JP2020533809A - 多積層をエッチングするための化学的性質 - Google Patents

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Abstract

３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリの製造方法が開示される。この方法は、ハードマスク層上にハードマスクパターンを形成するステップと；１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択されるヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用してハードマスク層に対して交互層を選択的にプラズマエッチングすることによって交互層中にアパーチャーを形成するためにハードマスクパターンを使用するステップとを含み、第１のエッチング層は第２のエッチング層のものとは異なる材料を含む。【選択図】図１ｂ

Description

関連出願への相互参照
本出願は、全ての目的に関して、参照によって全体として本明細書に組み込まれる、２０１７年８月３１日出願の米国特許出願第１５／６９２，２４７号の利益を主張する。
本発明の概念は、半導体デバイスの製造方法、特に多積層をエッチングすることが可能なエッチングガスを使用する３Ｄ ＮＡＮＤアーキテクチャの製造方法に関する。
酸化ケイ素及び窒化ケイ素（ＳｉＯ／ＳｉＮ）は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおけるトンネル及び電荷捕獲のための重要な組成物である。メモリアプリケーションにおいて半導体基板から酸化ケイ素及び窒化ケイ素膜を除去するために、エッチングが適用される。３Ｄ ＮＡＮＤなどのメモリアプリケーション（例えば、米国特許出願公開第２０１１／０１８０９４１号明細書を参照のこと）に関して、多積層ＳｉＯ／ＳｉＮのエッチングは重要である。垂直ＮＡＮＤメモリ（例えば、３Ｄ ＮＡＮＤ）をエッチングするための課題は、可能な限り高い類似のエッチング速度で酸化物及び窒化物層をエッチングする方法である。さらに、エッチング構造は、ボーイング（ｂｏｗｉｎｇ）及び低いラインエッジラフネス（ＬＥＲ）を生じずに、直線垂直のプロフィールを有する（高アスペクト比）べきである。
従来のエッチング化学的性質は、２０：１より高いアスペクト比を有するホール又はトレンチなどの特徴を提供することが不可能であり得る。高アスペクト比（例えば、＞２０：１）は、プラズマエッチングプロセスの間の側壁上の少なくとも不十分なエッチ抵抗ポリマー堆積のため、より新しいアプリケーション（例えば、３Ｄ ＮＡＮＤ）において必要である。従来のエッチングガスとしては、オクタフルオロシクロブタン（ｃＣ４Ｆ８）、ヘキサフルオロ−１，３−ブタン（Ｃ４Ｆ６）、テトラフルオロメタンＣＦ４、ジフルオロメタンＣＨ２Ｆ２、フルオロメタンＣＨ３Ｆ及び／又はフルオロホルムＣＨＦ３が含まれる。これらのヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ｘが０．０１〜１の範囲であり、且つｙが０．０１〜４の範囲である側壁ポリマー−ＣｘＦｙ−を生じ得る。これらの側壁ポリマーは、エッチングに影響されやすくなり得る。Ｓｔａｎｄａｅｒｔ ｅｔ ａｌ（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，２２，５３，２００４）を参照のこと。当該技術分野において、ヒドロフルオロカーボン中でＣ：Ｆの比率が増加すると選択性及びポリマー堆積速度が増加することは周知である（すなわち、Ｃ４Ｆ６＞Ｃ４Ｆ８＞ＣＦ４）。例えば、Ｈｕｎｇらの米国特許第６３８７２８７号明細書を参照のこと。結果として、従来のエッチング化学的性質によると、エッチングされたパターンは直線垂直ではあり得ず、そしてエッチング構造は、ボーイング、寸法の変化、パターン崩壊及び／又は荒さの増加を示し得る。ボーイングは、エッチング構造のボーイングを導く非常に狭いエッチングスペースでのイオン偏向に起因し得る。Ｂｏｇａｒｔ ｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ Ａ，１８，１９７（２０００）を参照のこと。現在のアプリケーション（例えば、コンタクトエッチング又は３Ｄ ＮＡＮＤ）に関して必要とされる高アスペクト比（すなわち、最高２００：１）を有するエッチングプロフィールを達成するために、ボーイングを最小化することが重要である。
３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいて高アスペクト比エッチング構造の平滑な側壁を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似の高エッチング速度を有するエッチングガスを見出すことは困難である。
３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいて、ＳｉＯ層及びＳｉＮ層の交互層の積層は、例えば、コンタクトホール、階段状コンタクトなどの基板及び半導体構造上に形成され、そしてＳｉＯ層及びＳｉＮ層の交互層を通してエッチングされる。エッチングガスとしてヒドロフルオロカーボンを使用してＳｉＯ及び／又はＳｉＮ層をエッチングする試みがなされた。
Ａｎｄｅｒｓｏｎら（国際公開第２０１４／０７０８３８Ａ号パンフレット）は、Ｃ４ヒドロフルオロカーボンによるケイ素含有層のエッチング方法を開示する。
Ｕｍｅｚａｋｉら（米国特許第９，０１７，５７１号明細書）は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及び炭化ケイ素などのエッチングケイ素材料のための１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（トランス−及びシス−）並びに添加剤ガスの使用を開示する。
Ｗａｎｇら（米国特許第６，１８３，６５５号明細書）は、他の非酸化物層（例えば、ＳｉＮ層）に対して高い選択性（少なくとも２０：１）を有するＳｉＯ２をエッチングするためのフルオロプロピレン及びヒドロフルオロカーボンの使用を開示する。フルオロプロピレン及びヒドロフルオロカーボンは、１，１，１，２，３，３，３−Ｃ３Ｈ２Ｆ６及び１，１，２，２，３，３，３−Ｃ３ＨＦ７を含む。
Ｍｅｒｒｙら（米国特許第６，０１５，７６１号明細書）は、マイクロ波活性化プラズマ源を用いて、二酸化ケイ素、未ドープシリケートガラス、ホホシリケート（ｐｈｏｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）ガラス（ＰＳＧ）、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、窒化ケイ素を含む誘電体層をエッチングするためのヒドロフルオロカーボンの使用を開示する。Ｃ３Ｈ２Ｆ６はフルオロカーボンガスの例にリストされるが、Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用するいずれのエッチング実施例も開示されていない。
Ａｒｌｅｏら（米国特許第５，１７６，７９０号明細書）は、基礎の金属層へのプラズマエッチングによって絶縁層を通して１つ又はそれ以上のビアを形成することを開示する。エッチングガスには、非環式３〜６炭素フッ化炭化水素Ｃ３Ｈ２Ｆ６及びＣ３ＨＦ７が含まれるが、Ｃ３Ｈ２Ｆ６及びＣ３ＨＦ７によるエッチング実施例は示されていない。絶縁材料は、金属層上に形成された、堆積された酸化ケイ素、窒化ケイ素化合物又は酸窒化ケイ素化合物を含む。
Ｃｈｕｎｇら（米国特許第９，４６０，９３５号明細書）は、半導体デバイスの製造方法を開示する。この方法は、基板上に積層された第１のエッチング層及び第２のエッチング層を形成することと、化合物を含むエッチングガスから生成したプラズマ下で、第１のエッチング層及び第２のエッチング層をエッチングすることによって凹部領域を形成することとを含む。この化合物は、１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２，２−トリフルオロエタン−１−チオール、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン、１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，２，２−テトラフルオロ−１−ヨードエタン、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン及び１，１−ジフルオロエテンの少なくとも１種を含む。
Ｄｅｍｍｉｎら（米国特許第６，１２０，６９７号明細書及び米国特許第６，４２８，７１６号明細書）は、式ＣｘＨｙＦｚ（式中、ｘ＝３、４又は５；２ｘ≧ｚ≧ｙ；及びｙ＋ｚ＝２ｘ＋２）を有する少なくとも１種のエッチング液化合物によるエッチング方法を開示する。圧力、バイアス及び力のような種々の運転パラメーターによって、Ｓｉに対するＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４に対するＳｉＯ２の有意な選択性が達成された。加えて、このエッチングプロセスは、Ｓｉに対するＳｉＯ２及び／又はＳｉ３Ｎ４に対するＳｉＯ２のエッチング比が約２：１以上であるような条件下で実行される。
Ｋｗｏｎらは、ヒドロフルオロカーボン（ＣＨ２Ｆ２）がＳｉＯＮのエッチングのために使用されたことを開示する（Ｋｗｏｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｅｔｃｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｄｕｒｉｎｇ Ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＳｉＯＮ ｗｉｔｈ ａｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒｅｓｉｓｔ Ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ Ｄｕａｌ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃ．（２０１０）１５７，Ｄ２１−Ｄ２８）。
Ｋａｒｅｃｋｉらは、高アスペクト比ＳｉＯ２エッチングのためのヒドロフルオロカーボンの使用を開示する（Ｋａｒｅｃｋｉ ｅｔ ａｌ．，“Ｕｓｅ ｏｆ Ｎｏｖｅｌ Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｌｏｄｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ ｆｏｒ ａ Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｖｉａ Ｅｔｃｈ ｉｎ ａ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｌｙ Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ Ｔｏｏｌ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃ．（１９９８）１４５，４３０５−４３１２）。
Ｎａｐｐａら（米国特許第５，４１４，１６５号明細書）は、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン（すなわち、ＣＣｌ３ＣＨ２ＣＣｌ３又はＣ３Ｈ２Ｃｌ６又はＨＣＣ−２３０ｆａ）とフッ化水素との反応による１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（すなわち、ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３又はＣ３Ｈ２Ｆ６又はＨＦＣ−２３６ｆａ）の製造プロセスを開示する。
Ｒａｏら（米国特許第８，０５３，６１１号明細書）は、ＨＦ、Ｃｌ２及び式ＣＸ３ＣＣｌ＝ＣＣｌＸ（式中、それぞれのＸは独立してＦ又はＣｌである）の少なくとも１種のハロプロペンの出発材料から得られるクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）及びヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）を利用するＣ３Ｈ２Ｆ６の合成方法を開示する。
Ｎａｐｐａら（米国特許第６，２８１，３９５号明細書）は、０．０１ｐｐｍ未満のペルフルオロイソブチレン（ＰＦＩＢ）を含有するＣ３ＨＦ７の製造プロセスを開示する。
Ｃｈｉｕら（米国特許第７，２０５，４４４号明細書）は、不飽和フルオロカーボンを除去するためにＵＶ光塩素化剤を使用する１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの精製プロセスを開示する。
非従来的なヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用して３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいてＳｉＯの層及びＳｉＮ層の複数の交互層をエッチングすることはなお不足している。多層３Ｄ ＮＡＮＤメモリのエッチングなどの特定の用途に関して、ＳｉＮに対する高い選択性を有するＳｉＯ２エッチングに関する従来技術が多数あるにもかかわらず、選択性を有さずに両ＳｉＯ２及びＳｉＮ層（又はＳｉＯ２及びｐ−Ｓｉ層の両方）をエッチングすることが可能なエッチングガスを有することは重要である。言い換えると、３Ｄ ＮＡＮＤメモリにおいて高アスペクト比ホールの平滑な側壁を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似の高いエッチング速度を有するエッチングガスを見出すことが課題である。
したがって、ＳｉＯ／ＳｉＮの類似の高エッチング速度を維持しながら、ＳｉＯ／ＳｉＮ層をエッチングすることが可能なエッチングガスを見出す必要がある。
基板上の第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層と、交互層上のハードマスク層とを有する３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリの製造方法が開示される。開示された方法は、ハードマスク層上にハードマスクパターンを形成するステップと、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択されるヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用してハードマスク層に対して交互層を選択的にプラズマエッチングすることによって交互層中にアパーチャーを形成するためにハードマスクパターンを使用するステップとを含み、第１のエッチング層は第２のエッチング層のものとは異なる材料を含む。開示された方法は、次の態様の１つ又はそれ以上を含み得る：
・ハードマスク層が、非晶質炭素又はドープド炭素のＣＶＤ又はスピンオン堆積層、ケイ素含有スピンオンマスク、及び炭素含有スピンオンマスクからなる群から選択される；
・ハードマスク層が非晶質炭素（ａ−Ｃ）層である；
・ハードマスク層がドープド炭素層である；
・ハードマスク層が、ケイ素含有スピンオンマスク層である；
・ハードマスク層が、炭素含有スピンオンマスク層である；
・交互層の堆積が、基板上に第１のエッチング層を堆積すること、第１のエッチング層上に第２のエッチング層を堆積すること、第２のエッチング層上に別の第１のエッチング層を堆積すること、並びに交互に及び繰り返し、第１及び第２のエッチング層を堆積して、基板上に第１及び第２のエッチング層の複数の対を含む積層構造を形成することを含む；
・交互層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＯＮ、ＳｉａＯｂＣｃＮｄＨｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ及びｅ≧０）又はその組合せの層を含む；
・交互層が、酸素原子、窒素原子、炭素原子、水素原子又はその組合せを含み、交互層がケイ素含有膜である；
・交互層が、酸化ケイ素の層及び窒化ケイ素の層を含む；
・交互層が、酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層を含む；
・交互層が、酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層である；
・第１のエッチング層が、酸化ケイ素層を含む；
・第１のエッチング層が、窒化ケイ素層を含む；
・第２のエッチング層が、酸化ケイ素層を含む；
・第２のエッチング層が、窒化ケイ素層を含む；
・交互層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスから生成したプラズマを用いる単一プロセスによって第１及び第２のエッチング層の交互層をエッチングする；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、高エッチング速度で第１及び第２の両エッチング層をエッチングする；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、高エッチング速度で酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の両方をエッチングする；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、高エッチング速度で酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を選択的にエッチングしない；
・第１及び第２の両エッチング層をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：２〜約２：１の範囲である；
・第１及び第２の両エッチング層をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：１である；
・酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の両方をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：２〜約２：１の範囲である；
・酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の両方をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：１である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、少なくとも１つの水素を含有する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、少なくとも１つの水素を含有する、３炭素（Ｃ３）ヒドロフルオロカーボン（ｍ＞０、ｎ＞０であるＣ３ＨｍＦｎ）化合物である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、少なくとも１つの水素を含有する、Ｃ３有機フッ素化合物である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、プラズマ下でケイ素含有膜と反応し、揮発性副産物を形成する；
・副産物を除去する；
・凝縮を避けるため、プラズマエッチング用のヒドロフルオロカーボンエッチングガスを加熱する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスの望ましい流量を維持するために、プラズマエッチング用のヒドロフルオロカーボンエッチングガスを加熱する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに酸素含有ガスを添加する；
・酸素含有ガスが、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＯＳ、Ｈ２Ｏ及びそれらの組合せからなる群から選択される；
・酸素含有ガスがＯ２である；
・アパーチャーを形成する前に、ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと酸素含有ガスとを混合し、混合物を製造する；
・酸素含有ガスとは別にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・連続的に酸素含有ガスを導入し、断続的にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・酸素含有ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び酸素含有ガスの全体積の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９％ｖ／ｖを含む；
・酸素含有ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び酸素含有ガスの全体積の約０．０１％ｖ／ｖ〜約１０％ｖ／ｖを含む；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに不活性ガスを添加する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに不活性ガスを添加しない；
・不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ及びＮ２からなる群から選択される；
・不活性ガスがＡｒである；
・不活性ガスがＸｅである；
・不活性ガスがＫｒである；
・アパーチャーを形成する前に、ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと不活性ガスとを混合し、混合物を製造する；
・不活性ガスとは別にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・連続的に不活性ガスを導入し、断続的にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・不活性ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチング化合物の蒸気及び不活性ガスの全体積の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９％ｖ／ｖを含む；
・不活性ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチング化合物の蒸気及び不活性ガスの全体積の約９０％ｖ／ｖ〜約９９％ｖ／ｖを含む；
・基板がＳｉウエハである；
・基板が結晶質ケイ素層である；
・約１：１〜約５０：１のアスペクト比を有する交互層におけるアパーチャーを製造する；
・約１：１〜約２００：１のアスペクト比を有する交互層におけるアパーチャーを製造する；
・５％未満のボーイングを有する交互層においてアパーチャーを製造する；
・２％未満のボーイングを有する交互層においてアパーチャーを製造する；
・約５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の直径を有するアパーチャーを製造する；
・約１００ｎｍの直径を有するアパーチャーを製造する；
・約５０ｎｍの直径を有するアパーチャーを製造する；
・アパーチャーを製造する；
・アパーチャーが３Ｄ ＮＡＮＤアパーチャーである；
・アパーチャーがコンタクトホールである；
・アパーチャーが３Ｄ ＮＡＮＤコンタクトホールである；
・アパーチャーが階段状コンタクトである；
・約１：１〜約２００：１のアスペクト比を有するチャネルホールを製造する；
・５％未満のボーイングを有する交互層においてチャネルホールを製造する；
・２％未満のボーイングを有する交互層においてチャネルホールを製造する；
・約５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の直径を有するチャネルホールを製造する；
・約１００ｎｍの直径を有するチャネルホールを製造する；
・約４０ｎｍの直径を有するチャネルホールを製造する；
・約１：１〜約２００：１のアスペクト比を有するコンタクトホールを製造する；
・約５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の直径を有するコンタクトホールを製造する；
・５％未満のボーイングを有する交互層においてコンタクトホールを製造する；
・２％未満のボーイングを有する交互層においてコンタクトホールを製造する；
・約１００ｎｍの直径を有するコンタクトホールを製造する；
・約４０ｎｍの直径を有するコンタクトホールを製造する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに第２のエッチングガスを添加することによって選択性を改善する；
・第２のエッチングガスが、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、ＦＮＯ、ＳＯ２及びそれらの組合せからなる群から選択される；
・アパーチャーを形成する前に、ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと第２のエッチングガスとを混合する；
・第２のエッチングガスとは別にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９９％ｖ／ｖの第２のエッチングガスを添加する；
・ＲＦ力を適用することによってプラズマを活性化する；
・約２５Ｗ〜約２０，０００Ｗの範囲のＲＦ力によってプラズマを活性化する；
・エッチング圧力が約１ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの範囲である；
・エッチング圧力が３０ｍＴｏｒｒである；
・約０．１ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲の流量においてヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・約−１９６℃〜約５００℃の範囲の温度で基板を維持する；
・約−１２０℃〜約３００℃の範囲の温度で基板を維持する；
・約−１００℃〜約５０℃の範囲の温度で基板を維持する；
・約−１０℃〜約４０℃の範囲の温度で基板を維持する；並びに
・四重極型質量分析計、発光分光計、ＦＴＩＲ又は他のラジカル／イオン測定ツールによるプラズマ下でヒドロフルオロカーボンエッチングガスを測定する。
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択される有機フッ素化合物を含むヒドロフルオロカーボンエッチング化合物も開示される。開示された有機フッ素エッチング化合物は、次の態様の１つ又はそれ以上を含む：
・有機フッ素エッチングガスが少なくとも１つの水素を含有する；
・有機フッ素エッチングガスがＣ３Ｈ２Ｆ６である；
・有機フッ素エッチングガスがｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６である；
・有機フッ素エッチングガスがＣ３ＨＦ７である；
・有機フッ素エッチングガスがｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７である；
・約９５体積％〜約９９．９９９体積％の範囲の純度を有する；
・約１０パーツパートリリオン〜約５体積％の微量ガス不純物を含む；
・微量ガス不純物が水を含む；
・微量ガス不純物がＣＯ２を含む；
・微量ガス不純物がＮ２を含む；
・微量ガス不純物がＣＦＣ及びＨＣＦＣを含む；
・有機フッ素エッチングガスが、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・ＣＦＣ及びＨＣＦＣが、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン、１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペン、１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペン、１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテン、トリクロロフルオロメタン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンである；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のトリクロロフルオロメタンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のトリクロロフルオロメタンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンを含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エンを含有する；
・微量ガス不純物が、開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含む；
・開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンが、ｘ＝３及びｙ＝２である場合、ｚ≠６であり、且つｘ＝３及びｙ＝１である場合、ｚ≠７であることを条件として、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜８、ｚ＝０〜８である式ＣｘＨｙＦｚを有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３ＨＦ７を含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３ＨＦ７を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３ＨＦ７を含有する；並びに
