JP2002507057A - 反射防止被覆の選択的エッチング法 - Google Patents
反射防止被覆の選択的エッチング法Info
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Abstract
Description
電体反射防止被覆またはDARCとも呼ぶ)を、その下にある酸化物層を過度に
エッチングせずに、エッチングする方法に関する。
ために使用する。説明のために、図1に関して、部分的に完成した集積回路を示
す。半導体基材10の中および上に電界酸化物区域(field oxide region)11が
形成されている。ポリシリコンまたはポリサイド(polycide)ゲート電極14が形
成されている。誘電体層16がゲート電極を被覆している。酸化物層20、典型
的にはホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、を誘電体層16の上に成長させる。
フォトレジストの層を酸化物層20の上に塗布し、パターン化し、マスクを形成
する。酸化物層20の反射表面および使用する深紫外光22の強度のために、光
線22がフォトレジスト層(PR)の上に反射され、過剰露光を引き起こす。得
られるフォトレジストマスクはその中に切込を有する。従って、その後に続く層
がフォトレジストマスクによりパターン化され、エッチングされると、図2の上
面図に示す様に、切込24が生じる。
を一般的に使用する。DARC24は、一般的に大部分がSiで構成され、次に
多い元素がOであり、残りがNである。露光の後、DARCは湿式エッチングを
使用して除去される。 湿式エッチング溶液は、BPSGの様な酸化ケイ素を大きく、時として優先的
に、攻撃する。従って、湿式エッチングを行なう時、特にBPSGを使用する場
合、下側にある酸化物層20が過剰に除去されることがある。これが起こると、
図4に示す様に、DARC24の張出しが形成される。この張出しは、その後に
続く堆積作業(例えばDARC24が上に伸びている空洞の中に層を堆積させる
場合)、を妨害するか、またはそれと反作用することがある。
使用する。Wei et al.の米国特許第5,449,639号は、過酸化水素、アン
モニア、および水の溶液を使用して金属をエッチングする方法を記載している。
Izumi et al.の米国特許第5,022,961号は、フッ化水素酸(HF)また
は他のハロゲン化物含有物質をアルコールと組み合わせて使用する、ケイ素の熱
酸化物被膜のエッチングに関する。Maeda et al.の米国特許第4,746,39
7号は、フッ素含有物質およびアルコール、ケトンまたはカルボン酸を使用して
SiO2 被膜をエッチングする方法を開示している。 しかし、隣接する酸化物の腐食を防止し、または最少に抑えながら、DARC
を選択的にエッチングする様に設計された方法が依然として必要とされている。
Cを優先的にエッチングし、DARCが酸化物よりも高い速度でエッチングされ
ることを意味する。本発明は、DARCの様な反射防止被覆を選択的にエッチン
グする方法を提供する。 本発明の一態様では、イオン化し得るフッ素含有化合物と酸または塩基の溶液
を使用してDARCを選択的にエッチングする。好ましい実施態様では、エッチ
ング剤は、約35〜40重量%のNH4Fおよび約0.9〜5.0重量%のH3 PO4の水溶液からなる。
ッチング率を>1にする。この方法の好ましい実施態様では、約1部の過酸化水
素(H2O2)を、30〜300部の、約39.2〜39.9重量%のフッ化ア
ンモニウム、および約0.9重量%のリン酸を水溶液中に含んでなるエッチング
剤に加える。本方法の別の好ましい実施態様は、約1部のTMAH(25重量%
の水酸化テトラメチルアンモニウムおよび75重量%の水溶液、好ましくは水)
および約6〜7部の水溶液、好ましくは水、を含んでなるエッチング剤を使用す
る。 本発明のさらに別の態様では、エッチング剤のpHレベルを11〜14に引き
上げる。 本発明のこれらの、および他の目的、特徴および利点は、下記の、本発明の好
ましい実施態様の詳細な説明から明らかである。
チングする方法に関する。従って、本発明は、DARCを除去し、酸化物を保存
