JP2013048160A

JP2013048160A - Dry etching method

Info

Publication number: JP2013048160A
Application number: JP2011186019A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Okune; 充弘奥根; Mitsuru Hiroshima; 満廣島; Atsushi Harigai; 篤史針貝
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: JP5658110B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit a micro trench with ensuring a high etching rate in dry etching of an SiC substrate.SOLUTION: An etching gas supplied from an etching gas source 4 contains an SFgas of not greater than 5% excluding 0%. A stage 11 on which an SiC substrate 2 is placed is arranged on a metal block 12. Bias applied from a high frequency power source 8B to the metal block 12 is 300 W and over (power density of 2.65 W/cmand over).

Description

本発明は、エッチングガスとして六フッ化硫黄（SF₆）を使用した炭化珪素（SiC）基板のドライエッチング方法に関する。 The present invention relates to a dry etching method for a silicon carbide (SiC) substrate using sulfur hexafluoride (SF ₆ ) as an etching gas.

反応ガスとして六フッ化硫黄（SF₆）を含むエッチングガスを使用した反応性イオン(RIE; Reactive Ion Etching)エッチングにより、炭化珪素（SiC）基板にトレンチを形成する技術が従来より種々知られている（例えば特許文献１〜４参照）。 Various techniques for forming trenches in a silicon carbide (SiC) substrate by reactive ion (RIE) etching using an etching gas containing sulfur hexafluoride (SF ₆ ) as a reactive gas have been known. (For example, see Patent Documents 1 to 4).

特開２００７−２３４７６１号公報JP 2007-234761 A 特開２００７−３２４５０３号公報JP 2007-324503 A 特開２００８−２９４２１０号公報JP 2008-294210 A 特開２００９−１８８２２１号公報JP 2009-188221 A

従来のこの種の技術におけるエッチング条件では、エッチングガスに含まれるSF₆ガスを比較的高濃度に設定する一方、SiC基板に印加するバイアス電力を比較的低く設定している。具体的には、アルゴン（Ar）等の希ガスよって希釈するSF₆ガスの濃度を例えば１０％程度以上の比較的高い濃度で設定している。また、SiC基板に印加するバイアスは１００Ｗ未満程度の低バイアスとしている。これらの条件に加え、圧力条件を低圧（高真空度）とした場合、トレンチの底面中央にSF₆ガスに由来する硫化物が堆積するのを防止しつつ、トレンチの底面端部にマイクロトレンチと呼ばれる小さな溝が形成されるのを抑制でき、形状制御性は概ね良好である。しかし、従来のこの種の技術のエッチング条件は、低バイアスであるためエッチングレートが低い。つまり、従来のこの種の技術では、マイクロトレンチの抑制と高エッチングレートが両立しない。特に、従来のこの種の技術では、アスペクト比（トレンチの深さのトレンチの幅に対する比）が１．５以上の高アスペクト比の場合にマイクロトレンチの抑制や高エッチングレートを実現するための条件について、何ら考慮されていない。 In the conventional etching conditions of this type of technology, the SF ₆ gas contained in the etching gas is set to a relatively high concentration, while the bias power applied to the SiC substrate is set to be relatively low. Specifically, the concentration of SF ₆ gas diluted with a rare gas such as argon (Ar) is set at a relatively high concentration of, for example, about 10% or more. The bias applied to the SiC substrate is a low bias of less than 100W. In addition to these conditions, when the pressure condition is a low pressure (high vacuum level), a micro-trench is formed at the bottom end of the trench while preventing the sulfide derived from SF ₆ gas from depositing at the center of the bottom of the trench. It is possible to suppress the formation of a so-called small groove, and the shape controllability is generally good. However, the conventional etching conditions of this type of technique have a low etching rate because of a low bias. That is, with this type of conventional technology, the suppression of the microtrench and the high etching rate are not compatible. In particular, in this type of conventional technology, when the aspect ratio (ratio of the depth of the trench to the width of the trench) is a high aspect ratio of 1.5 or more, conditions for suppressing the micro-trench and achieving a high etching rate are required. Is not considered at all.

