JP2001156053A - 半導体素子製造用蝕刻組成物及びこれを用いた蝕刻方法 - Google Patents
半導体素子製造用蝕刻組成物及びこれを用いた蝕刻方法Info
- Publication number
- JP2001156053A JP2001156053A JP2000323159A JP2000323159A JP2001156053A JP 2001156053 A JP2001156053 A JP 2001156053A JP 2000323159 A JP2000323159 A JP 2000323159A JP 2000323159 A JP2000323159 A JP 2000323159A JP 2001156053 A JP2001156053 A JP 2001156053A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- nitride film
- concentration
- phosphoric acid
- hydrofluoric acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 246
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 17
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 202
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 174
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 101
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 59
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 84
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 84
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 30
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 27
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 12
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- QAEDZJGFFMLHHQ-UHFFFAOYSA-N trifluoroacetic anhydride Chemical compound FC(F)(F)C(=O)OC(=O)C(F)(F)F QAEDZJGFFMLHHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
の蝕刻組成物を用いた蝕刻方法を提供する。 【解決手段】 燐酸及び弗酸の混合水溶液であって燐酸
の濃度が50〜70重量%の蝕刻組成物が入っている蝕
刻槽内に窒化膜の形成されたウェーハを投入して前記蝕
刻組成物によって窒化膜を蝕刻する。この蝕刻組成物を
130℃以下の低温に加熱した場合にも迅速な蝕刻が可
能である。弗酸の濃度が0.005〜0.05重量%の
場合、窒化膜自体の蝕刻率を上昇させるだけでなく酸化
膜に対する窒化膜の選択比を非常に高く保たせる。ま
た、本発明は燐酸及び弗酸の混合水溶液であって弗酸の
濃度が0.05重量%以下の蝕刻組成物を提供する。
0.05重量%以下の弗酸の添加は窒化膜自体の蝕刻率
を上昇させ、また酸化膜に対する窒化膜の選択比を非常
に高く保たせる。
Description
刻組成物及びこれを用いた蝕刻方法に係り、特に低温で
蝕刻可能な半導体素子製造用窒化膜の蝕刻組成物及びこ
れを用いた蝕刻方法に関する。
にシリコン窒化膜は物理的、化学的に安定していて絶縁
膜及びキャパシタ誘電膜として使われるだけでなく、シ
リコン酸化膜の蝕刻時蝕刻静止膜としても使われる。通
常、シリコン窒化膜はシリコン酸化膜に比べて、誘電定
数及び機械的な強度が高く、水蒸気及びナトリウムがシ
リコン窒化膜の下地膜(under layer)に拡
散することを遮断する能力に優れ、ピンホールのような
欠点(defect)が膜内に発生しにくいので、シリ
コン窒化膜の使用頻度が著しく増加している。
に化学的、物理的に安定しているので、蝕刻による除去
が難しい。半導体素子の製造に当ってシリコン窒化膜は
シリコン酸化膜またはポリシリコン膜と高い蝕刻選択比
を保ちながら蝕刻すべき場合が多い。例えば、シリコン
酸化膜をパタニングする蝕刻工程ではシリコン窒化膜が
蝕刻マスクとしてよく用いられる。この場合、蝕刻マス
クとして使われたシリコン窒化膜はシリコン酸化膜のパ
タニングの後、通常、湿式蝕刻工程で除去される。
膜とシリコン酸化膜との間に約20以上の高い蝕刻選択
比を保ちながら選択的にシリコン窒化膜を蝕刻するため
にシリコン窒化膜の形成されているウェーハを燐酸(8
5重量%)(H3PO4)の入った蝕刻槽(etchin
g bath)に投入し、蝕刻槽を160乃至170℃
の温度に加熱する。このような湿式蝕刻工程ではシリコ
ン窒化膜及びシリコン酸化膜の蝕刻率は各々40〜45
Å/min及び1.2〜2.0Å/min程度であり、
シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との間の蝕刻選択比は
26.56程度の値を有することになる。
刻において前述したような高い温度条件が適用されるの
は、シリコン窒化膜の蝕刻率を増加させるためのもので
あって、通常シリコン窒化膜の蝕刻率が温度に比例する
