JPS6037127A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS6037127A JPS6037127A JP58145511A JP14551183A JPS6037127A JP S6037127 A JPS6037127 A JP S6037127A JP 58145511 A JP58145511 A JP 58145511A JP 14551183 A JP14551183 A JP 14551183A JP S6037127 A JPS6037127 A JP S6037127A
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- gas
- silicon
- hydrogen
- etching
- hydrogen chloride
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-
- 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
- H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
- H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ１発明の技術分野
本発明は半導体装置の製造における乾式エツチング方法
に関する。
に関する。
（ｂ）技術の背景
半導体装置はその集積度が高くなるにしたがって微細パ
ターン加工を必要とし、このために各種の乾式エツチン
グ方法が開発されつつある。これらの代表的なものを挙
げると、（ｉ）エツチング材（エッチャント）となるガ
スのプラズマを用いる方法と、（ｉｉ ）エッチャント
となるガスの紫外線照射等によるラジカルを用いる方法
とがある。
ターン加工を必要とし、このために各種の乾式エツチン
グ方法が開発されつつある。これらの代表的なものを挙
げると、（ｉ）エツチング材（エッチャント）となるガ
スのプラズマを用いる方法と、（ｉｉ ）エッチャント
となるガスの紫外線照射等によるラジカルを用いる方法
とがある。
前者はさらに、該プラズマを構成する荷電粒子の運動エ
ネルギーにより被加工物体を飛散させるものと、該プラ
ズマと被加工物体との化学的反応によって揮発性物質を
生成させて除去するものとがある。
ネルギーにより被加工物体を飛散させるものと、該プラ
ズマと被加工物体との化学的反応によって揮発性物質を
生成させて除去するものとがある。
（Ｃ１従来技術と問題点
上記（ｉ）の方法は比較的新しい技術であるが、プラズ
マ衝撃によりシリコン表面にｆ、ｔ］ ｉ＆が生じやす
い、プラズマの空間的分布の不均一性に起因するエツチ
ング速度の不均一により表面状態の不均一性を生じやす
い、器壁もしくは電極表面あるいはこれらに付着した不
純物のプラズマによるスバンタによりシリコン表面が汚
染されやすい、プラズマを安定に発生させるためにガス
圧を高くできないためにエツチング速度が低く、かつ異
方性のエツチングができない場合があり、被加工シリコ
ンの温度制御が困難なためにエツチング速度の再現性が
充分でなく、かつマスクとしてレジストを用いた場合に
これが変゛質じやすい等の欠点があった。一方、（ｉｉ
）の方法としては、古く弗素酸化物あるいは５弗化沃
素等のガスをエッチャントとして用いる方法が提案され
ている（特公昭４ｌ−１０８５）が、エツチングの結果
シリコン表面に生じた不飽和結合（Ｄａｎｇｌｉｎｇ
Ｂｏｎｄ ）に電気的陰性度の大きい酸素あるいは弗素
が結合し、半導体装置の電気的特性に好ましくない＃響
を及ぼす欠点があっノこ。
マ衝撃によりシリコン表面にｆ、ｔ］ ｉ＆が生じやす
い、プラズマの空間的分布の不均一性に起因するエツチ
ング速度の不均一により表面状態の不均一性を生じやす
い、器壁もしくは電極表面あるいはこれらに付着した不
純物のプラズマによるスバンタによりシリコン表面が汚
染されやすい、プラズマを安定に発生させるためにガス
圧を高くできないためにエツチング速度が低く、かつ異
方性のエツチングができない場合があり、被加工シリコ
ンの温度制御が困難なためにエツチング速度の再現性が
充分でなく、かつマスクとしてレジストを用いた場合に
これが変゛質じやすい等の欠点があった。一方、（ｉｉ
）の方法としては、古く弗素酸化物あるいは５弗化沃
素等のガスをエッチャントとして用いる方法が提案され
ている（特公昭４ｌ−１０８５）が、エツチングの結果
シリコン表面に生じた不飽和結合（Ｄａｎｇｌｉｎｇ
Ｂｏｎｄ ）に電気的陰性度の大きい酸素あるいは弗素
が結合し、半導体装置の電気的特性に好ましくない＃響
を及ぼす欠点があっノこ。
（ｄ）発明の目的
