JP2001524750A - 酸化物の高選択性エッチング法 - Google Patents
酸化物の高選択性エッチング法Info
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Abstract
(57)【要約】
異なる密度を有する酸化物をエッチングするための極めて選択的であるのみならず、均一なエッチングも生じる方法を提供するが、それは、基体の表面上に酸化被膜を与え、ハライド含有種を含む液体に該酸化被膜を暴露し、そしてハライド含有種を含む気相に該酸化被膜を暴露する工程を含む。望ましくは、例えば、半導体基体上にコンデンサー蓄積セルを形成する方法のような該方法を用いて、基体の表面がその第一部分上に第一酸化ケイ素および第二部分上に第二酸化ケイ素を含み、該第一酸化ケイ素は該第二酸化ケイ素より比較的稠密である基体表面を選択的にエッチングする。
Description
【０００１】 発明の背景 本発明は、基体の表面上の１層またはそれ以上の酸化被膜を選択的にエッチン
グする方法、より詳しくは、半導体装置組立において酸化ケイ素をエッチングす
る方法に関する。
グする方法、より詳しくは、半導体装置組立において酸化ケイ素をエッチングす
る方法に関する。
【０００２】 半導体装置の製造において、ケイ素の酸化物は、多数の異なった形で且つ別々
の用途に用いられる。稠密な、熱生長するまたは化学的に沈着する酸化物は、誘
電体フィルムおよび絶縁被膜として用いることができる。このような酸化物を代
表するものは、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）誘導酸化物のクラスであ
る。
の用途に用いられる。稠密な、熱生長するまたは化学的に沈着する酸化物は、誘
電体フィルムおよび絶縁被膜として用いることができる。このような酸化物を代
表するものは、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）誘導酸化物のクラスであ
る。
【０００３】 他のあまり稠密でない形の酸化ケイ素も、平面化された絶縁被膜が望まれる半
導体装置組立において用いられる。これら種類の酸化物の例には、リンケイ酸ガ
ラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳ
Ｇ）、およびホウ素またはリンをドーピングされたＴＥＯＳなどのドーピングさ
れた酸化物が含まれる。スピンオンガラス（ＳＯＧ）は、平面化が望まれる場合
に特に用いられるもう一つの多孔質酸化物である。
導体装置組立において用いられる。これら種類の酸化物の例には、リンケイ酸ガ
ラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳ
Ｇ）、およびホウ素またはリンをドーピングされたＴＥＯＳなどのドーピングさ
れた酸化物が含まれる。スピンオンガラス（ＳＯＧ）は、平面化が望まれる場合
に特に用いられるもう一つの多孔質酸化物である。
【０００４】 多数の半導体製造法は、一つの形の酸化ケイ素（典型的には、ＢＰＳＧのよう
なより多孔質の形）をもう一つの酸化ケイ素（典型的には、ＴＥＯＳのような稠
密な形）または多の物質（ケイ素など）に優先して除去する選択的エッチングを
必要とする。異なった形の酸化ケイ素の選択的エッチングが望まれる場合、典型
的には、フッ化水素（ＨＦ）が主要エッチング剤として用いられる。しかしなが
ら、ＨＦの水溶液を用いる湿式エッチングは極めて選択的ではなく、稠密な形の
酸化ケイ素も、より多孔質の形も、同様の速度でエッチングする。当該技術分野
は、より大きい選択性を得るために、蒸気相ＨＦエッチング法の使用へと進んで
いる。
なより多孔質の形）をもう一つの酸化ケイ素（典型的には、ＴＥＯＳのような稠
密な形）または多の物質（ケイ素など）に優先して除去する選択的エッチングを
必要とする。異なった形の酸化ケイ素の選択的エッチングが望まれる場合、典型
的には、フッ化水素（ＨＦ）が主要エッチング剤として用いられる。しかしなが
ら、ＨＦの水溶液を用いる湿式エッチングは極めて選択的ではなく、稠密な形の
酸化ケイ素も、より多孔質の形も、同様の速度でエッチングする。当該技術分野
は、より大きい選択性を得るために、蒸気相ＨＦエッチング法の使用へと進んで
いる。
【０００５】 例えば、Bergman, 米国特許第５，２３５，９９５号、同第５，２３８，５０ ０号および同第５，３３２，４４５号は、エッチング剤ガスとしてＨＦおよび水
蒸気の均一混合物を用いる蒸気エッチング法を示している。Grant ら，米国特許
第５，２３４，５４０号および同第５，４３９，５５３号は、ＨＦおよびアルコ
ールまたは有機酸を用いる蒸気相エッチング法を示している。Mehta, 米国特許 第５，６３５，１０２号は、ＨＦガスおよび不活性ガスの交互パルスに酸化ケイ
素を暴露して、稠密の酸化ケイ素被膜（ＴＥＯＳ）に優先して多孔質酸化ケイ素
被膜（ＢＰＳＧ）の選択的エッチングを生じる選択的エッチング法を示している
。しかしながら、このような方法は選択的でありうるが、多くは、酸化被膜の望
ましくない不均一エッチングを引き起こしている。
蒸気の均一混合物を用いる蒸気エッチング法を示している。Grant ら，米国特許
第５，２３４，５４０号および同第５，４３９，５５３号は、ＨＦおよびアルコ
