JPH01194325A - Dry-etching - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は、例えば半導体集積回路の製造プロセスで用
いられるドライエツチング方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a dry etching method used, for example, in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits.
(従来の技術)
近年、半導体lI積回路は急速な発展を遂げ、サプミク
Oンサイズの素子が高密度に搭載されたLSIが開発さ
れている。このようなLSIでは、搭載される膨大な数
のトランジスタやキャパシタ等の各素子の面積が縮小さ
れるので、例えば、キャパシタでは従来のように平−面
構造を採ったのでは十分な容量が得られない。そこで最
近では3i基板を立体的に利用するトレンチキャパシタ
やスタックドキャパシタの技術が提案されてデバイスに
実用され始めている。(Prior Art) In recent years, semiconductor integrated circuits have undergone rapid development, and LSIs have been developed in which submicron-sized elements are mounted at high density. In such LSIs, the area of each element such as the huge number of transistors and capacitors installed is reduced, so for example, it is difficult to obtain sufficient capacitance by adopting a conventional planar structure for capacitors. I can't. Recently, techniques for trench capacitors and stacked capacitors that use 3i substrates three-dimensionally have been proposed and are beginning to be put into practical use in devices.
このような技術の一つであるトレンチキャパシタ技術は
、Si基板に数μmの深さのトレンチ(溝又は穴)をド
ライエツチング方法により穿設し、その側壁にキャパシ
タを形成して所要の大きな容量を得る技術である。Trench capacitor technology, which is one such technology, uses dry etching to create a trench (groove or hole) several micrometers deep in a Si substrate, and forms a capacitor on the sidewall of the trench to achieve the required large capacitance. It is a technique to obtain
第5図は、このようなドライエツチング方法を採用した
トレンチキャパシタ技術の工程を概略的に示している。FIG. 5 schematically shows the steps of trench capacitor technology employing such a dry etching method.
この工程を同図の(n)〜(e)の順に説明すると、<
a)S;基板20上に所要パターンのマスク21が形成
される。(b)ドライエツチング方法である反応性イオ
ンエツチングの技術を用いて所要深さのトレンチ22が
穿設される。(C)必要に応じてトレンチ22の側壁2
2cに不純物拡散23が行なわれ、次いでマスク21を
除去した後に誘電体となる薄い3i酸化1!124が形
成される。■多結晶5i25が堆積され不純物拡散が行
なわれて導電性とされる。(e)表面部の多結晶5i2
5がエツチングによりバターニングされて電極25aと
され、所要の容量を有するトレンチキャパシタが構成さ
れる。This process is explained in the order of (n) to (e) in the same figure.
a) S: A mask 21 with a desired pattern is formed on the substrate 20. (b) A trench 22 of a required depth is formed using a reactive ion etching technique, which is a dry etching method. (C) Side wall 2 of trench 22 as required
An impurity diffusion 23 is performed on 2c, and then, after removing the mask 21, a thin 3i oxide 1!124 is formed which becomes the dielectric. (2) Polycrystalline 5i25 is deposited and impurity diffusion is performed to make it conductive. (e) Polycrystalline 5i2 on the surface
5 is patterned by etching to form an electrode 25a, and a trench capacitor having the required capacitance is constructed.
しかし、このようにドライエツチング方法を用いて形成
されたトレンチキャパシタは、平面構造のキャパシタと
比べると一般的に絶縁耐圧が劣り、またリーク電流が多
い。However, trench capacitors formed using such a dry etching method generally have lower dielectric strength and have a higher leakage current than capacitors having a planar structure.
その原因としては、以下の(イ)〜(ニ)に述べるよう
へこと等が考えられている。即ち、(イ)ドライエツチ
ング方法を用いたトレンチェツヂングが3iの結晶性を
無視してデバイスに都合の良い形状のトレンチ22を形
成するものであり、また3i基板20の基板面に対して
斜めに入射してトレンチ22の側壁22cをWJMする
イオンが多く存在する。このため、側壁22cに細かい
荒れが生じ易く、その側壁上に形成された3i酸化膜2
4の絶縁耐圧が劣化する。(ロ)トレンチ22の肩22
d及び底部22aのコーナ部分22bでは、形成される
S1酸化膜24の厚さが他の部分に比べて薄くなり、リ
ークの原因となる、(ハ)角張ったトレンチ22の肩2
2d及び底部22aのコー′す部分22bでは、トレン
チキャパシタの構成後に電圧が印加されると、電界集中
が生じてリークの原因となる。(ニ)トレンチ22の形
成後に、製造プロセスに伴なう高温の熱処理が施される
と、底部22aの角はったコーナ部分22b等でストレ
スによる結晶欠陥が発生する。The causes of this are thought to be failures as described in (a) to (d) below. That is, (a) trench trenching using a dry etching method ignores the crystallinity of 3i to form trenches 22 in a shape convenient for the device, and also forms trenches 22 that are diagonal to the substrate surface of the 3i substrate 20. There are many ions that enter the trench 22 and WJM the sidewall 22c of the trench 22. Therefore, fine roughness is likely to occur on the side wall 22c, and the 3i oxide film 2 formed on the side wall
4's dielectric strength deteriorates. (b) Shoulder 22 of trench 22
d and corner portions 22b of the bottom portion 22a, the thickness of the S1 oxide film 24 formed is thinner than in other portions, causing leakage.
