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公開番号2025035243
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023142163
出願日2023-09-01
発明の名称エッチング液、該エッチング液を用いた基板の処理方法、半導体デバイスの製造方法、及びエッチング速度調整剤
出願人株式会社トクヤマ
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H01L 21/308 20060101AFI20250306BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】シリコン及び酸化ケイ素に対する炭窒化ケイ素のエッチング選択比が高いエッチング液、該エッチング液を接触させる工程を含む基板の処理方法、及び該基板の処理方法を含む半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】リン酸、水、セリウムイオン、及びSi源を含む、炭窒化ケイ素をエッチングするためのエッチング液を提供する。また、炭窒化ケイ素膜を有し、シリコンを含む基板に前記エッチング液を接触させる工程を含む、基板の処理方法、及び、前記処理方法を含む半導体デバイスの製造方法を提供する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
リン酸、水、セリウムイオン、及びＳｉ源を含む、炭窒化ケイ素をエッチングするためのエッチング液。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
エッチング液に含まれるセリウムイオンの含有量が０．００１モル／Ｌ以上０．２５モル／Ｌ以下である、請求項１に記載のエッチング液。
【請求項３】
さらに硫酸を含む請求項１又は２に記載のエッチング液。
【請求項４】
半導体デバイスの製造に用いられるエッチング液である、請求項１又は２に記載のエッチング液。
【請求項５】
二酸化セリウムを含まない、請求項１又は２に記載のエッチング液。
【請求項６】
炭窒化ケイ素膜を有し、シリコンを含む基板に請求項１又は２に記載のエッチング液を接触させる工程を含む、基板の処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の基板の処理方法を含む半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
リン酸を含むエッチング液に添加するための、水、セリウムイオン、及びＳｉ源を含む、エッチング速度調整剤。
【請求項９】
さらに硫酸を含む請求項８に記載の調整剤。
【請求項１０】
Ｓｉ源及びリン酸を含むエッチング液に添加するための、水、及びセリウムイオンを含む、エッチング速度調整剤。
（【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】
本発明は、炭窒化ケイ素をエッチングするエッチング液に関する。また、本発明は該エッチング液を用いた基板の処理方法に関する。また、本発明は該エッチング液を用いた半導体デバイスの製造方法に関する。なお、基板には、半導体ウエハ、又はシリコン基板などが含まれる。また、本発明はエッチング速度調整剤に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では種々の材料が用いられているが、その中で窒化ケイ素や炭窒化ケイ素は、銅拡散バリア膜、パッシベーション膜、エッチストップ膜、表面保護膜、ガスバリア膜など様々な分野に有用であることが知られている。例えば、窒化ケイ素膜（ＳｉＮ膜、シリコン窒化膜）や炭窒化ケイ素膜（ＳｉＣＮ膜、シリコン炭窒化膜）は、シリコンウエハやその加工体等の基材上に形成され、用いられている。ここで炭窒化ケイ素とは、例えば非特許文献１に示すようにケイ素、炭素、窒素の骨格からなる化合物にさらに水素や酸素を含む化合物も含む。
【０００３】
半導体のパターン形成においては、基板上に形成された窒化ケイ素膜や炭窒化ケイ素膜をエッチングする一方で、酸化ケイ素膜やシリコンウエハをエッチングしないようにする必要がある場合がある。
【０００４】
窒化ケイ素のエッチングには、一般的にリン酸水溶液が用いられている。しかしながら、炭窒化ケイ素は窒化ケイ素と異なりリン酸水溶液ではほとんどエッチングされない。
【０００５】
炭窒化ケイ素膜をエッチングする方法に関しては、酸化剤、フッ素化合物、水を含む組成物を用いる方法が提案されている（特許文献１）が、実施例に記載されている炭窒化ケイ素のエッチング速度は２５０Å／３０ｍｉｎ未満であり、十分な速度は出ていない。またこのような組成物は、酸化ケイ素膜（ＳｉＯ
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膜、シリコン酸化膜）もエッチングしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００７－０４９１４５号公報
【非特許文献】
【０００７】
ECS Journal of Solid State Science and Technology, 8 (6) P346-P350 (2019)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体デバイスの製造において、炭窒化ケイ素膜の使用はより優れた性能を与えるが、上述のようにシリコン及び酸化ケイ素に比べて炭窒化ケイ素を十分選択的にエッチングできるエッチング液が存在せず、その使用場面は極めて限られたものであった。したがって本発明の目的は、シリコン及び酸化ケイ素に対する炭窒化ケイ素のエッチング選択比が高いエッチング液、該エッチング液を接触させる工程を含む基板の処理方法、及び該基板の処理方法を含む半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題に鑑み、炭窒化ケイ素を選択的にエッチングできる組成物について鋭意検討した。その結果、従来から窒化ケイ素の選択的エッチングに使用されていたリン酸水溶液に、さらにセリウムイオンを含有させることにより酸化ケイ素のエッチング速度をほとんど変化させることなく、炭窒化ケイ素のエッチング速度を大幅に向上させることができることを見出した。しかしながら、当該エッチング液を用いると、シリコンが炭窒化ケイ素と同程度エッチングされた。そこで当該エッチング液にさらにＳｉ源を添加することで、シリコンのエッチング速度を抑制することができることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち本発明は、以下を要旨とする。
［１］リン酸、水、セリウムイオン及びＳｉ源を含む、炭窒化ケイ素をエッチングするためのエッチング液。
［２］エッチング液に含まれるセリウムイオンの含有量が０．００１モル／Ｌ以上０．２モル／Ｌ以下である、［１］に記載のエッチング液。
［３］さらに硫酸を含む［１］又は［２］に記載のエッチング液。
［４］半導体デバイスの製造に用いられるエッチング液である、［１］～［３］のいずれかに記載のエッチング液。
［５］二酸化セリウムを含まない、［１］～［４］のいずれかに記載のエッチング液。［６］炭窒化ケイ素膜を有し、シリコンを含む基板に［１］～［５］のいずれかに記載のエッチング液を接触させる工程を含む、基板の処理方法。
［７］［６］に記載の基板の処理方法を含む半導体デバイスの製造方法。
［８］リン酸を含むエッチング液に添加するための、水、セリウムイオン、及びＳｉ源を含む、エッチング速度調整剤。
［９］さらに硫酸を含む［８］に記載の調整剤。
［１０］Ｓｉ源及びリン酸を含むエッチング液に添加するための、水、及びセリウムイオンを含む、エッチング速度調整剤。
［１１］さらに硫酸を含む［１０］に記載の調整剤。
［１２］二酸化セリウムを含まない、［８］～［１１］のいずれかに記載の調整剤。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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