ールまたは有機酸を用いる蒸気相エッチング法を示している。Mehta, 米国特許 第５，６３５，１０２号は、ＨＦガスおよび不活性ガスの交互パルスに酸化ケイ
素を暴露して、稠密の酸化ケイ素被膜（ＴＥＯＳ）に優先して多孔質酸化ケイ素
被膜（ＢＰＳＧ）の選択的エッチングを生じる選択的エッチング法を示している
。しかしながら、このような方法は選択的でありうるが、多くは、酸化被膜の望
ましくない不均一エッチングを引き起こしている。
【０００６】 異なった酸化ケイ素の選択的エッチングを必要とする半導体組立法の一つの例
は、高密度動的ランダム・アクセス・メモリー（ＤＲＡＭ）のような記憶装置中
で用いられる積重ねコンデンサー構造体の形成である。このような構造体は、基
体として大形シリコンウエファーを用いて形成される。これら装置の組立には、
極めて選択的なエッチング法のみならず、そのウェファーの表面にわたる酸化被
膜を均一にエッチングする方法が必要である。
は、高密度動的ランダム・アクセス・メモリー（ＤＲＡＭ）のような記憶装置中
で用いられる積重ねコンデンサー構造体の形成である。このような構造体は、基
体として大形シリコンウエファーを用いて形成される。これら装置の組立には、
極めて選択的なエッチング法のみならず、そのウェファーの表面にわたる酸化被
膜を均一にエッチングする方法が必要である。
【０００７】 したがって、当該技術分野において、異なる密度を有する酸化物のための極め
て選択的であるのみならず、均一なエッチングを生じるエッチング法がなお要求
されている。
て選択的であるのみならず、均一なエッチングを生じるエッチング法がなお要求
されている。
【０００８】 発明の要旨 本発明は、異なる密度を有する酸化物をエッチングするための極めて選択的で
あるのみならず、均一なエッチングを生じる方法を提供することによってその要
求を満たす。本発明の一つの態様により、方法を提供するが、それは、基体の表
面上に酸化被膜を与え、ハライド含有種を含む液体にその酸化被膜を暴露し、そ
してハライド含有種を含む気相にその酸化被膜を暴露する工程を含む。好ましく
は、ハライド含有種は、ＨＦ、ＮＦ3、ＣｌＦ3およびＦ2から成る群より選択さ れる。本発明の好ましい実施態様において、ハライド含有種はＨＦを含み、気相
はアルコールを含む。
あるのみならず、均一なエッチングを生じる方法を提供することによってその要
求を満たす。本発明の一つの態様により、方法を提供するが、それは、基体の表
面上に酸化被膜を与え、ハライド含有種を含む液体にその酸化被膜を暴露し、そ
してハライド含有種を含む気相にその酸化被膜を暴露する工程を含む。好ましく
は、ハライド含有種は、ＨＦ、ＮＦ3、ＣｌＦ3およびＦ2から成る群より選択さ れる。本発明の好ましい実施態様において、ハライド含有種はＨＦを含み、気相
はアルコールを含む。
【０００９】 本発明の方法は、望ましくは、基体の表面がその第一部分上に第一酸化ケイ素
および第二部分上に第二酸化ケイ素を含み、その第一酸化ケイ素は第二酸化ケイ
素より比較的稠密である基体表面を選択的にエッチングするのに用いられる。こ
の方法において、ハライド含有種を含む液体に酸化物を暴露するおよびハライド
含有種を含む気相に酸化物を暴露する工程は、第二酸化ケイ素を第一酸化ケイ素
のエッチング速度より大きい速度で選択的にエッチングさせる。好ましい実施態
様において、第一酸化ケイ素はオルトケイ酸テトラエチル誘導酸化物を含み、第
二酸化ケイ素はホウリンケイ酸ガラスを含む。本発明の方法は、第二酸化ケイ素
が第一酸化ケイ素の上に重なっている場合に特に有用であり、第一酸化ケイ素は
エッチング停止被膜として作用する。
および第二部分上に第二酸化ケイ素を含み、その第一酸化ケイ素は第二酸化ケイ
素より比較的稠密である基体表面を選択的にエッチングするのに用いられる。こ
の方法において、ハライド含有種を含む液体に酸化物を暴露するおよびハライド
含有種を含む気相に酸化物を暴露する工程は、第二酸化ケイ素を第一酸化ケイ素
のエッチング速度より大きい速度で選択的にエッチングさせる。好ましい実施態
様において、第一酸化ケイ素はオルトケイ酸テトラエチル誘導酸化物を含み、第
二酸化ケイ素はホウリンケイ酸ガラスを含む。本発明の方法は、第二酸化ケイ素
が第一酸化ケイ素の上に重なっている場合に特に有用であり、第一酸化ケイ素は
エッチング停止被膜として作用する。
【００１０】 本発明のもう一つの態様により、基体上の酸化ケイ素被膜をエッチングする方
法を提供するが、それは、基体の表面上に酸化ケイ素被膜を与え、フッ化水素酸
の水溶液を含む液体にその酸化ケイ素被膜を暴露し、そしてフッ化水素酸蒸気を
含む気相にその酸化ケイ素被膜を暴露する工程を含む。好ましい形態において、
その気相は、均一なエッチングを促進するメタノールなどのアルコールを含む。
法を提供するが、それは、基体の表面上に酸化ケイ素被膜を与え、フッ化水素酸
の水溶液を含む液体にその酸化ケイ素被膜を暴露し、そしてフッ化水素酸蒸気を
含む気相にその酸化ケイ素被膜を暴露する工程を含む。好ましい形態において、
その気相は、均一なエッチングを促進するメタノールなどのアルコールを含む。
【００１１】 本発明のこの実施態様において、基体の表面は、好ましくは、その第一部分上
に第一酸化ケイ素および第二部分上に第二酸化ケイ素を含み、その第一酸化ケイ