本発明は、エッチングガスとしてSF₆を使用したSiC基板のドライエッチングにおいて、高エッチングレートを確保しつつマイクロトレンチを抑制することを課題とする。 An object of the present invention is to suppress microtrenching while ensuring a high etching rate in dry etching of a SiC substrate using SF ₆ as an etching gas.

本発明は、少なくともSF₆ガスを含むエッチングガスを使用して生成されるプラズマを用いるSiC基板のドライエッチング方法において、前記エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合が０％を含まない５％以下であり、前記SiC基板にバイアスを加えるバイアスのパワーが３００Ｗ以上（電力密度で２．６５W/cm²以上）であることを特徴とする、ドライエッチング方法を提供する。前記SiC基板にバイアスを加えるバイアスのパワーが３５０Ｗ以上（電力密度で３．０９W/cm²以上）であることがより好ましい。 The present invention relates to a dry etching method of a SiC substrate using plasma generated using an etching gas containing at least SF ₆ gas, and the ratio of SF ₆ gas contained in the etching gas is 5% or less not containing 0%. The dry etching method is characterized in that the bias power for applying a bias to the SiC substrate is 300 W or more (power density is 2.65 W / cm ² or more). The bias power for applying a bias to the SiC substrate is more preferably 350 W or more (power density is 3.09 W / cm ² or more).

前記エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合が０％を含まない２％以下であることがより好ましい。 The ratio of SF ₆ gas contained in the etching gas is more preferably 2% or less not containing 0%.

エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合を０％を含まない５％以下、好ましくは０％を含まない２％以下とし、かつSiC基板にバイアスを加えるバイアスのパワーを３００Ｗ以上（電力密度で２．６５W/cm²以上）より好ましくは３５０Ｗ以上（電力密度で３．０９W/cm²以上）とすることで、高エッチングレートを確保しつつマイクロトレンチを抑制できる。 The ratio of SF ₆ gas contained in the etching gas is 5% or less not containing 0%, preferably 2% or less not containing 0%, and the bias power for applying a bias to the SiC substrate is 300 W or more (2 in terms of power density). .65 W / cm ² or more), more preferably 350 W or more (3.09 W / cm ² or more in terms of power density), so that micro-trench can be suppressed while ensuring a high etching rate.

ドライエッチング装置の模式図。The schematic diagram of a dry etching apparatus. SiC基板の模式的な断面図。A schematic sectional view of a SiC substrate. マイクロトレンチ率を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating a micro trench ratio. 実験例におけるSF₆ガスの割合とマイクロトレンチ率の関係を示す分布図。Distribution diagram showing the relationship between the percentage and microtrench rate of SF ₆ gas in Experimental Example. 実験例におけるSF₆ガスの割合とSiC基板のエッチングレートの関係を示す分布図。Distribution diagram showing the relationship between the etching rate ratio and the SiC substrate of SF ₆ gas in Experimental Example. 実験例におけるバイアスとマイクロトレンチ率の関係を示す分布図。The distribution map which shows the relationship between the bias and micro trench ratio in an experiment example. 実験例におけるバイアスとSiC基板のエッチングレートの関係を示す分布図。The distribution map which shows the relationship between the bias in a test example, and the etching rate of a SiC substrate. 実験例における圧力とマイクロトレンチ率の関係を示す分布図。The distribution map which shows the relationship between the pressure in an experiment example, and a micro trench ratio. 実験例における圧力とSiC基板のエッチングレートの関係を示す分布図。The distribution map which shows the relationship between the pressure in an experiment example, and the etching rate of a SiC substrate.

図１は、本発明のドライエッチング方法を実行可能な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ;Inductively Coupled Plasma）型のドライエッチング装置１の一例を示す。 FIG. 1 shows an example of an inductively coupled plasma (ICP) type dry etching apparatus 1 capable of executing the dry etching method of the present invention.

