JP2016029717A - エッチング用組成物及びこれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エッチング用組成物は、第1無機酸と、第2無機酸およびシラン化合物を反応させて生成されたシラン無機酸塩と、溶媒とを含む。第2無機酸は、硫酸、発煙硫酸、硝酸、リン酸およびこれらの混合物からなる群より選択されるいずれか一つである。
【選択図】なし
Description
(化学式A1)
前記R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基および炭素数6〜30のアリール基からなる群より選択されるいずれか一つであり、前記R1〜R4のうち少なくとも一つは、ハロゲン原子または炭素数1〜10のアルコキシ基であり、前記nは1〜10の整数である)
本発明の他の一実施例に係るエッチング用組成物は、第1無機酸と、ポリリン酸および下記化学式A1で表されるシラン化合物を反応させて生成されたシラン無機酸塩と、溶媒とを含む。
(化学式A1)
前記R1〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基および炭素数6〜30のアリール基からなる群より選択されるいずれか一つであり、前記R1〜R4のうち少なくとも一つは、ハロゲン原子または炭素数1〜10のアルコキシ基であり、前記R5〜R10のうち少なくとも一つはハロゲン原子または炭素数1〜10のアルコキシ基であり、前記nは1〜10の整数である)
本発明のまた他の一実施例に係る半導体素子の製造方法は、前記エッチング用組成物を用いて行われるエッチング工程を含む。
(化学式A1)
(化学式A2)
(化学式A3−1)
(化学式B1)
(化学式B2)
(化学式B3−1)
(化学式B3−2)
(化学式B3−3)
(化学式B3−4)
(化学式B3−5)
(化学式B3−6)
(化学式B3−8)
(化学式C1)
(化学式C2)
(化学式C1−1)
(化学式C1−2)
(化学式C1−3)
(化学式C1−4)
(化学式C1−5)
(化学式C1−6)
(化学式C1−7)
(化学式C1−8)
(化学式C1−9)
(化学式C1−10)
(化学式C3)
(化学式C4)
(化学式C3−1)
(化学式C5)
(化学式C6)
(化学式C5−1)
<実施例A:エッチング用組成物の製造>
下記表A1に示すように、シラン無機酸塩およびリン酸を組成物の総重量に対して表される各重量比で混合して、エッチング用組成物を製造した。第1無機酸は、85%水溶液を用いた。
<実験例A1:製造されたエッチング用組成物の選択比測定>
前記製造されたエッチング用組成物を用いて157℃のプロセス温度で窒化膜および酸化膜に対するエッチングを行い、薄膜厚さの測定装置である偏光解析器(NANO VIEW、SEMG−1000)を用いて窒化膜および酸化膜のエッチング速度および選択比を測定して、表A2に示す。エッチング速度は、各膜を300秒間エッチングした後、各膜のエッチング処理前の膜厚とエッチング処理後の膜厚の差をエッチング時間(分)で割って算出した数値であり、選択比は酸化膜エッチング速度に対する窒化膜エッチング速度の比を示す。
比較例A1では、リン酸を用いて157℃の処理温度でエッチング速度および選択比を前記実施例のように測定した。また、比較例A2では、リン酸にフッ酸0.05%を添加した混合物を利用して、フッ酸が添加された工程で可能な低温プロセスである130℃の処理温度においてエッチング速度および選択比を測定し、比較例A3では、比較例A2と同じ混合物を用いて、前記実施例と同じ157℃の処理温度でエッチング速度および選択比を測定した。比較例A1〜A3で使用されるリン酸は、85%水溶液である。比較例A1〜A3の評価結果を下記表A3に示す。
実施例A1およびA2で製造されたエッチング用組成物について、リン酸との混合直後(0時間)、および8時間経過後、エッチング用組成物を利用して、窒化膜および酸化膜のエッチング速度および選択比を測定した。比較例A4では、リン酸を用いて前記実施例と同様に窒化膜および酸化膜に対するエッチング速度および選択比を評価した。
下記の表B1に示すように、シラン無機酸塩およびリン酸を組成物の総重量に対して表示される各重量比で混合して、エッチング用組成物を製造した。第1無機酸は、85%水溶液を用いた。
