JP4540058B2 - Etching method and device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、エッチング方法及びデバイスの製造方法に関し、特に基体に形成するトレンチ底面をラウンドの断面形状とするエッチング方法及びこれを用いたデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to an etching method and a device manufacturing method, and more particularly to an etching method in which a bottom surface of a trench formed in a substrate has a round cross-sectional shape and a device manufacturing method using the same.
半導体装置や液晶表示装置、電界放出型冷陰極、マイクロアクチュエータ、MEMS(Micro-electro-mechanical System)をはじめとする各種のデバイスにおいて、穴や溝の底部のコーナーが丸みを帯びるようにエッチングする技術が必要とされている(例えば、特許文献1及び2)。
このような微細なデバイスの形成に際しては、ドライエッチングが用いられる。ドライエッチングは、大別するとCDE(Chemical Dry Etching:以下、CDE)とRIE(Reactive Ionic Etching)がある。
CDEはエッチングガスの放電分解により発生したラジカルと被エッチング膜との化学反応によりエッチングを行う方法の1つである。この方法の利点は、1)エッチングの選択比が大きいため、特定の薄膜だけ選択的にエッチングする、2)エッチング速度が相対的に速いことから、生産効率に優れる、3)ラジカルエネルギーが相対的に小さいため、半導体基板に結晶欠陥等の損傷を与えにくいことである。
Etching technology to round the bottom corners of holes and grooves in various devices such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, field emission cold cathodes, microactuators, and MEMS (Micro-electro-mechanical System) Is required (for example, Patent Documents 1 and 2).
When forming such a fine device, dry etching is used. The dry etching is roughly classified into CDE (Chemical Dry Etching: hereinafter CDE) and RIE (Reactive Ionic Etching).
CDE is one of methods for performing etching by a chemical reaction between radicals generated by discharge decomposition of an etching gas and a film to be etched. The advantages of this method are: 1) selective etching of only a specific thin film due to a large etching selectivity, 2) excellent production efficiency due to relatively high etching speed, and 3) relative radical energy Therefore, it is difficult to damage the semiconductor substrate such as crystal defects.
一方、RIEはイオンを照射し、スパッタリングにより異方性の高いエッチングが行える。これらの方法は、電子デバイスの微細加工に対して、非常に有効な方法である。しかし、RIEは異方性の高いエッチング方法であるために、トレンチの底部に丸みを形成することは容易でなく、一般的にはCDEが用いられる。 On the other hand, RIE can perform etching with high anisotropy by ion irradiation and sputtering. These methods are very effective methods for microfabrication of electronic devices. However, since RIE is a highly anisotropic etching method, it is not easy to form roundness at the bottom of the trench, and CDE is generally used.
ところが、基体の上にマスクを形成し、CDEによりトレンチを形成すると、マスク下の基体にアンダーカットが生じ、トレンチ幅が拡大するため、回路設計の寸法公差が逸脱し、デバイスの品質が安定しない。また、このようにアンダーカットを有するトレンチに導電材料などを埋め込んだ場合、アンダーカットの部分が充填されず、いわゆる「す」となってデバイスの信頼性などが低下することがある。
本発明は、アンダーカットを生ずることなく、精密な開口寸法を有し底面が丸みを帯びたトレンチを形成できるエッチング方法及びこれを用いたデバイスの製造方法を提供する。 The present invention provides an etching method capable of forming a trench having a precise opening size and a round bottom surface without causing an undercut, and a device manufacturing method using the etching method.
