发明名称 乾式蚀刻方法及装置
摘要 提供一种乾式蚀刻方法及装置,可对InP系化合物半导体基板迅速地进行深掘加工者。一面于反应室(1)供给蚀刻气体一面排气,使控制在预定压力下,并于与载置在反应室内之基板电极(6)上之InP系化合物半导体基板(7)相对配置之平面状涡形放电线圈(5)、或天线(15)上施加13.56 MHz以上之高频电力,使于反应室内产生电浆,且一面控制电浆之密度与到达基板之离子能量,一面蚀刻基板。
申请公布号 TW586155 申请公布日期 2004.05.01
申请号 TW091116047 申请日期 2002.07.18
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 田边浩;奥村智洋;今井宏
分类号 H01L21/302 主分类号 H01L21/302
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种乾式蚀刻方法,系一面于反应室(1)内供给蚀刻气体,一面使于该反应室内进行排气,将上述反应室内控制在预定压力下,并于与载置于上述反应室内之基板电极(6)上之InP系化合物半导体基板(7)相对设置之放电线圈(5)施加13.56MHz以上之高频电力,使于上述反应室内产生电浆,且藉施加于上述放电线圈之高频电力,控制上述电浆之密度,同时与此控制无关,而独立地藉以电极用高频电源亦对上述基板电极施加高频电压,以一面控制到达上述InP化合物半导体基板之离子能量,一面蚀刻上述InP化合物半导体基板,并使用碘化氢气体与惰性气体之混合气体作为上述蚀刻气体者。2.一种乾式蚀刻方法,系一面于反应室(1)内供给蚀刻气体,一面使于该反应室内排气,将上述反应室内控制在预定压力下,并于与载置于上述反应室内之基板电极(6)上之InP系化合物半导体基板相对设置之天线(15)施加13.56MHz以上之高频电力,使于上述反应室内产生电浆,且藉施加于上述天线之高频电力,控制上述电浆之密度,同时与此控制无关,而独立地藉以电极用高频电源亦对上述基板电极施加高频电压,以一面控制到达上述InP化合物半导体基板之离子能量,一面蚀刻上述InP化合物半导体基板,并使用包含有氯、溴化氢或氯化氢之气体与惰性气体之混合气体作为上述蚀刻气体者。3.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其系使用不同种类之气体作为上述蚀刻气体,以变更藉蚀刻而于上述InP系化合物半导体基板上所形成之通孔或凹部之倾斜角度。4.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其系使用从惰性气体、含有Cl2之气体、含有BCl3之气体、含有HBr之气体、与含有HCl之气体中选择之气体加上碘化氢气体作为上述蚀刻气体,以变更藉蚀刻而于上述基板所形成之通孔、或凹部之倾斜角度者。5.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其系使用从惰性气体、含有BCl3之气体、含有HBr之气体、与含有HCl之气体中选择之气体加上含有Cl2之气体作为上述蚀刻气体,以变更藉蚀刻而于上述基板所形成之通孔、或凹部之倾斜角度。6.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该施加于放电线圈、或天线之上述高频电力之频率系27.12 MHz、40.68MHz、60MHz、80MHz、及100MHz中任一者。7.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该反应室内之真空度系调整在1Pa~4Pa范围内,可将光阻光罩之下之上述InP化合物半导体基板之通孔、或凹部之倾斜角度控制在90~60范围内。8.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该混合气体之(HI流量/混合气体总流量)系调整在10%~30%范围内,可将光阻光罩之下之上述InP化合物半导体基板之通孔、或凹部之倾斜角度控制在90~45范围内 ,同时,将蚀刻速率控制在300nm/min~1250nm/min范围内。9.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该施加于上述InP化合物半导体基板之偏压的高频电力调整在200W~100W范围内,可将光阻光罩之下之上述InP化合物半导体基板之通孔、或凹部之倾斜角度控制在90~ 45范围内,并将蚀刻速率控制在3000nm/min~800nm/min范围内。10.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该施加于上述放电线圈之高频电力之频率调整在13.6 MHz~100MHz内之范围,可将光阻光罩之下之上述InP化合物半导体基板之通孔、或凹部之倾斜角度控制在50~90范围内,并将蚀刻速率控制在0.5m/mim~5m/min范围内。11.