JPS5986222A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
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- JPS5986222A JPS5986222A JP19588282A JP19588282A JPS5986222A JP S5986222 A JPS5986222 A JP S5986222A JP 19588282 A JP19588282 A JP 19588282A JP 19588282 A JP19588282 A JP 19588282A JP S5986222 A JPS5986222 A JP S5986222A
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、プラズマを用いない無損傷の異方性ドライエ
ツチング方法に関する。
ツチング方法に関する。
近年、集積回路は微細化の一途をたどり、最近では、最
小パターン寸法が１〜２ｋｎの超ＬＳＩも試作開発され
る至っている。この超微細加工には、きている。この技
術は、通常、平行平板型電極を有する７応容？−にＣＦ
４などの反応性ガスを導入し、１：３５６ ＭＨｚなど
の高周波′酩力を印加する餉、極（陰極）上に試料を置
いてグロー放電を生じせしめ、このガスプラズマからの
正イオンを陰極上に生じる陰極降下−圧によシ加速して
試料に衝撃し、これをエツチングするもので、反応性イ
オンエツチング（ＲＩＥ）と呼ばれ、微細加工技術の主
流となってきている。しかし、この神のエツチング方法
は被エツチング材料がプラズマ中に置かれているために
、イオン、電子などの荷電粒子の帯電によるゲート酸化
膜の破壊やソフ）ＸＩなどによる閾値電圧のシフト、酸
化膜中へのトラップ訪起の他、チャンバ内壁からのメタ
ル汚染など、糎々のラジエーションダメージを生じる。
小パターン寸法が１〜２ｋｎの超ＬＳＩも試作開発され
る至っている。この超微細加工には、きている。この技
術は、通常、平行平板型電極を有する７応容？−にＣＦ
４などの反応性ガスを導入し、１：３５６ ＭＨｚなど
の高周波′酩力を印加する餉、極（陰極）上に試料を置
いてグロー放電を生じせしめ、このガスプラズマからの
正イオンを陰極上に生じる陰極降下−圧によシ加速して
試料に衝撃し、これをエツチングするもので、反応性イ
オンエツチング（ＲＩＥ）と呼ばれ、微細加工技術の主
流となってきている。しかし、この神のエツチング方法
は被エツチング材料がプラズマ中に置かれているために
、イオン、電子などの荷電粒子の帯電によるゲート酸化
膜の破壊やソフ）ＸＩなどによる閾値電圧のシフト、酸
化膜中へのトラップ訪起の他、チャンバ内壁からのメタ
ル汚染など、糎々のラジエーションダメージを生じる。
これらのラジエーションダメージには、デバイスの超Ｌ
ＳＩ化にとって致命傷となる要因が多々含まれており、
無ダメージのエツチング技術が切望されている。
ＳＩ化にとって致命傷となる要因が多々含まれており、
無ダメージのエツチング技術が切望されている。
本発明の目的はプラズマを用いない無損傷の異方性ドラ
イエツチング方法を提供するものである。
イエツチング方法を提供するものである。
本発明は、Ｃ１，などの反応性ガス界囲気下に置かれた
被エツチング材料に同時に、紫外、又は遠紫外光を照射
することによりエツチングするに際し、エツチングマス
クとして、前記照射光を充分吸収、又は反射する材料を
用いてエツチングするものである。
被エツチング材料に同時に、紫外、又は遠紫外光を照射
することによりエツチングするに際し、エツチングマス
クとして、前記照射光を充分吸収、又は反射する材料を
用いてエツチングするものである。
本発明によればプラズマを用いない比較的低温で無ダメ
ージの異方性ドライエツチングが可能となる。
ージの異方性ドライエツチングが可能となる。
第１図は、本発明の一実施例を説明するための図である
。サセプタ（１）上の被エツチング材料、例えば、リン