本発明は、上記従来の方法における欠点を解消し、シリ
コン表面を均一かつ高速でエツチング可１１ヒとし、こ
れにより電気的特性のすくれた半導体装置を提供可能と
することを目的とする。
コン表面を均一かつ高速でエツチング可１１ヒとし、こ
れにより電気的特性のすくれた半導体装置を提供可能と
することを目的とする。
ｔｅ１発明の構成
本発明は、水素成分およびシリコンと揮発性の化合物を
生じる水素以外の成分を有する雰囲気ガス中でシリコン
に紫外光を照射し、該照射部分におけるシリコンを除去
することを特徴とし、具体的には、雰囲気ガス中に／Ｘ
ロゲン化水素または水素ガスとハロゲンガスの混合ガス
を含ませ、最も好適なハロゲン化水素およびハロゲンガ
スとしてそれぞれ塩化水素および塩素ガスを用いること
を特徴とする。
生じる水素以外の成分を有する雰囲気ガス中でシリコン
に紫外光を照射し、該照射部分におけるシリコンを除去
することを特徴とし、具体的には、雰囲気ガス中に／Ｘ
ロゲン化水素または水素ガスとハロゲンガスの混合ガス
を含ませ、最も好適なハロゲン化水素およびハロゲンガ
スとしてそれぞれ塩化水素および塩素ガスを用いること
を特徴とする。
（ｆ）発明の実施例
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本発明は、紫外光の照射により、例えば塩素（Ｃ１）等
のハロゲンのＭ Ｆｌｕ基（ラジカル）を生じさせてシ
リコン表面のエツチングを行うのであるが、この際に同
様に水素（Ｈ）のラジカルを存在させることが最大の特
徴である。
のハロゲンのＭ Ｆｌｕ基（ラジカル）を生じさせてシ
リコン表面のエツチングを行うのであるが、この際に同
様に水素（Ｈ）のラジカルを存在させることが最大の特
徴である。
すなわち、本発明者は塩化水素をアルゴン（＾ｒ）また
は水素ガスで希釈した比較的高圧の雰囲気す〕で紫外光
を照射してシリコンをエツチングした場合、上記のよう
なプラズマエツチングあるいは弗素酸化物雰囲気中での
紫外光照射による同様のエツチングにおけると比べて平
滑、すなわち均一かつ異方性の高いエツチング面が得ら
れ、また炸裂された半導体素子の電気的特性が安定かつ
再現性において優れていること、とくにＰ−Ｎ接合にお
りる接合リーク電流が低減されていることを見出した。
は水素ガスで希釈した比較的高圧の雰囲気す〕で紫外光
を照射してシリコンをエツチングした場合、上記のよう
なプラズマエツチングあるいは弗素酸化物雰囲気中での
紫外光照射による同様のエツチングにおけると比べて平
滑、すなわち均一かつ異方性の高いエツチング面が得ら
れ、また炸裂された半導体素子の電気的特性が安定かつ
再現性において優れていること、とくにＰ−Ｎ接合にお
りる接合リーク電流が低減されていることを見出した。
種々の実験結果から、この機構は雰囲気中に存在する水
素成分が、塩素成分によるシリコンの急速なエツチング
を適度に緩衝するとともに、紫外光によって生成した水
素ラジカルがエツチングされたシリコン表面の不飽和結
合（Ｄａｎｇｌｉｎｇ Ｂｏｎｄ）と結合し、該表面を
電気的および化学的に安定化させるごとによるものと推
察される。
素成分が、塩素成分によるシリコンの急速なエツチング
を適度に緩衝するとともに、紫外光によって生成した水
素ラジカルがエツチングされたシリコン表面の不飽和結
合（Ｄａｎｇｌｉｎｇ Ｂｏｎｄ）と結合し、該表面を
電気的および化学的に安定化させるごとによるものと推
察される。
ずなわぢ、塩素等のハロゲン成分は紫外光の照射によっ
てラジカルを生じ、該ハロゲン原子のラジカルはシリコ
ンの表面において、例えば四塩化シリコン（ＳｉＣＩ４
）を生ずる。該５ｉＣＩ４は揮発性であるために該シ
リコン表面から離脱する。このようにして、新しく現れ
たシリコン表面が漸次エツチングされる。
てラジカルを生じ、該ハロゲン原子のラジカルはシリコ
ンの表面において、例えば四塩化シリコン（ＳｉＣＩ４
）を生ずる。該５ｉＣＩ４は揮発性であるために該シ
リコン表面から離脱する。このようにして、新しく現れ
たシリコン表面が漸次エツチングされる。
ところで、塩素等のハロゲンは一般にエツチング速度が
高いために、シリコン表面に何等かの物理的形状の不均
一さく例えば、傷あるいは塵埃粒子等）が存在している
と、該不拘−さが強調される傾向がある。これに対して
水素等の比較的不活性あるいは不活性ガスが存在すると
、１ノチングが異方性を失わない程度に緩ｆＪｉされ、
上記のようにして生ずる不均一さが無くなり、平清なエ
ツチング面が得られる。
高いために、シリコン表面に何等かの物理的形状の不均
一さく例えば、傷あるいは塵埃粒子等）が存在している
と、該不拘−さが強調される傾向がある。これに対して
水素等の比較的不活性あるいは不活性ガスが存在すると
、１ノチングが異方性を失わない程度に緩ｆＪｉされ、