することが望ましいすべての分野に広く適用できる。 さらに、本発明には湿式エッチングが関与する。湿式エッチングでは、エッチ
ングすべき表面上に、液体形態の化学エッチング剤を、スプレーまたは浸漬によ
り、塗布する。次いで、エッチング剤の濃度および所望のエッチング深度に応じ
て所望の時間、エッチング剤を表面と接触させておく。所望の時間が経過した後
、典型的にはエッチングした表面を脱イオン水で濯ぐことにより、化学エッチン
グ剤を除去する。 用語「エッチング剤」は、標的とする材料の層を溶解させるのに使用する化学
薬品を意味する。用語「基材」は、半導体ウェハーにおける半導体材料の最も下
側の層を意味する。用語「半導体デバイス構造」は、基材上に製作される、すべ
てのゲート、ダイオード、接合部、抵抗、コンデンサー、絶縁体、および接点を
含むすべての構造を意味する。
コンで構成される基材10からなる、部分的に完成した集積回路の一部を示す。 基材10の中および上に、電界酸化物区域11およびポリシリコンまたはポリ
サイドゲート電極14の様な半導体デバイス構造が形成されている。半導体デバ
イス構造の上に、厚い絶縁誘電体層16が堆積している。次いで、誘電体層16
の上に酸化物層20を成長させる。好ましい実施態様では、酸化物層はホウリン
ケイ酸ガラス(BPSG)で構成されるが、他の酸化物、例えばリンケイ酸ガラ
ス(PSG)、等も使用できる。次に、典型的には化学的気相堆積法により、D
ARC層24を酸化物層20の上に堆積させる。 DARC層24は、一般的に大部分がSiで構成され、次に多い元素がOであ
り、残りがNである。その様な、Si/N/Oから製造される反射防止被覆また
はDARCは無機反射防止被覆と呼ばれ、深紫外光を吸収する。DARCの代表
的な組成物は下記の通りである。 DARC320:Si/O/N原子濃度に関して65%/25%/10%。 I−線DARC:Si/O/N原子濃度に関して54%/36%/10%。 高KDARC:Si>65%、残り=O、N原子濃度、例えばSi/O/N原子
濃度に関して70%/20%/10%。 DARC24を塗布した後、フォトレジストPRの層を基材の上に塗布し、パ
ターン化し、フォトレジストマスクを形成する。DARC24は、フォトレジス
トPRの過剰露光を阻止し、フォトレジストを剥離する際の酸化物層20の点食
も防止する。露光完了後、DARC24を除去するのが望ましい。DARCの除
去には湿式エッチングを使用する。
ーカットを引き起こさない様に、酸化物層20よりも、DARCに対して高い選
択性を有するのが好ましい。DARC24のアンダーカットは図4に示す。本発
明の一態様では、イオン化し得るフッ素含有化合物の水溶液を使用し、DARC
を選択的にエッチングする。好ましい実施態様では、エッチング剤は、水溶液中
に10〜40重量%のフッ素化合物を含んでなる。第二の好ましい実施態様では
、エッチング剤は、約35〜40重量%のNH4Fおよび約0.9〜5.0重量
%のH3PO4の水溶液からなる。 これらのフッ素およびフッ化アンモニウム混合物を塗布することにより、DA
RC/BPSGエッチング率>1が達成され、BPSG層を保存しながら、DA
RC24をエッチングすることができる。
さらにDARC/BPSGエッチング率>1が達成される。公知のエッチング剤
には、HCl、HNO3、HF、またはH2SO4を含む化合物があるが、これ
らに限定するものではない。好ましい酸化剤には、O3およびH2O2があるが
、これらに限定するものではない。本方法の好ましい実施態様では、約1重量部
の過酸化水素(H2O2)を、30〜300重量部の、約39.2〜39.9重
量%のフッ化アンモニウム、および約0.9重量%のリン酸を水溶液中に含んで
なるエッチング剤に加える。
を、30〜300重量部の、約39.2〜39.9重量%のフッ化アンモニウム
、約0.9重量%のリン酸、および59.2〜59.9重量%の水を含んでなる
エッチング剤に加える。
トラメチルアンモニウムおよび75重量%の水溶液、好ましくは水)および6〜
7部の水溶液、好ましくは水、を含んでなるエッチング剤を使用する。 この溶液は、5分間で、高KDARCを217〜537オングストロームエッ
チングするが、BPSGは2〜3オングストロームしかエッチングしない。 本発明により、元のエッチング剤に酸化剤を加えることにより、43〜100