という点を考慮したことである。
温度条件が適用される場合、燐酸溶液の濃度を所望の値
に調節しにくい問題がある。即ち、高い温度条件では蝕
刻液内の水分が蒸発して蝕刻液の濃度が高まるために、
工程条件として要求される蝕刻液の濃度と実際の蝕刻槽
に入れられた蝕刻液の濃度との間に差が発生する。従っ
て、160〜170℃の高温でシリコン窒化膜を蝕刻す
る時には蝕刻液の燐酸濃度を工程条件として要される値
に保つためにDI(超純水)を供給し続けるべき難点が
ある。しかも、160〜170℃の高温でシリコン窒化
膜を蝕刻する時には水分だけでなくケミカル(燐酸)も
部分的に気化(その量は水分の蒸発量より小さい)する
ためにケミカルも供給し続けるべきである。
濃縮化は蝕刻装備を損傷させて装備の寿命を短縮させる
一要因として作用する。また、燐酸蝕刻液の高濃縮化に
伴うDI及びケミカルの継続的な供給は蝕刻液(etc
hant)の濃度調節を難しくするだけでなく、蝕刻時
間の正確な制御も難しくする要因となる。
高い蝕刻選択比を保ちながら窒化膜を蝕刻することがで
きる新たな組成の蝕刻液の開発が必要である。
する技術的課題は、低温で窒化膜と酸化膜との間に高い
蝕刻選択比を保ちながら窒化膜を高い蝕刻率で蝕刻する
ことができる半導体素子製造用蝕刻組成物を提供するこ
とである。
は、前記蝕刻組成物を用いた窒化膜蝕刻方法を提供する
ことである。
るために本発明は、燐酸及び弗酸の混合水溶液であって
燐酸の濃度が50〜70重量%の半導体素子製造用窒化
膜の蝕刻組成物を提供する。
05〜0.05重量%であることが望ましい。
明は、燐酸及び弗酸の混合水溶液であって燐酸の濃度が
50〜70重量%の蝕刻組成物が入っている蝕刻槽内に
窒化膜の形成されたウェーハを投入して前記蝕刻組成物
によって窒化膜を蝕刻する半導体素子製造用窒化膜の蝕
刻方法を提供する。
ることが望ましいが、100〜120℃であることがさ
らに望ましい。
05〜0.05重量%であることが望ましい。
む蝕刻組成物を用いて窒化膜を蝕刻することに当って燐
酸の濃度範囲を望ましくは50〜70重量%に設定する
ことによって窒化膜の蝕刻速度を従来より増加させるこ
とができる。そして、望ましくは前記弗酸の組成を0.
005〜0.05重量%に設定し、従来より低い温度範
囲の130℃以下でも従来より迅速に窒化膜を蝕刻でき
るだけでなく、酸化膜と窒化膜との間の蝕刻選択比を従
来より高く保てる。
明は、燐酸及び弗酸の混合水溶液として弗酸の濃度が
0.05重量%以下の半導体素子製造用窒化膜の蝕刻組
成物を提供する。
05〜0.05重量%であることが望ましい。
70重量%であることが望ましい。
に本発明は、燐酸及び弗酸の混合水溶液であって弗酸の
濃度が0.05重量%以下の蝕刻組成物が入っている蝕
刻槽内に窒化膜の形成されたウェーハを投入して前記蝕
刻組成物によって窒化膜を蝕刻する半導体素子製造用窒
化膜の蝕刻方法を提供する。
ることが望ましいが、100〜120℃であることがさ
らに望ましい。
05〜0.05重量%であることが望ましい。
70重量%であることが望ましい。
蝕刻組成物を用いて窒化膜を蝕刻することに当って弗酸
の濃度を0.05%以下に調節することによって、従来
より低温の130℃以下(さらに望ましくは、100〜
120℃)でも従来より迅速に窒化膜を蝕刻しうる。ま
た、前記範囲の弗酸添加は窒化膜自体の蝕刻率を上昇さ
せるだけでなく、酸化膜と窒化膜との間の蝕刻選択比も
向上させる。しかも、燐酸の濃度を50〜70重量%に
設定すれば窒化膜の蝕刻率をさらに向上させうる。
造用蝕刻組成物及びこれを用いた蝕刻方法の望ましい実
施例を詳しく説明する。しかし、本発明の実施例は多様
な他の形態に変形でき、本発明の技術的思想の範囲は後
述する実施例に限定されるものではない。
は燐酸と弗酸とを含む。この際、前記燐酸の濃度は50
〜70重量%であることが望ましく、前記弗酸の濃度は
0.005〜0.05重量%であることが望ましい。
方法は前記組成を有する蝕刻組成物が入れられた蝕刻槽
に窒化膜が形成されたウェーハを浸漬して行うが、13
0℃以下の温度、望ましくは100〜120℃で前記窒
化膜を所定時間蝕刻する。
emical)の濃度及び蝕刻液温度を正確に調節でき
るように蝕刻槽の内部を外部に対して密閉させるクロー
ズドシステム(closed system)であるこ
とが望ましい。
制限的な実験例を詳しく説明する。
窒化膜の蝕刻率変化傾向 <実験1>蝕刻組成物として燐酸水溶液を用意し、これ
を用いてシリコン窒化膜を蝕刻した。この際、蝕刻組成
物が入れられる蝕刻槽はクローズドシステムであり、1
20℃に保たれた。実験1では燐酸の濃度に対するシリ
コン窒化膜の1分間あたりの蝕刻率を測定してその結果
を図1に示した。
が入れられた水溶液を用意し、これを用いてシリコン窒
化膜を蝕刻した。この際、蝕刻組成物が入れられる蝕刻
槽はクローズドシステムであり、100℃に保たれた。
実験2では一定量の弗酸(0.02重量%)が添加され
た状態で燐酸の濃度変化に対するシリコン窒化膜の1分
間あたりの蝕刻率を測定してその結果を図2に示した。
は各々120℃及び100℃なので、燐酸水溶液内の水
分が気化される。したがって、燐酸濃度が低い場合には
シリコン窒化膜の1分間あたりの蝕刻率値が不安定であ
るため、図1及び図2では燐酸濃度が低い場合に測定し
たシリコン窒化膜の1分間あたりの蝕刻率は示さなかっ
た。
要し、これを用いてシリコン窒化膜を蝕刻した。この
際、蝕刻組成物が入れられる蝕刻槽はクローズドシステ
ムであり、98℃に保たれた。実験3では実験1と同様
に燐酸の濃度変化によるシリコン窒化膜の1分間あたり
の蝕刻率を測定してその結果を図3に示した。
るシリコン窒化膜が蝕刻された厚さを測定した。このた
めに前記実験2と実質的に同一な条件を適用した。そし
て、シリコン窒化膜が蝕刻された厚さは蝕刻開始から2
