JPS63236331A - ドライエツチング方法 - 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】 〔概要〕 基板上にマスクを設は反応性イオンエツチングにより基
板を選択的に深くエツチングするドライエツチングにお
いて、 マスクの開孔のアスペクト比（深さ７幅）を大きくする
ことにより、 基板に対する開孔の合計の面積比が大きい場合にも深い
エツチングを可能にし、また、エツチング部分の側断面
形状の改善を図ったものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、基板上にマスクを設は反応性イオンエツチン
グにより基板を選択的に深くエツチングするドライエ・
ハチングの方法に関す。

半導体装置においては、築積度が高まるに従い容量（キ
ャパシタ）や素子分離領域にその占有面積を縮小するこ
とが出来るトレンチ構造が採用される傾向にある。

上記トレンチ構造の形成には、例えば幅が１μ僧で深さ
が５μｍといった具合に、幅に対して深さが極めて大き
い窪み（トレンチ）の形成が必須である。

そして、このトレンチの形成には、多くの場合上記のド
ライエツチングが用いられている。

〔従来の技術〕

第２図は、基板にトレンチを形成するドライエッチング
の従来方法の要部を示す側断面図である。

同図において、１は例えばシリコンからなる基板であり
、基板１上に例えば燐ガラス（ＰＳＧ）、二酸化シリコ
ン（Ｓｉ０２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）などから
なり例えば幅約１μ−の開孔２を有する厚さ約１μｍの
マスク３を形成し、例えば塩素系ガスなどの反応ガスを
高周波で励起する反応性イオンエツチングにより、基板
１の開孔２部分をエツチングして、例えば約５μｍの深
さのトレンチ４を形成する。

上記の反応性イオンエツチングでは、化学反応および、
イオンの主として垂直方向に作用するスパッタリングに
よるエツチングと、化学反応および、イオンのスパッタ
リングで飛散したマスク材の再付着によるデポジション
（堆積）とが併存し、垂直方向のエツチングが堆積より
勝ることによりトレンチ４が形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のドライエツチング方法では、第３
図の側断面図（ａ）に示す如く、開孔２が多数で、基板
１に対する開孔２の合計の面積比が例えば２０％以上と
いった具合に大きくなると、所謂ローディング効果（被
エツチング面積依存性）により、所望の深さに達する以
前にエツチング進行面上にエツチングを停止させる堆積
膜５が形成されて、所望の深さのトレンチ４が形成され
なくなる問題がある。

また、上記の面積比が十分に小さい場合であっても、第
３図の側断面図山）に示す如く、エツチング初期の段階
でエツチング中の底面中央部に堆積膜が形成されて底面
周縁部のエツチングが先行することにより、底面周縁が
６で示す如くに尖った（所謂トレンチ構造が生じた）ト
レンチ４が形成されることがある。このトレンチ構造は
、電界隼中を起こさせてトレンチ構造の特性を劣化させ
る問題となる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、開孔を有するマスクを基板上に設けて、
反応性イオンエツチングにより該基板の該開孔部分を選
択的にエツチングするに際して、上記開孔のアスペクト
比（深さ７幅）を１．５以上に設定してエツチング部分
の側断面形状を制御する本発明のドライエツチング方法
によって解決される。

〔作用〕

反応性イオンエツチングでは、先に述べたように、エツ
チングと堆積とが併存し、エツチングが堆積に勝るとこ
ろ即ちエツチングが堆積膜を破る主としてエツチング中
の底面でエツチングが進行する。

そして、その底面部では、マスクの表面からの深さが大
きくなるに従い反応ガスの淀みが増すと共に、飛散した
マスク材の再付着の廻込みが減少するので、底面に対す
る堆積の度合は、底面がマスク表面に近い時に大きく、
エツチングが進行して底面が深くなるに従い小さくなる
。それは、マスクの開孔にエツチングされた部分を加え
た孔のアスペクト比（深さ７幅）に関係するもので、そ
のアスペクト比が大きくなるに従い小さくなるように変
化する。

このことから、その底面に形成される堆積膜の状態は、
エツチング初期の堆積状態に左右されることになり、先
に述べた問題（エツチングの途中停止またはヒレ１ンチ
ングの発生）は、エツチング初期における堆積の度合が
大きいために発生したものと考えられる。

