JP2016219786A - ドライエッチング方法、ドライエッチング剤及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献3には、CxHyFz(式中、xは3、4又は5を表し、y、zはそれぞれ独立して、正の整数を表し、かつ、y>zである。以下にて同じ。)で表される飽和フッ素化炭化水素を含むことを特徴とするプラズマエッチング方法が開示されている。
実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスのみからなるドライエッチング剤をプラズマ化させて得られるプラズマガスを用いて、フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコンに対してシリコン窒化物を選択的にエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
[発明2]
前記ドライエッチング剤は、H2、HF、HI、HBr、HCl、NH3、CF4、CF3H、CF2H2、CFH3、C2F6、C2F4H2、C2F5H、C3F8、C3F7H、C3F6H2、C3F5H3、C3F4H4、C3F3H5、C3F5H、C3F3H、C3ClF3H、C4F8、C4F6、C5F8及びC5F10からなる群より選ばれる少なくとも1種の添加ガスをさらに含み、
実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスと前記添加ガスのみからなるドライエッチング剤をプラズマ化させて得られるプラズマガスを用いて、フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコンに対してシリコン窒化物を選択的にエッチングすることを特徴とする発明1に記載のドライエッチング方法。
[発明3]
酸化性ガスの含有量が、1,3,3,3−テトラフルオロプロペンに対して、1000体積ppm未満であることを特徴とする発明1又は2に記載のドライエッチング方法。
[発明4]
前記不活性ガスがN2、He、Ar、Ne、Kr及びXeからなる群より選ばれる少なくとも1種の不活性ガスであることを特徴とする発明1〜3のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
[発明5]
1,3,3,3−テトラフルオロプロペンの含有量が、前記ドライエッチング剤の総量に対して1体積%以上50体積%以下であることを特徴とする発明1〜4のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
[発明6]
実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスのみからなるドライエッチング剤。
[発明7]
実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスと添加ガスのみからなり、
前記添加ガスは、H2、HF、HI、HBr、HCl、NH3、CF4、CF3H、CF2H2、CFH3、C2F6、C2F4H2、C2F5H、C3F8、C3F7H、C3F6H2、C3F5H3、C3F4H4、C3F3H5、C3F5H、C3F3H、C3ClF3H、C4F8、C4F6、C5F8及びC5F10からなる群より選ばれる少なくとも1種のガスであり、
フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコンに対してシリコン窒化物を選択的にエッチングすることを特徴とするドライエッチング剤。
[発明8]
酸化性ガスの含有量が、1,3,3,3−テトラフルオロプロペンに対して、1000体積ppm未満であることを特徴とする発明6又は7に記載のドライエッチング剤。
[発明9]
フォトレジスト膜、シリコン酸化物膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化物膜を有するシリコン基板に対して、発明1〜5のいずれかに記載のドライエッチング方法を適用して、選択的に前記シリコン窒化膜をエッチングする工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
[発明10]
シリコン基板に、シリコン酸化物膜とシリコン窒化物膜の積層膜を形成する工程と、
前記積層膜に、貫通孔を形成する工程と、
前記積層膜に、発明1〜5のいずれかに記載のドライエッチング方法を適用して、前記シリコン酸化物膜に対して、前記シリコン窒化物膜を選択的にエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
本発明によるドライエッチング方法では、実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスのみからなるドライエッチング剤、又は、実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスと添加ガスのみからなるドライエッチング剤を用いてプラズマエッチングを行うことにより、SiO2、p−Si、及びPRに対してSiNを選択的にエッチングを行う事を特徴とする。
SiN+CxHyFz→SiF4+CF4+HCN (式1)
(エッチング工程)
図1は、実施例・比較例で用いた反応装置10の概略図である。チャンバー11内には、ウエハを保持する機能を有しステージとしても機能する下部電極14と、上部電極15と、圧力計12が設置されている。また、チャンバー11上部には、ガス導入口16が接続されている。チャンバー11内は圧力を調整可能であると共に、高周波電源(13.56MHz)13によりドライエッチング剤を励起させることができる。これにより、下部電極14上に設置した試料18に対し励起させたドライエッチング剤を接触させ、試料18をエッチングすることができる。ドライエッチング剤を導入した状態で、高周波電源13から高周波電力を印加すると、プラズマ中のイオンと電子の移動速度の差から、上部電極15と下部電極14の間にバイアス電圧と呼ばれる直流電圧が発生させることができるように構成されている。チャンバー11内のガスはガス排出ライン17を経由して排出される。
1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO−1234ze(E))、及びArの割合を変えた以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。各実施例の条件と評価結果を表1に示す。