0分及び30分後に測定し、その結果は図4に棒グラフ
で示した。図4において、黒塗で表した棒グラフは蝕刻
開始後20分を経てからシリコン窒化膜が蝕刻された厚
さを測定した結果であり、斜線で表した棒グラフは蝕刻
開始後30分を経てからシリコン窒化膜が蝕刻された厚
さを測定した結果である。
た蝕刻組成物としてシリコン窒化膜を蝕刻する場合、シ
リコン窒化膜の蝕刻率は燐酸の濃度に必ずしも比例する
ものではないことが分かる。
60重量%以上の場合には燐酸濃度が増加するほどシリ
コン窒化膜の蝕刻率が減少することが分かる。これによ
り、蝕刻組成物内に適当量の水が存在するからこそシリ
コン窒化膜の蝕刻率が高いということが分かる。また、
従来の窒化膜に対する蝕刻組成物として用いられる85
重量%の燐酸水溶液は120℃の温度条件下では50〜
70重量%の燐酸水溶液の場合より蝕刻率がむしろ劣る
ことが分かる。
約55〜70重量%の場合が他の燐酸濃度条件より相対
的に高いということが分かる。特に、燐酸の濃度が約6
0重量%の場合シリコン窒化膜の蝕刻率が約12Å/m
in程度と最大となることが分かる。
温度が100℃、98℃の場合には燐酸濃度条件が約5
0〜60重量%の間において、他の燐酸濃度条件よりシ
リコン窒化膜の蝕刻率が大きいということが分かる。特
に、燐酸濃度が約55重量%の時、シリコン窒化膜の1
分間あたりの蝕刻率は最大となる。
件及び他条件(例えば、HFのような他の添加物の濃
度)を一定に保つ場合、燐酸の濃度が約50〜70重量
%の時に、シリコン窒化膜の1分間あたりの蝕刻率が望
ましいということが分かる。
条件が同一な場合、例えば、HFのような他の添加物が
なく、同一な燐酸濃度で比較すれば、温度が高まるほど
窒化膜に対する蝕刻率が増加することが分かる。
02重量%含有)のうち燐酸の濃度が約50〜60重量
%の場合、他の重量%に比べてシリコン窒化膜の蝕刻厚
さが相対的に厚いということが分かる。これはシリコン
窒化膜の蝕刻率は、燐酸の濃度が50〜60重量%のと
きに他の燐酸濃度条件に比べて相対的に大きいというこ
とを間接的に示唆する。
な結論が得られる。
Fのような他の添加物の濃度条件など)を一定に保つ場
合、窒化膜に対する蝕刻率は、燐酸の濃度が約50〜7
0重量%のときに他の燐酸濃度条件に比べて相対的に大
きい。
120±5℃と表する)の場合、窒化膜に対する蝕刻率
は燐酸の濃度が約55〜65重量%のときに望ましく、
蝕刻液の温度が約100℃(以下、100±5℃と表す
る)の場合、窒化膜に対する蝕刻率は燐酸の濃度が約5
0〜60重量%のときに望ましい。
まるほど窒化膜に対する蝕刻率が増加することが分か
る。
膜、シリコン酸化膜及びポリシリコンの1分間あたりの
蝕刻率、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との間の蝕刻
選択比の変化傾向 <実験5>蝕刻組成物として燐酸水溶液を用意し、これ
を用いてウェーハに形成されたシリコン窒化膜、シリコ
ン酸化膜及びポリシリコン膜を蝕刻した。この際、蝕刻
組成物の温度及び燐酸の濃度は各々約120℃及び約6
0重量%に調節した。前記燐酸の濃度は前記実験1から
得た最適の燐酸濃度条件である。実験5では燐酸の濃度
と蝕刻組成物の温度を一定に保たせた状態で弗酸の濃度
変化によるシリコン窒化膜の1分間あたりの蝕刻率、シ
リコン酸化膜の1分間あたりの蝕刻率、ポリシリコン膜
の1分間あたりの蝕刻率、及びシリコン窒化膜とシリコ
ン酸化膜との間の蝕刻選択比を測定し、その結果を図5
に示した。前記図5において弗酸の濃度変化によるシリ
コン窒化膜の1分間あたりの蝕刻率は「黒塗り四角」
で、シリコン酸化膜の蝕刻率は「黒塗り丸」で、ポリシ
リコン膜の1分間あたりの蝕刻率は「黒塗り三角」で、
シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の蝕刻選択比は「白塗
り四角」で各々表した。
用意し、これを用いてシリコン窒化膜とシリコン酸化膜
とを蝕刻した。この際、蝕刻組成物の温度及び燐酸の濃
度は各々約100℃及び約55重量%に調節した。実験
6では実験5と同様に燐酸の濃度と蝕刻組成物の温度を
一定に保たせた状態で弗酸の濃度変化によるシリコン窒
化膜の1分間あたりの蝕刻率、シリコン酸化膜の1分間
あたりの蝕刻率、及びシリコン窒化膜とシリコン酸化膜
との間の蝕刻選択比を測定し、その結果を図6に示し
た。前記図6において弗酸の濃度変化によるシリコン窒
化膜の1分間あたりの蝕刻率、シリコン酸化膜の1分間
あたりの蝕刻率、及びシリコン窒化膜とシリコン酸化膜
との間の蝕刻選択比は図5と実質的に同一な記号で表し
た。
膜の蝕刻速度は弗酸の濃度に比例することが分かる。図
5及び図6において弗酸の濃度は0.05重量%までし
か示されていないが、その以上の場合にもシリコン窒化
膜の蝕刻速度は弗酸の濃度に比例する。
一な場合(ここでは、蝕刻液の温度が約120℃で、燐
酸の濃度が同一な場合)、弗酸の添加されたときが添加
されなかったときに比べて窒化膜に対する蝕刻率が大幅
に増加することが分かる。また、弗酸の量が増加するほ
ど蝕刻率がさらに増加することがわかる。
件がほぼ同一な場合(ここでは、蝕刻液の温度約100
℃、同一燐酸濃度の場合)、弗酸の添加されたときが添
加されなかったときに比べて窒化膜に対する蝕刻率が大
幅に増加することが分かる。また、弗酸の量が増加する
ほど蝕刻率がさらに増加することが分かる。
の蝕刻率変化に関する実験から次のような結果が得られ
る。
ときに比べて窒化膜の蝕刻率が大幅に増加する。
PO4のような他の添加物の濃度条件など)を一定に保
つ場合、窒化膜に対する蝕刻率は弗酸の濃度が増加ほど
大きくなる。
一な条件では燐酸の濃度が約50〜70重量%のときに
蝕刻率が最大となる。
膜とシリコン酸化膜との間の蝕刻選択比の変化傾向 図5及び図6を参照すれば、実験5及び6において弗酸
