发明名称 矽之高速蚀刻方法
摘要 本发明关于一种矽之高速蚀刻方法,系设置一具有矽领域之被处理体,使与可保持真空状态之处理室内之处理空间相接触,且朝该处理空间导入蚀刻气体而生成气体压力为13至1333Pa(100mTorr~10Torr)之气体环境,使生成一藉高频电力施加所致之电浆者。该电浆中离子等荷电粒子之个数及原子团之个数之和变大,且矽领域之蚀刻系相较于如为高速化之矽之高速蚀刻方法。
申请公布号 TW506015 申请公布日期 2002.10.11
申请号 TW090122786 申请日期 2001.09.13
申请人 东京威力科创股份有限公司;东芝股份有限公司 发明人 三村高范;永关一也;酒井 伊都子;大岩 德久
分类号 H01L21/3065;H01L21/302 主分类号 H01L21/3065
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种矽之高速蚀刻方法,系设置一具有矽领域之 被处理体,使与可保持真空状态之处理室内之处理 空间相接触,且产生一朝该处理空间导入蚀刻气体 之气体环境,使生成一藉高频电力施加所致之电浆 ,于其中以高速而对上述被处理体之矽领域进行蚀 刻者; 而,令上述电浆发生时之上述处理空间之气压为13 至1333Pa(100mTorr至10Torr)之范围内者。2.如申请专利 范围第1项之矽之高速蚀刻方法,其系令该处理空 间之气压为26至133Pa(200mTorr至1Torr)之范围内者。3. 如申请专利范围第1项之矽之高速蚀刻方法,其系 使该处理空间内之电浆生成领域与被处理体之蚀 刻面间之距离于20mm以下者。4.如申请专利范围第1 项之矽之高速蚀刻方法,其中该蚀刻气体系含有氟 化合物气体。5.如申请专利范围第4项之矽之高速 蚀刻方法,其中该氟化合物气体之分子系以AxFy(惟, A为任一元素,x及y为价数)表示时,y为4以上者。6.如 申请专利范围第5项之矽高速速利方法,其中该氟 化合物气体之y为6以上者。7.如申请专利范围第4 项之矽之高速蚀刻方法,其中该蚀刻气体系含有氧 气。8.如申请专利范围第7项之矽之高速蚀刻方法, 其中该蚀刻气体系含有SF6及O2,而O2/SF6则于0.1至0.5 之范围内者。9.如申请专利范围第4项之矽之高速 蚀刻方法,其中该蚀刻气体系含有SF6及C4F8,而C4F8/SF 6则于0.3至0.6之范围内者。10.如申请专利范围第1 项之矽之高速蚀刻方法,其中该用以生成电浆之机 构系一用以于相面对之一对电极间形成高频电场 以生成电浆之电容耦合型者。11.如申请专利范围 第10项之矽之高速蚀刻方法,其中该用以生成电浆 之机构系一用以于载置被处理体用之电极施加电 浆生成用之高频RIE型者。12.如申请专利范围第11 项之矽之高速蚀刻方法,其系一边于电极间形成与 电场正交之磁场,且一边进行蚀刻者。13.一种矽之 高速蚀刻方法,系采用一磁控管蚀刻装置,以于处 理空间内产生一正交电磁场,于气体环境内产生电 浆,并配置被处理体之被蚀刻面之矽领域与该电浆 相接触,对该矽领域进行高速蚀刻时,令使该处理 空间内之气压于13至1333Pa(100mTorr~10Torr)之状态下进 行蚀刻者;其中前述磁控管蚀刻装置系具有: 处理室,系可保持在真空状态者; 电极,系呈一对且在该处理室内隔着处理空间而设 者; 高频电源机构,系于保持有该被处理体之电极上施 加电浆生成用之高频电力,以在上述处理空间上形 成高频电场者; 气体导入机构,系在上述处理空间内导入蚀刻气体 ,以形成气体环境者;及 磁场形成机构,系在处理空间上形成与该高频电场 方向正交且朝单一方向之磁场者。14.