・有機フッ素エッチングガスが２０ｐｐｍｗ未満の水分含有量を有する。
表記法及び命名法
次の記載及び請求項全体で、特定の略語、記号及び用語が使用され、そしてこれには次のものが含まれる：
本明細書で使用される場合、不定冠詞「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は１つ又はそれ以上を意味する。
本明細書で使用される場合、本文又は請求項中の「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｒｏｕｎｄ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、明記された値の±１０％を意味する。
本明細書で使用される場合、「エッチ」又は「エッチング」という用語は、垂直な側壁が、基板に対して直角なマスクされた特徴の縁部に沿って形成されるように、イオン衝撃が垂直方向での化学反応を促進するプラズマエッチングプロセス（すなわち、ドライエッチングプロセス）を示す（Ｍａｎｏｓ ａｎｄ Ｆｌａｍｍ，Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９８９ ｐｐ．１２−１３）。エッチングプロセスによって、基板中に、ビア、トレンチ、チャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、キャパシタホール、コンタクトホールなどのアパーチャーが製造される。
「パターンエッチング」又は「パターン化されたエッチング」という用語は、ケイ素含有膜のスタック上のパターン化されたハードマスク層などの非平面構造をエッチングすることを意味する。
「パターンウエハ」又は「ウエハ」という用語は、基板上のケイ素含有膜の積層と、パターンエッチングのために形成されたケイ素含有膜の積層上のパターン形成されたハードマスク層とを有するウエハを示す。
「マスク」という用語は、エッチングに抵抗する層を示す。ハードマスク層は、エッチングされる層の上に位置し得る。
「エッチング停止」という用語は、下の層を保護する、エッチングされる層の下に位置するエッチングに抵抗する層を意味する。
「アスペクト比」という用語は、トレンチの幅（又はビアの直径）に対するトレンチ（又はビア）の高さの比率を意味する。
「ボーイング」という用語は、パターン形成された直径より大きい直径を有し、それによって凸部又は外見上丸型の構造を形成するアパーチャーを示す。
「選択性」という用語は、別の材料のエッチング速度に対する１つの材料のエッチング速度の比率を意味する。「選択性エッチング」又は「選択的エッチング」という用語は、別の材料よりも１つの材料をエッチングすることを意味するか、あるいは換言すれば、２つの材料間のエッチング選択性が１：１より高いか、又はそれ未満であることを意味する。
「コンタクトホール」という用語は、ゲートなどの電極、供給源及びトランジスタのドレインを金属配線層に接続するために導電性金属で充てんされるであろう誘電体膜で製造されたホールを示す。
「階段状コンタクト」という用語は、電極層の階段形積層に形成されたコンタクトホールを示す。
「独立して」という用語は、Ｒ基の記載に関して使用される場合、対象のＲ基が、同一又は異なる下付き文字又は上付き文字を有する他のＲ基に対して独立して選択されるのみならず、同一Ｒ基のいずれかの追加の種に対しても独立して選択されることも意味するものとして理解されるべきである。例えば、Ｍが原子であり、ｘが２又は３である式ＭＲ１ ｘ（ＮＲ２Ｒ３）（４−ｘ）において、２個又は３個のＲ１基は、互いに、又はＲ２若しくはＲ３と同一であってもよいが、同一である必要はない。さらに、他に特記されない限り、Ｒ基の値は、異なる式で使用される場合、互いに独立していることは理解されるべきである。
本明細書中、「膜」及び「層」という用語は、互換的に使用され得ることに留意されたい。さらに、当業者は、「膜」又は「層」という用語が、本明細書で使用される場合、表面上に適用されたか、又は延展されたいくつかの材料の厚さを意味し、かつ表面が、ウエハ全体と同程度の大きいものからトレンチ又はライン程度の小さいものまでの範囲であり得ることを認識するであろう。
本明細書中、「アパーチャー」、「ビア」、「ホール」及び「トレンチ」という用語は、半導体構造中に形成された開口部を示すために交換可能に使用され得ることに留意されたい。
本明細書中、「エッチング化合物」及び「エッチングガス」という用語は互換的に使用されてもよいことに留意されたい。エッチング化合物がエッチングガスに相当するか、又は関連し得ること、及びエッチングガスがエッチング化合物を意味し得ることは理解される。
本明細書で使用される場合、「ＮＡＮＤ」という略語は、「ネガティブＡＮＤ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡＮＤ）」又は「ノットＡＮＤ（Ｎｏｔ ＡＮＤ）」ゲートを示し；「２Ｄ」という略語は、平面基板上の２次元のゲート構造を示し；「３Ｄ」という略語は、ゲート構造が垂直方向に積層される３次元又は垂直ゲート構造を示す。
本明細書中、元素周期表からの元素の標準的な略語が使用される。元素がこれらの略語によって示され得ることは理解されるべきである（例えば、Ｓｉはケイ素を意味し、Ｎは窒素を意味し、Ｏは酸素を意味し、Ｃは炭素を意味し、Ｈは水素を意味し、Ｆはフッ素を意味する、など）。
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｅｒｖｉｃｅによって割り当てられたユニークなＣＡＳ登録番号（すなわち、「ＣＡＳ」）は、開示された特定の分子を識別するために提供される。
ＳｉＮ及びＳｉＯなどのケイ素含有膜が、それらの適切な化学量論を示さずに明細書及び請求の範囲全体に列挙されることに留意されたい。ケイ素含有膜には、結晶質Ｓｉ、ポリケイ素（ｐ−Ｓｉ若しくは多結晶質Ｓｉ）又は非晶質ケイ素などの純粋なケイ素（Ｓｉ）層；窒化ケイ素（ＳｉｋＮｌ）層；酸化ケイ素（ＳｉｎＯｍ）層；又はその混合物が含まれてよく、ここで、ｋ、ｌ、ｍ及びｎは、全てを含めて０．１〜６の範囲である。好ましくは、窒化ケイ素は、ｋ及びＩがそれぞれ０．５〜１．５の範囲であるＳｉｋＮｌである。より好ましくは、窒化ケイ素はＳｉ３Ｎ４である。本明細書中、次の記載中のＳｉＮは、ＳｉｋＮｌ含有層を表すために使用されてもよい。好ましくは、酸化ケイ素は、ｎが０．５〜１．５の範囲であり、かつｍが１．５〜３．５の範囲であるＳｉｎＯｍである。より好ましくは、酸化ケイ素はＳｉＯ２である。本明細書中、以下の明細書中のＳｉＯは、ＳｉｎＯｍ含有層を表すのに使用され得る。ケイ素含有膜は、ＳｉＯＣＨを有する、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によるＢｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ ＩＩ又はＩＩＩ材料などの、有機ベース又は酸化ケイ素ベースの低誘電率誘電体材料などの酸化ケイ素ベースの誘電体材料であることも可能である。ケイ素含有膜は、ａ、ｂ、ｃが０．１〜６の範囲であるＳｉａＯｂＮｃを含み得る。ケイ素含有膜は、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ及び／又はＧｅなどのドーパントも含み得る。
本明細書で使用される場合、「又は」という用語は、排他的「又は」ではなく、包含的「又は」を意味するように意図される。すなわち、他に指定がない限り、又は文章から明白でない限り、「ＸはＡ又はＢを利用する」とは、本位の包括的な置換のいずれも意味するように意図される。すなわち、ＸがＡを利用する場合；ＸがＢを利用する場合；又はＸがＡ及びＢの両方を利用する場合、「ＸはＡ又はＢを利用する」は、上記の例のいずれにおいても満足するものである。
請求項中の「含む」とは、その後識別される請求項の要素が非排他的なリストであり、すなわち、他のいずれかが追加的に含まれ得、且つ「含む」の範囲内に残り得ることを意味するオープン移行用語である。本明細書中、「含む」は、より限定的な移行用語「から本質的になる」及び「からなる」を必ず含むものとして定義され；したがって、「含む」は、「から本質的になる」又は「からなる」によって置換され得、且つ「含む」の明白に定義された範囲内に残り得る。
請求項中の「提供する」とは、何かを供給し、補給し、入手可能にさせ、又は調製することを意味するように定義される。このステップは、請求項中にそれとは反対の特別な用語がない条件で実行され得る。
いずれか及び全ての本明細書に列挙される範囲は、「包括的」という用語が使用されるかどうかにかかわらず、それらの終点（すなわち、ｘ＝１〜４又はｘが１〜４の範囲であるとは、ｘ＝１、ｘ＝４及びｘ＝その間のいずれかの数を含む）を含む。
本発明の特性及び目的のさらなる理解のために、以下の詳細な説明は、添付の図面と関連して参照されるべきである。図面中、同様の要素は、同一又は類似の参照番号が与えられる。
図１ａは、３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。 図１ｂは、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。 図１ｃは、模範的なアパーチャーの側壁上に堆積されたポリマー層を有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。 図１ｄは、側壁ボーイングを有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。 図２は、堆積及びエッチング試験で適用された模範的な反応器システムの模範的な断面側面図である。 図３は、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図４は、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図５は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図６は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、又はａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図７は、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図８は、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図９は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図１０は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図１１は、プラズマエッチングのためのパターン形成されたウエハのＳＥＭイメージである。 図１２ａは、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２によって図１１のパターン形成されたウエハをプラズマエッチングした直後にマークを付けられたエッチング構造の深さを有するＳＥＭイメージである。 図１２ｂは、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２によって図１１のパターン形成されたウエハをプラズマエッチングした直後にマークを付けられたエッチング構造の幅を有するＳＥＭイメージである。
３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリの製造方法、より特に、ケイ素含有膜をプラズマエッチングして半導体構造を製造する方法が開示される。この構造は、限定されないが、ＳｉＯ／ＳｉＮ（ＯＮＯＮ）チャネルホール、ＯＮＯＮトレンチ、階段状コンタクトホールなどを含む。この構造は、５〜２００ｎｍの最高臨界寸法（ＣＤ）を有し得る。開示された方法は、高いアスペクト比を有し、ボーイングが少ないか、存在せず、且つ構造上のポリマー堆積の適切な量を有する構造を製造する。
本明細書中、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリは、基板上の第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層と、交互層上のハードマスク層とを有し得る。開示された方法は、半導体構造に関連するいずれかの３Ｄ ＮＡＮＤ技術を製造するために適切であり得る。
開示された方法は、ｉ）ハードマスク層上にハードマスクパターンを形成するステップと、ｉｉ）ヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用してハードマスク層に対して交互層を選択的にプラズマエッチングすることによって、交互層中にアパーチャーを形成するためにハードマスクパターンを使用するステップとを含む。ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンガス（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパンガス（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンガス（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパンガス（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択される。開示された方法において、第１のエッチング層は、第２のエッチング層のものとは異なる材料を含む。
開示された方法はまた、基板上に第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層を堆積するステップと、交互層上にハードマスク層を堆積するステップとを含み得る。
第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層は、化学蒸着（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）に適切な堆積前駆体を使用して基板上に堆積される。交互層は、基板上に第１のエッチング層を堆積し、第１のエッチング層上に第２のエッチング層を堆積し、第２のエッチング層上に別の第１のエッチング層を堆積し、そして第１及び第２のエッチング層を交互に、及び繰り返し堆積して、基板上に第１及び第２のエッチング層の複数の対を含む積層構造を形成することによって形成される。
より特に、基板上に交互層を堆積する方法は、次のステップ：ｉ）少なくとも１つの基板がその中に配置された反応器に第１のケイ素含有前駆体（例えば、酸素含有オルガノシラン）の蒸気を導入し、蒸着法、例えば、プラズマ強化ＣＶＤ又はプラズマ強化ＡＬＤを使用して、第１のケイ素含有前駆体の少なくとも一部を少なくとも１つの基板上に堆積して、第１のエッチング層が形成されることを含む、基板上に第１のエッチング層を堆積するステップと、ｉｉ）反応器に第２のケイ素含有前駆体（例えば、窒素含有オルガノシラン）の蒸気を導入し、蒸着法を使用して、第２のケイ素含有前駆体の少なくとも一部を第１のエッチング層上に堆積して、第２のエッチング層が形成されることを含む、第１のエッチング層上に第２のエッチング層を堆積するステップと、ｉｉｉ）第１及び第２のエッチング層を交互に、及び繰り返し堆積して、基板上に第１及び第２のエッチング層の複数の対を含む積層構造を形成するステップとを含む。（Ｄｕｓｓａｒｒａｔらの米国特許第９，３７１，３３８号明細書を参照のこと）。第１及び第２のエッチング層の複数の対は、４８対、９６対、１２８対、２６４対又はさらに多くであってもよい。
交互層は、少なくとも１対の第１及び第２のエッチング層を含む。交互層は、９６対の第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。代わりに、交互層は、１２８対の第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。別の選択肢において、交互層は、２６４対の第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。さらに別の選択肢において、交互層は、２６４対より多くの第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。
交互層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ及びｅ≧０である）又はそれらの組合せの層を含むケイ素含有膜であってよい。ケイ素含有膜は、酸素原子、窒素原子、炭素原子又はその組合せをさらに含んでもよい。
ケイ素含有膜は、ＳｉＯ第１のエッチング層及びＳｉＮ第２のエッチング層、又はその逆であってよい。ケイ素含有膜は、少なくとも１対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有する。ケイ素含有膜は、９６対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。代わりに、ケイ素含有膜は、１２８対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。別の選択肢において、ケイ素含有膜は、２６４対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。さらに別の選択肢において、ケイ素含有膜は、２６４対より多くのＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。
ハードマスク層は、限定されないが、非晶質炭素（ａ−Ｃ）又はドープド炭素のＣＶＤ又はスピンオン堆積層、ケイ素含有スピンオンハードマスク（ＳＯＨ）、炭素含有スピンオンハードマスク、フォトレジスト又はそれらの組合せであり得る。ドープド炭素は、ホウ素（Ｂ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）又はその組合せでドープされた炭素であり得る。
ハードマスク層は、ＣＶＤ又はスピンオン堆積法によって交互層上に形成される。ハードマスク層は、ａ−Ｃのスピンオン堆積層であってよい。有機化合物、例えば、ポリアミド及びポリスルホンによって形成された反射防止層はａ−Ｃ層上に堆積され、そしてフォトレジスト層が反射防止層上に堆積される。フォトレジスト層パターンは、曝露（例えば、フォトリソグラフィックプロセス）を実行し、そしてフォトレジスト層上で現像プロセスを実行することによって形成される。ａ−Ｃ層パターンは、エッチングマスクとしてフォトレジスト層パターンを使用し、反射防止層及びａ−Ｃ層をエッチングすることによって形成される。ａ−Ｃ層パターンはハードマスク層パターンを形成する。次いで、エッチングマスクとしてハードマスク層パターンを使用して、交互層をハードマスク層（すなわち、ａ−Ｃ層）からエッチングし、相互層中にアパーチャーを含有するパターンを形成する（Ｄｕｓｓａｒｒａｔらの米国特許出願公開第２０１３／０１０９１９８号明細書を参照のこと）。アパーチャーは、基板を暴露するように第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層を穿孔するコンタクトホール又はチャネルホールを含む。
開示された方法は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスから生じたプラズマを用いる単一プロセスによって第１及び第２のエッチング層の交互層をエッチングする方法を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、例えば１００ｎｍ／分〜６００ｎｍ／分又はそれ以上の高エッチング速度で第１及び第２の両エッチング層をエッチングする。第１のエッチング層が酸化ケイ素層であり、且つ第２のエッチング層が窒化ケイ素層であるか、又はその逆である場合、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、例えば、１００ｎｍ／分〜６００ｎｍ／分又はそれ以上の高エッチング速度で、且つ約１：１の選択性で酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を通してエッチングする。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、少なくとも１つの水素を含有する、３炭素（Ｃ３）ヒドロフルオロカーボン（ｍ＞０、ｎ＞０であるＣ３ＨｍＦｎ）化合物である。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、−２０℃〜室温（すなわち、２５℃）の範囲の沸点を有し、エッチング液として使用するために適切である。これらのエッチングガスは、不燃性であり、無毒であり、且つ商業的に利用可能である。それらの構造式、ＣＡＳ番号及び沸点は表１に含まれる。当業者は、提供されたＣＡＳ番号を使用して、これらのガスの合成方法を得てもよいことを認識するであろう。
Figure 2020533809
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、フォトレジスト層、マスク層、エッチングストップ層及びデバイスチャネル材料に対する高い選択性から無限の選択性を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ＳｉＯ及びＳｉＮなどのケイ素含有層に対する選択性を提供しない。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、高アスペクト比構造におけるプロフィール歪みを提供しない。例えば、それらは、３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおけるような１：１〜２００：１の範囲のアスペクト比を有する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいて高アスペクト比アパーチャー又はホールの平滑側面を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似のエッチング速度を提供する。得られるアパーチャーは、チャネルホール及びコンタクトホールエッチングアプリケーションにおいて１：１〜５０：１の範囲のアスペクト比、好ましくは、約１：１〜約２００：１の範囲のアスペクト比を有し得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングと同時に、アパーチャーの側壁でポリマー不動態化層を堆積させる。エッチングプロセスにＯ２を添加することによって、ポリマー不動態化層の厚さは、側面プロフィール変形を避けるために制御されてもよい。ポリマー不動態化層も平滑な側壁を提供し、３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるアパーチャーの一番下でボーイングがわずかにあるか、又はボーイングがなく、且つ変形がわずかにあるか、又は変形がない。必要であれば、ポリマー不動態化層は、当該技術分野において周知の乾式又は湿式エッチング化学によって容易に除去又はクリーニング又は研磨され得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、得られるパターン形成された高アスペクト比構造において、交互層（例えば、ケイ素含有膜）の間の約１：１の選択性を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、得られるパターン形成された高アスペクト比構造において、交互層に対してマスク材料の無限の選択性を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、得られるパターン形成された高アスペクト比構造において、チャネル領域に対して少ない損傷を提供するか、又は損傷を提供しない。さらに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイングを減少するか、又は得られるパターン形成された高アスペクト比構造における少ないボーイングを提供するか、若しくはボーイングを提供しない。加えて、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングプロセスの間に得られる高アスペクト比構造の側面上にポリマー堆積を示す。結果として、開示されたプロセスは、得られる高アスペクト比構造において、チャネル領域に対して少ない損傷を提供するか、又は損傷を提供しない。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、一プロセスでＳｉＯ／ＳｉＮの交互層を通してエッチングし、垂直エッチングプロフィールが得られる。ＳｉＯ／ＳｉＮの交互層を通してのエッチングの選択性は、約１：２〜約２：１、好ましくは約１：１の範囲である。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、９５％ｖ／ｖより高い、好ましくは、９９．９９％ｖ／ｖより高い純度、より好ましくは、９９．９９９％ｖ／ｖより高い純度の有機フッ素化合物が提供される。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、５体積％未満の微量ガス不純物を含有し、体積で１５０ｐｐｍ未満のＮ２及び／又はＨ２Ｏ及び／又はＣＯ２などの不純物ガスが含まれる。好ましくは、プラズマエッチングガス中の含水量は、重量で２０ｐｐｍｗ未満である。精製された生成物は、蒸留、及び／又は４Åモレキュラーシーブなどの適切な吸着剤を通してガス又は液体を通過させることによって製造され得る。不純物成分と触媒を含む選択的反応物とを反応させることによって、精製された生産物を製造してもよい。ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＨＦ、Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、ハロゲン化物並びにＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物を含む他の炭化水素又はヒドロハロカーボンの除去のために、周知の標準的な精製技術を使用してもよい。
