JPH0864574A - 窒化シリコンのエッチング方法 - Google Patents
窒化シリコンのエッチング方法Info
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- JPH0864574A JPH0864574A JP7198311A JP19831195A JPH0864574A JP H0864574 A JPH0864574 A JP H0864574A JP 7198311 A JP7198311 A JP 7198311A JP 19831195 A JP19831195 A JP 19831195A JP H0864574 A JPH0864574 A JP H0864574A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より高い初期のエッチング選択性を有する窒
化シリコンのエッチング方法を提供する。 【構成】 リン酸、硝酸およびフッ化水素酸を有し、ま
た酸化シリコンに対して窒化シリコンまたはシリコンを
選択的に取り除くために使用されるエッチング浴は、初
期の浴にシリコンが加えられたときに初期の選択性が増
大される。シリコンは、ヘキサフルオロケイ酸とアンモ
ニアフルオロケイ酸塩のような溶性シリコン化合物の形
で加えられる。
化シリコンのエッチング方法を提供する。 【構成】 リン酸、硝酸およびフッ化水素酸を有し、ま
た酸化シリコンに対して窒化シリコンまたはシリコンを
選択的に取り除くために使用されるエッチング浴は、初
期の浴にシリコンが加えられたときに初期の選択性が増
大される。シリコンは、ヘキサフルオロケイ酸とアンモ
ニアフルオロケイ酸塩のような溶性シリコン化合物の形
で加えられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化シリコンに対して
窒化シリコンを選択的に取り除くことを含む、集積回路
の製造方法に関するものである。
窒化シリコンを選択的に取り除くことを含む、集積回路
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】集積回路の製造プロセ
スは、ある材料を他の材料に対して選択的に取り除かな
ければならない工程を含んでいる。この取り除きプロセ
スでは、湿式ないし乾式エッチングのいずれかが使用さ
れる。選択された方法に拘らず、取り除かれる材料と取
り除かれない材料の間のエッチングの選択性は高くなけ
ればならない。しかしながら、選択性だけが重要ではな
く、長期にわたる一貫した結果を達成することも重要で
あることを熟練した職人は認識している。
スは、ある材料を他の材料に対して選択的に取り除かな
ければならない工程を含んでいる。この取り除きプロセ
スでは、湿式ないし乾式エッチングのいずれかが使用さ
れる。選択された方法に拘らず、取り除かれる材料と取
り除かれない材料の間のエッチングの選択性は高くなけ
ればならない。しかしながら、選択性だけが重要ではな
く、長期にわたる一貫した結果を達成することも重要で
あることを熟練した職人は認識している。
【０００３】酸化物フィールドと呼ばれる、誘電体領域
は、シリコン（通常、表面上の酸化物パッドと呼ばれ
る、薄い酸化物を有する）上に誘電体マスク層をデポジ
ションし、誘電体マスク層をパターン付けしてシリコン
または酸化物を露出させ、露出させた領域で厚い酸化物
を成長させることによって、集積回路構造内に形成され
る。この厚い酸化物は酸化物フィールドと呼ばれる。マ
スク層のための誘電体としては一般的には窒化シリコン
が選択される。このプロセスはしばしばＬＯＣＯＳと称
され、これはＬｏｃａｌｉｚｅｄ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎに対する公知の頭字語である。
現在の実施技術においては、ポリシリコン層はしばしば
窒化物層の下部に存在する。パターン付けされたストラ
クチャは、Ｐｏｌｙ Ｂｕｆｆｅｒｅｄ ＬＯＣＯＳ
（ＰＢＬ）スタックと称される。よって、窒化シリコン
とポリシリコンの双方は、酸化シリコン上に大きな損傷
を与えることなく、取り除かれなければならない。
は、シリコン（通常、表面上の酸化物パッドと呼ばれ
る、薄い酸化物を有する）上に誘電体マスク層をデポジ
ションし、誘電体マスク層をパターン付けしてシリコン
