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WO2012008409A1 - エッチング方法 - Google Patents

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WO2012008409A1
WO2012008409A1 PCT/JP2011/065788 JP2011065788W WO2012008409A1 WO 2012008409 A1 WO2012008409 A1 WO 2012008409A1 JP 2011065788 W JP2011065788 W JP 2011065788W WO 2012008409 A1 WO2012008409 A1 WO 2012008409A1
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WO
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gas
etching
silicon carbide
carbide substrate
silicon
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/065788
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English (en)
French (fr)
Inventor
明光 大石
彰一 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Precision Products Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Publication date
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Priority to US13/809,624 priority patent/US8859434B2/en
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Priority to KR1020137003522A priority patent/KR101836152B1/ko
Priority to JP2012524542A priority patent/JP5889187B2/ja
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    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/83—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
    • H10D62/832—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge being Group IV materials comprising two or more elements, e.g. SiGe
    • H10D62/8325—Silicon carbide

Definitions

  • the present invention relates to an etching method for etching a silicon carbide substrate by converting a processing gas into plasma.
  • Si substrate silicon substrate
  • SiC substrate silicon carbide substrate
  • This silicon carbide substrate has a feature that the lattice constant of the crystal is small and the band gap is large compared to silicon, and that the lattice constant of the crystal is small, i.e., the bonding between atoms is strong, making etching difficult. have.
  • This etching method includes a mask forming step of forming a silicon dioxide film (SiO 2 film) having a mask pattern of a predetermined shape on the surface of a silicon carbide substrate, heating the silicon carbide substrate to 70 ° C. to 100 ° C., and Using the silicon film as a mask, a first etching step of plasma etching the silicon carbide substrate with a mixed gas of SF 6 gas, O 2 gas and Ar gas, and heating the silicon carbide substrate to 70 ° C. to 100 ° C. Using the film as a mask, a second etching step of plasma etching the silicon carbide substrate with a mixed gas of Ar gas and O 2 gas is sequentially performed.
  • a silicon dioxide film SiO 2 film
  • the etching is performed in two stages of the first etching process and the second etching process. As shown in FIG. This is because a groove (sub-trench) H ′ is further formed on the side wall side of the bottom surface of the groove H, and etching cannot be performed with high accuracy. Therefore, the bottom surface is flattened by performing the second etching step.
  • the present applicant includes a etchable etching method only one stage of the etching process, by heating the silicon carbide substrate 200 ° C. ⁇ 400 ° C., by SF 6 gas, or the SF 6 gas and O 2 gas mixture
  • a method of plasma etching the silicon carbide substrate with a gas has been proposed (Japanese Patent Application No. 2009-246096).
  • the silicon carbide substrate is heated to 200 ° C. to 400 ° C. mainly for the following two reasons. That is, the first reason is that the atoms constituting the silicon carbide substrate do not react with radicals and ions generated by the plasmatization of SF 6 gas unless the bond is broken. This is because the higher the temperature is, the more easily the bonds between atoms are broken and the reaction with radicals and ions generated by the SF 6 gas becoming plasma is easier. That is, in the case of a silicon substrate, the silicon interatomic distance is about 0.25 nm and the binding energy is about 2 eV, whereas in the case of a silicon carbide substrate, the silicon carbide interatomic distance is about 0.189 nm.
  • the heating temperature of silicon carbide substrate K is set to 200 ° C. to 400 ° C., even a silicon carbide substrate having a strong bond between atoms can be etched efficiently.
  • the groove H ′ is not formed at all on the bottom surface of the hole H or the groove H, or even if formed, it can be very small, and the side wall of the hole H or the groove H is not etched at all or is etched. If possible, it can be negligible.
  • the groove H ′ is not preferable is that an insulating film or an electrode is embedded in the hole H or the groove H ′ formed by etching, but the groove H ′ is formed. This is because electric field concentration and stress are likely to occur in the groove H ′, and the reliability of the element is lowered, leading to product defects.
  • the side wall is etched, it is not preferable because a nest is generated when an insulating film or an electrode is embedded in the hole H or the groove H ′, and the thickness of the side wall is likely to be non-uniform. This leads to product defects.
  • the silicon carbide substrate K is etched by heating to 200 ° C. to 400 ° C., depending on the ratio of O 2 gas in the mixed gas containing SF 6 gas and O 2 gas, the hole H or groove H In some cases, the groove H ′ formed on the bottom surface of the substrate becomes large, or the etching of the hole H or the side wall of the groove H increases.
  • FIG. 4 shows that the flow rate of SF 6 gas supplied into the processing chamber for etching is constant at 40 sccm, and the flow rate of O 2 gas supplied into the processing chamber is 0 (no supply), 10, 40, 60, Assuming 100 and 200 sccm, the side wall etching amount b and the depth d of the groove H ′ when the silicon carbide substrate K is etched are summarized.
  • 50 sccm of Ar gas is supplied into the processing chamber in addition to the SF 6 gas and O 2 gas, and the heating temperature of the silicon carbide substrate K is 200 ° C. to 400 ° C.
  • the high frequency power supplied to this coil was 2500 W
  • the high frequency power supplied to the base on which the silicon carbide substrate K was placed was 700 W
  • the pressure in the processing chamber was 3 Pa.
  • the side wall etching amount b and the depth d of the groove H ′ are the dimensions shown in FIG. 5.
  • the values are converted into numerical values per 1 ⁇ m depth of the hole H and the groove H. Therefore, a value obtained by multiplying the depth d of the sidewall etching amount b and the groove H ′ in FIG. 4 by the actual depth of the hole H or the groove H becomes the actual sidewall etching amount b and the depth d of the groove H ′.
  • the side wall is etched while being smaller than when the flow rate is small, and the groove H ′ is formed while being smaller than when the flow rate is large, and the etching shape is It became like FIG.5 (c).
  • the symbol M indicates a mask
  • the symbol H indicates a hole or groove.
  • the reason why the etching shape is as shown in FIG. 5B is considered to be as follows. That is, a silicon atom or silicon compound (for example, SiF 4 ) generated by etching the silicon carbide substrate K reacts with a radical or ion generated from the O 2 gas to react with silicon oxide (for example, SiO 2). However, if the supply flow rate of O 2 gas is large, a sufficient protective film is formed by this silicon oxide to protect the sidewalls of the hole H and the groove H, while the silicon oxide is formed in the hole H.
  • a silicon atom or silicon compound for example, SiF 4
  • silicon oxide for example, SiO 2
  • the etching rate in the vicinity of the side wall of the hole H or the groove H where ion incidence is concentrated is high, thereby forming the groove H ′. Because it is done.
  • the etching shape becomes as shown in FIG. 5A because the sufficient protective film is not formed, and the etching proceeds isotropically. Because.
  • the groove H ′ becomes large or the etching of the side walls becomes large depending on the ratio of O 2 gas contained in the mixed gas. In some cases, an etching shape that satisfies a certain shape accuracy cannot be obtained.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an etching method capable of etching a silicon carbide substrate with higher accuracy.
  • the present invention provides: An etching method for etching a silicon carbide substrate placed on a base in a processing chamber, The silicon carbide substrate is heated to 200 ° C. or higher, a processing gas containing a fluorine-based gas is supplied into the processing chamber to form plasma, high-frequency power is supplied to the base, and a bias potential is applied to the silicon carbide substrate.
  • a first step of etching According to an etching method, at least a second step including a process of forming a silicon oxide film or a silicon nitride film on the silicon carbide substrate is alternately repeated.
  • the silicon carbide substrate is heated to 200 ° C. or higher, the processing gas containing a fluorine-based gas is turned into plasma, and a bias potential is applied to the base, and at least the silicon carbide substrate is The second step including the process for forming the silicon oxide film or the silicon nitride film is repeated.
  • the silicon carbide substrate is etched when ions generated by fluorination of the fluorine-based gas enter and collide with the silicon carbide substrate with a bias potential, and also generated by fluorination of the fluorine-based gas.
  • the silicon carbide substrate is etched by reaction of radicals and ions with silicon atoms constituting the silicon carbide substrate.
  • silicon atoms formed by etching the silicon carbide substrate or silicon atoms constituting the silicon compound react with radicals or ions of oxygen or nitrogen to generate silicon oxide or silicon nitride (for example, SiNx).
  • silicon oxide or silicon nitride for example, SiNx
  • a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the surface of the hole or groove by this silicon oxide or silicon nitride.
  • a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the silicon carbide substrate in the second step.
  • the silicon carbide substrate is isotropically etched
  • the silicon carbide substrate is heated to 200 ° C. or higher, a processing gas containing a fluorine-based gas and oxygen gas or nitrogen gas is supplied into the processing chamber to be converted into plasma, and a high frequency is applied to the base.
  • a bias potential is applied by supplying electric power, and the silicon carbide substrate is etched while forming a silicon oxide film or a silicon nitride film as a protective film on the silicon carbide substrate.
  • the silicon carbide substrate isotropically etched in the first step, and the silicon carbide substrate in the second step is heated to 200 ° C. or more,
  • the silicon carbide substrate is etched when ions generated by fluorination of the fluorine-based gas enter and collide with the silicon carbide substrate with a bias potential, and also generated by fluorination of the fluorine-based gas.
  • the silicon carbide substrate is etched by reaction of radicals and ions with silicon atoms constituting the silicon carbide substrate. In this way, the silicon carbide substrate is isotropically etched.
  • the silicon carbide substrate is etched when ions generated by the plasma conversion of the fluorine-based gas, oxygen gas, or nitrogen gas enter and collide with the silicon carbide substrate with a bias potential.
  • the silicon carbide substrate is etched by the reaction of the radicals and ions generated by the plasma conversion of the system gas with the silicon atoms constituting the silicon carbide substrate.
  • silicon atoms generated by etching the silicon carbide substrate or silicon atoms constituting the silicon compound react with radicals or ions generated by the plasma conversion of oxygen gas or nitrogen gas to generate silicon oxide or silicon nitride (for example, SiNx).
  • a protective film is formed on the surface of the hole or groove by this silicon oxide or silicon nitride.
  • etching of a hole and a slot bottom central part will also progress, and a slot will be further formed in the side wall side of the bottom face concerned.
  • etching of the sidewalls of the holes and grooves is prevented, so that the etching of the sidewalls is suppressed and further grooves are prevented from being formed on the sidewalls of the holes and grooves.
  • Etching can be performed in the depth direction of the groove. Thereby, it is possible to prevent the bowing shape and the sub-trench from being formed.
  • the first step of isotropically etching the silicon carbide substrate, and etching the silicon carbide substrate while forming a protective film and protecting the sidewalls of the holes and grooves The second step is alternately repeated to suppress etching of the side wall and to prevent further formation of a groove on the side wall side of the hole or groove, and to proceed the etching in the depth direction of the hole or groove. Therefore, the silicon carbide substrate can be etched with higher accuracy.
  • a processing gas containing oxygen gas or nitrogen gas is supplied into the processing chamber to form plasma, and high frequency power of 300 W or more is supplied to the base to give a bias potential.
  • the silicon carbide substrate may be etched while forming a silicon oxide film or a silicon nitride film as a protective film on the silicon carbide substrate.
  • the silicon carbide substrate is etched by ions incident upon and colliding with the silicon carbide substrate with a bias potential by the ions generated by the plasma conversion of oxygen gas or nitrogen gas, and etching of the silicon carbide substrate.
  • the silicon atoms generated by the reaction with radicals and ions generated by the plasma conversion of oxygen gas or nitrogen gas generate silicon oxide or silicon nitride, and the silicon oxide or silicon nitride forms a protective film on the surface of the hole or groove. Is formed.