半導体アプリケーションにおいて、エッチング組成物に存在する塩素含有成分が塩素汚染を含むエッチングプロセスにおける有害作用を有し得ると考えられる。塩素汚染は、エッチングガスパイプライン、エッチングチャンバー、エッチングされる基板などに対して腐食性があり得るか、又は半導体デバイス性能を低下させ得る。さらに、ＣＦＣ及びＨＣＦＣ不純物は環境問題であることが主張される。ＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物は、主に、それらが、高い地球温暖化現象の可能性を有することと同様に、高いオゾン減損可能性（ＯＤＰ）を有するため、オゾン枯渇物質である。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスに存在するＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの製造プロセスから生じ得る。例えば、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３又はＣ３Ｈ２Ｆ６又はＨＦＣ−２３６ｆａ）は、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン（ＣＣｌ３ＣＨ２ＣＣｌ３又はＣ３Ｈ２Ｃｌ６又はＨＣＣ−２３０ｆａ）とフッ化水素との反応によって製造され得る。Ｎａｐｐａら（米国特許第５４１４１６５号明細書）を参照のこと。別の例において、０．０１ｐｐｍ未満の１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エン（すなわち、（ＣＦ３）２Ｃ＝ＣＦ２又はＣ４Ｆ８）を含有する１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（すなわち、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３又はＣ３ＨＦ７）の製造プロセスが開示される。Ｎａｐｐａら（米国特許第６２８１３９５号明細書）を参照のこと。さらに、初期の液相合成からの粗製１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）は、典型的に約２０〜４０重量パーセントの、ＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物、例えば、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペン（ＨＣＦＣ１２１５ｘｃ）；１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペン（ＨＣＦＣ１２２４ｚｃ）；１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテン（ＨＣＦＣ１１１２ａ）；トリクロロフルオロメタン（ＣＦＣ１１）及び１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパン（ＨＣＦＣ２３５ｆａ）を含むフルオロカーボン不純物を含有する。液相反応によって得られる粗製１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）中のＣＦＣ及びＨＣＦＣのほとんどの不純物は、蒸留によって除去され得る。約０．５重量％未満の他のフルオロカーボンを含む１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロペンの共沸混合物は、＜１０００ｐｐｍ、好ましくは、＜５００ｐｐｍ、より好ましくは、＜１００ｐｐｍのレベルまで１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンを精製するという結果をもたらす光塩素化（例えば、ＵＶランプ）によって１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンが除去され得る、粗製１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）の蒸留によって生じ得る。Ｃｈｉｕら（米国特許第７２０５４４４号明細書）を参照のこと。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１００ｐｐｍ未満、好ましくは、１０ｐｐｍ未満、より好ましくは、１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣ不純物を含有する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス中に存在するＣＦＣ及びＨＣＦＣ微量ガス不純物の例としては、限定されないが、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン（ＣＣｌ３−Ｃ−ＣＣｌ３又はＣ３Ｈ２Ｃｌ６）、１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エン（（ＣＦ３）２Ｃ＝ＣＦ２又はＣ４Ｆ８）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペン（ＣＦ３−ＣＣｌ＝ＣＦ２又はＣ３ＣｌＦ５）、１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペン（ＣＦ３−ＣＨ＝ＣＦＣｌ又はＣ３ＨＣｌＦ４）、１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテン（ＣＦ２−ＣＣｌ２又はＣ２Ｃｌ２Ｆ２）、トリクロロフルオロメタン（ＣＦＣｌ３又はＣＦＣ１１）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパン（ＣＦ３−Ｃ−ＣＦ３又はＣ３Ｈ２ＣｌＦ５）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ３−Ｃ−ＣＦ２又はＣ３Ｈ３Ｆ５）及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパン（ＣＦ３−ＣＣｌ−ＣＦ３又はＣ３ＨＣｌＦ６）が含まれる。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは、１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは、０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満の開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス以外のヒドロフルオロカーボンの不純物を含有し得る。例えば、ヒドロフルオロカーボン不純物は、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜８、ｚ＝０〜８である式ＣｘＨｙＦｚを有し得るが、ただし、ｘ＝３及びｙ＝２である場合、ｚ≠６であり（すなわち、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）及び１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）以外）並びにｘ＝３及びｙ＝１である場合、ｚ≠７である（すなわち、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）以外）。すなわち、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜８、ｚ＝０〜８であるヒドロフルオロカーボン式ＣｘＨｙＦｚは、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス、すなわち、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）以外である。
さらに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの１種が、開示されたエッチング法において単独でエッチングガスとして使用される場合、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの残りの少なくとも１種を含む、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは、１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは、０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満のヒドロフルオロカーボンの不純物を含有し得る。例えば、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）が、開示されたエッチング法において単独でエッチングガスとして使用される場合、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）は開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスであるが、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び／又は１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）の不純物を含有し得る。同様に、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）が、開示されたエッチング法において単独でエッチングガスとして使用される場合、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）及び１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）は開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスであるが、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）及び／又は１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）の不純物を含有し得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは、１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは、０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満のいずれかの有機フッ素化合物の異性体を含有し、これは、異性体を除去するためのガス又は液体の蒸留によって精製され得、そしてより良好なプロセス再現性を提供し得る。精製された生産物は、周知のフッ素化プロセスを利用して異性体を反応することによって製造されてもい。
代わりに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、特に異性体混合物が改善されたプロセスパラメーターを提供する場合、又は標的異性体の単離が困難若しくは高価である場合、５％ｖ／ｖ〜５０％ｖ／ｖの有機フッ素化合物の異性体を含有し得る。例えば、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、約５０％ｖ／ｖ〜約７５％ｖ／ｖの１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン及び約２５％ｖ／ｖ〜約５０％ｖ／ｖの１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパンを含んでもよい。異性体の混合物は、反応チャンバーへの２つ以上のガスラインの必要性を減少させ得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物は室温及び大気圧でガスであり、且つケイ素含有膜などの半導体デバイスにおいてチャネルホール、階段状コンタクト、キャパシタホール、コンタクトホールなどの半導体構造をプラズマエッチングするために適切である。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスはマスク上に損傷をほとんど生じないか、又は損傷を生じないため、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、現在入手可能なマスク材料と適合性があるのみならず、次世代のマスク材料とも適合性がある。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物は、高アスペクト比構造の良好なプロフィールとともに良好なプロフィールの形成を可能にする。換言すれば、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイング、パターン崩壊、又は粗さが最小限か又は存在しない垂直のエッチングパターンを生じ得る。これらの特性を達成するために、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングプロセス間の酸素及びフッ素ラジカルの直接的衝撃を減少させるのを補助するために、エッチングの間にエッチング抵抗ポリマー層を堆積させ得る。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチング間の結晶質Ｓｉチャネル構造への損傷も減少させ得る。以下の実施例で見られるように、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、反応器／チャンバー中への送達に関してエッチングプロセス間に適切に揮発性であり、且つ安定している。
必要であれば、開示されたエッチング化合物がエッチングツール又は反応チャンバー中への送達に関して十分な蒸気圧を有することを可能にする温度まで、開示されたエッチング化合物を含有する容器を加熱してもよい。容器は、例えば、約０℃〜約１５０℃、好ましくは、約２５℃〜約１００℃、より好ましくは、約２５℃〜約５０℃の範囲の温度に維持されてよい。より好ましくは、容器は室温（約２５℃）で維持される。必要であれば、冷点による凝縮を避けるために、開示されたエッチング化合物を含有する容器及び開示されたエッチング化合物をエッチングチャンバー又は反応チャンバー中へ送達するガスラインを加熱してもよい。当業者は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物が凝縮を生じずに反応チャンバーへと前もって決定された流量を維持するように、開示されたエッチングガスの送達量を制御するための周知の方法で容器及びガスラインの温度を調整してもよいことを認識するであろう。例えば、以下の実施例１〜４に示されるエッチング化合物に関する前もって決定された流量は７．５ｓｃｃｍである。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、約０．１ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲の流量でチャンバーに導入されてもよい。当業者は、流量がツールごとに変動し得ることを認識するであろう。
材料適合性試験は、いずれかの開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスがチャンバー材料と反応して、そして短期又は長期使用によってチャンバーの性能を低下させるかどうかを決定するために重要である。チャンバー、バルブなどの一部に関連する重要な材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、ポリクロロトリフルオロエテン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、並びに他の金属及びポリマーが含まれる。時には、これらの材料は、それらの低下を強化し得る、高温、例えば、２０℃より高い温度、及び高圧、例えば、１ａｔｍより高い圧力に暴露される。測定方法には、目視検査、重量測定、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）におけるナノメートルスケールでの変化の測定、引張強度、硬度などが含まれ得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用して、基板上の多積層（例えば、ＯＮＯＮ）をプラズマエッチングする。開示されたプラズマエッチング法は、ＮＡＮＤ又は３Ｄ ＮＡＮＤゲート又はフラッシュメモリなどの半導体デバイスの製造において有用である。低ｋエッチングプロセスの間に受ける最小の側壁損傷のため、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、メモリを基板上のロジックに相互連結するための３Ｄシリコン貫通電極（ＴＳＶ）エッチングアプリケーションにおいてＳｉをエッチングするために使用される。さらに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、例えば、３Ｄ ＮＡＮＤにおけるＯＮＯＮエッチングなどの階段状エッチングのためにも使用され得る。
プラズマエッチング法は、その中に配置された基板を有する反応チャンバーを提供することを含む。反応チャンバーは、限定されないが、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、単一又は複数周波数ＲＦ源による容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、又はマイクロ波プラズマ反応器、あるいは選択的に多積層（例えば、ケイ素含有膜）の一部を除去することが可能であるか、又は活性種を生成することが可能である他の種類のエッチングシステムなどのその中でエッチング法が実行されるデバイス中のいずれかのエンクロージャ又はチャンバーであり得る。当業者は、異なるプラズマ反応チャンバー設計によって異なる電子温度制御が提供されることを認識するであろう。適切な商業的に入手可能なプラズマ反応チャンバーとしては、限定されないが、ｅＭＡＸ（商標）の商標で販売されるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ磁気強化反応性イオンエッチャー、又は２３００（登録商標）Ｆｌｅｘ（商標）の商標名で販売されるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｕａｌ ＣＣＰ反応性イオンエッチャー誘電体エッチング製品系統が含まれる。それらの中のＲＦ電力は、プラズマ特性を制御し、それによって、エッチング性能（選択性及びダメージ）をさらに改善するために断続的であってもよい。プラズマパルスを使用して表面荷電を減少させ、それによってボーイングを減少させてもよい。
代わりに、プラズマ処理された反応物は、反応チャンバーの外部で生成され得る。ＭＫＳ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＡＳＴＲＯＮｉ（登録商標）反応性ガス発生機は、反応チャンバー中への通過の前に反応物を処理するために使用され得る。２．４５ＧＨｚ、７ｋＷプラズマ電力及び約０．５Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で作動させると、反応物Ｏ２は２つのＯ・ラジカルに分解し得る。好ましくは、リモートプラズマは、約１ｋＷ〜約１０ｋＷ、より好ましくは、約２．５ｋＷ〜約７．５ｋＷの範囲の電力で生成され得る。
反応チャンバーは、１つ又は１つより多くの基板を含有し得る。例えば、反応チャンバーは、２５．４ｍｍ〜４５０ｍｍの直径を有する１〜２００のケイ素ウエハを含有し得る。基板は、半導体、光起電、フラットパネル又はＬＣＤ−ＴＦＴデバイス製造において使用されるいずれかの適切な基板であってよい。適切な基板の例としては、ケイ素、シリカ、ガラス又はＧａＡｓウエハなどのウエハが含まれる。ウエハは、多積層（例えば、ケイ素含有膜）を含む、以前の製造ステップからのその上の複数の膜又は層を有するであろう。層はパターン化されていても、又はされていなくてもよい。適切な層の例としては、限定されないが、ケイ素（非晶質ケイ素、ポリケイ素（ｐ−Ｓｉ）、結晶質ケイ素、これらのいずれもＢ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ及び／又はＧｅによってさらにｐ−ドープ又はｎ−ドープされていてよい）、シリカ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）、ハードマスク層材料、例えば、ａ−Ｃ、反射防止コーティング、フォトレジスト材料、タングステン、窒化チタン、窒化タンタル又はそれらの組合せ、エッチング停止層、例えば、結晶質ケイ素、炭化ケイ素、ＳｉＣＮ又はそれらの組合せ、デバイスチャネル材料、例えば、結晶質ケイ素、エピタキシャルケイ素、ドープされたケイ素、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）、あるいはそれらの組合せが含まれる。酸化ケイ素層は、有機ベースか、又は酸化ケイ素ベースの低誘電率誘電体材料（例えば、多孔性ＳｉＣＯＨ膜）などの誘電体材料を形成し得る。模範的な低誘電率誘電体材料は、商標名Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ ＩＩ又はＩＩＩでＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓによって販売される。さらに、タングステン又は貴金属（例えば、白金、パラジウム、ロジウム又は金）を含む層が使用されてもよい。さらに、ケイ素含有膜の例は、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）であり得る。明細書及び請求の範囲全体で、ウエハ及びそのいずれかの関連層は基板と記載される。
以下は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスがエッチングのために適用され得る基板（例えば、パターン形成されたウエハ）の模範的な実施形態である。
開示された実施形態において、図１ａに示されるように、基板１００は多積層を含み得る。図１ａは、模範的な３Ｄ ＮＡＮＤ積層の断面側面図である。示されるように、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ又はＯＮＯＮ層１０４のｎ対の積層をシリコンウエハ１０２上に位置する（すなわち、ＯＮＯＮ又はＴＣＡＴ技術）。１０４ａはＳｉＯ層を表し、そして１０４ｂはＳｉＮ層を表す。ここでｎは整数である。ｎは９６であってよい。代わりに、ｎが１２８以上であってもよい。当業者は、シリコンウエハ１０２をタングステン（Ｗ）ウエハに置き換えてもよいことを認識するであろう。ａ−Ｃハードマスク層１０６は、ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４のｎ対の最上部に位置する。ａ−Ｃハードマスク層１０６は、Ｃ及びＨ、並びにＳｉＯ／ＳｉＮ層エッチングの間にエッチング抵抗を改善するためにホウ素、窒素などの他の元素を含有し得る。反射防止コーティング層１０８は、ａ−Ｃハードマスク層１０６の最上部に位置する。パターン形成されたフォトレジスト層１１０は、反射防止コーティング層１０８の最上部に位置する。パターン形成されたフォトレジスト層１１０は、３Ｄ ＮＡＮＤ積層の複数の凹部領域を画定する複数のパターン形成されたホール（本明細書中、１つのホール１１２が示される）を含む。凹部領域は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスから生じるプラズマ下でマスクパターン形成層に対して選択的にケイ素含有膜をエッチングすることによって形成されるであろう。ハードマスク層は、ＣＶＤ又はａ−Ｃのスピンオン堆積層、ドープド炭素、ケイ素含有スピンオンマスク、炭素含有スピンオンマスク、フォトレジストなどであってよい。フォトレジスト層１１０中のパターンをａ−Ｃハードマスク層１０６に移すために、反射防止コーティング層１０８とａ−Ｃマスク層１０６との間に（示されない）ＳｉＯＮ層が存在してもよい。当業者は、基板１００中の層のスタックが、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが他の種類の層のスタックをエッチングするために使用されてもよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、基板１００のスタック中の交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４の数が変動し得ることを認識するであろう。
図１ｂは、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層においてプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの側面断面図である。図１ｂ及び図１ａの間の相違は、図１ｂではビア又はアパーチャー１１４が基板１００に形成されることである。ビア１１４は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物を使用して交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４をエッチングすることによって形成される。出願人は、ビア１１４が、コンタクトエッチングアプリケーションにおいて１：１〜５０：１の範囲のアスペクト比、好ましくは、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物を使用するプラズマエッチングによって約１：１〜約２００：１の範囲のアスペクト比を有し得ると考える。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ほとんど同じか、又は近いエッチング速度で積層交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４においてＳｉＯ２及びＳｉＮの両層をエッチングすることが可能である。すなわち、積層交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４は、それぞれＳｉＯ及びＳｉＮに対して別のエッチング液で別々にエッチングするのではなく、単一プロセスで単一エッチング液によってエッチングされる。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、３Ｄ ＮＡＮＤメモリアプリケーションにおいて高アスペクト比ホールの平滑な側壁を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似のエッチング速度を有する（すなわち、ＳｉＮに対するＳｉＯ２のエッチング選択性は約１：１であり、好ましくはＳｉＮに対するＳｉＯ２のエッチング選択性は約１：２〜約２：１の範囲である）。
図１ｃは、模範的なアパーチャーの側壁上に堆積されたポリマー層を有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層においてプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの側面断面図である。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングされる構造の側壁上にケイ素含有膜を異方的にエッチングするため、そしてポリマー不動態化層を堆積するために適切なプラズマプロセスの間に断片を生じ得る。図１ｃ及び図１ａの間の相違は、図１ｃにおいては、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用するプラズマエッチングによって基板１００においてビア１１４を形成しながら、同時にビア１１４の側壁上にポリマー不動態化層１１６も形成されることである。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスにＯ２を添加することによって、ポリマー不動態化層１１６の厚さは制御下にあり、それによって、ポリマー堆積による側壁プロフィール変形が避けられる。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスによって形成されるポリマー不動態化層１１６は、ビア１１４の底部により平滑な側壁、わずかの又は存在しないボーイング、及びわずかな変形ももたらす。しかしながら、ポリマー不動態化層１１６は、当該技術分野において周知の乾式又は湿式エッチング化学によって容易に除去されるか、又はクリーニングされ得る。
図１ｄは、側壁ボーイングを有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。示されるように、実際のエッチングプロセスにおいて、ａ−Ｃハードマスクパターン形成層１０６はテーパー状プロフィールを有する。反射防止コーティング層１０８及びパターン形成されたフォトレジスト層１１０は示されていない。ａ−Ｃハードマスクパターン形成層１０６において、又はアパーチャー開口部の周囲において、ビア１１４の開口部を狭くし得る側壁ネッキング（示されていない）が生じ得る。側壁ネッキングは、マスクパターンの傾斜側壁からのスパッタリングからの粒子の再堆積によって形成される。側壁ネッキングは、エッチング速度及び底部直径を減少させ、最終的に接触抵抗に悪影響を及ぼす。したがって、側壁ネッキングは、エッチングプロセスにおいて、アパーチャー開口部の周囲（すなわち、ビア１１４のＯＮＯＮ開口部の周囲）で減少又は回避されるべきである。ポリマー層堆積（示されていない）を有するエッチングされた構造の側壁１１８は反れて、そして垂直に連続せず、高アスペクト比エッチングホールの品質を低下させる。側壁ボーイング又はバレリング（ｂａｒｒｅｌｉｎｇ）が、逸脱したイオンの衝撃による側面エッチングから得られ、且つそれは、高アスペクト比エッチングホールの側壁上での十分な保護層の欠如によって促進されることは知られている。ボーイングプロフィールは、エッチングホール間に減少したプロセスマージンをもたらし、３Ｄ ＮＡＮＤアーキテクチャの規模縮小に対する障害である。図１ｄ中、「ａ」は最大側壁エッチングを表し、「ｂ」はＯＮＯＮ開口部ライン幅を表し、そして「ｃ」はプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの底部ライン幅を表す。ボーイングは、次の方程式：ボーイング＝（ａ／ｂ）×１００によって、側壁エッチングの比率によって決定され得る。ライン幅バイアスは、開口部ライン幅と底部ライン幅との間の相違によって定義されることができ、すなわち、ライン幅バイアス＝ｂ−ｃである。ライン幅バイアスは、底部ライン幅の縮小によるエッチング停止を表す。理想的なエッチングプロフィールは、ボーイングを有さず、すなわち、ボーイング＝０である。すなわち、最大ライン幅は、エッチングされる構造に関するＯＮＯＮ開口部ライン幅と等しい。実際の実施において、ほぼ０のボーイングが常に望ましい。好ましくは、ボーイングは５％未満である（又はボーイングは０〜５％である）。より好ましくは、ボーイングは２％未満である（又はボーイングは０〜２％である）。側壁１１８のボーイングは、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用することによって減少され得る。出願人は、開示されたヒドロフルオロカーボンガスが、エッチングホールの側壁１１８のボーイングを減少するか、又は排除すると考える。
当業者は、図１ａ及び図１ｄの層のスタック及び幾何構造が、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが他の種類の層のスタックをエッチングするために使用されてもよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、スタック中の層の数が変動し得ること（すなわち、記載された複数層より多いか、又は少ない層を含み得ること）を認識するであろう。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、基板と、第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層とを含有する反応チャンバー中に導入される。必要であれば、冷点による送達ガスラインにおける凝縮を避けるために、開示されたエッチングガスを含有する容器と、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを反応チャンバー中へ送達するガスラインとを加熱してもよい。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが凝縮を生じずに反応チャンバーへと所望の流量を維持するように、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの送達量を制御するための周知の方法で容器及びガスラインの温度を調整してもよい。ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、約０．１ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。例えば、２００ｍｍのウエハ径に関して、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。代わりに、４５０ｍｍのウエハ径に関して、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは約２５ｓｃｃｍ〜約２５０ｓｃｃｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。当業者は、フロー速度がツールによって変動し得ることを認識するであろう。
