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公開番号2025179834
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-10
出願番号2025088405
出願日2025-05-28
発明の名称シリコン酸化膜のドライエッチング方法
出願人サムスンエレクトロニクスカンパニーリミテッド,セントラル硝子株式会社
代理人弁理士法人ITOH
主分類H01L 21/302 20060101AFI20251203BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】シリコン酸化物微細パターンの選択的エッチングが可能であるシリコン酸化膜ドライエッチング方法を提供する。
【解決手段】本発明はシリコン酸化膜のドライエッチング方法に関することであって、前記ドライエッチング方法は、シリコン酸化膜を含む第1層と、前記シリコン酸化膜と他の材料を含み、前記第1層上に積層された第2層を含む積層構造にエッチングガスを反応させて前記第1層を選択的にエッチングする段階を含み、前記第1層はシリコン酸化膜を含み、前記エッチングする段階は、前記第1層の露出された領域に前記エッチングガスを自己制限的(self-limiting)に反応させる段階と前記自己制限的に反応された領域を除去する段階を含む。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
シリコン酸化膜のドライエッチング方法であって、
シリコン酸化膜を含む第１層と、前記シリコン酸化膜と異なる材料を含み、前記第１層上に積層された第２層とを含む積層構造に、フッ化水素、アミン化合物、及び不活性ガスを含むエッチングガスを反応させて、前記第１層を選択的にエッチングする段階を含み、
前記エッチングする段階は、前記第１層の露出された領域に前記エッチングガスを自己制限的（ｓｅｌｆ－ｌｉｍｉｔｉｎｇ）に反応させる段階と、前記自己制限的に反応された領域を除去する段階と、を含み、
前記アミン化合物は、下記の化学式で表示される少なくとも１種の化合物を含む、シリコン酸化膜のドライエッチング方法：
JPEG
2025179834000011.jpg
42
72
ここで、Ｒ
１
及びＲ
２
は相互に独立して、水素又は置換もしくは非置換された、炭素数１乃至１２の脂肪族又は芳香族炭化水素基（Ｒ
１
及びＲ
２
が同時に水素である場合を除く）であり、前記置換された脂肪族又は芳香族炭化水素基は、窒素、酸素、硫黄、リン、及び／又はハロゲン原子で置換される。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記エッチングする段階は、複数回繰り返し実施される、請求項１に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項３】
前記エッチングする段階が複数サイクルで繰り返される場合、１つのサイクルは、第１層の露出された領域に前記エッチングガスを自己制限的に反応させ、反応後の反応生成物及び残りのエッチングガスをパージすることを含む、請求項２に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項４】
前記第２層は、シリコン窒化膜、シリコン膜、及びＳｉＯＣＮ膜のいずれか１つを含む、請求項１に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項５】
前記第２層は、シリコン窒化膜である、請求項４に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチングする段階は、－５０℃以上１５０℃以下で実施される、請求項１に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項７】
前記エッチングガスは、１０秒乃至３０秒の間、前記シリコン酸化膜の前記露出された領域に提供される、請求項６に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項８】
前記エッチングガスは、前記シリコン酸化膜が形成された被処理基板が収容された反応器内に供給され、前記反応器内のエッチングガスの圧力は０．００１トル乃至１０トルである、請求項７に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項９】
前記フッ化水素と前記アミン化合物の流量比は、０．０５：１乃至１：３０である、請求項１に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
【請求項１０】
前記アミン化合物は、メチルアミン、ジメチルアミン、メチルエチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ターシャリーブチルアミン、ジターシャリーブチルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、ピリジン、及びピラジンの少なくとも１つである、請求項１に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
（【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】
本発明はシリコン酸化膜のドライエッチング方法に関し、より詳細には積層構造内のシリコン酸化膜を選択的にエッチングするドライエッチング方法に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
最近半導体製造工程では層の微細化につれて、シリコン酸化膜（ＳｉＯ
２
）を選択的にエッチングしながら、エッチング量の精密な制御が要求される工程が増加している。
【０００３】
しかし、シリコン酸化膜をエッチングするために既存の湿式エッチングを利用する場合、エッチング選択比は高いが、エッチング量の制御が難しい。また、湿式エッチングは等方的にエッチングが進行し、微細層の実現が容易ではない。シリコン酸化膜をエッチングするための他の方法として、プラズマエッチング法が使用できる。プラズマエッチング法は微細層の実現は可能であるが、エッチング選択比が低いので、望ましい薄膜の選択的除去が難しい。これに加えてプラズマエッチング法の場合、プラズマによる下層膜の損傷が発生する問題点もある。
【０００４】
このような問題に対してプラズマを使用せずに、ドライ方式でシリコン酸化物をエッチングする方法が試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許登録第１１，７１５，６４１Ｂ２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的はシリコン酸化物微細パターンの選択的エッチングが可能であるシリコン酸化膜ドライエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によるシリコン酸化膜のドライエッチング方法は、シリコン酸化膜を含む第１層と、前記シリコン酸化膜と異なる材料を含み、前記第１層上に積層された第２層とを含む積層構造に、フッ化水素、アミン化合物、及び不活性ガスを含むエッチングガスを反応させて、前記第１層を選択的にエッチングする段階を含み、前記第１層はシリコン酸化膜を含み、前記エッチングする段階は、前記第１層の露出された領域に前記エッチングガスを自己制限的（ｓｅｌｆ－ｌｉｍｉｔｉｎｇ）に反応させる段階と、前記自己制限的に反応された領域を除去する段階を含み、前記アミン化合物は下記の化学式１で表示される少なくとも１種の化合物を含む。
【０００８】
JPEG
2025179834000002.jpg
42
72
ここで、Ｒ
１
及びＲ
２
は相互に独立して、水素又は置換もしくは非置換された、炭素数１乃至１２の脂肪族又は芳香族炭化水素基（Ｒ
１
及びＲ
２
が同時に水素である場合を除く）であり、前記置換された脂肪族又は芳香族炭化水素基は、窒素、酸素、硫黄、リン、及び／又はハロゲン原子で置換される。
【０００９】
本発明の一実施形態によるシリコン酸化膜のドライエッチング方法は、シリコン酸化膜にフッ化水素、前記化学式１で表示されるアミン化合物、及び不活性ガスを含むエッチングガスを反応させて前記シリコン酸化膜を除去するドライエッチング段階を含み、前記ドライエッチング段階は前記シリコン酸化膜の露出された領域に前記エッチングガスを自己制限的（ｓｅｌｆ－ｌｉｍｉｔｉｎｇ）に反応させ、前記自己制限的に反応された領域を除去する工程を含むことができる。
【００１０】
本発明の一実施形態による半導体素子製造方法は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が交互に第１方向に積層された積層構造を有する半導体基板に対して、フッ化水素、前記化学式１で表示されるアミン化合物、及び不活性ガスを含むエッチングガスを反応させて前記シリコン酸化膜を選択的にドライエッチングする段階を含み、前記選択的ドライエッチング段階は、前記シリコン酸化膜の露出された領域に前記エッチングガスを自己制限的（ｓｅｌｆ－ｌｉｍｉｔｉｎｇ）に反応させ、前記自己制限的に反応された領域を除去する工程を含むことができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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