  • the high-frequency power of 300 W or higher is supplied to the base because if the high-frequency power of 300 W or higher is supplied and the corresponding bias potential is not applied, the number of ions incident on the silicon carbide substrate is small and constant. This is because silicon atoms necessary for forming a protective film of a level or higher cannot be generated.
  • a processing gas containing a silicon-based gas and an oxygen gas or a nitrogen gas is supplied into the processing chamber to form a plasma, and a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the silicon carbide substrate as a protective film. You may make it form as.
  • ions generated by the plasma conversion of the fluorine-based gas are incident on and collide with the silicon carbide substrate by the bias potential, and the silicon carbide substrate is etched.
  • the silicon carbide substrate is etched by the reaction of the radicals and ions generated by the above with silicon atoms constituting the silicon carbide substrate.
  • radicals and ions generated by the plasma conversion of the silicon-based gas react with radicals and ions generated by the plasma conversion of the oxygen gas or nitrogen gas to generate silicon oxide or silicon nitride.
  • a protective film is formed on the surface of the hole or groove by this silicon oxide or silicon nitride.
  • the protective film is removed and etched in the first step.
  • the protective film is formed on the side wall and bottom surface of the hole or groove. Therefore, the etching proceeds in the depth direction of the hole or groove while preventing the etching of the sidewall of the hole or groove. For this reason, it is possible to prevent the bowing shape and the sub-trench from being formed as described above.
  • a processing gas containing a fluorine-based gas and an oxygen gas is supplied into the processing chamber to be converted into plasma. good.
  • the carbon atoms generated by etching the silicon carbide substrate can be reacted with radicals and ions generated by the plasma conversion of the oxygen gas to remove the carbon atoms as oxides. It is possible to prevent the compound containing from being deposited in the hole or groove and generating a residue.
  • the processing gas containing a fluorine-based gas and an oxygen gas is used in the first process.
  • the oxygen gas is supplied into the chamber to be converted into plasma, and the supply flow rate of the oxygen gas is set to 1.25 times or less that of the fluorine-based gas.
  • a processing gas containing fluorine-based gas and oxygen gas is processed. It is preferable that the oxygen gas is supplied into the chamber to be converted into plasma, and the oxygen gas supply flow rate is 0.75 times or more the fluorine gas supply flow rate.
  • the bottom portion of the hole or groove in which the sub-trench is formed is etched in the first step to make the bottom surface flat or round (the bottom surface center). Etching is performed in the depth direction of the hole or groove while preventing the formation of the bowing shape and sub-trench, and the etching of the sidewall of the hole or groove is prevented in the second step. can do. If the supply flow rate of oxygen gas in the first step is set to be less than or equal to 1 times the supply flow rate of fluorine-based gas, and the supply flow rate of oxygen gas in the second step is set to be 1 or more times the supply flow rate of fluorine-based gas.
  • the supply flow rate of oxygen gas in the first step is 0.25 times or less of the supply flow rate of fluorine-based gas
  • the supply flow rate of oxygen gas in the second step is 1.5 times the supply flow rate of fluorine-based gas.
  • the second step it is preferable to increase the supply flow rate of oxygen gas than in the first step, but the supply flow rate of oxygen gas is between 0.75 and 1.25 times the supply flow rate of fluorine-based gas.
  • the flow rate is an etching shape in which the side wall is slightly etched and the groove H ′ is formed slightly, in either the first step or the second step. Can also be applied.
  • Examples of the fluorine-based gas include SF 6 gas, and examples of the silicon-based gas include SiF 4 gas.
  • the silicon carbide substrate when heating the silicon carbide substrate, it may be heated by the incidence of ions generated by the plasma treatment gas, heated by a heater, or heated by both ion incidence and heater. When the temperature rises excessively, cooling of the silicon carbide substrate may be combined.
  • the etching method of the present invention it is possible to prevent the formation of the bowing shape and the sub-trench and obtain a more accurate etching shape.
  • SF 6 is a graph showing a relationship between a supply flow rate and the sidewall etching amount and sub-trench depth of gas and O 2 gas.
  • SF 6 is a sectional view showing the relationship between the gas and the O 2 gas supply flow rate and the etching shape. It is a schematic view showing an etching structure when allowed to react with Si and O 2 produced during SiC etching.
  • SiCl 4 gas supplied from Si and external occurring during SiC etching is a schematic diagram showing the etching structure when to produce a SiO 2. It is the table
  • a silicon carbide substrate having a 4H—SiC crystal structure is etched, and an etching mask made of, for example, a silicon dioxide film is formed on the surface thereof. .
  • this etching apparatus 1 includes a processing chamber 11 having a closed space, a base 15 disposed in the processing chamber 11 so as to be movable up and down, and on which a silicon carbide substrate K is placed, and a base
  • a lifting cylinder 18 that raises and lowers 15, an exhaust device 20 that reduces the pressure in the processing chamber 11, a gas supply device 25 that supplies a processing gas into the processing chamber 11, and a processing gas supplied into the processing chamber 11.
  • a plasma generation device 30 that converts to plasma and a high-frequency power source 35 that supplies high-frequency power to the base 15 are provided.
  • the processing chamber 11 includes a lower chamber 12 and an upper chamber 13 having internal spaces communicating with each other.
  • the upper chamber 13 is formed smaller than the lower chamber 12.
  • the base 15 includes an upper member 16 on which the silicon carbide substrate K is placed and a lower member 17 to which the elevating cylinder 18 is connected, and is disposed in the lower chamber 12.
  • the exhaust device 20 includes an exhaust pipe 21 connected to a side surface of the lower chamber 12, and exhausts the gas in the processing chamber 11 through the exhaust pipe 21 to bring the inside of the processing chamber 11 to a predetermined pressure.
  • the gas supply device 25 includes a gas supply unit 26 that supplies SF 6 gas as a fluorine-based gas, a gas supply unit 27 that supplies Ar gas as a carrier gas, and a gas supply unit 28 that supplies O 2 gas. , One end connected to the upper surface of the upper chamber 13, and the other end branched to supply pipes 29 connected to the gas supply units 26, 27, and 28, respectively. SF 6 gas, Ar gas, and O 2 gas are supplied into the processing chamber 11 through the supply pipe 29 as the processing gas.
  • the plasma generating apparatus 30 includes a plurality of annular coils 31 that are arranged in the vertical direction on the outer peripheral portion of the upper chamber 13, and a high-frequency power source 32 that supplies high-frequency power to each coil 31. By supplying high frequency power to the coil 31, the processing gas supplied into the upper chamber 13 is turned into plasma.
  • the high-frequency power source 35 supplies high-frequency power to the base 15 to generate a potential difference (bias potential) between the base 15 and the plasma, and ions generated by the plasma processing gas are converted into silicon carbide substrate K. To enter.
  • the silicon carbide substrate K is carried into the processing chamber 11 and placed on the base 15. Thereafter, as shown in FIG. 2, by controlling the supply flow rate of SF 6 gas, Ar gas, and O 2 gas supplied into the processing chamber 11, a first etching process (first etching) isotropically etched. Step E1 and a second etching step (second step) E2 in which etching is performed while forming a protective film are alternately repeated. As shown in FIG. 2, the supply flow rates of SF 6 gas and Ar gas are constant regardless of steps E1 and E2, and the supply flow rate of O 2 gas is changed according to steps E1 and E2.
  • the silicon carbide substrate K is heated to 200 ° C. or higher, and SF 6 gas, Ar gas, and O 2 gas are supplied into the processing chamber 11 from the gas supply units 26, 27, and 28, respectively.
  • the inside of the processing chamber 11 is set to a predetermined pressure by the apparatus 20, and high frequency power is supplied to the coil 31 and the base 15 by high frequency power sources 32 and 35, respectively.
  • the supply flow rate V 4 of O 2 gas not more than 1.25 times the feed flow rate V 1 of the SF 6 gas, and more preferably be 1 times the feed flow rate V 1 of the SF 6 gas, SF 6 further preferred if less 0.25 times the feed flow rate V 1 of the gas.
  • the supply flow rate V 4 of the O 2 gas is small, as shown in FIGS. 4 and 5, the etching can proceed isotropically without forming a protective film so much. That is, in this step E1, it is preferable to reduce the supply flow rate of O 2 gas so as to advance isotropic etching, and O 2 gas may not be supplied at all.
  • the silicon carbide substrate K is etched when ions generated by the plasma conversion of SF 6 gas or O 2 gas enter and collide with the silicon carbide substrate K by the bias potential.
  • the silicon carbide substrate K is etched by the reaction of the radicals and ions generated by the SF 6 gas into plasma and the silicon atoms constituting the silicon carbide substrate K.
  • silicon atoms generated by etching the silicon carbide substrate K and silicon atoms constituting the silicon compound react with radicals and ions generated by converting the O 2 gas into plasma, and silicon oxide is generated.
  • a protective film is formed on the surface of the hole or groove.
  • the silicon carbide substrate K is etched isotropically
  • the A part of radicals and ions generated by converting the O 2 gas into plasma reacts with carbon atoms generated by etching the silicon carbide substrate K, and the carbon atoms are removed as oxides.
  • the silicon carbide substrate K is heated to 200 ° C. or higher, and SF 6 gas, Ar gas, and O 2 gas are supplied into the processing chamber 11 from the gas supply units 26, 27, and 28, respectively.
  • the inside of the processing chamber 11 is set to a predetermined pressure by the exhaust device 20, and high frequency power is supplied to the coil 31 and the base 15 by the high frequency power sources 32 and 35.
  • the supply flow rate V 3 of O 2 gas not less than 0.75 times the feed flow rate V 1 of the SF 6 gas, and more preferably be 1 time or more feed flow rate V 1 of the SF 6 gas, SF 6 further preferred if more than 1.5 times the feed flow rate V 1 of the gas. This is because when the O 2 gas supply flow rate V 3 is large, the groove H ′ is more likely to be formed on the side wall side of the bottom surface of the hole H or the groove H as shown in FIGS. This is because the etching of the side wall can be prevented.
  • the silicon carbide substrate K is etched by the ions generated by the plasma conversion of SF 6 gas or O 2 gas entering and colliding with the silicon carbide substrate K by the bias potential.
  • the silicon carbide substrate K is etched by the reaction of the radicals and ions generated by the SF 6 gas into plasma and the silicon atoms constituting the silicon carbide substrate K.
  • silicon atoms generated by etching the silicon carbide substrate K and silicon atoms constituting the silicon compound react with radicals and ions generated by converting the O 2 gas into plasma, and silicon oxide is generated.
  • a protective film is formed on the surface of the hole or groove.
  • the protective film is removed and etched at the bottom surface of the hole or groove where the ion incidence is large, the protective film prevents the etching at the side wall of the hole or groove where the ion incidence is small.
  • silicon carbide substrate K is etched while the side walls of the holes and grooves are protected by the protective film.
  • a part of radicals and ions generated by converting the O 2 gas into plasma reacts with carbon atoms generated by etching the silicon carbide substrate K, and the carbon atoms are removed as oxides.
  • the bottom portion of the first etching step E1 is flattened or rounded by etching the center of the bottom of the hole or groove in which the sub-trench is formed.
  • the etching of the sidewalls of the holes and grooves is prevented, and the depth of the holes and grooves is prevented while preventing the formation of the bowing shape and the sub-trench. Etching can proceed in the direction.
  • FIG. 3 shows the etching shape thus formed.
  • an arc shape having a slightly etched side wall has a side wall surface formed repeatedly in the depth direction.
  • the etching amount of the side wall is very small as compared with the case where etching is performed in a single process, and no sub-trench is formed.
  • the symbol M indicates a mask.
  • the silicon carbide substrate K is heated to 200 ° C. or higher.
  • the silicon dioxide film as an etching mask has higher heat resistance than the resist, the mask pattern is softened. The shape accuracy is not lowered.