高いポリマー堆積を排除するためか、又は高いポリマー堆積の厚さを減少させるために、酸素含有ガスが反応チャンバー中に導入される。酸素含有ガスとしては、限定されないが、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ及びそれらの組合せなどの酸化剤が含まれる。プラズマ化学への酸素又は酸素含有ガスの添加によって、プラズマ種のＦ／Ｃ比が増加し、そしてポリマー形成が減少することは既知である（例えば、Ｈｕｎｇらの米国特許第６，３８７，２８７号明細書を参照のこと）。反応チャンバー中に導入する前に、開示されたエッチングガス及び酸素含有ガスを一緒に混合してもよい。
代わりに、酸素含有ガスをチャンバー中に連続的に導入し、そして開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスをチャンバー中に断続的に導入する。酸素含有ガスは、チャンバー中に導入される混合物の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９９％ｖ／ｖを構成する（９９．９９％ｖ／ｖは、別の連続的導入に関してほぼ純粋な酸化剤の導入を表す）。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスに第２のエッチングガスが添加されてもよい。第２のエッチングガスは、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、ＦＮＯ、ＳＯ２及びそれらの組合せからなる群から選択される。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ニートな形態で、又は不活性ガスとのブレンド中で供給されてよい。不活性ガスは、任意選択的に反応チャンバー中に導入され得、そしてプラズマを維持することの補助になり得る。不活性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｎ２又はそれらの組合せであってよい。好ましくは、不活性ガスは、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ又はそれらの組合せである。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び不活性ガスは、チャンバー中に導入される前に混合されてよく、不活性ガスが、得られる混合物の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９％ｖ／ｖを構成する。代わりに、不活性ガスは連続的にチャンバーに導入され得、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは断続的にチャンバーに導入される。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、不活性ガスとのブレンド中、様々な濃度で存在し得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び不活性ガスをプラズマによって活性化し、活性化エッチングガスを生成する。プラズマによって開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスはラジカル型（すなわち、活性化エッチングガス）へと分解する。プラズマは、ＲＦ又はＤＣ電力を適用することによって発生させてもよい。プラズマは、約２５Ｗ〜約２０，０００Ｗの範囲のＲＦ電力によって発生させてもよい。プラズマは、遠位で、又は反応器自体の中で発生させてもよい。プラズマは、両電極において適用されたＲＦによって、デュアルＣＣＰ又はＩＣＰモードで発生させてもよい。プラズマのＲＦ周波数は、２００ＫＨｚ〜１ＧＨｚの範囲であり得る。異なる周波数における異なるＲＦ源を組み合わせて、そして同一電極において適用されてもよい。分子断片化及び基板における反応を制御するため、さらにプラズマＲＦパルスを使用してもよい。当業者は、そのようなプラズマ処理のために適切な方法及び装置を認識するであろう。
四重極質量分析装置（ＱＭＳ）、光学発光分光器、ＦＴＩＲ又は他のラジカル／イオン測定ツールによって、生成した種の種類及び数を決定するために、チャンバー排出物からの活性化エッチングガスを測定してもよい。必要であれば、エッチングガス及び／又は不活性ガスのフロー速度は、発生したラジカル種の数を増加又は減少させるように調整されてもよい。これらの方法は、エッチングがエッチングの終了に達する時間を決定するために、エッチングプロセスの間の終点検出のためにも使用されてもよい。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、反応チャンバー中への導入の前に、又は反応チャンバー内部で他のガスと混合されてもよい。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び他のガスは、同伴ガスの均一濃縮を提供するためにチャンバーへの導入の前に混合されてよい。
別の選択肢において、開示されたヒドロフルオロカーボンガスは、２種以上のガスが反応する場合など、他のガスとは独立してチャンバー中に導入されてもよい。
別の選択肢において、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び酸素含有ガスは、エッチングプロセスの間に使用される２種のみのガスである。
別の選択肢において、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス、酸素含有ガス及び不活性ガスは、エッチングプロセスの間に使用される３種のみのガスである。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び第２のエッチングガスは、反応チャンバーへの導入の前に混合されてもよい。第２のエッチングガスは、チャンバー中に導入される混合物の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９９％ｖ／ｖを構成し得る。
第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層並びに活性化されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは反応して、揮発性副産物が形成され、これは反応チャンバーから除去される。ａ−Ｃマスク、反射防止コーティング及びフォトレジスト層は、活性化されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスとの反応性が低い。
反応チャンバー中の温度及び圧力は、ケイ素含有膜等の交互層が活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと反応するために適切な条件に保持される。例えば、チャンバー中の圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒ〜約１０００Ｔｏｒｒ、好ましくは、約１ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒ、より好ましくは、約１０ｍＴｏｒｒ〜約１Ｔｏｒｒ、より好ましくは、約１０ｍＴｏｒｒ〜約１００ｍＴｏｒｒに保持され得る。同様に、チャンバー中の基板温度は、約−１９６℃〜約５００℃、好ましくは、約−１２０℃〜約３００℃、より好ましくは、約−１００℃〜約５０℃、そしてより好ましくは、約−１０℃〜約４０℃の範囲であり得る。チャンバー壁部温度は、約−１９６℃〜約３００℃の範囲であり得る。
交互層と活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスとの間の反応は、基板からの交互層の異方性除去をもたらす。窒素、酸素及び／又は炭素原子も交互層に存在し得る。除去は、（プラズマによって促進された）プラズマイオンからの交互層の物理的スパッタリング及び／又はＳｉを、ｘが１〜４の範囲であるＳｉＦｘなどの揮発性種に変換するためのプラズマ種の化学反応による。
プラズマ活性化された開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、好ましくは、マスク層に対して高いか、又は無限の選択性を示し、且つ第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層に対して低い選択性を示すか、又は選択性を示さない。プラズマ活性化された開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイング又は荒さが低いか、又は存在せず、且つ高アスペクト比の垂直エッチングプロフィールをもたらす。これは３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションに関して重要である。さらに、プラズマ活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、側壁上にポリマーを堆積させ、特徴プロフィール変形を最小化する。以下の実施例に示されるように、プラズマ活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ａ−Ｃ及びフォトレジストなどのマスク層から；又はＣｕなどの金属コンタクト層からＳｉＯ及び／又はＳｉＮを選択的にエッチングし得る。プラズマ活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスによるＳｉＯ対ＳｉＮのエッチング選択性は、１：２〜２：１の範囲であり得、好ましくは約１：１であり得、ＳｉＯ及びＳｉＮ層の両方を通してエッチングブレークをもたらす。
開示されたエッチングプロセスは、ケイ素含有膜などの３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリなどにおいて、コンタクトホール、チャネルホール、階段状コンタクト、キャパシタホールなどを生じる。結果として生じるアパーチャーは、約１：１〜約２００：１の範囲のアスペクト比及び５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲のおよその直径を有し得る。例えば、当業者は、チャネルホールエッチングによって、６０：１より大きいアスペクト比及び４０ｎｍ程度の小ささの直径を有するアパーチャーがケイ素含有膜中に生じることを認識するであろう。
次の非限定的な実施例は、本発明の実施形態をさらに例示するために提供される。しかしながら、実施例は包括的であるように意図されず、かつ本明細書に記載される本発明の範囲を制限するように意図されない。次の実施例において、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ及びポリ−Ｓｉ層に対する１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）エッチングガスのエッチング性能を評価する。その結果、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３ＨＦ７及びｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７エッチングガスによって、単一エッチングプロセスにおいてＳｉＯ２及びＳｉＮのエッチングがもたらされ、ポリマー堆積による側壁保護が提供され、そしてボーイングが少ないか又は存在しない高アスペクト比の直線垂直エッチングプロフィールが提供されることが示される。結果として、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３ＨＦ７及びｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７は、ＮＡＮＤフラッシュメモリのための構造のエッチング又はＯＮＯＮ階段状エッチングのために使用され得る。加えて、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３ＨＦ７及びｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７エッチング化合物はポリマー形成を提供するため、プロセスはマスクモルフォロジー及び最小側壁変形を維持する。
次の試験は、Ｌａｍ ４５２０ ＸＬＥアドバンスド誘電体エッチングシステム（１５０ｍｍの二周波容量結合プラズマエッチング装置）を使用して実行された。
図２は、堆積及びエッチング試験において適用される模範的な反応器システムの模範的な側面図である。示されるように、反応器６００は、反応器チャンバー６０２を含む。底部電極６０４の上部に付着されたウエハ６０６が反応器チャンバー６０２の底部部分に配置され、かつケイ素上部電極シャワーヘッド６０８が反応器チャンバー６０２の上部部分に配置される。底部電極６０４は、それに対して適用されたバイアス電力を有する静電チャックであり得る。例えば、２ＭＨｚ ＲＦバイアス電力が底部電極６０４に適用される。ウエハ６０６は、エッチングされる必要のある複数層を有し得る。ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８は、複数のホール６１０を有し、それを通してガスが通過する。ガスは、ガス入口６１２を通して反応器チャンバー６０２に導入され得、次いで、均一なガス分布のためにシャワーヘッド６０８中のホール６１０を通して通過する。電源は、ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８に適用され得る。例えば、２７ＭＨｚ ＲＦ電源がケイ素上部電極シャワーヘッド６０８に適用され得る。ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８及び底部電極６０４の間がプラズマ領域である。数字６１４は、ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８及び底部電極６０４の間隙距離（破線二重矢印）を示す。例えば、１．３５ｃｍの間隙距離がエッチング試験のために選択されてよい。シャワーヘッド６０８中のホール６１０を通して通過するガスは、プラズマ領域においてイオン化され、次いで、ウエハ６０６上でエッチングを実行する。ガスは、出口６１４から反応器チャンバー６０２の外にガスをポンプ送出することによって除去される。
次の実施例１〜４におけるエッチング試験は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ｐ−Ｓｉ及びａ−Ｃを含む４種の異なる基板材料を有する４つの２×２ｃｍ２クーポン上で行われた。クーポンを直径１５０ｍｍのキャリアウエハ上に配置し、そしてＷａｋｅｆｉｅｌｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｉｎｃ．から得られる熱接合コンパウンドによって接触させて保持した。代わりに、炭素テープを使用してクーポンをキャリアウエハ上に接着することもできる。エッチング試験は、３０ｍＴｏｒｒ、７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）の電源及び１５００Ｗ（２ＭＨｚ）のバイアス電力で実行された。エッチングガスの流量は７．５ｓｃｃｍであり；Ａｒの流量は２５０ｓｃｃｍであり；そしてＯ２の流量は、エッチング／ポリマー堆積間の交差を見出すために数ｓｃｃｍ（例えば、１、５、１０及び１５ｓｃｃｍ）増加で変動させた。エッチング時間は６０秒であった。
図３は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、ＳｉＯ２のエッチング速度は、初期は高く、次いで５ｓｃｃｍのＯ２流量で最大値を有し、次いでＯ２流量が増加するにつれて徐々に減少する。ＳｉＮの最大ＳｉＮエッチング速度は８ｓｃｃｍのＯ２流で生じる。Ｏ２流量が７〜１０ｓｃｃｍの範囲にある場合、ＳｉＯ２のエッチング速度及びＳｉＮのエッチング速度は高く、そしてほぼ同じであるのに対して、ａ−Ｃのエッチング速度及びポリ−Ｓｉのエッチング速度は非常に低く、ＳｉＯ２及びＳｉＮのものよりもかなり低いことに留意されたい。これは、７〜１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスＣ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層から選択的にＳｉＯ２層及びＳｉＮ層をエッチングすることを意味する。
図４は、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、ＳｉＮに対するＳｉＯ２の選択性は５：１より低いが、Ｏ２流量が６ｓｃｃｍである場合、１：１より大きい。Ｏ２流量が７〜１２ｓｃｃｍの範囲である場合、ＳｉＮに対するＳｉＯ２の選択性は約１である。したがって、この範囲において、ＳｉＯ２をエッチングすることと、ＳｉＮをエッチングすることとは選択的ではない。Ｃ３Ｈ２Ｆ６は、７〜１２ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量で、ＳｉＯ及びＳｉＮ層の両方をエッチングする。それに対して、ａ−Ｃに対するＳｉＯ２の選択性は、５〜１１ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量が無限（１００）であり、次いで、１１ｓｃｃｍのＯ２流量でほぼ５未満まで、次いで１２ｓｃｃｍのＯ２流量で０まで急激に減少する。ポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性は、５〜７ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量が無限（１００）であり、そして７ｓｃｃｍのＯ２流量で約３５まで急激に減少し、次いで７〜１２ｓｃｃｍのＯ２流量で０まで徐々に減少する。したがって、７〜１０ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量において、Ｃ３Ｈ２Ｆ６はａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。
図５は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＨＦ２−ＣＦ２−ＣＨＦ２）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、７〜１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＨＦ２−ＣＦ２−ＣＨＦ２）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２層及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。図６は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、７〜１０ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量において、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６は、ａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。
図７は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＨＦ−ＣＦ３）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、８〜１１ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスＣ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＨＦ−ＣＦ３）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２層及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。図８は、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、８〜１１ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量において、Ｃ３ＨＦ７は、ａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。
図９は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＨＦ２）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、７〜１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＨＦ２）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２層及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。図１０は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、約１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７は、ａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＨＦ２）を使用するエッチングの結果は、Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＨＦ−ＣＦ３）の場合とは異なる。したがって、異性体の選択は重要であると考えられる。
図１１は、プラズマエッチングのためのパターン形成されたウエハのＳＥＭイメージである。図１２ａ〜１２ｂは、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２によって図１１のパターン形成されたウエハをプラズマエッチングした後のＳＥＭイメージである。図１１に示されるように、パターン形成されたａ−Ｃハードマスク層は、ａ−Ｃハードマスク層中に均等に分布された正方形ホールのパターンを有する厚さ約６８０ｎｍである。ＯＮＯＮ層は、厚さ約１．６ｕｍであり、そして４０ｎｍのＳｉＮ層及び２５ｎｍのＳｉＯ２層（３０対）の６０の交互層を有する。図１２ａに、ＯＮＯＮ積層上でＣ３Ｈ２Ｆ６及びＯ２を用いてプラズマエッチングによって形成されたアパーチャー（１）〜（５）を示す。３０ｍＴｏｒｒ、７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）の電源及び１５００Ｗ（２ＭＨｚ）のバイアス電力でエッチング試験を実行した。Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）の流量は７．５ｓｃｃｍであり；Ｏ２の流量は１０ｓｃｃｍであり；そしてＡｒの流量は１２５ｓｃｃｍであった。エッチング時間は１２０秒であった。それぞれのアパーチャー（１）〜（５）は平滑な側壁を有するほぼ直線垂直構造を有する。側壁ネッキングは、ＯＮＯＮ開口部の周囲の代わりに、ａ−Ｃマスクパターン層の側壁上に生じる。エッチングはＯＮＯＮ積層の約６３１ｎｍで停止し、これはアパーチャー（２）〜（５）上にマークを付けられる。図１２ｂに示されるアパーチャー（２）〜（５）の様々なライン幅データを表２に列挙する。アパーチャー（２）〜（５）の算出されたボーイング及びライン幅バイアスも表中に列挙する。
Figure 2020533809
この結果は、アパーチャー（２）のみが、ほぼゼロである１％のボーイングを有することを示す。したがって、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２を使用するエッチングされたアパーチャーは、ボーイングがほとんどないか又は存在せず、良好な側壁保護を有する。
ガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ）を使用して、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）の商業的に購入された試料を分析したところ、２，２−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロエタン、２−クロロ−１，１，１−トリフルオロエタン、トリクロロモノフルオロメタン及び２−クロロ−１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロペン、１，１，１−トリフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン及びヘキサフルオロプロピレンを含む多数のヒドロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン及びヒドロクロロフルオロカーボン不純物、並びにＮ２、ＣＯ２及びＨ２Ｏを含有することが見出された。
要約すると、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを用いるケイ素含有膜の乾式エッチングの評価は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、選択性を伴わずに単一エッチングプロセスにおいてＳｉＮ及びＳｉＯ２層のエッチングを提供することを示す。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ａ−Ｃマスク層からのＳｉＮ及びＳｉＯ２層の選択的エッチングも提供する。同時に、エッチングプロセスの間に、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングプロフィールを保護するためにエッチング構造の側壁上にポリマーの層を形成する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイングが少ないか又は存在せず、且つ良好な側壁保護を有する高アスペクト比エッチングプロフィールを提供する。
本発明の実施形態が示されて、説明されているが、本発明の精神及び教示から逸脱することなく、当業者によって修正され得る。本明細書に記載の実施形態は、単に模範的なものであり、限定するものではない。化合物及び方法の多くの変形及び修正は可能であり、かつそれらは本発明の範囲内である。したがって、保護の範囲は、本明細書に記載された実施形態に限定されないが、請求の範囲の対象の全ての同等物を含む請求の範囲によってのみ限定される。
関連出願への相互参照
本出願は、全ての目的に関して、参照によって全体として本明細書に組み込まれる、２０１７年８月３１日出願の米国特許出願第１５／６９２，２４７号の利益を主張する。
本発明の概念は、半導体デバイスの製造方法、特に多積層をエッチングすることが可能なエッチングガスを使用する３Ｄ ＮＡＮＤアーキテクチャの製造方法に関する。
酸化ケイ素及び窒化ケイ素（ＳｉＯ／ＳｉＮ）は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリにおけるトンネル及び電荷捕獲のための重要な組成物である。メモリアプリケーションにおいて半導体基板から酸化ケイ素及び窒化ケイ素膜を除去するために、エッチングが適用される。３Ｄ ＮＡＮＤなどのメモリアプリケーション（例えば、米国特許出願公開第２０１１／０１８０９４１号明細書を参照のこと）に関して、多積層ＳｉＯ／ＳｉＮのエッチングは重要である。垂直ＮＡＮＤメモリ（例えば、３Ｄ ＮＡＮＤ）をエッチングするための課題は、可能な限り高い類似のエッチング速度で酸化物及び窒化物層をエッチングする方法である。さらに、エッチング構造は、ボーイング（ｂｏｗｉｎｇ）及び低いラインエッジラフネス（ＬＥＲ）を生じずに、直線垂直のプロフィールを有する（高アスペクト比）べきである。
従来のエッチング化学的性質は、２０：１より高いアスペクト比を有するホール又はトレンチなどの特徴を提供することが不可能であり得る。高アスペクト比（例えば、＞２０：１）は、プラズマエッチングプロセスの間の側壁上の少なくとも不十分なエッチ抵抗ポリマー堆積のため、より新しいアプリケーション（例えば、３Ｄ ＮＡＮＤ）において必要である。従来のエッチングガスとしては、オクタフルオロシクロブタン（ｃＣ４Ｆ８）、ヘキサフルオロ−１，３−ブタン（Ｃ４Ｆ６）、テトラフルオロメタンＣＦ４、ジフルオロメタンＣＨ２Ｆ２、フルオロメタンＣＨ３Ｆ及び／又はフルオロホルムＣＨＦ３が含まれる。これらのヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ｘが０．０１〜１の範囲であり、且つｙが０．０１〜４の範囲である側壁ポリマー−ＣｘＦｙ−を生じ得る。これらの側壁ポリマーは、エッチングに影響されやすくなり得る。Ｓｔａｎｄａｅｒｔ ｅｔ ａｌ（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，２２，５３，２００４）を参照のこと。当該技術分野において、ヒドロフルオロカーボン中でＣ：Ｆの比率が増加すると選択性及びポリマー堆積速度が増加することは周知である（すなわち、Ｃ４Ｆ６＞Ｃ４Ｆ８＞ＣＦ４）。例えば、Ｈｕｎｇらの米国特許第６３８７２８７号明細書を参照のこと。結果として、従来のエッチング化学的性質によると、エッチングされたパターンは直線垂直ではあり得ず、そしてエッチング構造は、ボーイング、寸法の変化、パターン崩壊及び／又は荒さの増加を示し得る。ボーイングは、エッチング構造のボーイングを導く非常に狭いエッチングスペースでのイオン偏向に起因し得る。Ｂｏｇａｒｔ ｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ Ａ，１８，１９７（２０００）を参照のこと。現在のアプリケーション（例えば、コンタクトエッチング又は３Ｄ ＮＡＮＤ）に関して必要とされる高アスペクト比（すなわち、最高２００：１）を有するエッチングプロフィールを達成するために、ボーイングを最小化することが重要である。