上記のようにして生ずる不均一さが無くなり、平清なエ
ツチング面が得られる。
また、雰囲気中に水素成分が含まれている場合（例えば
水素ガスあるいは塩化水素からの水素）、紫外光の照射
により該水素原子のラジカルが生じ、上記のようにして
エンチングされた直後のシリコン表面に新しく形成され
ノ、−不飽和結合手と結合してこれを飽和する。その結
果法シリコン表面ば電気的および化学的に安定化し、こ
こ７に形成される半導体素子の電気的特性が安定化され
、かつその再現性が向上されるのである。
水素ガスあるいは塩化水素からの水素）、紫外光の照射
により該水素原子のラジカルが生じ、上記のようにして
エンチングされた直後のシリコン表面に新しく形成され
ノ、−不飽和結合手と結合してこれを飽和する。その結
果法シリコン表面ば電気的および化学的に安定化し、こ
こ７に形成される半導体素子の電気的特性が安定化され
、かつその再現性が向上されるのである。
前記のような従来の同種のエンチング方法においては、
例えば雰囲気ガスとして前記弗素酸化物を用いた場合に
は、該ガス中の酸素成分がシリコン表面の不飽和結合手
と結合して該表面に電子ドナー準位を形成する。また、
たとえエツチング雰囲気中に酸素成分が存在しない場合
であっても、シリコンを大気中に取り出した時にその表
面における前記不飽和結合手は大気中の酸素と結合して
同様の準位を形成する。その結果、このような状態でエ
ツチングされたシリコン表面においては、表面で所望の
電気的特性が得られない結果となる。
例えば雰囲気ガスとして前記弗素酸化物を用いた場合に
は、該ガス中の酸素成分がシリコン表面の不飽和結合手
と結合して該表面に電子ドナー準位を形成する。また、
たとえエツチング雰囲気中に酸素成分が存在しない場合
であっても、シリコンを大気中に取り出した時にその表
面における前記不飽和結合手は大気中の酸素と結合して
同様の準位を形成する。その結果、このような状態でエ
ツチングされたシリコン表面においては、表面で所望の
電気的特性が得られない結果となる。
具体的な例としてはリーク電流が比較的太き（なる場合
である。すなわち、第１図に示すようなＰ−Ｎ接合にお
いて接合リーク電流が大きくなり、これが電気的雑音を
発生ずる原因となったり、あるいは動作を不安定とする
等、半導体素子の電気的特性を損ない、かつ製造におけ
る再現性を低下させるごとになる。
である。すなわち、第１図に示すようなＰ−Ｎ接合にお
いて接合リーク電流が大きくなり、これが電気的雑音を
発生ずる原因となったり、あるいは動作を不安定とする
等、半導体素子の電気的特性を損ない、かつ製造におけ
る再現性を低下させるごとになる。
塩素等のハロゲン原子ラジカルも上記酸素と同様の挙動
を示すことが予想されるのであるが、該塩素原子等のラ
ジカルは主としてエツチングに寄与して新しいシリコン
表面を露出させ、一方、水素原子ラジカルはエンチング
に寄与しないために、結局のところ前記不飽和結合手は
水素原子ラジカルと結合して飽和される確率が高くなる
ものと推測されるのである。
を示すことが予想されるのであるが、該塩素原子等のラ
ジカルは主としてエツチングに寄与して新しいシリコン
表面を露出させ、一方、水素原子ラジカルはエンチング
に寄与しないために、結局のところ前記不飽和結合手は
水素原子ラジカルと結合して飽和される確率が高くなる
ものと推測されるのである。
本発明の具体的実施例を以下に説明する。
第２図は本発明において用いるエソナング装置の概要構
成図であって、雰囲気容器１の内部にはシリコン基板２
が配置されており、ガス導入口３およびガス１）Ｌ出口
４を通じて、例えば塩化水素（１１（：Ｉ）もしくは塩
化水素をアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ２）で希釈し
たガスが流入出される。該雰囲気容器１のシリコン基板
２の被エツチング面に対向する部分には、例えば合成石
英板あるいは弗化カルシウム（ＣａＦ２）結晶板等から
成る紫外光投射窓５が設けられており、これを通じて光
源（図示省略）からの、例えば３００ｎｍより短い波長
の紫外光が前記シリコン基板２の表面に投射される。
成図であって、雰囲気容器１の内部にはシリコン基板２
が配置されており、ガス導入口３およびガス１）Ｌ出口
４を通じて、例えば塩化水素（１１（：Ｉ）もしくは塩
化水素をアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ２）で希釈し
たガスが流入出される。該雰囲気容器１のシリコン基板
２の被エツチング面に対向する部分には、例えば合成石
英板あるいは弗化カルシウム（ＣａＦ２）結晶板等から
成る紫外光投射窓５が設けられており、これを通じて光
源（図示省略）からの、例えば３００ｎｍより短い波長