添加多結晶シリコン（２）がＣ１１雰囲気下に置かれ、
例えば、水銀−Ｘｅランプ（４）より発せられた波長２
４０〜３６０ ｎｍの紫外光をレンズ（３）にょシフオ
ーカスして、試料に照射する。可視よシ長波長の光は、
フィルタ（８）によりカットされている。
。サセプタ（１）上の被エツチング材料、例えば、リン
添加多結晶シリコン（２）がＣ１１雰囲気下に置かれ、
例えば、水銀−Ｘｅランプ（４）より発せられた波長２
４０〜３６０ ｎｍの紫外光をレンズ（３）にょシフオ
ーカスして、試料に照射する。可視よシ長波長の光は、
フィルタ（８）によりカットされている。
ＣＩ＝の吸収ピークは、波長３３０ ｎｍ付近にあり、
この波長の光は非常に高い量子効率でＣ１１を光解離す
ることが知られている。したがって、光路内にあるＣＩ
、分子は、活性なＣＩ原子”となシ、リン添加多結晶シ
リコンをエツチングする。例えば、ＣＩ。
この波長の光は非常に高い量子効率でＣ１１を光解離す
ることが知られている。したがって、光路内にあるＣＩ
、分子は、活性なＣＩ原子”となシ、リン添加多結晶シ
リコンをエツチングする。例えば、ＣＩ。
１０Ｔｏｒｒの圧力下でのリン添加多結晶シリコンのエ
ツチング速度は、５００１／ｍｉｎであった。また、熱
電対（Ｃ，Ａ）に直接光を照射して温度を測定した結果
、熱電対が完全にフローティングの状態で１２０℃、サ
セプタにふれた状態で５０’Ｃ前後であシ、先述のレー
ザ照射における場合に比較して低温でエツチングされる
ことを確認した。したがって、通常の牛導体プロセスに
用いられるレジストをマスクにしてエツチングすること
も可能である。
ツチング速度は、５００１／ｍｉｎであった。また、熱
電対（Ｃ，Ａ）に直接光を照射して温度を測定した結果
、熱電対が完全にフローティングの状態で１２０℃、サ
セプタにふれた状態で５０’Ｃ前後であシ、先述のレー
ザ照射における場合に比較して低温でエツチングされる
ことを確認した。したがって、通常の牛導体プロセスに
用いられるレジストをマスクにしてエツチングすること
も可能である。
第２図は、基板温度を変えた場合のＰ添加多結晶シリコ
ツ曲線Ａ１アンドープ多結晶シリコ７曲１１１Ｂのエツ
チング速度の変化を示したものである。
ツ曲線Ａ１アンドープ多結晶シリコ７曲１１１Ｂのエツ
チング速度の変化を示したものである。
この場合のＣＩ、圧力は１０Ｔｏｒｒであり、２００Ｗ
Ｈｇ−Ｘｅランプを用いた。その結果、両者共顕著な基
板温度依存性を示すことから、表面に吸着したｃ１□に
対する光解離で生じた励起されたｃ＋ＪＭ子が主なエツ
チング種であると結論される。３０℃〜２００℃の範囲
において、アンドープ多結晶８ｉのエツチング速度がＣ
Ｉ、の熱脱離に起因して単調に減少するのに対し、Ｐ添
加多結晶８ｉにおいては、温度上昇によるＰの引抜き現
象のため３０’〜１５０℃の範囲でエツチング速度は増
加する。第３図（、）及び第４図（、）はそれぞれ、熱
酸化８ｉ０１（９）Ｃ４をマスクにして、Ｃ１＠ １０
Ｔｏｒｒの圧力下において、Ｈｇ−Ｘｅ照射によシエッ
チングしたＰ添加Ｑｌ、アンドープ多結晶１！１９シリ
コンの断面構造を示している。その結果、Ｐ添加多結晶
シリコンの場合には、等方的に、アンドープの場合には
、８１０．と多結晶シリコンとの界面に異常な穴（１１
が見られるものの異方的にエツチングされることが見出
された。一方、第３図（ｂ）及び第４図（ｂ）は、Ａｌ
０３Ｑ１をマスクにして、同一条件でエツチングした場
合のエツチング断面であＪ）、１０Ｔｏｒｒという筒圧
力下であるにもかかわらず両者共アンダヵットのない垂
直形状が得られることを確認した。この結果は、第４図
（、）に示したアンドープ多結晶８ｉ（１つの穴（１６
１の発生原因がＳｔＯ，マスクａａを透過してきた紫外
光が多結晶１内にまで浸透してＳｔ−別結合を励起し、
壁に吸着して光解離したＣ１原子と反応する結果生じる
と推察できる。一方、ＳＩＯ，マスクのリン添加多結晶
シリコン（第３図（、） ）の場合の大きなアンダカッ
トは、ＰとＣＩとの反応性が大きく、容易にＰｃｔ、な
どの揮発性ガスを形成するため、第４図（、）の穴ｕＱ