３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいて高アスペクト比エッチング構造の平滑な側壁を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似の高エッチング速度を有するエッチングガスを見出すことは困難である。
３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいて、ＳｉＯ層及びＳｉＮ層の交互層の積層は、例えば、コンタクトホール、階段状コンタクトなどの基板及び半導体構造上に形成され、そしてＳｉＯ層及びＳｉＮ層の交互層を通してエッチングされる。エッチングガスとしてヒドロフルオロカーボンを使用してＳｉＯ及び／又はＳｉＮ層をエッチングする試みがなされた。
Ａｎｄｅｒｓｏｎら（国際公開第２０１４／０７０８３８Ａ号パンフレット）は、Ｃ４ヒドロフルオロカーボンによるケイ素含有層のエッチング方法を開示する。
Ｕｍｅｚａｋｉら（米国特許第９，０１７，５７１号明細書）は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及び炭化ケイ素などのエッチングケイ素材料のための１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（トランス−及びシス−）並びに添加剤ガスの使用を開示する。
Ｗａｎｇら（米国特許第６，１８３，６５５号明細書）は、他の非酸化物層（例えば、ＳｉＮ層）に対して高い選択性（少なくとも２０：１）を有するＳｉＯ２をエッチングするためのフルオロプロピレン及びヒドロフルオロカーボンの使用を開示する。フルオロプロピレン及びヒドロフルオロカーボンは、１，１，１，２，３，３，３−Ｃ３Ｈ２Ｆ６及び１，１，２，２，３，３，３−Ｃ３ＨＦ７を含む。
Ｍｅｒｒｙら（米国特許第６，０１５，７６１号明細書）は、マイクロ波活性化プラズマ源を用いて、二酸化ケイ素、未ドープシリケートガラス、ホホシリケート（ｐｈｏｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）ガラス（ＰＳＧ）、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、窒化ケイ素を含む誘電体層をエッチングするためのヒドロフルオロカーボンの使用を開示する。Ｃ３Ｈ２Ｆ６はフルオロカーボンガスの例にリストされるが、Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用するいずれのエッチング実施例も開示されていない。
Ａｒｌｅｏら（米国特許第５，１７６，７９０号明細書）は、基礎の金属層へのプラズマエッチングによって絶縁層を通して１つ又はそれ以上のビアを形成することを開示する。エッチングガスには、非環式３〜６炭素フッ化炭化水素Ｃ３Ｈ２Ｆ６及びＣ３ＨＦ７が含まれるが、Ｃ３Ｈ２Ｆ６及びＣ３ＨＦ７によるエッチング実施例は示されていない。絶縁材料は、金属層上に形成された、堆積された酸化ケイ素、窒化ケイ素化合物又は酸窒化ケイ素化合物を含む。
Ｃｈｕｎｇら（米国特許第９，４６０，９３５号明細書）は、半導体デバイスの製造方法を開示する。この方法は、基板上に積層された第１のエッチング層及び第２のエッチング層を形成することと、化合物を含むエッチングガスから生成したプラズマ下で、第１のエッチング層及び第２のエッチング層をエッチングすることによって凹部領域を形成することとを含む。この化合物は、１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２，２−トリフルオロエタン−１−チオール、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン、１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，２，２−テトラフルオロ−１−ヨードエタン、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン及び１，１−ジフルオロエテンの少なくとも１種を含む。
Ｄｅｍｍｉｎら（米国特許第６，１２０，６９７号明細書及び米国特許第６，４２８，７１６号明細書）は、式ＣｘＨｙＦｚ（式中、ｘ＝３、４又は５；２ｘ≧ｚ≧ｙ；及びｙ＋ｚ＝２ｘ＋２）を有する少なくとも１種のエッチング液化合物によるエッチング方法を開示する。圧力、バイアス及び力のような種々の運転パラメーターによって、Ｓｉに対するＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４に対するＳｉＯ２の有意な選択性が達成された。加えて、このエッチングプロセスは、Ｓｉに対するＳｉＯ２及び／又はＳｉ３Ｎ４に対するＳｉＯ２のエッチング比が約２：１以上であるような条件下で実行される。
Ｋｗｏｎらは、ヒドロフルオロカーボン（ＣＨ２Ｆ２）がＳｉＯＮのエッチングのために使用されたことを開示する（Ｋｗｏｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｅｔｃｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｄｕｒｉｎｇ Ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＳｉＯＮ ｗｉｔｈ ａｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｒｅｓｉｓｔ Ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎ Ｄｕａｌ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃ．（２０１０）１５７，Ｄ２１−Ｄ２８）。
Ｋａｒｅｃｋｉらは、高アスペクト比ＳｉＯ２エッチングのためのヒドロフルオロカーボンの使用を開示する（Ｋａｒｅｃｋｉ ｅｔ ａｌ．，“Ｕｓｅ ｏｆ Ｎｏｖｅｌ Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｌｏｄｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ ｆｏｒ ａ Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ Ｖｉａ Ｅｔｃｈ ｉｎ ａ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｌｙ Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈ Ｔｏｏｌ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃ．（１９９８）１４５，４３０５−４３１２）。
Ｎａｐｐａら（米国特許第５，４１４，１６５号明細書）は、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン（すなわち、ＣＣｌ３ＣＨ２ＣＣｌ３又はＣ３Ｈ２Ｃｌ６又はＨＣＣ−２３０ｆａ）とフッ化水素との反応による１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（すなわち、ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３又はＣ３Ｈ２Ｆ６又はＨＦＣ−２３６ｆａ）の製造プロセスを開示する。
Ｒａｏら（米国特許第８，０５３，６１１号明細書）は、ＨＦ、Ｃｌ２及び式ＣＸ３ＣＣｌ＝ＣＣｌＸ（式中、それぞれのＸは独立してＦ又はＣｌである）の少なくとも１種のハロプロペンの出発材料から得られるクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）及びヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）を利用するＣ３Ｈ２Ｆ６の合成方法を開示する。
Ｎａｐｐａら（米国特許第６，２８１，３９５号明細書）は、０．０１ｐｐｍ未満のペルフルオロイソブチレン（ＰＦＩＢ）を含有するＣ３ＨＦ７の製造プロセスを開示する。
Ｃｈｉｕら（米国特許第７，２０５，４４４号明細書）は、不飽和フルオロカーボンを除去するためにＵＶ光塩素化剤を使用する１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの精製プロセスを開示する。
非従来的なヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用して３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいてＳｉＯの層及びＳｉＮ層の複数の交互層をエッチングすることはなお不足している。多層３Ｄ ＮＡＮＤメモリのエッチングなどの特定の用途に関して、ＳｉＮに対する高い選択性を有するＳｉＯ２エッチングに関する従来技術が多数あるにもかかわらず、選択性を有さずに両ＳｉＯ２及びＳｉＮ層（又はＳｉＯ２及びｐ−Ｓｉ層の両方）をエッチングすることが可能なエッチングガスを有することは重要である。言い換えると、３Ｄ ＮＡＮＤメモリにおいて高アスペクト比ホールの平滑な側壁を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似の高いエッチング速度を有するエッチングガスを見出すことが課題である。
したがって、ＳｉＯ／ＳｉＮの類似の高エッチング速度を維持しながら、ＳｉＯ／ＳｉＮ層をエッチングすることが可能なエッチングガスを見出す必要がある。
基板上の第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層と、交互層上のハードマスク層とを有する３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリの製造方法が開示される。開示された方法は、ハードマスク層上にハードマスクパターンを形成するステップと、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択されるヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用してハードマスク層に対して交互層を選択的にプラズマエッチングすることによって交互層中にアパーチャーを形成するためにハードマスクパターンを使用するステップとを含み、第１のエッチング層は第２のエッチング層のものとは異なる材料を含む。開示された方法は、次の態様の１つ又はそれ以上を含み得る：
・ハードマスク層が、非晶質炭素又はドープド炭素のＣＶＤ又はスピンオン堆積層、ケイ素含有スピンオンマスク、及び炭素含有スピンオンマスクからなる群から選択される；
・ハードマスク層が非晶質炭素（ａ−Ｃ）層である；
・ハードマスク層がドープド炭素層である；
・ハードマスク層が、ケイ素含有スピンオンマスク層である；
・ハードマスク層が、炭素含有スピンオンマスク層である；
・交互層の堆積が、基板上に第１のエッチング層を堆積すること、第１のエッチング層上に第２のエッチング層を堆積すること、第２のエッチング層上に別の第１のエッチング層を堆積すること、並びに交互に及び繰り返し、第１及び第２のエッチング層を堆積して、基板上に第１及び第２のエッチング層の複数の対を含む積層構造を形成することを含む；
・交互層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＯＮ、ＳｉａＯｂＣｃＮｄＨｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ及びｅ≧０）又はその組合せの層を含む；
・交互層が、酸素原子、窒素原子、炭素原子、水素原子又はその組合せを含み、交互層がケイ素含有膜である；
・交互層が、酸化ケイ素の層及び窒化ケイ素の層を含む；
・交互層が、酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層を含む；
・交互層が、酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層である；
・第１のエッチング層が、酸化ケイ素層を含む；
・第１のエッチング層が、窒化ケイ素層を含む；
・第２のエッチング層が、酸化ケイ素層を含む；
・第２のエッチング層が、窒化ケイ素層を含む；
・交互層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・交互層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素及び窒化ケイ素の交互層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・酸化ケイ素層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ａ−Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ドープド炭素層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、ケイ素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・窒化ケイ素層が、炭素含有スピンオンハードマスク層から選択的にエッチングされる；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスから生成したプラズマを用いる単一プロセスによって第１及び第２のエッチング層の交互層をエッチングする；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、高エッチング速度で第１及び第２の両エッチング層をエッチングする；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、高エッチング速度で酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の両方をエッチングする；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、高エッチング速度で酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を選択的にエッチングしない；
・第１及び第２の両エッチング層をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：２〜約２：１の範囲である；
・第１及び第２の両エッチング層をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：１である；
・酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の両方をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：２〜約２：１の範囲である；
・酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の両方をエッチングするヒドロフルオロカーボンエッチングガスの選択性が、約１：１である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、少なくとも１つの水素を含有する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、少なくとも１つの水素を含有する、３炭素（Ｃ３）ヒドロフルオロカーボン（ｍ＞０、ｎ＞０であるＣ３ＨｍＦｎ）化合物である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、少なくとも１つの水素を含有する、Ｃ３有機フッ素化合物である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）である；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、プラズマ下でケイ素含有膜と反応し、揮発性副産物を形成する；
・副産物を除去する；
・凝縮を避けるため、プラズマエッチング用のヒドロフルオロカーボンエッチングガスを加熱する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスの望ましい流量を維持するために、プラズマエッチング用のヒドロフルオロカーボンエッチングガスを加熱する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに酸素含有ガスを添加する；
・酸素含有ガスが、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＯＳ、Ｈ２Ｏ及びそれらの組合せからなる群から選択される；
・酸素含有ガスがＯ２である；
・アパーチャーを形成する前に、ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと酸素含有ガスとを混合し、混合物を製造する；
・酸素含有ガスとは別にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・連続的に酸素含有ガスを導入し、断続的にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・酸素含有ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び酸素含有ガスの全体積の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９％ｖ／ｖを含む；
・酸素含有ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び酸素含有ガスの全体積の約０．０１％ｖ／ｖ〜約１０％ｖ／ｖを含む；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに不活性ガスを添加する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに不活性ガスを添加しない；
・不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ及びＮ２からなる群から選択される；
・不活性ガスがＡｒである；
・不活性ガスがＸｅである；
・不活性ガスがＫｒである；
・アパーチャーを形成する前に、ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと不活性ガスとを混合し、混合物を製造する；
・不活性ガスとは別にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・連続的に不活性ガスを導入し、断続的にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・不活性ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチング化合物の蒸気及び不活性ガスの全体積の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９％ｖ／ｖを含む；
・不活性ガスが、ヒドロフルオロカーボンエッチング化合物の蒸気及び不活性ガスの全体積の約９０％ｖ／ｖ〜約９９％ｖ／ｖを含む；
・基板がＳｉウエハである；
・基板が結晶質ケイ素層である；
・約１：１〜約５０：１のアスペクト比を有する交互層におけるアパーチャーを製造する；
・約１：１〜約２００：１のアスペクト比を有する交互層におけるアパーチャーを製造する；
・５％未満のボーイングを有する交互層においてアパーチャーを製造する；
・２％未満のボーイングを有する交互層においてアパーチャーを製造する；
・約５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の直径を有するアパーチャーを製造する；
・約１００ｎｍの直径を有するアパーチャーを製造する；
・約５０ｎｍの直径を有するアパーチャーを製造する；
・アパーチャーを製造する；
・アパーチャーが３Ｄ ＮＡＮＤアパーチャーである；
・アパーチャーがコンタクトホールである；
・アパーチャーが３Ｄ ＮＡＮＤコンタクトホールである；
・アパーチャーが階段状コンタクトである；
・約１：１〜約２００：１のアスペクト比を有するチャネルホールを製造する；
・５％未満のボーイングを有する交互層においてチャネルホールを製造する；
・２％未満のボーイングを有する交互層においてチャネルホールを製造する；
・約５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の直径を有するチャネルホールを製造する；
・約１００ｎｍの直径を有するチャネルホールを製造する；
・約４０ｎｍの直径を有するチャネルホールを製造する；
・約１：１〜約２００：１のアスペクト比を有するコンタクトホールを製造する；
・約５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の直径を有するコンタクトホールを製造する；
・５％未満のボーイングを有する交互層においてコンタクトホールを製造する；
・２％未満のボーイングを有する交互層においてコンタクトホールを製造する；
・約１００ｎｍの直径を有するコンタクトホールを製造する；
・約４０ｎｍの直径を有するコンタクトホールを製造する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに第２のエッチングガスを添加することによって選択性を改善する；
・第２のエッチングガスが、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、ＦＮＯ、ＳＯ２及びそれらの組合せからなる群から選択される；
・アパーチャーを形成する前に、ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと第２のエッチングガスとを混合する；
・第２のエッチングガスとは別にヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・ヒドロフルオロカーボンエッチングガスに約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９９％ｖ／ｖの第２のエッチングガスを添加する；
・ＲＦ力を適用することによってプラズマを活性化する；
・約２５Ｗ〜約２０，０００Ｗの範囲のＲＦ力によってプラズマを活性化する；
・エッチング圧力が約１ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの範囲である；
・エッチング圧力が３０ｍＴｏｒｒである；
・約０．１ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲の流量においてヒドロフルオロカーボンエッチングガスを導入する；
・約−１９６℃〜約５００℃の範囲の温度で基板を維持する；
・約−１２０℃〜約３００℃の範囲の温度で基板を維持する；
・約−１００℃〜約５０℃の範囲の温度で基板を維持する；
・約−１０℃〜約４０℃の範囲の温度で基板を維持する；並びに
・四重極型質量分析計、発光分光計、ＦＴＩＲ又は他のラジカル／イオン測定ツールによるプラズマ下でヒドロフルオロカーボンエッチングガスを測定する。
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択される有機フッ素化合物を含むヒドロフルオロカーボンエッチング化合物も開示される。開示された有機フッ素エッチング化合物は、次の態様の１つ又はそれ以上を含む：
・有機フッ素エッチングガスが少なくとも１つの水素を含有する；
・有機フッ素エッチングガスがＣ３Ｈ２Ｆ６である；
・有機フッ素エッチングガスがｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６である；
・有機フッ素エッチングガスがＣ３ＨＦ７である；
・有機フッ素エッチングガスがｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７である；
・約９５体積％〜約９９．９９９体積％の範囲の純度を有する；
・約１０パーツパートリリオン〜約５体積％の微量ガス不純物を含む；
・微量ガス不純物が水を含む；
・微量ガス不純物がＣＯ２を含む；
・微量ガス不純物がＮ２を含む；
・微量ガス不純物がＣＦＣ及びＨＣＦＣを含む；
・有機フッ素エッチングガスが、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣを含有する；
・ＣＦＣ及びＨＣＦＣが、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン、１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペン、１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペン、１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテン、トリクロロフルオロメタン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンである；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のトリクロロフルオロメタンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のトリクロロフルオロメタンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンを含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１００ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満の１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エンを含有する；
・微量ガス不純物が、開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含む；
・開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンが、ｘ＝３及びｙ＝２である場合、ｚ≠６であり、且つｘ＝３及びｙ＝１である場合、ｚ≠７であることを条件として、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜８、ｚ＝０〜８である式ＣｘＨｙＦｚを有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３ＨＦ７を含有する；
・Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３ＨＦ７を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満の開示された有機フッ素エッチング化合物以外のヒドロフルオロカーボンを含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を含有する；
・ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７が、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは０．０１％ｖ／ｖ未満のＣ３ＨＦ７を含有する；並びに
・有機フッ素エッチングガスが２０ｐｐｍｗ未満の水分含有量を有する。
表記法及び命名法
次の記載及び請求項全体で、特定の略語、記号及び用語が使用され、そしてこれには次のものが含まれる：
本明細書で使用される場合、不定冠詞「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は１つ又はそれ以上を意味する。
本明細書で使用される場合、本文又は請求項中の「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｒｏｕｎｄ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、明記された値の±１０％を意味する。
本明細書で使用される場合、「エッチ」又は「エッチング」という用語は、垂直な側壁が、基板に対して直角なマスクされた特徴の縁部に沿って形成されるように、イオン衝撃が垂直方向での化学反応を促進するプラズマエッチングプロセス（すなわち、ドライエッチングプロセス）を示す（Ｍａｎｏｓ ａｎｄ Ｆｌａｍｍ，Ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９８９ ｐｐ．１２−１３）。エッチングプロセスによって、基板中に、ビア、トレンチ、チャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、キャパシタホール、コンタクトホールなどのアパーチャーが製造される。
