JPS6376433A - シリコンのエツチングガス及びシリコンのエツチング方法 - Google Patents
シリコンのエツチングガス及びシリコンのエツチング方法Info
- Publication number
- JPS6376433A JPS6376433A JP22148586A JP22148586A JPS6376433A JP S6376433 A JPS6376433 A JP S6376433A JP 22148586 A JP22148586 A JP 22148586A JP 22148586 A JP22148586 A JP 22148586A JP S6376433 A JPS6376433 A JP S6376433A
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- etching
- gas
- carbon
- silicon etching
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコンのエツチングガス、及びシリコンのエ
ツチング方法に関する。本発明は例えば、半導体製造の
分野において、シリコン基板に溝や穴を形成すること等
に利用できる。
ツチング方法に関する。本発明は例えば、半導体製造の
分野において、シリコン基板に溝や穴を形成すること等
に利用できる。
本発明は、シリコンのエツチング技術において、分子中
に構成原子として少なくとも炭素と水素とを有するガス
を含有したガスをエツチングに際して用いることによっ
て、形成する溝や穴などの側壁の面荒れを防止するよう
にしたものである。
に構成原子として少なくとも炭素と水素とを有するガス
を含有したガスをエツチングに際して用いることによっ
て、形成する溝や穴などの側壁の面荒れを防止するよう
にしたものである。
（発明の背景〕
従来より、シリコン基板（以下、適宜Ｓｉ基板などと記
す）等のシリコン材をエツチングガスを用いてエツチン
グすることが行われている０例えばこのような技術は、
半導体集積回路の微細な素子間分離や、溝型キャパシタ
ーの形成等の技術に応用されている。この種の技術にお
いては、Ｓｉ基板にアスペクト比の高い、つまり開口に
対して深さの大きい、深い溝や穴を精密に形成できるこ
とが望まれている。
す）等のシリコン材をエツチングガスを用いてエツチン
グすることが行われている０例えばこのような技術は、
半導体集積回路の微細な素子間分離や、溝型キャパシタ
ーの形成等の技術に応用されている。この種の技術にお
いては、Ｓｉ基板にアスペクト比の高い、つまり開口に
対して深さの大きい、深い溝や穴を精密に形成できるこ
とが望まれている。
Ｓｉ基板に深い溝や穴を高アスペクト比で形成する技術
については、反応性イオンエツチング（ＲＩ Ｅ）法に
おいて種々のエツチングガスを用いた例が報告されてい
る。エツチングガス系には、大きく分けてフッ素系（Ｆ
系）と塩素系（Ｃ１系）の２種類があるが、Ｆ系ガスを
用いる方法におけるエツチングは本質的にラジカル反応
でのエツチング（フッ素ラジカルＦ”がエッチャントと
なるもの）であるため、微少な開口部では活性種の入射
量が減る事によるエツチング速度の低下や形状の先細り
等が生ずることがある。
については、反応性イオンエツチング（ＲＩ Ｅ）法に
おいて種々のエツチングガスを用いた例が報告されてい
る。エツチングガス系には、大きく分けてフッ素系（Ｆ
系）と塩素系（Ｃ１系）の２種類があるが、Ｆ系ガスを
用いる方法におけるエツチングは本質的にラジカル反応
でのエツチング（フッ素ラジカルＦ”がエッチャントと
なるもの）であるため、微少な開口部では活性種の入射
量が減る事によるエツチング速度の低下や形状の先細り
等が生ずることがある。
一方、Ｃｌ系ガスを用いた場合は、塩素ラジカルＣｊ２
“のみではＳｉとの反応が起こりにくいため、高いイオ
ンエネルギー下でのエツチングが必要となるが、■マス
クＳｉＯ□との選択比がとりゃすい■異方性の形状を得
やすい、等の理由から、このＣｆｉ系ガスを用いた技術
が広く種々のガスを組み合わせて採用されるに到ってい
る。しかし、加工形成すべき穴の径が微少となり、ます
ます高いアスペクト比のエツチングが必要不可欠となっ
てきた昨今においては、Ｃ１系ガスでも、マスク端部で
のイオンの散乱によるマスク直下のアンダーカットや、
シース内で散乱された活性種の影響による側壁の中ぶく
れや、底部のサブトレンチ（底部の角が鋭角になってし
まうことなど）等の発生の問題を生じやすく、形状制御
も含めた微細溝及び微細穴の高アスペクト比加工を困難
なものにしている。
“のみではＳｉとの反応が起こりにくいため、高いイオ
ンエネルギー下でのエツチングが必要となるが、■マス
クＳｉＯ□との選択比がとりゃすい■異方性の形状を得
やすい、等の理由から、このＣｆｉ系ガスを用いた技術
が広く種々のガスを組み合わせて採用されるに到ってい
る。しかし、加工形成すべき穴の径が微少となり、ます
ます高いアスペクト比のエツチングが必要不可欠となっ
てきた昨今においては、Ｃ１系ガスでも、マスク端部で