本発明の一態様によれば、
基体の上に、開口を有するマスク層を形成する工程と、
前記開口の内壁面及び底面上に、ダミー層を形成する工程と、
前記ダミー層を等方的なエッチング方法によりラウンド形状にエッチングする工程と、
前記ダミー層及びその下の前記基体を異方的なエッチング方法によりエッチングすることにより前記ラウンド形状を反映させた底面を有するトレンチを前記基体に形成する工程と、
を備えたことを特徴とするエッチング方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
Forming a mask layer having an opening on the substrate;
On the inner wall surface and the bottom surface of the opening, a step that form a dummy layer,
Etching the dummy layer into a round shape by an isotropic etching method;
Forming a trench having a bottom surface reflecting the round shape in the base body by etching the dummy layer and the base body thereunder by an anisotropic etching method;
An etching method characterized by comprising:
また、本発明の他の一態様によれば、
トレンチが形成された基体を有するデバイスの製造方法であって、
上記のエッチング方法により前記基体に前記トレンチを形成することを特徴とするデバイスの製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention,
A method of manufacturing a device having a substrate with a trench formed thereon,
A device manufacturing method is provided, wherein the trench is formed in the substrate by the etching method.
本発明によれば、アンダーカットを生ずることなく、精密な開口寸法を有し底面が丸みを帯びたトレンチを形成できるエッチング方法及びこれを用いたデバイスの製造方法を提供することができ、産業上のメリットは多大である。 According to the present invention, it is possible to provide an etching method capable of forming a trench having a precise opening size and a rounded bottom surface without causing an undercut, and a device manufacturing method using the same. The benefits are great.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態にかかるエッチング方法を表す工程断面図である。
また、図2及び図3は、比較例としてのエッチング方法を表す工程断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process sectional view showing an etching method according to the present embodiment.
2 and 3 are process cross-sectional views illustrating an etching method as a comparative example.
まず、これら比較例について簡単に説明する。
底面がラウンド状のトレンチ60を形成するためには、等方的なエッチングを施す必要がある。例えば、図2に表した比較例の場合、同図(a)に表したように、基体10の上に、マスク層20を形成し、開口幅Wの開口30を形成する。そして、マスク層20を後退させながらCDEなどの等方的なエッチング方法により基体10をエッチングする。このようにして、底面がラウンド状のトレンチ60を形成することができる。
First, these comparative examples will be briefly described.
In order to form the
しかし、この比較例の場合、マスクとして用いるマスク層20の開口30もエッチングにより両端が幅W1ずつ広がってしまうので、トレンチ60の開口のサイズも所期のサイズを超えてしまう。つまり、トレンチ60の開口サイズを精密に規定することが容易でない。特に、トレンチ60を深く形成するほど、その開口サイズも拡がってしまう。
However, in the case of this comparative example, both ends of the opening 30 of the
これに対して、エッチング選択比が高い条件、すなわち、マスクとなるマスク層20がエッチングされにくい条件で基体10を等方的にエッチングすると、図3(b)に例示した如く、開口30の周囲にマスク層20の直下の基体10にアンダーカット70が生じてしまう。つまり、この場合も、トレンチ60の幅が横方向に拡大し、所望のサイズが得られない。トレンチ60を深く形成するほど、アンダーカット70は拡がってしまう。またさらに、このようにアンダーカット70が生じたトレンチを導電材料や絶縁材料などにより埋め込んだ場合、アンダーカットの部分は完全には充填されず、いわゆる「す」が形成されて信頼性の低下などの問題を引き起こすこともある。
On the other hand, if the
これに対して、本発明の実施形態にかかるエッチング方法によれば、底面をラウンド状としつつ、開口幅を精密に規定できる。以下、図1を参照しつつ、本実施形態のエッチング方法について説明する。
