JP2000156404A - 素子分離エッチング方法 - Google Patents
素子分離エッチング方法Info
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- JP2000156404A JP2000156404A JP10331309A JP33130998A JP2000156404A JP 2000156404 A JP2000156404 A JP 2000156404A JP 10331309 A JP10331309 A JP 10331309A JP 33130998 A JP33130998 A JP 33130998A JP 2000156404 A JP2000156404 A JP 2000156404A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に分離幅の広い領域でのテーパー角の増加
が顕著となり、結果としてテーパー角の分離幅依存性が
低減された素子分離エッチング方法を提供することにあ
る。 【解決手段】 単結晶シリコン基板３上に酸化膜９を２
０ｎｍの膜厚に、シリコン窒化膜１０を２００ｎｍの膜
厚にそれぞれ順次積層形成する。引き続いて、酸化膜９
及びシリコン窒化膜１０に対して、フォトリソグラフィ
処理及びドライエッチング処理を行い、酸化膜９及びシ
リコン窒化膜１０を所望形状にパターニングして、底部
に単結晶シリコン基板３が露出したシリコントレンチ形
成部１１を形成する。パターニングされた酸化膜９及び
シリコン窒化膜１０をマスクとして、シリコントレンチ
形成部１１内の単結晶シリコン基板３に対してシリコン
トレンチエッチングを行い、単結晶シリコン基板３にシ
リコントレンチ１２を形成する。シリコントレンチエッ
チングを行う際に、ＨＢｒガスとＯ2ガスとの混合ガス
にＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4又はＳｉＢｒ4等を添加する。
が顕著となり、結果としてテーパー角の分離幅依存性が
低減された素子分離エッチング方法を提供することにあ
る。 【解決手段】 単結晶シリコン基板３上に酸化膜９を２
０ｎｍの膜厚に、シリコン窒化膜１０を２００ｎｍの膜
厚にそれぞれ順次積層形成する。引き続いて、酸化膜９
及びシリコン窒化膜１０に対して、フォトリソグラフィ
処理及びドライエッチング処理を行い、酸化膜９及びシ
リコン窒化膜１０を所望形状にパターニングして、底部
に単結晶シリコン基板３が露出したシリコントレンチ形
成部１１を形成する。パターニングされた酸化膜９及び
シリコン窒化膜１０をマスクとして、シリコントレンチ
形成部１１内の単結晶シリコン基板３に対してシリコン
トレンチエッチングを行い、単結晶シリコン基板３にシ
リコントレンチ１２を形成する。シリコントレンチエッ
チングを行う際に、ＨＢｒガスとＯ2ガスとの混合ガス
にＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4又はＳｉＢｒ4等を添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成される素子相互間を分離するエッチング方法に関する
ものである。
成される素子相互間を分離するエッチング方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置において、半導体基板上に
は、素子がグループ分けして複数形成される場合があ
る。この場合、グループ毎に素子相互間を分離する必要
がある。
は、素子がグループ分けして複数形成される場合があ
る。この場合、グループ毎に素子相互間を分離する必要
がある。
【０００３】従来、半導体基板上に形成される素子相互
間を分離するには、一般的にエッチング方法が採用され
ている。
間を分離するには、一般的にエッチング方法が採用され
ている。
【０００４】従来の素子分離エッチング方法について図
２を参照して説明する。まず図２（ａ）に示すように、
単結晶シリコン基板３上に酸化膜９とシリコン窒化膜１
０を順次積層形成する。
２を参照して説明する。まず図２（ａ）に示すように、
単結晶シリコン基板３上に酸化膜９とシリコン窒化膜１
０を順次積層形成する。
【０００５】引き続いて、酸化膜９及びシリコン窒化膜
１０に対して、フォトリソグラフィ処理及びドライエッ
チング処理を行い、酸化膜９及びシリコン窒化膜１０を