2d and the bottom portion 22a, when a voltage is applied after the formation of the trench capacitor, electric field concentration occurs, causing leakage. (d) After the trench 22 is formed, when high-temperature heat treatment associated with the manufacturing process is performed, crystal defects are generated due to stress at the angular corner portions 22b of the bottom portion 22a.
上記のトレンチ22の肩22d及び底部22aのコーナ
部分22bが角張ることによって生じる問題点のうち、
底部22aのコーナ部分22bについては前記(C)の
工程の前に一旦S1酸化膜を形成し、次いでこれを剥離
することにより、比較的容易に丸みをつけられることが
実験で確められており、これにより解決することが可能
である。しかし、肩22dの部分に丸みをつけることは
困難であった。−
(発明が解決しようとする課題)
ドライエツチング方法を用いて、被エツチング材料に比
較的深い溝又は穴を穿設すると、その上部の肩の部分が
角張り、また側壁に細かい荒れが生じて、その溝又は穴
の中にキャパシタ等のデバイスを構成すると、絶縁耐圧
が劣化し、またリーク電流が多くなってしまうという問
題点があった。Among the problems caused by the angularity of the shoulder 22d of the trench 22 and the corner portion 22b of the bottom 22a,
It has been confirmed through experiments that the corner portion 22b of the bottom portion 22a can be rounded relatively easily by once forming an S1 oxide film before the step (C) and then peeling it off. , it is possible to solve this problem. However, it was difficult to round the shoulder 22d. - (Problem to be solved by the invention) When a relatively deep groove or hole is drilled in a material to be etched using a dry etching method, the upper shoulder part becomes angular and fine roughness occurs on the side wall. However, if a device such as a capacitor is constructed in the groove or hole, there are problems in that the dielectric strength deteriorates and leakage current increases.
この発明は上記事情に基づいてなされたもので、溝又は
穴等の被エツチング領域上部の肩の部分に丸みを帯びさ
せ、また側壁の荒れを防止することのできるドライエツ
チング方法を提供することを目的とする。The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a dry etching method capable of rounding the upper shoulder portion of the etched area such as a groove or hole, and preventing roughening of the side wall. purpose.
[発明の構成]
(1題を解決するための手段)
この発明は上記課題を解決するために、一対の平行平板
電極が備えられた真空容器中に、プラズマで活性化され
て被エツチング材料をエツチングする活性種を生じる成
分と被エツチング材料の表面に堆積膜を形成する成分と
を含む反応性ガスを導入し、前記平行平板電極間に高周
波電力を印加してプラズマを誘起し、このプラズマによ
り生じさせた前記活性種により前記平行平板電極におけ
る一方の電極上に載置したマスクパターンの形成された
被エツチング材料をエツチングするドライエツチング方
法であって、エツチングの初期において前記反応性ガス
における両成分の混合比、全ガス圧力、全ガス流岱、被
エツチング材料の温度及び前記へ周波電力を含むエツチ
ングパラメータを所要値に設定し、前記堆fallを所
要の堆積量として被エツチング材料をエツチングする初
期エツヂング工程と、前記エツチングパラメータのうち
少なくとも一種を変化させることにより前記堆積膜の堆
積量を前記初期エツチング工程時よりも減少させて前記
被エツチング材料をエツチングする主エツチング工程と
を有することを要旨とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving Problem 1) In order to solve the above problem, the present invention provides a method in which a material to be etched is activated by plasma in a vacuum container equipped with a pair of parallel plate electrodes. A reactive gas containing a component that generates active species to be etched and a component that forms a deposited film on the surface of the material to be etched is introduced, and high-frequency power is applied between the parallel plate electrodes to induce plasma. A dry etching method in which a material to be etched, on which a mask pattern is formed and placed on one of the parallel plate electrodes, is etched by the generated active species, wherein both components in the reactive gas are removed at the initial stage of etching. At the initial stage of etching the material to be etched, the etching parameters including the mixing ratio, total gas pressure, total gas flow rate, temperature of the material to be etched, and frequency power to the etched material are set to required values, and the deposition fall is set to the required amount of deposition. The main etching step comprises: an etching step; and a main etching step of etching the material to be etched by reducing the amount of the deposited film compared to the initial etching step by changing at least one of the etching parameters. do.