の形成は速やかに進行するということの他に、光照射に
よる基板温度上昇効果により、ＣＩ。
Ｈｇ−Ｘｅランプを用いた。その結果、両者共顕著な基
板温度依存性を示すことから、表面に吸着したｃ１□に
対する光解離で生じた励起されたｃ＋ＪＭ子が主なエツ
チング種であると結論される。３０℃〜２００℃の範囲
において、アンドープ多結晶８ｉのエツチング速度がＣ
Ｉ、の熱脱離に起因して単調に減少するのに対し、Ｐ添
加多結晶８ｉにおいては、温度上昇によるＰの引抜き現
象のため３０’〜１５０℃の範囲でエツチング速度は増
加する。第３図（、）及び第４図（、）はそれぞれ、熱
酸化８ｉ０１（９）Ｃ４をマスクにして、Ｃ１＠ １０
Ｔｏｒｒの圧力下において、Ｈｇ−Ｘｅ照射によシエッ
チングしたＰ添加Ｑｌ、アンドープ多結晶１！１９シリ
コンの断面構造を示している。その結果、Ｐ添加多結晶
シリコンの場合には、等方的に、アンドープの場合には
、８１０．と多結晶シリコンとの界面に異常な穴（１１
が見られるものの異方的にエツチングされることが見出
された。一方、第３図（ｂ）及び第４図（ｂ）は、Ａｌ
０３Ｑ１をマスクにして、同一条件でエツチングした場
合のエツチング断面であＪ）、１０Ｔｏｒｒという筒圧
力下であるにもかかわらず両者共アンダヵットのない垂
直形状が得られることを確認した。この結果は、第４図
（、）に示したアンドープ多結晶８ｉ（１つの穴（１６
１の発生原因がＳｔＯ，マスクａａを透過してきた紫外
光が多結晶１内にまで浸透してＳｔ−別結合を励起し、
壁に吸着して光解離したＣ１原子と反応する結果生じる
と推察できる。一方、ＳＩＯ，マスクのリン添加多結晶
シリコン（第３図（、） ）の場合の大きなアンダカッ
トは、ＰとＣＩとの反応性が大きく、容易にＰｃｔ、な
どの揮発性ガスを形成するため、第４図（、）の穴ｕＱ
の形成は速やかに進行するということの他に、光照射に
よる基板温度上昇効果により、ＣＩ。
の表面移動によって、ＣＩ、はマスク下に達し、マスク
を透過してきた光によシ分解されてＣＩを生じ、多結晶
シリコンをエツチングするために生じると考えられる。
を透過してきた光によシ分解されてＣＩを生じ、多結晶
シリコンをエツチングするために生じると考えられる。
以上述べた事実から、紫外光を吸収、又は反射する拐料
をエツチングマスクに選ぶことによシ、プラズマを用い
ない無伊傷の異方性エツチングが達成できる。なおエツ
チングマスクの光吸収端が２．５ ｅＶ 、すなわち光
波長に直Ｌ７て約５０００久以下の拐料がよシ肩効であ
った。まだ、これらの材料を１部に含んだ絶縁物の積層
構造のマスクも同様に効果が認められた。
をエツチングマスクに選ぶことによシ、プラズマを用い
ない無伊傷の異方性エツチングが達成できる。なおエツ
チングマスクの光吸収端が２．５ ｅＶ 、すなわち光
波長に直Ｌ７て約５０００久以下の拐料がよシ肩効であ
った。まだ、これらの材料を１部に含んだ絶縁物の積層
構造のマスクも同様に効果が認められた。
なお、生成したＣＩ原子の寿命は、極めて短かいため、
第１図において、光をデフォーカスにした場合には、試
料表面へ拡散中に、互いに再結合、あるいはＣＩ、分子
と衝突してエネルギを失ない、エツチング能力が低下す
る。したがって、実用的なエツチング速度を得るには、
ＣＩ原子をできるだけ試料表面近くで生成することが必
安であり、レンズによるフォーカスが有効である。また
、実際のエツチングは、シリンドリカルレンズにより、
ウェハ径よりも大きくフォーカスしてこれを、ウェハ全
面に一様に走査することにより均一なエツチングが達成
された。
第１図において、光をデフォーカスにした場合には、試
料表面へ拡散中に、互いに再結合、あるいはＣＩ、分子
と衝突してエネルギを失ない、エツチング能力が低下す
る。したがって、実用的なエツチング速度を得るには、
ＣＩ原子をできるだけ試料表面近くで生成することが必
安であり、レンズによるフォーカスが有効である。また
、実際のエツチングは、シリンドリカルレンズにより、
ウェハ径よりも大きくフォーカスしてこれを、ウェハ全