の濃度が0.02重量%以下の場合、シリコン酸化膜は
ほとんど蝕刻されないということがわかる。両実験の結
果において弗酸の濃度が0.02重量%より小さい場
合、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との蝕刻選択比は
約100以上であることが確認できる。
0.05重量%の場合にもシリコン酸化膜の蝕刻率は約
1〜2Å/min程度とシリコン窒化膜の蝕刻率に比べ
て小さな値を有する。この場合、シリコン窒化膜とシリ
コン酸化膜との蝕刻選択比は弗酸の濃度が0.02重量
%以下の場合に比べて減少するが、依然として約20以
上である。
5重量%以下の場合にポリシリコン膜に対する蝕刻率も
1〜2Å以下であることが確認できる。グラフ上には具
体的に示されていないが、シリコン窒化膜とポリシリコ
ン膜との間の蝕刻選択比もシリコン窒化膜とシリコン酸
化膜との間の蝕刻選択比とほぼ同一である。
に、弗酸が蝕刻組成物に添加されない場合にシリコン窒
化膜の蝕刻率は当然減少する。したがって、燐酸と弗酸
とを含む本発明に係る蝕刻組成物において弗酸の濃度は
0.005重量%以上であることが望ましい。
られる。
て弗酸の濃度が0.05重量%以下の場合、シリコン窒
化膜とシリコン酸化膜との蝕刻選択比は約20以上であ
る。但し、蝕刻組成物に弗酸が添加されない場合にはシ
リコン窒化膜の蝕刻率が減少するので、0.005重量
%以上の弗酸が本発明に係る蝕刻組成物に含まれること
が望ましい。
弗酸の濃度が0.02重量%以下の場合、シリコン窒化
膜とシリコン酸化膜との蝕刻選択比は約100以上と非
常に大きい。
て弗酸の濃度が0.05重量%以下の場合、シリコン窒
化膜とポリシリコン膜との蝕刻選択比も非常に大きい。
蝕刻率の変化 <実験7>蝕刻組成物として燐酸及び弗酸が含まれた水
溶液を用意した後、ここに他の添加物、例えばH2O2、
またはTFAA(Trifluoroacetic a
cid)を添加した。この際、蝕刻組成物の温度、燐酸
の濃度及び弗酸の濃度は各々120℃、60重量%及び
0.04重量%である。次いで、前記他の添加物の濃度
を変化させながらシリコン窒化膜の1分間あたりの蝕刻
率を測定した。図面には具体的に示されていないが、実
験7を通して本発明者はシリコン窒化膜の1分間あたり
の蝕刻率は実質的に前記他の添加物の濃度変化にほとん
ど影響を受けないということを確認した。
よれば、以下の特徴を有する。
Fのような他の添加物の濃度条件など)を一定に保つ場
合に窒化膜に対する蝕刻率は燐酸の濃度が約50〜70
重量%の場合が他の重量%の場合より相対的に大きい。
窒化膜に対する望ましい蝕刻率は燐酸の濃度が約55〜
65重量%のときに得られ、燐酸水溶液の温度が約10
0℃の場合、窒化膜に対する望ましい蝕刻率は燐酸の濃
度が約50〜60重量%のときに得られる。
まるほど窒化膜に対する蝕刻率が増加することが分か
る。
が添加されない場合に比べて窒化膜の蝕刻率は増加す
る。
件及びH3PO4のような他の添加物の濃度条件など)を
一定に保つ場合、窒化膜に対する蝕刻率は弗酸の濃度が
増加するほど大きくなる。
の濃度が同一な条件では燐酸の濃度が約50〜70重量
%のときに蝕刻率が大きい。
添加される場合、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との
蝕刻選択比は約100以上と非常に大きい。但し、弗酸
が全然添加されない場合にはシリコン窒化膜自体に対す
る蝕刻率が減少するので、弗酸濃度の下限を0.005
重量%に選択する。
下に添加される場合、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜
との蝕刻選択比は約20以上と非常に大きい。
添加される場合、シリコン窒化膜とポリシリコン膜との
蝕刻選択比も増加される。
窒化膜の蝕刻組成物を用いた蝕刻方法によれば、燐酸水
溶液中に弗酸を添加することによってシリコン窒化膜の
迅速な蝕刻が可能となり、従来の蝕刻工程の温度より低
い130℃以下の温度でも迅速に蝕刻することができ
る。
〜0.05重量%の場合、シリコン窒化膜自体の蝕刻率
を上昇させるだけでなく、シリコン窒化膜がシリコン酸
化膜またはポリシリコン膜に対して高い蝕刻選択比を有
して蝕刻することを可能にする。
ズドシステムが採択されることによって蝕刻液の温度及
び濃度が正確に調節され、蝕刻時間または蝕刻率のよう
な蝕刻状態を正確に制御できる。
発明を具体的に説明したが、本発明はこれに限定され
ず、本発明の技術的思想の範囲内で当業者によってその
変形や改良が可能である。
度が120℃の場合におけるシリコン窒化膜の1分間あ
たりの蝕刻率を示すグラフである。
り、弗酸の濃度が0.02重量%である場合)の温度が
100℃の場合におけるシリコン窒化膜の1分間あたり
の蝕刻率を示すグラフである。
度が98℃の場合におけるシリコン窒化膜の1分間あた
りの蝕刻率を示すグラフである。
合)の温度が100℃の場合における燐酸濃度変化によ
るシリコン窒化膜の蝕刻された厚さを示すグラフであ
る。
量%の場合における弗酸の濃度変化によるシリコン窒化
膜の蝕刻率、シリコン酸化膜の蝕刻率、ポリシリコン膜
の蝕刻率及びシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との蝕刻
選択比の変化を示すグラフである。
量%の場合における弗酸の濃度変化によるシリコン窒化
膜の蝕刻率、シリコン酸化膜の蝕刻率及びシリコン窒化
膜とシリコン酸化膜との蝕刻選択比の変化を示すグラフ
である。
Claims (16)
- 【請求項1】 燐酸及び弗酸の混合水溶液であって燐酸
の濃度が50〜70重量%であることを特徴とする半導
体素子製造用窒化膜の蝕刻組成物。 - 【請求項2】 前記蝕刻組成物のうち弗酸の濃度は0.