ドライエッチング装置１は、SiC基板２（図２を併せて参照）を搬入出するための図示しない出入口を備えるチャンバ（真空チャンバ）３を備える。チャンバ３のガス導入口３ａにはエッチングガス源４が接続され、排気口３ｂにはチャンバ３内を真空排気するための真空ポンプを含む減圧機構５が接続されている。チャンバ３の頂部は誘電体壁６で閉鎖され、その上方には上部電極としてのアンテナ（プラズマ源）７が配置されている。アンテナ７は第１の高周波電源８Ａに電気的に接続されている。一方、チャンバ３内の底部側には、SiC基板２が載置されて保持されるステージ１１が配置されている。ステージ１１は金属ブロック上に配置され、金属ブロックはベース部１３内に収容されている。金属ブロック１２は第２の高周波電源部８Ｂに電気的に接続されて下部電極として機能する。 The dry etching apparatus 1 includes a chamber (vacuum chamber) 3 having an inlet / outlet (not shown) for carrying in / out an SiC substrate 2 (see also FIG. 2). An etching gas source 4 is connected to the gas inlet 3a of the chamber 3, and a pressure reducing mechanism 5 including a vacuum pump for evacuating the chamber 3 is connected to the exhaust port 3b. The top of the chamber 3 is closed by a dielectric wall 6, and an antenna (plasma source) 7 serving as an upper electrode is disposed above it. The antenna 7 is electrically connected to the first high frequency power supply 8A. On the other hand, a stage 11 on which the SiC substrate 2 is placed and held is disposed on the bottom side in the chamber 3. The stage 11 is disposed on a metal block, and the metal block is accommodated in the base portion 13. The metal block 12 is electrically connected to the second high frequency power supply unit 8B and functions as a lower electrode.

ステージ１１の冷却装置１４は、金属ブロック１２内に形成された冷媒流路１２ａと、温調された冷媒を冷媒流路１２ａ中で循環させる冷媒循環装置１５とを備える。ステージ１１には、SiC基板２を静電吸着するための静電吸着用電極１６が備えられている。この静電吸着用電極１６には、駆動電源１７が電気的に接続されている。ステージ１１には、基板５が載置される位置には、図示しない伝熱ガスの供給孔が設けられている。これらの供給孔は伝熱ガス源１８に接続されている。 The cooling device 14 of the stage 11 includes a refrigerant channel 12a formed in the metal block 12, and a refrigerant circulation device 15 that circulates the temperature-controlled refrigerant in the refrigerant channel 12a. The stage 11 is provided with an electrostatic chucking electrode 16 for electrostatically chucking the SiC substrate 2. A driving power supply 17 is electrically connected to the electrostatic adsorption electrode 16. The stage 11 is provided with a heat transfer gas supply hole (not shown) at a position where the substrate 5 is placed. These supply holes are connected to a heat transfer gas source 18.

コントローラ１９は、第１及び第２の高周波電源８Ａ，８Ｂ、エッチングガス源４、伝熱ガス源１８、減圧機構５、冷却装置１４、及び駆動電源１７を含むドライエッチング装置１を構成する要素の動作を制御する。 The controller 19 is a component of the dry etching apparatus 1 including the first and second high-frequency power supplies 8A and 8B, the etching gas source 4, the heat transfer gas source 18, the decompression mechanism 5, the cooling device 14, and the drive power supply 17. Control the behavior.

図２を参照すると、基板２は炭化珪素（SiC）からなる（以下、SiC基板という）。SiC基板２の表面にはトレンチ２ａ（図３参照）を形成するための開口を備えた二酸化珪素（SiO₂）膜からなるマスク２１を設けている。 Referring to FIG. 2, substrate 2 is made of silicon carbide (SiC) (hereinafter referred to as a SiC substrate). A mask 21 made of a silicon dioxide (SiO ₂ ) film provided with an opening for forming a trench 2a (see FIG. 3) is provided on the surface of the SiC substrate 2.

このドライエッチング装置１を使用したドライエッチング方法の概要は以下の通りである。 The outline of the dry etching method using this dry etching apparatus 1 is as follows.