パターニングして、底部に単結晶シリコン基板３が露出
したシリコントレンチ形成部１１を形成する。
１０に対して、フォトリソグラフィ処理及びドライエッ
チング処理を行い、酸化膜９及びシリコン窒化膜１０を
パターニングして、底部に単結晶シリコン基板３が露出
したシリコントレンチ形成部１１を形成する。
【０００６】次に、図２（ｂ）に示すように、パターニ
ングされた酸化膜９及びシリコン窒化膜１０をマスクと
して、シリコントレンチ形成部１１内に露出した単結晶
シリコン基板３に対してシリコントレンチエッチングを
行い、単結晶シリコン基板３にシリコントレンチ１２を
形成する。
ングされた酸化膜９及びシリコン窒化膜１０をマスクと
して、シリコントレンチ形成部１１内に露出した単結晶
シリコン基板３に対してシリコントレンチエッチングを
行い、単結晶シリコン基板３にシリコントレンチ１２を
形成する。
【０００７】単結晶シリコン基板３に対してシリコント
レンチエッチングを行う際に、エッチングガスとして、
ＨＢｒガスにＯ2ガスを添加して用いている。
レンチエッチングを行う際に、エッチングガスとして、
ＨＢｒガスにＯ2ガスを添加して用いている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
素子分離エッチング方法では、次のような問題がある。
すなわち、エッチングガスとしてＨＢｒガスとＯ2との
混合ガスを使用したテーパーエッチングでは、テーパー
角が広い分離幅では小さく、狭い分離幅では大きくなる
テーパー角の分離幅依存性が生じてしまうという問題が
ある。
素子分離エッチング方法では、次のような問題がある。
すなわち、エッチングガスとしてＨＢｒガスとＯ2との
混合ガスを使用したテーパーエッチングでは、テーパー
角が広い分離幅では小さく、狭い分離幅では大きくなる
テーパー角の分離幅依存性が生じてしまうという問題が
ある。
【０００９】本発明の目的は、特に分離幅の広い領域で
のテーパー角の増加が顕著となり、結果としてテーパー
角の分離幅依存性が低減された素子分離エッチング方法
を提供することにある。
のテーパー角の増加が顕著となり、結果としてテーパー
角の分離幅依存性が低減された素子分離エッチング方法
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記問題を達成するた
め、本発明に係る素子分離エッチング方法は、半導体基
板上の素子相互間にトレンチをエッチングにより形成
し、素子相互間を分離する素子分離エッチング方法であ
って、半導体基板として単結晶シリコン基板を用い、Ｈ
ＢｒとＯ2との混合ガスを基本系ガスとし、これらに酸
化物除去能力をもつハロゲン化物ガスを添加し、これを
エッチングガスとして、半導体基板上の素子相互間にト
レンチをエッチングにより形成するものである。
め、本発明に係る素子分離エッチング方法は、半導体基
板上の素子相互間にトレンチをエッチングにより形成
し、素子相互間を分離する素子分離エッチング方法であ
って、半導体基板として単結晶シリコン基板を用い、Ｈ
ＢｒとＯ2との混合ガスを基本系ガスとし、これらに酸
化物除去能力をもつハロゲン化物ガスを添加し、これを
エッチングガスとして、半導体基板上の素子相互間にト
レンチをエッチングにより形成するものである。
【００１１】また、前記ハロゲン化物ガスを用いて、前
記トレンチ側壁に形成される酸化物をエッチングするも
のである。
記トレンチ側壁に形成される酸化物をエッチングするも
のである。
【００１２】また、前記ハロゲン化物ガスは、Ｓｉ
Ｆ4，ＳｉＣｌ4，又はＳｉＢｒ4のいずれかである。
Ｆ4，ＳｉＣｌ4，又はＳｉＢｒ4のいずれかである。
【００１３】また、前記ハロゲン化物ガスを用いて、前
記トレンチ側壁にデポジションを生じさせてエッチング
を行うものである。
記トレンチ側壁にデポジションを生じさせてエッチング
を行うものである。
【００１４】また、前記ハロゲン化物ガスは、ＣＦ4で
ある。
ある。
【００１５】
【発明の実施例】以下、本発明の実施の形態を図により
説明する。
説明する。
【００１６】図１は、本発明の一実施形態に係る素子分
離エッチング方法に用いる装置であって、低圧高密度プ
ラズマを生成する誘導結合型プラズマエッチング装置を
示す断面図である。
離エッチング方法に用いる装置であって、低圧高密度プ
ラズマを生成する誘導結合型プラズマエッチング装置を
示す断面図である。