のイオンの散乱によるマスク直下のアンダーカットや、
シース内で散乱された活性種の影響による側壁の中ぶく
れや、底部のサブトレンチ（底部の角が鋭角になってし
まうことなど）等の発生の問題を生じやすく、形状制御
も含めた微細溝及び微細穴の高アスペクト比加工を困難
なものにしている。
上記背景に鑑みて、本発明者は種々検討を重ねた結果、
成る種のエツチングガスあるいはエツチング条件を用い
ると、エツチング速度、得られる溝や穴の形状、マスク
との選択比の問題等について良好な結果が得られること
を見い出した。例えば、少なくとも塩化ケイ素と窒素と
を含むガスで構成されるエツチングガスにより、良好な
エツチングが達成できることを見い出した。
成る種のエツチングガスあるいはエツチング条件を用い
ると、エツチング速度、得られる溝や穴の形状、マスク
との選択比の問題等について良好な結果が得られること
を見い出した。例えば、少なくとも塩化ケイ素と窒素と
を含むガスで構成されるエツチングガスにより、良好な
エツチングが達成できることを見い出した。
ところが良好なエツチング特性を得ようとしてエツチン
グガスの構成やエツチング条件を選定すると、エツチン
グ形状や速度等について良好であっても、得られる溝や
穴の内面に荒れが生じる場合がある。例えば前記したよ
うに本発明者の検討によれば、塩化ケイ素と窒素とを含
むガスを用いてエツチングすると良好な結果が得られる
が、この場合５ｉ−Ｎ系の物質と推定される堆積物が溝
や穴の内面に堆積して付着し、これをフン酸液などによ
って除去すると、線溝や穴の内面に面荒れが生じること
がある。
グガスの構成やエツチング条件を選定すると、エツチン
グ形状や速度等について良好であっても、得られる溝や
穴の内面に荒れが生じる場合がある。例えば前記したよ
うに本発明者の検討によれば、塩化ケイ素と窒素とを含
むガスを用いてエツチングすると良好な結果が得られる
が、この場合５ｉ−Ｎ系の物質と推定される堆積物が溝
や穴の内面に堆積して付着し、これをフン酸液などによ
って除去すると、線溝や穴の内面に面荒れが生じること
がある。
また、そのほかのエツチングガスや、エツチング条件に
よっても、このような面荒れが生じる場合があると考え
られる。
よっても、このような面荒れが生じる場合があると考え
られる。
本発明は、上記のような問題点を解決して、形成された
溝や穴等に面荒れの生じないようなシリコンのエツチン
グガス、及びシリコンのエツチング方法を提供すること
を目的とする。
溝や穴等に面荒れの生じないようなシリコンのエツチン
グガス、及びシリコンのエツチング方法を提供すること
を目的とする。
本発明のエツチングガスは、シリコンをエツチングする
ガスであって、分子中に構成原子として少なくとも炭素
と水素とを有するガスを含有するものである。このエツ
チングガスにより、上記した従来技術の問題点を解決し
たエツチングが達成できる。
ガスであって、分子中に構成原子として少なくとも炭素
と水素とを有するガスを含有するものである。このエツ
チングガスにより、上記した従来技術の問題点を解決し
たエツチングが達成できる。
また、本発明のエツチング方法は、少なくともドライエ
ツチングを行っている間に、分子中に構成原子として少
なくとも炭素と水素とを有するガスを添加する方法であ
る。あるいは上記ガスをエツチング条件下で用いる方法
である。
ツチングを行っている間に、分子中に構成原子として少
なくとも炭素と水素とを有するガスを添加する方法であ
る。あるいは上記ガスをエツチング条件下で用いる方法
である。
本発明の作用は必ずしも明らかではないが、エツチング
ガス中に、分子中の構成原子として少なくとも炭素と水
素とを有するガスが存在するところから、炭素あるいは
炭素系のポリマーが形成されて、これが溝や穴の内側壁
に付着し、シリコン面を保護することにより、内面の荒
れが防止されるのではないかと考えられる。またＣｉ系
のエツチングガスを用いる場合は、水素により残留塩素
が取りこまれて、これが面荒れを防ぐ作用を果たすと推
定される。
ガス中に、分子中の構成原子として少なくとも炭素と水
素とを有するガスが存在するところから、炭素あるいは
炭素系のポリマーが形成されて、これが溝や穴の内側壁
に付着し、シリコン面を保護することにより、内面の荒
れが防止されるのではないかと考えられる。またＣｉ系
のエツチングガスを用いる場合は、水素により残留塩素
が取りこまれて、これが面荒れを防ぐ作用を果たすと推
定される。
以下本発明の一実施例を説明する。なお当然のことでは
あるが、本発明は以下述べる実施例にのみ限定されるも
のではない。
あるが、本発明は以下述べる実施例にのみ限定されるも
のではない。
この実施例は本発明を半導体集積回路の製造に際して、
Ｓｉ基板上に微細な溝を形成するための手段として適用
したものである。この例は、半導体装置における溝型キ
ャパシタあるいは微細な素子間分離の形成手段として具
体化できるものである０本実施例においては、塩化ケイ
素特に５ｉＣ１４にＮｚを添加し、かつ分子中に構成原
子として炭素素と水素とを有するガスとしてエチレンＣ
，Ｈ４を含有させて、エツチングガスとした。具体的に