  • a silicon oxide film is formed as the protective film, a polymer film often used in anisotropic etching of a silicon substrate (because the polymer film is bonded by van der Waals force, the bond is very weak,
  • the protective film is not formed by thermal decomposition as in the case of decomposition at a temperature of about 100 ° C.
  • the upper limit of the heating temperature is, for example, 500 ° C. due to structural problems of the etching apparatus 1.
  • the first etching step E1 for isotropically etching the silicon carbide substrate K, and the silicon carbide substrate K while forming the protective film and protecting the side walls of the holes and grooves Etching in the depth direction of the hole or groove while alternately repeating the second etching step E2 for etching the side wall while suppressing side wall etching and preventing further formation of a groove on the side wall side of the hole or groove. Therefore, silicon carbide substrate K can be etched with higher accuracy.
  • each of the etching steps E1 and E2 a part of radicals and ions generated by converting the O 2 gas into plasma reacts with carbon atoms generated by etching the silicon carbide substrate K, and the carbon atoms are converted into oxides. Therefore, the compound containing carbon can be prevented from being deposited in the hole or groove and generating a residue.
  • the silicon carbide substrate K is etched by applying the etching method of this example, an etching shape as shown in FIG. 3 is obtained, and an extremely accurate etching shape is obtained by suppressing the formation of the bowing shape and the sub-trench. It was. Specifically, in the conventional etching method, the side wall etching amount b cannot be suppressed to 50 nm or less without a sub-trench. In this example, although the scalloped shape is used, the side wall etching amount b (FIG. 3) was suppressed to 30 nm or less.
  • the processing conditions of the second etching step E2 include a processing time of 10 seconds, an SF 6 gas supply flow rate V 1 , an Ar gas supply flow rate V 2, and an O 2 gas supply flow rate V 3 of 10, 60, respectively. And 500 sccm (see FIG. 2), the pressure in the processing chamber 11 is 3 Pa, the high-frequency power supplied to the coil 31 is 2500 W, the high-frequency power supplied to the base 15 is 700 W, and the heating temperature of the silicon carbide substrate K is The processing conditions of the first etching step E1 are set to 200 ° C. or higher, and the processing time is 2 seconds, the supply flow rate V 1 of SF 6 gas, the supply flow rate V 2 of Ar gas, and the supply flow rate V 4 of O 2 gas, respectively.
  • the pressure in the processing chamber 11 is 3 Pa
  • the high frequency power supplied to the coil 31 is 2500 W
  • the high frequency power supplied to the base 15 is 70. And W, the heating temperature of the silicon carbide substrate K and 200 ° C. or higher.
  • the processing time of the second etching step E2 (10 seconds) and the processing time of the first etching step E1 (2 seconds) are only one example.
  • the processing time of the second etching step E2 and the first etching step By making the processing time of the process E1 shorter than 10 seconds and 2 seconds, respectively, the side wall etching amount b can be further made smaller than the aforementioned 30 nm or less.
  • the temperature of the silicon carbide substrate K to be heated is constant. Therefore, before the etching steps E1 and E2 are repeatedly performed, It may be heated in advance and heated up to a predetermined temperature.
  • the temperature raising method at this time is not particularly limited.
  • an inert gas is supplied into the processing chamber 11 to be converted into plasma, and a bias potential is applied to the base 15 to generate plasma of the inert gas.
  • the silicon carbide substrate K may be heated by causing ions generated by the crystallization to enter the silicon carbide substrate K.
  • the heating at the time of performing the etching steps E1 and E2 is preferably performed by making ions generated by the plasma conversion of SF 6 gas, Ar gas, and O 2 gas enter the silicon carbide substrate K.
  • the supply flow rate of SF 6 gas may be changed in each of the etching steps E1 and E2.
  • SF 6 gas, Ar gas, and O 2 gas are supplied into the processing chamber 11 in the second etching step E2, but at least O 2 gas is not supplied without supplying SF 6 gas. It is also possible to supply high frequency power of 300 W or more to the base 15 by the high frequency power supply 35.
  • ions generated by converting the O 2 gas into plasma are incident on and collide with the silicon carbide substrate K by the bias potential, so that the silicon carbide substrate K is etched and also generated by etching the silicon carbide substrate K.
  • the silicon atoms react with radicals and ions generated by the plasma of O 2 gas to generate silicon oxide, and this silicon oxide forms a protective film on the surface of the holes and grooves.
  • Silicon carbide substrate K can be etched while protecting the side wall with a protective film.
  • high frequency power of 300 W or more is not supplied to the base 15, the number of ions incident on the silicon carbide substrate K is small, so that silicon atoms necessary for forming a protective film of a certain level or higher cannot be generated. .
  • the etching step (first step) and the protective film forming step (second step) may be alternately repeated.
  • the silicon carbide substrate K is heated to 200 ° C. or higher, SF 6 gas, Ar gas, and O 2 gas are supplied from the gas supply units 26, 27, and 28 into the processing chamber 11, respectively.
  • the inside of the processing chamber 11 is set to a predetermined pressure by the apparatus 20, and high frequency power is supplied to the coil 31 and the base 15 by high frequency power sources 32 and 35, respectively.
  • etching step ions generated by making SF 6 gas or O 2 gas into plasma are incident on and collide with the silicon carbide substrate K by a bias potential, and the silicon carbide substrate K is etched, and SF 6 gas is used.
  • the silicon carbide substrate K is etched by the reaction of radicals and ions generated by the formation of plasma with silicon atoms constituting the silicon carbide substrate K.
  • silicon atoms generated by etching the silicon carbide substrate K and silicon atoms constituting the silicon compound react with radicals and ions generated by converting the O 2 gas into plasma, and silicon oxide is generated.
  • a protective film is formed on the surface of the hole or groove.
  • the protective film formation step for example, SiF 4 gas or SiCl 4 gas is supplied as a silicon-based gas from a gas supply unit (not shown), and O 2 gas is supplied into the processing chamber 11 from the gas supply unit 28. Then, the inside of the processing chamber 11 is set to a predetermined pressure by the exhaust device 20, and high frequency power is supplied to the coil 31 and the base 15 by the high frequency power sources 32 and 35, respectively.
  • radicals and ions generated by the plasma conversion of SiF 4 gas and SiCl 4 gas react with radicals and ions generated by the plasma conversion of O 2 gas to generate silicon oxide, A protective film is formed on the surface of the hole or groove by this silicon oxide.
  • the inventors of the present application have found that the selection ratio to the SiO 2 mask can be drastically improved by supplying the SiCl 4 gas from the outside as the silicon-based gas, which will be described in detail.
  • the mask selection ratio is a value obtained by dividing the etching rate of the substrate by the etching rate of the mask, and the “selection ratio with respect to SiO 2 mask” referred to below is the etching rate of the SiC substrate and the etching rate of the SiO 2 mask. The value divided by.
  • a processing gas containing a silicon-based gas and an oxygen gas or a nitrogen gas is supplied into the processing chamber to form a plasma, and a silicon oxide film or a silicon nitride film is applied to the silicon carbide substrate as a protective film.
  • the following example corresponds to a configuration in which a silicon oxide film is formed as a protective film on a silicon carbide substrate by supplying SiCl 4 gas as a silicon-based gas.
  • the SiO 2 protective film can also be obtained by reacting Si that naturally occurs during SiC etching with O 2 (Si + O 2 ⁇ SiO 2 ).
  • Si + O 2 ⁇ SiO 2 since the Si generated by etching is limited, it is thick. It is difficult to form a protective film. Therefore, in this example, by supplying SiCl 4 gas from the outside (SiCl 4 + O 2 ⁇ SiO 2 + 2Cl 2 ), SiO 2 as a protective film is directly and abundantly formed to form an anti-SiO 2 mask. Improve selectivity.
  • a polymer in anisotropic etching of a silicon substrate that can be etched at a relatively low temperature, a polymer can be used as a protective film that protects the sidewalls of holes and grooves.
  • a CF-based gas for example, C 4 F 8
  • the side wall can be protected by the polymer protective film.
  • the protective film that protects the side walls with SiO 2 since the protective film that protects the side walls with SiO 2 is formed, it is possible to etch SiC at a high speed so as not to generate a sub-trench. Furthermore, as described above, SiCl 4 gas is externally applied. Since SiO 2 as a protective film is directly and abundantly generated by supplying from the above, there is an advantage that the amount of the sidewall protective film can be adjusted independently of the amount of etching gas.
  • the protective film forming time is 10 seconds
  • the supply flow rate of SF 6 gas is 10 sccm
  • the supply flow rate of Ar gas is 60 sccm
  • the supply flow rate of O 2 gas is 600 sccm
  • the high frequency power supplied to the coil 31 Is 2500 W
  • the power supplied to the base 15 is 700 W
  • the pressure in the processing chamber 11 is 3 Pa
  • the processing conditions for the subsequent etching are as follows: etching time is 2 seconds, SF 6 gas supply flow rate is 10 sccm, Ar gas supply
  • the flow rate was set to 60 sccm
  • the high frequency power supplied to the coil 31 was set to 2500 W
  • the power supplied to the base 15 was set to 700 W
  • the pressure in the processing chamber 11 was set to 3 Pa.
  • the etching depth of the obtained SiC was 1.05 ⁇ m.
  • the SiO 2 mask had an initial film thickness of 2.0 ⁇ m, and the remaining film thickness after etching was 0.94 ⁇ m.
  • the Si naturally occurring upon SiC etching than to form a sidewall protection film by reacting O 2, the value of the pair SiO 2 mask selection ratio is too bad (vs. SiO 2 mask selection ratio As shown in FIG. 6, when the SiC substrate K is etched to form the hole H, the SiO 2 mask M is etched to an extent that does not keep the original pattern.
  • the inventors of the present application supplied SiCl 4 gas from the outside to the trench-shaped SiC substrate K having the holes H (SiCl 4 + O 2 ⁇ SiO 2 + 2Cl 2 ), thereby obtaining the SiC substrate K. It was examined how the protective film S (SiO 2 ) is deposited on the top.
  • the protective film forming time is 30 seconds
  • the supply flow rate of SiCl 4 gas is 5 sccm
  • the supply flow rate of O 2 gas is 200 sccm
  • the high frequency power supplied to the coil 31 is 1500 W
  • the base 15 is supplied.
  • the electric power to be used was set to 0 W
  • the pressure in the processing chamber 11 was set to 3 Pa.
  • the film thickness of the SiO 2 film deposited on the surface of the trench ceiling section 0.19 .mu.m
  • the thickness of the SiO 2 film deposited on the surface of the trench sidewall portions measurement limit or less, SiO 2 deposited on the surface of the trench bottom The film thickness was 0.03 ⁇ m.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing this state, and it can be seen that the deposited film thickness of the SiO 2 film on the surface of the trench bottom is extremely thin as compared with the surface of the trench ceiling.
  • the protective film forming process is performed under the following processing conditions.
  • the etching process was continuously performed.
  • the processing conditions for forming the protective film are as follows: the protective film formation time is 5 seconds, the supply flow rate of SiCl 4 gas is 5 sccm, the supply flow rate of O 2 gas is 200 sccm, the high frequency power supplied to the coil 31 is 1500 W, and the base 15 is supplied.
  • the electric power to be processed is set to 0 W
  • the pressure in the processing chamber 11 is set to 3 Pa
  • the processing conditions at the time of subsequent etching are the etching time of 10 seconds
  • the supply flow rate of SF 6 gas is 10 sccm
  • the supply flow rate of Ar gas is 60 sccm
  • the coil 31 The high-frequency power supplied to the base 15 is set to 2500 W
  • the power supplied to the base 15 is set to 700 W
  • the pressure in the processing chamber 11 is set to 4 Pa.
  • the SiC region below the alternate long and short dash line is the region where the SiC substrate K is exposed
  • the SiO 2 region above the alternate long and short dash line is the SiO 2 mask provided on the surface of the SiC substrate K.
