JPS58151027A - エツチング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエツチング方法に関し、詳しくは、サイドエッ
チなしに高い加工精度を達成することのできるエツチン
グ方法に関する。

近年における各種半導体装置の著るしい微細化にともな
い、半導体装置の製造には、従来の湿式エツチングにか
わって、各種ドライエツチングが多く用いられるように
なった。

エッチ液管用いる湿式エツチングでは、ホトレジストパ
ターンの膨潤やサイドエッチのため、正確な加工は困難
であるが、エッチ液を使用しないドライエツチングは、
このようなことがなく、正確な加工が可能であると一般
にいわれている。

しかし、従来一般に用いられているドライエツチングで
は、エツチングの精度と選択性は相反する関係にあり１
両者を両立させるのは困難である。

すなわち、エツチングの加工精度を高めるために、化学
的効果を抑制し、物理的効果を大きくすると、選択性が
低下し、これと反対の条件で框、エツチングの選択性は
向上するが加工精度が低下してしまう。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、高い加工精
ｆ′ｔ−有し、半導体装置の製造に好適な、エツチング
方法ｔ−提供することである。

上記目的を達成する丸め１本発明は、ドライエッチと所
望領域に対するイオン打込みを併用することにより、イ
オン打込み領域のプロファイルに対厄した断面形状を有
する凹部や凸部を形成するものである。

以下１本発明の詳細な説明する。

従来のドライエツチングは、一般に、第１図（ａ）に示
したように、砿エツチング材ｌ上に、たとえばホトレジ
ストパターンなど耐エツチング性のマスクパターン２管
形成して行なわれる。

しかし、従来にドライエツチングの条件を、マスクパタ
ーン２と普エツチング材１とのエツチング速度比（選択
比）が大きくなるように選択すると、第１図中）に示し
たように、アンダーカットとよばれる現象が生じ％マス
クパターン２の下方までエッチされてしまうので、加工
精度は着るしく低下する＠ ドライエツチングの条件を変えて、アンダーカットを減
少させようとすると１選択性が低下し、高い選択比でサ
イドエッチなしにエツチングを行なうことに、極めて困
難であった。

本発明に、上記のように、イオン打込みをドライエッチ
と併用することにより１サイドエツチを防止し、高い精
度の加工を行なうものである。

実施例１ まず、第２図（匈および（ｂ）に示したように、シリコ
ンウェハー３上に、周知の方法によって、マスクパター
ン２を形成した後、Ｇａ”イオンを加速電圧１７ｋＶ、
打込みドーズ量６　Ｘ　１０”　／ｃｍ”という条件で
イオン打込みし、打込み層４を形成した。

第２図（Ｃ）Ｋ示すように、上記マスクパター７２を除
去した後、ＲＦ放電平行平板型エツチング装置を用い、
ＣＦ、　ガス圧０．５トールという条件で、１０分間エ
ツチングを行なうと、第２図（ｄ）に示したように、非
打込み領域５が著るしくエッチされ、打込み領域との間
に、はぼ１００Ｏ人の段差が生じ九。

すなわち、上記条件でイオン打込みを行なった後にドラ
イエツチングを行なうと、打込み領域はほとんどエッチ
されずに非打込み領域のみがエッチされ、しかも、サイ
ドエッチがほとんど起らず。

はぼ垂直な側面が得られた。

イオン打込みを行なわずに、同一の条件でマスクパター
ン管介してエツチングを行なうと、第１図中）に示した
ようにサイドエッチが著るしいが。

本発明によれば、サイドエッチがほとんど生じないので
、極、めて高い精度でエツチング管行なうことができる
。

実施例２ 打込みドーズ量をＩ　Ｘ　１０”　／ｃｐｎ”として、
イオン打込みを行ない、第３図（ａ）Ｋ示すように、打
込み領域６ｔ−形成した後、上記と同一条件でドライエ
ッチを行なうと、実施例１の場合とは反対に、打込み領
域６のエッチ速度が非打込み領域７のエッチ速度よ＃）
はるかに大きく、その結果、第３図（ｂ）に示したよう
に、打込み領域６が深くエッチされて、はぼ８００人の
段差が生じた。