まず、図1(a)に表したように、基体10の上にこれとは材質の異なるマスク層20を形成し、開口30を形成する。基体10の材料として、多結晶シリコンを用いた場合には、マスク層20の材料としては、例えば、窒化シリコンを用いることができる。
On the other hand, according to the etching method according to the embodiment of the present invention, the opening width can be precisely defined while making the bottom surface round. Hereinafter, the etching method of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 1A, a
次に、図1(b)に表したように、マスク層20に形成した開口30の内壁面及び底面を覆うようにダミー層40を形成する。ダミー層40の材料としては、後に詳述するように、基体10と同質でもよく、異なる材料を用いることも可能である。
Next, as illustrated in FIG. 1B, the
次に、図1(c)に表したように、CDEなどの等方性の高いエッチング方法により、ダミー層40をエッチングする。この時に、ダミー層40のエッチング速度に対してマスク層20のエッチング速度が小さい条件にてエッチングを行う。等方性の高いエッチングを行うことにより、開口30の底部のコーナーに、ダミー層40が丸みを帯びた形状で残留し、ラウンド形状50を形成できる。
Next, as shown in FIG. 1C, the
さらに、図1(d)に表したように、RIEなどの異方性の高いエッチング方法にて、略垂直方向にエッチングする。すると、ラウンド形状50を保持したまま、基体10にトレンチ60を形成することが可能となる。この時、エッチングの異方性がある程度高ければ、ラウンド形状50を維持したまま、深いトレンチ60を形成することも可能である。なお、エッチングマスクとして用いたマスク層20は必要に応じて、そのまま残してもよく、または除去してもよい。
Further, as shown in FIG. 1D, etching is performed in a substantially vertical direction by an anisotropic etching method such as RIE. Then, the
以上説明したように、基体10の上にマスクとなるマスク層20を形成し、ダミー層40をマスク層20の開口30の内壁面及び底面に積層し、等方性の高いエッチングによりラウンド形状50を形成し、さらに、異方性の高いエッチングを施すと、ラウンド形状50を保ったまま、トレンチ60を所望の深さまで形成できる。
As described above, the
本実施形態で形成するラウンド形状50は、トレンチ60の深さに関わらず、例えばシャロートレンチの形成にもディープトレンチの形成にも用いることができる。また、基体10の材料としては、製造すべきデバイスにおいて要求されるものを用いればよく、マスク層20の材料としては、エッチング選択比が得られるように基体10及びダミー層40と異なるものであればよい。
The
またさらに、本実施形態によれば、トレンチの底面に形成するラウンド形状を制御することも容易である。すなわち、図1に例示したように、ダミー層40を比較的薄く堆積させた場合には、トレンチの底面は平面に近く、そのコーナーに丸みがついたようなラウンド形状を形成できる。
Furthermore, according to the present embodiment, it is easy to control the round shape formed on the bottom surface of the trench. That is, as illustrated in FIG. 1, when the
これに対して、ダミー層40を厚く堆積させた場合には、トレンチの底面の全体に亘って丸みを帯びたようなラウンド形状を形成することが可能となる。
図4は、ダミー層40を厚く堆積させた具体例を表す工程断面図である。
本具体例においては、図1(b)に表した具体例と比較して、ダミー層40を厚く堆積し、開口30はほぼ埋められている。このような厚いダミー層40を等方的にエッチングすると、図4(c)に表したように、開口30の中において、全体的に丸みを帯びたラウンド形状50が得られる。これを異方性の強いエッチング方法により略垂直方向にエッチングすると、図4(d)に表したように、このラウンド形状をほぼ維持したままトレンチ60を形成できる。
On the other hand, when the
FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating a specific example in which the
In this specific example, the
図1に表した具体例の場合、形成されたトレンチ60の底面は、その中央付近は平面に近く、コーナーが丸みを帯びた形状とされている。このようなラウンド形状は、図1(b)に表した工程において、ダミー層40が開口30を埋め込まないように堆積させることにより、実現できる。つまり、ダミー層40の厚みがマスク層20の厚みを超えないように堆積した場合には、図1(d)に表したように、中央付近は平面に近く、コーナーが丸みを帯びた底面形状を有するトレンチを形成できる。
In the case of the specific example shown in FIG. 1, the bottom surface of the formed
これに対して、図4(b)に表したように、ダミー層40が開口30を埋め込むように堆積された具体例の場合、トレンチ60の底面は全体に亘って丸みを帯びたラウンド形状に形成されている。つまり、ダミー層40をマスク層20よりも厚く堆積させた場合には、全体に亘って丸みを帯びた底面を有するトレンチを形成できる。