  • the umbrella-shaped part in which the thick SiO 2 film is formed on the surface of the trench ceiling part remains almost unetched, while the side wall on which the SiO 2 film as the protective film is not deposited so much It can be seen that the film is etched in a distorted shape that can be beaten.
  • the etching depth of SiC was 2.04 ⁇ m.
  • the SiO 2 mask is the initial thickness 1.95Myuemu, the remaining film thickness after etching 2.04Myuemu (film thickness after etching is thicker than the initial), and SiC and SiO 2 mask The selection ratio became infinite.
  • the etching shape of the side wall is distorted and the shape accuracy is poor, so that a nest is generated when an insulating film or electrode is embedded inside, and the thickness of the side wall becomes uneven. It is easy to cause product failure such as leakage. For this reason, even if the mask selection ratio is high, it cannot be said to be a practical etching structure.
  • the inventors of the present application have simultaneously supplied SF 6 gas and SiCl 4 gas, thereby allowing SiO 2 deposition due to the reaction between Si and O 2 that naturally occurs during SiC etching, and SiCl 4 gas.
  • the mask selection ratio was improved and the shape of the etching structure was improved.
  • the protective film formation time is 3 seconds
  • the supply flow rate of SF 6 gas is 5 sccm
  • the supply flow rate of SiCl 4 gas is 5 sccm
  • the supply flow rate of O 2 gas is 600 sccm
  • the coil The high frequency power supplied to 31 is set to 1000 W
  • the power supplied to the base 15 is set to 700 W
  • the pressure in the processing chamber 11 is set to 1.5 Pa
  • the processing conditions at the time of subsequent etching are the etching time of 6 seconds and the supply of SF 6 gas.
  • the flow rate was set to 10 sccm
  • the Ar gas supply flow rate was set to 60 sccm
  • the high frequency power supplied to the coil 31 was set to 2500 W
  • the power supplied to the base 15 was set to 700 W
  • the pressure in the processing chamber 11 was set to 4 Pa.
  • the SiC region below the alternate long and short dash line is the region where the SiC substrate K is exposed, whereas the SiO 2 region above the alternate long and short dash line refers to the surface of the SiC substrate K as SiO 2.
  • the area covered by the film As shown in the figure, it can be seen that an etching structure having a good shape without a bowing shape or a sub-trench is obtained.
  • the etching depth of SiC was 1.03 ⁇ m
  • the initial film thickness of the mask was 1.95 ⁇ m
  • FIG. 10 summarizes the processing conditions in the embodiment of FIGS. 6 to 9 in a table.
  • O 2 gas is supplied into the processing chamber 11 and the silicon oxide film is formed as a protective film.
  • N 2 gas is supplied into the processing chamber 11
  • a silicon nitride (eg, SiNx) film may be formed as a protective film.
  • the silicon carbide substrate having a 4H—SiC crystal structure is taken as an example of the etching target substrate K, but the etching target substrate K may be a silicon carbide substrate having a crystal structure other than 4H—SiC.
  • the etching method according to the present invention is performed using the etching apparatus 1, but an etching apparatus having another structure may be used for performing the etching method.
  • a chlorine-based gas such as Cl 2 gas, BCl 3 gas, CCl 4 gas, or SiCl 4 gas may be used. Since the same effect can be obtained, silicon carbide substrate K may be etched in the same manner as described above using such a chlorine-based gas.

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Abstract

　本発明は、より高精度に炭化珪素基板をエッチングすることができるエッチング方法に関する。炭化珪素基板Ｋを２００℃以上に加熱し、ＳＦ６ガスを処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、基台にバイアス電位を与え、炭化珪素基板Ｋを等方的にエッチングする第１エッチング工程と、炭化珪素基板Ｋを２００℃以上に加熱し、ＳＦ６ガス及びＯ２ガスを処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、炭化珪素基板Ｋが載置される基台にバイアス電位を与え、酸化シリコン膜を保護膜として炭化珪素基板Ｋに形成しつつ炭化珪素基板Ｋをエッチングする第２エッチング工程とを交互に繰り返して実施する。

Description

エッチング方法
　本発明は、処理ガスをプラズマ化して炭化珪素基板をエッチングするエッチング方法に関する。
　半導体の分野では、従来から、シリコン基板（Ｓｉ基板）が基板材料として広く用いられているが、近年、このシリコン基板よりも物性の優れた炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）が着目されている。この炭化珪素基板は、シリコンに比べて結晶の格子定数が小さくバンドギャップが大きいという特徴や、結晶の格子定数が小さいために、即ち、原子間の結合が強いためにエッチング加工を行い難いという特徴を持っている。
　そして、従来、このような炭化珪素基板をエッチングする方法として、例えば、特開２００８－２９４２１０号公報に開示されたエッチング方法が提案されている。このエッチング方法は、所定形状のマスクパターンを備えた二酸化珪素膜（ＳｉＯ２膜）を炭化珪素基板の表面に形成するマスク形成工程と、炭化珪素基板を７０℃～１００℃に加熱し、前記二酸化珪素膜をマスクとして、ＳＦ６ガス，Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスにより前記炭化珪素基板をプラズマエッチングする第１エッチング工程と、炭化珪素基板を７０℃～１００℃に加熱し、前記二酸化珪素膜をマスクとして、Ａｒガス及びＯ２ガスの混合ガスにより前記炭化珪素基板をプラズマエッチングする第２エッチング工程とを順次実施するというものである。
　上記エッチング方法において、第１エッチング工程及び第２エッチング工程の２段階でエッチングしているのは、第１エッチング工程だけでは、図５（ｂ）に示すように、エッチングにより形成された穴Ｈや溝Ｈの底面の側壁側に溝（サブトレンチ）Ｈ’が更に形成され、精度良くエッチングすることができないからであり、したがって、第２エッチング工程を行うことにより底面を平坦にしている。
　一方、本願出願人は、１段階のエッチング工程のみでエッチング可能なエッチング方法として、炭化珪素基板を２００℃～４００℃に加熱し、ＳＦ６ガスによって、或いはＳＦ６ガス及びＯ２ガスを含む混合ガスによって前記炭化珪素基板をプラズマエッチングする方法を提案している（特願２００９－２４６０９６号）。
　このエッチング方法において、炭化珪素基板を２００℃～４００℃に加熱しているのは、主に次の２つの理由からである。即ち、１つ目の理由としては、炭化珪素基板を構成する原子は、その結合が切れてからでないと、ＳＦ６ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンと反応し難いが、当該炭化珪素基板の温度が高いほど、原子間の結合が切れ易く、ＳＦ６ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンと反応し易いからである。つまり、シリコン基板の場合は、シリコンの原子間距離が約０．２５ｎｍで結合エネルギーが約２ｅＶであるのに対し、炭化珪素基板の場合は、炭化珪素の原子間距離が約０．１８９ｎｍで結合エネルギーが約４．５ｅＶであり、シリコンに比べ、原子間距離が短く、結合エネルギーが高いため、エッチングするには大きなエネルギーを加えなければならず、したがって、シリコン基板と同じ様にはエッチングすることができないのである。
　また、２つ目の理由としては、炭化珪素基板Ｋの加熱温度が低いと、図５（ｂ）に示すように、エッチングにより形成された穴Ｈや溝Ｈの底面の側壁側に溝Ｈ’が更に形成され易く、炭化珪素基板Ｋの加熱温度が高いと、図５（ａ）に示すように、エッチングが等方的に進んで穴Ｈや溝Ｈの側壁がエッチングされ易い（ボウイング形状が形成され易い）からである。
　したがって、炭化珪素基板Ｋの加熱温度を２００℃～４００℃とすれば、原子間の結合が強い炭化珪素基板であっても、エッチングを効率的に進めることができるし、また、エッチングの際に、穴Ｈや溝Ｈの底面に溝Ｈ’が全く形成されないか、形成されたとしても非常に小さなものとすることができ、穴Ｈや溝Ｈの側壁についても、全くエッチングされないか、エッチングされたとしてもごく僅かなものとすることができる。
　尚、溝Ｈ’が形成されると好ましくない理由としては、エッチングによって形成された穴Ｈや溝Ｈ’の内部には絶縁膜や電極が埋め込まれるのであるが、溝Ｈ’が形成されていると、溝Ｈ’部分に電界集中や応力が生じ易く、素子の信頼性が低下して製品不良を招くからである。一方、側壁がエッチングされると好ましくない理由は、穴Ｈや溝Ｈ’の内部に絶縁膜や電極を埋め込む際に巣が発生して側壁の膜厚が不均一になり易く、漏電の原因となるなど製品不良を招くからである。
特開２００８－２９４２１０号公報
　しかしながら、炭化珪素基板Ｋを２００℃～４００℃に加熱してエッチングした場合であっても、ＳＦ６ガス及びＯ２ガスを含む混合ガス中のＯ２ガスの割合によっては、穴Ｈや溝Ｈの底面に形成される溝Ｈ’が大きくなったり、穴Ｈや溝Ｈの側壁のエッチングが大きくなったりすることがあった。
　図４は、エッチング用の処理チャンバ内に供給するＳＦ６ガスの流量を４０ｓｃｃｍで一定とし、前記処理チャンバ内に供給するＯ２ガスの流量をそれぞれ０（供給なし），１０，４０，６０，１００及び２００ｓｃｃｍとして、炭化珪素基板Ｋをエッチングしたときの、側壁エッチング量ｂ及び溝Ｈ’の深さｄを纏めたものである。尚、その他のエッチング条件としては、前記ＳＦ６ガス及びＯ２ガスに加えてＡｒガスを前記処理チャンバ内に５０ｓｃｃｍ供給し、炭化珪素基板Ｋの加熱温度を２００℃～４００℃と、プラズマ生成用のコイルに供給する高周波電力を２５００Ｗと、炭化珪素基板Ｋが載置される基台に供給する高周波電力を７００Ｗと、前記処理チャンバ内の圧力を３Ｐａとした。また、前記側壁エッチング量ｂ及び溝Ｈ’の深さｄは図５に示す寸法のことであり、上記図４では、穴Ｈや溝Ｈの深さ１μｍ当たりの数値に換算している。したがって、図４の側壁エッチング量ｂ及び溝Ｈ’の深さｄに実際の穴Ｈや溝Ｈの深さを掛けた値が実際の側壁エッチング量ｂ及び溝Ｈ’の深さｄとなる。
　同図４から分かるように、Ｏ２ガスを供給しない（０ｓｃｃｍのとき）か、供給流量が小流量（１０ｓｃｃｍ）のときには、溝Ｈ’は形成されていないものの、側壁がエッチングされ、エッチング形状は図５（ａ）のようになった。一方、Ｏ２ガスの供給流量が大流量（６０，１００，２００ｓｃｃｍ）のときには、側壁はエッチングされていないものの、溝Ｈ’が形成され、エッチング形状は図５（ｂ）のようになった。また、Ｏ２ガスの供給流量が中流量（４０ｓｃｃｍ）のときには、小流量のときよりも少ないながら側壁がエッチングされ、大流量のときよりも小さいながら溝Ｈ’が形成されており、エッチング形状は図５（ｃ）のようになった。尚、図５において符号Ｍはマスクを、符号Ｈは穴や溝を示している。