素は第二酸化ケイ素より比較的稠密である。フッ化水素酸の水溶液を含む液体に
その酸化物を暴露するおよびフッ化水素酸蒸気を含む気相に酸化物を暴露する工
程は、第二酸化ケイ素を第一酸化ケイ素のエッチング速度より大きい速度で選択
的にエッチングさせる。第二酸化ケイ素が第一酸化ケイ素の上に重なっている場
合、第一酸化ケイ素はエッチング停止被膜として作用する。
に第一酸化ケイ素および第二部分上に第二酸化ケイ素を含み、その第一酸化ケイ
素は第二酸化ケイ素より比較的稠密である。フッ化水素酸の水溶液を含む液体に
その酸化物を暴露するおよびフッ化水素酸蒸気を含む気相に酸化物を暴露する工
程は、第二酸化ケイ素を第一酸化ケイ素のエッチング速度より大きい速度で選択
的にエッチングさせる。第二酸化ケイ素が第一酸化ケイ素の上に重なっている場
合、第一酸化ケイ素はエッチング停止被膜として作用する。
【００１２】 本発明の方法は、半導体装置の組立に用いられる。一つの実施態様において、
半球形グレーンシリコンを形成する方法を提供するが、それは、ポリシリコンま
たはアモルファスシリコン被膜を基体上に形成し、ハライド含有種を含む気相に
その被膜を、その上の酸化物を全て除去するのに充分な時間暴露する工程を含ん
で成る。次に、その被膜を酸素または酸素含有ガスに暴露することなく、その被
膜を高温でアニーリングして、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを半球
形グレーンシリコンに変換する。好ましくは、ハライド含有種は、ＨＦ、ＮＦ3 、ＣｌＦ3およびＦ2から成る群より選択される。好ましい形態において、ハライ
ド含有種はＨＦを含み、気相はアルコールを含む。アニーリング工程は、約２０
０℃を越える高温で行われる。
半球形グレーンシリコンを形成する方法を提供するが、それは、ポリシリコンま
たはアモルファスシリコン被膜を基体上に形成し、ハライド含有種を含む気相に
その被膜を、その上の酸化物を全て除去するのに充分な時間暴露する工程を含ん
で成る。次に、その被膜を酸素または酸素含有ガスに暴露することなく、その被
膜を高温でアニーリングして、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを半球
形グレーンシリコンに変換する。好ましくは、ハライド含有種は、ＨＦ、ＮＦ3 、ＣｌＦ3およびＦ2から成る群より選択される。好ましい形態において、ハライ
ド含有種はＨＦを含み、気相はアルコールを含む。アニーリング工程は、約２０
０℃を越える高温で行われる。
【００１３】 本発明の好ましい実施態様において、その方法は、半導体基体上にコンデンサ
ー蓄積セルを形成するのに用いられるが、それは、その基体の表面上に第一酸化
ケイ素被膜を形成した後、その第一酸化ケイ素被膜上に第二酸化ケイ素被膜を形
成する工程を含み、その第一酸化ケイ素は第二酸化ケイ素より比較的稠密である
。その第一および第二酸化ケイ素被膜中に開口部を形成し、その開口部中に、概
して垂直方向の側壁を有するポリシリコンまたはアモルファスシリコン容器構造
体を形成する。その第二酸化ケイ素被膜の少なくとも一部分は、ハライド含有種
を含む液体に第二酸化ケイ素被膜を暴露することによって選択的に除去される。
第二酸化ケイ素被膜の残りの部分は、ハライド含有種を含む気相に第二被膜を暴
露することによって除去され、それによってその容器構造体の側壁を暴露させる
。その基体を酸素または酸素含有ガスに暴露することなく、容器壁を高温でアニ
ーリングして、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを半球形グレーンシリ
コンに変換する。その半球形グレーンシリコン壁に導電性ドーピングを行ってコ
ンデンサープレートを形成し、そのコンデンサープレート上にコンデンサー誘電
被膜を形成させる。最後に、第二導電性ケイ素被膜をそのコンデンサー誘電被膜
上に形成して、構造体を完成させる。
ー蓄積セルを形成するのに用いられるが、それは、その基体の表面上に第一酸化
ケイ素被膜を形成した後、その第一酸化ケイ素被膜上に第二酸化ケイ素被膜を形
成する工程を含み、その第一酸化ケイ素は第二酸化ケイ素より比較的稠密である
。その第一および第二酸化ケイ素被膜中に開口部を形成し、その開口部中に、概
して垂直方向の側壁を有するポリシリコンまたはアモルファスシリコン容器構造
体を形成する。その第二酸化ケイ素被膜の少なくとも一部分は、ハライド含有種
を含む液体に第二酸化ケイ素被膜を暴露することによって選択的に除去される。
第二酸化ケイ素被膜の残りの部分は、ハライド含有種を含む気相に第二被膜を暴
露することによって除去され、それによってその容器構造体の側壁を暴露させる
。その基体を酸素または酸素含有ガスに暴露することなく、容器壁を高温でアニ
ーリングして、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを半球形グレーンシリ
コンに変換する。その半球形グレーンシリコン壁に導電性ドーピングを行ってコ
ンデンサープレートを形成し、そのコンデンサープレート上にコンデンサー誘電
被膜を形成させる。最後に、第二導電性ケイ素被膜をそのコンデンサー誘電被膜
上に形成して、構造体を完成させる。
【００１４】 したがって、本発明の特徴は、異なる密度を有する酸化物をエッチングするた