そして、エツチング初期における堆積の度合は、上述か
ら判るように、マスクの開孔のアスペクト比に伯依存し
ている。

本発明は、マスクの開孔の上記のように作用するアスペ
クト比に着目したものである。

゛即ち、マスクの開孔のアスペクト比を変えることによ
り、エツチング初期における堆積の度合を変えてエツチ
ングの進行状態を変化させ、それを介してエツチング部
分のｌ）ｔ！３断面形状を制御したものである。

先に述べた問題が発生した従来方法の場合には、このア
スペクト比が略ｌであったが、この値を大きくすること
により、エツチング初期の堆積の度合が小さくなって、
エツチング中における底面が継続的にエツチングされ、
また、トレンチングの発生が防止されるようになること
は、上述の説明で理解されよう。

そして、その状態を実現するマスクの開孔のアスペクト
比は、本発明者の実験によれば略１．５以上であった。

〔実施例〕

以下本発明方法の実施例についてその要部を示す第１図
の側断面図により説明する。企図を通じ同一符号は同一
対象物を示す。

同図において、先ず、トレンチを形成するシリコン基板
ｌ上に、燐ガラスからなりトレンチの形成位置に幅約１
μｍの開孔２を有する厚さ約２μｍのマスク３ａを形成
する。ここでは、例えばトレンチの数が多くなるなど形
成する回路の都合により、基板１に対する開孔２の合計
の面積比は、従来方法でローディング効果が問題となる
約３０％である。

マスク３ａの形成は、燐ガラスを通常の方法で被着し、
それにレジストマスクを用いて開孔２を形成すれば良い
。またマスク３ａの材料は、二酸化シリコンや窒化シリ
コンであっても良い。

次いで、反応性イオンエツチングにより、基板ｌの開孔
２部分を選択的に所望の深さ例えば約５μｍの深さにエ
ツチングしてトレンチ４を形成する。この際、例えば、
反応ガスがＣＢｒＦ３　　（流量３　ｓｅｃｍ）で圧力
がＱ、４Ｔｏｒｒｓまたは、反応ガスがＣｌ２（流量１
０ｓ１０５ｃ　　＋　ＣＣ１４（流ｉｔ１５ｓｅｃｍ）
で圧力が０．０２５Ｔｏｒｒ、などにすれば良い。

このエツチングでは、エツチングと堆積とが併存してい
るものの、値が約２となる開孔２のアスペクト比が、先
に述べたように、エツチング初期の堆積の度合を従来方
法の場合より小さくして、エツチングの途中停止および
トレンチングの発４を防止しているので、形成されたト
レンチ４は、所望の深さを有し且つトレンチングのない
ものとなる。

このエツチングの終了時に薄い堆積膜が残されるが、こ
の堆積膜は、二酸化シリコンおよび炭素系物質からなる
ので、マスク３ａの除去および軽い灰化処理くアッシン
グ）により除去することが出来る。

上述の実施例では開孔２のアスペクト比を略２にしたが
、ローディング効果に関係する上記面積比が２０％未満
の場合には、マスク３ａの厚さを約１．５μｍまで即ち
開孔２のアスペクト比を略１．５まで下げても、トレン
チングの発生を防止することが出来る。

なお、実施例では開孔２の幅を１μｍ、トレンチ４の深
さを５μｍとしたが、その値が実施例に限定されないこ
とは、上述の説明で理解されよう。

また、開孔２のアスペクト比は、その作用からして大き
い方が望ましいが、開孔２の形成の面からして２．５程
度に留めるのが現実的である。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の構成によれば、基板上にマ
スクを設は反応性イオンエツチングにより基板を選択的
に深くエツチングするドライエツチングにおいて、基板
に対するマスクの開孔の合計の面積比が大きい場合にも
深いエツチングを可能にし、また、エツチング部分の側
断面形状の改善を図ることが出来て、例えば半導体装置
における良質なトレンチ構造の形成を容易にさせる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法実施例の要部を示す側断面図、 第２図は従来方法の要部を示す側断面図、第３図は従来
方法の問題点を示す側断面図、である。 図において、 １は基板、 ２は開孔、 ３．３ａはマスク、 ４はトレンチ、 ５は堆積膜、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開孔を有するマスクを基板上に設けて、反応性イオンエ
   ッチングにより該基板の該開孔部分を選択的にエッチン
   グするに際して、上記開孔のアスペクト比を１．５以上
   に設定してエッチング部分の側断面形状を制御すること
   を特徴とするドライエッチング方法。