JP6093929B2 - 高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法 - Google Patents
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Description
a) シリコン基板を反応性イオンエッチングプロセスによりエッチングする工程と、エッチングされた部分の内壁に保護膜を堆積させる工程を交互に繰り返すことにより、前記シリコン基板に縦壁を形成する第1工程と、
b)酸素ガス、一酸化二窒素ガス、一酸化窒素ガス、一酸化炭素ガス、及び水蒸気のうちの少なくとも1種類のガスを含む処理ガスを用いるとともに、前記シリコン基板に負のバイアス電圧を印加しつつ行う、前記縦壁の表面の凹凸の角部を選択的にエッチングして前記表面を平坦化する反応性イオンエッチングプロセスによりエッチングする第2工程と
を有することを特徴とする。
また、第2工程では、酸素ガス、一酸化二窒素ガス、一酸化窒素ガス、一酸化炭素ガス、及び水蒸気のうちの少なくとも1種類のガスを含む処理ガスを用いる。プラズマ化後の処理ガスに含まれる酸素ガスや酸素ラジカルは縦壁表面のシリコンを酸化して酸化シリコンを形成する。酸化シリコンのエッチングレートはシリコンより低いため、酸化シリコンの形成により、ラジカルによる等方性エッチングは抑制され、縦壁表面が保護される。
これらの結果、酸化シリコンで保護された縦壁表面のうち、スキャロップの角部においてのみ選択的にエッチングが進行する。
従って、本発明に係る高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法を用いると、シリコン基板に高アスペクト比エッチングを行う場合に、その縦壁(縦穴の内側壁あるいは柱構造の外側壁)を平坦化することができる。
特に、SF6ガスを混合することが望ましい。SF6ガスからプラズマを発生させるとフッ素ラジカルが安定的に供給される。従って、第2工程におけるエッチングの効率をさらに高めることができる。
第2工程ではシリコン基板に負のバイアス電圧を印加する。これによりプラズマからシリコン基板に向かう方向に電気力線6が発生するが、該電気力線6はシリコン基板に形成された縦穴構造の内側壁に存在するスキャロップ5の角部51に集中する(図4(a))。処理ガスから生成されたイオンは電気力線6に沿って加速されるため、スキャロップ5の角部51にイオンが集中する。
また、第2工程では、酸素ガスを含む処理ガスを用いる。酸素ガスや、酸素ガスのプラズマ化により生成される酸素ラジカルは、縦穴構造の内壁のシリコンを酸化し、シリコンよりもエッチングレートが低い酸化シリコンを形成する。
これらの結果、酸化シリコンで保護された内壁表面のうち、スキャロップ5の角部51において集中的にエッチングが進行し、その他の内壁表面ではゆっくりエッチングが進行する。
図5と図6の比較から、第1工程終了時点で縦穴構造の内側壁に形成されていたスキャロップが、第2工程を行うことにより平坦化されていることが分かる。
2…マスク
3…穴(縦穴構造)
4…保護膜
5…スキャロップ(凹凸)
51、52…角部
6…電気力線
10…反応室
12…下部電極
13…誘電体窓
14…ガス導入口
15…排気口
16…ブロッキングコンデンサ
17…第1整合器
18…第1高周波電源
21…コイル
22…第2整合器
23…第2高周波電源
Claims (4)
- プラズマエッチング装置を用いる、高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法であって、
a) シリコン基板を反応性イオンエッチングプロセスによりエッチングする工程と、エッチングされた部分の内壁に保護膜を堆積させる工程を交互に繰り返すことにより、前記シリコン基板に縦壁を形成する第1工程と、
b)酸素ガス、一酸化二窒素ガス、一酸化窒素ガス、一酸化炭素ガス、及び水蒸気のうちの少なくとも1種類のガスを含む処理ガスを用いるとともに、前記シリコン基板に負のバイアス電圧を印加しつつ行う、前記縦壁の表面の凹凸の角部を選択的にエッチングして前記表面を平坦化する反応性イオンエッチングプロセスによりエッチングする第2工程と
を有することを特徴とする高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法。 - 前記バイアス電圧を、前記シリコン基板の載置台に設けられた電極に対し、ブロッキングコンデンサを介して高周波電圧を印加することにより生じさせることを特徴とする請求項1に記載の高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法。
- 前記処理ガスに、プラズマ化によりフッ素ラジカルを生成するガスを混合することを特徴とする請求項1または2に記載の高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法。
- 前記フッ素ラジカルを生成するガスがSF6ガスであることを特徴とする請求項3に記載の高アスペクト比の凹凸構造を有するシリコン基板の製造方法。
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