本実施形態によれば、このようにダミー層40の厚みを調節することにより、トレンチの底面のラウンド形状を容易に制御できる。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the case of the specific example in which the
According to the present embodiment, the round shape of the bottom surface of the trench can be easily controlled by adjusting the thickness of the
またさらに、本実施形態においては、ダミー層40の材料を適宜選択することによっても、トレンチの底面のラウンド形状を制御できる。
すなわち、本実施形態においては、異方性エッチングを用いることにより、ダミー層40に形成したラウンド形状を基体10に転写しつつトレンチを形成する。この場合、ダミー層40と基体10のエッチング速度のバランスに応じて、基体10に形成されるトレンチの底面のラウンド形状を制御できる。
Furthermore, in the present embodiment, the round shape of the bottom surface of the trench can also be controlled by appropriately selecting the material of the
That is, in this embodiment, the trench is formed by transferring the round shape formed in the
図5乃至図7は、ダミー層40と基体10のエッチング速度のバランスによるラウンド形状の変化を例示する模式断面図である。
すなわち、図5は、ダミー層40と基体10のエッチング速度がほぼ同一である場合を表す。これは例えば、ダミー層40を基体10と同質の材料により形成した場合に対応する。この場合には、異方性の強いエッチングを実施した場合、ダミー層40に形成されたラウンド形状がほぼそのまま基体10に転写される。つまり、ダミー層40に形成されたラウンド形状とほぼ同様のラウンド形状を有するトレンチ60を形成できる。
5 to 7 are schematic cross-sectional views illustrating changes in the round shape due to the balance between the etching rates of the
That is, FIG. 5 shows a case where the etching rates of the
次に、図6は、ダミー層40に比べて基体10のエッチング速度が小さい場合を表す。つまり、ダミー層40を基体10よりもエッチング速度の大きな材料で形成した場合に対応する。
この場合には、異方性の強いエッチングを実施すると、ダミー層40に形成されたラウンド形状は緩和されて転写される。つまり、基体10に形成されるトレンチ60の底面のラウンド形状は、ダミー層40のラウンド形状よりも丸みが緩やかなものとなる。
Next, FIG. 6 shows a case where the etching rate of the
In this case, when highly anisotropic etching is performed, the round shape formed in the
一方、図7は、ダミー層40に比べて基体10のエッチング速度が大きい場合を表す。つまり、ダミー層40を基体10よりもエッチング速度の小さな材料で形成した場合に対応する。
この場合には、異方性の強いエッチングを実施すると、ダミー層40に形成されたラウンド形状は強調されて転写される。つまり、基体10に形成されるトレンチ60の底面のラウンド形状は、ダミー層40のラウンド形状よりも丸みが強いものとなる。
On the other hand, FIG. 7 shows a case where the etching rate of the
In this case, when highly anisotropic etching is performed, the round shape formed in the
以上説明したように、本実施形態においては、ダミー層40と基体10のエッチング速度のバランスによってトレンチの底面のラウンド形状を変化させることができる。つまり、基体10の材料に対して、ダミー層40の材料を適宜選択することにより、基体10に形成されるトレンチ60の底面のラウンド形状を制御できる。
As described above, in the present embodiment, the round shape of the bottom surface of the trench can be changed depending on the balance between the etching rates of the
図8及び図9は、本発明において用いることができるドライエッチング装置の基本構成を例示する模式図である。
まず、図8は、本実施形態において用いることができるダウンフロー型CDE装置を表す。このCDE装置は、処理チャンバ80と、この処理チャンバ80の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓84と、この透過窓84の外側に設けられたマイクロ波導波管82と、透過窓84の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理体Wを載置して保持するためのステージ81と、を有する。
8 and 9 are schematic views illustrating the basic configuration of a dry etching apparatus that can be used in the present invention.