【００１７】図１において、エッチングチャンバー１内
の底部には、下部電極２が設置され、エッチングチャン
バー１内の天井部には、下部電極２と対向して誘電体プ
レート５が設けられ、誘電体プレート５に隣接してコイ
ル６が設置されている。
の底部には、下部電極２が設置され、エッチングチャン
バー１内の天井部には、下部電極２と対向して誘電体プ
レート５が設けられ、誘電体プレート５に隣接してコイ
ル６が設置されている。
【００１８】コイル６は、高周波（ＲＦ）電源７に接続
され、下部電極２は、高周波（ＲＦ）電源４に接続され
ており、コイル６には、高周波（ＲＦ）電源７からソー
スパワーを供給し、下部電極２には、高周波電源４から
バイアスパワーを供給するようになっている。
され、下部電極２は、高周波（ＲＦ）電源４に接続され
ており、コイル６には、高周波（ＲＦ）電源７からソー
スパワーを供給し、下部電極２には、高周波電源４から
バイアスパワーを供給するようになっている。
【００１９】次に、図１に示す誘導結合型プラズマエッ
チング装置を使用して、半導体基板上の素子相互間にト
レンチをエッチングにより形成し、素子相互間を分離す
る素子分離エッチング方法を説明する。本発明の実施形
態では、半導体基板（ウエハ）３として単結晶シリコン
基板を用いている。
チング装置を使用して、半導体基板上の素子相互間にト
レンチをエッチングにより形成し、素子相互間を分離す
る素子分離エッチング方法を説明する。本発明の実施形
態では、半導体基板（ウエハ）３として単結晶シリコン
基板を用いている。
【００２０】まず、図１に示すように、エッチングチャ
ンバー１内の下部電極２上に単結晶シリコン基板３をセ
ットする。
ンバー１内の下部電極２上に単結晶シリコン基板３をセ
ットする。
【００２１】次に、図２（ａ）に示すように、単結晶シ
リコン基板３上に酸化膜９を２０ｎｍの膜厚に、シリコ
ン窒化膜１０を２００ｎｍの膜厚にそれぞれ順次積層形
成する。
リコン基板３上に酸化膜９を２０ｎｍの膜厚に、シリコ
ン窒化膜１０を２００ｎｍの膜厚にそれぞれ順次積層形
成する。
【００２２】引き続いて、酸化膜９及びシリコン窒化膜
１０に対して、フォトリソグラフィ処理及びドライエッ
チング処理を行い、酸化膜９及びシリコン窒化膜１０を
所望形状にパターニングして、底部に単結晶シリコン基
板３が露出したシリコントレンチ形成部１１を形成す
る。
１０に対して、フォトリソグラフィ処理及びドライエッ
チング処理を行い、酸化膜９及びシリコン窒化膜１０を
所望形状にパターニングして、底部に単結晶シリコン基
板３が露出したシリコントレンチ形成部１１を形成す
る。
【００２３】次に、図１に示す低圧高密度プラズマを生
成する誘導結合型プラズマエッチング装置を使用し、コ
イル６と下部電極２との間に高周波電源４，７から高周
波電圧を印加する。
成する誘導結合型プラズマエッチング装置を使用し、コ
イル６と下部電極２との間に高周波電源４，７から高周
波電圧を印加する。
【００２４】これにより、コイル６から誘導体プレート
５に高周波電圧が誘導され、この誘導された高周波電圧
がエッチングチャンバー１内のエッチングガス８に作用
し、エッチングチャンバー１内に低圧高密度のプラズマ
を生成する。
５に高周波電圧が誘導され、この誘導された高周波電圧
がエッチングチャンバー１内のエッチングガス８に作用
し、エッチングチャンバー１内に低圧高密度のプラズマ
を生成する。
【００２５】図２（ｂ）に示すように、エッチングチャ
ンバー１内に発生したプラズマを利用し、パターニング
された酸化膜９及びシリコン窒化膜１０をマスクとし
て、シリコントレンチ形成部１１内に露出した単結晶シ
リコン基板３に対してシリコントレンチエッチングを行
い、単結晶シリコン基板３にシリコントレンチ１２を形
成する。
ンバー１内に発生したプラズマを利用し、パターニング
された酸化膜９及びシリコン窒化膜１０をマスクとし
て、シリコントレンチ形成部１１内に露出した単結晶シ
リコン基板３に対してシリコントレンチエッチングを行
い、単結晶シリコン基板３にシリコントレンチ１２を形
成する。
【００２６】単結晶シリコン基板３に対してシリコント
レンチエッチングを行う際に、ＨＢｒガスとＯ2ガスと
の混合ガス（以下、ＨＢｒ／Ｏ2ガスという）を基本系
ガスとし、これらに酸化物除去能力をもつハロゲン化物
ガスを添加したガスをエッチングガス８として用いる。