(作用)
上記構成において、初期エツチング工程時には、主エツ
チング工程時よりも堆積膜の堆積aが多く生じて、溝等
の被エツチング領域上部の肩の部分は丸みを帯びた形に
エツチングされる。(Function) In the above structure, during the initial etching step, more deposited film a is deposited than during the main etching step, and the shoulder portion at the top of the region to be etched, such as the groove, is etched into a rounded shape.
また、初期エツチング工程に続く主エツチング工程にお
いて、エツチングパラメータの一つであるガス圧力を初
期エツチング工程時と同オーダ程度に低く設定すること
により、被エツチング領域に斜めに入射して側壁を衝撃
するイオンが減少し、側壁の細かい荒れが防止される。In addition, in the main etching process that follows the initial etching process, by setting the gas pressure, which is one of the etching parameters, as low as on the same order as in the initial etching process, the gas is obliquely incident on the area to be etched and impacts the side wall. Ions are reduced and fine roughness on the sidewalls is prevented.
(実施例)
以下、この発明の実施例を第1図ないし第4図を参照し
て説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
まず、第1図を用いて、この実施例に適用されるドライ
エツチング装置から説明する。同図中、1は真空容器で
あり、真空容器1内の下部には、真空容器1と絶縁して
第1の電極(陰極)2が取付けられ、第1のTi電極に
は、冷却機構として、例えば水冷用のパイプ3a、3b
が備えられている。また、真空容器1内の上部には、第
2の電極(陽極)4が取付けられ、これら第1、第2の
電極2.4により一対の平行平板電極が構成されている
。第2の電極4は、真空容器1とともに接地され、第1
の電極2にはマツチング回路5を介して高周波電源6が
接続されている。7は反応性ガスのガス導入口、8は排
気口であり、排気口8には図示省略の真空ポンプが接続
されている。9はマグネトロンプラズマを生じさせるた
めの磁石アセンブリであり、円板状に形成されている。First, the dry etching apparatus applied to this embodiment will be explained using FIG. In the figure, 1 is a vacuum vessel, and a first electrode (cathode) 2 is attached to the lower part of the vacuum vessel 1 insulated from the vacuum vessel 1, and a first Ti electrode has a cooling mechanism. , for example, water cooling pipes 3a, 3b
is provided. A second electrode (anode) 4 is attached to the upper part of the vacuum vessel 1, and the first and second electrodes 2.4 constitute a pair of parallel plate electrodes. The second electrode 4 is grounded together with the vacuum container 1, and the first
A high frequency power source 6 is connected to the electrode 2 via a matching circuit 5. 7 is a gas inlet port for a reactive gas, 8 is an exhaust port, and the exhaust port 8 is connected to a vacuum pump (not shown). Reference numeral 9 denotes a magnet assembly for generating magnetron plasma, which is formed into a disk shape.
そして、第1の電極2上に、被エツチング材料10が載
置され、高周波電源6で発生された高周波電力が、マツ
チング回路5を介して第1、第2のlFi極電極4間に
印加される。一方、ガス導入ロアから真空容器1内に反
応性ガスが一定It導入され、排気口8に接続された真
空ポンプで排気されて所定のガス圧力に保たれる。また
、第2の電極4の外側に配置された磁石アセンブリ9に
より、高周波電力で誘起された電界Eと直交する磁界B
が与えられる。その結果、第1の電極2の付近において
マグネトロン放電が生じ高密度プラズマであるマグネト
ロンプラズマが生成される。Then, a material to be etched 10 is placed on the first electrode 2, and high frequency power generated by a high frequency power source 6 is applied between the first and second IFi electrodes 4 via a matching circuit 5. Ru. On the other hand, a constant amount of reactive gas It is introduced into the vacuum container 1 from the gas introduction lower, and is evacuated by a vacuum pump connected to the exhaust port 8 to maintain a predetermined gas pressure. Furthermore, a magnetic field B which is perpendicular to the electric field E induced by the high frequency power is generated by the magnet assembly 9 disposed outside the second electrode 4.
is given. As a result, magnetron discharge occurs near the first electrode 2 and magnetron plasma, which is high-density plasma, is generated.