First, FIG. 8 shows a downflow type CDE apparatus that can be used in this embodiment. The CDE apparatus includes a
処理チャンバ80の側面には、処理空間に複数の反応ガスを導入が可能な導入管85が設けられ、チャンバ80の下面には、反応後の反応ガスを排出するための排気管86が設けられている。処理チャンバ80は、排気管86に接続された真空排気系EGにより形成される減圧雰囲気を維持可能とされている。
An
その動作について説明すると、まず、マイクロ波Mは、マイクロ波導波管82を伝搬しスロットアンテナ83から透過窓84を透過して処理チャンバ80の内部空間に導入される。このマイクロ波Mによって励起された電離気体によりプラズマ領域Pが形成され、ラジカルなどの活性種が生成される。この活性種を、下方に設けられた被処理体Wに作用させ、ほぼ等方的なエッチングが進行する。
以上説明したように、このダウンフロー型CDE装置を用いることで、本発明における等方的なエッチングが可能となる。また、本発明においては、ダウンフロー型CDE装置の代わりに、例えばリモートプラズマ型CDE装置などを用いても等方的なエッチングを行うことができる。
The operation will be described. First, the microwave M propagates through the
As described above, isotropic etching according to the present invention is possible by using this downflow type CDE apparatus. In the present invention, isotropic etching can also be performed by using, for example, a remote plasma type CDE apparatus instead of the downflow type CDE apparatus.
図9は、本実施形態において用いることができるRIE装置を表す模式図である。
このRIE装置は、処理チャンバ80と、処理空間において上部に設けたシャワーヘッド上部電極95と、半導体ウェーハなどの被処理体Wを載置して保持するRF(radio frequency)電源90に接続した下部電極ステージ96と、を有する。処理チャンバ80は真空排気系EGにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、処理空間の上部に設けたシャワーヘッド上部電極95から反応ガスを処理チャンバ80内部へ導入する。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an RIE apparatus that can be used in this embodiment.
The RIE apparatus includes a
その動作について説明すると、シャワーヘッド上部電極95から処理チャンバ80へ反応ガスを導入しつつ、下部電極ステージ96からRF電源90を印加する。すると、被処理体Wの上方に反応ガスのプラズマPが形成される。そして、プラズマPによって励起された反応ガスの活性種に加速電圧を加え、被処理体Wの主面に略垂直方向Aから衝突させ、ドライエッチングを行う。加速イオンによる物理的作用と、被エッチング体との化学的作用とによりよりエッチングが進行するが、加速イオンの衝突方向にエッチングが進行するため、異方性が強いエッチングが可能である。反応後の不要なガスは、排気管86を介して排出される。
The operation will be described. An
以上、本実施形態において用いることができるドライエッチング装置の具体例について説明した。また、本発明にかかるRIE処理はICP(Inducted
Coupling Plasma)型RIE装置やECR(Electron Cyclotron Resonance)型RIE装置等を用いても同様の処理を行うことができる。
The specific example of the dry etching apparatus that can be used in the present embodiment has been described above. In addition, the RIE processing according to the present invention is performed by ICP (Inducted
Similar processing can be performed using a Coupling Plasma (RIE) type RIE apparatus, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) type RIE apparatus, or the like.
次に、本実施形態にかかるデバイスの製造方法について説明する。
図10は、本発明により製造される半導体デバイスの要部断面構造を例示する模式図である。すなわち、同図は、半導体集積回路を構成するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)の要部断面構造を表す。
Next, a device manufacturing method according to the present embodiment will be described.
FIG. 10 is a schematic view illustrating the cross-sectional structure of the main part of a semiconductor device manufactured according to the present invention. That is, this figure shows a cross-sectional structure of a main part of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) constituting the semiconductor integrated circuit.