前記ハロゲン化物ガスとしては、ＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4又
はＳｉＢｒ4等を用いる。
レンチエッチングを行う際に、ＨＢｒガスとＯ2ガスと
の混合ガス（以下、ＨＢｒ／Ｏ2ガスという）を基本系
ガスとし、これらに酸化物除去能力をもつハロゲン化物
ガスを添加したガスをエッチングガス８として用いる。
前記ハロゲン化物ガスとしては、ＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4又
はＳｉＢｒ4等を用いる。
【００２７】前記ハロゲン化物ガスを用いて、単結晶シ
リコン基板３に対してシリコントレンチエッチングを行
う際には、トレンチ１２の側壁１２ａに形成される酸化
物をエッチングし、水平線に対してトレンチ側壁１２ａ
のなすトレンチテーパー角１３を大きくして、トレンチ
１２を形成する。
リコン基板３に対してシリコントレンチエッチングを行
う際には、トレンチ１２の側壁１２ａに形成される酸化
物をエッチングし、水平線に対してトレンチ側壁１２ａ
のなすトレンチテーパー角１３を大きくして、トレンチ
１２を形成する。
【００２８】或いは、前記ハロゲン化物ガスとして、ト
レンチ側壁１２ａにデポジションを生じさせてエッチン
グを行い、水平線に対してトレンチ側壁１２ａのなすト
レンチテーパー角１３を小さくして、トレンチ１２を形
成する。この場合、ハロゲン化物ガスとしては、ＣＦ4
を用いる。
レンチ側壁１２ａにデポジションを生じさせてエッチン
グを行い、水平線に対してトレンチ側壁１２ａのなすト
レンチテーパー角１３を小さくして、トレンチ１２を形
成する。この場合、ハロゲン化物ガスとしては、ＣＦ4
を用いる。
【００２９】図２（ｂ）に示すように、ＨＢｒ／Ｏ2ガ
スに、ＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4又はＳｉＢｒ4等のガスを添
加することにより、Ｓｉトレンチテーパー角１３の素子
分離幅（トレンチ１２の幅）に対する依存性を減少させ
ることができる。このため、例えばテーパー角１３が８
０度のテーパー角を有するＳｉトレンチがマイクロロー
ディングなく形成することができる。
スに、ＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4又はＳｉＢｒ4等のガスを添
加することにより、Ｓｉトレンチテーパー角１３の素子
分離幅（トレンチ１２の幅）に対する依存性を減少させ
ることができる。このため、例えばテーパー角１３が８
０度のテーパー角を有するＳｉトレンチがマイクロロー
ディングなく形成することができる。
【００３０】次に、ＳｉトレンチエッチングにおけるＨ
Ｂｒ／Ｏ2ガスにＳｉＦ4、又はＣＦ4を添加した効果を
実験データにより説明する。
Ｂｒ／Ｏ2ガスにＳｉＦ4、又はＣＦ4を添加した効果を
実験データにより説明する。
【００３１】図３は、ＨＢｒ／Ｏ2ガスにＳｉＦ4を添加
する場合におけるテーパー角１３とＳｉＦ4の添加量と
の関係を示すものである。
する場合におけるテーパー角１３とＳｉＦ4の添加量と
の関係を示すものである。
【００３２】エッチング装置としては、図１に示す誘導
結合型プラズマエッチング装置を使用し、以下に示すエ
ッチング条件において行った。
結合型プラズマエッチング装置を使用し、以下に示すエ
ッチング条件において行った。
【００３３】エッチング条件としては、エッチングチャ
ンバー１内の圧力５ｍｔｏｒｒ、高周波電源７からコイ
ル６に供給するソースパワー６００Ｗ、高周波電源４か
ら下部電極２に供給するバイアスパワー１５０Ｗにそれ
ぞれ設定する。
ンバー１内の圧力５ｍｔｏｒｒ、高周波電源７からコイ
ル６に供給するソースパワー６００Ｗ、高周波電源４か
ら下部電極２に供給するバイアスパワー１５０Ｗにそれ
ぞれ設定する。
【００３４】さらに、エッチングガスとしては、エッチ
ングガスＨＢｒ／Ｏ2＝９０／１０ｓｃｃｍに設定し、
これらにＳｉＦ4ガスを添加する。また、ＳｉＦ4ガスに
代えて、ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等の酸化物除去能力をも
つＳｉハロゲン化物ガスを添加するようにしてもよい。
ングガスＨＢｒ／Ｏ2＝９０／１０ｓｃｃｍに設定し、
これらにＳｉＦ4ガスを添加する。また、ＳｉＦ4ガスに
代えて、ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等の酸化物除去能力をも
