JP2014179655A - Soi基板のエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フッ硝酸は、一般にHF(a)HNO3(b)H2O(c)(ここで、a、b及びcの単位はwt%、a+b+c=100)と書ける。本発明者らは、組成を適切に選択することで、高濃度フッ硝酸によるSiO2層のエッチングレートがSi基板と比較して著しく低くなることに見出し、Si基板を、SiO2層が露出するまでエッチングを行う。このようにすることで、Si基板を高速にエッチングすることができ、かつ、エッチングされた表面の平坦性を従来に比して顕著に向上することができる。高濃度フッ硝酸の組成が僅かにSiO2層をエッチングするものであっても、Si基板のエッチングが高速に終了するため、実質的にSiO2層のエッチングはほとんど進まず、平坦な表面を有するSiO2層が露出する。
【選択図】図1
Description
本発明に係るエッチング方法は、高濃度フッ硝酸により、SOI基板が有するSi基板をウェットエッチングする。フッ硝酸は、一般にHF(a)HNO3(b)H2O(c)(ここで、a、b及びcは濃度を表す数値であり、その単位はwt%である。a+b+c=100である。)と書くことができる。本発明者らは、組成を適切に選択することで、高濃度フッ硝酸によるSiO2層のエッチングレートがSi基板のエッチングレートと比較して著しく低くなることに見出し、Si基板を、SiO2層が露出するまでエッチングを行う。このようにすることで、Si基板を高速にエッチングすることができ、かつ、エッチングされた表面の平坦性を従来に比して顕著に向上することができる。高濃度フッ硝酸の組成が僅かにSiO2層をエッチングするものであっても、Si基板のエッチングが高速に終了するため、実質的にSiO2層のエッチングはほとんど進まず、平坦な表面を有するSiO2層が露出する。ここで、高濃度フッ硝酸の「高濃度」とは、後述するようにフッ酸濃度と硝酸濃度の合計a+bが50wt%以上であることを言う。
3Si+4HNO3+18HF→3H2SiF6+4NO+8H2O
1原子のシリコンをエッチングするのに、1.33分子のHNO3と6分子のHFが使われ、反応生成物として、1分子のH2SiF6、1.33分子のNO、2.66分子のH2Oが発生する。
本発明に係る裏面照射型光電変換モジュールについて説明する。SiO2層上に設けた、厚さ5μmのSi半導体層(表面Si層)に、画素(受光面)サイズ1.8μm角のCMOS型光電変換素子を2次元的に配した、有効画素数450万画素の光電変換部を形成した第1のSOI基板を用意した。この第1のSOI基板の裏面側Si層(Si基板)を本発明に係る高速エッチング液で一分間、エッチングしたところ、エッチングはSiO2層で完全に止まっており、SiO2層表面が露出されていた。露出したSiO2層表面の平滑性は極めて良いものであった。SOI基板のエッチングの際には、光電変換素子が形成された表面側をエッチング装置の基板に接着し、表面に超高速エッチングを行うエッチング液をノズルから供給してエッチングした。
HF(30wt%)HNO3(28wt%)H2O(42wt%)
このエッチング液は、Siに対して800μm/minのエッチング速度を有するが、Siに対して800μm/minのエッチング速度を有するエッチング液は、図1から分かるように広範囲に存在する。
図3に、エッチング処理チャンバー100の模式的な全体図(図6(a)のB−B”線に沿った断面図)を示す。シリコン基板10を保持するステージ11、ステージ11を回転させる回転機構12、シリコン基板10の処理を行う裏面の反対側の表面側10aに薬液の回り込み防止としてガスを供給するライン13がある。シリコン基板10の処理面である裏面に薬液を供給する四本のアームがあり、複数の薬液供給ノズルが設けられている。アームはノズルからシリコン基板10処理面への薬液供給が適切な位置に行えるための上下機構・旋回機構14を持っている。また供給ライン25には薬液と超純水の供給と停止を行うバルブが設けられており、このバルブには供給される薬液と超純水の供給時のWater Hummerを防止する、Water Hummer防止機能が設けられている。バルブの開閉を速く正確に行うためには電気二重層キャパシタ内蔵の電動弁が必要である。Water Hummerは非圧縮性流体を用いた場合に、特にバルブを閉にするときバルブの内部の体積が小さくなることにより生じるが、上述のWater Hummer防止機能としては具体的には,開閉時にバルブ内の体積が変化しないバルブを用いている。シリコン基板10処理面に供給され、シリコン基板のエッチングに使用された薬液を排出するためのカップ15と廃液ライン16と回収部17およびエッチング処理により発生するガスを排出するための排気ライン18が連通されている。廃液と排気は気液分離機能19により分離され、排出される。エッチング処理チャンバー100内の圧力を計測する圧力計測機能20、圧力を制御するコントローラ21、チャンバー100内からの反応生成ガス等の排気のためのガス(クリーンな空気)を供給するとともにそのガスの供給量を調整する流量調整機能22が設けられ、排気ラインにはエッチング処理により発生するガスを除外する除外部23とエッチング処理チャンバー100から速やかにガスを排出するための排気調整機能24(ex.ポンプ)が設けられている。
1本目のノズルの位置:中心から20.5mm
2本目のノズルの位置:中心から52.5mm(1本目のノズルとウェーハ中心を介して正反対の位置に設置)
3本目のノズルの位置:中心から72mm(1本目と2本目のノズルの間、すなわちそれから90度ずれた位置に設置)
4本目のノズルの位置:中心から85mm(3本目のノズルとウェーハ中心を介して正反対の位置に設置)
各薬液用ノズルから吐出される薬液量は、
1本目のノズル:1リットル/min、
2本目のノズル:1リットル/min、
3本目のノズル:1.2リットル/min、
4本目のノズル:2リットル/min
1本目のノズルの位置:中心から20mm
2本目のノズルの位置:中心から50mm(1本目のノズルとウェーハ中心を介して正反対の位置に設置)
3本目のノズルの位置:中心から52mm(1本目と2本目のノズルの間のアームに設置)
4本目のノズルの位置:中心から85mm(3本目のノズルとウェーハ中心を介して正反対の位置に設置)
各薬液供給用ノズルから吐出される薬液量は、
1本目のノズル:1リットル/min、
2本目のノズル:1リットル/min、
3本目のノズル:1.4リットル/min、
4本目のノズル:1.0リットル/min
Claims (1)
- SOI基板のエッチング方法であって、
Si基板と表面Si層との間にSiO2層が挿入されたSOI基板の前記Si基板の自由面を、フッ硝酸HF(a)HNO3(b)H2O(c)(ここで、a、b及びcは、濃度を表す数値であり、その単位はwt%である。a+b+c=100である。)に、前記SiO2層の少なくとも一部が露出するまで晒すステップを含み、
前記フッ硝酸の組成は、a+b≧50を満たすことを特徴とするエッチング方法。
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