めの極めて選択的であるのみならず、均一なエッチングも生じる方法を提供する
ことである。本発明のこのおよび他の特徴および利点は、次の詳細な説明、添付
の図面および請求の範囲から明らかになるであろう。
めの極めて選択的であるのみならず、均一なエッチングも生じる方法を提供する
ことである。本発明のこのおよび他の特徴および利点は、次の詳細な説明、添付
の図面および請求の範囲から明らかになるであろう。
【００１５】 好ましい実施態様の詳細な説明 本発明は、基体の表面上の酸化被膜を選択的にエッチングする方法、そして好
ましくは、酸化ケイ素被膜を選択的にエッチングする工程を含めた半導体装置の
組立方法に関する。本明細書中で用いられる“基体”という用語は、物質への追
加被膜の適用に耐える充分な耐荷力および内部強度を有する任意の物質を意味す
る。この定義の範囲内に含まれるのは、金属、セラミックス、プラスチック、ガ
ラスおよび石英である。この定義の範囲内に更に含まれるのは、シリコンウェフ
ァーを含めたケイ素構造体；組立法におけるケイ素構造体；および組立法におけ
るシリコンウェファーである。“組立”という用語は、写真製版技術を用いて基
体上にパターンを形成する方法を意味する。“開口部”という用語には、基体中
のバイア、トレンチ、グルーブ、コンタクトホール等が含まれる。
ましくは、酸化ケイ素被膜を選択的にエッチングする工程を含めた半導体装置の
組立方法に関する。本明細書中で用いられる“基体”という用語は、物質への追
加被膜の適用に耐える充分な耐荷力および内部強度を有する任意の物質を意味す
る。この定義の範囲内に含まれるのは、金属、セラミックス、プラスチック、ガ
ラスおよび石英である。この定義の範囲内に更に含まれるのは、シリコンウェフ
ァーを含めたケイ素構造体；組立法におけるケイ素構造体；および組立法におけ
るシリコンウェファーである。“組立”という用語は、写真製版技術を用いて基
体上にパターンを形成する方法を意味する。“開口部”という用語には、基体中
のバイア、トレンチ、グルーブ、コンタクトホール等が含まれる。
【００１６】 ここで、図１について、本発明の選択的エッチング方法を、半導体基体上のコ
ンデンサー蓄積セルの形成に関して記載する。しかしながら、本発明の方法を他
の半導体装置の組立に用いることができるということは当業者に明らかであろう
。示されているように、出発基体１０は、その上に第一酸化ケイ素被膜１２を付
着している。第一酸化被膜１２は、化学的に沈着していてよいしまたは熱生長し
ていてよく、好ましくは、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）誘導酸化物を
含む。第二酸化被膜１４は、第一被膜１２の上に付着し且つ重なっている。好ま
しくは、第二酸化被膜１４は、例えば、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ
酸ガラス（ＢＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ホウ素またはリンを
ドーピングされたＴＥＯＳのようなドーピングされた酸化物、およびスピンオン
ガラス（ＳＯＧ）などのあまり稠密でない形の酸化ケイ素である。典型的には、
第一酸化被膜１２は、約１５００〜約３０００Å、好ましくは、約２３００Åの
厚みを有し、第二酸化被膜１４は、約９０００〜約１１，０００Å、好ましくは
、約１０，０００Åの厚みを有する。
ンデンサー蓄積セルの形成に関して記載する。しかしながら、本発明の方法を他
の半導体装置の組立に用いることができるということは当業者に明らかであろう
。示されているように、出発基体１０は、その上に第一酸化ケイ素被膜１２を付
着している。第一酸化被膜１２は、化学的に沈着していてよいしまたは熱生長し
ていてよく、好ましくは、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）誘導酸化物を
含む。第二酸化被膜１４は、第一被膜１２の上に付着し且つ重なっている。好ま
しくは、第二酸化被膜１４は、例えば、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ
酸ガラス（ＢＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ホウ素またはリンを
ドーピングされたＴＥＯＳのようなドーピングされた酸化物、およびスピンオン
ガラス（ＳＯＧ）などのあまり稠密でない形の酸化ケイ素である。典型的には、
第一酸化被膜１２は、約１５００〜約３０００Å、好ましくは、約２３００Åの
厚みを有し、第二酸化被膜１４は、約９０００〜約１１，０００Å、好ましくは
、約１０，０００Åの厚みを有する。
【００１７】 それら被膜を平面化した後、そこに開口部を形成して基体１０へ到達させる。
その開口部は、当該技術分野において慣用的であり且つマスキングおよびエッチ
ング工程を含むことができる技法によって形成することができる。次に、当該技
術分野において慣用的である技法を再度用いて、容器構造体１６を開口部内に形
成する。好ましくは、容器１６は、多結晶性ケイ素（ポリシリコン）かまたはア
モルファスシリコンから形成される。容器構造体１６は、概して垂直に立ってい
る側壁１７および底面１８を含む。
その開口部は、当該技術分野において慣用的であり且つマスキングおよびエッチ