つＳｉハロゲン化物ガスを添加するようにしてもよい。
【００３５】図３に示すように、エッチングガスとし
て、ＨＢｒ／Ｏ2にＳｉＦ4ガスを添加することにより、
特に素子分離幅（）の広い領域（オープンスペース，矢
印１５）でテーパー角１３が増加したことが分かる。ま
た、素子分離幅の狭い領域（０．２４μｍスペース，矢
印１４）では、テーパー角１３がほぼ一定であることが
分かる。ここに、テーパー角１３が増加するとは、水平
線に対するトレンチ側壁１２ａのなすトレンチテーパー
角１３を大きくなること、すなわち、９０度に近ずくこ
とを意味する。
て、ＨＢｒ／Ｏ2にＳｉＦ4ガスを添加することにより、
特に素子分離幅（）の広い領域（オープンスペース，矢
印１５）でテーパー角１３が増加したことが分かる。ま
た、素子分離幅の狭い領域（０．２４μｍスペース，矢
印１４）では、テーパー角１３がほぼ一定であることが
分かる。ここに、テーパー角１３が増加するとは、水平
線に対するトレンチ側壁１２ａのなすトレンチテーパー
角１３を大きくなること、すなわち、９０度に近ずくこ
とを意味する。
【００３６】ＳｉＦ4ガスを添加しないで、エッチング
ガスとして、ＨＢｒガスとＯ2ガスとの混合ガスを使用
したテーパーエッチングでは、素子分離幅が広い領域で
は、テーパー角１３が小さく、素子分離幅が狭い領域で
は、テーパー角１３が大きくなり、素子分離幅にテーパ
ー角が依存してしまうという問題が生じた。
ガスとして、ＨＢｒガスとＯ2ガスとの混合ガスを使用
したテーパーエッチングでは、素子分離幅が広い領域で
は、テーパー角１３が小さく、素子分離幅が狭い領域で
は、テーパー角１３が大きくなり、素子分離幅にテーパ
ー角が依存してしまうという問題が生じた。
【００３７】本発明の実施形態では、基本系ガスとして
のＨＢｒガスとＯ2ガスとの混合ガスにＳｉＦ4ガスを添
加することにより、特に素子分離幅の広い領域でのテー
パー角１３の増加が顕著となり、素子分離幅にテーパー
角が依存してしまうという問題を解決することができ
る。
のＨＢｒガスとＯ2ガスとの混合ガスにＳｉＦ4ガスを添
加することにより、特に素子分離幅の広い領域でのテー
パー角１３の増加が顕著となり、素子分離幅にテーパー
角が依存してしまうという問題を解決することができ
る。
【００３８】以上説明した本発明の実施形態における効
果を技術的に解析した結果を以下に説明する。図４は、
エッチングガスとして、ＨＢｒ／Ｏ2の混合ガスに酸素
（Ｏ2）を添加した場合に、その添加量に対するテーパ
ー角１３の変化を示す特性図である。
果を技術的に解析した結果を以下に説明する。図４は、
エッチングガスとして、ＨＢｒ／Ｏ2の混合ガスに酸素
（Ｏ2）を添加した場合に、その添加量に対するテーパ
ー角１３の変化を示す特性図である。
【００３９】図４に示すように、テーパー角１３は、素
子分離幅の大（矢印１７），小（矢印１６）の如何に拘
らず、酸素の添加量を増加することにより減少すること
から、テーパー１２を形成するトレンチ側壁膜１２ａは
酸化物系の膜である。
子分離幅の大（矢印１７），小（矢印１６）の如何に拘
らず、酸素の添加量を増加することにより減少すること
から、テーパー１２を形成するトレンチ側壁膜１２ａは
酸化物系の膜である。
【００４０】また、側壁膜１２ａを形成するデポジショ
ン量が素子分離幅の大小により異なるため、側壁膜１２
ａの膜厚は、素子分離幅に依存する。このため、素子分
離幅に対するテーパー角１３の依存性が生じる。
ン量が素子分離幅の大小により異なるため、側壁膜１２
ａの膜厚は、素子分離幅に依存する。このため、素子分
離幅に対するテーパー角１３の依存性が生じる。
【００４１】一方、図５に示すように、本発明の実施形
態において、基本系ガスとしてのＨＢｒ／Ｏ2ガスにＳ
ｉＦ4ガスを添加することにより、ＳｉＯ2（シリコン基
板１）のエッチングレート（矢印１８）は増加した。
態において、基本系ガスとしてのＨＢｒ／Ｏ2ガスにＳ
ｉＦ4ガスを添加することにより、ＳｉＯ2（シリコン基
板１）のエッチングレート（矢印１８）は増加した。
【００４２】また、発光スペクトル分析からＨＢｒ／Ｏ
2ガスにＳｉＦ4ガスを添加することにより、酸素起因の
ＯＨ（３０８ｎｍ），Ｏ（６１７ｎｍ）のピーク強度が
低下した。
2ガスにＳｉＦ4ガスを添加することにより、酸素起因の
ＯＨ（３０８ｎｍ），Ｏ（６１７ｎｍ）のピーク強度が