「パターンエッチング」又は「パターン化されたエッチング」という用語は、ケイ素含有膜のスタック上のパターン化されたハードマスク層などの非平面構造をエッチングすることを意味する。
「パターンウエハ」又は「ウエハ」という用語は、基板上のケイ素含有膜の積層と、パターンエッチングのために形成されたケイ素含有膜の積層上のパターン形成されたハードマスク層とを有するウエハを示す。
「マスク」という用語は、エッチングに抵抗する層を示す。ハードマスク層は、エッチングされる層の上に位置し得る。
「エッチング停止」という用語は、下の層を保護する、エッチングされる層の下に位置するエッチングに抵抗する層を意味する。
「アスペクト比」という用語は、トレンチの幅（又はビアの直径）に対するトレンチ（又はビア）の高さの比率を意味する。
「ボーイング」という用語は、パターン形成された直径より大きい直径を有し、それによって凸部又は外見上丸型の構造を形成するアパーチャーを示す。
「選択性」という用語は、別の材料のエッチング速度に対する１つの材料のエッチング速度の比率を意味する。「選択性エッチング」又は「選択的エッチング」という用語は、別の材料よりも１つの材料をエッチングすることを意味するか、あるいは換言すれば、２つの材料間のエッチング選択性が１：１より高いか、又はそれ未満であることを意味する。
「コンタクトホール」という用語は、ゲートなどの電極、供給源及びトランジスタのドレインを金属配線層に接続するために導電性金属で充てんされるであろう誘電体膜で製造されたホールを示す。
「階段状コンタクト」という用語は、電極層の階段形積層に形成されたコンタクトホールを示す。
「独立して」という用語は、Ｒ基の記載に関して使用される場合、対象のＲ基が、同一又は異なる下付き文字又は上付き文字を有する他のＲ基に対して独立して選択されるのみならず、同一Ｒ基のいずれかの追加の種に対しても独立して選択されることも意味するものとして理解されるべきである。例えば、Ｍが原子であり、ｘが２又は３である式ＭＲ１ ｘ（ＮＲ２Ｒ３）（４−ｘ）において、２個又は３個のＲ１基は、互いに、又はＲ２若しくはＲ３と同一であってもよいが、同一である必要はない。さらに、他に特記されない限り、Ｒ基の値は、異なる式で使用される場合、互いに独立していることは理解されるべきである。
本明細書中、「膜」及び「層」という用語は、互換的に使用され得ることに留意されたい。さらに、当業者は、「膜」又は「層」という用語が、本明細書で使用される場合、表面上に適用されたか、又は延展されたいくつかの材料の厚さを意味し、かつ表面が、ウエハ全体と同程度の大きいものからトレンチ又はライン程度の小さいものまでの範囲であり得ることを認識するであろう。
本明細書中、「アパーチャー」、「ビア」、「ホール」及び「トレンチ」という用語は、半導体構造中に形成された開口部を示すために交換可能に使用され得ることに留意されたい。
本明細書中、「エッチング化合物」及び「エッチングガス」という用語は互換的に使用されてもよいことに留意されたい。エッチング化合物がエッチングガスに相当するか、又は関連し得ること、及びエッチングガスがエッチング化合物を意味し得ることは理解される。
本明細書で使用される場合、「ＮＡＮＤ」という略語は、「ネガティブＡＮＤ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡＮＤ）」又は「ノットＡＮＤ（Ｎｏｔ ＡＮＤ）」ゲートを示し；「２Ｄ」という略語は、平面基板上の２次元のゲート構造を示し；「３Ｄ」という略語は、ゲート構造が垂直方向に積層される３次元又は垂直ゲート構造を示す。
本明細書中、元素周期表からの元素の標準的な略語が使用される。元素がこれらの略語によって示され得ることは理解されるべきである（例えば、Ｓｉはケイ素を意味し、Ｎは窒素を意味し、Ｏは酸素を意味し、Ｃは炭素を意味し、Ｈは水素を意味し、Ｆはフッ素を意味する、など）。
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｅｒｖｉｃｅによって割り当てられたユニークなＣＡＳ登録番号（すなわち、「ＣＡＳ」）は、開示された特定の分子を識別するために提供される。
ＳｉＮ及びＳｉＯなどのケイ素含有膜が、それらの適切な化学量論を示さずに明細書及び請求の範囲全体に列挙されることに留意されたい。ケイ素含有膜には、結晶質Ｓｉ、ポリケイ素（ｐ−Ｓｉ若しくは多結晶質Ｓｉ）又は非晶質ケイ素などの純粋なケイ素（Ｓｉ）層；窒化ケイ素（ＳｉｋＮｌ）層；酸化ケイ素（ＳｉｎＯｍ）層；又はその混合物が含まれてよく、ここで、ｋ、ｌ、ｍ及びｎは、全てを含めて０．１〜６の範囲である。好ましくは、窒化ケイ素は、ｋ及びＩがそれぞれ０．５〜１．５の範囲であるＳｉｋＮｌである。より好ましくは、窒化ケイ素はＳｉ３Ｎ４である。本明細書中、次の記載中のＳｉＮは、ＳｉｋＮｌ含有層を表すために使用されてもよい。好ましくは、酸化ケイ素は、ｎが０．５〜１．５の範囲であり、かつｍが１．５〜３．５の範囲であるＳｉｎＯｍである。より好ましくは、酸化ケイ素はＳｉＯ２である。本明細書中、以下の明細書中のＳｉＯは、ＳｉｎＯｍ含有層を表すのに使用され得る。ケイ素含有膜は、ＳｉＯＣＨを有する、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によるＢｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ ＩＩ又はＩＩＩ材料などの、有機ベース又は酸化ケイ素ベースの低誘電率誘電体材料などの酸化ケイ素ベースの誘電体材料であることも可能である。ケイ素含有膜は、ａ、ｂ、ｃが０．１〜６の範囲であるＳｉａＯｂＮｃを含み得る。ケイ素含有膜は、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ及び／又はＧｅなどのドーパントも含み得る。
本明細書で使用される場合、「又は」という用語は、排他的「又は」ではなく、包含的「又は」を意味するように意図される。すなわち、他に指定がない限り、又は文章から明白でない限り、「ＸはＡ又はＢを利用する」とは、本位の包括的な置換のいずれも意味するように意図される。すなわち、ＸがＡを利用する場合；ＸがＢを利用する場合；又はＸがＡ及びＢの両方を利用する場合、「ＸはＡ又はＢを利用する」は、上記の例のいずれにおいても満足するものである。
請求項中の「含む」とは、その後識別される請求項の要素が非排他的なリストであり、すなわち、他のいずれかが追加的に含まれ得、且つ「含む」の範囲内に残り得ることを意味するオープン移行用語である。本明細書中、「含む」は、より限定的な移行用語「から本質的になる」及び「からなる」を必ず含むものとして定義され；したがって、「含む」は、「から本質的になる」又は「からなる」によって置換され得、且つ「含む」の明白に定義された範囲内に残り得る。
請求項中の「提供する」とは、何かを供給し、補給し、入手可能にさせ、又は調製することを意味するように定義される。このステップは、請求項中にそれとは反対の特別な用語がない条件で実行され得る。
いずれか及び全ての本明細書に列挙される範囲は、「包括的」という用語が使用されるかどうかにかかわらず、それらの終点（すなわち、ｘ＝１〜４又はｘが１〜４の範囲であるとは、ｘ＝１、ｘ＝４及びｘ＝その間のいずれかの数を含む）を含む。
本発明の特性及び目的のさらなる理解のために、以下の詳細な説明は、添付の図面と関連して参照されるべきである。図面中、同様の要素は、同一又は類似の参照番号が与えられる。
図１ａは、３Ｄ ＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。 図１ｂは、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。 図１ｃは、模範的なアパーチャーの側壁上に堆積されたポリマー層を有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。 図１ｄは、側壁ボーイングを有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。 図２は、堆積及びエッチング試験で適用された模範的な反応器システムの模範的な断面側面図である。 図３は、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図４は、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図５は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図６は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、又はａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図７は、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図８は、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図９は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。 図１０は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。 図１１は、プラズマエッチングのためのパターン形成されたウエハのＳＥＭイメージである。 図１２ａは、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２によって図１１のパターン形成されたウエハをプラズマエッチングした直後にマークを付けられたエッチング構造の深さを有するＳＥＭイメージである。 図１２ｂは、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２によって図１１のパターン形成されたウエハをプラズマエッチングした直後にマークを付けられたエッチング構造の幅を有するＳＥＭイメージである。
３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリの製造方法、より特に、ケイ素含有膜をプラズマエッチングして半導体構造を製造する方法が開示される。この構造は、限定されないが、ＳｉＯ／ＳｉＮ（ＯＮＯＮ）チャネルホール、ＯＮＯＮトレンチ、階段状コンタクトホールなどを含む。この構造は、５〜２００ｎｍの最高臨界寸法（ＣＤ）を有し得る。開示された方法は、高いアスペクト比を有し、ボーイングが少ないか、存在せず、且つ構造上のポリマー堆積の適切な量を有する構造を製造する。
本明細書中、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリは、基板上の第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層と、交互層上のハードマスク層とを有し得る。開示された方法は、半導体構造に関連するいずれかの３Ｄ ＮＡＮＤ技術を製造するために適切であり得る。
開示された方法は、ｉ）ハードマスク層上にハードマスクパターンを形成するステップと、ｉｉ）ヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用してハードマスク層に対して交互層を選択的にプラズマエッチングすることによって、交互層中にアパーチャーを形成するためにハードマスクパターンを使用するステップとを含む。ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンガス（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパンガス（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンガス（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパンガス（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択される。開示された方法において、第１のエッチング層は、第２のエッチング層のものとは異なる材料を含む。
開示された方法はまた、基板上に第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層を堆積するステップと、交互層上にハードマスク層を堆積するステップとを含み得る。
第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層は、化学蒸着（ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）に適切な堆積前駆体を使用して基板上に堆積される。交互層は、基板上に第１のエッチング層を堆積し、第１のエッチング層上に第２のエッチング層を堆積し、第２のエッチング層上に別の第１のエッチング層を堆積し、そして第１及び第２のエッチング層を交互に、及び繰り返し堆積して、基板上に第１及び第２のエッチング層の複数の対を含む積層構造を形成することによって形成される。
より特に、基板上に交互層を堆積する方法は、次のステップ：ｉ）少なくとも１つの基板がその中に配置された反応器に第１のケイ素含有前駆体（例えば、酸素含有オルガノシラン）の蒸気を導入し、蒸着法、例えば、プラズマ強化ＣＶＤ又はプラズマ強化ＡＬＤを使用して、第１のケイ素含有前駆体の少なくとも一部を少なくとも１つの基板上に堆積して、第１のエッチング層が形成されることを含む、基板上に第１のエッチング層を堆積するステップと、ｉｉ）反応器に第２のケイ素含有前駆体（例えば、窒素含有オルガノシラン）の蒸気を導入し、蒸着法を使用して、第２のケイ素含有前駆体の少なくとも一部を第１のエッチング層上に堆積して、第２のエッチング層が形成されることを含む、第１のエッチング層上に第２のエッチング層を堆積するステップと、ｉｉｉ）第１及び第２のエッチング層を交互に、及び繰り返し堆積して、基板上に第１及び第２のエッチング層の複数の対を含む積層構造を形成するステップとを含む。（Ｄｕｓｓａｒｒａｔらの米国特許第９，３７１，３３８号明細書を参照のこと）。第１及び第２のエッチング層の複数の対は、４８対、９６対、１２８対、２６４対又はさらに多くであってもよい。
交互層は、少なくとも１対の第１及び第２のエッチング層を含む。交互層は、９６対の第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。代わりに、交互層は、１２８対の第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。別の選択肢において、交互層は、２６４対の第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。さらに別の選択肢において、交互層は、２６４対より多くの第１のエッチング層及び第２のエッチング層を含んでもよい。
交互層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ及びｅ≧０である）又はそれらの組合せの層を含むケイ素含有膜であってよい。ケイ素含有膜は、酸素原子、窒素原子、炭素原子又はその組合せをさらに含んでもよい。
ケイ素含有膜は、ＳｉＯ第１のエッチング層及びＳｉＮ第２のエッチング層、又はその逆であってよい。ケイ素含有膜は、少なくとも１対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有する。ケイ素含有膜は、９６対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。代わりに、ケイ素含有膜は、１２８対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。別の選択肢において、ケイ素含有膜は、２６４対のＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。さらに別の選択肢において、ケイ素含有膜は、２６４対より多くのＳｉＯ及びＳｉＮ層を含有し得る。
ハードマスク層は、限定されないが、非晶質炭素（ａ−Ｃ）又はドープド炭素のＣＶＤ又はスピンオン堆積層、ケイ素含有スピンオンハードマスク（ＳＯＨ）、炭素含有スピンオンハードマスク、フォトレジスト又はそれらの組合せであり得る。ドープド炭素は、ホウ素（Ｂ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）又はその組合せでドープされた炭素であり得る。
ハードマスク層は、ＣＶＤ又はスピンオン堆積法によって交互層上に形成される。ハードマスク層は、ａ−Ｃのスピンオン堆積層であってよい。有機化合物、例えば、ポリアミド及びポリスルホンによって形成された反射防止層はａ−Ｃ層上に堆積され、そしてフォトレジスト層が反射防止層上に堆積される。フォトレジスト層パターンは、曝露（例えば、フォトリソグラフィックプロセス）を実行し、そしてフォトレジスト層上で現像プロセスを実行することによって形成される。ａ−Ｃ層パターンは、エッチングマスクとしてフォトレジスト層パターンを使用し、反射防止層及びａ−Ｃ層をエッチングすることによって形成される。ａ−Ｃ層パターンはハードマスク層パターンを形成する。次いで、エッチングマスクとしてハードマスク層パターンを使用して、交互層をハードマスク層（すなわち、ａ−Ｃ層）からエッチングし、相互層中にアパーチャーを含有するパターンを形成する（Ｄｕｓｓａｒｒａｔらの米国特許出願公開第２０１３０１０９１９８号明細書を参照のこと）。アパーチャーは、基板を暴露するように第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層を穿孔するコンタクトホール又はチャネルホールを含む。
開示された方法は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスから生じたプラズマを用いる単一プロセスによって第１及び第２のエッチング層の交互層をエッチングする方法を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、例えば１００ｎｍ／分〜６００ｎｍ／分又はそれ以上の高エッチング速度で第１及び第２の両エッチング層をエッチングする。第１のエッチング層が酸化ケイ素層であり、且つ第２のエッチング層が窒化ケイ素層であるか、又はその逆である場合、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、例えば、１００ｎｍ／分〜６００ｎｍ／分又はそれ以上の高エッチング速度で、且つ約１：１の選択性で酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層を通してエッチングする。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、少なくとも１つの水素を含有する、３炭素（Ｃ３）ヒドロフルオロカーボン（ｍ＞０、ｎ＞０であるＣ３ＨｍＦｎ）化合物である。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、−２０℃〜室温（すなわち、２５℃）の範囲の沸点を有し、エッチング液として使用するために適切である。これらのエッチングガスは、不燃性であり、無毒であり、且つ商業的に利用可能である。それらの構造式、ＣＡＳ番号及び沸点は表１に含まれる。当業者は、提供されたＣＡＳ番号を使用して、これらのガスの合成方法を得てもよいことを認識するであろう。
Figure 2020533809
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、フォトレジスト層、マスク層、エッチングストップ層及びデバイスチャネル材料に対する高い選択性から無限の選択性を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ＳｉＯ及びＳｉＮなどのケイ素含有層に対する選択性を提供しない。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、高アスペクト比構造におけるプロフィール歪みを提供しない。例えば、それらは、３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおけるような１：１〜２００：１の範囲のアスペクト比を有する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションにおいて高アスペクト比アパーチャー又はホールの平滑側面を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似のエッチング速度を提供する。得られるアパーチャーは、チャネルホール及びコンタクトホールエッチングアプリケーションにおいて１：１〜５０：１の範囲のアスペクト比、好ましくは、約１：１〜約２００：１の範囲のアスペクト比を有し得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングと同時に、アパーチャーの側壁でポリマー不動態化層を堆積させる。エッチングプロセスにＯ２を添加することによって、ポリマー不動態化層の厚さは、側面プロフィール変形を避けるために制御されてもよい。ポリマー不動態化層も平滑な側壁を提供し、３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるアパーチャーの一番下でボーイングがわずかにあるか、又はボーイングがなく、且つ変形がわずかにあるか、又は変形がない。必要であれば、ポリマー不動態化層は、当該技術分野において周知の乾式又は湿式エッチング化学によって容易に除去又はクリーニング又は研磨され得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、得られるパターン形成された高アスペクト比構造において、交互層（例えば、ケイ素含有膜）の間の約１：１の選択性を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、得られるパターン形成された高アスペクト比構造において、交互層に対してマスク材料の無限の選択性を提供する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、得られるパターン形成された高アスペクト比構造において、チャネル領域に対して少ない損傷を提供するか、又は損傷を提供しない。さらに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイングを減少するか、又は得られるパターン形成された高アスペクト比構造における少ないボーイングを提供するか、若しくはボーイングを提供しない。加えて、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングプロセスの間に得られる高アスペクト比構造の側面上にポリマー堆積を示す。結果として、開示されたプロセスは、得られる高アスペクト比構造において、チャネル領域に対して少ない損傷を提供するか、又は損傷を提供しない。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、一プロセスでＳｉＯ／ＳｉＮの交互層を通してエッチングし、垂直エッチングプロフィールが得られる。ＳｉＯ／ＳｉＮの交互層を通してのエッチングの選択性は、約１：２〜約２：１、好ましくは約１：１の範囲である。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、９５％ｖ／ｖより高い、好ましくは、９９．９９％ｖ／ｖより高い純度、より好ましくは、９９．９９９％ｖ／ｖより高い純度の有機フッ素化合物が提供される。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、５体積％未満の微量ガス不純物を含有し、体積で１５０ｐｐｍ未満のＮ２及び／又はＨ２Ｏ及び／又はＣＯ２などの不純物ガスが含まれる。好ましくは、プラズマエッチングガス中の含水量は、重量で２０ｐｐｍｗ未満である。精製された生成物は、蒸留、及び／又は４Åモレキュラーシーブなどの適切な吸着剤を通してガス又は液体を通過させることによって製造され得る。不純物成分と触媒を含む選択的反応物とを反応させることによって、精製された生産物を製造してもよい。ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＨＦ、Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、ハロゲン化物並びにＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物を含む他の炭化水素又はヒドロハロカーボンの除去のために、周知の標準的な精製技術を使用してもよい。
半導体アプリケーションにおいて、エッチング組成物に存在する塩素含有成分が塩素汚染を含むエッチングプロセスにおける有害作用を有し得ると考えられる。塩素汚染は、エッチングガスパイプライン、エッチングチャンバー、エッチングされる基板などに対して腐食性があり得るか、又は半導体デバイス性能を低下させ得る。さらに、ＣＦＣ及びＨＣＦＣ不純物は環境問題であることが主張される。ＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物は、主に、それらが、高い地球温暖化現象の可能性を有することと同様に、高いオゾン減損可能性（ＯＤＰ）を有するため、オゾン枯渇物質である。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスに存在するＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの製造プロセスから生じ得る。例えば、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＣＦ３ＣＨ２ＣＦ３又はＣ３Ｈ２Ｆ６又はＨＦＣ−２３６ｆａ）は、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン（ＣＣｌ３ＣＨ２ＣＣｌ３又はＣ３Ｈ２Ｃｌ６又はＨＣＣ−２３０ｆａ）とフッ化水素との反応によって製造され得る。Ｎａｐｐａら（米国特許第５４１４１６５号明細書）を参照のこと。別の例において、０．０１ｐｐｍ未満の１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エン（すなわち、（ＣＦ３）２Ｃ＝ＣＦ２又はＣ４Ｆ８）を含有する１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（すなわち、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３又はＣ３ＨＦ７）の製造プロセスが開示される。Ｎａｐｐａら（米国特許第６２８１３９５号明細書）を参照のこと。さらに、初期の液相合成からの粗製１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）は、典型的に約２０〜４０重量パーセントの、ＣＦＣ及びＨＣＦＣ化合物、例えば、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペン（ＨＣＦＣ１２１５ｘｃ）；１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペン（ＨＣＦＣ１２２４ｚｃ）；１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテン（ＨＣＦＣ１１１２ａ）；トリクロロフルオロメタン（ＣＦＣ１１）及び１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパン（ＨＣＦＣ２３５ｆａ）を含むフルオロカーボン不純物を含有する。液相反応によって得られる粗製１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）中のＣＦＣ及びＨＣＦＣのほとんどの不純物は、蒸留によって除去され得る。約０．５重量％未満の他のフルオロカーボンを含む１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロペンの共沸混合物は、＜１０００ｐｐｍ、好ましくは、＜５００ｐｐｍ、より好ましくは、＜１００ｐｐｍのレベルまで１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンを精製するという結果をもたらす光塩素化（例えば、ＵＶランプ）によって１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパンが除去され得る、粗製１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）の蒸留によって生じ得る。Ｃｈｉｕら（米国特許第７２０５４４４号明細書）を参照のこと。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１００ｐｐｍ未満、好ましくは、１０ｐｐｍ未満、より好ましくは、１ｐｐｍ未満のＣＦＣ及びＨＣＦＣ不純物を含有する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス中に存在するＣＦＣ及びＨＣＦＣ微量ガス不純物の例としては、限定されないが、１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン（ＣＣｌ３−Ｃ−ＣＣｌ３又はＣ３Ｈ２Ｃｌ６）、１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロプ−１−エン（（ＣＦ３）２Ｃ＝ＣＦ２又はＣ４Ｆ８）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−２−クロロプロペン（ＣＦ３−ＣＣｌ＝ＣＦ２又はＣ３ＣｌＦ５）、１，１，１，３−テトラフルオロ−３−クロロプロペン（ＣＦ３−ＣＨ＝ＣＦＣｌ又はＣ３ＨＣｌＦ４）、１，１−ジフルオロ−２，２−ジクロロエテン（ＣＦ２−ＣＣｌ２又はＣ２Ｃｌ２Ｆ２）、トリクロロフルオロメタン（ＣＦＣｌ３又はＣＦＣ１１）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロ−３−クロロプロパン（ＣＦ３−Ｃ−ＣＦ３又はＣ３Ｈ２ＣｌＦ５）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ３−Ｃ−ＣＦ２又はＣ３Ｈ３Ｆ５）及び１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−クロロプロパン（ＣＦ３−ＣＣｌ−ＣＦ３又はＣ３ＨＣｌＦ６）が含まれる。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは、１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは、０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満の開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス以外のヒドロフルオロカーボンの不純物を含有し得る。例えば、ヒドロフルオロカーボン不純物は、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜８、ｚ＝０〜８である式ＣｘＨｙＦｚを有し得るが、ただし、ｘ＝３及びｙ＝２である場合、ｚ≠６であり（すなわち、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）及び１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）以外）並びにｘ＝３及びｙ＝１である場合、ｚ≠７である（すなわち、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）以外）。すなわち、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜８、ｚ＝０〜８であるヒドロフルオロカーボン式ＣｘＨｙＦｚは、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス、（すなわち、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７））以外である。