この実施例では、磁石アセンブリ9により被エツチング
材料10付近での最大の磁界強度は約100ガウスに設
定されているが、高密度プラズマを生成するためには5
0ガウス以上が必要であり、また、エツチングの均一性
をよくするためには300ガウス程度以下にするとよい
。そしてさらにエツチングの均一性を高めるために、円
板状の磁石アセンブリ9は偏心軸9aにより偏心回転さ
れている。In this example, the maximum magnetic field strength near the material to be etched 10 by the magnet assembly 9 is set at approximately 100 Gauss, but in order to generate a high density plasma, the maximum magnetic field strength is set at approximately 100 Gauss.
0 Gauss or more is required, and in order to improve the uniformity of etching, it is preferably about 300 Gauss or less. In order to further improve the uniformity of etching, the disc-shaped magnet assembly 9 is eccentrically rotated by an eccentric shaft 9a.
このようにして生成された高密度プラズマから第1の電
極2表面に誘起される陰極降下電圧(Vdc)により大
量のイオンが引出され、被エツチング材料10に照射さ
れてエツチングが行なわれる。ここで、反応性ガスのガ
ス圧力を、通常の反応性イオンエツチング装置で使用さ
れる1 0’ 〜10−2 To r rより低く、8
X10−4Torr以上で1xlO−2Torr未渦に
保つことにより、イオンが被エツチング材料10に到達
する間に中性の分子、原子と衝突する機会が減少し、そ
のイオンを被エツチング材料10であるウェーハの表面
に垂直に引込むことが可能となる。A large amount of ions are extracted from the high-density plasma thus generated by the cathode drop voltage (Vdc) induced on the surface of the first electrode 2, and are irradiated onto the material 10 to be etched to perform etching. Here, the gas pressure of the reactive gas is lower than 10' to 10-2 Torr used in a normal reactive ion etching apparatus, and is set to 8
By keeping the etching temperature above X10-4 Torr and 1xlO-2 Torr without vortex, the chances of the ions colliding with neutral molecules and atoms while reaching the material 10 to be etched are reduced, and the ions are transferred to the wafer which is the material 10 to be etched. can be drawn perpendicular to the surface of the
この結果、被エツチング領域である溝等の側面を衝撃す
るイオンが低減されて側面荒れのない溝等が形成される
。As a result, the number of ions bombarding the side surfaces of the grooves, etc., which are the regions to be etched, is reduced, and grooves, etc. without side surface roughness are formed.
次に、この実施例に係るドライエツチング方法の具体的
な工程を説明する。Next, specific steps of the dry etching method according to this embodiment will be explained.
まず、第2図の(a)〜(e)を用いて、被エツチング
材料10であるウェーハにエツチングと堆積膜が同時に
起きたとき、そのエツチングがどのように進行するかを
、同図の(a)〜(e)の順に説明する。First, using (a) to (e) in Fig. 2, we will explain how the etching progresses when etching and deposited film occur simultaneously on the wafer, which is the material to be etched 10. A) to (e) will be explained in order.
0〉イオン13の衝撃により、マスク12のパターンに
従ってトレンチ11のエツチングが垂直方向に進行する
。(b) It積種はエツチング種のイオン13とは異
なり、中性の活性種14であり、方向性がないためトレ
ンチ11が浅いうちは表面全体に均等に堆積膜が形成さ
れる。(c)シかし、イオン衝撃のあるマスク12の表
面とトレンチ11の底部の堆積膜はスパッタリングによ
って除去され、111積膜15はトレンチ11の側壁に
のみ残る。(d)この側壁に残った堆積11115は、
次に入射するイオン13に対してマスクとして作用し、
トレンチ11の開口が実質的に狭められる。(e)そし
て、上記の(2)〜■の工程を繰返し乍らトレンチ11
のエツチングが進行するので、トレンチ11の側壁には
テーバが形成されることになる。第2図(e)では、側
壁の形状が階段状に示されているが、実際には、上述の
堆積とエツチングの反応が同時に行なわれるので、側壁
は滑らかなテーバ状となる。この実施例は、このような
堆積を、エツチングの初期、即ち1−レンチ11の上部
をエツチングするときに多く生じるようにしてトレンチ
11の肩の部分に比較的大きなテーバを与えるようにエ
ツチングし、その後、エツチングパラメータを適宜に変
化させることにより堆積を減じさせてエツチングを進行
させるものである。0> Due to the impact of the ions 13, the etching of the trench 11 progresses in the vertical direction according to the pattern of the mask 12. (b) Unlike the etching species ions 13, the It deposition species are neutral active species 14 and have no directionality, so that as long as the trench 11 is shallow, a deposited film is formed uniformly over the entire surface. (c) However, the deposited film on the surface of the mask 12 and the bottom of the trench 11 that is bombarded with ions is removed by sputtering, and the 111 film 15 remains only on the side wall of the trench 11. (d) The deposit 11115 remaining on this side wall is
It acts as a mask for the next incident ions 13,
The opening of trench 11 is substantially narrowed. (e) Then, while repeating the steps (2) to (■) above, the trench 11 is
As the etching progresses, a taper is formed on the side wall of the trench 11. In FIG. 2(e), the shape of the side wall is shown as a step, but in reality, the above-described deposition and etching reactions occur simultaneously, so that the side wall has a smooth tapered shape. In this embodiment, such deposition is caused to occur more often at the initial stage of etching, that is, when etching the upper part of the first trench 11, so that the shoulder portion of the trench 11 is etched to have a relatively large taper. Thereafter, by appropriately changing the etching parameters, the deposition is reduced and the etching progresses.