低下した。
【００４３】これらの結果から、ＳｉＦXには酸化物除
去能力があると判断できる。したがって、酸化物系の膜
からなるトレンチ側壁膜１２ａは、ＳｉＦ4の添加によ
りエッチングされ、テーパー角１３が増加する。
去能力があると判断できる。したがって、酸化物系の膜
からなるトレンチ側壁膜１２ａは、ＳｉＦ4の添加によ
りエッチングされ、テーパー角１３が増加する。
【００４４】特に、素子分離幅の広い領域では、トレン
チチ１２内へのＳｉＦXの入射確率が高く、トレンチ側
壁膜１２ａのエッチング量が素子分離幅の狭い領域に比
べて大きくなる。このため、ＳｉＦXを添加することに
より、テーパー角１３の素子分離幅に対する依存性が低
減される。
チチ１２内へのＳｉＦXの入射確率が高く、トレンチ側
壁膜１２ａのエッチング量が素子分離幅の狭い領域に比
べて大きくなる。このため、ＳｉＦXを添加することに
より、テーパー角１３の素子分離幅に対する依存性が低
減される。
【００４５】図６は、本発明の実施形態において、基本
系ガスとしてのＨＢｒ／Ｏ2ガスにＣＦ4ガスを添加した
場合、テーパー角１３のＣＦ4ガス添加量に対する依存
性を示す特性図である。
系ガスとしてのＨＢｒ／Ｏ2ガスにＣＦ4ガスを添加した
場合、テーパー角１３のＣＦ4ガス添加量に対する依存
性を示す特性図である。
【００４６】図６に示すように、ＣＦ4添加量の増加に
伴いテーパー角１３は減少した。特に素子分離幅の狭い
領域（矢印１９）でテーパー角１３の減少は顕著であ
り、素子分離幅の広い領域（矢印２０）ではテーパー角
１３がほぼ一定となった。結果としてテーパー角１３の
素子分離幅に対する依存性が低減された。ＣＦ4ガスを
添加した場合、フロロカーボン系のデポジションが生
じ、トレンチ側壁膜１２ａが厚くなり、テーパー角１３
を減少させることとなる。
伴いテーパー角１３は減少した。特に素子分離幅の狭い
領域（矢印１９）でテーパー角１３の減少は顕著であ
り、素子分離幅の広い領域（矢印２０）ではテーパー角
１３がほぼ一定となった。結果としてテーパー角１３の
素子分離幅に対する依存性が低減された。ＣＦ4ガスを
添加した場合、フロロカーボン系のデポジションが生
じ、トレンチ側壁膜１２ａが厚くなり、テーパー角１３
を減少させることとなる。
【００４７】さらに、ＣＦ4ガスを添加した場合、プラ
ズマ中でＣＦ4ガスが分解され、Ｆラジカルが生成され
る。このＦラジカルがＳｉをエッチングし、エッチング
生成物ＳｉＦxが生成される。このＳｉＦxの量は、トレ
ンチ形成部１１内に露出したシリコン基板３の面積が大
きい素子分離幅の広い領域で多くなる。
ズマ中でＣＦ4ガスが分解され、Ｆラジカルが生成され
る。このＦラジカルがＳｉをエッチングし、エッチング
生成物ＳｉＦxが生成される。このＳｉＦxの量は、トレ
ンチ形成部１１内に露出したシリコン基板３の面積が大
きい素子分離幅の広い領域で多くなる。
【００４８】ＳｉＦxには、上述したように酸化物除去
能力があり、酸化物系のトレンチ側壁膜１２ａをエッチ
ングする。ＣＦ4ガスの添加によるテーパー角１３は、
これらフロロカーボン膜のデポジションとＳｉＦxによ
るエッチングとの大小関係により決定される。
能力があり、酸化物系のトレンチ側壁膜１２ａをエッチ
ングする。ＣＦ4ガスの添加によるテーパー角１３は、
これらフロロカーボン膜のデポジションとＳｉＦxによ
るエッチングとの大小関係により決定される。
【００４９】素子分離幅の広い領域では、デポジション
がエッチングにより相殺され、テーパー角１３の減少が
素子分離幅の狭い領域に比べて小さくなり、テーパー角
１３の素子分離幅に対する依存性が低減される。
がエッチングにより相殺され、テーパー角１３の減少が
素子分離幅の狭い領域に比べて小さくなり、テーパー角
１３の素子分離幅に対する依存性が低減される。
【００５０】以上よりＨＢｒ／Ｏ2ガスを基本ガス系と
してシリコントレンチエッチングを行う際にテーパー角
１３を制御し、かつ素子分離幅に対する依存性を抑制す
ることにＳｉＦ4又はＣＦ4ガスの添加は非常に有効であ
る。
してシリコントレンチエッチングを行う際にテーパー角
１３を制御し、かつ素子分離幅に対する依存性を抑制す
ることにＳｉＦ4又はＣＦ4ガスの添加は非常に有効であ
る。
【００５１】また、図７に示すように、同一エッチング
条件でエッチングした場合、テーパー角１３は、素子分
離幅の大（矢印２１），小（矢印２２）に拘らず、エッ