ング工程を含むことができる技法によって形成することができる。次に、当該技
術分野において慣用的である技法を再度用いて、容器構造体１６を開口部内に形
成する。好ましくは、容器１６は、多結晶性ケイ素（ポリシリコン）かまたはア
モルファスシリコンから形成される。容器構造体１６は、概して垂直に立ってい
る側壁１７および底面１８を含む。
【００１８】 図２について、図１の構造体に、ハライド種を含有するエッチング剤を用いる
湿式エッチング工程を周囲温度〜約１００℃までの温度で行う。好ましくは、そ
のエッチング剤は、１０：１かまたは１００：１の水対ＨＦ比で希釈された水中
のフッ化水素酸である。このようなエッチング剤は、第二酸化ケイ素被膜１４を
速やかにエッチングする。概して、湿式エッチング剤を用いて第二酸化被膜１４
の厚みの約７５〜９０％、最も好ましくは、８０％を速やかにエッチングするこ
とが望ましい。典型的には、第二被膜１４が約１０，０００Åの厚みを有するＢ
ＰＳＧである場合、その湿式エッチングは、５分以内（約４．３Å／秒で１０：
１）または４０分以内（約０．５Å／秒で１００：１）に約８０００Åを除去す
るであろう。エッチング後、その基体を脱イオン水中で洗浄して、残留する微量
のエッチング剤を全て除去する。
湿式エッチング工程を周囲温度〜約１００℃までの温度で行う。好ましくは、そ
のエッチング剤は、１０：１かまたは１００：１の水対ＨＦ比で希釈された水中
のフッ化水素酸である。このようなエッチング剤は、第二酸化ケイ素被膜１４を
速やかにエッチングする。概して、湿式エッチング剤を用いて第二酸化被膜１４
の厚みの約７５〜９０％、最も好ましくは、８０％を速やかにエッチングするこ
とが望ましい。典型的には、第二被膜１４が約１０，０００Åの厚みを有するＢ
ＰＳＧである場合、その湿式エッチングは、５分以内（約４．３Å／秒で１０：
１）または４０分以内（約０．５Å／秒で１００：１）に約８０００Åを除去す
るであろう。エッチング後、その基体を脱イオン水中で洗浄して、残留する微量
のエッチング剤を全て除去する。
【００１９】 図３について、自然の酸化物１９の薄い被膜（約２０〜５０Å厚み）は、最初
の湿式エッチング工程後、その基体の空気への暴露のために、容器壁上に生長す
る。次に、基体１０に２回目の蒸気エッチングを密閉室中で施す。適当な密閉エ
ッチング室は、Grant ら，米国特許第５，２３４，５４０号に記載されており、
その開示は本明細書中に援用される。その方法のこのエッチング工程において、
基体は、ハライド含有種を含む気相エッチング剤に暴露される。好ましくは、そ
の気相エッチング剤は、ＨＦ蒸気、メタノールのようなアルコールとＨＦの混合
物、または酢酸とＨＦの混合物である。ＨＦ蒸気は、あまり稠密でない第二酸化
被膜１４を、更には、自然の酸化物コーティング１９を優先的に且つ選択的にエ
ッチングして、それら被膜を完全に除去するが、より稠密な第一酸化被膜１２を
ほとんどエッチングしない。酢酸とＨＦの混合物は、ＢＰＳＧ第二被膜のエッチ
ング速度を増加させるが（酢酸含有の６．７Å／秒対酢酸不含の３．０Å／秒）
、ＨＦ／酢酸が容器側壁１７の近くで不均一エッチングを生じることがありうる
ということが判っている。その理由のために、それは好ましくない。単独または
メタノールのようなアルコールとの混合物でのＨＦは、自然の酸化物および第二
酸化被膜の選択性も、極めて均一なエッチングも提供することが判っている。Ｈ
Ｆ蒸気は、１００より大きい選択性を有するＢＰＳＧ／熱酸化被膜をエッチング
し、２０より大きい選択性を有するＢＰＳＧ／ＴＥＯＳをエッチングする。
の湿式エッチング工程後、その基体の空気への暴露のために、容器壁上に生長す
る。次に、基体１０に２回目の蒸気エッチングを密閉室中で施す。適当な密閉エ
ッチング室は、Grant ら，米国特許第５，２３４，５４０号に記載されており、
その開示は本明細書中に援用される。その方法のこのエッチング工程において、
基体は、ハライド含有種を含む気相エッチング剤に暴露される。好ましくは、そ
の気相エッチング剤は、ＨＦ蒸気、メタノールのようなアルコールとＨＦの混合
物、または酢酸とＨＦの混合物である。ＨＦ蒸気は、あまり稠密でない第二酸化
被膜１４を、更には、自然の酸化物コーティング１９を優先的に且つ選択的にエ
ッチングして、それら被膜を完全に除去するが、より稠密な第一酸化被膜１２を
ほとんどエッチングしない。酢酸とＨＦの混合物は、ＢＰＳＧ第二被膜のエッチ
ング速度を増加させるが（酢酸含有の６．７Å／秒対酢酸不含の３．０Å／秒）
、ＨＦ／酢酸が容器側壁１７の近くで不均一エッチングを生じることがありうる
ということが判っている。その理由のために、それは好ましくない。単独または
メタノールのようなアルコールとの混合物でのＨＦは、自然の酸化物および第二
酸化被膜の選択性も、極めて均一なエッチングも提供することが判っている。Ｈ
Ｆ蒸気は、１００より大きい選択性を有するＢＰＳＧ／熱酸化被膜をエッチング
し、２０より大きい選択性を有するＢＰＳＧ／ＴＥＯＳをエッチングする。
【００２０】 蒸気エッチングを用いて自然の酸化物および残りの第二酸化被膜を除去後、基
体１０にアニーリング工程を施して、ポリシリコンまたはアモルファスシリコン
容器壁１７および底面１８の表面を、図３に示されたようなＨＳＧシリコンに変
