JP2808799B2 - Etching method of silicon nitride film - Google Patents
Etching method of silicon nitride filmInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、窒化シリコン膜のエッチング方法に関し、
更に詳しくはリン酸系溶液を用いたウェットエッチング
方法に係るものである。The present invention relates to a method for etching a silicon nitride film,
More specifically, the present invention relates to a wet etching method using a phosphoric acid solution.
[発明の概要] 本発明は、リン酸系溶液により窒化シリコン膜をエッ
チングする方法において、 前記リン酸系溶液にポリオキシエチレンアルキルエー
テル系の非イオン性界面活性剤を添加して、150℃〜160
℃の液温でエッチングすることにより、 シリコン化合物膜表面の表面張力を低下させて、エッ
チングぶれを低減させると共に、エッチング速度の向上
を図ったものである。[Summary of the Invention] The present invention relates to a method for etching a silicon nitride film with a phosphoric acid-based solution, comprising: adding a polyoxyethylene alkyl ether-based nonionic surfactant to the phosphoric acid-based solution; 160
By performing etching at a liquid temperature of ° C., the surface tension of the surface of the silicon compound film is reduced, thereby reducing etching blur and improving the etching rate.
[従来の技術] 従来、窒化シリコン(Si3N4)膜等のシリコン化合物
膜をウェットエッチングする場合、エッチング液として
リン酸(H3PO4)が用いられている。また、この他のエ
ッチング液として、リン酸に酢酸,硝酸等を加えたもの
を用いたエッチング方法が知られている。このようなエ
ッチング液は、通常150〜160℃程度の高温で用いられて
いる。[Prior Art] Conventionally, when wet etching a silicon compound film such as a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is used as an etchant. As another etching solution, an etching method using a solution obtained by adding acetic acid, nitric acid, or the like to phosphoric acid is known. Such an etchant is usually used at a high temperature of about 150 to 160 ° C.
また、半導体表面の洗浄処理剤ではあるが、特開昭63
−274149号公報記載の発明のように、第四級アンモニウ
ム水酸化物と非イオン性界面活性剤と過酸化水素を含有
するものが知られている。Although it is a cleaning agent for semiconductor surfaces,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 274149 discloses a composition containing a quaternary ammonium hydroxide, a nonionic surfactant and hydrogen peroxide.
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記したようなエッチング液を用いた
ウェットエッチングにおいては、リン酸系溶液の表面張
力が高いため、ウエハ表面に形成されている例えば窒化
シリコン膜のエッチングを行った場合、窒化シリコン膜
表面へのリン酸系溶液の浸透性が低くエッチレートが低
下し、又エッチングの不均一化が生じるなどの問題点を
有している。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the wet etching using the etching solution as described above, since the surface tension of the phosphoric acid-based solution is high, etching of, for example, a silicon nitride film formed on the wafer surface is difficult. If performed, there is a problem that the permeability of the phosphoric acid-based solution to the surface of the silicon nitride film is low, the etch rate is reduced, and the etching becomes non-uniform.
また、例えば、微細なトレンチ構造を有するウエハの
ウェットエッチングにおいては、上記したような表面張
力の高いリン酸系溶液では、トレンチ内部までの溶液の
浸透がさらに困難となるため、エッチング漏れの箇所が
多く発生する問題点がある。Further, for example, in the wet etching of a wafer having a fine trench structure, a phosphoric acid-based solution having a high surface tension as described above makes it more difficult for the solution to penetrate into the inside of the trench. There are many problems that occur.
更にエッチング液としてのリン酸系溶液は、例えば2
カ月程度の長期間に渡って使用されることがあるため、
高温,高濃度,長時間の使用に耐えて経時変化が生じな
い活性剤を添加することが要求されるが、従来からこの
ような苛酷な条件に耐えるための活性剤は提供されてい
ないという問題点がある。Further, a phosphoric acid-based solution as an etching solution is, for example, 2
Because it may be used for a long period of about a month,
It is required to add an activator that can withstand high temperature, high concentration and long-term use and does not change with time. However, no activator has been provided so far to withstand such severe conditions. There is a point.
本発明は、このような従来の問題点に着目して創案さ
れたものであって、表面張力が低く浸透性の優れたリン
酸系溶液を用いた窒化シリコン膜のエッチング方法を得
んとするものである。The present invention has been made in view of such conventional problems, and aims to obtain a method for etching a silicon nitride film using a phosphoric acid-based solution having low surface tension and excellent permeability. Things.
[課題を解決するための手段] そこで、本発明は、リン酸系溶液により窒化シリコン
膜をエッチングする方法において、前記リン酸系溶液に
ポリオキシエチレンアルキルエーテル系の非イオン性界
面活性剤を添加して、150℃〜160℃の液温でエッチング
することを、その解決手段としている。Means for Solving the Problems Accordingly, the present invention provides a method for etching a silicon nitride film with a phosphoric acid solution, wherein a polyoxyethylene alkyl ether nonionic surfactant is added to the phosphoric acid solution. Then, etching at a liquid temperature of 150 ° C. to 160 ° C. is a solution.
[作用] ポリオキシエチレンアルキルエーテル系の非イオン性
界面活性剤は、リン酸系溶液の表面張力を下げる。ま
た、リン酸系溶液中の該非イオン性界面活性剤は、酸に
よる分解を受け経時変化を起こすことなく、また、150
〜160℃程度の熱に対しても安定である。さらに、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル系の非イオン性界面活
性剤は、親水性であるため、例えばウェットエッチング
後の純水リンスにて容易に洗い流すことが可能である。[Action] A polyoxyethylene alkyl ether-based nonionic surfactant lowers the surface tension of a phosphoric acid-based solution. Further, the nonionic surfactant in the phosphoric acid-based solution is not degraded with time due to decomposition by an acid, and
It is stable against heat of about 160 ° C. Furthermore, since the polyoxyethylene alkyl ether-based nonionic surfactant is hydrophilic, it can be easily washed away by pure water rinsing after wet etching, for example.
