JP7227135B2

JP7227135B2 - 半導体構造エッチング用ヨウ素含有化合物

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Publication number: JP7227135B2
Application number: JP2019536103A
Authority: JP
Inventors: ヴィジャイ・シュル; ラーフル・グプタ; フイ・サン; ヴェンカテスワラ・アール・パレム; ネイサン・スタッフォード; ファブリジオ・マルケジアーニ; ヴィンセント・エム・オマージー; ジェームズ・ロイヤー
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: US20200203174A1; KR102626466B1; EP3563406B1; US11430663B2; EP3563406A4; KR102537653B1; TWI756330B; KR20230070539A; TW201825446A; JP2020515047A; CN110178206B; JP7470834B2; WO2018126206A1; TW202229216A; CN116884838A; US10607850B2; US20170178923A1; EP3563406A1; JP2023053121A; KR20190093221A

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、２０１６年１２月３０日出願の米国特許出願第１５／３９６，２２０号の利益を主張する。

ケイ素含有膜のエッチング方法が開示される。この方法は、基材上にケイ素含有膜を含有する反応チャンバー中にヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入するステップを含む。ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_ａＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ａ＝１～３であり、ｘ＝０～６であり、ｙ＝１～７であり、ｚ＝１～２であり、ａ＝１である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４であり、ａ＝２である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４または６であり、ａ＝３である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝６または８である）を有する。好ましくは、ヨウ素含有エッチング化合物は、ＣＦ_２Ｉ_２、Ｃ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩ、Ｃ_２Ｆ_４Ｉ_２、Ｃ_３Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩおよびＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉ、またはそれらの組合せである。不活性ガスが反応チャンバー中に導入される。プラズマが活性化され、基材からケイ素含有膜をエッチングすることが可能である活性化ヨウ素含有エッチング化合物が生成する。

半導体産業でのメモリ応用において、プラズマエッチングによって、酸化ケイ素または窒化ケイ素層などのケイ素含有膜を半導体基材から除去する。ＤＲＡＭおよび２ＤＮＡＮＤは、模範的なメモリ応用である。３ＤＮＡＮＤに関して、複数のＳｉＯ／ＳｉＮまたはＳｉＯ／ポリケイ素（ｐ－Ｓｉ）層のスタックのエッチングは重要である。例えば、ＳａｍｓｕｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏ．，Ｌｔｄ．への米国特許出願公開第２０１１／０１８０９４１号明細書を参照のこと。マスクとエッチングされる層との間の高い選択性を有するエッチング剤が不可欠である。さらに、エッチングされた構造は、歪曲を有さないストレートな垂直プロフィールおよび低いラインエッジ粗さ（ＬＥＲ）を有するべきである。

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（ｃＣ_４Ｆ_８）、ヘキサフルオロ－１，３－ブタジエン（Ｃ_４Ｆ_６）、ＣＦ_４、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆおよび／またはＣＨＦ_３が含まれる。Ｃ：Ｆの比率が増加すると（すなわち、Ｃ_４Ｆ_６＞Ｃ_４Ｆ_８＞ＣＦ_４）、選択性およびポリマー堆積速度が増加することは周知である。例えば、Ｈｕｎｇらへの米国特許第６，３８７，２８７号明細書を参照のこと。加えて、Ａｒ、ＫｒまたはＸｅなどの不活性ガスなどの他のガスをプラズマに添加し、そこでそれらのガスはイオン化され、そしてウエハ表面へと加速し、表面に衝撃を与え、そしてエッチングプロセスを補助する。それらが不活性ガスであるため、それらはエッチングプロセスの化学反応に直接関与しない。

しかしながら、従来のエッチングの化学的性質は、少なくとも、プラズマエッチングプロセスの間の側壁上の不十分なエッチング抵抗ポリマー堆積のため、新規用途（例えば、３ＤＮＡＮＤ）で必要とされる２０：１より高いアスペクト比を有するホールまたはトレンチなどのフィーチャーを提供することが不可能であり得る。側壁－Ｃ_ｘＦ_ｙ－ポリマー（式中、ｘは０．０１～１の範囲であり、かつｙは０．０１～４の範囲である）は、エッチングに影響され得る。結果として、エッチングされたパターンは垂直ではあり得ず、かつエッチング構造は歪曲、寸法の変化、パターン崩壊および／または増加した粗さを示し得る。