　ここで、Ｏ２ガスの供給流量が大流量のときに、エッチング形状が図５（ｂ）のようになるのは、次の理由によるものと考えられる。即ち、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じたシリコン原子やシリコン化合物（例えば、ＳｉＦ４）を構成するシリコン原子と、Ｏ２ガスから生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコン（例えば、ＳｉＯ２）が生成されるが、Ｏ２ガスの供給流量が多いと、この酸化シリコンにより十分な保護膜が形成されて穴Ｈや溝Ｈの側壁が保護され、また、その一方で酸化シリコンは穴Ｈや溝Ｈの底面にも堆積（付着）し、そのエッチングはイオン入射によって進行するため、イオン入射が集中する穴Ｈや溝Ｈの側壁近傍のエッチング速度が速く、これによって、溝Ｈ’が形成されるからである。他方、Ｏ２ガスを供給しないか、供給流量が小流量のときに、エッチング形状が図５（ａ）のようになるのは、十分な保護膜が形成されないため、エッチングが等方的に進むからである。
　このように、炭化珪素基板Ｋを２００℃～４００℃に加熱しても、混合ガスに含まれるＯ２ガスの割合によっては、溝Ｈ’が大きくなったり、側壁のエッチングが大きくなったりすることがあり、一定の形状精度を満たすエッチング形状を得ることができない場合があった。
　本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、より高精度に炭化珪素基板をエッチングすることができるエッチング方法の提供をその目的とする。
　上記目的を達成するための本発明は、
　処理チャンバ内の基台上に載置された炭化珪素基板をエッチングするエッチング方法であって、
　前記炭化珪素基板を２００℃以上に加熱し、フッ素系ガスを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、前記基台に高周波電力を供給してバイアス電位を与え、前記炭化珪素基板をエッチングする第１の工程と、
　少なくとも、前記炭化珪素基板に、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を形成する処理を含む第２の工程とを交互に繰り返して実施するようにしたことを特徴とするエッチング方法に係る。
　このエッチング方法によれば、炭化珪素基板を２００℃以上に加熱し、フッ素系ガスを含む処理ガスをプラズマ化し、基台にバイアス電位を与える第１の工程と、少なくとも、前記炭化珪素基板に、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を形成する処理を含む第２の工程とを繰り返し行う。
　前記第１の工程では、フッ素系ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板に入射，衝突することで当該炭化珪素基板がエッチングされるとともに、フッ素系ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンが、炭化珪素基板を構成するシリコン原子と反応することで当該炭化珪素基板がエッチングされる。
　前記第２の工程では、炭化珪素基板のエッチングにより生じたシリコン原子やシリコン化合物を構成するシリコン原子と、酸素又は窒素のラジカルやイオンが反応して酸化シリコン又は窒化シリコン（例えば、ＳｉＮｘ）が生成され、この酸化シリコン又は窒化シリコンによって穴や溝の表面に酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜が形成される。イオン入射が多い穴や溝の底面では保護膜が除去されてエッチングされるものの、イオン入射が少ない穴や溝の側壁では保護膜によってエッチングが防止される。
　そして、このような第１の工程と第２の工程とが繰り返されると、第２の工程で前記炭化珪素基板に、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜が形成されるため、側壁のエッチングを抑えつつ、且つ穴や溝の側壁側に更に溝が形成されるのを防止しつつ、穴や溝の深さ方向にエッチングすることができる。これにより、ボウイング形状やサブトレンチが形成されるのを防止することができる。
　また、上記目的を達成するための本発明は、
　前記第１の工程では、前記炭化珪素基板を等方的にエッチングし、
　前記第２の工程では、前記炭化珪素基板を２００℃以上に加熱し、フッ素系ガスと酸素ガス又は窒素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、前記基台に高周波電力を供給してバイアス電位を与え、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を保護膜として前記炭化珪素基板に形成しつつ該炭化珪素基板をエッチングすることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法に係る。
　このエッチング方法によれば、前記第１の工程における、前記炭化珪素基板を等方的にエッチングする処理と、前記第２の工程における、炭化珪素基板を２００℃以上に加熱し、フッ素系ガスと酸素ガス又は窒素ガスとを含む処理ガスをプラズマ化し、基台にバイアス電位を与え、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を保護膜として前記炭化珪素基板に形成しつつ該炭化珪素基板をエッチングする処理とが繰り返し行われる。
　前記第１の工程では、フッ素系ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板に入射，衝突することで当該炭化珪素基板がエッチングされるとともに、フッ素系ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンが、炭化珪素基板を構成するシリコン原子と反応することで当該炭化珪素基板がエッチングされる。このようにして、炭化珪素基板は等方的にエッチングされる。
　また、前記第２の工程では、フッ素系ガスや酸素ガス又は窒素ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板に入射，衝突することで当該炭化珪素基板がエッチングされるとともに、フッ素系ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンが、炭化珪素基板を構成するシリコン原子と反応することで当該炭化珪素基板がエッチングされる。また、炭化珪素基板のエッチングにより生じたシリコン原子やシリコン化合物を構成するシリコン原子と、酸素ガス又は窒素ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコン又は窒化シリコン（例えば、ＳｉＮｘ）が生成され、この酸化シリコン又は窒化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成される。イオン入射が多い穴や溝の底面では保護膜が除去されてエッチングされるものの、イオン入射が少ない穴や溝の側壁では保護膜によってエッチングが防止される。
　そして、このような第１の工程と第２の工程とが繰り返されると、第１の工程では穴や溝の底面中央部のエッチングも進んで当該底面の側壁側に更に溝が形成されるのが防止され、第２の工程では穴や溝の側壁のエッチングが防止されるため、側壁のエッチングを抑えつつ、且つ穴や溝の側壁側に更に溝が形成されるのを防止しつつ、穴や溝の深さ方向にエッチングすることができる。これにより、ボウイング形状やサブトレンチが形成されるのを防止することができる。
　斯くして、本発明に係るエッチング方法によれば、炭化珪素基板を等方的にエッチングする第１の工程と、保護膜を形成して穴や溝の側壁を保護しながら炭化珪素基板をエッチングする第２の工程とを交互に繰り返し、側壁のエッチングを抑えつつ、且つ穴や溝の側壁側に更に溝が形成されるのを防止しつつ、穴や溝の深さ方向にエッチングを進めることができるので、更に高精度に炭化珪素基板をエッチングすることができる。
　尚、前記第２の工程では、酸素ガス又は窒素ガスを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、前記基台に３００Ｗ以上の高周波電力を供給してバイアス電位を与え、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を保護膜として前記炭化珪素基板に形成しつつ該炭化珪素基板をエッチングするようにしても良い。
　この場合、第２の工程では、酸素ガス又は窒素ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板に入射，衝突することで当該炭化珪素基板がエッチングされるとともに、炭化珪素基板のエッチングにより生じたシリコン原子と、酸素ガス又は窒素ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコン又は窒化シリコンが生成され、この酸化シリコン又は窒化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成される。ここで、基台に３００Ｗ以上の高周波電力を供給しているのは、３００Ｗ以上の高周波電力を供給してこれに対応したバイアス電位を与えなければ、炭化珪素基板に入射するイオンが少なく、一定レベル以上の保護膜を形成するのに必要なシリコン原子を生じさせることができないからである。
　また、前記第２の工程では、シリコン系ガスと酸素ガス又は窒素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、前記炭化珪素基板に酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を保護膜として形成するようにしても良い。
　この場合、前記第１の工程では、フッ素系ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板に入射，衝突することで当該炭化珪素基板がエッチングされるとともに、フッ素系ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンが、炭化珪素基板を構成するシリコン原子と反応することで当該炭化珪素基板がエッチングされる。
　一方、前記第２の工程では、シリコン系ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンと、酸素ガス又は窒素ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコン又は窒化シリコンが生成され、この酸化シリコン又は窒化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成される。
　そして、このような第１の工程と第２の工程とが繰り返されると、第１の工程では保護膜の除去及びエッチングが行われ、第２の工程では穴や溝の側壁及び底面に保護膜が形成されるため、穴や溝の側壁のエッチングが防止されつつ穴や溝の深さ方向にエッチングが進む。このため、上記と同様、ボウイング形状やサブトレンチが形成されるのを防止することができる。
　また、第１の工程と第２の工程とを繰り返す際の当該第１の工程では、フッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するようにしても良い。このようにすれば、炭化珪素基板のエッチングにより生じた炭素原子と、酸素ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとを反応させ、当該炭素原子を酸化物にして除去することができ、炭素を含む化合物が穴や溝に堆積して残渣が発生するのを防止することができる。
　また、前記第１の工程でも前記第２の工程でもフッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを用いる場合、前記第１の工程では、フッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、前記酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの１．２５倍以下とし、前記第２の工程では、フッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、前記酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの供給流量の０．７５倍以上とすると良い。
　上述のように、酸素ガスの供給流量が多いときには、保護膜によって側壁のエッチングが防止されるものの、穴や溝の底面の側壁側に更に溝が形成され易く、一方、酸素ガスの供給流量が少ないときには、保護膜があまり形成されないためにエッチングが等方的に進み易い（図４及び図５参照）。
　そこで、各エッチング工程における酸素ガスの供給流量を上記のようにすれば、第１の工程ではサブトレンチが形成された穴や溝の底面中央部をエッチングして底面を平坦又はラウンド形状（底面中央部の方が側壁側よりも深い形状）にし、ボウイング形状やサブトレンチの形成を防止しながら穴や溝の深さ方向にエッチングを進め、第２の工程では穴や溝の側壁のエッチングを防止することができる。
　前記第１の工程における酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの供給流量の１倍以下、前記第２の工程における酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの供給流量の１倍以上、とすればより好ましく、前記第１の工程における酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの供給流量の０．２５倍以下、前記第２の工程における酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの供給流量の１．５倍以上、とすれば更に好ましい。
　また、第２の工程では第１の工程よりも酸素ガスの供給流量を多くすることが好ましいが、酸素ガスの供給流量がフッ素系ガスの供給流量の０．７５倍～１．２５倍の間は、図５（ｃ）のように、僅かながらも側壁がエッチングされ、僅かながらも溝Ｈ’が形成されるエッチング形状となる流量であるため、第１の工程及び第２の工程のどちらにも適用することが可能である。
　尚、前記フッ素系ガスとしては、例えば、ＳＦ６ガスを挙げることができ、前記シリコン系ガスとしては、例えば、ＳｉＦ４ガスを挙げることができる。この他、炭化珪素基板を加熱するに当たっては、処理ガスのプラズマ化により生じたイオンの入射によって加熱しても、ヒータにより加熱しても、イオン入射及びヒータの両方で加熱しても良く、温度が上昇し過ぎるような場合には、炭化珪素基板の冷却を組み合わせても良い。
　以上のように、本発明に係るエッチング方法によれば、ボウイング形状やサブトレンチが形成されるのを防止して、より高精度なエッチング形状を得ることができる。
本発明の一実施形態に係るエッチング方法を実施するためのエッチング装置の概略構成を示した断面図である。 本実施形態における、ＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスの供給流量の制御状態を示したタイミングチャートである。 本実施形態のエッチングによって得られるエッチング形状を示した断面図である。 ＳＦ６ガス及びＯ２ガスの供給流量と側壁エッチング量及びサブトレンチ深さとの関係を示した図である。 ＳＦ６ガス及びＯ２ガスの供給流量とエッチング形状との関係を示した断面図である。 ＳｉＣエッチング時に生じるＳｉとＯ２とを反応させたときのエッチング構造を示す模式図である。 ＳｉＣエッチング時にＳｉＣｌ４ガスを外部から供給してＳｉとＯ２とを反応させたときのエッチング構造を示す模式図である。 トレンチ天井部の表面に厚いＳｉＯ２膜が形成された状態でエッチングを進めたときのエッチング構造を示す模式図である。 ＳｉＣエッチング時に生じるＳｉと外部から供給したＳｉＣｌ４ガスとによって、ＳｉＯ２を生成させたときのエッチング構造を示す模式図である。 図６から図９の実施例における処理条件をまとめた表である。