面に一様に走査することにより均一なエツチングが達成
された。
本発明の他の実施例としてはＣＩ、にＯ３を添加した場
合があり、光照射によシ生成したオゾンは、リン添加多
結晶シリコンを速やかに酸化する。しかし光照射部では
、例えば、表面に形成した８ｉＣ１ｔによる光吸収によ
り８ｉＣＬ１ ＋ ５ｔｃｔ、→８ｉ ＋ ８ｉＣＩ４
などの反応が促進される結果、酸化とエツチングの競争
反応によりエツチングが進行するが、側壁においては、
このような光照射によるエツチングの促進は起らず、サ
イドエツチングが防止される。
合があり、光照射によシ生成したオゾンは、リン添加多
結晶シリコンを速やかに酸化する。しかし光照射部では
、例えば、表面に形成した８ｉＣ１ｔによる光吸収によ
り８ｉＣＬ１ ＋ ５ｔｃｔ、→８ｉ ＋ ８ｉＣＩ４
などの反応が促進される結果、酸化とエツチングの競争
反応によりエツチングが進行するが、側壁においては、
このような光照射によるエツチングの促進は起らず、サ
イドエツチングが防止される。
０１０代りにＨ，、ＣＨ，、ＣＣ１，ｐｙ、 ＣＢｒＦ
、などのガスを添加しても異方性エツチングが達成され
た。以上の実施例では、リン添加多結晶シリコンについ
て説明したが、この他、ＡＩ、Ａ１合金、Ｔａ 、 Ｍ
ｏ、 Ｗ。
、などのガスを添加しても異方性エツチングが達成され
た。以上の実施例では、リン添加多結晶シリコンについ
て説明したが、この他、ＡＩ、Ａ１合金、Ｔａ 、 Ｍ
ｏ、 Ｗ。
あるいはシリサイド化合物に対しても同様の効果が認め
られた。本発明によれば、プラズマを用いたエツチング
と異なシ、ウエノ・に対する無ダメージのエツチングが
達成される。
られた。本発明によれば、プラズマを用いたエツチング
と異なシ、ウエノ・に対する無ダメージのエツチングが
達成される。
第１図は、光照射による本発明の一実施例を説明するだ
めの図、第２図は基板温度とエツチング量の関係を示す
特性図、第３図及び第４図は本発明によるエツチング状
況を示す断面図である。 （１）・・・試料台、（２）・・・被エツチング材料、
（３）・・・レンズ、（４）・・・ｌｉｇ −Ｘｅなど
の紫外光源、（５）・・・光照射点、（６）・・・光路
、（力・・・ＣＩ、分子、（８し・フィルタ、（９）（
１４１・・・８ｉ０１マスク、（ｔｌ・・・Ｐ添加多結
晶シリコン、ＵυＱ′Ｄ・・・ＳｉＯｘ 、（１２）（
１８）・・・Ｓｉ基板、住９・・・アンドープ多結晶シ
リコン、α訃・・異常な穴、θ３ｕｌ・・・ＡＩマスク
。 第 １ 図 第２図 冬板五度（τ） 第３図 第４図
めの図、第２図は基板温度とエツチング量の関係を示す
特性図、第３図及び第４図は本発明によるエツチング状
況を示す断面図である。 （１）・・・試料台、（２）・・・被エツチング材料、
（３）・・・レンズ、（４）・・・ｌｉｇ −Ｘｅなど
の紫外光源、（５）・・・光照射点、（６）・・・光路
、（力・・・ＣＩ、分子、（８し・フィルタ、（９）（
１４１・・・８ｉ０１マスク、（ｔｌ・・・Ｐ添加多結
晶シリコン、ＵυＱ′Ｄ・・・ＳｉＯｘ 、（１２）（
１８）・・・Ｓｉ基板、住９・・・アンドープ多結晶シ
リコン、α訃・・異常な穴、θ３ｕｌ・・・ＡＩマスク
。 第 １ 図 第２図 冬板五度（τ） 第３図 第４図
Claims (5)
- （１）エツチングマスクがパターン形成された被エツチ
ング材料を少なくともハロゲン元素を含む反応性ガスに
晒らすとともに、同時に、紫外、又は遠紫外光を照射し
てエツチングするに際し、前記エツチングマスクは、該
マスクの厚み内において、前記照射光を充分吸収するか
、あるいｄ：反射することを特徴とするドライエツチン
グ方法。 - （２）前記エツチングマスクは、その光吸収端が２５ｅ
Ｖ以下である半導体、金属、あるいは、少なくともこれ
らの１部を含む絶縁体との層状拐料であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のドライエツチング方法
。 - （３）被エツチング材料は、単結晶シリコン、不純物添
加多結晶シリコン、アルミニウム、アルミニウム合金、