この場合も、実施例１と同様吟、サイドエッチを生ずる
ことなしに、高い精度のエツチングが行なわれることが
確認された。

本発明において、イオン打込みによって起るエツチング
速度の増大またに低下に、打込まれたイオンの種類とド
ーズ量によって定まり、第４図に示した直線人より下の
領域内ならば、イオン打込みによってエツチング速度が
大きくなり、直ＩＩＡより上の領域内ではエツチング速
度は小さくなる。

したがって、たとえば上記のように、■族元素の一種で
あるＧａイオンを６　Ｘ　１０”　／ｃｍ”シリコンウ
ェハーに打込めば、エツチング速度は小さくなり、ｌＸ
ｌ０”／２打込めば、エツチング速度は大きくなる。

また、たとえばドーズ量がＩ　Ｘ　１０”　／３”であ
る場合、打込まれたイオンが、周期律表の１族。

■族もしくは■族元素である場合は、エツチング速度が
大きくなり、■族、■族、■族、■族もしくは■族元素
である場合は、エツチング速度が小さくなる。

第４図に示した結果は、シリコンウェハーにシリコンイ
オン以外の各糧イオン管打込んだ場合であり、禎打込み
物と打込まれ是イオンの種類が異なる場合は、第４図に
示し九ように、ドーズ量によってエツチング速度の増大
または低下が起る。

しかシ、シリコンウェハーにシリコンイオン、あるいは
ゲルマニウムウェハーにゲルマニウムイオンを打込んだ
ときのように、被打込み物と打込まれたイオンが同一の
元素のものである場合は、ドーズ量とは、無関係に打込
み域のエツチング速度が大きくなる。

打込み領域の深さに、イオンの打込み電圧によって定ま
るから、エツチング景（深さ）の制御を打込み電圧によ
って実質的に行なうことが可能である。

本発明において、打込まれるイオンとしては、周期律表
■〜璽族元素の多くのものを使用することができるが、
とくに、半導体デバイス製造の分野において多く使用さ
れるイオンである。Ｂ。

Ａ　ａ　＊　Ｐ　＊　Ｇ　”　ｅ　Ａ　ｔ　ｅ　Ｏ＊　
Ｓ　ｉ　ｍ　Ｎなどを用いて好ましい結果を得られるこ
とが確認され、いずれも極めて良好なエツチングを行な
うことができた。

実施例３ 本発明ｔ−ＭＯ８Ｌ８Ｉプロセスのキャパシタ部加工身
程に適用し九実施例を第５図に示し九。

ＫｅＶ、ドーズ量２Ｘ１０’・Ａザという条件で、Ｓｔ
＋をシリコンウェハー７に打込み、打込み領域９を形成
した。

つぎに、第５図φンに示したように、上記８３０゜膜８
を除去し九ａ−ＣＦａ　を反応ガスとするＲＦ放電円筒
型プラズマエツチングを行なって、上記打込み領域を除
去して孔９′を形成した。

周知の熱酸化法によって、薄いＳｌｙ、膜（１００λ）
８′をキャパシタ部上に形成したｆ（Ｊｆ′ｔ　ｉ　（
Ｃ−））。

本実施例においても、孔９′をサイドエッチなしに高い
精度で形成することができ、小領域上に大きな容量ヲ看
するキャパシタ金形成することができた。

実施例番 上記実施例は、いずれも基板表面と垂直にイオンを打込
み、側面が基板表面と垂直なエツチングを行なった。

本発明は、イオン打込み領域と非打込み領域のエツチン
グ速度の差を利用してエツチングを行なうものであるか
ら、イオンの打込み角ｆを変えることによって、断面形
状の異なるエツチングを行なうことができる。

たとえば、基板を回転させながら、イオン打込みを行な
って、Ｐイオンを斜め方向に打込み（加速電圧５０Ｋｅ
Ｖ、　ドーズ量Ｉ　Ｘ　１０”　／ｃｍ”　）　ｓＣＦ
、を反応ガスとするＲＦ平行平板聾プラズマこのような
断面形状の溝もしくは孔は、上部に配線を設けた場合、
断線の恐れが少ないという利点があり、また、側面が傾
斜したエツチングは、回折格子などの製造にも有用であ
る。

実施例５ 上記説明から明らかなように１本発明によれば、イオン
打込み領域のプロファイルに対応した断面形状を待つよ
うにドライエツチングを行なうことができる。

し友がって、多重イオン打込みを行なって、複雑なプロ
ファイルを有するイオン打込み領域を形成した後、ドラ
イエツチングを行なえば、上記複雑なプロファイルに対
応した断面形状の溝や孔を形成できる。

