JP3215245B2 - 薄膜表面の粗面形成方法 - Google Patents

薄膜表面の粗面形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜表面の粗面形成方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子の製造においては、加
工後の半導体素子表面は、できるだけ平滑にすることが
検討されており、積極的に素子表面を粗面化しようとい
う動きは少なかった。しかし、薄膜表面を粗面化するこ
とは、例えば素子の作製において化学的に密着性の弱い
場合に、膜と膜との密着性を上げることが可能となり、
また、半導体素子表面の凹凸の程度の差により、光学的
な特性の違った領域を半導体素子内の任意な位置に形成
することができるようになり、新たなデバイスへの適用
が可能である。
【0003】従来の技術では、例えば「J.Vac.S
ci.Technol.B7(6),1989」に示さ
れているように、エッチング条件、例えば、電力(po
wer)とか圧力などの条件によっては、偶然にもブラ
ックシリコンなどと言われるような多数の針が並んだよ
うな表面が形成されることが知られている。図6に従来
の技術による薄膜表面の凹凸が形成される工程例を示
す。
【0004】まず、図6(A)に示すように、ガラス基
板1上にシリコン窒化膜2、シリコン膜3をプラズマC
VD法などにより形成する。次いで、図6(B)に示す
ように、レジストパターン(図示なし)を形成し、部分
的にシリコン膜3をエッチング除去し、シリコン膜3を
任意の位置に、任意の形状で形成する。
【0005】この場合のシリコン膜3のエッチングは、
通常、六フッ化イオウを含む混合ガスや、四フッ化炭素
を含む混合ガスによって行うと、エッチング面4には数
10〜100Å程度の凹凸が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この薄
膜表面の凹凸の程度を再現性良く制御することが困難で
あった。本発明は、上記のような状況に鑑みて、薄膜表
面の任意な位置を容易に粗面化することが可能な薄膜表
面の粗面形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (A)薄膜表面に凹凸を形成する薄膜表面の粗面形成方
法において、(a)基板上にシリコン窒化膜を形成する
工程と、(b)このシリコン窒化膜上にアモルファスシ
リコン膜を全面的または選択的に形成する工程と、
(c)このアモルファスシリコン膜上にCr膜を形成す
る工程と、(d)このCr膜をエッチングし除去する工
程と、(e)前記アモルファスシリコン膜とCr膜の界
面に形成されたクロムシリサイド層と、このアモルファ
スシリコン膜の少なくとも一部をエッチングし前記シリ
コン窒化膜の表面に凹凸を形成する工程を含むようにし
たものである。
【0008】(B)薄膜表面に凹凸を形成する薄膜表面
の粗面形成方法において、(a)基板上にフッ素ラジカ
ルでエッチングされる金属膜を形成する工程と、(b)
この金属膜上にアモルファスシリコン膜を全面的または
選択的に形成する工程と、(c)このアモルファスシリ
コン膜上にCr膜を形成する工程と、(d)このCr膜
をエッチングし、除去する工程と、(e)前記金属膜と
アモルファスシリコン膜との界面に形成された金属シリ
サイド膜と、前記アモルファスシリコン膜の少なくとも
一部をエッチングし前記金属膜の表面に凹凸を形成する
工程を含むようにしたものである。
【0009】(C)前記(A)または(B)において、
前記Cr膜をエッチングし除去する工程は、塩素ガスを
含むエッチングガスによるドライエッチング工程であ
る。
【0010】(D)前記(A)または(B)において、
前記Cr膜をエッチングし除去する工程は、硝酸第2セ
リウムアンモニウムを含むウェットエッチング工程であ
る。
【0011】(E)前記(A)において、前記クロムシ
リサイド層と前記アモルファスシリコン膜をエッチング
する工程は、前記シリコン窒化膜の少なくとも一部をエ
ッチングし除去する工程を含む。
【0012】(F)前記(B)において、前記金属シリ