オングストローム/分の高KDARCエッチング率が達成される。BPSGと比
較したI−線DARCエッチングに関して、酸化剤で強化されたエッチング剤お
よび元のエッチング剤の相対的なエッチング率を測定すると、元のエッチング剤
はエッチング率または選択性が約1である。従って、元のエッチング剤は、DA
RCおよびBPSGをほぼ同じ速度でエッチングする。本発明により酸化剤で強
化されたエッチング剤は、エッチング率または選択性が>2である。従って、酸
化剤で強化されたエッチング剤は、I−線DARCを、BPSGをエッチングす
る速度の2倍を超える速度でエッチングする。
〜14になる様にpHレベルを増加することにより、DARC/BPSGエッチ
ング率>1をさらに達成することができる。本発明では、エッチング剤の製造に
使用する塩基の濃度を変えることにより、pHレベルを操作することができる。
本方法の好ましい実施態様は、NH4OHを含む水溶液を含んでなる。 上記の実施態様のいずれかを混合または使用する際、温度は重要な変数ではな
い。ほとんどの用途には、19.5〜23.5℃の温度範囲が典型的である。 上記の説明および図面は、本発明の目的、特徴および利点を達成する好ましい
実施態様を説明するだけであって、本発明を制限するものではない。請求項の精
神および範囲に入る本発明の修正はすべて本発明の一部である。
部分的に完成した集積回路の断面図である。
Claims (30)
- 【請求項1】 酸化物と接触している無機反射防止被覆をエッチングする方法であって、 前記無機反射防止被覆にエッチング剤を塗布することを含んでなり、前記エッ
チング剤が、前記無機反射防止被覆を前記酸化物よりも大きな速度でエッチング
することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項2】 前記エッチング剤が、フッ素含有化合物を水溶液中に含んでなるものである、
請求項1に記載のエッチング方法。 - 【請求項3】 前記エッチング剤が、約10〜40重量%のフッ素含有化合物を水溶液中に含
んでなるものである、請求項1に記載のエッチング方法。 - 【請求項4】 前記エッチング剤が、約35〜40重量%のNH4Fおよび約0.9〜5.0
重量%のH3PO4を水溶液中に含んでなるものである、請求項1に記載のエッ
チング方法。 - 【請求項5】 前記エッチング剤が酸化剤をさらに含んでなる、請求項1に記載のエッチング
方法。 - 【請求項6】 前記酸化剤が、O3 およびH2O2からなる群から選択される、請求項5に 記載のエッチング方法。
- 【請求項7】 前記エッチング剤が、約1重量部の過酸化水素(H2O2)、および30〜3
00重量部の、約39.2〜39.9重量%のフッ化アンモニウムおよび約0.
9重量%のリン酸の混合物を水溶液中に含んでなるものである、請求項5に記載
のエッチング方法。 - 【請求項8】 前記エッチング剤がTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を含んでな
る、請求項5に記載のエッチング方法。 - 【請求項9】 前記エッチング剤が、約1部のTMAH(25重量%水酸化テトラメチルアン
モニウムおよび75重量%の水溶液)および約6〜7部の水溶液を含んでなる、
請求項8に記載のエッチング方法。 - 【請求項10】 前記エッチング剤のpHが11を超える、請求項1に記載のエッチング方法。
- 【請求項11】 前記エッチング剤のpHが14未満である、請求項10に記載のエッチング方
法。 - 【請求項12】 前記エッチング剤がNH4OHを含んでなる、請求項9に記載のエッチング方
法。 - 【請求項13】 酸化物と接触している無機反射防止被覆をエッチングする方法であって、 前記無機反射防止被覆にエッチング剤を塗布して、前記無機反射防止被覆を、
前記酸化物の速度を超える速度でエッチングすることを含んでなり、前記エッチ
ング剤が、約35〜40重量%のNH4Fおよび約0.9〜5.0重量%のH3 PO4を含んでなることを特徴とする方法。 - 【請求項14】 酸化物と接触している無機反射防止被覆をエッチングする方法であって、 前記無機反射防止被覆にエッチング剤を塗布して、前記無機反射防止被覆を、
