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公開番号2025098124
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2025046985,2023127219
出願日2025-03-21,2018-11-09
発明の名称触媒促進パターン転写技術
出願人ボードオブリージェンツ,ザユニバーシティオブテキサスシステム,BOARD OF REGENTS,THE UNIVERSITY OF TEXAS SYSTEM
代理人個人
主分類H01L 21/306 20060101AFI20250624BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子の製造に採用できる、三次元メモリアーキテクチャ及びトランジスタへの応用を伴う、触媒促進ケミカルエッチング技術を用いるシリコンエッチング装置を提供する。
【解決手段】触媒促進ケミカルエッチング(CICE)は、半導体及び多層半導体に使用できる触媒ベースのエッチング方法であって、半導体基板をエッチングし、高アスペクト比のフィーチャを製造(成形)するために触媒を使用する。
【選択図】図8C
特許請求の範囲【請求項１】
触媒促進ケミカルエッチング用の装置であって、
その少なくとも一つの表面上に触媒を含む半導体ウエハと、気相エッチング剤であるエッチング剤とを格納するための処理チャンバと、
前記処理チャンバ内の複数の環境特性を制御するように構成された複数のアクチュエータと、
を備える装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記複数の環境特性は、温度、蒸気圧、電場、エッチング剤濃度、エッチング剤組成物及び照明を含む
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
エッチング状態を検出するための複数のセンサを更に備える
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記エッチング状態は、エッチング深さ、材料有孔率、エッチングされた交互層の数、エッチング剤に接触したドープされた半導体材料の電気伝導度、複数のフィーチャの光学特性、前記エッチング処理中及び／又は後に測定された複数のフィーチャの電気特性の一以上を含む
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
装備を通して処理される先遣ウエハと、前記先遣ウエハのエッチング状態をセンサするためのオフライン軽量システムと、を更に備える
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記オフライン計量は、前記先遣ウエハにおいて通知される処理エクスカーションを見積もる
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
複数の高アスペクト比半導体構造の崩壊を防止するように構成された乾燥機構を更に備える
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
電圧、電流、キャパシタンス、レジスタンス若しくはインダクタンスに基づく局所的な電場測定、カメラ、光学ケーブル若しくはスペクトルフォトメータを用いた光学計測及び画像加工、並びに、複数の熱チャック若しくは複数のマイクロミラーを用いた熱測定の一以上を用いて、局所的な及び／又は全体的なエッチング深さが監視される
請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記光学計測は、シリコンを介した監視処理を可能とするＩＲ波長域で行われる
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記局所的な及び全体的なエッチング剤濃度は、触媒促進ケミカルエッチング中に、前記エッチング剤の屈折率測定、又は、前記エッチング剤コンダクタンスを用いて監視される
請求項１に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、あらゆる目的のために全てが参照により本明細書に援用される、２０１７年１１月２８日に「触媒メッシュパターンを用いる３次元メモリアーキテクチャの形成」と題して出願された米国仮特許出願番号６２／５９１，３２６号と、２０１８年５月１日に「半導体素子製造（加工）のための多層電気化学エッチング処理」と題して出願された米国仮特許出願番号６２／６６５，０８４号と、２０１８年６月２０日に「半導体素子製造（加工）のための触媒ベースの電気化学エッチング処理」と題して出願された米国仮特許出願番号６２／７０１，０４９号と、２０１８年９月１０日に「触媒支援ケミカルエッチング技術：半導体素子における用途」と題して出願された米国仮特許出願番号６２／７２９，３６１号と、の優先権を主張する。
