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公開番号2025074062
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024188373
出願日2024-10-25
発明の名称シリコン含有膜のエッチング方法、及びこれを含む半導体素子の製造方法
出願人エスケイスペシャルティコンパニーリミテッド
代理人個人,個人
主分類H01L 21/3065 20060101AFI20250502BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、シリコン含有膜のエッチング方法に関し、より詳細は、FNOを含むエッチングガスを使用するシリコン含有膜のエッチング方法、及びこれを含む半導体素子の製造方法に関する。
【解決手段】シリコン含有膜のエッチング方法は、エッチング装置の工程チャンバ内に第1のシリコン含有膜及び第2のシリコン含有膜を含む基板を導入する段階と、工程チャンバに反応ガス及び不活性ガスを含むエッチングガスを供給する段階と、所定の圧力に維持される工程チャンバ内でエッチングガスの活性種を形成させる段階と、エッチングガスの活性種によって、基板上の第1のシリコン含有膜をエッチングする段階と、を含む。反応ガスは、FNOガスを含む。所定の圧力は、第1のシリコン含有膜のエッチング速度の圧力に対する傾きの符号と、第2のシリコン含有膜のエッチング速度の圧力に対する傾きの符号とが相違するように設定される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
シリコン含有膜のエッチング方法であって、
エッチング装置の工程チャンバ内に第１のシリコン含有膜及び第２のシリコン含有膜を含む基板を導入する段階と、
前記工程チャンバに反応ガス及び不活性ガスを含むエッチングガスを供給する段階と、
所定の圧力に維持される前記工程チャンバ内でエッチングガスの活性種を形成させる段階と、
前記エッチングガスの活性種（ｒａｄｉｃａｌ）によって、前記基板上の前記第１のシリコン含有膜をエッチングする段階と、
を含み、
前記反応ガスは、ＦＮＯガスを含み、
前記所定の圧力は、前記第１のシリコン含有膜のエッチング速度の圧力に対する傾きの符号と、前記第２のシリコン含有膜のエッチング速度の圧力に対する傾きの符号とが相違するように設定されるものである、
シリコン含有膜のエッチング方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１のシリコン含有膜及び第２のシリコン含有膜は、互いに相違し、それぞれ独立にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜、及びシリサイド膜のいずれかに選択されるものである、
請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項３】
前記第１のシリコン含有膜は、シリコン窒化膜を含み、
前記第２のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜を含むものである、
請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項４】
前記反応ガス及び不活性ガスの総含量１００ｖｏｌ％を基準に、前記反応ガスは、２０ｖｏｌ％以上で含む、
請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項５】
前記不活性ガスは、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）及びヘリウム（Ｈｅ）のいずれか以上を含む、
請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項６】
前記所定の圧力は、１００ｍＴｏｒｒ～１Ｔｏｒｒの範囲内で調節されるものである、
請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項７】
前記所定の圧力は、３５０ｍＴｏｒｒ～５００ｍＴｏｒｒの範囲内で調節されるものである、
請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項８】
前記エッチングガスの活性種を形成させる段階は、プラズマエッチング方法を含む、
請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項９】
前記プラズマエッチング方法は、容量結合プラズマ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ，ＣＣＰ）方法、誘導結合プラズマ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ，ＩＣＰ）方法、リモート・プラズマシステム（ＲｅｍｏｔｅＰｌａｓｍａＳｙｓｔｅｍ，ＲＰＳ）方法、電子サイクロトロン共鳴（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ，ＥＣＲ）によるプラズマ方法、トランス結合プラズマ（ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ，ＴＣＰ）方法、高密度プラズマ（ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＰｌａｓｍａ，ＨＤＰ）方法、反応性イオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ，ＲＩＥ）、及び磁気強化反応性イオンエッチング（ＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙＥｎｈａｎｃｅｄＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ，ＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙＥｎｈａｎｃｅｄＲＩＥ）のいずれかである、
請求項８に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項１０】