まず、SiC基板２をチャンバ３内に搬入してステージ１１の上面に位置する。次に、静電吸着用電極１６に対して駆動電源１７から直流電圧を印加し、SiC基板２をステージ１１に静電吸着させる。続いて、伝熱ガス源１８からSiC基板２の下面に伝熱ガスとしてヘリウム（He）を供給して充填する。その後、エッチングガス源４からチャンバ３内にエッチングガスを供給され、減圧機構５によりチャンバ２内を所定圧力に維持する。続いて、高周波電源８Ａから上部電極としてのアンテナ１７に高周波電圧を印加してチャンバ３内にプラズマを発生させると共に、高周波電源８Ｂにより下部電極としての金属ブロック１２に高周波電力（バイアス電力）を印加して、ステージ１１上のSiC基板２にバイアスが印加される。チャンバ３内に発生するプラズマにより基板２がエッチングされる。 First, the SiC substrate 2 is carried into the chamber 3 and positioned on the upper surface of the stage 11. Next, a DC voltage is applied to the electrostatic attraction electrode 16 from the drive power supply 17 to electrostatically attract the SiC substrate 2 to the stage 11. Subsequently, helium (He) is supplied and filled as a heat transfer gas from the heat transfer gas source 18 to the lower surface of the SiC substrate 2. Thereafter, an etching gas is supplied from the etching gas source 4 into the chamber 3, and the inside of the chamber 2 is maintained at a predetermined pressure by the decompression mechanism 5. Subsequently, a high frequency voltage is applied from the high frequency power source 8A to the antenna 17 as the upper electrode to generate plasma in the chamber 3, and a high frequency power (bias power) is applied to the metal block 12 as the lower electrode by the high frequency power source 8B. Then, a bias is applied to the SiC substrate 2 on the stage 11. The substrate 2 is etched by the plasma generated in the chamber 3.

エッチング中は、冷媒循環装置１５によって冷媒流路１２ａ中で冷媒を循環させて金属ブロック１２を冷却する。SiC基板２で発生する熱は、伝熱ガス（前述のように本実施形態ではヘリウム）を介した熱伝導によりステージ１１に伝わり、さらに金属ブロック１２に伝わる。その結果、金属ブロック１２を冷却することで、ステージ１１上に保持されたSiC基板２は、ステージ１１を介して冷却される。 During the etching, the refrigerant is circulated in the refrigerant flow path 12 a by the refrigerant circulation device 15 to cool the metal block 12. The heat generated in the SiC substrate 2 is transferred to the stage 11 by heat conduction via a heat transfer gas (helium in the present embodiment as described above), and further transferred to the metal block 12. As a result, by cooling the metal block 12, the SiC substrate 2 held on the stage 11 is cooled via the stage 11.

本発明者は、図１のドライエッチング装置１でエッチングガス源４から供給されるエッチングガスとして少なくともSF₆ガスを含むものを使用し、種々の条件でSiC基板２のドライエッチングを実行する実験を行った。前述のように、従来のこの種のドライエッチングでは、エッチングガスとしてSF₆ガスの濃度が高く（SF₆ガスは低希釈）、かつ低バイアが一般的である。しかし、実験の結果、本発明者は、エッチングガス中のSF₆ガスの割合が極めて低く、すなわちSF₆ガスは高希釈で、かつ高バイアスの場合、すなわち従来とはまったく異なるエッチング条件により、高エッチングレートを確保しつつマイクロトレンチを抑制できることを新たに見出した。以下、この実験について説明する。 The inventor uses the dry etching apparatus 1 of FIG. 1 that includes at least SF ₆ gas as the etching gas supplied from the etching gas source 4 and performs an experiment for performing dry etching of the SiC substrate 2 under various conditions. went. As described above, this type of conventional dry etching generally has a high concentration of SF ₆ gas as an etching gas (SF ₆ gas is low diluted) and low vias. However, as a result of experiments, the present inventor has found that the ratio of SF ₆ gas in the etching gas is extremely low, that is, the SF ₆ gas is highly diluted and has a high bias, that is, high etching due to completely different etching conditions. It was newly found that the micro-trench can be suppressed while securing the etching rate. Hereinafter, this experiment will be described.

以下の表１に示すように、実験例No.１〜２６で示す種々のエッチング条件でSiC基板２のドライエッチングを実行した。 As shown in Table 1 below, dry etching of the SiC substrate 2 was performed under various etching conditions shown in Experimental Examples Nos. 1 to 26.