サイド膜と前記アモルファスシリコン膜をエッチングす
る工程は、前記金属膜の少なくとも一部をエッチングし
除去する工程を含む。
【0013】
【作用】本発明によれば、薄膜表面に凹凸を形成する薄
膜表面の粗面形成方法において、基板上に形成されたシ
リコン窒化膜や金属膜等の薄膜上にアモルファスシリコ
ン膜を全面的または選択的に形成し、該アモルファス
リコン膜上にCr膜を形成し、前記アモルファスシリコ
ン膜と前記Cr膜との界面にクロムシリサイド層が形成
された後、前記Cr膜をエッチング除去し、前記クロム
シリサイド層と前記アモルファスシリコン膜の少なくと
も一部をエッチングし、前記薄膜の表面に凹凸を形成す
ることができる。
【0014】したがって、容易に、任意な位置の薄膜表
面を粗面化することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の第1実施例を示
す薄膜表面の粗面形成工程断面図である。まず、図1
(A)に示すように、ガラス基板11上にプラズマCV
D法により窒化膜(SiN膜)12を3000Å形成し
た後、同じくプラズマCVD法により、不純物がノンド
ープのa−Si膜13を750Å形成し、最後に、スパ
ッタ法により、Cr膜14を250Å形成する。する
と、a−Si膜13とCr膜14との界面にクロムシリ
サイド層15が形成される。
【0016】次いで、図1(B)に示すように、Cr膜
14を塩素と酸素ガスからなる混合ガスを用いてプラズ
マエッチング(第1回目のエッチング)により、全面除
去する。次いで、図1(C)に示すように、六フッ化イ
オウと塩素と水素ガスからなる混合ガスにより、一定時
間エッチング(第2回目のエッチング)を施す。この図
1(C)は第2回目のエッチングを施した後の基板の断
面を模式的に示している。
【0017】この断面図から分かるように、エッチング
後、ガラス基板11上にはSiN膜12だけが残り、か
つそのSiN膜12の表面が凹凸になっている。この実
施例での第2回目のエッチングの時間を変えて、表面凹
凸の寸法d〔図1(C)参照〕を測定した結果を図2に
示す。図2において、横軸は本発明の第2回目のエッチ
ング時間を、縦軸は表面凹凸の寸法dを示している。
【0018】この図から明らかなように、第2回目のエ
ッチングの時間が長い程、表面凹凸の寸法dが大きくな
る。したがって、表面粗面化の程度を第2回目のエッチ
ングのエッチング時間で制御することができる。図3は
本発明の第2実施例を示す半導体素子表面の粗面形成工
程断面図である。
【0019】まず、図3(A)に示すように、ガラス基
板21上にプラズマCVD法により、SiN膜22を3
000Å形成した後、同じくプラズマCVD法により、
a−Siを成膜し、エッチングしてa−Si膜23のパ
ターンを部分的に形成する。最後にスパッタ法によりC
r膜24を形成することにより、クロムシリサイド層2
5がa−Si膜23とCr膜24の界面に形成される。
【0020】次いで、図3(B)に示すように、Cr膜
24を塩素と酸素ガスからなる混合ガスを用いて、プラ
ズマエッチング(第1回目のエッチング)により、全面
除去する。次に、クロムシリサイド層25とa−Si膜
23を六フッ化イオウと塩素と水素ガスからなる混合ガ
スにより、一定時間エッチング(第2回目のエッチン
グ)を施す。
【0021】すると、図3(C)に示すように、基板上
の任意の位置に粗面部26を形成することができる。次
に、図4は本発明の第3実施例を示す薄膜表面の粗面形
成工程断面図である。まず、図4(A)に示すように、
ガラス基板31上にシリコン膜32を形成し、その上に
Cr膜33を形成する。すると、シリコン膜32とCr
膜33との界面にクロムシリサイド層34が形成され
る。
【0022】次いで、Cr膜33を塩素と酸素ガスから
なる混合ガスを用いてプラズマエッチングにより全面除
去し、次いで六フッ化イオウと塩素と水素ガスからなる
混合ガスにて、前記クロムシリサイド層34をプラズマ
エッチングにより除去すると共に、シリコン膜表面をエ
ッチングする。このエッチングにより、図4(B)に示