Ｍｏ、Ｔａ、 Ｗなどの高融点金属あるいはこれらの
シリサイド化合物であることを特徴とすエツチング方法
。 - （４）前記照射光は、前記照射光を透過する球面、ある
いは、シリンドリカルレンズにより被エツチング材料上
に集光され、且つ、該被エツチング物載のドライエツチ
ング方法。 - （５）前記反応性ガスは、Ｏ，、Ｈ，、又は、メタン系
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19588282A JPS5986222A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19588282A JPS5986222A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5986222A true JPS5986222A (ja) | 1984-05-18 |
Family
ID=16348552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19588282A Pending JPS5986222A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5986222A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6189636A (ja) * | 1984-10-08 | 1986-05-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光加工方法 |
| JPS61105884A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光加工方法 |
| JPS62272541A (ja) * | 1986-05-20 | 1987-11-26 | Fujitsu Ltd | 半導体基板の表面処理方法 |
| JPH01217921A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-08-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | エツチング法 |
| US5024724A (en) * | 1987-03-27 | 1991-06-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dry-etching method |
| US5741431A (en) * | 1997-05-15 | 1998-04-21 | Industrial Technology Research Institute | Laser assisted cryoetching |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS55113329A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Light dry etching |
| JPS55118636A (en) * | 1979-03-08 | 1980-09-11 | Toshiba Corp | Gas etching method and device |
| JPS5789474A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-03 | Hitachi Ltd | Detection of final point of etching and apparatus therefor |
-
1982
- 1982-11-10 JP JP19588282A patent/JPS5986222A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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