さらに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの１種が、開示されたエッチング法において単独でエッチングガスとして使用される場合、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの残りの少なくとも１種を含む、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは、１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは、０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満のヒドロフルオロカーボンの不純物を含有し得る。例えば、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）が、開示されたエッチング法において単独でエッチングガスとして使用される場合、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）は開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスであるが、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び／又は１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）の不純物を含有し得る。同様に、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）が、開示されたエッチング法において単独でエッチングガスとして使用される場合、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）及び１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）は開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスであるが、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）及び／又は１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）の不純物を含有し得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、１０％ｖ／ｖ未満、好ましくは、１％ｖ／ｖ未満、より好ましくは、０．１％ｖ／ｖ未満、なおより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満のいずれかの有機フッ素化合物の異性体を含有し、これは、異性体を除去するためのガス又は液体の蒸留によって精製され得、そしてより良好なプロセス再現性を提供し得る。精製された生産物は、周知のフッ素化プロセスを利用して異性体を反応することによって製造されてもい。
代わりに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、特に異性体混合物が改善されたプロセスパラメーターを提供する場合、又は標的異性体の単離が困難若しくは高価である場合、５％ｖ／ｖ〜５０％ｖ／ｖの有機フッ素化合物の異性体を含有し得る。例えば、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、約５０％ｖ／ｖ〜約７５％ｖ／ｖの１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン及び約２５％ｖ／ｖ〜約５０％ｖ／ｖの１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパンを含んでもよい。異性体の混合物は、反応チャンバーへの２つ以上のガスラインの必要性を減少させ得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物は室温及び大気圧でガスであり、且つケイ素含有膜などの半導体デバイスにおいてチャネルホール、階段状コンタクト、キャパシタホール、コンタクトホールなどの半導体構造をプラズマエッチングするために適切である。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスはマスク上に損傷をほとんど生じないか、又は損傷を生じないため、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、現在入手可能なマスク材料と適合性があるのみならず、次世代のマスク材料とも適合性がある。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物は、高アスペクト比構造の良好なプロフィールとともに良好なプロフィールの形成を可能にする。換言すれば、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイング、パターン崩壊、又は粗さが最小限か又は存在しない垂直のエッチングパターンを生じ得る。これらの特性を達成するために、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングプロセス間の酸素及びフッ素ラジカルの直接的衝撃を減少させるのを補助するために、エッチングの間にエッチング抵抗ポリマー層を堆積させ得る。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチング間の結晶質Ｓｉチャネル構造への損傷も減少させ得る。以下の実施例で見られるように、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、反応器／チャンバー中への送達に関してエッチングプロセス間に適切に揮発性であり、且つ安定している。
必要であれば、開示されたエッチング化合物がエッチングツール又は反応チャンバー中への送達に関して十分な蒸気圧を有することを可能にする温度まで、開示されたエッチング化合物を含有する容器を加熱してもよい。容器は、例えば、約０℃〜約１５０℃、好ましくは、約２５℃〜約１００℃、より好ましくは、約２５℃〜約５０℃の範囲の温度に維持されてよい。より好ましくは、容器は室温（約２５℃）で維持される。必要であれば、冷点による凝縮を避けるために、開示されたエッチング化合物を含有する容器及び開示されたエッチング化合物をエッチングチャンバー又は反応チャンバー中へ送達するガスラインを加熱してもよい。当業者は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物が凝縮を生じずに反応チャンバーへと前もって決定された流量を維持するように、開示されたエッチングガスの送達量を制御するための周知の方法で容器及びガスラインの温度を調整してもよいことを認識するであろう。例えば、以下の実施例１〜４に示されるエッチング化合物に関する前もって決定された流量は７．５ｓｃｃｍである。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、約０．１ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲の流量でチャンバーに導入されてもよい。当業者は、流量がツールごとに変動し得ることを認識するであろう。
材料適合性試験は、いずれかの開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスがチャンバー材料と反応して、そして短期又は長期使用によってチャンバーの性能を低下させるかどうかを決定するために重要である。チャンバー、バルブなどの一部に関連する重要な材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、ポリクロロトリフルオロエテン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、並びに他の金属及びポリマーが含まれる。時には、これらの材料は、それらの低下を強化し得る、高温、例えば、２０℃より高い温度、及び高圧、例えば、１ａｔｍより高い圧力に暴露される。測定方法には、目視検査、重量測定、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）におけるナノメートルスケールでの変化の測定、引張強度、硬度などが含まれ得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用して、基板上の多積層（例えば、ＯＮＯＮ）をプラズマエッチングする。開示されたプラズマエッチング法は、ＮＡＮＤ又は３Ｄ ＮＡＮＤゲート又はフラッシュメモリなどの半導体デバイスの製造において有用である。低ｋエッチングプロセスの間に受ける最小の側壁損傷のため、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、メモリを基板上のロジックに相互連結するための３Ｄシリコン貫通電極（ＴＳＶ）エッチングアプリケーションにおいてＳｉをエッチングするために使用される。さらに、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、例えば、３Ｄ ＮＡＮＤにおけるＯＮＯＮエッチングなどの階段状エッチングのためにも使用され得る。
プラズマエッチング法は、その中に配置された基板を有する反応チャンバーを提供することを含む。反応チャンバーは、限定されないが、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、単一又は複数周波数ＲＦ源による容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、又はマイクロ波プラズマ反応器、あるいは選択的に多積層（例えば、ケイ素含有膜）の一部を除去することが可能であるか、又は活性種を生成することが可能である他の種類のエッチングシステムなどのその中でエッチング法が実行されるデバイス中のいずれかのエンクロージャ又はチャンバーであり得る。当業者は、異なるプラズマ反応チャンバー設計によって異なる電子温度制御が提供されることを認識するであろう。適切な商業的に入手可能なプラズマ反応チャンバーとしては、限定されないが、ｅＭＡＸ（商標）の商標で販売されるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ磁気強化反応性イオンエッチャー、又は２３００（登録商標）Ｆｌｅｘ（商標）の商標名で販売されるＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｕａｌ ＣＣＰ反応性イオンエッチャー誘電体エッチング製品系統が含まれる。それらの中のＲＦ電力は、プラズマ特性を制御し、それによって、エッチング性能（選択性及びダメージ）をさらに改善するために断続的であってもよい。プラズマパルスを使用して表面荷電を減少させ、それによってボーイングを減少させてもよい。
代わりに、プラズマ処理された反応物は、反応チャンバーの外部で生成され得る。ＭＫＳ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＡＳＴＲＯＮｉ（登録商標）反応性ガス発生機は、反応チャンバー中への通過の前に反応物を処理するために使用され得る。２．４５ＧＨｚ、７ｋＷプラズマ電力及び約０．５Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で作動させると、反応物Ｏ２は２つのＯ・ラジカルに分解し得る。好ましくは、リモートプラズマは、約１ｋＷ〜約１０ｋＷ、より好ましくは、約２．５ｋＷ〜約７．５ｋＷの範囲の電力で生成され得る。
反応チャンバーは、１つ又は１つより多くの基板を含有し得る。例えば、反応チャンバーは、２５．４ｍｍ〜４５０ｍｍの直径を有する１〜２００のケイ素ウエハを含有し得る。基板は、半導体、光起電、フラットパネル又はＬＣＤ−ＴＦＴデバイス製造において使用されるいずれかの適切な基板であってよい。適切な基板の例としては、ケイ素、シリカ、ガラス又はＧａＡｓウエハなどのウエハが含まれる。ウエハは、多積層（例えば、ケイ素含有膜）を含む、以前の製造ステップからのその上の複数の膜又は層を有するであろう。層はパターン化されていても、又はされていなくてもよい。適切な層の例としては、限定されないが、ケイ素（非晶質ケイ素、ポリケイ素（ｐ−Ｓｉ）、結晶質ケイ素、これらのいずれもＢ、Ｃ、Ｐ、Ａｓ及び／又はＧｅによってさらにｐ−ドープ又はｎ−ドープされていてよい）、シリカ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）、ハードマスク層材料、例えば、ａ−Ｃ、反射防止コーティング、フォトレジスト材料、タングステン、窒化チタン、窒化タンタル又はそれらの組合せ、エッチング停止層、例えば、結晶質ケイ素、炭化ケイ素、ＳｉＣＮ又はそれらの組合せ、デバイスチャネル材料、例えば、結晶質ケイ素、エピタキシャルケイ素、ドープされたケイ素、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）、あるいはそれらの組合せが含まれる。酸化ケイ素層は、有機ベースか、又は酸化ケイ素ベースの低誘電率誘電体材料（例えば、多孔性ＳｉＣＯＨ膜）などの誘電体材料を形成し得る。模範的な低誘電率誘電体材料は、商標名Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ ＩＩ又はＩＩＩでＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓによって販売される。さらに、タングステン又は貴金属（例えば、白金、パラジウム、ロジウム又は金）を含む層が使用されてもよい。さらに、ケイ素含有膜の例は、ＳｉａＯｂＨｃＣｄＮｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）であり得る。明細書及び請求の範囲全体で、ウエハ及びそのいずれかの関連層は基板と記載される。
以下は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスがエッチングのために適用され得る基板（例えば、パターン形成されたウエハ）の模範的な実施形態である。
開示された実施形態において、図１ａに示されるように、基板１００は多積層を含み得る。図１ａは、模範的な３Ｄ ＮＡＮＤ積層の断面側面図である。示されるように、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ又はＯＮＯＮ層１０４のｎ対の積層をシリコンウエハ１０２上に位置する（すなわち、ＯＮＯＮ又はＴＣＡＴ技術）。１０４ａはＳｉＯ層を表し、そして１０４ｂはＳｉＮ層を表す。ここでｎは整数である。ｎは９６であってよい。代わりに、ｎが１２８以上であってもよい。当業者は、シリコンウエハ１０２をタングステン（Ｗ）ウエハに置き換えてもよいことを認識するであろう。ａ−Ｃハードマスク層１０６は、ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４のｎ対の最上部に位置する。ａ−Ｃハードマスク層１０６は、Ｃ及びＨ、並びにＳｉＯ／ＳｉＮ層エッチングの間にエッチング抵抗を改善するためにホウ素、窒素などの他の元素を含有し得る。反射防止コーティング層１０８は、ａ−Ｃハードマスク層１０６の最上部に位置する。パターン形成されたフォトレジスト層１１０は、反射防止コーティング層１０８の最上部に位置する。パターン形成されたフォトレジスト層１１０は、３Ｄ ＮＡＮＤ積層の複数の凹部領域を画定する複数のパターン形成されたホール（本明細書中、１つのホール１１２が示される）を含む。凹部領域は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスから生じるプラズマ下でマスクパターン形成層に対して選択的にケイ素含有膜をエッチングすることによって形成されるであろう。ハードマスク層は、ＣＶＤ又はａ−Ｃのスピンオン堆積層、ドープド炭素、ケイ素含有スピンオンマスク、炭素含有スピンオンマスク、フォトレジストなどであってよい。フォトレジスト層１１０中のパターンをａ−Ｃハードマスク層１０６に移すために、反射防止コーティング層１０８とａ−Ｃマスク層１０６との間に（示されない）ＳｉＯＮ層が存在してもよい。当業者は、基板１００中の層のスタックが、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが他の種類の層のスタックをエッチングするために使用されてもよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、基板１００のスタック中の交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４の数が変動し得ることを認識するであろう。
図１ｂは、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層においてプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの側面断面図である。図１ｂ及び図１ａの間の相違は、図１ｂではビア又はアパーチャー１１４が基板１００に形成されることである。ビア１１４は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物を使用して交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４をエッチングすることによって形成される。出願人は、ビア１１４が、コンタクトエッチングアプリケーションにおいて１：１〜５０：１の範囲のアスペクト比、好ましくは、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチング化合物を使用するプラズマエッチングによって約１：１〜約２００：１の範囲のアスペクト比を有し得ると考える。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ほとんど同じか、又は近いエッチング速度で積層交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４においてＳｉＯ２及びＳｉＮの両層をエッチングすることが可能である。すなわち、積層交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４は、それぞれＳｉＯ及びＳｉＮに対して別のエッチング液で別々にエッチングするのではなく、単一プロセスで単一エッチング液によってエッチングされる。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、３Ｄ ＮＡＮＤメモリアプリケーションにおいて高アスペクト比ホールの平滑な側壁を得ることに関して、ＳｉＯ２及びＳｉＮの類似のエッチング速度を有する（すなわち、ＳｉＮに対するＳｉＯ２のエッチング選択性は約１：１であり、好ましくはＳｉＮに対するＳｉＯ２のエッチング選択性は約１：２〜約２：１の範囲である）。
図１ｃは、模範的なアパーチャーの側壁上に堆積されたポリマー層を有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層においてプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの側面断面図である。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングされる構造の側壁上にケイ素含有膜を異方的にエッチングするため、そしてポリマー不動態化層を堆積するために適切なプラズマプロセスの間に断片を生じ得る。図１ｃ及び図１ａの間の相違は、図１ｃにおいては、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用するプラズマエッチングによって基板１００においてビア１１４を形成しながら、同時にビア１１４の側壁上にポリマー不動態化層１１６も形成されることである。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスにＯ２を添加することによって、ポリマー不動態化層１１６の厚さは制御下にあり、それによって、ポリマー堆積による側壁プロフィール変形が避けられる。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスによって形成されるポリマー不動態化層１１６は、ビア１１４の底部により平滑な側壁、わずかの又は存在しないボーイング、及びわずかな変形ももたらす。しかしながら、ポリマー不動態化層１１６は、当該技術分野において周知の乾式又は湿式エッチング化学によって容易に除去されるか、又はクリーニングされ得る。
図１ｄは、側壁ボーイングを有する、図１ａの３Ｄ ＮＡＮＤ積層におけるプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの断面側面図である。示されるように、実際のエッチングプロセスにおいて、ａ−Ｃハードマスクパターン形成層１０６はテーパー状プロフィールを有する。反射防止コーティング層１０８及びパターン形成されたフォトレジスト層１１０は示されていない。ａ−Ｃハードマスクパターン形成層１０６において、又はアパーチャー開口部の周囲において、ビア１１４の開口部を狭くし得る側壁ネッキング（示されていない）が生じ得る。側壁ネッキングは、マスクパターンの傾斜側壁からのスパッタリングからの粒子の再堆積によって形成される。側壁ネッキングは、エッチング速度及び底部直径を減少させ、最終的に接触抵抗に悪影響を及ぼす。したがって、側壁ネッキングは、エッチングプロセスにおいて、アパーチャー開口部の周囲（すなわち、ビア１１４のＯＮＯＮ開口部の周囲）で減少又は回避されるべきである。ポリマー層堆積（示されていない）を有するエッチングされた構造の側壁１１８は反れて、そして垂直に連続せず、高アスペクト比エッチングホールの品質を低下させる。側壁ボーイング又はバレリング（ｂａｒｒｅｌｉｎｇ）が、逸脱したイオンの衝撃による側面エッチングから得られ、且つそれは、高アスペクト比エッチングホールの側壁上での十分な保護層の欠如によって促進されることは知られている。ボーイングプロフィールは、エッチングホール間に減少したプロセスマージンをもたらし、３Ｄ ＮＡＮＤアーキテクチャの規模縮小に対する障害である。図１ｄ中、「ａ」は最大側壁エッチングを表し、「ｂ」はＯＮＯＮ開口部ライン幅を表し、そして「ｃ」はプラズマエッチングによって形成された模範的なアパーチャーの底部ライン幅を表す。ボーイングは、次の方程式：ボーイング＝（ａ／ｂ）×１００によって、側壁エッチングの比率によって決定され得る。ライン幅バイアスは、開口部ライン幅と底部ライン幅との間の相違によって定義されることができ、すなわち、ライン幅バイアス＝ｂ−ｃである。ライン幅バイアスは、底部ライン幅の縮小によるエッチング停止を表す。理想的なエッチングプロフィールは、ボーイングを有さず、すなわち、ボーイング＝０である。すなわち、最大ライン幅は、エッチングされる構造に関するＯＮＯＮ開口部ライン幅と等しい。実際の実施において、ほぼ０のボーイングが常に望ましい。好ましくは、ボーイングは５％未満である（又はボーイングは０〜５％である）。より好ましくは、ボーイングは２％未満である（又はボーイングは０〜２％である）。側壁１１８のボーイングは、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用することによって減少され得る。出願人は、開示されたヒドロフルオロカーボンガスが、エッチングホールの側壁１１８のボーイングを減少するか、又は排除すると考える。
当業者は、図１ａ及び図１ｄの層のスタック及び幾何構造が、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが他の種類の層のスタックをエッチングするために使用されてもよいことを認識するであろう。さらに、当業者は、スタック中の層の数が変動し得ること（すなわち、記載された複数層より多いか、又は少ない層を含み得ること）を認識するであろう。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、基板と、第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層とを含有する反応チャンバー中に導入される。必要であれば、冷点による送達ガスラインにおける凝縮を避けるために、開示されたエッチングガスを含有する容器と、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを反応チャンバー中へ送達するガスラインとを加熱してもよい。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが凝縮を生じずに反応チャンバーへと所望の流量を維持するように、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスの送達量を制御するための周知の方法で容器及びガスラインの温度を調整してもよい。ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、約０．１ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。例えば、２００ｍｍのウエハ径に関して、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。代わりに、４５０ｍｍのウエハ径に関して、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは約２５ｓｃｃｍ〜約２５０ｓｃｃｍの範囲のフロー速度においてチャンバーに導入され得る。当業者は、フロー速度がツールによって変動し得ることを認識するであろう。
高いポリマー堆積を排除するためか、又は高いポリマー堆積の厚さを減少させるために、酸素含有ガスが反応チャンバー中に導入される。酸素含有ガスとしては、限定されないが、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ及びそれらの組合せなどの酸化剤が含まれる。プラズマ化学への酸素又は酸素含有ガスの添加によって、プラズマ種のＦ／Ｃ比が増加し、そしてポリマー形成が減少することは既知である（例えば、Ｈｕｎｇらの米国特許第６３８７２８７号明細書を参照のこと）。反応チャンバー中に導入する前に、開示されたエッチングガス及び酸素含有ガスを一緒に混合してもよい。