請求項１～請求項９のいずれか一項によるシリコン含有膜のエッチング方法を含む、半導体素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン含有膜のエッチング方法に関し、より詳細は、ＦＮＯを含むエッチングガスを使用するシリコン含有膜のエッチング方法、及びこれを含む半導体素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
通常、半導体素子の製造のため蒸着、エッチング、イオン注入、洗浄などのような一連の工程が行われる。これら工程は、工程条件を維持することのできる工程チャンバ内で大気圧、低圧、真空などのような様々な工程条件を備えた状態で行われる。このうちエッチング工程は、蒸着工程などによって基板上に形成された薄膜の一部分を選択的に除去して、所望の形態の超微細構造物（パターンなど）を形成する工程である。
【０００３】
エッチング工程、特にドライエッチング工程は、気相状態のエッチングガスを注入し、注入したエッチングガスと基板上のエッチング対象（例えば、シリコン含有膜）が反応して、揮発性副産物を形成することで、薄膜の一部分または全体を除去する。ドライエッチング工程の方法では、活性イオンを用いるか、エッチングガスとエッチング対象との間の反応性を高めるために、一般にプラズマを活用するプラズマエッチング方法が主に用いられる。プラズマエッチング方法は、エッチングガスをプラズマ化して、反応性の高いラジカル及びイオンを形成し、これらの活性種（ｒａｄｉｃａｌ）及びイオン（Ｉｏｎｓ）が物理的または化学的にエッチング対象をエッチングする方法である。
【０００４】
ドライエッチング工程の方法では、プラズマエッチング方法があり、例えば、容量結合プラズマ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ，ＣＣＰ）方法、誘導結合プラズマ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ，ＩＣＰ）方法、リモート・プラズマシステム（ＲｅｍｏｔｅＰｌａｓｍａＳｙｓｔｅｍ，ＲＰＳ）方法、電子サイクロトロン共鳴（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ，ＥＣＲ）によるプラズマ方法、トランス結合プラズマ（ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ，ＴＣＰ）方法、高密度プラズマ（ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＰｌａｓｍａ，ＨＤＰ）方法、反応性イオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ，ＲＩＥ）、磁気強化反応性イオンエッチング（ＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙＥｎｈａｎｃｅｄＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ，ＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙＥｎｈａｎｃｅｄＲＩＥ）などがある。
【０００５】
エッチングガスのプラズマ化は、主にダイレクトプラズマ技術が用いられる。ダイレクトプラズマ技術は、ＣＣＰ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）またはＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）のように、工程チャンバにパワー（Ｐｏｗｅｒ）を直接印可して発生したプラズマが基板とエッチング対象に直接接触する方式である。このとき、エッチングガスのプラズマ化を補助して、物理的エッチングを加速するためにヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを混合して注入する。
【０００６】
エッチング工程において、所望の形態の超微細構造物を形成するためには、エッチングしようとするエッチング対象は、高いエッチング速度（ＥｔｃｈＲａｔｅ）を有しなければならない反面、エッチングを所望しない薄膜は、低いエッチング速度（ＥｔｃｈＲａｔｅ）を有しなければならない。エッチングしようとする薄膜のエッチング速度と、エッチングを所望しない薄膜のエッチング速度との比を選択比（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）と言い、エッチング工程のためには、高い選択比を有する反応ガスが要求される。特に、近年は微細化または高集積化の可能な半導体素子を製造するために、より高い選択比の反応ガスを開発することが必要である。
【０００７】
従来の反応ガスとしてＣＦ４、Ｃ３Ｆ６、ＳＦ６、ＮＦ３など、パーフルオロ化合物ガスが大量に使用されてきた。しかしながら、既存のパーフルオロ化合物の反応ガスは、エッチング工程の後に排出される廃ガス処理が困難であり、大気中に排出する前に高処理費用が要求される。また、従来のパーフルオロ化合物ガスは、高い大気中の寿命と共に、非常に高い地球温暖化係数（ＧｌｏｂａｌＷａｒｍｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌ，ＧＷＰ）を有しており、気候変化の主な要因に指摘されている。
【０００８】
これによって、地球温暖化係数が低い、かつ、シリコン含有膜に対するエッチング性能、特に選択比に優れる代替反応ガスが要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来の技術の問題点を解決するためのものであって、ドライエッチング方法として、従来のパーフルオロ化合物ガスを含む反応ガスに代えて、低い地球温暖化係数を有する環境に優しいエッチングガスを使用するシリコン含有膜のエッチング方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、プラズマの生成を補助して、物理的エッチングを行う不活性気体（アルゴンなど）を含むエッチングガスをプラズマに活性化して、シリコン含有膜を高い選択比でエッチングすることのできる方法を提供することを目的とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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