チング面積に依存する。これらエッチング面積が異なる
サンプルに対しては、ＳｉＦ4叉はＣＦ4ガスの添加を使
い分けることにより、テーパー角１３の制御、素子分離
幅に対する依存性の抑制が可能である。
条件でエッチングした場合、テーパー角１３は、素子分
離幅の大（矢印２１），小（矢印２２）に拘らず、エッ
チング面積に依存する。これらエッチング面積が異なる
サンプルに対しては、ＳｉＦ4叉はＣＦ4ガスの添加を使
い分けることにより、テーパー角１３の制御、素子分離
幅に対する依存性の抑制が可能である。
【００５２】図に示した本発明の一実施形態では、ＨＢ
ｒ／Ｏ2ガスを基本ガス系としてＳｉＦ4ガスを添加した
場合について説明したが、別の実施形態としてＳｉＦ4
ガスに代えてＳｉＣｌ4ガスを添加するようにしてもよ
い。
ｒ／Ｏ2ガスを基本ガス系としてＳｉＦ4ガスを添加した
場合について説明したが、別の実施形態としてＳｉＦ4
ガスに代えてＳｉＣｌ4ガスを添加するようにしてもよ
い。
【００５３】ＨＢｒ／Ｏ2ガスにＳｉＣｌ4を添加した場
合にも、ＳｉＦ4ガスを添加した場合と同様の効果が得
られる。ただし、ＳｉＦ4ガスに比べて酸化物除去能力
は低いため、ガス流量はＳｉＦ4ガスの場合とは大きく
異なる。
合にも、ＳｉＦ4ガスを添加した場合と同様の効果が得
られる。ただし、ＳｉＦ4ガスに比べて酸化物除去能力
は低いため、ガス流量はＳｉＦ4ガスの場合とは大きく
異なる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板に形成する素子分離用トレンチのテーパー角の
素子分離幅に対する依存性を減少させることができ、こ
のため、例えば大きなテーパー角を有するトレンチをマ
イクロローディングなく形成することができる。
導体基板に形成する素子分離用トレンチのテーパー角の
素子分離幅に対する依存性を減少させることができ、こ
のため、例えば大きなテーパー角を有するトレンチをマ
イクロローディングなく形成することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る素子分離エッチング
方法に用いる装置であって、低圧高密度プラズマを生成
する誘導結合型プラズマエッチング装置を示す断面図で
ある。
方法に用いる装置であって、低圧高密度プラズマを生成
する誘導結合型プラズマエッチング装置を示す断面図で
ある。
【図２】本発明の一実施形態に係る素子分離方法を工程
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
【図３】ＨＢｒ／Ｏ2ガスにＳｉＦ4を添加する場合にお
けるテーパー角とＳｉＦ4の添加量との関係を示すもの
である。
けるテーパー角とＳｉＦ4の添加量との関係を示すもの
である。
【図４】ＨＢｒ／Ｏ2ガスにをＯ2を添加する場合におけ
るテーパー角とＯ2の添加量との関係を示すものであ
る。
るテーパー角とＯ2の添加量との関係を示すものであ
る。
【図５】ＨＢｒ／Ｏ2ガスにＳｉＦ4ガスを添加した場合
におけるトレンチ側壁のエッチングレートの変化を示す
特性図である。
におけるトレンチ側壁のエッチングレートの変化を示す
特性図である。
【図６】ＨＢｒ／Ｏ2ガスにＣＦ4ガスを添加した場合の
テーパー角のＣＦ4ガス添加量依存性を示す特性図であ
る。
テーパー角のＣＦ4ガス添加量依存性を示す特性図であ
る。
【図７】テーパー角のエッチング面積依存性を示す特性
図である。
図である。
１ エッチングチャンバー ２ 下部電極 ３ ウエハ ４，７ 高周波電源 ５ 誘電体プレート ６ コイル
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上の素子相互間にトレンチを
エッチングにより形成し、素子相互間を分離する素子分
離エッチング方法であって、 半導体基板として単結晶シリコン基板を用い、 ＨＢｒとＯ2との混合ガスを基本系ガスとし、これらに
酸化物除去能力をもつハロゲン化物ガスを添加し、これ
をエッチングガスとして、半導体基板上の素子相互間に
トレンチをエッチングにより形成することを特徴とする
素子分離エッチング方法。 - 【請求項２】 前記ハロゲン化物ガスを用いて、前記ト
レンチ側壁に形成される酸化物をエッチングすることを
特徴とする請求項１に記載の素子分離エッチング方法。 - 【請求項３】 前記ハロゲン化物ガスは、ＳｉＦ4，Ｓ
ｉＣｌ4，又はＳｉＢｒ4のいずれかであることを特徴と