すように、基板上のシリコン膜32の表面に粗面部35
を形成することができる。
【0023】このように、上記した第1及び第2の実施
例においては、窒化膜/シリコン膜/Cr膜の構造を形
成し、2回のエッチングにより窒化膜の全面又は局所的
に凹凸を形成し、粗面化を図れることを示したが、第3
の実施例によれば、シリコン膜/Cr膜の2層構造でシ
リコン膜に凹凸を形成し、粗面化を図るようにしてもよ
い。
【0024】次に、図5は本発明の第4実施例を示す薄
膜表面の粗面形成工程断面図である。まず、図5(A)
に示すように、基板41上にTaやMo等のフッ素ラジ
カルでエッチングされる金属膜42を形成した後、プラ
ズマCVD法により不純物がノンドープのa−Si膜4
3を750Å形成し、最後にスパッタ法により、Cr膜
44を250Å形成する。この時、a−Si膜43とC
r膜44との界面にクロムシリサイド層45が形成され
る。
【0025】次いで、図5(B)に示すように、Cr膜
44を塩素と酸素ガスからなる混合ガスを用いてプラズ
マエッチング(第1回目のエッチング)により、全面除
去する。次いで、六フッ化イオウと塩素と水素ガスから
なる混合ガスにより、クロムシリサイド層45とa−S
i膜43とを一定時間エッチング(第2回目のエッチン
グ)を施して除去する。この第2回目のエッチングによ
り図5(C)に示すような金属膜42の表面を粗面化す
ることができる。
【0026】このように、第1実施例から第3実施例に
示したSiN膜の代わりに、TaやMo等のフッ素ラジ
カルでエッチングされる金属膜を使用することにより、
該金属膜の表面を全面または局所的に粗面化することが
可能である。また、Cr膜のエッチング法については、
塩素と酸素ガスからなる混合ガスを用いる代わりに、硝
酸第2セリウムアンモニウムを用いたウェットエッチン
グ法によって行ってもよい。
【0027】更に、Cr膜のエッチング後のドライエッ
チングガスとしては、六フッ化イオウを含む混合ガスで
行う方が、短時間の処理で凹凸が形成できるが、四フッ
化炭素を含む混合ガスを用いても凹凸を形成することが
でき、表面の粗面化が図れる。また、Cr膜の下に形成
されるSi膜については、スパッタ法等によって形成さ
れたものでもよく、かつドープされた膜(例えば、Pド
ープ、Bドープ等)であってもよい。
【0028】同様に、Cr膜についても、スパッタ法以
外の形成法によって形成した膜であっても良い。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発
明の範囲から排除するものではない。
【0029】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、薄膜表面に凹凸を形成する粗面形成方法におい
て、基板上に形成されたシリコン窒化膜や金属膜等の薄
膜上にアモルファスシリコン膜を全面的または選択的に
形成し、該アモルファスシリコン膜上にCr膜を形成
し、前記アモルファスシリコン膜と前記Cr膜との界面
にクロムシリサイド層が形成された後、前記Cr膜をエ
ッチング除去し、前記クロムシリサイド層と前記アモル
ファスシリコン膜の少なくとも一部をエッチングし前記
薄膜の表面に凹凸を形成するようにしたので、容易に任
意な位置の薄膜表面を粗面化することができる。
【0030】したがって、薄膜表面の粗面化により、そ
の上に形成される膜との密着性を高め、剥離防止効果を
高めることができる。また、薄膜表面の凹凸の程度の差
により、例えば、薄膜光学素子などにおいて、光学的に
特性の違った領域を任意な位置に形成することができ、
容易に光の散乱領域を形成することができる。
【0031】更に、薄膜表面の粗面化により、その上に
形成される膜と接触面積を大きくすることができ、下層
が金属膜である場合には、例えば、DRAMなどの半導
体素子の下層の電極などの表面の接触面積を大きくし、
上層に誘電体を挟み上部電極を形成する場合などにはキ
ャパシタ(容量)の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す薄膜表面の粗面形成