は、３ｉＣｊ２ａとＮ２とを、流量比で１：１混合とな
るようにしたものに、Ｃｔ Ｈｓを流量比で全体の約６
％となるように添加した。このエツチングガスを用いて
、ＳｉＱ、をマスクとし、ＲＩＥによりＳｔ基板１をエ
ツチングした。これにより、第２図に模式的に示すよう
に、アスペクト比の大きい溝２が形状の制御性良く得ら
れた。（なお、マスクは図示せず）０本例ではこのよう
に塩化ケイ素と窒素とを含有するエツチングガスを用い
たことにより、第２図にやや極端に図示したように、堆
積物３が溝２の周囲に付着して溝２の側壁を保護する役
割を果たす、よって側壁の中ぶくれなどや底部のサブト
レンチの発生を防止できる。（第２図中堆積物３につい
てのみ特にハツチングを施して明示した）。上記堆積物
３は、５ｉ−Ｎ系の物質と推定される。
Ｓｉ基板上に微細な溝を形成するための手段として適用
したものである。この例は、半導体装置における溝型キ
ャパシタあるいは微細な素子間分離の形成手段として具
体化できるものである０本実施例においては、塩化ケイ
素特に５ｉＣ１４にＮｚを添加し、かつ分子中に構成原
子として炭素素と水素とを有するガスとしてエチレンＣ
，Ｈ４を含有させて、エツチングガスとした。具体的に
は、３ｉＣｊ２ａとＮ２とを、流量比で１：１混合とな
るようにしたものに、Ｃｔ Ｈｓを流量比で全体の約６
％となるように添加した。このエツチングガスを用いて
、ＳｉＱ、をマスクとし、ＲＩＥによりＳｔ基板１をエ
ツチングした。これにより、第２図に模式的に示すよう
に、アスペクト比の大きい溝２が形状の制御性良く得ら
れた。（なお、マスクは図示せず）０本例ではこのよう
に塩化ケイ素と窒素とを含有するエツチングガスを用い
たことにより、第２図にやや極端に図示したように、堆
積物３が溝２の周囲に付着して溝２の側壁を保護する役
割を果たす、よって側壁の中ぶくれなどや底部のサブト
レンチの発生を防止できる。（第２図中堆積物３につい
てのみ特にハツチングを施して明示した）。上記堆積物
３は、５ｉ−Ｎ系の物質と推定される。
この側壁の堆積物３は、緩衝フッ酸液によるマスクＳｉ
ｎ、の除去プロセスでいっしょに除去する事が可能であ
るが、このようにすると溝２ （トレンチ）内部をウェ
ット雰囲気にさらす事になり、単に５ｉＣ１４とＮ２と
の混合ガスを用いた場合にはこれによって第１図の様に
側壁に面荒れ４が生じてしまうことがある。これは、溝
２の側壁に付着した残留塩素の様な反応生成物がウェッ
ト雰囲気と反応して、Ｓｉをエツチングしたことによる
ものと思われる。そこで本発明においてはこれを防止す
るため、エツチングガス中に、分子中に構成原子として
窒素と水素とを含んだガスを加えるのであり、本例では
Ｃｚ Ｈ４を加えて実施したのである。これにより、上
記したような面荒れを防止できる。本実施例では、当初
からエツチング・ガス中に含炭素・含水素のガスを含有
させて実施したが、かかる含炭素・含水素ガスは、少な
くともドライエツチングを行っている間に添加すればよ
く、これによって同様な効果を得ることができる。この
ような含炭素・含水素のガスを用いることの効果は、水
素による残留塩素の取りこみと、側壁への炭素（ないし
は炭素系ポリマー）の付着によって、Ｓｉ面を保護する
事によるものと考えられる。なおＣｚ Ｈａ等のガスは
、内側壁の面荒れを防止するために加えるのであるから
、その含有量は微量でよく、例えば流量比で全体の５〜
７％前後でよいのである。このようなガスが側壁の中ぶ
くれ等を防止するための形状コントロール用として添加
されることがあるが、この場合であるとエツチングのメ
インガスと同量くらいのガス添加が必要となり、Ｓｉの
エツチング速度の低下、即ちＳｉ ／ Ｓ ｉ Ｏｚ選
択比の著しい低下を招くが、本発明を実施する場合はこ
れとは添加の目的が異なり添加は微量で良いので、Ｓｉ
／ＳｉＯ□選択比が低下する心配はない。
ｎ、の除去プロセスでいっしょに除去する事が可能であ
るが、このようにすると溝２ （トレンチ）内部をウェ
ット雰囲気にさらす事になり、単に５ｉＣ１４とＮ２と
の混合ガスを用いた場合にはこれによって第１図の様に
側壁に面荒れ４が生じてしまうことがある。これは、溝
２の側壁に付着した残留塩素の様な反応生成物がウェッ
ト雰囲気と反応して、Ｓｉをエツチングしたことによる
ものと思われる。そこで本発明においてはこれを防止す
るため、エツチングガス中に、分子中に構成原子として
窒素と水素とを含んだガスを加えるのであり、本例では
Ｃｚ Ｈ４を加えて実施したのである。これにより、上
記したような面荒れを防止できる。本実施例では、当初
からエツチング・ガス中に含炭素・含水素のガスを含有
させて実施したが、かかる含炭素・含水素ガスは、少な
くともドライエツチングを行っている間に添加すればよ
く、これによって同様な効果を得ることができる。この
ような含炭素・含水素のガスを用いることの効果は、水
素による残留塩素の取りこみと、側壁への炭素（ないし
は炭素系ポリマー）の付着によって、Ｓｉ面を保護する
事によるものと考えられる。なおＣｚ Ｈａ等のガスは
、内側壁の面荒れを防止するために加えるのであるから