または酸化物を露出させ、露出させた領域で厚い酸化物
を成長させることによって、集積回路構造内に形成され
る。この厚い酸化物は酸化物フィールドと呼ばれる。マ
スク層のための誘電体としては一般的には窒化シリコン
が選択される。このプロセスはしばしばＬＯＣＯＳと称
され、これはＬｏｃａｌｉｚｅｄ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎに対する公知の頭字語である。
現在の実施技術においては、ポリシリコン層はしばしば
窒化物層の下部に存在する。パターン付けされたストラ
クチャは、Ｐｏｌｙ Ｂｕｆｆｅｒｅｄ ＬＯＣＯＳ
（ＰＢＬ）スタックと称される。よって、窒化シリコン
とポリシリコンの双方は、酸化シリコン上に大きな損傷
を与えることなく、取り除かれなければならない。
【０００４】湿式エッチング技術は、酸化物の存在中に
おいて窒化物とシリコンのブランケット・ストリッピン
グ（blanket stripping ）のために一般的に使用され
る。窒化シリコンは沸騰したリン酸内でエッチングされ
る。エッチング浴内には少量の硝酸が存在する。これら
の浴は、浴内のケイ酸塩濃度がウェハ処理量とともに増
大するために、エージング効果および高い粒子数に影響
されやすい。他の技術では、窒化物とポリシリコンのた
めの別々の浴を使用している。これは必要な浴の数を増
大させるだけでなく、酸化物パッドのピッチング（pitt
ing ）を招いてしまう。
おいて窒化物とシリコンのブランケット・ストリッピン
グ（blanket stripping ）のために一般的に使用され
る。窒化シリコンは沸騰したリン酸内でエッチングされ
る。エッチング浴内には少量の硝酸が存在する。これら
の浴は、浴内のケイ酸塩濃度がウェハ処理量とともに増
大するために、エージング効果および高い粒子数に影響
されやすい。他の技術では、窒化物とポリシリコンのた
めの別々の浴を使用している。これは必要な浴の数を増
大させるだけでなく、酸化物パッドのピッチング（pitt
ing ）を招いてしまう。
【０００５】もちろん、他の環境内でこれらの材料のエ
ッチングをすることも考えられている。Ｓｏｌｉｄ Ｓ
ｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｒｎｓｔ Ｇａｕ
ｌｈｏｆｅｒのエッチング装置とエッチング剤（echan
t）の説明を参照。そこでは、シリコンをエッチングす
るためには硝酸、フッ化水素酸、およびリン酸の３：
１：１の溶液が使用されている。選択性は報告されてお
らず、また化学的な使用状況を最小限度に抑えるために
重要なエッチング溶液の回復についての議論はなんらさ
れていない。
ッチングをすることも考えられている。Ｓｏｌｉｄ Ｓ
ｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｒｎｓｔ Ｇａｕ
ｌｈｏｆｅｒのエッチング装置とエッチング剤（echan
t）の説明を参照。そこでは、シリコンをエッチングす
るためには硝酸、フッ化水素酸、およびリン酸の３：
１：１の溶液が使用されている。選択性は報告されてお
らず、また化学的な使用状況を最小限度に抑えるために
重要なエッチング溶液の回復についての議論はなんらさ
れていない。
【０００６】これらの問題は通常は、リン酸、フッ化水
素酸、および硝酸が存在する浴を使用することにより克
服される。１９９４年５月１０日にＤａｖｉｄ Ｚｉｇ
ｅｒに発行された米国特許第５，３１０，４５７号を参
照。浴の寿命は、フッ化水素酸と硝酸を加えることによ
り延長される。浴は、時間の関数としての比較的一定の
エッチング速度を有している。この特徴は、フッ化水素
酸とエッチング生成物との間の反応に帰するもので、エ
ッチングの化学現象の速度に干渉しない生成品との反応
を招く。硝酸はシリコンを酸化するために必要であると
考えられている。
素酸、および硝酸が存在する浴を使用することにより克
服される。１９９４年５月１０日にＤａｖｉｄ Ｚｉｇ
ｅｒに発行された米国特許第５，３１０，４５７号を参
照。浴の寿命は、フッ化水素酸と硝酸を加えることによ
り延長される。浴は、時間の関数としての比較的一定の
エッチング速度を有している。この特徴は、フッ化水素
酸とエッチング生成物との間の反応に帰するもので、エ
ッチングの化学現象の速度に干渉しない生成品との反応
を招く。硝酸はシリコンを酸化するために必要であると