次いで、前記第1図のドライエツチング装置を使用し、
エツチングする活性種を生じるガス成分として塩素C1
2、堆積膜を形成するガス成分として四塩化珪素5iC
I4からなる混合ガスを用いて被エツチング材料10で
ある単結晶Si基板にトレンチエツチングを施した例を
第3図の(a)、(b)を用いて説明する。Next, using the dry etching apparatus shown in FIG. 1,
Chlorine C1 as a gas component that produces etching active species
2. Silicon tetrachloride 5iC as a gas component forming the deposited film
An example of performing trench etching on a single crystal Si substrate, which is the material to be etched 10, using a mixed gas consisting of I4 will be described with reference to FIGS. 3(a) and 3(b).
第3図(a)は、エツチングパラメータをそれぞれ次の
ように設定してエツチング(主エツチング)を進行させ
たときのトレンチ11のエツチング形状を示している。FIG. 3(a) shows the etched shape of the trench 11 when etching (main etching) is progressed with the etching parameters set as follows.
即ち、設定条件は、CI2を85%、
5iC14を15%とした混合ガスを7.5×10’T
orrの圧力に保ち、第1の電極2の冷却水温度(被エ
ツチング材料の温度)を10℃、平行平板電極2.4間
に加える高周波電力を800Wとした。このときの被エ
ツチング材料10に対するエツチング速度は約1μm/
min。In other words, the setting conditions are a mixed gas of 85% CI2 and 15% 5iC14 at 7.5 x 10'T.
The temperature of the cooling water for the first electrode 2 (temperature of the material to be etched) was 10° C., and the high frequency power applied between the parallel plate electrodes 2.4 was 800 W. At this time, the etching rate for the material 10 to be etched is approximately 1 μm/
min.
マスク12の材料であるSiM化膜との選択比は約15
であった。The selectivity with respect to the SiM film that is the material of the mask 12 is approximately 15.
Met.
このようなエツチング条件でエツチングを行なったとき
、トレンチ11の側壁11aに堆積膜15が生じ、僅か
なテーバ、が形成され、また側壁11aを衝撃するイオ
ンが低減して側壁荒れのないトレンチ11が形成される
。When etching is performed under such etching conditions, a deposited film 15 is formed on the side wall 11a of the trench 11, a slight taper is formed, and ions bombarding the side wall 11a are reduced, resulting in a trench 11 without side wall roughness. It is formed.
この実施例は、前述したように、このような主エツチン
グの初期において上記の各エツチングパラメータのうち
少なくとも一種を変化させ、堆積l1115の堆積量を
多くして、トレンチ11の肩の部分に丸みを帯びさせる
ことにある。As described above, in this embodiment, at least one of the etching parameters described above is changed at the initial stage of the main etching, and the amount of deposited l1115 is increased to round the shoulder portion of the trench 11. The purpose is to give it a certain tinge.
第3図(b)は、エツチング初期の30秒間、前記のエ
ツチングパラメータを次のように設定して初期エツチン
グを施したときのトレンチ11のエツチング形状を示し
ている。FIG. 3(b) shows the etched shape of the trench 11 when initial etching is performed for 30 seconds at the initial stage of etching with the etching parameters set as follows.