如申请专利 范围第13项之矽之高速蚀刻方法,其系将该处理空 间内之气体压力设在26~133Pa(200mTorr-1Torr)之范围内 后进行蚀刻。15.如申请专利范围第14项之矽之高 速蚀刻方法,其中该磁场形成机构具有一偶极环磁 石,而该偶极环磁石系设定成将多数各向异性分段 磁石呈环状配置于该处理室之周围,且该各向异性 分段磁石之磁化方向在电极间呈相同状态之单向 磁场者。16.如申请专利范围第13项之矽之高速蚀 刻方法,其中该蚀刻气体系含有氟化合物气体。17. 如申请专利范围第16项之矽之高速蚀刻方法,其中 该氟化合物气体以AxFy(惟,A为任一元素、x及y为价 数)表示其分子时,y为4以上。18.如申请专利范围第 17项之矽之高速蚀刻方法,其中该氟化合物气体之y 为6以上。19.如申请专利范围第16项之矽之高速蚀 刻方法,其中该蚀刻气体并包含有氧气。20.如申请 专利范围第19项之矽之高速蚀刻方法,其中该蚀刻 气体系含有SF6及O2,且O2/SF6为0.1至0.5之范围内。21. 如申请专利范围第16项之矽之高速蚀刻方法,其中 该蚀刻气体系含有SF6及C4F8,且C4F8/SF6为0.3至0.6之范 围内。22.如申请专利范围第13项之矽之高速蚀刻 方法,其中该高频电源系施加27MHz以上之高频电力 。23.如申请专利范围第22项之矽之高速蚀刻方法, 其中该高频电源系施加40~200MHz之高频电力。24.如 申请专利范围第13项之矽之高速蚀刻方法,其中该 磁场形成机构系在被处理体之存在领域上形成 10000T(100G)以上之磁场。25.如申请专利范围第13 项之矽之高速蚀刻方法,其系使来自与前述高频电 源相异之另一高频电源之频率较前述电浆形成用 之高频电力之频率小且于2MHz以上之高频电力重叠 于前述电浆形成用之高频电力者。26.如申请专利 范围第1项之矽之高速蚀刻方法,其中用以进行蚀 刻之被处理体之蚀刻开口率系在被处理体表面之 10%以下。27.如申请专利范围第1项之矽之高速蚀刻 方法,其中具有前述矽部分之被处理体系单结晶矽 基板。 28如申请专利范围第27项之矽之高速蚀刻方法,其 系使于藉前述矽之高速蚀刻方法而对单晶矽基板 进行蚀刻之程序后,对该矽基板之相反侧之表面进 行全面抛光或全面蚀刻,并令藉前述矽之高速蚀刻 方法而形成于矽基板上之孔洞或凹槽贯通该矽基 板者。 29.如申请专利范围第1项之矽之高速蚀刻方法,其 中该用以进行蚀刻之被处理体之蚀刻开口部之尺 寸系在10m以上。 30.一种矽之高速蚀刻方法,其系用以于矽基板形成 孔、凹槽或通孔,而于矽领域进行蚀刻者, 而令于设置有上述矽基板且可产生供蚀刻用之电 浆之处理空间中, 与上述处理空间中之电浆密度无关之状态下, 提高上述处理空间之蚀刻气体之气压,使可促成矽 之蚀刻之中性粒子之原子团的个数与离子之荷电 粒子之个数增加者。图式简单说明: 第1图系显示用以完成本发明矽之高速蚀刻方法之 磁控管RIE电浆蚀刻装置之构成例。 第2图系模式化显示配置于第1图所示蚀刻装置之 处理室周围之状态偶极环磁石。 第3图系用以说明形成于处理室内之电场及磁场。 第4图系显示处理室内压力及高频电力与蚀刻比率 之关系。 第5图系用以说明蚀刻过程申垂直蚀刻比率及侧蚀 刻比率。 第6图系显示成为蚀刻气体之O2/SF6之流量、垂直蚀 刻比率及蚀刻比率之关系。 第7图系显示相对于蚀刻气体C4F8/SF6之流量比例之 垂直蚀刻比率及蚀刻比率之关系。 第8图系显示高频电力之频率数、蚀刻比率及蚀刻 选择比例之关系。 第9图系显示藉第1图所示之蚀刻装置实际进行蚀 刻时之通孔。
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