の紫外光が前記シリコン基板２の表面に投射される。
一般に、シリコン基板２の表面を所定パターンにエンチ
ングするために、選択的エツチングが行われるのである
が、該選択的エツチングを生じさせるためには、シリコ
ン基板２の表面に該パターンに応じて紫外光を投射する
必要がある。このようなパターン光を形成する方法とし
ては、同図に示すようにフォトマスク６ （紫外光透過
性の基板を用いたネガフィルム等）を該雰囲気容器１の
外部あるいは内部の前記紫外光の光路じように設けても
よく、また通密のフォトエツチングにおけると同様にし
てシリコン基板２の被エツチング表面に適当な層厚のフ
ォトレジストマスク層を設けてもよい。
ングするために、選択的エツチングが行われるのである
が、該選択的エツチングを生じさせるためには、シリコ
ン基板２の表面に該パターンに応じて紫外光を投射する
必要がある。このようなパターン光を形成する方法とし
ては、同図に示すようにフォトマスク６ （紫外光透過
性の基板を用いたネガフィルム等）を該雰囲気容器１の
外部あるいは内部の前記紫外光の光路じように設けても
よく、また通密のフォトエツチングにおけると同様にし
てシリコン基板２の被エツチング表面に適当な層厚のフ
ォトレジストマスク層を設けてもよい。
上記で述べたフォトレジスト層の適当な層厚とは、紫外
光がシリコン基板２の表面のエツチングされない部分に
到達しない程度の吸収を示すに充分な厚さを意味する。
光がシリコン基板２の表面のエツチングされない部分に
到達しない程度の吸収を示すに充分な厚さを意味する。
すなわち、第３図に示すような異方性エツチングが行わ
れるための希釈率（全雰囲気ガス中における塩化水素等
の百分率）は１０ないし１００の間で、エツチング速度
、エツチング表面の均−性等により適当な値を選択すれ
ばよい。また、エンチング速度を制御するために、第２
図に示すようにシリコン基ｈ２の土面にヒータ８を適宜
設けることも可能である。
れるための希釈率（全雰囲気ガス中における塩化水素等
の百分率）は１０ないし１００の間で、エツチング速度
、エツチング表面の均−性等により適当な値を選択すれ
ばよい。また、エンチング速度を制御するために、第２
図に示すようにシリコン基ｈ２の土面にヒータ８を適宜
設けることも可能である。
また、上記実施例において塩化水素を、例えば塩素ガス
（Ｃ１２，’）と水素ガス（＋１２）の混合ガスに置換
しても同様の効果が得られる。ただし、この場合には塩
素ガスおよび水素ガスから塩素原子ラジカルおよび水素
原子ラジカルをそれぞれを発生させる必要があり、それ
ぞれのガスを解離させせるに要する紫外光エネルギーが
異なるために、光源として３３０ｎｍと２５０ｎｍの紫
外光を投射できるものを用いることになる。これらの照
射エネルギーばｉＷ／ｃｍ２を標準とするが、ＣＩ２お
よび＋１２の混合比により上記波長の紫外光のエネルギ
ー比を変えてもよい。ＣＩ２と１１２との混合比は、Ｉ
：１００以上または１００：１以下が望ましい。あるい
は、これらＣＩ２と１１２のそれぞれをアルゴン（Ａｒ
） 、窒素（Ｎ２）等で１／１００程度に希釈したのち
に混合してもよい。いずれの混合成分の雰囲気ガスにお
いても、エツチング時の全圧は１気圧程度を標準とする
。
（Ｃ１２，’）と水素ガス（＋１２）の混合ガスに置換
しても同様の効果が得られる。ただし、この場合には塩
素ガスおよび水素ガスから塩素原子ラジカルおよび水素
原子ラジカルをそれぞれを発生させる必要があり、それ
ぞれのガスを解離させせるに要する紫外光エネルギーが
異なるために、光源として３３０ｎｍと２５０ｎｍの紫
外光を投射できるものを用いることになる。これらの照
射エネルギーばｉＷ／ｃｍ２を標準とするが、ＣＩ２お
よび＋１２の混合比により上記波長の紫外光のエネルギ
ー比を変えてもよい。ＣＩ２と１１２との混合比は、Ｉ
：１００以上または１００：１以下が望ましい。あるい
は、これらＣＩ２と１１２のそれぞれをアルゴン（Ａｒ
） 、窒素（Ｎ２）等で１／１００程度に希釈したのち
に混合してもよい。いずれの混合成分の雰囲気ガスにお
いても、エツチング時の全圧は１気圧程度を標準とする
。
上記実施例における塩化水素あるいは塩素ガスと水素ガ
スとの混合ガスの塩素成分に替えて、他のハロゲン成分
を有するガスを用いても同様の効果を得ることができる
。
スとの混合ガスの塩素成分に替えて、他のハロゲン成分
を有するガスを用いても同様の効果を得ることができる
。
上記実施例の方法に□よって、第１図に示したまうなＰ
−Ｎ接合を有する半導体素子表面に軽いエツチングを施
した結果、該接合部分における接合リーク電流を従来の
１７２程度以下に低減することが可能であり、かつ良好
な再現性を得ることができた。
−Ｎ接合を有する半導体素子表面に軽いエツチングを施