実験No.１〜１３が本発明の実施例に相当し、実験No.１４〜２６が比較例に相当する。実験No.１〜２６の具体的なエッチング条件は以下の通りである。 Experiments Nos. 1 to 13 correspond to examples of the present invention, and Experiments Nos. 14 to 26 correspond to comparative examples. Specific etching conditions of Experiment Nos. 1 to 26 are as follows.

エッチングガスに含まれるSF₆の割合は、実験No.３が０．８９％、実験No.１８が０．９０％、実験No.２，４，５，１０が１．４７％、実験No.１７が１．９２％、実験No.１，６〜９，１３が１．９６％、実験No.１２，１４〜１６，１９が２．０％、実験No.１１が４．０％である。また、実験No.２０が１０％、実験No.２６が５５．５６％、実験No.２５が７１．４３％、実験No.２１〜２４が１００％である。 The ratio of SF ₆ contained in the etching gas was 0.89% for Experiment No. 3, 0.90% for Experiment No. 18, 1.47% for Experiment Nos. 2, 4, 5, and 10, and 17 is 1.92%, Experiment Nos. 1, 6 to 9, and 13 are 1.96%, Experiment Nos. 12, 14 to 16, and 19 are 2.0%, and Experiment No. 11 is 4.0%. . Experiment No. 20 is 10%, Experiment No. 26 is 55.56%, Experiment No. 25 is 71.43%, and Experiment Nos. 21 to 24 are 100%.

エッチングガスの組成は以下の通りである。実験No.１〜５，７，９，１０，１３，１８はSF₆ガス、O₂ガス、及びArガスの混合ガスである。実験No.６，８，１１，１７はSF₆ガス、O₂ガス、及びHeガスの混合ガスである。実験No.１２は、SF₆ガスとArガスの混合ガスである。実験No.１１，１４〜１６，１９，２０はSF₆ガスとHeガスの混合ガスである。実験No.２５，２６はSF₆ガスとO₂ガスの混合ガスである。実験No.２１〜２４のエッチングガスはSF₆ガスのみを含有する。 The composition of the etching gas is as follows. Experiment Nos. 1 to 5, 7, 9, 10, 13, and 18 are mixed gases of SF ₆ gas, O ₂ gas, and Ar gas. Experiment Nos. ₆ , ₈ , 11, and 17 are a mixed gas of SF ₆ gas, O ₂ gas, and He gas. Experiment No. 12 is a mixed gas of SF ₆ gas and Ar gas. Experiment Nos. 11, 14-16, 19, and 20 are mixed gases of SF ₆ gas and He gas. Experiment Nos. 25 and 26 are a mixed gas of SF ₆ gas and O ₂ gas. Etching gas experiments No.21~24 contains only SF ₆ gas.

アンテナ７に供給するパワーは実験No.２１，２３〜２６が１０００Ｗ、実験No.４，５，１０が１２００Ｗ、これら以外の実験No.１〜３，６〜９，１１〜２０，２２が１５００Ｗである。 The power supplied to the antenna 7 is 1000 W for Experiment No. 21, 23-26, 1200 W for Experiment No. 4, 5, 10 and 1500 W for Experiment No. 1-3, 6-9, 11-20, and 22 other than these. It is.

下部電極としての金属ブロック１２に供給するバイアスのパワーについては、実験No.１９では２５０Ｗ、実験No.１，８，９，１２，１３，１６では３５０Ｗ、実験No.１０では３６０Ｗ、実験No.２〜７，１８は４５０Ｗ、実験No.１１，１４，１５，１７，２０〜２６は５００Ｗに設定している。本実施形態では、金属ブロック１２の上面（ステージ１１が配置されている面）の面積は、１１３．３９cm²である。従って、下部電極としての金属ブロック１２に供給するバイアスのパワーを、単位面積当たりの電力密度で表すと、実験No.１９では２．２０W/cm²、実験No.１，８，９，１２，１３，１６では３．０９_W/cm²、実験No.１０では３．１７W/cm²、実験No.２〜７，１８は３．９７W/cm²、実験No.１１，１４，１５，１７，２０〜２６は４．４１W/cm²である。 The power of the bias supplied to the metal block 12 as the lower electrode is 250 W in Experiment No. 19, 350 W in Experiment No. 1, 8, 9, 12, 13, and 16, 360 W in Experiment No. 10, and Experiment No. 2 to 7 and 18 are set to 450 W, and Experiment Nos. 11, 14, 15, 17, and 20 to 26 are set to 500 W. In the present embodiment, the area of the upper surface of the metal block 12 (surface on which the stage 11 is disposed) is 113.39 cm ² . Accordingly, when the power of the bias supplied to the metal block 12 as the lower electrode is expressed in terms of the power density per unit area, it is 2.20 W / cm ^{2 in} the experiment No. 19, and the experiment Nos. 1, 8, 9, 12, 13 and 16 in 3.09_W / cm ^2, experimental No.10 in 3.17W / cm ^2, experimental No.2~7,18 is 3.97W / cm ^2, experiments Nanba11,14,15,17, 20 to 26 is 4.41W / cm ^2.