考えられている。
【０００７】しかしながら、窒化物の酸化物の初期のエ
ッチング選択性は低いことが分かり、９：１の選択性が
観察されており、またこれはエッチング浴内の相対的な
フッ素濃度に依存するものである。このため、より高い
初期のエッチング選択性を有するエッチング方法が望ま
れている。
ッチング選択性は低いことが分かり、９：１の選択性が
観察されており、またこれはエッチング浴内の相対的な
フッ素濃度に依存するものである。このため、より高い
初期のエッチング選択性を有するエッチング方法が望ま
れている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒化シリコン
またはシリコンであり、またリン酸塩，フッ化水素酸
塩，および硝酸を有する湿式エッチング浴内で酸化シリ
コン上に配置された、少なくとも１つの材料の層を有す
るエッチングストラクチャの集積回路の製造方法であ
る。高い初期の選択性を保証するために初期の浴に溶性
シリコンが加えられる。好ましい実施の形態では、初期
のエッチング浴に溶性シリコン化合物が加えられる。こ
のような化合物の例は、ヘキサフルオロケイ酸とアンモ
ニアフルオロケイ酸塩とを含むフルオロケイ酸である。
またはシリコンであり、またリン酸塩，フッ化水素酸
塩，および硝酸を有する湿式エッチング浴内で酸化シリ
コン上に配置された、少なくとも１つの材料の層を有す
るエッチングストラクチャの集積回路の製造方法であ
る。高い初期の選択性を保証するために初期の浴に溶性
シリコンが加えられる。好ましい実施の形態では、初期
のエッチング浴に溶性シリコン化合物が加えられる。こ
のような化合物の例は、ヘキサフルオロケイ酸とアンモ
ニアフルオロケイ酸塩とを含むフルオロケイ酸である。
【０００９】
【実施例】本発明を、酸化物により被覆されたシリコン
面上のシリコン窒化物／ポリシリコンスタックをエッチ
ングする、実施の形態を参照して説明する。このような
スタックは、酸化物フィールドを生成するために多緩衝
層を有するＬＯＣＯＳ（poly buffered LOCOS ）を備え
た半導体集積回路構造シーケンスにおいて使用される。
このようなスタックの構造は当業者には公知であるが、
シーケンスの幾つかの特徴を簡単に概説する。シリコン
ウェハの面上には酸化物パッドが形成されている。ポリ
シリコン層と窒化シリコン層は次いで順次堆積される。
適当な層厚および堆積条件は容易に選択することができ
る。ポリシリコン層と窒化シリコン層は次いで、公知の
リソグラフィックプロセスを使用して、酸化物により被
覆されたシリコン面つまり基板の選択された部分を露出
するためにパターン付けされる。露出された部分は次い
で更に、酸化物フィールドを形成するためにシリコンを
酸化する処理がされる。従来のフィールド酸化プロセス
が使用される。
面上のシリコン窒化物／ポリシリコンスタックをエッチ
ングする、実施の形態を参照して説明する。このような
スタックは、酸化物フィールドを生成するために多緩衝
層を有するＬＯＣＯＳ（poly buffered LOCOS ）を備え
た半導体集積回路構造シーケンスにおいて使用される。
このようなスタックの構造は当業者には公知であるが、
シーケンスの幾つかの特徴を簡単に概説する。シリコン
ウェハの面上には酸化物パッドが形成されている。ポリ
シリコン層と窒化シリコン層は次いで順次堆積される。
適当な層厚および堆積条件は容易に選択することができ
る。ポリシリコン層と窒化シリコン層は次いで、公知の
リソグラフィックプロセスを使用して、酸化物により被
覆されたシリコン面つまり基板の選択された部分を露出
するためにパターン付けされる。露出された部分は次い
で更に、酸化物フィールドを形成するためにシリコンを
酸化する処理がされる。従来のフィールド酸化プロセス
が使用される。
【００１０】技術用語についての幾つかのコメントを述
べる。窒化シリコンおよび酸化シリコンは、通常はそれ
ぞれＳｉ3Ｎ4およびＳｉＯ2 と表現される化合物であ
る。本明細書において使用された酸化シリコンと窒化シ
リコンの用語は、化学量論的な化合物だけでなく、化学
量論的な化合物から逸脱した酸化物と窒化物の化合物を
意味する。本明細書で使用されたポリシリコンは、正し
くアモルファスと考えられる領域を含んでおり、このよ
うな領域は一般的には小さい。
べる。窒化シリコンおよび酸化シリコンは、通常はそれ