　以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、本実施形態では、例えば、４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を持つ炭化珪素基板をエッチングするものとし、また、その表面には、例えば、二酸化珪素膜からなるエッチングマスクが形成されているものとする。
　まず、図１を基に、本発明の一実施形態に係るエッチング方法を実施するためのエッチング装置１について説明する。図１に示すように、このエッチング装置１は、閉塞空間を有する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１内に昇降自在に配設され、炭化珪素基板Ｋが載置される基台１５と、基台１５を昇降させる昇降シリンダ１８と、処理チャンバ１１内の圧力を減圧する排気装置２０と、処理チャンバ１１内に処理ガスを供給するガス供給装置２５と、処理チャンバ１１内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成装置３０と、基台１５に高周波電力を供給する高周波電源３５とを備える。
　前記処理チャンバ１１は、相互に連通した内部空間を有する下チャンバ１２及び上チャンバ１３から構成され、上チャンバ１３は、下チャンバ１２よりも小さく形成される。前記基台１５は、炭化珪素基板Ｋが載置される上部材１６と、昇降シリンダ１８が接続される下部材１７とから構成され、下チャンバ１２内に配置されている。
　前記排気装置２０は、下チャンバ１２の側面に接続した排気管２１を備え、排気管２１を介して処理チャンバ１１内の気体を排気し、処理チャンバ１１の内部を所定圧力にする。
　前記ガス供給装置２５は、フッ素系ガスとして、ＳＦ６ガスを供給するガス供給部２６と、キャリアガスとして、Ａｒガスを供給するガス供給部２７と、Ｏ２ガスを供給するガス供給部２８と、一端が上チャンバ１３の上面に接続し、他端が分岐して各ガス供給部２６，２７，２８にそれぞれ接続した供給管２９とを備えており、各ガス供給部２６，２７，２８から供給管２９を介して処理チャンバ１１内にＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスを前記処理ガスとして供給する。
　前記プラズマ生成装置３０は、上チャンバ１３の外周部に上下に並設される、複数の環状をしたコイル３１と、各コイル３１に高周波電力を供給する高周波電源３２とから構成され、高周波電源３２によってコイル３１に高周波電力を供給することで、上チャンバ１３内に供給された処理ガスをプラズマ化する。
　前記高周波電源３５は、基台１５に高周波電力を供給することで、基台１５とプラズマとの間に電位差（バイアス電位）を生じさせ、処理ガスのプラズマ化により生じたイオンを炭化珪素基板Ｋに入射させる。
　次に、以上のように構成されたエッチング装置１を用いて炭化珪素基板Ｋをエッチングする方法について説明する。
　まず、炭化珪素基板Ｋを処理チャンバ１１内に搬入して基台１５上に載置する。この後、図２に示すように、処理チャンバ１１内に供給するＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスの供給流量などを制御することにより、等方的にエッチングする第１エッチング工程（第１の工程）Ｅ１と、保護膜を形成しつつエッチングする第２エッチング工程（第２の工程）Ｅ２とを交互に繰り返して実施する。尚、図２に示すように、ＳＦ６ガス及びＡｒガスの供給流量は工程Ｅ１，Ｅ２に関係なく、一定であり、Ｏ２ガスの供給流量を工程Ｅ１，Ｅ２に応じて変化させている。
　前記第１エッチング工程Ｅ１では、炭化珪素基板Ｋを２００℃以上に加熱し、ガス供給部２６，２７，２８からＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスを処理チャンバ１１内にそれぞれ供給し、排気装置２０によって処理チャンバ１１内を所定圧力とし、高周波電源３２，３５によってコイル３１及び基台１５に高周波電力をそれぞれ供給する。
　尚、Ｏ２ガスの供給流量Ｖ４としては、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１の１．２５倍以下であり、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１の１倍以下とすればより好ましく、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１の０．２５倍以下とすれば更に好ましい。これは、Ｏ２ガスの供給流量Ｖ４が少ないと、図４及び図５に示したように、保護膜をあまり形成させずにエッチングを等方的に進めることができるからである。すなわち、この工程Ｅ１では、等方的エッチングを進めるようにＯ２ガスの供給流量を少なくすることが好ましく、Ｏ２ガスを全く供給しないようにしても良い。
　そして、この第１エッチング工程Ｅ１では、ＳＦ６ガスやＯ２ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板Ｋに入射，衝突することで当該炭化珪素基板Ｋがエッチングされるとともに、ＳＦ６ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンが、炭化珪素基板Ｋを構成するシリコン原子と反応することで当該炭化珪素基板Ｋがエッチングされる。また、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じたシリコン原子やシリコン化合物を構成するシリコン原子と、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコンが生成され、この酸化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成される。Ｏ２ガスを供給することで、保護膜が形成されるものの、Ｏ２ガスの供給流量が少ないために十分な保護膜が形成されず、このため、炭化珪素基板Ｋは等方的にエッチングされる。尚、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンの一部は、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じた炭素原子と反応し、当該炭素原子が酸化物となって除去される。
　一方、前記第２エッチング工程Ｅ２では、炭化珪素基板Ｋを２００℃以上に加熱し、ガス供給部２６，２７，２８からＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスを処理チャンバ１１内にそれぞれ供給し、排気装置２０によって処理チャンバ１１内を所定圧力とし、高周波電源３２，３５によってコイル３１及び基台１５に高周波電力をそれぞれ供給する。
　尚、Ｏ２ガスの供給流量Ｖ３としては、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１の０．７５倍以上であり、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１の１倍以上とすればより好ましく、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１の１．５倍以上とすれば更に好ましい。これは、Ｏ２ガスの供給流量Ｖ３が多いと、図４及び図５に示したように、穴Ｈや溝Ｈの底面の側壁側に更に溝Ｈ’が形成され易いものの、保護膜によって側壁のエッチングを防止することができるからである。
　そして、この第２エッチング工程Ｅ２では、ＳＦ６ガスやＯ２ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板Ｋに入射，衝突することで当該炭化珪素基板Ｋがエッチングされるとともに、ＳＦ６ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンが、炭化珪素基板Ｋを構成するシリコン原子と反応することで当該炭化珪素基板Ｋがエッチングされる。また、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じたシリコン原子やシリコン化合物を構成するシリコン原子と、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコンが生成され、この酸化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成される。イオン入射が多い穴や溝の底面では保護膜が除去されてエッチングされるものの、イオン入射が少ない穴や溝の側壁では保護膜によってエッチングが防止される。このようにして、炭化珪素基板Ｋは、穴や溝の側壁が保護膜によって保護されつつエッチングされる。尚、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンの一部は、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じた炭素原子と反応し、当該炭素原子が酸化物となって除去される。
　このような第１エッチング工程Ｅ１と第２エッチング工程Ｅ２とを交互に繰り返すと、第１エッチング工程Ｅ１ではサブトレンチが形成された穴や溝の底面中央部をエッチングして底面を平坦又はラウンド形状（底面中央部の方が側壁側よりも深い形状）にし、第２エッチング工程Ｅ２では穴や溝の側壁のエッチングを防止し、ボウイング形状やサブトレンチの形成を防止しながら穴や溝の深さ方向にエッチングを進めることができる。
　そして、このようにして形成されたエッチング形状を図３に示す。同図３に示すように、側壁がほんの僅かにエッチングされた円弧状の形状が深さ方向に繰り返し形成された側壁面を有する形状となる。このように、側壁が若干エッチングされるものの、単一工程でエッチングする場合に比べて側壁のエッチング量は非常に僅かであり、また、サブトレンチも形成されていない。尚、図３において符号Ｍはマスクを示している。
　このようにして炭化珪素基板Ｋをエッチングし、所定深さの穴や溝が形成されると、上記一連の工程を終了して、炭化珪素基板Ｋを処理チャンバ１１内から搬出する。
　尚、前記各エッチング工程Ｅ１，Ｅ２では、炭化珪素基板Ｋを２００℃以上に加熱しているが、エッチングマスクである二酸化珪素膜は、レジストと比べて耐熱性が高いため、軟化してマスクパターンの形状精度が低下することはない。また、前記保護膜として酸化シリコン膜を形成しているので、シリコン基板の異方性エッチングでよく用いられるポリマー膜（ポリマー膜はファンデルワールス力で結合しているため、結合が非常に弱く、１００℃程度の温度で分解してしまう）のように熱分解によって保護膜が形成されないということもない。加熱温度の上限値としては、エッチング装置１の構造上の問題などから、例えば、５００℃である。
　また、上述のように、炭化珪素基板Ｋを２００℃以上に加熱しているので、原子間の結合が強い炭化珪素基板Ｋであっても、ＳＦ６ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンと、炭化珪素基板Ｋを構成する原子とが反応し易くなってエッチングは効率的に進む。
　斯くして、本例のエッチング方法によれば、炭化珪素基板Ｋを等方的にエッチングする第１エッチング工程Ｅ１と、保護膜を形成して穴や溝の側壁を保護しながら炭化珪素基板Ｋをエッチングする第２エッチング工程Ｅ２とを交互に繰り返し、側壁のエッチングを抑えつつ、且つ穴や溝の側壁側に更に溝が形成されるのを防止しつつ、穴や溝の深さ方向にエッチングを進めることができるので、更に高精度に炭化珪素基板Ｋをエッチングすることができる。
　また、前記各エッチング工程Ｅ１，Ｅ２では、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンの一部と、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じた炭素原子とが反応し、炭素原子が酸化物となって除去されるので、炭素を含む化合物が穴や溝に堆積して残渣が発生するのを防止することができる。
　因みに、本例のエッチング方法を適用して、炭化珪素基板Ｋをエッチングしたところ、図３に示すようなエッチング形状となり、ボウイング形状やサブトレンチの形成を抑えて非常に高精度なエッチング形状が得られた。具体的には、従来のエッチング方法では、サブトレンチの無い状態で、側壁エッチング量ｂを５０ｎｍ以下に抑えることができなかったが、本例では、スキャロップ状ではあるものの、側壁エッチング量ｂ（図３参照）を３０ｎｍ以下に抑えることができた。尚、前記第２エッチング工程Ｅ２の処理条件は、処理時間を１０秒と、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１，Ａｒガスの供給流量Ｖ２及びＯ２ガスの供給流量Ｖ３をそれぞれ１０，６０及び５００ｓｃｃｍ（図２参照）と、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２５００Ｗと、基台１５に供給する高周波電力を７００Ｗと、炭化珪素基板Ｋの加熱温度を２００℃以上とし、前記第１エッチング工程Ｅ１の処理条件は、処理時間を２秒と、ＳＦ６ガスの供給流量Ｖ１，Ａｒガスの供給流量Ｖ２及びＯ２ガスの供給流量Ｖ４をそれぞれ１０，６０及び０ｓｃｃｍ（図２参照）と、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａと、コイル３１に供給する高周波電力を２５００Ｗと、基台１５に供給する高周波電力を７００Ｗと、炭化珪素基板Ｋの加熱温度を２００℃以上とした。前記第２エッチング工程Ｅ２の処理時間（１０秒）及び第１エッチング工程Ｅ１の処理時間（２秒）は、１つの実施例に過ぎず、例えば、第２エッチング工程Ｅ２の処理時間及び第１エッチング工程Ｅ１の処理時間をそれぞれ１０秒及び２秒よりも短くすることで、側壁エッチング量ｂを上述の３０ｎｍ以下よりも更に小さくすることも可能である。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
　前記各エッチング工程Ｅ１，Ｅ２を実施する際には、加熱される炭化珪素基板Ｋの温度が一定となっていることが好ましいため、各エッチング工程Ｅ１，Ｅ２を繰り返し行う前に炭化珪素基板Ｋを予め加熱し、所定温度まで昇温させておいても良い。このときの昇温方法は、特に限定されるものではないが、例えば、不活性ガスを処理チャンバ１１内に供給してプラズマ化するとともに、基台１５にバイアス電位を与え、不活性ガスのプラズマ化により生じたイオンを炭化珪素基板Ｋに入射させて当該炭化珪素基板Ｋを加熱すると良い。また、各エッチング工程Ｅ１，Ｅ２の実施時の加熱についても、ＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスのプラズマ化により生じたイオンを炭化珪素基板Ｋに入射させることによって加熱すると良い。
　また、前記各エッチング工程Ｅ１，Ｅ２でＳＦ６ガスの供給流量を変化させるようにしても良い。更に、上例では、前記第２エッチング工程Ｅ２でＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスを処理チャンバ１１内に供給するようにしたが、ＳＦ６ガスを供給せずに、少なくともＯ２ガスを供給し、高周波電源３５によって基台１５に３００Ｗ以上の高周波電力を供給するようにしても良い。
　このようにしても、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板Ｋに入射，衝突することで当該炭化珪素基板Ｋがエッチングされるとともに、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じたシリコン原子と、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコンが生成され、この酸化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成されるので、穴や溝の側壁を保護膜によって保護しつつ炭化珪素基板Ｋをエッチングすることができる。但し、基台１５に３００Ｗ以上の高周波電力を供給しなければ、炭化珪素基板Ｋに入射するイオンが少ないため、一定レベル以上の保護膜を形成するのに必要なシリコン原子を生じさせることができない。