このIGBTは、高濃度P型コレクタ層203の上に、n型バッファ層202と、高抵抗のn型ベース層201と、p型ベース層207と、が順に積層され、本発明のエッチング方法にて形成する底面がラウンド形状を呈する複数のトレンチ204がp型ベース層207を貫通してn型ベース層201に至るように形成されている。
In this IGBT, an n-
そして、これらのトレンチ204の内部には、ゲート絶縁膜205を介してゲート電極206が埋め込み形成され、そのトレンチ204開口部の両側にはn型エミッタ層208が選択的に形成されている。ここで、n型バッファ層202は、必要とされる耐圧を素子に与えるための一つの手段として設けられている。従って、他の手段に耐圧を満たせる場合は、n型バッファ層202は不要である。
In these
n型エミッタ層208とゲート電極206との上にはこれら両方に接するように層間絶縁膜211が設けられている。そして、この層間絶縁膜211に開口したソース・ベース引出用のトレンチを通じて、n型エミッタ層208の一部およびp型ベース層207の一部に共通にコンタクトし、且つゲート電極206とは接しないように、例えばアルミニウムや銅等からなるエミッタ電極209が設けられている。
On the n-
また、p型コレクタ層203の裏面にはコレクタ電極210が設けられている。なお、ゲート電極206は、例えばゲートコンタクトパッド(図示せず)まで引き出されており、このゲートコンタクトパッドに接続するようにゲート電極(G)が設けられている。
A
このような構造により、n型ベース層201と、p型ベース層207と、n型エミッタ層208と、ゲート電極206は、p型ベース層207のゲート絶縁膜205の表面部分に形成するチャネル領域CHを通じて、n型エミッタ層208からn型ベース層201に電子を注入するIGBTを構成している。
With such a structure, the n-
図11乃至図13は、本発明の実施の形態にかかる半導体デバイスの製造方法を表す工程断面図である。
まず、図11(a)に表したように、MOSトランジスタの要部を形成する。すなわち、高濃度P型コレクタ層203の上に、n型バッファ層202と、高抵抗のn型ベース層201と、p型ベース層207と、が順次形成された積層体を形成する。
次に、p型ベース層207の上にSiN膜からなるハードマスク250をLPCVD(low pressure chemical vapor deposition)法によって形成する。この際、例えば、基板温度600℃、圧力100Pa、ジクロールシラン(SiH2Cl2)ガス流量10ccm、アンモニア(NH3)ガス流量1000ccm、N2ガス流量1000ccmの条件で行うことができる。
11 to 13 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 11A, the main part of the MOS transistor is formed. That is, a stacked body in which an n-
Next, a
その後、複数のトレンチ204を形成するために、レジストを塗布してパターニングし、レジストパターンを形成する。この際、レジストパターンは、例えば、ArF露光機を用いて120nm幅に露光し、現像することにより形成することができる。
そして、レジストをマスクとしてRIEによりハードマスク250をエッチングし、ハードマスク250に複数のトレンチ204用の開口を形成する。その後、レジストをアッシングにより除去し、ハードマスク250の上に、p型ベース層207と同材質のシリコンからなるダミー層207Cを熱CVDにて形成する。
Thereafter, in order to form a plurality of
Then, the
次に、図12(a)に表したように、ダミー層207CにCDE処理を施すことで、ハードマスク250の開口の底面に、ラウンド形状260を有するダミー層207Cを残すことができる。ここで、CDE処理条件は、例えば、基板温度:室温〜200℃、圧力:30Pa、4フッ化炭素(CF4)ガス流量200sccmと酸素(O2)ガス流量300sccm、の条件で行うことができる。
さらに、図12(b)及び図13(a)に表したように、RIE処理にてエッチングを施すことにより、p型ベース層207を貫通してn型ベース層201まで到達するトレンチ204を形成する。この時、異方性の高いエッチングを実施することにより、図示したように、トレンチ204の底面がラウンド形状260に保ったまま、n型ベース層201に至る深いトレンチ204を形成できる。この際のRIE処理は、例えば、基板温度 ℃、圧力6.7MPa、フッ化炭素(C4F6)ガス流量50sccmと一酸化炭素(CO)流量50sccm、酸素(O2)ガス流量50ccの混合ガスを用いて行うことができる。
Next, as shown in FIG. 12A, the
Furthermore, as shown in FIG. 12B and FIG. 13A, etching is performed by RIE to form a