即ち、初期エツチングの設定条件は、(イ)前記主エツ
チング時の混合ガスに対し、さらに5tC14の添加量
=15%、(ロ)ガス圧カニ5X 10’ To r
r、 (A> illli1m電カニ600W1 (
ニ)冷却水温度=5℃とした。これらの設定条件は、前
記主エツチング時の設定条ftと比べると、全て堆積を
多く生じさせる方向に変化させている。上記の各エツチ
ングパラメータのうち、冷却水温度を変えることは、所
要時間をやや多く必要とするが、他のエツチングパラメ
ータを変化させるための所要時間は短かくて済むので、
比較的僅かな時間の初期エツチング条件として設定する
のに有効な方法である。That is, the setting conditions for the initial etching are (a) addition amount of 5tC14 = 15% to the mixed gas during the main etching, and (b) gas pressure crab 5X 10' Torr.
r, (A> illi1m electric crab 600W1 (
d) Cooling water temperature was set at 5°C. These setting conditions are all changed in a direction that causes more deposition compared to the setting line ft during the main etching. Of the above etching parameters, changing the cooling water temperature requires a little more time, but changing the other etching parameters requires less time.
This is an effective method for setting initial etching conditions for a relatively short period of time.
上記(イ)〜(ニ)の各条件設定について、その作用を
説明すると、(イ)は堆積膜を形成するガス成分を増量
することにより、堆積量が多く生じる。(ロ)は実験か
ら明らかになった事実であり、ガス圧力が低圧になるほ
どトレンチ11に斜めに入射するイオンが減少し、側壁
部を衝撃して堆積膜を除去する現象が減るためと考えら
れる。The effects of each of the above condition settings (a) to (d) will be explained. In (a), a large amount of deposited film is produced by increasing the amount of the gas component that forms the deposited film. (B) is a fact revealed from experiments, and it is thought that this is because the lower the gas pressure, the fewer ions are incident diagonally into the trench 11, and the phenomenon of removing the deposited film by impacting the sidewalls is reduced. .
(ハ)は入射するイオンのエネルギーを下げることによ
り、堆v4FAの除去作用となるスパッタリングを低下
させる。これと同様の作用は磁界を強めることぐイオン
のエネルギーを低下させることによっても得られる。(
ニ)は堆積膜の除去作用が減少するものであり、これに
ついては、次のような態様を採ることにより、初期エツ
チング条件として実用的に設定することが可能となる。(c) By lowering the energy of incident ions, sputtering, which is the removal effect of the deposited v4FA, is reduced. A similar effect can also be obtained by lowering the energy of the ions by increasing the magnetic field. (
D) is that the removal effect of the deposited film is reduced, and this can be practically set as the initial etching conditions by adopting the following aspect.
即ち、これを第4図の(a)、(b)を用いて説明する
と、同図(a)に示すように、第1の電極2と被エツチ
ング材料10であるウェーハとの間に、適宜の熱容量を
持つ例えばAI等の板状材料16を挟む。That is, to explain this using FIGS. 4(a) and 4(b), as shown in FIG. A plate-shaped material 16, such as AI, having a heat capacity of .
通常、被エツチング材料10の温度は、エツチング開始
後第4図<b>中の特性線17aで示すように直ちに定
常状態に達する。しかし、上述の第4図(a)に示した
ような構造にすると、被エツチング材料10と第1の電
#42間の熱伝導が板状材料16で妨げられて、定常状
態に達するまでに時間がかかり、この間は緩やかに温度
が変化することになる(17b)。したがって定常状態
に達した時の1rSlxが主エツチング時の条件になる
ように予め冷却水4麿を設定することにより初期エツチ
ングの際は実質的に被エツチング月利10の温度を特性
線17cのように低く設定することが容易に可能となる
。Normally, the temperature of the material 10 to be etched reaches a steady state immediately after the start of etching, as shown by the characteristic line 17a in FIG. 4<b>. However, if the structure shown in FIG. 4(a) is adopted, the heat conduction between the material to be etched 10 and the first electrode #42 is obstructed by the plate-like material 16, and it takes a long time to reach a steady state. It takes time, and during this time the temperature changes slowly (17b). Therefore, by setting the amount of cooling water in advance so that 1rSlx when the steady state is reached becomes the condition for the main etching, the temperature of the monthly etching target 10 during the initial etching can be set as shown in the characteristic line 17c. It becomes possible to easily set it to a low value.
