Abstract
Silicon shallow trenches applied to the STI (Shallow Trench Isolation) of integrated circuits were etched using inductively coupled $Cl_2$ and HBr/$Cl_2$ plasmas and the effects of process parameters on the etch profiles of silicon trenches and the physical damages on the trench sidewall and bottom were investigated. The increase of inductive power and bias voltage in $Cl_2$ and HBr/$Cl_2$ plasmas increased polysilicon etch rates in general, but reduced the etch selectivities over nitride. In case of $Cl_2$ plasma, low inductive power and high bias voltage showed an anisotropic trench etch profile, and also the addition of oxygen or nitrogen to chlorine increased the etch anisotropy. The use of pure HBr showed a positively angled etch profile and the addition of $Cl_2$ to HBr improved the etch profile more anisotropically. HRTEM study showed physical defects formed on the silicon trench surfaces etched in $Cl_2/N_2$ or HBr/ $Cl_2$ plasmas.
고밀도 유도결합 $Cl_2$ 및 HBr/$Cl_2$ 플라즈마를 이용하여 차세대 반도체 집적회로에 사용가능한 STI(Shallow Trench Isolation)구조에서 trench 식각시 trench etch profile 및 격자손상에 영향을 미치는 공정변수의 효과에 대하여 연구하였다. 식각결과 $Cl_2$만을 사용한 경우에는 trench 식각공정 동안 화학적 측면식각의 증가로 인하여 등방성 식각이 얻어지고 이는 유도입력 전력이 증가하고 바이어스 전압이 감소함에 따라 이의 경향이 증가하였다. 측면식각의 정도는 $Cl_2$에 $N_2$ 및 $O_2$의 첨가에 따라 감소하였다. 순수 HBr을 사용한 경우에 있어서는 Br 라디칼이 Cl 라디칼에 비하여 자발적인 실리콘 식각의 민감도가 감소하여 positive angle의 식각형상이 얻어졌으며 HBr내에 $Cl_2$의 증가에 따라 이방성 식각이 얻어졌 다. 물리적인 격자손상을 투과전자현미경으로 관찰한 결과 <$Cl_2/N_2$및 HBr을 함유한 식각가 스를 사용한 경우에 trench표면에서 결함이 관찰되었다.