005〜0.05重量%であることを特徴とする請求項
1に記載の半導体素子製造用窒化膜の蝕刻組成物。 - 【請求項3】 燐酸及び弗酸の混合水溶液であって燐酸
の濃度が50〜70重量%の蝕刻組成物が入っている蝕
刻槽内に窒化膜の形成されたウェーハを投入して前記蝕
刻組成物によって窒化膜を蝕刻することを特徴とする半
導体素子製造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項4】 前記蝕刻組成物の温度は130℃以下で
あることを特徴とする請求項3に記載の半導体素子製造
用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項5】 前記混合水溶液の温度が120℃(±5
℃)程度の場合、燐酸の濃度を約55〜65重量%に調
節することを特徴とする請求項3に記載の半導体素子製
造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項6】 前記混合水溶液の温度が100℃(±5
℃)程度の場合、燐酸の濃度を約50〜60重量%に調
節することを特徴とする請求項3に記載の半導体素子製
造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項7】 前記蝕刻組成物のうち弗酸の濃度は0.
005〜0.05重量%であることを特徴とする請求項
3に記載の半導体素子製造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項8】 燐酸及び弗酸の混合水溶液であって弗酸
の濃度が0.05重量%以下であることを特徴とする半
導体素子製造用窒化膜の蝕刻組成物。 - 【請求項9】 前記蝕刻組成物のうち弗酸の濃度は0.
005〜0.05重量%であることを特徴とする請求項
8に記載の半導体素子製造用窒化膜の蝕刻組成物。 - 【請求項10】 前記蝕刻組成物のうち燐酸の濃度は5
0〜70重量%であることを特徴とする請求項8に記載
の半導体素子製造用窒化膜の蝕刻組成物。 - 【請求項11】 燐酸及び弗酸の混合水溶液であって弗
酸の濃度が0.05重量%以下の蝕刻組成物が入ってい
る蝕刻槽内に窒化膜の形成されたウェーハを投入して前
記蝕刻組成物によって窒化膜を蝕刻することを特徴とす
る半導体素子製造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項12】 前記蝕刻組成物の温度は130℃以下
であることを特徴とする請求項11に記載の半導体素子
製造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項13】 前記混合水溶液の温度が120℃(±
5℃)程度の場合、燐酸の濃度を約55〜65重量%に
調節することを特徴とする請求項11に記載の半導体素
子製造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項14】 前記混合水溶液の温度が100℃(±
5℃)程度の場合、燐酸濃度を約50〜60重量%に調
節することを特徴とする請求項11に記載の半導体素子
製造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項15】 前記蝕刻組成物のうち弗酸の濃度は
0.005〜0.05重量%であることを特徴とする請
求項11に記載の半導体素子製造用窒化膜の蝕刻方法。 - 【請求項16】 前記蝕刻組成物のうち燐酸の濃度は5
0〜70重量%であることを特徴とする請求項11に記
載の半導体素子製造用窒化膜の蝕刻方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990046910A KR100327342B1 (ko) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 반도체소자 제조용 식각조성물 및 이 식각조성물을 이용한 식각방법 |
KR99P46910 | 1999-10-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001156053A true JP2001156053A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=19617198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000323159A Pending JP2001156053A (ja) | 1999-10-27 | 2000-10-23 | 半導体素子製造用蝕刻組成物及びこれを用いた蝕刻方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6613693B1 (ja) |
JP (1) | JP2001156053A (ja) |
KR (1) | KR100327342B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005203467A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Tosoh Corp | エッチング用組成物 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002089192A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of wet etching an inorganic antireflection layer |
JP5132859B2 (ja) * | 2001-08-24 | 2013-01-30 | ステラケミファ株式会社 | 多成分を有するガラス基板用の微細加工表面処理液 |
