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半導体用語集

側壁保護膜

英語表記：sidewall passivation films

<p>プラズマ中のガス分子や中性活性種など中性の反応粒子は、熱運動速度で基板表面に等方的に入射し、パターン底部のみならず側壁にも到達する。中性活性種によるパターン側壁のエッチングは、n+多結晶SiやAlエッチングなどでは無視できず、アンダカット を生し異方性形状はえられない。</p><p>一方、プラズマ中の正イオンは、基板表面上に形成された空間電荷層であるシース内の電界で加速され、表面にほほ垂直に入射するため、主としてパターン底部に到達する。しかし実際には、プラズマ中の熱運動による速度分布の広がり、シース内での中性粒子 (主にガス分子) との衝突による散乱、およびパターン表面の局所的な電荷蓄積 (チャージアップ) による電界の曲がりなどに起因して、わずかながら側壁にもイオンが照射され(斜め入射イオン)横方向のエッチングが生じる。</p><p>側壁保護膜は、エッチング中のパターン側壁に形成される薄膜や吸着層であり、中性の反応活性種や斜め入射イオンのアタックから側壁を保護し、側壁におけるエッチング反応を阻害する。その結果、パターン底面でのイオンアシスト反応による垂直方向のエッチングが優勢となり、アンダカットの生じない高精度の異方性エッチングが可能となる。</p><p>側壁保護の効果は、多くの場合、エッチング反応生成物やスパッタされたレジスト物質、あるいはそれらの分解種の再吸着・堆積により形成される重合膜、またフルオロカーボンなど堆積性ガスを含む反応系では、さらにガス分子の分解種の吸着・堆積により形成される重合膜によってえられる。しかし側壁保護のプロセスは必ずしも重合膜を必要とせず、微量の酸素や窒素の吸着・反応により形成される薄い表面酸化層や窒化層なども、エッチング反応を抑制し同様の役割を果たす。</p><p>側壁保護膜の厚みは一般的に、重合膜で数 nm程度、酸化層や窒化層で1～数原子層程度である。重合膜堆積がいっそう促進され厚い側壁保護膜が形成されるエッチング条件下では、パターン側壁は順テーパ形状になる。このようなテーパエッチングは、poly-Siゲートエッチング、Siトレンチエッチング、Al配線工ッチング、およびSi02コンタクトホール・ビアホールエッチングなど多くのプロセスで必要に応じて用いられ、約60～90°の範囲で側壁のテーパ角を制御することができる。</p><p>以上のように、側壁保護膜はエッチングの加工形状や寸法精度に重大な影響を及ほすため、イオンアシスト反応とともに、その機構の理解と制御が高精度の異方性エッチングには不可欠である。なお、重合膜堆積や表面酸化・窒化による保護膜形成は、パターン側壁のみならず、パターン底部の被エッチング材科表面や下地材料膜表面、あるいはレジストマスク表面でも生じ、エッチング速度や選択性にも影響を及ぼす。</p>

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