、その含有量は微量でよく、例えば流量比で全体の５〜
７％前後でよいのである。このようなガスが側壁の中ぶ
くれ等を防止するための形状コントロール用として添加
されることがあるが、この場合であるとエツチングのメ
インガスと同量くらいのガス添加が必要となり、Ｓｉの
エツチング速度の低下、即ちＳｉ ／ Ｓ ｉ Ｏｚ選
択比の著しい低下を招くが、本発明を実施する場合はこ
れとは添加の目的が異なり添加は微量で良いので、Ｓｉ
／ＳｉＯ□選択比が低下する心配はない。
Ｃ！Ｈ，をエツチングガスに当初から添加するのでなく
、ＲＩＥを行っている間に添加して実施したところ、上
記例と同様の効果が得られた。
、ＲＩＥを行っている間に添加して実施したところ、上
記例と同様の効果が得られた。
また、５ｒＣ１とＮ２とから成るエツチングガスでエツ
チングした後、ガス雰囲気をＣｚ Ｈ４雰囲気に変えて
プラズマをかけて実施したところ、やはり同様な効果が
得られた。
チングした後、ガス雰囲気をＣｚ Ｈ４雰囲気に変えて
プラズマをかけて実施したところ、やはり同様な効果が
得られた。
Ｃ１Ｈ，の代わりに、アセチレン（ＣｚＨｚ）などを用
いても、同様の効果を得ることができる。
いても、同様の効果を得ることができる。
上述したように本発明によれば、エツチングガスやエツ
チング条件によって面荒れが生じることがあったことを
解決して、面荒れのない溝や穴などを形成することがで
き、シリコンの微細加工等において有利であるという効
果をもつ。
チング条件によって面荒れが生じることがあったことを
解決して、面荒れのない溝や穴などを形成することがで
き、シリコンの微細加工等において有利であるという効
果をもつ。
第１図は本発明を説明するための図であり、面荒れが起
きた場合の当該溝形状及びその防止手段について略示す
る図である。 第２図は、本発明の一実施例において形成される溝形状
の断面略示図である。
きた場合の当該溝形状及びその防止手段について略示す
る図である。 第２図は、本発明の一実施例において形成される溝形状
の断面略示図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、シリコンをエッチングするエッチングガスであって
、 分子中に構成原子として少なくとも炭素と 水素とを有するガスを含有することを特徴とするシリコ
ンのエッチングガス。 ２、シリコンをエッチングするエッチング方法であって
、 分子中に構成原子として少なくとも炭素と 水素とを有するガスを、少なくともドライエッチングを
行っている間に添加するか、 あるいは上記ガスをエッチング条件下で用 いることを特徴とするシリコンのエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22148586A JPS6376433A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | シリコンのエツチングガス及びシリコンのエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22148586A JPS6376433A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | シリコンのエツチングガス及びシリコンのエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376433A true JPS6376433A (ja) | 1988-04-06 |
Family
ID=16767448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22148586A Pending JPS6376433A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | シリコンのエツチングガス及びシリコンのエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376433A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58197820A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマエツチング方法 |
| JPS59167021A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP22148586A patent/JPS6376433A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58197820A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマエツチング方法 |
| JPS59167021A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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