チャンバ３内の圧力（絶対圧力表記）については、実験No.２３では比較的高圧な８Paに設定したが、それ以外の実験No.１〜２２，２４〜２６では比較的低圧の４Paに設定している。 The pressure in the chamber 3 (absolute pressure notation) was set to 8 Pa, which is relatively high in Experiment No. 23, but was set to 4 Pa, which was relatively low in Experiments No. 1 to 22, 24 to 26 other than that. ing.

実験No.２２ではSiC基板２の下面への伝熱ガスの供給を行わなかったが、それ以外の実験No.１〜２０，２２〜２６では伝熱ガスとしてHeガスを使用し、その供給圧力（絶対圧力表記）は９００Paとした。 In Experiment No. 22, the heat transfer gas was not supplied to the lower surface of the SiC substrate 2, but in other Experiment Nos. 1 to 20 and 22 to 26, He gas was used as the heat transfer gas, and its supply pressure (Absolute pressure notation) was 900 Pa.

実験No.１〜２６について、マイクロトレンチ率、SiC基板２のエッチングレート、選択比、及びアスペクト比率を測定した。 For Experiment Nos. 1 to 26, the micro-trench ratio, the etching rate of the SiC substrate 2, the selection ratio, and the aspect ratio were measured.

図３を参照すると、マイクロトレンチ率は、トレンチ深さをＤと、マイクロトレンチ２ｂが存在することに起因するトレンチ２ａの底面の上向きの突出量Ｍとにより、以下の式で表される。マイクロトレンチ率の値が小さいほどマイクロトレンチ２ｂを抑制効果が高いことを示す。 Referring to FIG. 3, the micro-trench ratio is expressed by the following formula using the trench depth D and the upward protrusion amount M of the bottom surface of the trench 2 a due to the presence of the micro-trench 2 b. The smaller the value of the micro trench ratio, the higher the effect of suppressing the micro trench 2b.

選択比はSiO₂のマスク２１のエッチングレートに対するSiC基板２のエッチングレートの比である。選択比が大きいことは、精度の良好なエッチングが可能であることを示す。 The selection ratio is the ratio of the etching rate of the SiC substrate 2 to the etching rate of the SiO ₂ mask 21. A large selection ratio indicates that etching with good accuracy is possible.

アスペクト比は、トレンチの幅に対するトレンチの深さの比であり、トレンチ２ａの幅が例えば１３００ｎｍとなる位置で評価している。 The aspect ratio is the ratio of the depth of the trench to the width of the trench, and is evaluated at a position where the width of the trench 2a is, for example, 1300 nm.

図４から図９に主な項目についてデータを成立した分布図を示す。 FIG. 4 to FIG. 9 show distribution diagrams in which data is established for main items.