　また、前記各エッチング工程Ｅ１，Ｅ２に代えて、エッチング工程（第１の工程）と保護膜形成工程（第２の工程）とを交互に繰り返すようにしても良い。この場合、前記エッチング工程では、炭化珪素基板Ｋを２００℃以上に加熱し、ガス供給部２６，２７，２８からＳＦ６ガス，Ａｒガス及びＯ２ガスを処理チャンバ１１内にそれぞれ供給し、排気装置２０によって処理チャンバ１１内を所定圧力とし、高周波電源３２，３５によってコイル３１及び基台１５に高周波電力をそれぞれ供給する。そして、このエッチング工程では、ＳＦ６ガスやＯ２ガスのプラズマ化により生じたイオンがバイアス電位により炭化珪素基板Ｋに入射，衝突することで当該炭化珪素基板Ｋがエッチングされるとともに、ＳＦ６ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンが、炭化珪素基板Ｋを構成するシリコン原子と反応することで当該炭化珪素基板Ｋがエッチングされる。また、炭化珪素基板Ｋのエッチングにより生じたシリコン原子やシリコン化合物を構成するシリコン原子と、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコンが生成され、この酸化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成される。
　一方、前記保護膜形成工程では、図示しないガス供給部から、シリコン系ガスとして、例えば、ＳｉＦ４ガス、ＳｉＣｌ４ガスを供給するとともに、ガス供給部２８からＯ２ガスを処理チャンバ１１内に供給し、排気装置２０によって処理チャンバ１１内を所定圧力とし、高周波電源３２，３５によってコイル３１及び基台１５に高周波電力をそれぞれ供給する。そして、この保護膜形成工程では、ＳｉＦ４ガス、ＳｉＣｌ４ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンと、Ｏ２ガスのプラズマ化により生じたラジカルやイオンとが反応して酸化シリコンが生成され、この酸化シリコンによって穴や溝の表面に保護膜が形成される。
　そして、このようなエッチング工程（第１の工程）と保護膜形成工程（第２の工程）とが繰り返されると、エッチング工程では保護膜の除去及びエッチングが行われ、保護膜形成工程では穴や溝の側壁及び底面に保護膜が形成されるため、穴や溝の側壁のエッチングが防止されつつ穴や溝の深さ方向にエッチングが進む。このため、上記と同様、ボウイング形状やサブトレンチが形成されるのを防止することができる。
　続いて、本願発明者らは、上記シリコン系ガスとしてＳｉＣｌ４ガスを外部から供給することによって、対ＳｉＯ２マスク選択比を飛躍的に改善できることを見出したので、これについて詳述する。ここで、マスク選択比とは、基板のエッチング速度をマスクのエッチング速度で割った値であり、以下でいう対ＳｉＯ２マスク選択比とは、ＳｉＣ基板のエッチング速度を、ＳｉＯ２マスクのエッチング速度で割った値である。
　前述のとおり、前記第２の工程では、シリコン系ガスと酸素ガス又は窒素ガスとを含む処理ガスを処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、炭化珪素基板に酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を保護膜として形成してもよく、以下の例は、シリコン系ガスとしてＳｉＣｌ４ガスを供給することにより、炭化珪素基板に酸化シリコン膜を保護膜として形成する構成に該当する。
　ＳｉＯ２保護膜は、ＳｉＣエッチング時に自然に生じるＳｉと、Ｏ２とを反応させる（Ｓｉ＋Ｏ２→ＳｉＯ２）ことによっても得られるが、この方法ではエッチングにより発生するＳｉに限りがあるので、厚い保護膜を形成することは難しい。そこで、本例では、ＳｉＣｌ４ガスを外部から供給することにより（ＳｉＣｌ４＋Ｏ２→ＳｉＯ２＋２Ｃｌ2）、直接的かつ豊富に、保護膜としてのＳｉＯ２を形成することにより、対ＳｉＯ２マスク選択比を改善する。
　前述のように、比較的低温によるエッチングが可能なシリコン基板の異方性エッチングなどでは、穴や溝の側壁を保護する保護膜としてポリマーを利用することができ、具体的には、エッチング用のガスとともに、ＣＦ系のガス（例えばＣ４Ｆ８）を導入することでポリマー保護膜による側壁保護が可能となる。
　しかし、ＳｉＣをサブトレンチが生じないように高速でエッチングするためには、２００℃以上の高温でエッチングする必要がある。その点、ポリマー膜はファンデルワールス力で結合しているため、結合が非常に弱く、そのような高温では、例えばＣＦ系のポリマーは分解し、堆積することができない。
　本例では、ＳｉＯ２によって側壁を保護する保護膜を形成するので、ＳｉＣをサブトレンチが生じないように高速でエッチングすることが可能であり、さらには、上述のように、ＳｉＣｌ４ガスを外部から供給することにより直接的かつ豊富に保護膜としてのＳｉＯ２を生成するので、エッチング用のガス量とは独立して、側壁保護膜の形成膜量を調整できるという利点がある。
　対比のために、ＳｉＣエッチング時に自然に生じるＳｉと、Ｏ２とを反応させる（Ｓｉ＋Ｏ２→ＳｉＯ２）ことによって側壁保護膜を形成したときの様子を説明する。
　保護膜形成時の処理条件として、保護膜形成時間を１０秒間、ＳＦ６ガスの供給流量を１０ｓｃｃｍ、Ａｒガスの供給流量を６０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの供給流量を６００ｓｃｃｍ、コイル３１に供給する高周波電力を２５００Ｗ、基台１５に供給する電力を７００Ｗ、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａとし、続くエッチング時の処理条件として、エッチング時間を２秒間、ＳＦ６ガスの供給流量を１０ｓｃｃｍ、Ａｒガスの供給流量を６０ｓｃｃｍ、コイル３１に供給する高周波電力を２５００Ｗ、基台１５に供給する電力を７００Ｗ、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａに設定した。
　この結果、得られたＳｉＣのエッチング深さは、１．０５μｍであった。これに対して、ＳｉＯ２マスクは初期膜厚が２．０μｍであり、エッチング後の残り膜厚は０．９４μｍとなった。つまり、ＳｉＯ２マスクのエッチング量は、２．０μｍ－０．９４μｍ＝１．０６μｍであり、ＳｉＣとＳｉＯ２マスクとは略同量エッチングされることがわかった。換言すれば、対ＳｉＯ２マスク選択比（１．０５／１．０６）は略１であった。
　このように、ＳｉＣエッチング時に自然に生じるＳｉと、Ｏ２とを反応させることによって側壁保護膜を形成したのでは、対ＳｉＯ２マスク選択比の値が悪すぎるため（対ＳｉＯ２マスク選択比は略１）、図６に示されるように、ＳｉＣ基板Ｋをエッチングして穴Ｈを形成する際に、ＳｉＯ２マスクＭは、原型をとどめないほどにエッチングされてしまうことがわかる。
　次に、本願発明者らは、予備実験として、穴Ｈを有するトレンチ形状のＳｉＣ基板Ｋに、外部からＳｉＣｌ４ガスを供給することにより（ＳｉＣｌ４＋Ｏ２→ＳｉＯ２＋２Ｃｌ2）、ＳｉＣ基板Ｋ上にどのように保護膜Ｓ（ＳｉＯ２）が堆積するかを調べた。
　保護膜形成時の処理条件として、保護膜形成時間を３０秒間、ＳｉＣｌ４ガスの供給流量を５ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの供給流量を２００ｓｃｃｍ、コイル３１に供給する高周波電力を１５００Ｗ、基台１５に供給する電力を０Ｗ、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａに設定した。
　この結果、トレンチ天井部の表面に堆積したＳｉＯ２膜の膜厚は０．１９μｍ、トレンチ側壁部の表面に堆積したＳｉＯ２膜の膜厚は測定限界以下、トレンチ底部の表面に堆積したＳｉＯ２膜の膜厚は０．０３μｍとなった。この様子を示した模式図が図７であり、トレンチ天井部の表面と比較すると、トレンチ底部の表面におけるＳｉＯ２膜の堆積膜厚は極めて薄いことがわかる。
　上記のように、ＳｉＯ２膜を不均一の厚さに堆積させた状態でエッチング処理を施すとどのようなエッチング構造が得られるかを調べるために、次の処理条件で、保護膜形成処理からエッチング処理を連続して行った。
　保護膜形成時の処理条件は、保護膜形成時間を５秒間、ＳｉＣｌ４ガスの供給流量を５ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの供給流量を２００ｓｃｃｍ、コイル３１に供給する高周波電力を１５００Ｗ、基台１５に供給する電力を０Ｗ、処理チャンバ１１内の圧力を３Ｐａに設定し、続くエッチング時の処理条件は、エッチング時間を１０秒間、ＳＦ６ガスの供給流量を１０ｓｃｃｍ、Ａｒガスの供給流量を６０ｓｃｃｍ、コイル３１に供給する高周波電力を２５００Ｗ、基台１５に供給する電力を７００Ｗ、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａに設定した。
　この結果を図８に模式的に示す。同図中、一点鎖線下側のＳｉＣ領域とは、ＳｉＣ基板Ｋが露出している領域のことであり、一点鎖線上側のＳｉＯ２領域とは、ＳｉＣ基板Ｋの表面に設けたＳｉＯ２マスクおよびその後堆積したＳｉＯ２膜が覆っている領域のことである。同図に示されるように、トレンチ天井部の表面に厚いＳｉＯ２膜が形成された傘状の部分はほとんどエッチングされずに残る一方、保護膜としてのＳｉＯ２膜があまり堆積していなかった側壁は抉られるような、歪な形状でエッチングされている様子がわかる。
　このとき、ＳｉＣのエッチング深さは２．０４μｍであった。これに対して、ＳｉＯ２マスクは、初期膜厚が１．９５μｍ、エッチング後の残り膜厚が２．０４μｍ（エッチング後の膜厚は初期より厚くなった）であり、ＳｉＣとＳｉＯ２マスクとの選択比は無限大となった。
　しかしながら、図８のようなエッチング構造では、側壁のエッチング形状が歪んでおり、形状精度が悪いため、内部に絶縁膜や電極を埋め込む際に巣が発生して側壁の膜厚が不均一になり易く、漏電の原因となるなど製品不良を招く。このため、マスク選択比が高いとしても実用的なエッチング構造とは言えない。
　そこで、本願発明者らは、鋭意研究の結果、ＳＦ６ガスとＳｉＣｌ４ガスとを同時に供給することにより、ＳｉＣエッチング時に自然に生じるＳｉとＯ２との反応によるＳｉＯ２堆積と、ＳｉＣｌ４ガスの供給によるＳｉＯ２堆積とを並行して進め、マスク選択比の向上とエッチング構造の形状改善とを図ることに成功した。
　具体的には、保護膜形成時の処理条件として、保護膜形成時間を３秒間、ＳＦ６ガスの供給流量を５ｓｃｃｍ、ＳｉＣｌ４ガスの供給流量を５ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの供給流量を６００ｓｃｃｍ、コイル３１に供給する高周波電力を１０００Ｗ、基台１５に供給する電力を７００Ｗ、処理チャンバ１１内の圧力を１．５Ｐａとし、続くエッチング時の処理条件として、エッチング時間を６秒間、ＳＦ６ガスの供給流量を１０ｓｃｃｍ、Ａｒガスの供給流量を６０ｓｃｃｍ、コイル３１に供給する高周波電力を２５００Ｗ、基台１５に供給する電力を７００Ｗ、処理チャンバ１１内の圧力を４Ｐａに設定した。
　この結果を図９に模式的に示す。同図中、一点鎖線下側のＳｉＣ領域とは、ＳｉＣ基板Ｋが露出している領域のことであるのに対し、一点鎖線上側のＳｉＯ２領域とは、ＳｉＣ基板Ｋの表面をＳｉＯ２膜が覆っている領域のことである。同図に示されるように、ボウイング形状やサブトレンチのない良好な形状のエッチング構造が得られていることがわかる。このとき、ＳｉＣのエッチング深さは、１．０３μｍであったのに対し、マスクは初期膜厚が１．９５μｍ、エッチング後の残り膜厚は１．８９μｍであった。すなわち、マスクのエッチング量は１．９５μｍ－１．８９μｍ＝０．０６μｍであり、対ＳｉＯ２マスク選択比（１．０３／０．０６）は約１７．２であった。
　このように、ＳＦ６ガスとＳｉＣｌ４ガスとを同時に供給することにより、ＳｉＣエッチング時に自然に生じるＳｉとＯ２との反応によるＳｉＯ２堆積と、ＳｉＣｌ４ガスの供給によるＳｉＯ２堆積とを並行して進め、マスク選択比の向上とエッチング構造の形状改善とを同時に実現することができる。図６から図９の実施例における処理条件を表にまとめたものが図１０である。
　更に、上例では、Ｏ２ガスを処理チャンバ１１内に供給し、酸化シリコン膜を保護膜として形成するようにしたが、Ｏ２ガスに代えてＮ２ガスを処理チャンバ１１内に供給し、窒化シリコン（例えば、ＳｉＮｘ）膜を保護膜として形成するようにしても良い。
　また、エッチング対象基板Ｋとして、４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を持つ炭化珪素基板を一例に挙げたが、エッチング対象基板Ｋは、４Ｈ－ＳｉＣ以外の結晶構造を持つ炭化珪素基板であっても良い。更に、上例では、前記エッチング装置１を用いて本発明に係るエッチング方法を実施したが、このエッチング方法の実施には、他の構造を備えたエッチング装置を用いても良い。
　この他、上例で用いたフッ素系ガス（ＳＦ６ガス）に代えて、例えば、Ｃｌ２ガスやＢＣｌ３ガス、ＣＣｌ４ガス、ＳｉＣｌ４ガスなどの塩素系ガスを用いても上述した効果と同一の効果を得ることができるため、このような塩素系ガスを用い、上記と同様にして炭化珪素基板Ｋをエッチングするようにしても良い。
　１　　エッチング装置
　１１　処理チャンバ
　１５　基台
　２０　排気装置
　２５　ガス供給装置
　２６，２７，２８　ガス供給部
　３０　プラズマ生成装置
　３１　コイル
　３２，３５　高周波電源
　Ｋ　　炭化珪素基板

Claims (7)

  1. 　処理チャンバ内の基台上に載置された炭化珪素基板をエッチングするエッチング方法であって、
    　前記炭化珪素基板を２００℃以上に加熱し、フッ素系ガスを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、前記基台に高周波電力を供給してバイアス電位を与え、前記炭化珪素基板をエッチングする第１の工程と、
    　少なくとも、前記炭化珪素基板に、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を形成する処理を含む第２の工程とを交互に繰り返して実施するようにしたことを特徴とするエッチング方法。
  2. 　前記第１の工程では、前記炭化珪素基板を等方的にエッチングし、
    　前記第２の工程では、前記炭化珪素基板を２００℃以上に加熱し、フッ素系ガスと酸素ガス又は窒素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、前記基台に高周波電力を供給してバイアス電位を与え、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を保護膜として前記炭化珪素基板に形成しつつ該炭化珪素基板をエッチングすることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 　前記第２の工程では、酸素ガス又は窒素ガスを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、前記基台に３００Ｗ以上の高周波電力を供給してバイアス電位を与えるようにしたことを特徴とする請求項２記載のエッチング方法。
  4. 　前記第１の工程では、フッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のエッチング方法。
  5. 　前記第１の工程では、フッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、前記酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの１．２５倍以下とし、