換する。容器壁の表面上に何か別の自然の酸化物が形成する可能性を避けるため
に、基体を酸素または酸素含有雰囲気への暴露から保護する。これは、第一密閉
室中で蒸気エッチング手順を行った後、その基体を、集合手段における急速熱化
学蒸着（ＲＴＣＶＤ）室のような第二密閉室に移動させることによって行うこと
ができる。集合手段の使用は、蒸気エッチングおよび引き続きのＨＳＧシリコン
への変換を制御環境中で行うことを可能にする。この技法は、最終のＢＰＳＧお
よび自然の酸化物のエッチングを一緒にし、ＨＳＧ変換前の追加の自然の酸化物
清浄工程の必要性をなくす。
体１０にアニーリング工程を施して、ポリシリコンまたはアモルファスシリコン
容器壁１７および底面１８の表面を、図３に示されたようなＨＳＧシリコンに変
換する。容器壁の表面上に何か別の自然の酸化物が形成する可能性を避けるため
に、基体を酸素または酸素含有雰囲気への暴露から保護する。これは、第一密閉
室中で蒸気エッチング手順を行った後、その基体を、集合手段における急速熱化
学蒸着（ＲＴＣＶＤ）室のような第二密閉室に移動させることによって行うこと
ができる。集合手段の使用は、蒸気エッチングおよび引き続きのＨＳＧシリコン
への変換を制御環境中で行うことを可能にする。この技法は、最終のＢＰＳＧお
よび自然の酸化物のエッチングを一緒にし、ＨＳＧ変換前の追加の自然の酸化物
清浄工程の必要性をなくす。
【００２１】 先行技術には、ＨＳＧシリコンを形成するのに用いることができる多数の方法
があるが、好ましい方法は、本明細書中にその開示がそのまま援用される、共通
に譲渡された Weimer ら，米国特許第５，６３４，９７４号に示された方法であ
る。Weimer らは、最初に、水素化物ガスを播種物質として用いて容器構造体に 播種する、約１００℃〜約１０００℃の温度および約２００トル未満の圧力で行
われる方法を示している。次に、播種された構造体に、約２００℃〜約１５００
０℃の温度および１ｘ１０-8トル〜１ａｔｍの圧力でアニーリング工程を施す。
そのアニーリング工程は、構造体の比較的平滑な容器壁を、図３に示されたよう
な粗面構造体に変換する。当然ながら、当業者は、他の方法を用いてそれら容器
壁を粗面ＨＳＧ構造体に変換することができるということを理解するであろう。
があるが、好ましい方法は、本明細書中にその開示がそのまま援用される、共通
に譲渡された Weimer ら，米国特許第５，６３４，９７４号に示された方法であ
る。Weimer らは、最初に、水素化物ガスを播種物質として用いて容器構造体に 播種する、約１００℃〜約１０００℃の温度および約２００トル未満の圧力で行
われる方法を示している。次に、播種された構造体に、約２００℃〜約１５００
０℃の温度および１ｘ１０-8トル〜１ａｔｍの圧力でアニーリング工程を施す。
そのアニーリング工程は、構造体の比較的平滑な容器壁を、図３に示されたよう
な粗面構造体に変換する。当然ながら、当業者は、他の方法を用いてそれら容器
壁を粗面ＨＳＧ構造体に変換することができるということを理解するであろう。
【００２２】 本発明のもう一つの実施態様において、その方法は、半導体基体上のコンデン
サー蓄積セルを組み立てるのに用いられる。図４〜６について、出発基体２０を
慣用法で処理して、そこにあるワードライン２１間に位置する拡散領域２４を提
供する。第一の稠密な酸化ケイ素２２、好ましくは、熱生長するまたは化学的に
沈着するオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）の平面化された絶縁被膜を、基
体、拡散領域およびワードライン上に提供する。次に、第二のあまり稠密でない
酸化ケイ素を第一被膜２２の上に形成させ、更に平面化させる。その第二酸化ケ
イ素被膜は、好ましくは、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（Ｂ
ＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ホウ素またはリンをドーピングさ
れたＴＥＯＳ、およびスピンオンガラス（ＳＯＧ）から成る群より選択される。
それら酸化ケイ素被膜中に開口部を形成して、拡散領域２４へ到達させる。次に
、容器構造体２３を開口部内に形成して、拡散領域２４と接触するようにさせる
。好ましくは、その容器は、ポリシリコンかまたはアモルファスシリコンから形
成される。
サー蓄積セルを組み立てるのに用いられる。図４〜６について、出発基体２０を
慣用法で処理して、そこにあるワードライン２１間に位置する拡散領域２４を提
供する。第一の稠密な酸化ケイ素２２、好ましくは、熱生長するまたは化学的に
沈着するオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）の平面化された絶縁被膜を、基
体、拡散領域およびワードライン上に提供する。次に、第二のあまり稠密でない
酸化ケイ素を第一被膜２２の上に形成させ、更に平面化させる。その第二酸化ケ
イ素被膜は、好ましくは、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（Ｂ
ＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ホウ素またはリンをドーピングさ