而して、初期エツチング時にはエツチングパラメータを
上述のように変化させて堆積膜15の堆積量を多くする
ことにより、■ツチングテーパを大にし、第3図(b)
に示すようにトレンチ11の肩11bの部分に丸みを帯
びさせることができる。Therefore, during the initial etching, by changing the etching parameters as described above to increase the amount of deposited film 15, (1) the etching taper is increased, as shown in FIG. 3(b).
The shoulder 11b of the trench 11 can be rounded as shown in FIG.
なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、例えば反応性ガスについては、基本的にエツチング
を起す成分と堆積を生じる成分との混合ガスであるが、
エツチング生成物(ガス)を堆積用のガスとして利用す
ることもできる。この事実として、上述の実施例におい
て塩素ガスC12だけでも成る条件を整えることにより
、上述の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができ
る。Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, the reactive gas is basically a mixed gas of a component that causes etching and a component that causes deposition;
Etching products (gases) can also be used as deposition gases. As a result of this fact, in the above-mentioned embodiment, almost the same effects as in the above-mentioned embodiment can be obtained by setting the conditions for using only chlorine gas C12.
また、エツチング用のガス成分としては、塩素やふっ素
等のハロゲン元素を含むもの、堆積用のガス成分として
は、炭素、水素、70ロカーボンCFx (X=1〜
4)を含むもの等の使用が可能である。さらに一つのガ
スでエツチングとifiMを同時に生じるものも勿論使
用できる。但し、それぞれ使用するガスの種類により、
堆積が多くなる条件は異なっている。このため、初期エ
ツチング時にエツチングパラメータをどのように変化さ
せるかは一定ではなく、それぞれのガスにおいて堆積が
多くなりエツチング形状がテーパを持つ条件を求めるこ
とが必要である。Gas components for etching include those containing halogen elements such as chlorine and fluorine, and gas components for deposition include carbon, hydrogen, and 70 carbon CFx (X=1~
4) can be used. Furthermore, it is of course possible to use a gas that simultaneously produces etching and ifiM with one gas. However, depending on the type of gas used,
The conditions for increased deposition are different. For this reason, the manner in which the etching parameters are changed during the initial etching is not constant, and it is necessary to find conditions in which the amount of deposition increases and the etching shape becomes tapered for each gas.
さらに、被エツチング材料としては、3i以外のGe、
lnP、GaAs等の化合物半導体を含む半導体材料、
S!02、S!3N4等の絶縁物或いは高誘電体、AI
、MoSi2等の金属或いは金属化合物にも適用できる
。Furthermore, as the material to be etched, Ge other than 3i,
Semiconductor materials including compound semiconductors such as lnP and GaAs,
S! 02, S! Insulators or high dielectric materials such as 3N4, AI
, MoSi2, or other metals or metal compounds.
また、この発明をAI膜等の配線材料のエツチングに適
用すると、その肩の部分に丸みが帯びるので、その、F
層への絶縁膜堆積時に、被覆性の良い膜形成が可能とな
り、絶縁膜に亀裂や空洞が生じるのを防止することがで
き、配線の信頼性を向上させることができる。さらに、
この発明は、エツチング形状だけの条件変化させること
により、トレンチ等の被エツチング領域の底部コーナ部
分に丸みを帯びさせることにも応用することができる。Furthermore, when this invention is applied to etching wiring materials such as AI films, the shoulders become rounded, so the F
When depositing the insulating film on the layer, it is possible to form a film with good coverage, prevent cracks and cavities from forming in the insulating film, and improve the reliability of the wiring. moreover,
The present invention can also be applied to rounding the bottom corner of a region to be etched, such as a trench, by changing the conditions of only the etching shape.
[発明の効果]
以上説明したように、この発明によれば、初期エツチン
グ形状時には、主エツチング工程時よりも堆積膜の堆積
量が多く生じるので、溝等の被エツチング領域上部の肩
の部分に丸みを帯びさせることができ、また初期エツチ
ング■稈に続く主エツチング工程時には、エツチングパ
ラメータの一つであるガス圧力ついては初期エツチング
工程時と同オーダ程度に低く設定しても、他のエツチン
グパラメータの変化により堆v4膜の堆積量を初期エツ
チング工程時よりも減少させることができ、このように
ガス圧力を低く設定することにより、被エツチング領域
に斜めに入射して側壁を衝撃するイオンを減少させるこ
とができて側壁の荒れを防止することができるという利
点がある。したがって、エツチングにより形成された溝
等の中にキャパシタ等のデバイスを形成したとき、絶縁
耐圧が向上し、また低リーク電流特性とすることができ
る。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the amount of deposited film is larger during the initial etching shape than during the main etching process, so that the upper shoulder portion of the etched region such as the groove is In addition, during the main etching process following the initial etching process, even if the gas pressure, which is one of the etching parameters, is set to the same order of magnitude as the initial etching process, the other etching parameters will be lower. Due to this change, the amount of deposited V4 film can be reduced compared to the initial etching process, and by setting the gas pressure low in this way, ions that enter the etched area obliquely and bombard the sidewalls are reduced. This has the advantage of preventing side walls from becoming rough. Therefore, when a device such as a capacitor is formed in a groove formed by etching, the dielectric strength can be improved and leakage current characteristics can be reduced.