図４及び図５は、エッチングガス中のSF₆ガスの割合に対するマイクロトレンチ率とSiC基板２のエッチングレートを示す。図４より、５％以下のマイクロトレンチ率、つまりマイクロトレンチの良好な抑制を実現できる、エッチングガス中のSF₆ガスの割合が５％以下の場合である。また、エッチングガス中のSF₆ガスの割合が２％以下であればマイクロトレンチ率がより低くなる傾向がある。次に、図５より、３００nm/min以上の高いエッチングレートを実現できるのは、エッチングガス中のSF₆ガスの割合が５％以下の場合である。以上より、高エッチングレートを確保しつつマイクロトレンチを抑制するには、エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合は０％を含まない５％以下が好ましく、より好ましくは０％を含まない２％以下である。 4 and 5 show the micro-trench ratio and the etching rate of the SiC substrate 2 with respect to the ratio of SF ₆ gas in the etching gas. As shown in FIG. 4, the micro-trench ratio is 5% or less, that is, the micro-trench can be satisfactorily suppressed, and the SF ₆ gas ratio in the etching gas is 5% or less. Further, if the ratio of SF ₆ gas in the etching gas is 2% or less, the microtrench ratio tends to be lower. Next, as shown in FIG. 5, a high etching rate of 300 nm / min or more can be realized when the ratio of SF ₆ gas in the etching gas is 5% or less. From the above, in order to suppress the microtrench while ensuring a high etching rate, the proportion of SF ₆ gas contained in the etching gas is preferably 5% or less not including 0%, more preferably 2% not including 0%. It is as follows.

図６及び図７は下部電極としての金属ブロック１２に供給するバイアスのパワーに対するマイクロトレンチ率とSiC基板２のエッチングレートを示す。図６より、バイアスが３００Ｗ以上(電力密度で言えば３００Ｗを金属ブロック１２の面積である１１３．３９cm²で除した２．６５W/cm²以上)、特に３５ＯＷ以上（電力密度で言えば３．０９W/cm²以上）の場合には、５％以下の良好なマイクロトレンチ率を実現できる。また、図７よりバイアスが３００Ｗ以上（２．６５W/cm²以上)、特に３５０Ｗ以上（３．０９W/cm²以上）であれば、３００nm/min以上の高いエッチングレートを実現できる。以上より、高エッチングレートを確保しつつマイクロトレンチを抑制するには、ステージ１１に保持されるSiC基板２にバイアスを加えるバイアスのパワーが３００Ｗ以上（２．６５W/cm²以上)が好ましい。 6 and 7 show the micro trench ratio and the etching rate of the SiC substrate 2 with respect to the bias power supplied to the metal block 12 as the lower electrode. From FIG. 6, the bias is more than 300W (2.65W / cm ² or more of 300W speaking at a power density divided by 113.39Cm ² is the area of the metal block 12), speaking in particular more than 35OW (at a power density 3. In the case of (09 W / cm ² or more), a good micro-trench ratio of 5% or less can be realized. Further, as shown in FIG. 7, when the bias is 300 W or more (2.65 W / cm ² or more), particularly 350 W or more (3.09 W / cm ² or more), a high etching rate of 300 nm / min or more can be realized. From the above, in order to suppress the microtrench while ensuring a high etching rate, the bias power for applying a bias to the SiC substrate 2 held on the stage 11 is preferably 300 W or more (2.65 W / cm ² or more).

図８及び図９はチャンバ３内の圧力に対するマイクロトレンチ率とSiC基板２のエッチングレートを示す。これら図８及び図９に示すように、本発明の実施例（SF₆ガスの割合が０％を含まない５％以下でSiC基板２にバイアスを加えるバイアスのパワーが３００Ｗ以上（２．６５W/cm²以上)）である実験No.１〜１３では圧力は４Ｐａであり、この圧力条件下で５％以下の良好なマイクロトレンチ率と３００nm/min以上の高いエッチングレートを実現している。つまり、圧力条件としては４Ｐａ前後の高圧（低真空度）である。 8 and 9 show the micro-trench ratio and the etching rate of the SiC substrate 2 with respect to the pressure in the chamber 3. As shown in FIGS. 8 and 9, the embodiment of the present invention (the ratio of SF ₆ gas is 5% or less not including 0% and the bias power for applying a bias to the SiC substrate 2 is 300 W or more (2.65 W / In Experiment Nos. 1 to 13 which are cm ² or more)), the pressure is 4 Pa. Under this pressure condition, a good micro-trench rate of 5% or less and a high etching rate of 300 nm / min or more are realized. That is, the pressure condition is a high pressure (low vacuum level) around 4 Pa.