れたＴＥＯＳ、およびスピンオンガラス（ＳＯＧ）から成る群より選択される。
それら酸化ケイ素被膜中に開口部を形成して、拡散領域２４へ到達させる。次に
、容器構造体２３を開口部内に形成して、拡散領域２４と接触するようにさせる
。好ましくは、その容器は、ポリシリコンかまたはアモルファスシリコンから形
成される。
【００２３】 図４において、第二酸化ケイ素被膜が既にエッチング除去されて、その構造体
から概して垂直に延長した壁を有する容器構造体２３を残して部分的に組み立て
られた構造体を示す。上記のように、そのエッチング手順は、最初の湿式エッチ
ング後、密閉室中での蒸気エッチングを含む。次に、図４の構造体は、好ましく
は、集合手段配列で、エッチング室からＲＴＣＶＤ室へ直接的に移動する。
から概して垂直に延長した壁を有する容器構造体２３を残して部分的に組み立て
られた構造体を示す。上記のように、そのエッチング手順は、最初の湿式エッチ
ング後、密閉室中での蒸気エッチングを含む。次に、図４の構造体は、好ましく
は、集合手段配列で、エッチング室からＲＴＣＶＤ室へ直接的に移動する。
【００２４】 そこで、図５に示されたように、前に記載された播種およびアニーリング工程
を構造体２３に施す。これは、容器壁２３の比較的平滑なケイ素表面を、ＨＳＧ
シリコンの粗面に変換させる。その粗ＨＳＧ面に、アニーリング工程の前かまた
は後に導電性ドーピングを行って、ＤＲＡＭ蓄積セルの蓄積ノードセルプレート
を形成する。
を構造体２３に施す。これは、容器壁２３の比較的平滑なケイ素表面を、ＨＳＧ
シリコンの粗面に変換させる。その粗ＨＳＧ面に、アニーリング工程の前かまた
は後に導電性ドーピングを行って、ＤＲＡＭ蓄積セルの蓄積ノードセルプレート
を形成する。
【００２５】 図６について、そのＤＲＡＭ蓄積セルは、構造体２３上にセル誘電被膜４１を
形成後、典型的には導電性ドーピングされたポリシリコンまたは金属基剤被膜で
ある第二セルプレート４２の形成によって完成する。次に、その構造体２３は、
当該技術分野において慣用的である組立手順によって更に処理することができる
。
形成後、典型的には導電性ドーピングされたポリシリコンまたは金属基剤被膜で
ある第二セルプレート４２の形成によって完成する。次に、その構造体２３は、
当該技術分野において慣用的である組立手順によって更に処理することができる
。
【００２６】 若干の代表的な実施態様および詳細を、発明を詳しく説明するために示してき
たが、本明細書中に開示された方法および装置の様々な変更を、請求の範囲に定
義されている発明の範囲から逸脱することなく行うことができるということは当
業者に明らかであろう。
たが、本明細書中に開示された方法および装置の様々な変更を、請求の範囲に定
義されている発明の範囲から逸脱することなく行うことができるということは当
業者に明らかであろう。
【図１】 本発明の方法を用いるコンデンサー蓄積セルの組立の開始段階を示す横断側面
図である。
図である。
【図２】 図１の蓄積容器セルに最初の選択的エッチングを施した後のセルの横断側面図
である。
である。
【図３】 図２の蓄積容器セルの播種およびアニーリング工程を容器に施してＨＳＧシリ
コンを形成した後の横断側面図である。
コンを形成した後の横断側面図である。
【図４】 本発明の方法を用いるコンデンサー蓄積セルの組立の開始段階を示す発明のも
う一つの実施態様の横断側面図である。
う一つの実施態様の横断側面図である。
【図５】 図４の蓄積容器セルに選択的エッチングおよびアニーリング工程を施してＨＳ
Ｇシリコンを形成した後のセルの横断側面図である。
Ｇシリコンを形成した後のセルの横断側面図である。
【図６】 完成したＤＲＡＭ容器蓄積セルを示す横断側面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１１月２９日（２０００．１１．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 パン，ジェームズ アメリカ合衆国アイダホ州83706，ボイス， リバーストーン・レイン 1573，ナンバー 302 Ｆターム(参考） 5F004 AA01 AA03 AA11 BA19 DA00 DA17 DA20 DB00 DB03 DB04 DB05 DB06 EA23 EB08 FA07 5F043 AA31 BB22 DD30 5F058 BA20 BC02 BD04 BD06 BF04 BF07 BF25 BF52 BH01 BH11 BH12 BJ01 5F083 AD24 AD63 JA33 JA56 PR03 PR05
Claims (21)
- 【請求項１】 酸化物をエッチングする方法であって、基体の表面上に酸化
被膜を与え、ハライド含有種を含む液体に該酸化被膜を暴露し、そしてハライド
含有種を含む気相に該酸化被膜を暴露する工程を含む上記方法。 - 【請求項２】 前記ハライド含有種が、ＨＦ、ＮＦ3、ＣｌＦ3およびＦ2か ら成る群より選択される請求項１に記載の方法。
- 【請求項３】 前記ハライド含有種がＨＦを含み、前記気相がアルコールを
含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記基体の表面が、その第一部分上に第一酸化ケイ素および
第二部分上に第二酸化ケイ素を含み、該第一酸化ケイ素は該第二酸化ケイ素より