ぞれＳｉ3Ｎ4およびＳｉＯ2 と表現される化合物であ
る。本明細書において使用された酸化シリコンと窒化シ
リコンの用語は、化学量論的な化合物だけでなく、化学
量論的な化合物から逸脱した酸化物と窒化物の化合物を
意味する。本明細書で使用されたポリシリコンは、正し
くアモルファスと考えられる領域を含んでおり、このよ
うな領域は一般的には小さい。
【００１１】酸化シリコンに対して窒化シリコンまたは
ポリシリコンをエッチングする前に、エッチング浴にシ
リコンを加えることが望ましいことが分かった。追加の
シリコンは初期のエッチング選択性を増大させる。本発
明の好ましい実施の形態では、溶性シリコン化合物がエ
ッチング浴に加えられる、フルオロケイ酸塩が好都合に
使用される。このような化合物の２つの例としては、ヘ
キサフルオロケイ酸とアンモニアフルオロケイ酸塩があ
る。これらの化合物の両方は、粒子を発生させることな
くリン酸内に容易に溶ける。これらの化合物は窒化シリ
コンとポリシリコンに対するエッチング選択性をそれぞ
れ４０：１と３３：１に増大する。追加のシリコンは使
用が終了するまで初期の使用から浴を安定化し、浴はＤ
ａｖｉｄＺｉｇｅｒに発行された先の特許の教示にした
がって補給される。
ポリシリコンをエッチングする前に、エッチング浴にシ
リコンを加えることが望ましいことが分かった。追加の
シリコンは初期のエッチング選択性を増大させる。本発
明の好ましい実施の形態では、溶性シリコン化合物がエ
ッチング浴に加えられる、フルオロケイ酸塩が好都合に
使用される。このような化合物の２つの例としては、ヘ
キサフルオロケイ酸とアンモニアフルオロケイ酸塩があ
る。これらの化合物の両方は、粒子を発生させることな
くリン酸内に容易に溶ける。これらの化合物は窒化シリ
コンとポリシリコンに対するエッチング選択性をそれぞ
れ４０：１と３３：１に増大する。追加のシリコンは使
用が終了するまで初期の使用から浴を安定化し、浴はＤ
ａｖｉｄＺｉｇｅｒに発行された先の特許の教示にした
がって補給される。
【００１２】上記した実施の形態の種々の変形例を当業
者は容易に想定することができる。例えば、シリコン
は、裸のウェハまたは露出したシリコン面を有する他の
物体をエッチングすることにより浴に加えることもでき
る。更に、溶性の化合物を形成するために浴成分と反応
する化合物も加えても良い。
者は容易に想定することができる。例えば、シリコン
は、裸のウェハまたは露出したシリコン面を有する他の
物体をエッチングすることにより浴に加えることもでき
る。更に、溶性の化合物を形成するために浴成分と反応
する化合物も加えても良い。
Claims (6)
- 【請求項１】 酸化シリコン面を形成する工程と、 前記酸化シリコン面上にストラクチャを形成する工程と
からなり、前記ストラクチャは少なくとも１つの層から
なり、前記層はシリコンと窒化シリコンからなる群から
選ばれた材料からなり、さらに、 リン酸、フッ化水素酸、および硝酸からなるエッチング
浴内でのエッチングにより前記酸化シリコンに対して前
記ストラクチャを選択的に取り除く工程と、 前記取り除きの前に前記浴に溶性シリコンを加える工程
とからなることを特徴とする集積回路の製造方法。 - 【請求項２】 前記ストラクチャが少なくとも２つの層
からなり、前記層の一つが主としてシリコンからなり、
前記層の一つが主として窒化シリコンからなる請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 前記加える工程が、前記浴に溶性シリコ
ン化合物を加えることからなる請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記溶性シリコン化合物がフルオロケイ
酸塩からなる群から選ばれる請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記フルオロケイ酸塩がヘキサフルオロ
ケイ酸とアンモニアフルオロケイ酸塩とからなる群から
選ばれる請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記加える工程が、前記浴内で露出した
シリコン面を有する物体をエッチングすることからなる
請求項２記載の方法。
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