KR100558164B1 (ko) | 2003-06-30 | 2006-03-10 | 삼성전자주식회사 | 질화물 제거용 식각액 및 이를 이용한 반도체 소자의질화막 제거방법 |
US20060011586A1 (en) * | 2004-07-14 | 2006-01-19 | Shea Kevin R | Method of etching nitrides |
EP1834011A2 (en) * | 2004-12-06 | 2007-09-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Etchant solutions and additives therefor |
KR100653542B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2006-12-05 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자 제조 공정 |
US7670895B2 (en) | 2006-04-24 | 2010-03-02 | Freescale Semiconductor, Inc | Process of forming an electronic device including a semiconductor layer and another layer adjacent to an opening within the semiconductor layer |
US7528078B2 (en) * | 2006-05-12 | 2009-05-05 | Freescale Semiconductor, Inc. | Process of forming electronic device including a densified nitride layer adjacent to an opening within a semiconductor layer |
US7851373B2 (en) * | 2006-11-09 | 2010-12-14 | Infineon Technologies Ag | Processing systems and methods for semiconductor devices |
US8409997B2 (en) | 2007-01-25 | 2013-04-02 | Taiwan Semiconductor Maufacturing Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling silicon nitride etching tank |
US8460478B2 (en) * | 2007-05-29 | 2013-06-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Wet processing apparatuses |
US7902082B2 (en) | 2007-09-20 | 2011-03-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming field effect transistors using diluted hydrofluoric acid to remove sacrificial nitride spacers |
US8883033B2 (en) * | 2013-03-05 | 2014-11-11 | United Microelectronics Corp. | Method for removing nitride material |
CN104112654A (zh) * | 2013-04-18 | 2014-10-22 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种减少浮栅孔洞的工艺方法 |
US9287228B2 (en) | 2014-06-26 | 2016-03-15 | Lam Research Ag | Method for etching semiconductor structures and etching composition for use in such a method |
KR102375588B1 (ko) * | 2017-07-06 | 2022-03-16 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
SG11202103910PA (en) | 2018-11-15 | 2021-05-28 | Entegris Inc | Silicon nitride etching composition and method |
KR102389567B1 (ko) * | 2021-05-04 | 2022-04-25 | 연세대학교 산학협력단 | 실리콘 질화막 식각 조성물 및 이를 이용한 식각방법 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5011185A (ja) * | 1973-05-02 | 1975-02-05 | ||
JPS60137024A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-20 | Matsushita Electronics Corp | 窒化珪素膜のエツチング方法 |
JPH047832A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-13 | Central Glass Co Ltd | エッチング剤 |