した結果、該接合部分における接合リーク電流を従来の
１７２程度以下に低減することが可能であり、かつ良好
な再現性を得ることができた。
ｔｇ）発明の効果
本発明によれば、シリコン基板に対する損傷および汚染
を生じることなく、均一かつ高速で異方性の高いエツチ
ングが可能となり、電気的特性のすぐれた半導体素子を
提供できるリノ果がある。
を生じることなく、均一かつ高速で異方性の高いエツチ
ングが可能となり、電気的特性のすぐれた半導体素子を
提供できるリノ果がある。
第１図は本発明を適用する半導体素子におけるＰ−Ｎ接
合部分を示す模式図、第２図は本発明におけるエツチン
グに用いる装置の概要構成を示す図、第３図はサイドエ
ツチングの発生機構を説明するための図である。 図において、１は雰囲気容器、２はシリコン基板、３は
ガス導入口、４はガス排出口、５は紫外光投射窓、６は
フォトマスク、７はフォトレジスト層、８はヒータであ
る。
合部分を示す模式図、第２図は本発明におけるエツチン
グに用いる装置の概要構成を示す図、第３図はサイドエ
ツチングの発生機構を説明するための図である。 図において、１は雰囲気容器、２はシリコン基板、３は
ガス導入口、４はガス排出口、５は紫外光投射窓、６は
フォトマスク、７はフォトレジスト層、８はヒータであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１ハロゲン化水素を含む雰囲気ガス中でシリコンに
紫外光を照射し、該照射部分におけるシリコンを除去す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 （２）ハロゲン化水素として塩化水素を用いることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造
方法。 （３）ハロゲン化水素を水素とハロゲンガスとの混合ガ
スで置換したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体装置の製造方法。 （４）ハロゲンが塩素であることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145511A JPS6037127A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145511A JPS6037127A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037127A true JPS6037127A (ja) | 1985-02-26 |
Family
ID=15386931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145511A Pending JPS6037127A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037127A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627866A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPS63241930A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Agency Of Ind Science & Technol | ガリウム砒素の光励起エツチング方法 |
| JP2008047334A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Canon Inc | スイッチ操作部材およびスイッチ装置 |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP58145511A patent/JPS6037127A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627866A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPS63241930A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Agency Of Ind Science & Technol | ガリウム砒素の光励起エツチング方法 |
| JP2008047334A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Canon Inc | スイッチ操作部材およびスイッチ装置 |
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