前記製造されたエッチング用組成物を用いて157℃の処理温度で窒化膜および酸化膜に対するエッチングを行い、薄膜厚さの測定装置である偏光解析器(NANO VIEW、SEMG−1000)を用いて窒化膜および酸化膜に対するエッチング速度および選択比を測定して、表B2に示す。エッチング速度は、各膜を300秒間エッチングした後、各膜のエッチング処理前の膜厚とエッチング処理後の膜厚の差をエッチング時間(分)で割って算出した数値であり、選択比は酸化膜エッチング速度に対する窒化膜エッチング速度の比を示す。
比較例B1では、リン酸を用いて157℃の処理温度でエッチング速度および選択比を前記実施例のように測定した。また、比較例B2では、リン酸にフッ酸0.05%を添加した混合物を利用して、フッ酸が添加された工程で可能な低温プロセスである130℃の処理温度においてエッチング速度および選択比を測定し、比較例B3では、比較例B2と同じ混合物を用いて、前記実施例と同じ157℃の処理温度においてエッチング速度および選択比を測定した。比較例B1〜B3で用いられたリン酸は、85%水溶液であった。比較例B1〜B3の評価結果を下記表B3に示す。
<実施例C:エッチング用組成物の製造>
下記の表C1に示すように、シロキサン無機酸塩およびリン酸を組成物の総重量に対する表示の各重量比で混合して、エッチング用組成物を製造した。第1無機酸は、85%水溶液を用いた。
前記実施例C1で製造されたエッチング用組成物を用いて、157℃の処理温度で窒化膜および酸化膜に対するエッチングを行い、薄膜の厚さ測定装置である偏光解析器(NANO VIEW、SEMG−1000)を用いて窒化膜と酸化膜のエッチング速度および選択比を測定して、表C2に示す。エッチング速度は、各膜を300秒間エッチングした後、各膜のエッチング処理前の膜厚とエッチング処理後の膜厚の差をエッチング時間(分)で割って算出した数値であり、選択比は酸化膜エッチング速度に対する窒化膜エッチング速度の比を示す。
比較例C1では、リン酸を用いて157℃の処理温度でエッチング速度および選択比を前記実施例のように測定した。また、比較例C2では、リン酸にフッ酸0.05%を添加した混合物を利用して、フッ酸が添加された工程で可能な低温プロセスである130℃の処理温度においてエッチング速度および選択比を測定し、比較例C3では、比較例C2と同じ混合物を用いて、前記実施例と同じ157℃の処理温度においてエッチング速度および選択比を測定した。比較例C1〜C3で使用されるリン酸は、85%水溶液であった。比較例C1〜C3の評価結果を表C3に示した。
前記実施例C1で製造されたエッチング用組成物について、リン酸との混合直後(0時間)、および8時間経過後、エッチング用組成物を利用して、窒化膜および酸化膜に対するエッチング速度および選択比を測定した。比較例C4では、リン酸を用いて、前記実施例C1と同様に窒化膜および酸化膜のエッチング速度および選択比を評価した。
下記表D1に示すように、シラン無機酸塩およびリン酸を組成物の総重量に対して表示される各重量比で混合して、エッチング用組成物を製造した。リン酸は、85%水溶液を用いた。
前記製造されたエッチング用組成物を用いて157℃のプロセス温度で窒化膜および酸化膜のエッチングを行い、薄膜の厚さ測定装置である偏光解析器(NANO VIEW、SEMG−1000)を用いて窒化膜および酸化膜のエッチング速度および選択比を測定して表D2に示す。エッチング速度は、各膜を300秒間エッチングした後、各膜のエッチング処理前の膜厚とエッチング処理後の膜厚の差をエッチング時間(分)で割って算出した数値であり、選択比は酸化膜エッチング速度に対する窒化膜エッチング速度の比を示す。
比較例D1では、リン酸を用いて157℃のプロセス温度でエッチング速度および選択比を前記実施例のように測定した。また、比較例D2では、リン酸のフッ酸0.05%を添加した混合物を利用して、フッ酸が添加された工程で可能な低温プロセスである130℃のプロセス温度においてエッチング速度および選択比を測定し、比較例D3では、比較例D2と同じ混合物を用いて、前記実施例と同じ157℃のプロセス温度においてエッチング速度および選択比を測定した。比較例D1〜D3で使用されるリン酸は、85%水溶液であった。比較例D1〜D3の評価結果を下記表D3に示す。
Claims (20)
- 第1無機酸と、
第2無機酸とシラン化合物とを反応させて製造された少なくとも一つのシラン無機酸塩と、
溶媒とを含み、
前記第2無機酸は、硫酸、発煙硫酸、硝酸、リン酸、無水リン酸、およびこれらの混合物からなる群より選択されるいずれか一つであり、
前記シラン化合物は、下記化学式1で表される:
化合物であるエッチング用組成物。 - 前記エッチング用組成物は、前記シラン無機酸塩0.01重量%〜15重量%、前記第1無機酸70重量%〜99重量%および残部の溶媒を含むことを特徴とする、請求項1に記載のエッチング用組成物。