JPH0448630A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-18 | Sony Corp | エッチング方法 |
JPH0883792A (ja) * | 1994-09-09 | 1996-03-26 | Nippon Motorola Ltd | エッチング剤及びエッチング方法 |
JPH09275091A (ja) * | 1996-04-03 | 1997-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体窒化膜エッチング装置 |
JPH1064878A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-06 | Fujitsu Ltd | 燐酸処理方法及び燐酸処理装置 |
JPH10284467A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-23 | Samsung Electron Co Ltd | 半導体デバイス製造用窒化珪素膜のエッチング組成物、エッチング方法及びそれによって製造された半導体デバイス |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3867218A (en) * | 1973-04-25 | 1975-02-18 | Philips Corp | Method of etching a pattern in a silicon nitride layer |
US5310457A (en) * | 1992-09-30 | 1994-05-10 | At&T Bell Laboratories | Method of integrated circuit fabrication including selective etching of silicon and silicon compounds |
JP3072876B2 (ja) * | 1993-09-17 | 2000-08-07 | 日曹エンジニアリング株式会社 | エッチング液の精製方法 |
US5472562A (en) * | 1994-08-05 | 1995-12-05 | At&T Corp. | Method of etching silicon nitride |
US6284721B1 (en) * | 1997-01-21 | 2001-09-04 | Ki Won Lee | Cleaning and etching compositions |
US6461529B1 (en) * | 1999-04-26 | 2002-10-08 | International Business Machines Corporation | Anisotropic nitride etch process with high selectivity to oxide and photoresist layers in a damascene etch scheme |
US6391793B2 (en) * | 1999-08-30 | 2002-05-21 | Micron Technology, Inc. | Compositions for etching silicon with high selectivity to oxides and methods of using same |
-
1999
- 1999-10-27 KR KR1019990046910A patent/KR100327342B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-10-23 JP JP2000323159A patent/JP2001156053A/ja active Pending
- 2000-10-26 US US09/696,741 patent/US6613693B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-05-21 US US10/442,271 patent/US20030203632A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5011185A (ja) * | 1973-05-02 | 1975-02-05 | ||
JPS60137024A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-20 | Matsushita Electronics Corp | 窒化珪素膜のエツチング方法 |
JPH047832A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-13 | Central Glass Co Ltd | エッチング剤 |
JPH0448630A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-18 | Sony Corp | エッチング方法 |
JPH0883792A (ja) * | 1994-09-09 | 1996-03-26 | Nippon Motorola Ltd | エッチング剤及びエッチング方法 |
JPH09275091A (ja) * | 1996-04-03 | 1997-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体窒化膜エッチング装置 |
JPH1064878A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-06 | Fujitsu Ltd | 燐酸処理方法及び燐酸処理装置 |