その後、図13(b)に表したように、トレンチ204の内壁にゲート絶縁膜205を形成し、さらに、このトレンチ240に多結晶シリコンを熱CDVにて埋め込み、ゲート電極206を形成する。そして、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、ウェーハの表面を平坦化処理を施す。さらに、トレンチ240開口部の周辺にリン(P)を打ち込み、n型エミッタ層208を形成し、層間絶縁膜211を形成し、電極を適宜形成することにより、図10に表した半導体デバイスの要部が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 13B, a
以上説明したように、本実施形態によれば、ラウンド形状を有したトレンチ底面に加工でき、ゲート電極の下端における電界集中を緩和できる。また、本実施形態によれば、トレンチ204の幅を所定のサイズに精密に形成でき、半導体デバイス製造時の寸法安定が増す。つまり、図2及び図3に関して前述したような幅の拡がりを生じさせることなくトレンチを形成でき、半導体デバイスの寸法安定性や信頼性が向上する。
As described above, according to the present embodiment, the bottom of the trench having a round shape can be processed, and the electric field concentration at the lower end of the gate electrode can be reduced. Further, according to the present embodiment, the width of the
以上、具体例を限定しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
例えば、本発明にかかるエッチング方法及びデバイスの製造方法において用いる、ガスの種類、組成比、圧力、流量、被基体として用いる材料の種類、サイズ、CDE並びにRIE処理のエッチングレート、ドライエッチング装置などの各種パラメータについては、前述した具体例に限定されるものではなく、これらを如何ように変えたとしても、本発明の要旨を有するに限りにおいて、本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described above with specific examples being limited. However, the present invention is not limited to these specific examples.
For example, the type of gas, composition ratio, pressure, flow rate, type of material used as a substrate, size, CDE and RIE etching rate, dry etching apparatus, etc. used in the etching method and device manufacturing method according to the present invention The various parameters are not limited to the specific examples described above, and any changes may be made within the scope of the present invention as long as they have the gist of the present invention.
また、本発明により製造できるデバイスとしては、IGBTの他にも、例えば、MOSFET、ダイオード、サイリスタ、電力用スイッチング素子などをはじめとする各種の半導体素子や、液晶表示装置、電界放出型例陰極、マイクロアクチュエータ、MEMS抵抗素子、容量素子などを挙げることができる。 In addition to IGBTs, devices that can be manufactured according to the present invention include, for example, various semiconductor elements including MOSFETs, diodes, thyristors, power switching elements, liquid crystal display devices, field emission type cathodes, A microactuator, a MEMS resistance element, a capacitive element, etc. can be mentioned.