    　前記第２の工程では、フッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するとともに、前記酸素ガスの供給流量をフッ素系ガスの供給流量の０．７５倍以上とするようにしたことを特徴とする請求項２に記載のエッチング方法。
  6. 　前記第２の工程では、シリコン系ガスと酸素ガス又は窒素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、前記炭化珪素基板に酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を保護膜として形成することを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
  7. 　前記第１の工程では、フッ素系ガスと酸素ガスとを含む処理ガスを前記処理チャンバ内に供給してプラズマ化するようにしたことを特徴とする請求項６記載のエッチング方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044975A (ja) * 2012-08-24 2014-03-13 Panasonic Corp ＳｉＣ基板のエッチング方法
JP2015073081A (ja) * 2013-09-05 2015-04-16 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 プラズマエッチング方法
JP2015099820A (ja) * 2013-11-18 2015-05-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ＳｉＣ基板のエッチング方法
JP2015162630A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 炭化珪素半導体素子の製造方法
JP2018182104A (ja) * 2017-04-14 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP2018182103A (ja) * 2017-04-14 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
RU2708812C1 (ru) * 2019-05-08 2019-12-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Способ обработки поверхности пластин карбида кремния в низкотемпературной индуктивно-связанной плазме

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9484376B2 (en) * 2014-05-30 2016-11-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor isolation structure and manufacturing method thereof
KR102203460B1 (ko) 2014-07-11 2021-01-18 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자의 제조방법
US9691625B2 (en) * 2015-11-04 2017-06-27 Lam Research Corporation Methods and systems for plasma etching using bi-modal process gas composition responsive to plasma power level
JP7071850B2 (ja) * 2017-05-11 2022-05-19 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
US10483118B2 (en) * 2017-05-11 2019-11-19 Tokyo Electron Limited Etching method
JP2018200925A (ja) * 2017-05-25 2018-12-20 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法およびエッチング装置
JP2017214936A (ja) * 2017-09-11 2017-12-07 住友重機械工業株式会社 クライオポンプシステム、及びクライオポンプシステムの運転方法
CN108063088B (zh) * 2017-10-30 2020-06-19 中国科学院微电子研究所 SiC衬底的图形化方法
GB201810387D0 (en) * 2018-06-25 2018-08-08 Spts Technologies Ltd Method of plasma etching
CN110277315A (zh) * 2019-05-13 2019-09-24 全球能源互联网研究院有限公司 一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法
JP7577865B2 (ja) 2022-04-18 2024-11-05 株式会社日立ハイテク プラズマ処理方法
WO2024020152A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Lam Research Corporation High aspect ratio carbon etch with simulated bosch process
CN115376909A (zh) * 2022-08-29 2022-11-22 北京北方华创微电子装备有限公司 刻蚀方法和碳化硅电子器件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005064392A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Neomax Co Ltd ＳｉＣ単結晶基板の製造方法
JP2007324503A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Fuji Electric Holdings Co Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2010103358A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Denso Corp 半導体装置の製造方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5810837A (ja) * 1981-07-13 1983-01-21 Mitsubishi Electric Corp 配線層の形成方法
JPS62216335A (ja) * 1986-03-18 1987-09-22 Fujitsu Ltd ドライエツチング方法
JP2586013B2 (ja) * 1986-09-16 1997-02-26 ソニー株式会社 シリコン用エッチング方法
JPH0817170B2 (ja) * 1988-07-28 1996-02-21 富士通株式会社 半導体装置のエッチング方法
DE4423068C1 (de) * 1994-07-01 1995-08-17 Daimler Benz Ag Feldeffekt-Transistoren aus SiC und Verfahren zu ihrer Herstellung
US6818250B2 (en) * 2000-06-29 2004-11-16 The Regents Of The University Of Colorado Method for forming SIO2 by chemical vapor deposition at room temperature
US6821900B2 (en) * 2001-01-09 2004-11-23 Infineon Technologies Ag Method for dry etching deep trenches in a substrate
US6743727B2 (en) * 2001-06-05 2004-06-01 International Business Machines Corporation Method of etching high aspect ratio openings
JP2004128063A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US6967176B1 (en) 2002-10-11 2005-11-22 University Of South Florida Method for making silicon containing dielectric films
US7780793B2 (en) * 2004-02-26 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Passivation layer formation by plasma clean process to reduce native oxide growth
JP2006021986A (ja) * 2004-06-08 2006-01-26 Fujitsu Ltd 炭化珪素材料を加工する方法
US7888685B2 (en) * 2004-07-27 2011-02-15 Memc Electronic Materials, Inc. High purity silicon carbide structures
JP4459877B2 (ja) * 2004-08-12 2010-04-28 住友精密工業株式会社 エッチング方法及びエッチング装置
JP4516538B2 (ja) * 2006-03-01 2010-08-04 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置の製造方法
US20070232070A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Stephan Wege Method and device for depositing a protective layer during an etching procedure
JP2008135534A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Toyota Motor Corp 有底の溝を有する半導体基板の製造方法
JP5135885B2 (ja) 2007-05-24 2013-02-06 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
RU2010130570A (ru) * 2007-12-21 2012-01-27 Солвей Флуор Гмбх (De) Способ получения микроэлектромеханических систем
JP2009182059A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Toshiba Corp ドライエッチング方法
JP5493275B2 (ja) * 2008-02-27 2014-05-14 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP5484325B2 (ja) * 2008-06-13 2014-05-07 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法
JP5607881B2 (ja) * 2008-12-26 2014-10-15 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法
JP5179455B2 (ja) * 2009-10-27 2013-04-10 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 プラズマエッチング方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005064392A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Neomax Co Ltd ＳｉＣ単結晶基板の製造方法
JP2007324503A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Fuji Electric Holdings Co Ltd 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP2010103358A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Denso Corp 半導体装置の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.R.FLEMISH: "Smooth etching of single crystal 6H-SiC in an electron cyclotron resonance plasma reactor", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 64, no. 17, 25 April 1994 (1994-04-25), pages 2315 - 2317, XP002021930 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044975A (ja) * 2012-08-24 2014-03-13 Panasonic Corp ＳｉＣ基板のエッチング方法
JP2015073081A (ja) * 2013-09-05 2015-04-16 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 プラズマエッチング方法
JP2016119484A (ja) * 2013-09-05 2016-06-30 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 プラズマエッチング方法
JP2018006773A (ja) * 2013-09-05 2018-01-11 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 プラズマエッチング方法
JP2015099820A (ja) * 2013-11-18 2015-05-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ＳｉＣ基板のエッチング方法
JP2015162630A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 炭化珪素半導体素子の製造方法
JP2018182104A (ja) * 2017-04-14 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP2018182103A (ja) * 2017-04-14 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
RU2708812C1 (ru) * 2019-05-08 2019-12-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Способ обработки поверхности пластин карбида кремния в низкотемпературной индуктивно-связанной плазме

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