以上のように、４Ｐａ前後の高圧（低真空度）条件下で、エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合を０％を含まない５％以下、好ましくは０％を含まない２％以下とし、かつSiC基板２にバイアスを加えるバイアスのパワーを３００Ｗ以上（２．６５W/cm²以上)より好ましくは３５０Ｗ以上（３．０９W/cm²以上）とすることで、高エッチングレートを確保しつつマイクロトレンチを抑制できる。これは、高圧化（低真空度）によるトレンチ側壁へのイオン集中の緩和と、SF₆の高希釈化と高バイアスによるトレンチへのエッチングデポの再付着防止効果の相乗によるものと推察される。 As described above, the ratio of SF ₆ gas contained in the etching gas is 5% or less not containing 0%, preferably 2% or less not containing 0% under a high pressure (low vacuum) condition of around 4 Pa. In addition, the bias power for applying a bias to the SiC substrate 2 is set to 300 W or more (2.65 W / cm ² or more), more preferably 350 W or more (3.09 W / cm ² or more), thereby ensuring a high etching rate. The trench can be suppressed. This is presumably due to the synergistic effect of relaxation of ion concentration on the sidewall of the trench due to high pressure (low degree of vacuum), and prevention of re-deposition of the etching deposit on the trench due to high dilution of SF ₆ and high bias.

１ドライエッチング装置
２ SiC基板
２ａトレンチ
３チャンバ
３ａガス導入口
３ｂ排気口
４エッチングガス源
５減圧機構
６誘電体壁
７アンテナ
８Ａ，８Ｂ高周波電源
１１ステージ
１２金属ブロック
１２ａ冷媒流路
１３ベース部
１４冷却装置
１５冷媒循環装置
１６静電吸着用電極
１７駆動電源
１８伝熱ガス源
１９コントローラ
２１マスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dry etching apparatus 2 SiC substrate 2a Trench 3 Chamber 3a Gas inlet 3b Exhaust port 4 Etching gas source 5 Depressurization mechanism 6 Dielectric wall 7 Antenna 8A, 8B High frequency power supply 11 Stage 12 Metal block 12a Refrigerant flow path 13 Base part 14 Cooling Device 15 Refrigerant circulation device 16 Electrostatic adsorption electrode 17 Drive power source 18 Heat transfer gas source 19 Controller 21 Mask

Claims

少なくともSF₆ガスを含むエッチングガスを使用して生成されるプラズマを用いるSiC基板のドライエッチング方法において、
前記エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合が０％を含まない５％以下であり、前記SiC基板にバイアスを加えるバイアスのパワーが３００Ｗ以上であることを特徴とする、ドライエッチング方法。 In a dry etching method of a SiC substrate using plasma generated using an etching gas containing at least SF ₆ gas,
A dry etching method, wherein a ratio of SF ₆ gas contained in the etching gas is 5% or less not including 0%, and a bias power for applying a bias to the SiC substrate is 300 W or more.

前記SiC基板にバイアスを加えるバイアスのパワーが３５０Ｗ以上であることを特徴とする、請求項１に記載のドライエッチング方法。 2. The dry etching method according to claim 1, wherein a bias power for applying a bias to the SiC substrate is 350 W or more.

少なくともSF₆ガスを含むエッチングガスを使用して生成されるプラズマを用いるSiC基板のドライエッチング方法において、
前記エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合が０％を含まない５％以下であり、前記SiC基板にバイアスを加えるバイアスの電力密度が２．６５W/cm²以上であることを特徴とする、ドライエッチング方法。 In a dry etching method of a SiC substrate using plasma generated using an etching gas containing at least SF ₆ gas,
The ratio of SF ₆ gas contained in the etching gas is 5% or less not including 0%, and the bias power density for applying a bias to the SiC substrate is 2.65 W / cm ² or more, Dry etching method.

前記SiC基板にバイアスを加えるバイアスの電力密度が３．０９W/cm²以上であることを特徴とする、請求項１に記載のドライエッチング方法。 ^2. The dry etching method according to claim 1, wherein a power density of a bias for applying a bias to the SiC substrate is 3.09 W / cm ² or more.

前記エッチングガスに含まれるSF₆ガスの割合が０％を含まない２％以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。 The dry etching method according to any one of claims 1 to 4, wherein a ratio of SF ₆ gas contained in the etching gas is 2% or less not including 0%.