する請求項１又は２に記載の素子分離エッチング方法。 - 【請求項４】 前記ハロゲン化物ガスを用いて、前記ト
レンチ側壁にデポジションを生じさせてエッチングを行
うことを特徴とする請求項１に記載の素子分離エッチン
グ方法。 - 【請求項５】 前記ハロゲン化物ガスは、ＣＦ4である
ことを特徴とする請求項１又は４に記載の素子分離エッ
チング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331309A JP2000156404A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 素子分離エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331309A JP2000156404A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 素子分離エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156404A true JP2000156404A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18242252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10331309A Pending JP2000156404A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 素子分離エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000156404A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141407A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2007080982A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Hitachi High-Technologies Corp | エッチング方法、エッチング装置及び半導体装置の製造方法 |
| KR100853485B1 (ko) | 2007-03-19 | 2008-08-21 | 주식회사 하이닉스반도체 | 리세스 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조 방법 |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP10331309A patent/JP2000156404A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141407A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2007080982A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Hitachi High-Technologies Corp | エッチング方法、エッチング装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP4653603B2 (ja) * | 2005-09-13 | 2011-03-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマエッチング方法 |
| KR100853485B1 (ko) | 2007-03-19 | 2008-08-21 | 주식회사 하이닉스반도체 | 리세스 게이트를 갖는 반도체 소자의 제조 방법 |
| US7981806B2 (en) | 2007-03-19 | 2011-07-19 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for forming trench and method for fabricating semiconductor device using the same |
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