[実施例] 以下、本発明に係る窒化シリコン膜のエッチング方法
の詳細を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES Hereinafter, the details of the method for etching a silicon nitride film according to the present invention will be described based on examples.
本実施例は、リン酸溶液にポリオキシエチレンアルキ
ルエーテルを添加したエッチング液を用いて、窒化シリ
コン膜(Si3N4)のウェットエッチングを行っている。
本実施例においては、エッチング液を150〜160℃に設定
している。In this embodiment, wet etching of a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) is performed using an etching solution obtained by adding polyoxyethylene alkyl ether to a phosphoric acid solution.
In this embodiment, the etching solution is set at 150 to 160 ° C.
ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、一般式 R−OCH2CH2OnH R:C12〜18の飽和及び不飽和アルキル基 例えば、 で表わされるものであり、特に、上記Rが、 であるポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル型
の界面活性剤がよい。Polyoxyethylene alkyl ether has the general formula R-OCH 2 CH 2 O n HR: saturated and unsaturated alkyl groups of C 12 to 18 for example, In particular, when R is And a polyoxyethylene nonylphenol ether type surfactant.
本実施例においては、リン酸溶液にポリオキシエチレ
ンアルキルエーテルを添加したことにより、リン酸溶液
の表面張力を低下させる。In this embodiment, the surface tension of the phosphoric acid solution is reduced by adding polyoxyethylene alkyl ether to the phosphoric acid solution.
また、エッチング液を150〜160℃とした場合も、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテルは、安定であり、酸に
よる分解も生じなかった。Also, when the etchant was set at 150 to 160 ° C., the polyoxyethylene alkyl ether was stable and did not decompose due to acid.
さらに、ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、親
水性を有するため、ウェットエッチング後の純水リンス
により容易に洗い流しが可能である。Furthermore, since polyoxyethylene alkyl ether has hydrophilicity, it can be easily washed away by pure water rinsing after wet etching.
以上、実施例について説明したが、本発明は、この他
各種の変更が可能であり、例えば、上記実施例にあって
は、リン酸溶液にポリオキシエチレンアルキルエーテル
を加えたものを用いたが、リン酸溶液に酢酸や硝酸等を
加えた、他のリン酸系溶液に添加したものを用いても同
様な作用を得ることが出来る。Although the embodiments have been described above, the present invention can be modified in various manners. For example, in the above-described embodiment, a phosphoric acid solution to which polyoxyethylene alkyl ether is added is used. A similar effect can be obtained by using a phosphoric acid solution to which acetic acid, nitric acid, or the like is added, or a solution added to another phosphoric acid-based solution.
特に、リン酸に、酢酸又は硝酸を加えたエッチング液
を用いれば、アルミニウム膜やアルミ系合金膜のウェッ
トエッチングも可能である。In particular, when an etchant obtained by adding acetic acid or nitric acid to phosphoric acid is used, wet etching of an aluminum film or an aluminum-based alloy film can be performed.
また、上記実施例においては、窒化シリコン膜を適用
したが、SiO2膜等を適用することも可能である。Further, in the above embodiment, the silicon nitride film is applied, but an SiO 2 film or the like can be applied.
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明に係るシリコ
ン化合物膜のエッチング方法によれば、非イオン性界面
活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル)を添加
して150℃〜160℃の液温でエッチングを行うことによ
り、リン酸系溶液の表面張力が低下して窒化シリコン膜
に対する浸透性が高められ、エッチング速度及びエッチ
ングの均一性が向上するとともに、半導体ウエハ表面の
微細構造部における窒化シリコン膜に対して安定したエ
ッチングを行うことができる。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the method for etching a silicon compound film according to the present invention, a nonionic surfactant (polyoxyethylene alkyl ether) is added, and 150 ° C to 160 ° C. By performing etching at the liquid temperature, the surface tension of the phosphoric acid-based solution is reduced, the permeability to the silicon nitride film is increased, and the etching rate and the uniformity of etching are improved. , A stable etching can be performed on the silicon nitride film.
長期間に亘って高温,高濃度の状態を維持して使用し
ても、酸による分解作用で経時変化を起こすことができ
なくなるとともに不純物(特に金属)が混入する惧れが
なく、更に親水性が高いためにウェットエッチング後の
純水リンスで容易に洗い流すことができて、作業性及び
エッチング液の取扱性が向上するという効果が得られ
る。Even when used at a high temperature and a high concentration for a long period of time, it is not possible to cause a change over time due to the decomposition action of an acid, and there is no fear that impurities (especially metals) may be mixed. Is high, it can be easily washed away by pure water rinsing after wet etching, and the effect of improving workability and handleability of the etchant is obtained.
Claims (1)
チングする方法において、 前記リン酸系溶液にポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル系の非イオン性界面活性剤を添加して、150℃〜160℃
の液温でエッチングすることを特徴とする窒化シリコン
膜のエッチング方法。1. A method for etching a silicon nitride film with a phosphoric acid-based solution, comprising: adding a polyoxyethylene alkyl ether-based nonionic surfactant to said phosphoric acid-based solution;
Etching method for a silicon nitride film, characterized in that etching is performed at a liquid temperature.
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