工程断面図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す第2回目のエッチン
グの時間に対する表面凹凸の寸法dとの関係を示す図で
ある。
【図3】本発明の第2実施例を示す薄膜表面の粗面形成
工程断面図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す薄膜表面の粗面形成
工程断面図である。
【図5】本発明の第4実施例を示す薄膜表面の粗面形成
工程断面図である。
【図6】従来の薄膜表面の粗面形成工程断面図である。
【符号の説明】
11,21,31 ガラス基板 12,22 窒化膜(SiN膜) 13,23,43 a−Si膜 14,24,33,44 Cr膜 15,25,34,45 クロムシリサイド層 26,35 粗面部 32 シリコン膜 41 基板 42 金属膜
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−196162(JP,A) 特開 平5−190511(JP,A) 特開 平5−21752(JP,A) 特開 平3−33848(JP,A) 特開 平2−271625(JP,A) 特開 平6−218958(JP,A) 特開 平7−235526(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/822

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄膜表面に凹凸を形成する薄膜表面の粗
    面形成方法において、 (a)基板上にシリコン窒化膜を形成する工程と、 (b)該シリコン窒化膜上にアモルファスシリコン膜を
    全面的または選択的に形成する工程と、 (c)該アモルファスシリコン膜上にCr膜を形成する
    工程と、 (d)該Cr膜をエッチングし除去する工程と、 (e)前記アモルファスシリコン膜とCr膜の界面に形
    成されたクロムシリサイド層と、このアモルファスシリ
    コン膜の少なくとも一部をエッチングし前記シリコン窒
    化膜の表面に凹凸を形成する工程を含むことを特徴とす
    る薄膜表面の粗面形成方法。
  2. 【請求項2】 薄膜表面に凹凸を形成する薄膜表面の粗
    面形成方法において、 (a)基板上にフッ素ラジカルでエッチングされる金属
    膜を形成する工程と、 (b)該金属膜上にアモルファスシリコン膜を全面的ま
    たは選択的に形成する工程と、 (c)該アモルファスシリコン膜上にCr膜を形成する
    工程と、 (d)該Cr膜をエッチングし、除去する工程と、 (e)前記金属膜とアモルファスシリコン膜との界面に
    形成された金属シリサイド膜と、前記アモルファスシリ
    コン膜の少なくとも一部をエッチングし前記金属膜の表
    面に凹凸を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜表
    面の粗面形成方法。
  3. 【請求項3】 前記Cr膜をエッチングし除去する工程
    は、塩素ガスを含むエッチングガスによるドライエッチ
    ング工程であることを特徴とする請求項1又は2記載の
    薄膜表面の粗面形成方法。
  4. 【請求項4】 前記Cr膜をエッチングし除去する工程
    は、硝酸第2セリウムアンモニウムを含むウェットエッ
    チング工程であることを特徴とする請求項1又は2記載
    の薄膜表面の粗面形成方法。
  5. 【請求項5】 前記クロムシリサイド層と前記アモルフ
    ァスシリコン膜をエッチングする工程は、前記シリコン
    窒化膜の少なくとも一部をエッチングし除去する工程
    含むことを特徴とする請求項記載の薄膜表面の粗面形
    成方法。
  6. 【請求項6】 前記金属シリサイド膜と前記アモルファ
    スシリコン膜をエッチングする工程は、前記金属膜の少
    なくとも一部をエッチングし除去する工程を含むことを
    特徴とする請求項記載の薄膜表面の粗面形成方法。
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