エッチング剤として、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO−1234ze(E))、添加ガスとして1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン(HFO−1225zc)及び不活性ガスとしてArをそれぞれ、総流量に対して1%、89%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。その結果、SiNのエッチング速度は、16.1nm/min.であり、SiO2のエッチング速度は0.3nm/min.であった。従って、SiO2のSiNに対する選択比は、53.7であった。なお、それ以外の膜についてはエッチングの進行は認められなかった。従って、選択比は無限大であった。
エッチング剤として、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO−1234ze(E))、添加ガスとして水素ガス及び不活性ガスとしてArをそれぞれ、総流量に対して1%、89%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。その結果、を表1に示す。
エッチング剤として、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(HFO−1234ze(E))、O2及びArをそれぞれ、総流量に対して10%、1%、89%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。その結果、SiNのエッチング速度は、19.8nm/min.であり、SiO2のエッチング速度は11.2nm/min.であった。従って、SiO2のSiNに対する選択比は、1.8であった。なお、それ以外の膜についてはエッチングの進行は認められなかった。従って、選択比は無限大であった。
エッチング剤として、2−フルオロブタン、添加ガスとしてO2、不活性ガスとしてArをそれぞれ、総流量に対して10%、10%及び80%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。その結果、SiNのエッチング速度は、9.8nm/min.、p−Siのエッチング速度は0.2nm/min.であり、それ以外の膜についてはエッチングの進行は認められなかった。従って、SiO2のSiN及びPRに対する選択比は、無限大であり、p−Siに対する選択比は49であった。
エッチング剤として、フルオロメタン、添加ガスとしてO2、不活性ガスとしてArをそれぞれ、総流量に対して10%、3%及び87%で混合した以外は実施例1と同じ条件でエッチングを行った。その結果、SiN、SiO2、p−Si及びPRのエッチング速度は、それぞれ、12.1nm/min.、10.5nm/min.、7.3nm/min.、及び46.1nm/min.であった。従って、SiO2、P−Si及びPRのSiNに対する選択比は、それぞれ、1.1、1.7、及び0.3であった。
11 チャンバー
12 圧力計
13 高周波電源
14 下部電極
15 上部電極
16 ガス導入口
17 ガス排出ライン
18 試料
Claims (10)
- 実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスのみからなるドライエッチング剤をプラズマ化させて得られるプラズマガスを用いて、フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコンに対してシリコン窒化物を選択的にエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
- 前記ドライエッチング剤は、H2、HF、HI、HBr、HCl、NH3、CF4、CF3H、CF2H2、CFH3、C2F6、C2F4H2、C2F5H、C3F8、C3F7H、C3F6H2、C3F5H3、C3F4H4、C3F3H5、C3F5H、C3F3H、C3ClF3H、C4F8、C4F6、C5F8及びC5F10からなる群より選ばれる少なくとも1種の添加ガスをさらに含み、
実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスと前記添加ガスのみからなるドライエッチング剤をプラズマ化させて得られるプラズマガスを用いて、フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコンに対してシリコン窒化物を選択的にエッチングすることを特徴とする請求項1に記載のドライエッチング方法。 - 酸化性ガスの含有量が、1,3,3,3−テトラフルオロプロペンに対して、1000体積ppm未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載のドライエッチング方法。
- 前記不活性ガスがN2、He、Ar、Ne、Kr及びXe群より選ばれる少なくとも1種の不活性ガスであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
- 1,3,3,3−テトラフルオロプロペンの含有量が、前記ドライエッチング剤の総量に対して1体積%以上50体積%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のドライエッチング方法。
- 実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスのみからなるドライエッチング剤。
- 実質的に1,3,3,3−テトラフルオロプロペンと不活性ガスと添加ガスのみからなり、
前記添加ガスは、H2、HF、HI、HBr、HCl、NH3、CF4、CF3H、CF2H2、CFH3、C2F6、C2F4H2、C2F5H、C3F8、C3F7H、C3F6H2、C3F5H3、C3F4H4、C3F3H5、C3F5H、C3F3H、C3ClF3H、C4F8、C4F6、C5F8及びC5F10からなる群より選ばれる少なくとも1種のガスであり、
フォトレジスト、シリコン酸化物、シリコンに対してシリコン窒化物を選択的にエッチングすることを特徴とするドライエッチング剤。 - 酸化性ガスの含有量が、1,3,3,3−テトラフルオロプロペンに対して、1000体積ppm未満であることを特徴とする請求項6又は7に記載のドライエッチング剤。
- フォトレジスト膜、シリコン酸化物膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化物膜を有するシリコン基板に対して、請求項1〜5のいずれかに記載のドライエッチング方法を適用して、選択的に前記シリコン窒化膜をエッチングする工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- シリコン基板に、シリコン酸化物膜とシリコン窒化物膜の積層膜を形成する工程と、
前記積層膜に、貫通孔を形成する工程と、
前記積層膜に、請求項1〜5のいずれかに記載のドライエッチング方法を適用して、前記シリコン酸化物膜に対して、前記シリコン窒化物膜を選択的にエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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