10 基体
20 マスク層
30 開口
40 ダミー層
50 ラウンド形状
60 トレンチ
70アンダーカット
80 処理チャンバ
81 ステージ
82 マイクロ波導波管
83 スロットアンテナ
84 透過窓
85 導入管
86 排出管
90 RF電源
95 シャワーヘッド上部電極
96 下部電極ステージ
201 n型ベース層
202 n型バッファ層
203 p型コレクタ層
204 トレンチ
205 ゲート絶縁膜
206 ゲート電極
207 p型ベース層
207C p型ベース層
208 n型エミッタ層
209 エミッタ電極
210 コレクタ電極
211 層間絶縁膜
240 トレンチ
250 ハードマスク
260 ラウンド形状
A 略垂直方向
C コレクタ電極
G ゲート電極
E エミッタ電極
G 反応ガス
M マイクロ波
P プラズマ領域
W 被処理体
CH チャネル領域
EG 真空排気系
10 Substrate
20 Mask layer
30 opening
40 dummy layer
50 round shape
60 trench
70 undercut 80 processing chamber
81 stages
82 Microwave Waveguide
83 slot antenna
84 Transmission window
85 Introduction pipe
86 discharge pipe
90 RF power supply
95 Shower head upper electrode
96 Lower electrode stage
201 n-type base layer
202 n-type buffer layer
203 p-type collector layer
204 trench
205 Gate insulation film
206 Gate electrode
207 p-type base layer
207C p-type base layer 208 n-type emitter layer
209 Emitter electrode
210 Collector electrode
211 Interlayer insulation film
240 trench
250 hard mask
260 round shape
A substantially vertical direction C collector electrode G gate electrode E emitter electrode G reaction gas M microwave P plasma region W object CH channel region
EG vacuum exhaust system
Claims (8)
前記開口の内壁面及び底面上に、ダミー層を形成する工程と、
前記ダミー層を等方的なエッチング方法によりラウンド形状にエッチングする工程と、
前記ダミー層及びその下の前記基体を異方的なエッチング方法によりエッチングすることにより前記ラウンド形状を反映させた底面を有するトレンチを前記基体に形成する工程と、
を備えたことを特徴とするエッチング方法。 Forming a mask layer having an opening on the substrate;
On the inner wall surface and the bottom surface of the opening, a step that form a dummy layer,
Etching the dummy layer into a round shape by an isotropic etching method;
Forming a trench having a bottom surface reflecting the round shape in the base body by etching the dummy layer and the base body thereunder by an anisotropic etching method;
An etching method comprising:
前記トレンチの前記底面は、その中央付近に形成された平面状の部分とコーナーに形成された丸みを帯びた部分とを有することを特徴とする請求項1記載のエッチング方法。 The thickness of the dummy layer is thinner than the thickness of the mask layer,
2. The etching method according to claim 1, wherein the bottom surface of the trench has a planar portion formed near the center thereof and a rounded portion formed at a corner.
前記トレンチの前記底面は、全体に亘り丸みを帯びてなることを特徴とする請求項1記載のエッチング方法。 The dummy layer is thicker than the mask layer,
Said bottom surface of said trench, etching method according to claim 1, characterized in that rounded over the entire body.
前記トレンチの前記底面は、前記ラウンド形状と同一であることを特徴とする請求項1記載のエッチング方法。 Etch rate of the dummy layer by the anisotropic etching method, said a etch rate and same of the by anisotropic etching methods substrate,
Said bottom surface of said trench, etching method of claim 1, wherein the a round shape and the same.
前記トレンチの前記底面は、前記ラウンド形状よりも丸みが緩和された形状を有することを特徴とする請求項1記載のエッチング方法。 The etching rate of the dummy layer by the anisotropic etching method is larger than the etching rate of the substrate by the anisotropic etching method,
The etching method according to claim 1, wherein the bottom surface of the trench has a shape whose roundness is less than that of the round shape.
前記トレンチの前記底面は、前記ラウンド形状よりも丸みが強調された形状を有することを特徴とする請求項1記載のエッチング方法。 The etching rate of the dummy layer by the anisotropic etching method is smaller than the etching rate of the substrate by the anisotropic etching method,
The etching method according to claim 1, wherein the bottom surface of the trench has a shape in which roundness is emphasized more than the round shape.
請求項1〜7のいずれか1つに記載のエッチング方法により前記基体に前記トレンチを形成することを特徴とするデバイスの製造方法。 A method of manufacturing a device having a substrate with a trench formed thereon,
A device manufacturing method, wherein the trench is formed in the substrate by the etching method according to claim 1.
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