[發明專利]干式蝕刻方法

有效

• 申請號: 201880068626.2
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111279460B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 鈴木圣唯;八尾章史
• 申請（專利權）人: 中央硝子株式會社
• 主分類號: H01L21/302
• 分類號: H01L21/302
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;謝順星

本發明提供一種干式蝕刻方法，其特征在于，使包含氟化氫及含氟羧酸的混合氣體于小于100℃且無等離子體地與氮化硅接觸，蝕刻所述氮化硅。所述含氟羧酸的量優選為所述氟化氫與所述含氟羧酸的合計量的0.01體積％以上。作為所述含氟羧酸，可列舉單氟乙酸、二氟乙酸、三氟乙酸、二氟丙酸、五氟丙酸、七氟丁酸等。通過該干式蝕刻方法，能以高蝕刻速率蝕刻氮化硅，對氧化硅及多晶硅具有高選擇比，可抑制對氧化硅的損傷。

技術領域

本發明涉及一種以氮化硅(SiN)作為蝕刻對象的利用包含HF的氣體進行的干式蝕刻方法。

背景技術

在半導體器件的制造中，有時會在單晶硅基板上，進行由氮化硅(以下稱為SiN)與氧化硅(以下稱為SiO₂)和/或多晶硅(以下稱為p-Si)鄰接的結構中，選擇性地蝕刻SiN的工序。

作為SiN的蝕刻方法，已知有使用熱磷酸的濕式蝕刻、或使用由CF₄等化合物氣體生成的等離子體的干式蝕刻。

例如，專利文獻1中記載有如下干式蝕刻方法，其為了于SiO₂、硅化金屬或硅的存在下將SiN選擇性地等離子體蝕刻，而使用包含式：CH_xF_4-x(x表示2或3)所表示的化合物的氣體及氧氣等的蝕刻氣體。專利文獻1中記載有自SiO₂膜的開口部選擇性地蝕刻SiN膜，并將其下方的p-Si膜用作蝕刻停止層。

然而，在使用熱磷酸的濕式蝕刻、或使用等離子體的干式蝕刻中，不僅SiN被蝕刻且SiO₂也會被蝕刻，因此存在難以確保SiN相對于SiO₂的選擇比的問題點。

對此，專利文獻2中記載有通過在無等離子體的加熱環境下流通HF氣體而蝕刻形成于SiO₂膜上的SiN膜的方法。

此外，作為改善專利文獻2所記載的方法中成為技術問題的形成于SiO₂膜上的SiN膜的蝕刻速率低的方法，專利文獻3中記載有在HF中添加F₂氣體的方法。

然而，若如專利文獻2般利用HF氣體蝕刻SiN膜，則SiO₂膜也會被HF及作為反應產物的NH₃蝕刻，存在無法提高SiN/SiO₂的選擇比的問題。此外，若如專利文獻3般添加F₂氣體，則存在p-Si被F₂等蝕刻而無法獲得高SiN/Si選擇比的問題。

對此，專利文獻4中記載有利用HF+NO的混合氣體、相對于SiO₂膜和/或p-Si膜而以高選擇比蝕刻SiN膜的方法，且記載了通過添加NO氣體作為蝕刻氣體(輔助用氣體)，可抑制SiO₂膜的損傷。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-59215號公報

專利文獻2：日本特開2008-187105號公報(日本專利第4833878號公報)

專利文獻3：日本特開2010-182730號公報(日本專利第5210191號公報)

專利文獻4：日本特開2014-197603號公報(日本專利第6073172號公報)

發明內容

本發明要解決的技術問題

然而，專利文獻4中即便可獲得提高SiN的選擇比的效果，但因SiN的蝕刻而副產生NH₃，因此無法充分抑制對SiO₂的損傷。在近年來的微細化的進展中，由此種損傷導致的稍許的表面粗糙也逐漸成為無法忽視的問題，因而謀求其改善。