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其中该InP系化合物半导体基板之表面温度调整在50℃~80℃范围内,可将光阻光罩之下之上述InP化合物半导体基板之通孔、或凹部之倾斜角度控制在50~8范围内,并将蚀刻速率控制在1100nm/mim ~2000nm/min范围内。12.如申请专利范围第1至11项中任一项之乾式蚀刻方法,其中该施加于上述放电线圈或天线之高频电力之频率系300MHz迄至3GHz之UHF带之频率。13.如申请专利范围第1至11项中任一项之乾式蚀刻方法,其系于上述基板施加高频电力,且该高频电力之偏压的频率系在13.56MHz以下者。14.如申请专利范围第1至11项中任一项之乾式蚀刻方法,其系于上述基板施加高频电力,且该高频电力之偏压的频率系13.56MHz、2MHz、800kHz、及500kHz中任一者。15.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其系于上述反应室内真空度在0.1Pa~0.5Pa之高真空领域下对上述基板进行乾式蚀刻。16.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该反应室内系真空度为0.3Pa之压力领域。17.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该施加于上述天线之高频电力的频率系13.56MHz;而,于上述基板施加高频电力,且该高频电力之偏压的高频电力之频率系13.56MHz;又,使用从惰性气体、含有Cl2之气体、含有BCl3之气体、含有HBr之气体、及含有HCl之气体中选择之气体加上碘化氢气体以为上述蚀刻气体,于上述基板之无树脂光阻光罩部分执行100m以上之深掘加工,并于藉蚀刻加工而于无树脂光阻光罩之部分所形成之通孔、或凹部形成一倾斜角度为90度~70度之倾斜面。18.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其中该施加于上述放电线圈之高频电力之频率系100MHz;而于上述基板施加高频电力,且该高频电力之偏压之高频电力之频率系500kHz;又,使用从惰性气体、含有BCl3之气体、含有HBr之气体、及含有HCl之气体中选择之气体加上含有Cl2之气体以为上述蚀刻气体,于上述基板之无树脂光阻光罩之部分执行100m以上之深掘加工,并于藉蚀刻加工而于无树脂光阻光罩之部分所形成之通孔、或凹部形成一倾斜角度为90度~70度之倾斜面。19.如申请专利范围第1项之乾式蚀刻方法,其中该基板之表面温度系于可使用树脂光阻之温度范围内者。20.一种乾式蚀刻装置,系包含有:反应室(1);气体供给装置(2),系将作为蚀刻气体用的碘化氢气体与惰性气体之混合气体供给至该反应室(1)内者;排气装置(3),系用以使上述反应室内排气者;高频电力施加装置(4),系用以于与载置于上述反应室内之基板电极(6)上之InP系化合物半导体基板(7)相对设置之放电线圈(5)上,施加13.56MHz以上之高频电力者;基板电极用高频电压施加装置(8),系藉由电极用高频电源而亦于上述基板电极上,施加高频电压者;及控制装置(1000),系使用上述气体供给装置(2)而朝上述反应室(1)内供给上述碘化氢气体与上述惰性气体之上述混合气体,同时藉上述排气装置(3)使上述反应室排气,以将上述反应室内控制在预定压力下,并藉上述高频电力施加装置(4)而对放电线圈(5)施加13.56MHz以上之高频电力,使于上述反应室内产生电浆,并藉着施加于上述放电线圈或天线的上述高频电力,予以控制上述电浆之密度,且与该控制无关,而独立地一面藉上述基板电极用高频电压施加装置(8)亦对上述基板电极以电极用高频电源施加高频电压,来控制到达上述InP系化合物半导体基板之离子能量,一面蚀刻上述InP系化合物半导体基板者。21.一种乾式蚀刻装置,系包含有:反应室(1);气体供给装置(2),系将作为蚀刻气体用的包含有氯、溴化氢、或氯化氢之气体与惰性气体之混合气体供给至该反应室(1)内者;排气装置(3),系用以使上述反应室内排气者;高频电力施加装置(4),系用以于与载置于上述反应室内之基板电极(6)上之InP系化合物半导体基板(7)相对设置之放电线圈(5)或天线(15)上施加13.56MHz以上之高频电力者;基板电极用高频电压施加装置(8),系藉由电极用高频电源而亦于上述基板电极上施加高频电压者;及控制装置(1000),系用以一面藉上述气体供给装置(2)朝上述反应室(1)内供给上述包含有氯、溴化氢、或氯化氢之气体及上述惰性气体之混合气体,且藉上述排气装置(3)使上述反应室排气,将上述反应室内控制在预定压力下,一面以上述高频电力施加装置(4)而对天线(15)施加13.56MHz以上之高频电力,使于上述反应室内产生电浆,并藉施加于天线的上述高频电力而控制上述电浆之密度,又与该控制无关,而独立地一面藉上述基板电极用高频电压施加装置(8)亦对上述基板电极以电极用高频电源施加高频电压,来控制到达上述InP系化合物半导体基板之离子能量,一面蚀刻上述InP系化合物半导体之基板者。22.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其系使用不同种类之气体作为上述蚀刻气体,以变更藉蚀刻而于上述InP系化合物半导体基板所形成之通孔或凹部之倾斜角度。