たとえば、Ｂイオンおよび８１イオンを、それぞれ３０
０Ｋ　ｅＶ、　Ｉ　Ｘ　１０”／ｃＰｎ”および３００
ｘｅｖ、５ｘ１０”／ｃＷＩ”という条件で打込み、第
７図（荀に示すように、シリコンウェハー７に、　イオ
ン打込み領域１０ｔ−形成し友。

つぎにＲＰ放電円筒型プラズマエツチング装置を用い、
ｃｐ、を反応ガスとするエツチングを行ない、第７図（
ｂ）に示したように、上記イオン打込み領域１０のプロ
ファイルに対応し九複雑な断面形状を有する孔１０′が
形成された。このような孔ｉｏ’ｔｚ、バイポーラＩＣ
のアイソレーション領域に用いて好ましい結果を得るこ
とができ、実用上有用である。。

本発明におけるイオン打込みは、マスクを用いて行なっ
てもよいが、マスクを用いることなしに、イオンビーム
によって直接打込んでもよい。

大面積部分のエツチングに、直接打込みを用いるときは
、イオン種とドーズ量を適宜選択して、残余の小面積部
分にイオンを打込み、この小面積部分のエツチング速度
を低下させ、小面積の耐エツチング性領域を形成すれば
よい。

このようにすることによって、大面積部分の選択エツチ
ングを、イオンビームを用いる直接打込みによって、迅
速に行なうことが可能である。

本発明において、エツチング量が不足すると。

打込まれ九イオンが表面に残ることがあるが、エツチン
グ時間を若干延長し九ジ、あるいはエツチング後に、軽
く、熱処理を行なうことによって、容易に除去すること
ができ、イオン打込みによる結晶欠陥も、はとんど残ら
ないことが確認された。

以上説明したように１本発明によれば、イオン打込み領
域のプロファイルに対応した断面形状を有する凹部もし
くは凸部が形成される。し九がって、サイドエッチなし
に高精度のエツチングを行なうことができる。

ドライエツチングとしては、平行平板波プラズマエツチ
ングやマイクロ波プラズマエツチングのみではなく１円
筒型プラズマエツチングなど、従来はサイドエッチが大
きいと埴われた方法を用いることができる。

また、イオン打込みとドライエツチングを併行して行な
うことも可能であシ、所要工程数が減少するので、実用
上便利である。

第８図はその１例を示し、イオン源１１で発生したイオ
ン１２１に加速し、マグネット１３によって質量分離し
た後、プラズマ反応槽１４内において、シリコンウェハ
ーなど被加工物１５に一イオン打込みする。一方、周知
のマイクロ波プラズマエツチング装置によって発生した
プラズマ１６によって上記被加工物１５がエッチさｎる
ので、イオン打込みとプラズマエツチングを併行して行
なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエツチングによって生ずるサイドエッチ
を説明するための断面図、第２図、第３図、第５図、第
６図および第７図は、それぞれ本発明の異なる実施例を
説明するための工程図もしくは断面図、第４図は各種イ
オンを打込んだ場合のエツチング速度のイオン種類およ
びドーズ量依存性を示す直線図、第８図はイオン打込み
とプラズマエツチングを併行して行なうことのできる装
置の１例を示す模式図である。 １．３．７・・・シリコンウェハー、２，８．８・・・
絶縁膜、４，６，９．１０・・・イオン打込み領域、Ｆ
Ｊ１図 （幻 （ｂ） 第　２　図 （１） （ｂ） 第　２　　図 （Ｃ） （ｂ） 冨　　３　　図 （＾９ （ｂ） ′ｆＪ４図 第　　５　　図 （良２ ￥Ｊ５図 （Ｃ） ￥Ｊｔ　　図 第　　７　　図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面領域の所望部分に選択的に形成されたイオン打
   込み領域を有する被加工物をドライエッチして、上記イ
   オン打込み領域のプロファイルに対応した断面形状を有
   する凹部もしくは凸部を形成することを特徴とするエツ
   チング方法。 ２、上記ドライエッチに上記イオン打込み領域を形成し
   た後に行なわれる特許請求の範囲第１墳記載のエツチン
   グ方法。 ３、上記ドライエッチにイオン打込みと併行して行なわ
   れる特許請求の範囲第１項記載のエツチング方法。