離のシリ
コン基板エッチング加工に前記のごとくエッチング装置
の電極の被覆部材に石英(SiO2)を用い、かつエッチン
グ導入ガスとしてCCl3F,CCl4+Cl2ガスを用いた場合、
シリコン基板(Si)のエッチング深さが0.5〜1ミクロ
ン程度では垂直形状を保っていたが、1.5ミクロンより
深くなると、パターン側壁の中間部がくびれた形状を示
し目的の矩形性の良い形状が得られなかった。また、反
応生成物質の再付着によりエッチング表面に荒れが生じ
たり光素などの不純物原子で汚染させたりして集積回路
の製造歩留りを低下させる原因となっていた。
このため、石英ターゲット被覆部材を用いた場合には、
スパッタエッチング後のC,F等汚層を湿式エッチングを
用いてシリコン表面から取り除いたり、熱酸化法等を用
いて表面回復処理を施す必要性があった。
(発明の目的) 本発明は従来の石英ターゲット電極被覆部材を用いるこ
とによって引起されるエッチング表面の荒れ、不純物質
原子によるエッチング表面汚染エッチングパターン側壁
のくびれ等を防止し、シリコン(Si)の深い溝堀りを必
要とする微細素子分離等に再現性良く使用できることを
目的としてなされたものである。
(発明の構成) 本発明のドライエッチング方法は被エッチング物を電極
上に密接して配置するドライエッチング方法において、
放電プラズマと接する装置内面のうち、少くとも強いイ
オン衝撃をうける表面が窒化硅素で被覆され、しかもエ
ッチング導入ガスとして、四塩化硅素を用いることを特
徴とする。放電方式や、電極形状は問わない。
(発明の原理) 表面被覆部材の構成材料は耐スパッタ性と汚染源になら
ない物質であることが必要で、その中で窒化ケイ素は、
最も適した物質であり、特にエッチング目的物質がシリ
コン(Si)の場合にエッチングガス体として四塩化ケイ
素(SiCl4)を使用する時にその効果は顕著である。
従来、問題点となっていた表面の荒れは、エッチング中
に装置表面から発生する水分や酸素とエッチングガスで
あるSiCl4との反応によってSiO2が生成し、それがエッ
チングマスクとなったことによる。本発明は装置表面か
らの酸素の供給を断つことによりエッチング表面の荒れ
を防ぎ、エッチングパターン断面形状の向上を計ること
にある。また該被覆部材及びエッチング導入ガス体に不
純物質汚染源を含まないため溝堀エッチング後に特に、
汚染層を除去したり、シリコン表面の回復処理を施さな
くても良く、プロセスの簡略化ができる。
(実施例) 本発明の典型的な実施例を図を用いて説明する。第1図
は模式的に示した平行平板型の反応性スパッタエッチン
グ装置である装置は、真空室7の中にターゲット電極1
の上に窒化ケイ素物質のセラミックから成るターゲット
被覆部材2と窒化ケイ素物質のセラミック対向板6から
配置される。まず、前記窒化ケイ素セラミックのターゲ
ット被覆部材の上にシリコン部分を有するエッチング試
料3、を密着配置する。次にステンレス製のエッチング
ガス導入吹出管4より、四塩化ケイ素ガス(SiCl4)を
吹出し、高周波電界5を印加して発生するプラズマ放電
間隔を調整する。そして所定の厚さのSiをエッチングし
た後、高周波電界を止め、試料を取出す。
本発明の実施例では円板状の2つの電極を持つエッチン
グ装置について述べたが、本発明はこの例とほぼ同一状
況となる、多面体電極を持つエッチング装置や、イオン
源を独立して持つ反応性イオンビームエッチング装置を
10-3Torr以上の比較的高圧力の下で使用する場合にも有
効であり、特に、放電方式や電極形状を制限するもので
はない。
また本実施例ではターゲットと対向板の材料がすべて窒
化ケイ素からなる板を用いたが少くとも表面が窒化ケイ
素で被われていればよい。
また本実施例ではガス吹出管4はステンレス製のものを
そのまま用いたが、その表面も窒化ケイ素でコーティン
グすれば、汚染などを更に減少させることができる。
また本実施例ではターゲット2は窒化ケイ素の円板をそ
のまま用いたが、熱放散を良くしたい場合などには試料
3を置く部分を切り抜いた、切り抜きターゲットを使う
とよい。
(発明の効果) 不純物汚染源となる原子を含まない窒化ケイ素セラミッ
クのターゲット電極被覆部材と同じ材質から成る対向板
に四塩化ケイ素のエッチング導入ガスを用いてスパッタ
エッチングを行うことにより、Cなどの汚染層がないエ
ッチング表面が得られた。またSiO2などの再付着を原因
としたエッチング表面の荒れが防止でき、垂直形状をも
つ良好な微細パターンを平滑なエッチング表面が得られ
るなど従来のシリコンの深い溝堀り等における問題点を
解決する利点を有している。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のドライエッチング方法で用いる装置の
概略図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被エッチング物を電極上に密接して配置
    し、放電プラズマと面する装置内面のうち、少なくとも
    強いイオン衝撃をうける表面が窒化硅素で被覆され、し
    かもエッチング導入ガスとして、四塩化硅素を用いるこ
    とを特徴とするドライエッチング方法。
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