歪曲は、しばしば非晶質炭素（ａ－Ｃ）材料であり得るマスク層の側壁エッチングに起因し得る。ａ－Ｃ材料は、マスクの開口の増加を引き起こし得、そして歪曲様または角度のある／湾曲したエッチング構造をもたらす、プラズマ中の酸素ラジカルによってエッチングされ得る。

エッチングガスとしてヨウ素含有化合物が使用されている。例えば、Ｃｈｕｎｇ（米国特許第９，４６０，９３５号明細書）は、中でも、１，１，２，２－テトラフルオロ－１－ヨード－エタンを使用して発生したプラズマ下で第１および第２のエッチング層をエッチングすることを開示する。また、Ｋａｒｅｃｋｉら、Ｐｌａｓｍａｅｔｃｈｉｎｇｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｌｍｓｗｉｔｈｎｏｖｅｌｉｏｄｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｃｈｅｍｉｓｔｒｉｅｓ：ｉｏｄｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅａｎｄ１－ｉｏｄｏｈｅｐｔａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ１６，７５５（１９９８）；Ｕｌｖａｃへの特開２００６／１０８４８４号公報；ＵｌｖａｃへのＴＷＩ３４３６０１号明細書も参照のこと。

歪曲を最小化すること、および本用途（例えば、コンタクトエッチングまたは３ＤＮＡＮＤ）のために必要な高アスペクト比（すなわち、最高２００：１）を達成することは重要である。さらに、エッチングは、フォトレジストマスクへの選択性に限定されない。ａ－Ｃ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉ、ＳｉＣまたは他の形態のＳｉ_ａＣ_ｂＯ_ｃＨ_ｄＮ_ｅ材料（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄおよびｅ≧０）などの他の材料の間で高い選択性を得ることは等しく重要である。

したがって、広範囲のプロセス条件に対して選択性および高いアスペクト比を維持する、プラズマエッチング用途における使用のために適切なエッチングガス組成物が必要とされている。

ケイ素含有膜をプラズマエッチングするための方法が開示される。この方法は、基材の上にケイ素含有膜を含有する反応チャンバー中に、式Ｃ_ａＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ａ＝１～３であり、ｘ＝０～６であり、ｙ＝１～７であり、ｚ＝１～２であり、ａ＝１である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４であり、ａ＝２である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４または６であり、ａ＝３である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝６または８である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入するステップと；反応チャンバー中に不活性ガスを導入するステップと；プラズマを活性化して、基材からケイ素含有膜をエッチングすることが可能である活性化ヨウ素含有エッチング化合物を生成するステップとを含む。開示された方法は、次の態様の１つまたはそれ以上を含み得る。

・ヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは０～２であり、ｙは１～３であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝４である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、ＣＦ_３Ｉである；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、ＣＦ_２Ｉ_２である；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは１～２であり、ｙは１～２であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝４である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、ＣＨＦ_２Ｉである；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、ＣＨ_２ＦＩである；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、ＣＨＦＩ_２である；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_２Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは０～２であり、ｙは１～３であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝４である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２Ｆ_３Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_２Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは１～２であり、ｙは１～２であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝４である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２ＨＦ_２Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２ＨＦ_２Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_２Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは０～４であり、ｙは１～５であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝６である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２Ｈ_５Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_２Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは１～４であり、ｙは１～４であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝６である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_２Ｆ_４Ｉ_２であり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_３Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは０～４であり、ｙは１～５であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝６である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３Ｆ_５Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_３Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは１～４であり、ｙは１～４であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝６である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_３Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは０～６であり、ｙは１～７であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝８である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３Ｆ_７Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３Ｆ_７Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_３Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘは１～６であり、ｙは１～６であり、ｚは１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝８である）を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・ヨウ素含有エッチング化合物は、Ｃ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉであり、かつ次の構造：