第1図はこの発明に係るドライエツチング方法の実施例
に適用するドライエツチング装置の一例を示す構成図、
第2図は被エツチング材料にエツチングと堆積膜が同時
に起きたときのエツチングの進行を説明するための工程
図、第3図はこの発明の実施例で形成されたトレンチの
例を示す縦断面図、第4図はエツチングパラメータの一
つである被エツチング材料の温度を変化させるための一
例を説明するための図、第5図は従来のドライエツチン
グ方法を用いたトレンチキャパシタの製造工程を示す工
程図である。
1:真空容器、 2:第1の電極、4:第1の電極
とともに平行平板電極を構成する第2の電極、
6:高周波電源、 7:ガス導入口、10:被エ
ツチング材料、
11:被エツチング領域の一例であるトレンチ、11b
=丸みを帯びたトレンチの肩、
12:マスク、 15:堆積膜。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a dry etching apparatus applied to an embodiment of the dry etching method according to the present invention;
FIG. 2 is a process diagram for explaining the progress of etching when etching and deposited film occur simultaneously on the material to be etched, and FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a trench formed in an embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a diagram for explaining an example of changing the temperature of the material to be etched, which is one of the etching parameters, and FIG. 5 is a diagram showing the manufacturing process of a trench capacitor using a conventional dry etching method. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Vacuum vessel, 2: First electrode, 4: Second electrode constituting a parallel plate electrode together with the first electrode, 6: High frequency power supply, 7: Gas inlet, 10: Material to be etched, 11: To be etched. A trench, 11b, is an example of an etching region.
= rounded trench shoulder, 12: mask, 15: deposited film.
Claims (1)
ズマで活性化されて被エッチング材料をエッチングする
活性種を生じる成分と被エッチング材料の表面に堆積膜
を形成する成分とを含む反応性ガスを導入し、前記平行
平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを誘起し、
このプラズマにより生じさせた前記活性種により前記平
行平板電極における一方の電極上に載置したマスクパタ
ーンの形成された被エッチング材料をエッチングするド
ライエッチング方法であつて、 エッチングの初期(おいて前記反応性ガスにおける両成
分の混合比、全ガス圧力、全ガス流量、被エッチング材
料の温度及び前記高周波電力を含むエッチングパラメー
タを所要値に設定し、前記堆積膜を所要の堆積量として
被エッチング材料をエッチングする、初期エッチング工
程と、 前記エッチングパラメータのうち少なくとも一種を変化
させることにより前記堆積膜の堆積量を前記初期エッチ
ング工程時よりも減少させて前記被エッチング材料をエ
ッチングする主エッチング工程と を有することを特徴とするドライエッチング方法。[Claims] A component that is activated by plasma to generate active species that etch the material to be etched and a component that forms a deposited film on the surface of the material to be etched are placed in a vacuum container equipped with a pair of parallel plate electrodes. introducing a reactive gas containing and applying high frequency power between the parallel plate electrodes to induce plasma;
A dry etching method for etching a material to be etched on which a mask pattern is formed and placed on one of the parallel plate electrodes using the active species generated by the plasma, the dry etching method comprising: The etching parameters including the mixing ratio of both components in the reactive gas, the total gas pressure, the total gas flow rate, the temperature of the material to be etched, and the high frequency power are set to required values, and the material to be etched is set to the required amount of deposited film. an initial etching step in which the material to be etched is etched; and a main etching step in which the material to be etched is etched by changing at least one of the etching parameters to reduce the amount of the deposited film than in the initial etching step. A dry etching method characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1742888A JPH01194325A (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Dry-etching |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1742888A JPH01194325A (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Dry-etching |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01194325A true JPH01194325A (en) | 1989-08-04 |
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ID=11943744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1742888A Pending JPH01194325A (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Dry-etching |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPH01194325A (en) |
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-
1988
- 1988-01-29 JP JP1742888A patent/JPH01194325A/en active Pending
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