[發明專利]等離子體蝕刻方法

在審

• 申請號: 201580059034.0
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN107112232A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 松浦豪
• 申請（專利權）人: 日本瑞翁株式會社
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H05H1/46
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙)11413
• 代理人: 邵秋雨,趙曦

技術領域

本發明涉及一種方法，其為在半導體器件的制造工序中、在等離子體條件下使用處理氣體的等離子體蝕刻方法，其中，在對硅氧化物和選自硅氮化物、硅和有機膜中的至少一種同時進行蝕刻時，選擇性地對硅氧化物進行等離子體蝕刻。

背景技術

半導體器件的制造中，在將硅化合物膜[例如，SiO₂膜、Si₃N₄(SiN)膜、SiC膜等]微細加工成所期望的形狀時，具有使用處理氣體進行等離子體蝕刻的工序。進行等離子體蝕刻時，成為加工的對象的硅化合物膜與在同一基板上混在一起的不需要加工(非加工對象)的硅化合物膜和/或有機膜的蝕刻選擇性變得重要。

目前為止，為了對于這樣的加工對象和非加工對象的硅化合物的種類、組合，滿足蝕刻速度和蝕刻選擇比的要求，提出了各種的等離子體蝕刻用的處理氣體。例如，非專利文獻1、專利文獻1中記載了對于硅氧化膜的蝕刻使用C₄F₆、C₄F₈、C₅F₈這樣的氟碳、CH₃F、C₅HF₇這樣的氫氟碳作為處理氣體的方法。

上述的氟碳、氫氟碳通常在等離子體蝕刻時與氬等稀有氣體、氧混合使用。這是因為，如果只使用氟碳或氫氟碳作為處理氣體，則在基板上形成厚的等離子體聚合膜，蝕刻不進行。

其中，為了稀釋氟碳、氫氟碳而使用稀有氣體，為了控制作為等離子體聚合膜的前體、也是有助于蝕刻的活性種的CFx(x為1～3的整數)的量而使用氧。如果CFx的量多，則在基板上發生聚合膜形成，在成為了適當的量的階段，蝕刻才進行。

控制CFx的量時，通常用混合的氧的流量進行調節。例如，如果一點點地使氧混合流量增加，則硅氧化物的聚合速度緩慢地降低，不久從聚合膜形成優先發生的氧混合流量范圍變為將硅氧化物蝕刻的氧的流量范圍。在該流量范圍中，如果相對于例如硅氮化物、硅、光致抗蝕劑等的有機膜，硅氧化物的蝕刻速度足夠高，則選擇比良好的硅氧化物的蝕刻成為可能。

另外，在硅氧化物的蝕刻中，想要對于例如硅實現選擇性的蝕刻的情況下，已知添加氫氣的方法。添加氫氣的原因在于，由于由氟碳氣體生成的氟自由基對硅進行蝕刻，因此添加氫氣而使氟自由基成為HF的形式從而將其捕捉，防止將硅蝕刻。

但是，使用氫氣在安全對策上并不容易，另外，同時使用氫氣和氧氣更不容易。

作為解決這樣的問題的方法，考慮例如使用在氣體的分子中包含氫原子的氫氟碳的方法。

但是，氫氟碳與氟碳相比容易聚合，如果想要通過添加氧來控制蝕刻，則同時滿足充分的蝕刻速度和高蝕刻選擇性的氣體的流量調節變得極其困難。

另外，在硅氧化物的蝕刻中，硅氮化物、硅、有機膜等多種非加工對象在基板上混在一起，如果選定對于所有材料都確保高選擇比的條件，則硅氧化膜的蝕刻速度降低，因此蝕刻工序的生產率變差也成為問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第5440170號(US2010/0264116A1)

非專利文獻

非專利文獻1：Nishi等，Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology、第二版(2007)第21-43頁

發明內容

發明要解決的課題

本發明鑒于上述現有技術而完成，其目的在于提供如下的等離子體蝕刻方法：在硅氧化物的蝕刻中，即使不使用氧、氫也能夠獲得足夠高的蝕刻速度并且實現與硅氮化物、硅、有機材料的高蝕刻選擇性。

用于解決課題的手段

本發明人為了解決上述課題而使用各種化合物作為蝕刻氣體，對于硅氧化膜的等離子體蝕刻方法進行了深入研究。其結果發現：如果使用滿足某特定的條件的氫氟醚作為等離子體蝕刻用的處理氣體，則可同時獲得充分的蝕刻速度和相對于選自硅氮化物、硅、有機膜中的至少1種的非加工對象物的高的蝕刻選擇比，完成了本發明。

這樣，根據本發明，可提供下述(1)～(4)的等離子體蝕刻方法。

(1)一種等離子體蝕刻方法，是在等離子體條件下使用處理氣體的等離子體蝕刻方法，其特征在于，使用選自由式(I)表示的氫氟醚中的至少1種作為處理氣體。

[化學式1]

C_mF_2m+1-O-CH₂-R (I)