比較的稠密であり、そしてハライド含有種を含む液体に該酸化物を暴露するおよ
びハライド含有種を含む気相に該酸化物を暴露する該工程が、該第二酸化ケイ素
を該第一酸化ケイ素のエッチング速度より大きい速度で選択的にエッチングさせ
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記第一酸化ケイ素がオルトケイ酸テトラエチル誘導酸化物
を含み、前記第二酸化ケイ素がホウリンケイ酸ガラスを含む請求項４に記載の方
法。 - 【請求項６】 前記第二酸化ケイ素が前記第一酸化ケイ素の上に重なってい
る請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 基体上の酸化ケイ素被膜をエッチングする方法であって、基
体の表面上に酸化ケイ素被膜を与え、フッ化水素酸の水溶液を含む液体に該酸化
ケイ素被膜を暴露し、そしてフッ化水素酸蒸気を含む気相に該酸化ケイ素被膜を
暴露する工程を含む上記方法。 - 【請求項８】 前記気相がメタノールを含む請求項７に記載の方法。
- 【請求項９】 前記基体の表面が、その第一部分上に第一酸化ケイ素および
第二部分上に第二酸化ケイ素を含み、該第一酸化ケイ素は該第二酸化ケイ素より
比較的稠密であり、そしてフッ化水素酸の水溶液を含む液体に該酸化物を暴露す
るおよびフッ化水素酸蒸気を含む気相に該酸化物を暴露する該工程が、該第二酸
化ケイ素を該第一酸化ケイ素のエッチング速度より大きい速度で選択的にエッチ
ングさせる請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第一酸化ケイ素がオルトケイ酸テトラエチル誘導酸化
物を含み、前記第二酸化ケイ素がホウリンケイ酸ガラスを含む請求項９に記載の
方法。 - 【請求項１１】 前記第二酸化ケイ素が前記第一酸化ケイ素の上に重なって
いる請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 半球形グレーンシリコンを形成する方法であって、 ポリシリコンまたはアモルファスシリコン被膜を形成し； ハライド含有種を含む気相に該被膜を、その上の酸化物を全て除去するのに充
分な時間暴露し；そして 該被膜を酸素または酸素含有ガスに暴露することなく、該被膜を高温でアニー
リングして、該ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを半球形グレーンシリ
コンに変換する工程を含む上記方法。 - 【請求項１３】 前記ハライド含有種が、ＨＦ、ＮＦ3、ＣｌＦ3およびＦ2 から成る群より選択される請求項１２に記載の方法。
- 【請求項１４】 前記ハライド含有種がＨＦを含み、前記気相がアルコール
を含む請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記アニーリング工程の前に、前記被膜に水素化物ガスを
播種する工程を行う請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記被膜をアニーリングする前記工程を、約２００℃を越
える温度で行う請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１７】 半導体基体上にコンデンサー蓄積セルを形成する方法であ
って、 該基体の表面上に第一酸化ケイ素被膜を形成し； 該第一酸化ケイ素被膜上に第二酸化ケイ素被膜を形成し、該第一酸化ケイ素は
該第二酸化ケイ素より比較的稠密であり； 該第一および第二酸化ケイ素被膜中に開口部を形成し； 該開口部中に、概して垂直方向の側壁を有するポリシリコンまたはアモルファ
スシリコン容器構造体を形成し； ハライド含有種を含む液体に該第二酸化ケイ素被膜を暴露することによって該
第二酸化ケイ素被膜の少なくとも一部分を選択的に除去し； ハライド含有種を含む気相に該第二被膜を暴露することによって該第二酸化ケ
イ素被膜の残りの部分を選択的に除去し、それによって該容器構造体の側壁を暴
露させ； 該基体を酸素または酸素含有ガスに暴露することなく、該容器壁を高温でアニ
ーリングして、該ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを半球形グレーンシ
リコンに変換し； 該半球形グレーンシリコン壁に導電性ドーピングを行ってコンデンサープレー
トを形成し； 該コンデンサープレート上にコンデンサー誘電被膜を形成し；そして 該コンデンサー誘電被膜上に第二導電性ケイ素被膜を形成する工程を含む上記
方法。 - 【請求項１８】 前記ハライド含有種が、ＨＦ、ＮＦ3、ＣｌＦ3およびＦ2 から成る群より選択される請求項１７に記載の方法。
- 【請求項１９】 前記ハライド含有種がＨＦを含み、前記気相がアルコール
を含む請求項１７に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記第一酸化ケイ素がオルトケイ酸テトラエチル誘導酸化
物を含み、前記第二酸化ケイ素がホウリンケイ酸ガラスを含む請求項１７に記載
の方法。 - 【請求項２１】 前記被膜をアニーリングする前記工程を、約２００℃を越
える温度で行う請求項１７に記載の方法。
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