前記酸化物の速度を超える速度でエッチングすることを含んでなり、前記エッチ
ング剤が、約1重量部の過酸化水素(H2O2)、および30〜300重量部の
、約39.2〜39.9重量%のフッ化アンモニウムおよび約0.9重量%のリ
ン酸の混合物を水溶液中に含んでなることを特徴とする方法。 - 【請求項15】 酸化物と接触している無機反射防止被覆をエッチングする方法であって、 前記無機反射防止被覆にエッチング剤を塗布して、前記無機反射防止被覆を、
前記酸化物の速度を超える速度でエッチングすることを含んでなり、前記エッチ
ング剤が、約1部のTMAH(25重量%水酸化テトラメチルアンモニウムおよ
び75重量%の水溶液)および約6〜7部の水溶液を含んでなることを特徴とす
る方法。 - 【請求項16】 半導体基材上の半導体デバイス構造の上に絶縁層を施す工程、 前記絶縁層を通して前記半導体基材および前記半導体デバイス構造への開口部
を設ける工程、 前記絶縁層上および前記開口部中に酸化物層を施す工程、 反射防止層を施す工程、 前記反射防止層上にフォトレジストの層を施す工程、 前記フォトレジスト層をパターン化する工程、 前記反射防止層にエッチング剤を塗布する工程 を含んでなる集積回路の製造方法であって、前記無機反射防止層が前記酸化物層
の速度を超える速度でエッチングされることを特徴とする方法。 - 【請求項17】 前記エッチング剤が、フッ素含有化合物を含んでなる、請求項16に記載の集
積回路の製造方法。 - 【請求項18】 前記エッチング剤が、約10〜40重量%のフッ素含有化合物を水溶液中に含
んでなるものである、請求項17に記載の集積回路の製造方法。 - 【請求項19】 前記エッチング剤が、約35〜40重量%のNH4Fおよび約0.9〜5.0
重量%のH3PO4を水溶液中に含んでなるものである、請求項18に記載の集
積回路の製造方法。 - 【請求項20】 前記酸化物層が、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、リンケイ酸ガラス(P
SG)、および二酸化ケイ素からなる群から選択される、請求項19に記載の集
積回路の製造方法。 - 【請求項21】 前記エッチング剤が酸化剤を含んでなる、請求項16に記載の集積回路の製造
方法。 - 【請求項22】 前記酸化剤が、O3 およびH2O2からなる群から選択される、請求項21 に記載の集積回路の製造方法。
- 【請求項23】 前記エッチング剤が、約1重量部の過酸化水素(H2O2)、および30〜3
00重量部の、約39.2〜39.9重量%のフッ化アンモニウムおよび約0.
9重量%のリン酸の混合物を水溶液中に含んでなる、請求項22に記載の集積回
路の製造方法。 - 【請求項24】 前記酸化物層が、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、リンケイ酸ガラス(P
SG)、および二酸化ケイ素からなる群から選択される、請求項23に記載の集
積回路の製造方法。 - 【請求項25】 前記エッチング剤が、約1部のTMAH(25重量%水酸化テトラメチルアン
モニウムおよび75重量%の水溶液)および約6〜7部の水溶液を含んでなる、
請求項22に記載の集積回路の製造方法。 - 【請求項26】 前記酸化物層が、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、リンケイ酸ガラス(P
SG)、および二酸化ケイ素からなる群から選択される、請求項25に記載の集
積回路の製造方法。 - 【請求項27】 前記エッチング剤のpHが11を超える、請求項16に記載の集積回路の製造
方法。 - 【請求項28】 前記エッチング剤のpHが14未満である、請求項27に記載の集積回路の製
造方法。 - 【請求項29】 前記エッチング剤がNH4OHを含んでなる、請求項28に記載の集積回路の
製造方法。 - 【請求項30】 前記酸化物層が、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)、リンケイ酸ガラス(P
SG)、および二酸化ケイ素からなる群から選択される、請求項29に記載の集
積回路の製造方法。
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