- 前記第1無機酸は、硫酸、硝酸、リン酸、ケイ酸、フッ酸、ホウ酸、塩酸、過塩素酸、およびこれらの混合物からなる群より選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項1に記載のエッチング用組成物。
- 前記エッチング用組成物は、前記エッチング用組成物全体に対してアンモニウム系化合物を0.01重量%〜20重量%でさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のエッチング用組成物。
- 前記エッチング用組成物は、前記エッチング用組成物全体に対してフッ素系化合物を0.01重量%〜1重量%でさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のエッチング用組成物。
- 前記エッチング用組成物は、
第1無機酸と、
ポリリン酸とシラン化合物との反応によって生成される少なくとも一つのシラン無機酸塩と、
溶剤と、
を含むエッチング用組成物。 - 前記シラン無機酸塩は、下記化学式2に表される:
化合物を含むことを特徴とする請求項6に記載のエッチング用組成物。 -
前記化学式2で表されるシラン無機酸塩は、前記R2〜R4からなる群より選択されるいずれか一つの水素が、上記化学式3で表される置換基で置換されたものであることを特徴とする、請求項7に記載のエッチング用組成物。 - 第1無機酸と、
リン酸、無水リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、およびこれらの混合物からなる群より選択されるいずれか一つの第2無機酸とシロキサン化合物を反応させて生成されたシロキサン無機酸塩と、
溶媒と、
を含むエッチング用組成物。 -
前記シロキサン無機酸塩は、上記化学式4で表される化合物を含むことを特徴とする請求項9に記載のエッチング用組成物。 -
前記化学式4で表されるシロキサン無機酸塩は、R3〜R11からなる群より選択されるいずれかの水素が、上記化学式5に表される置換基で置換されたものであることを特徴とする請求項10に記載のエッチング用組成物。 - 第1無機酸と、
硫酸、発煙硫酸、およびこれらの混合物からなる群より選択されるいずれか一つの第2無機酸とシロキサン化合物を反応させて生成されたシロキサン無機酸塩と、
溶媒と、
を含むエッチング用組成物。 -
前記シロキサン無機酸塩は、上記化学式6で表される化合物を含むことを特徴とする、請求項12に記載のエッチング用組成物。 -
前記シロキサン無機酸塩は、前記R23〜R25からなる群より選択されるいずれかの水素が上記化学式7で表される置換基で置換されたものであることを特徴とする、請求項13に記載のエッチング用組成物。 - 第1無機酸と、
硝酸を含む第2無機酸とシロキサン化合物を反応させて生成されたシロキサン無機酸塩と、
溶媒と、
を含むエッチング用組成物。 -
前記シロキサン無機酸塩は、上記化学式8で表される化合物を含むことを特徴とする請求項15に記載のエッチング用組成物。 -
前記シロキサン無機酸塩は、前記R33〜R35からなる群より選択されるいずれかの水素が上記化学式9に表示されている置換基で置換されたことを特徴とする請求項16に記載のエッチング用組成物。 -
第1無機酸と、
第2無機酸とシラン化合物を反応させて生成されたシラン無機酸塩と、
第2シラン化合物と、
溶媒と、を含み、
前記第2無機酸は、硫酸、発煙硫酸、硝酸、リン酸、無水リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、およびこれらの混合物からなる群より選択されるいずれか一つであり、
前記第1および第2シラン化合物は、それぞれ独立して、上記化学式10〜11で表される化合物及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるいずれか一つであるエッチング用組成物。 - 前記エッチング用組成物は、前記シラン無機酸塩0.01重量%〜15重量%、前記第1無機酸70重量%〜99重量%、前記第2シラン化合物0.001重量%〜15重量%および残部の溶媒を含むことを特徴とする請求項18に記載のエッチング用組成物。
- 請求項1によるエッチング用組成物を用いて行われるエッチング工程を含む半導体素子の製造方法。
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