23.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其中该施加于上述放电线圈、或天线之高频电力之频率系27.12MHz、40.68MHz、60MHz、80MHz、及100MHz中之任一者。24.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其中该施加于上述放电线圈、或天线之高频电力之频率系300MHz迄至3GHz之UHF带之频率。25.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其系于上述基板施加高频电力,且该高频电力之偏压的频率系在13.56MHz以下者。26.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其系于上述基板施加高频电力,且该高频电力之偏压的频率系13.56MHz、2MHz、800kHz、及500kHz中任一者。27.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其系于上述反应室内真空度在0.1IPa~0.5Pa之高真空领域下对上述基板进行乾式蚀刻。28.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其中该反应室内系真空度为0.3Pa之压力领域。29.如申请专利范围第2项之乾式蚀刻方法,其中该基板之表面温度系于可使用树脂光阻之温度范围内者。图式简单说明:第1图系用以实施本发明第1实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置之概略说明图。第2图系用以实施本发明第2实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置之概略说明图。第3A、3B、3C及3D图分别系显示在实施有关于第1实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置中,压力与光阻光罩之下之InP基板之通孔、或凹部之倾斜角度之关系之图。第4A、4B、4C及4D图分别系显示在实施有关于第1实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置中,(HI流量/总流量)与光阻光罩之下之InP基板之通孔、或凹部之倾斜角度之关系,及(HI流量/总流量)与蚀刻速率之关系之图。第5A、5B、5C及5D图分别系显示在实施有关于第1实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置中,施加于上述基板之偏压之高频电力与光阻光罩之下之InP基板之通孔、或凹部之倾斜角度之关系,及施加于上述基板之偏压之高频电力与蚀刻速率之关系之图。第6图系显示在实施有关于第1实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置中,施加于上述放电线圈之高频电力之频率与光阻光罩之下之InP基板之通孔、或凹部之倾斜角度之关系,及施加于上述放电线圈之高频电力之频率与蚀刻速率之关系之图。第7A、7B图所示者,以实例而言,即以实施第1实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置进行乾式蚀刻后之结果中,于InP基板载置有80m厚度之树脂光阻光罩时,对无树脂光阻光罩部分之InP基板深掘至140m深之状态之截面图及立体图。第8图系显示在实施第2实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置中,上述基板之表面温度与光阻光罩之下之InP基板之通孔、或凹部之倾斜角度之关系,及,上述基板之表面温度与蚀刻速率之关系之图。第9A及9B图所示者,以实例而言,即以实施第2实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置进行乾式蚀刻后之结果中,于InP基板载置有27m之厚度之耐热性树脂光阻光罩时,对无树脂光阻光罩部分深掘至直径为30m并约略呈倒圆锥形且深度105m之状态之截面图及立体图。第10A、10B、10C及10D图所示者,以实例而言,即以实施第2实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置进行乾式蚀刻后之结果中,于InP基板载置有27m之厚度之耐热性树脂光阻光罩时,对无树脂光阻光罩部分深掘至直径为70m且约略呈圆柱形且深度为110m之状态之截面图及立体图,与,直径为30m且约略呈圆柱形且深度为100m之状态之截面图及立体图。第11图系显示在实施第1及2实施形态之乾式蚀刻方法之乾式蚀刻装置中,施加于上述放电线圈之高频电力与光阻光罩之下之InP基板之通孔、或凹部之倾斜角度之关系之图。
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