代わりに、酸素含有ガスをチャンバー中に連続的に導入し、そして開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスをチャンバー中に断続的に導入する。酸素含有ガスは、チャンバー中に導入される混合物の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９９％ｖ／ｖを構成する（９９．９９％ｖ／ｖは、別の連続的導入に関してほぼ純粋な酸化剤の導入を表す）。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスに第２のエッチングガスが添加されてもよい。第２のエッチングガスは、ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、ＦＮＯ、ＳＯ２及びそれらの組合せからなる群から選択される。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ニートな形態で、又は不活性ガスとのブレンド中で供給されてよい。不活性ガスは、任意選択的に反応チャンバー中に導入され得、そしてプラズマを維持することの補助になり得る。不活性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｎ２又はそれらの組合せであってよい。好ましくは、不活性ガスは、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ又はそれらの組合せである。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び不活性ガスは、チャンバー中に導入される前に混合されてよく、不活性ガスが、得られる混合物の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９％ｖ／ｖを構成する。代わりに、不活性ガスは連続的にチャンバーに導入され得、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは断続的にチャンバーに導入される。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、不活性ガスとのブレンド中、様々な濃度で存在し得る。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び不活性ガスをプラズマによって活性化し、活性化エッチングガスを生成する。プラズマによって開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスはラジカル型（すなわち、活性化エッチングガス）へと分解する。プラズマは、ＲＦ又はＤＣ電力を適用することによって発生させてもよい。プラズマは、約２５Ｗ〜約２０，０００Ｗの範囲のＲＦ電力によって発生させてもよい。プラズマは、遠位で、又は反応器自体の中で発生させてもよい。プラズマは、両電極において適用されたＲＦによって、デュアルＣＣＰ又はＩＣＰモードで発生させてもよい。プラズマのＲＦ周波数は、２００ＫＨｚ〜１ＧＨｚの範囲であり得る。異なる周波数における異なるＲＦ源を組み合わせて、そして同一電極において適用されてもよい。分子断片化及び基板における反応を制御するため、さらにプラズマＲＦパルスを使用してもよい。当業者は、そのようなプラズマ処理のために適切な方法及び装置を認識するであろう。
四重極質量分析装置（ＱＭＳ）、光学発光分光器、ＦＴＩＲ又は他のラジカル／イオン測定ツールによって、生成した種の種類及び数を決定するために、チャンバー排出物からの活性化エッチングガスを測定してもよい。必要であれば、エッチングガス及び／又は不活性ガスのフロー速度は、発生したラジカル種の数を増加又は減少させるように調整されてもよい。これらの方法は、エッチングがエッチングの終了に達する時間を決定するために、エッチングプロセスの間の終点検出のためにも使用されてもよい。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、反応チャンバー中への導入の前に、又は反応チャンバー内部で他のガスと混合されてもよい。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び他のガスは、同伴ガスの均一濃縮を提供するためにチャンバーへの導入の前に混合されてよい。
別の選択肢において、開示されたヒドロフルオロカーボンガスは、２種以上のガスが反応する場合など、他のガスとは独立してチャンバー中に導入されてもよい。
別の選択肢において、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び酸素含有ガスは、エッチングプロセスの間に使用される２種のみのガスである。
別の選択肢において、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス、酸素含有ガス及び不活性ガスは、エッチングプロセスの間に使用される３種のみのガスである。
開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガス及び第２のエッチングガスは、反応チャンバーへの導入の前に混合されてもよい。第２のエッチングガスは、チャンバー中に導入される混合物の約０．０１％ｖ／ｖ〜約９９．９９％ｖ／ｖを構成し得る。
第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層並びに活性化されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは反応して、揮発性副産物が形成され、これは反応チャンバーから除去される。ａ−Ｃマスク、反射防止コーティング及びフォトレジスト層は、活性化されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスとの反応性が低い。
反応チャンバー中の温度及び圧力は、ケイ素含有膜等の交互層が活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスと反応するために適切な条件に保持される。例えば、チャンバー中の圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒ〜約１０００Ｔｏｒｒ、好ましくは、約１ｍＴｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒ、より好ましくは、約１０ｍＴｏｒｒ〜約１Ｔｏｒｒ、より好ましくは、約１０ｍＴｏｒｒ〜約１００ｍＴｏｒｒに保持され得る。同様に、チャンバー中の基板温度は、約−１９６℃〜約５００℃、好ましくは、約−１２０℃〜約３００℃、より好ましくは、約−１００℃〜約５０℃、そしてより好ましくは、約−１０℃〜約４０℃の範囲であり得る。チャンバー壁部温度は、約−１９６℃〜約３００℃の範囲であり得る。
交互層と活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスとの間の反応は、基板からの交互層の異方性除去をもたらす。窒素、酸素及び／又は炭素原子も交互層に存在し得る。除去は、（プラズマによって促進された）プラズマイオンからの交互層の物理的スパッタリング及び／又はＳｉを、ｘが１〜４の範囲であるＳｉＦｘなどの揮発性種に変換するためのプラズマ種の化学反応による。
プラズマ活性化された開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、好ましくは、マスク層に対して高いか、又は無限の選択性を示し、且つ第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層に対して低い選択性を示すか、又は選択性を示さない。プラズマ活性化された開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイング又は荒さが低いか、又は存在せず、且つ高アスペクト比の垂直エッチングプロフィールをもたらす。これは３Ｄ ＮＡＮＤアプリケーションに関して重要である。さらに、プラズマ活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、側壁上にポリマーを堆積させ、特徴プロフィール変形を最小化する。以下の実施例に示されるように、プラズマ活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ａ−Ｃ及びフォトレジストなどのマスク層から；又はＣｕなどの金属コンタクト層からＳｉＯ及び／又はＳｉＮを選択的にエッチングし得る。プラズマ活性化ヒドロフルオロカーボンエッチングガスによるＳｉＯ対ＳｉＮのエッチング選択性は、１：２〜２：１の範囲であり得、好ましくは約１：１であり得、ＳｉＯ及びＳｉＮ層の両方を通してエッチングブレークをもたらす。
開示されたエッチングプロセスは、ケイ素含有膜などの３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリなどにおいて、コンタクトホール、チャネルホール、階段状コンタクト、キャパシタホールなどを生じる。結果として生じるアパーチャーは、約１：１〜約２００：１の範囲のアスペクト比及び５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲のおよその直径を有し得る。例えば、当業者は、チャネルホールエッチングによって、６０：１より大きいアスペクト比及び４０ｎｍ程度の小ささの直径を有するアパーチャーがケイ素含有膜中に生じることを認識するであろう。
次の非限定的な実施例は、本発明の実施形態をさらに例示するために提供される。しかしながら、実施例は包括的であるように意図されず、かつ本明細書に記載される本発明の範囲を制限するように意図されない。次の実施例において、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ及びポリ−Ｓｉ層に対する１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）エッチングガスのエッチング性能を評価する。その結果、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３ＨＦ７及びｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７エッチングガスによって、単一エッチングプロセスにおいてＳｉＯ２及びＳｉＮのエッチングがもたらされ、ポリマー堆積による側壁保護が提供され、そしてボーイングが少ないか又は存在しない高アスペクト比の直線垂直エッチングプロフィールが提供されることが示される。結果として、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３ＨＦ７及びｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７は、ＮＡＮＤフラッシュメモリのための構造のエッチング又はＯＮＯＮ階段状エッチングのために使用され得る。加えて、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３ＨＦ７及びｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７エッチング化合物はポリマー形成を提供するため、プロセスはマスクモルフォロジー及び最小側壁変形を維持する。
次の試験は、Ｌａｍ ４５２０ ＸＬＥアドバンスド誘電体エッチングシステム（１５０ｍｍの二周波容量結合プラズマエッチング装置）を使用して実行された。
図２は、堆積及びエッチング試験において適用される模範的な反応器システムの模範的な側面図である。示されるように、反応器６００は、反応器チャンバー６０２を含む。底部電極６０４の上部に付着されたウエハ６０６が反応器チャンバー６０２の底部部分に配置され、かつケイ素上部電極シャワーヘッド６０８が反応器チャンバー６０２の上部部分に配置される。底部電極６０４は、それに対して適用されたバイアス電力を有する静電チャックであり得る。例えば、２ＭＨｚ ＲＦバイアス電力が底部電極６０４に適用される。ウエハ６０６は、エッチングされる必要のある複数層を有し得る。ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８は、複数のホール６１０を有し、それを通してガスが通過する。ガスは、ガス入口６１２を通して反応器チャンバー６０２に導入され得、次いで、均一なガス分布のためにシャワーヘッド６０８中のホール６１０を通して通過する。電源は、ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８に適用され得る。例えば、２７ＭＨｚ ＲＦ電源がケイ素上部電極シャワーヘッド６０８に適用され得る。ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８及び底部電極６０４の間がプラズマ領域である。数字６１４は、ケイ素上部電極シャワーヘッド６０８及び底部電極６０４の間隙距離（破線二重矢印）を示す。例えば、１．３５ｃｍの間隙距離がエッチング試験のために選択されてよい。シャワーヘッド６０８中のホール６１０を通して通過するガスは、プラズマ領域においてイオン化され、次いで、ウエハ６０６上でエッチングを実行する。ガスは、出口６１４から反応器チャンバー６０２の外にガスをポンプ送出することによって除去される。
次の実施例１〜４におけるエッチング試験は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ｐ−Ｓｉ及びａ−Ｃを含む４種の異なる基板材料を有する４つの２×２ｃｍ２クーポン上で行われた。クーポンを直径１５０ｍｍのキャリアウエハ上に配置し、そしてＷａｋｅｆｉｅｌｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｉｎｃ．から得られる熱接合コンパウンドによって接触させて保持した。代わりに、炭素テープを使用してクーポンをキャリアウエハ上に接着することもできる。エッチング試験は、３０ｍＴｏｒｒ、７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）の電源及び１５００Ｗ（２ＭＨｚ）のバイアス電力で実行された。エッチングガスの流量は７．５ｓｃｃｍであり；Ａｒの流量は２５０ｓｃｃｍであり；そしてＯ２の流量は、エッチング／ポリマー堆積間の交差を見出すために数ｓｃｃｍ（例えば、１、５、１０及び１５ｓｃｃｍ）増加で変動させた。エッチング時間は６０秒であった。
図３は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、ＳｉＯ２のエッチング速度は、初期は高く、次いで５ｓｃｃｍのＯ２流量で最大値を有し、次いでＯ２流量が増加するにつれて徐々に減少する。ＳｉＮの最大ＳｉＮエッチング速度は８ｓｃｃｍのＯ２流で生じる。Ｏ２流量が７〜１０ｓｃｃｍの範囲にある場合、ＳｉＯ２のエッチング速度及びＳｉＮのエッチング速度は高く、そしてほぼ同じであるのに対して、ａ−Ｃのエッチング速度及びポリ−Ｓｉのエッチング速度は非常に低く、ＳｉＯ２及びＳｉＮのものよりもかなり低いことに留意されたい。これは、７〜１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスＣ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層から選択的にＳｉＯ２層及びＳｉＮ層をエッチングすることを意味する。
図４は、エッチングガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、ＳｉＮに対するＳｉＯ２の選択性は５：１より低いが、Ｏ２流量が６ｓｃｃｍである場合、１：１より大きい。Ｏ２流量が７〜１２ｓｃｃｍの範囲である場合、ＳｉＮに対するＳｉＯ２の選択性は約１である。したがって、この範囲において、ＳｉＯ２をエッチングすることと、ＳｉＮをエッチングすることとは選択的ではない。Ｃ３Ｈ２Ｆ６は、７〜１２ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量で、ＳｉＯ及びＳｉＮ層の両方をエッチングする。それに対して、ａ−Ｃに対するＳｉＯ２の選択性は、５〜１１ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量が無限（１００）であり、次いで、１１ｓｃｃｍのＯ２流量でほぼ５未満まで、次いで１２ｓｃｃｍのＯ２流量で０まで急激に減少する。ポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性は、５〜７ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量が無限（１００）であり、そして７ｓｃｃｍのＯ２流量で約３５まで急激に減少し、次いで７〜１２ｓｃｃｍのＯ２流量で０まで徐々に減少する。したがって、７〜１０ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量において、Ｃ３Ｈ２Ｆ６はａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。
図５は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＨＦ２−ＣＦ２−ＣＨＦ２）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、７〜１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＨＦ２−ＣＦ２−ＣＨＦ２）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２層及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。図６は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、７〜１０ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量において、ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６は、ａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。
図７は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＨＦ−ＣＦ３）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、８〜１１ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスＣ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＨＦ−ＣＦ３）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２層及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。図８は、エッチングガスとしてＣ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、８〜１１ｓｃｃｍの範囲のＯ２流量において、Ｃ３ＨＦ７は、ａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。
図９は、平面ウエハ上で、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＨＦ２）を使用する、酸素流量に対するＳｉＯ２、ＳｉＮ、ａ−Ｃ、ポリ−Ｓｉのエッチング速度を示すグラフである。示されるように、７〜１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、エッチングガスｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＨＦ２）が選択性を伴わずにＳｉＯ２及びＳｉＮ層をエッチングし、そしてａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２層及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。図１０は、エッチングガスとしてｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７を使用する、酸素流量に対する、ＳｉＮ、ａ−Ｃ又はポリ−Ｓｉに対するＳｉＯ２の選択性を示すグラフである。示されるように、約１０ｓｃｃｍのＯ２流量において、ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７は、ａ−Ｃ層及びｐ−Ｓｉ層からＳｉＯ２及びＳｉＮ層を選択的にエッチングする。ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＨＦ２）を使用するエッチングの結果は、Ｃ３ＨＦ７（ＣＦ３−ＣＨＦ−ＣＦ３）の場合とは異なる。したがって、異性体の選択は重要であると考えられる。
図１１は、プラズマエッチングのためのパターン形成されたウエハのＳＥＭイメージである。図１２ａ〜１２ｂは、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２によって図１１のパターン形成されたウエハをプラズマエッチングした後のＳＥＭイメージである。図１１に示されるように、パターン形成されたａ−Ｃハードマスク層は、ａ−Ｃハードマスク層中に均等に分布された正方形ホールのパターンを有する厚さ約６８０ｎｍである。ＯＮＯＮ層は、厚さ約１．６ｕｍであり、そして４０ｎｍのＳｉＮ層及び２５ｎｍのＳｉＯ２層（３０対）の６０の交互層を有する。図１２ａに、ＯＮＯＮ積層上でＣ３Ｈ２Ｆ６及びＯ２を用いてプラズマエッチングによって形成されたアパーチャー（１）〜（５）を示す。３０ｍＴｏｒｒ、７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）の電源及び１５００Ｗ（２ＭＨｚ）のバイアス電力でエッチング試験を実行した。Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）の流量は７．５ｓｃｃｍであり；Ｏ２の流量は１０ｓｃｃｍであり；そしてＡｒの流量は１２５ｓｃｃｍであった。エッチング時間は１２０秒であった。それぞれのアパーチャー（１）〜（５）は平滑な側壁を有するほぼ直線垂直構造を有する。側壁ネッキングは、ＯＮＯＮ開口部の周囲の代わりに、ａ−Ｃマスクパターン層の側壁上に生じる。エッチングはＯＮＯＮ積層の約６３１ｎｍで停止し、これはアパーチャー（２）〜（５）上にマークを付けられる。図１２ｂに示されるアパーチャー（２）〜（５）の様々なライン幅データを表２に列挙する。アパーチャー（２）〜（５）の算出されたボーイング及びライン幅バイアスも表中に列挙する。
Figure 2020533809
この結果は、アパーチャー（２）のみが、ほぼゼロである１％のボーイングを有することを示す。したがって、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）及びＯ２を使用するエッチングされたアパーチャーは、ボーイングがほとんどないか又は存在せず、良好な側壁保護を有する。
ガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ）を使用して、Ｃ３Ｈ２Ｆ６（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＦ３）の商業的に購入された試料を分析したところ、２，２−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロエタン、２−クロロ−１，１，１−トリフルオロエタン、トリクロロモノフルオロメタン及び２−クロロ−１，１，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロペン、１，１，１−トリフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン及びヘキサフルオロプロピレンを含む多数のヒドロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン及びヒドロクロロフルオロカーボン不純物、並びにＮ２、ＣＯ２及びＨ２Ｏを含有することが見出された。
要約すると、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスを用いるケイ素含有膜の乾式エッチングの評価は、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスが、選択性を伴わずに単一エッチングプロセスにおいてＳｉＮ及びＳｉＯ２層のエッチングを提供することを示す。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ａ−Ｃマスク層からのＳｉＮ及びＳｉＯ２層の選択的エッチングも提供する。同時に、エッチングプロセスの間に、開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、エッチングプロフィールを保護するためにエッチング構造の側壁上にポリマーの層を形成する。開示されたヒドロフルオロカーボンエッチングガスは、ボーイングが少ないか又は存在せず、且つ良好な側壁保護を有する高アスペクト比エッチングプロフィールを提供する。
本発明の実施形態が示されて、説明されているが、本発明の精神及び教示から逸脱することなく、当業者によって修正され得る。本明細書に記載の実施形態は、単に模範的なものであり、限定するものではない。化合物及び方法の多くの変形及び修正は可能であり、かつそれらは本発明の範囲内である。したがって、保護の範囲は、本明細書に記載された実施形態に限定されないが、請求の範囲の対象の全ての同等物を含む請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (15)

  1. 基板上の第１のエッチング層及び第２のエッチング層の交互層と、前記交互層上のハードマスク層とを有する３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリの製造方法であって、
    前記ハードマスク層上にハードマスクパターンを形成するステップと；
    １，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択されるヒドロフルオロカーボンエッチングガスを使用して前記ハードマスク層に対して前記第１のエッチング層及び前記第２のエッチング層の前記交互層を選択的にプラズマエッチングすることによって前記交互層中にアパーチャーを形成するために前記ハードマスクパターンを使用するステップと
    を含み、前記第１のエッチング層は前記第２のエッチング層のものとは異なる材料を含む方法。
  2. 前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）である、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）である、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスが１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）である、請求項１に記載の方法。
  6. 前記第１のエッチング層が酸化ケイ素層を含み、且つ前記第２のエッチング層が窒化ケイ素層を含み、且つ逆もまた同様である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスプラズマが、前記ハードマスク層に対して無限の選択性で前記第１のエッチング層及び前記第２のエッチング層の交互層をエッチングする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスプラズマが、約１：２〜約２：１、好ましくは約１：１の選別性で前記第２のエッチング層に対して前記第１のエッチング層をエッチングする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記アパーチャーの側壁が、０〜約５％未満のボーリングを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記アパーチャーが、約１：１〜約２００：１のアスペクト比を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  11. プラズマエッチングのため、及び凝縮を避けるために、前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスの前もって決定された流量を維持するために、前記ヒドロフルオロカーボンエッチングガスを加熱するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  12. 酸素含有ガスを添加するステップ、不活性ガスを添加するステップ又はその組合せをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  13. ｃＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＦ３Ｈ、ＣＨ２Ｆ２、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、ＦＮＯ、ＳＯ２及びそれらの組合せからなる群から選択される第２のエッチングガスを添加するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  14. １，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈ２Ｆ６）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｃ３ＨＦ７）及び１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ｉｓｏ−Ｃ３ＨＦ７）からなる群から選択される有機フッ素化合物を含むヒドロフルオロカーボンエッチング化合物であって、前記有機フッ素化合物が９９．９体積％〜１００体積％の純度及び０〜０．１体積％の微量ガス不純物を有し、前記微量ガス不純物中に含有されるヒドロフルオロカーボン及び酸素含有ガスの全含有量が体積で０〜１５０ｐｐｍである、ヒドロフルオロカーボンエッチング化合物。
  15. 前記酸素含有ガスが水であり、且つ前記プラズマエッチング化合物が重量で０〜２０ｐｐｍの水含有量を有する、請求項１４に記載のヒドロフルオロカーボンエッチング化合物。
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