続きを表示（約 2,000 文字）【０００２】
（連邦政府支援の研究に関する陳述）
本発明は、国立科学財団から授与された助成金番号ＥＥＣ１１６０４９４と、空軍研究所から授与された助成金番号ＦＡ８６５０－１５－Ｃ－７５４２とに基づく政府支援によりなされた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。
【０００３】
（技術分野）
本技術の各種の実施形態は、一般に、半導体素子のアーキテクチャ及び製造技術に関する。より具体的には、本技術のいくつかの実施形態は、３次元メモリアーキテクチャ及びトランジスタへの適用を伴う、触媒促進ケミカルエッチング技術を用いるシリコンエッチングに関する。
【背景技術】
【０００４】
各種トランジスタ、メモリ、集積回路、フォトニックデバイス及びその他の半導体素子の半導体製造は、現代のコンピューティングデバイスやその他の電子システムの普及につながっている。例えば、コンピュータ、携帯電話、自動車、家庭用電化製品等は、全て、半導体製造における進歩の直接の産物である。これらのデバイスの製造（加工）に不可欠な部分はパターン転写である。高度に制御されたナノパターンを異方性エッチングするために半導体業界で用いられるドライプラズマエッチング処理は、高価な真空装置を必要とし、高アスペクト比をパターニングする際に断面形状を容易に保持できない。これらは、アスペクト比依存エッチング（ＡＲＤＥ）やエッチングテーパ等のエッチングの課題に悩まされている。
【発明の概要】
【０００５】
本技術の各種の実施形態は、一般に、メモリアーキテクチャ及び製造技術に関する。より具体的には、本技術のいくつかの実施形態は、３次元メモリアーキテクチャ及びトランジスタへの適用を伴う、触媒促進ケミカルエッチング技術を用いるシリコンエッチングに関する。
【０００６】
本技術の一の実施形態では、触媒促進ケミカルエッチングにより、複数の高アスペクト比の半導体構造の実質的な崩壊を防ぐ方法は、半導体材料の表面上に触媒層をパターニングすることを含み、ここで、触媒層は、意図されたデザイン及び複数のリソグラフィリンクを含む。更に、複数のリソグラフィリンクは、触媒層及び／又は半導体材料の１以上の孤立したフィーチャを実質的に接続する。この方法は、半導体材料の表面上のパターニングされた触媒層を、エッチング剤にさらすことを更に含み、ここで、複数の内部接続された高アスペクト比の構造を形成するために、パターニングされた触媒層は、半導体材料のエッチングを引き起こす。
【０００７】
本技術の他の実施形態では、複数の高アスペクト比の半導体構造の実質的な崩壊を防ぐ方法は、パターニングされた触媒層上か、又は低い高さの構造の上部のいずれかに堆積されたキャッピング材料を備えた構造を作成することを含む。この方法は、構造をエッチング剤にさらすことを更に含む。この方法は更に、複数の高アスペクト比の半導体構造の実質的な崩壊を防ぐために、キャッピング材料を備えた構造に触媒作用ケミカルエッチングを用いることにより複数の高アスペクト比の半導体構造を形成することを含む。
【０００８】
本技術の更なる実施形態では、触媒促進ケミカルエッチング用の装置は、半導体材料のエッチング状態を検出するように構成された複数のセンサを含む。
【０００９】
本技術の他の実施形態では、実質的に未崩壊の交互マルチ層が積層した複数のナノ構造を作る方法は、交互半導体フィルムの２以上の層を備える材料スタックを作成することを含み、ここで、交互半導体フィルムの２以上の層各々は、材料、ドーピング濃度及びドーパント材料の少なくとも1つが、他とは異なる。この方法は、触媒促進ケミカルエッチングにより、特性が異なる複数の層が、形態、多孔性、エッチング速度及び熱処理速度の少なくとも１つが異なるエッチングされた複数のナノ構造を製造（加工）するように、材料スタックをエッチングすることを更に含む。
【００１０】
本技術の更なる実施形態では実質的に未崩壊の交互マルチ層が積層した複数のフィーチャを作る方法は、交互半導体フィルムの２以上の層を備える材料スタックを作成することを含み、ここで、交互半導体フィルムの２以上の層の各々は、材料、ドーピング濃度及びドーパント材料の少なくとも１つが、他とは異なる。この方法は、結晶面に沿ってテーパを形成するために、結晶方位依存エッチングにより材料スタックをエッチングすることを更に含む。この方法は、階段構造を作成するために、他の層の一部のエッチングの間に、交互半導体フィルムの２以上の層の一つを露出するために結晶面に沿ってテーパをエッチングすることを更に含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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