JPH10284467A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-23 | Samsung Electron Co Ltd | 半導体デバイス製造用窒化珪素膜のエッチング組成物、エッチング方法及びそれによって製造された半導体デバイス |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005203467A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Tosoh Corp | エッチング用組成物 |
JP4506177B2 (ja) * | 2004-01-14 | 2010-07-21 | 東ソー株式会社 | エッチング用組成物 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6613693B1 (en) | 2003-09-02 |
US20030203632A1 (en) | 2003-10-30 |
KR100327342B1 (ko) | 2002-03-06 |
KR20010038794A (ko) | 2001-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2001156053A (ja) | 半導体素子製造用蝕刻組成物及びこれを用いた蝕刻方法 | |
JP6723152B2 (ja) | 窒化チタンを選択的にエッチングするための組成物及び方法 | |
EP3039098B1 (en) | Compositions and methods for selectively etching titanium nitride | |
US8951433B2 (en) | Compositions for use in semiconductor devices | |
US5279705A (en) | Gaseous process for selectively removing silicon nitride film | |
JP2020017732A (ja) | TiNハードマスク除去及びエッチング残渣クリーニング用組成物 | |
KR100685735B1 (ko) | 폴리실리콘 제거용 조성물, 이를 이용한 폴리실리콘 제거방법 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
JP2003517206A (ja) | フッ素化合物ガス及び酸素からなるガス混合体を使用するタングステンのプラズマ処理 | |
KR20100014916A (ko) | TiSiN의 선택적 제거를 위한 조성물 및 공정 | |
US5965035A (en) | Self aligned contact etch using difluoromethane and trifluoromethane | |
US20220172956A1 (en) | Dry etching method | |
JP2023539806A (ja) | 窒化物エッチング剤組成物及び方法 | |
US6048406A (en) | Benign method for etching silicon dioxide | |
KR102309758B1 (ko) | 질화티타늄막 및 텅스텐막 적층체 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 식각방법 | |
KR102450687B1 (ko) | 실리콘 질화막 식각 조성물 | |
TW468202B (en) | Method of manufacturing electronic devices, and apparatus for carrying out such a method | |
KR101159933B1 (ko) | 반도체 디바이스의 제조 방법 | |
KR100252212B1 (ko) | 반도체장치 제조용 질화규소막의 식각조성물과이를 이용한 식각방법 및 그에 의하여 제조되는 반도체장치 | |
KR102488515B1 (ko) | 실리콘 질화막 식각방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 | |
CN107653451B (zh) | 蚀刻液组合物及利用到该组合物的金属图案制造方法 | |
JP2002076272A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2024028211A (ja) | エッチング液、該エッチング液を用いたシリコンデバイスの製造方法および基板処理方法 | |
KR20020002748A (ko) | 반도체 소자의 실리콘 질화막 식각 방법 | |
JP2010067982A (ja) | エッチング液 | |
KR19980072271A (ko) | 반도체장치 제조용 웨이퍼의 세정방법 및 웨이퍼 세정용의 세정혼합물 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040628 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070307 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070313 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070612 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070615 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070918 |