を有する；
・活性化ヨウ素含有エッチング化合物は、ケイ素含有膜と反応し、揮発性副産物を形成する；
・揮発性副産物は、反応チャンバーから除去される；
・不活性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、ＫｒおよびＮｅからなる群から選択される；
・不活性ガスは、Ａｒである；
・反応チャンバーへの導入の前に、ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気および不活性ガスを混合して、混合物を生成する；
・不活性ガスとは別々にヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を反応チャンバー中に導入する；
・不活性ガスを連続的に反応チャンバー中に導入し、そしてヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を断続的に反応チャンバー中に導入する；
・不活性ガスは、反応チャンバー中に導入されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気および不活性ガスの全体積の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９％ｖ／ｖを構成する；
・不活性ガスは、反応チャンバー中に導入されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気および不活性ガスの全体積の約９０％ｖ／ｖ～約９９％ｖ／ｖを構成する；
・酸化剤を反応チャンバー中に導入する；
・酸化剤を反応チャンバー中に導入しない；
・酸化剤は、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２、ＮＯ、Ｎ_２ＯおよびＮＯ_２からなる群から選択される；
・酸化剤は、Ｏ_２である；
・反応チャンバーへの導入の前に、ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気および酸化剤を混合する；
・酸化剤とは別々にヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を反応チャンバー中に導入する；
・酸化剤を連続的に反応チャンバー中に導入し、そしてヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を断続的に反応チャンバー中に導入する；
・酸化剤は、反応チャンバー中に導入されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気および酸化剤の全体積の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９％ｖ／ｖを構成する；
・酸化剤は、反応チャンバー中に導入されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気および酸化剤の全体積の約０．０１％ｖ／ｖ～約１０％ｖ／ｖを構成する；
・ケイ素含有膜は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリケイ素、結晶質ケイ素、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣＨ、Ｓｉ_ａＯ_ｂＣ_ｃＮ_ｄＨ_ｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄおよびｅ≧０である）またはそれらの組合せの層を含む；
・ケイ素含有膜は、酸素原子、窒素原子、炭素原子、水素原子またはそれらの組合せを含む；
・ケイ素含有膜は、炭化ケイ素を含む；
・ケイ素含有膜は、ａ－Ｃ層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、フォトレジスト層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、窒化ケイ素層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、ポリケイ素層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、結晶質ケイ素層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、金属コンタクト層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、窒化チタン層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、タンタル層から選択的にエッチングされる；
・ケイ素含有膜は、酸化ケイ素層である；
・ａ－Ｃ層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・フォトレジスト層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・ｐ－Ｓｉ層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・結晶質ケイ素層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・金属コンタクト層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・ＳｉＮ層から酸化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・ケイ素含有膜は、窒化ケイ素層である；
・ａ－Ｃ層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・パターン化フォトレジスト層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・ｐ－Ｓｉ層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・結晶質ケイ素層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・金属コンタクト層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・酸化ケイ素層から窒化ケイ素層を選択的にエッチングする；
・ケイ素含有膜は、ＳｉＯＮ層である；
・フォトレジスト層からＳｉＯＮ層を選択的にエッチングする；
・ケイ素含有膜は、ＳｉＣＯＨ層である；
・窒化チタン層からＳｉＣＯＨ層を選択的にエッチングする；
・ａ－Ｃ層からＳｉＣＯＨ層を選択的にエッチングする；
・フォトレジスト層からＳｉＣＯＨ層を選択的にエッチングする；
・ケイ素含有膜は、交互の酸化ケイ素および窒化ケイ素層である；
・類似のエッチング速度で酸化ケイ素および窒化ケイ素層の両方をエッチングする；
・ケイ素層から酸化ケイ素および窒化ケイ素層の両方を選択的にエッチングする；
・ｐ－Ｓｉ層から酸化ケイ素および窒化ケイ素層の両方を選択的にエッチングする；
・結晶質ケイ素層から酸化ケイ素および窒化ケイ素層の両方を選択的にエッチングする；
・ａ－Ｃ層から酸化ケイ素および窒化ケイ素層の両方を選択的にエッチングする；
・ケイ素含有膜は、交互の酸化ケイ素およびｐ－Ｓｉ層である；
・類似のエッチング速度で酸化ケイ素およびｐ－Ｓｉ層の両方をエッチングする；
・ａ－Ｃ層から酸化ケイ素およびｐ－Ｓｉ層の両方を選択的にエッチングする；
・窒化ケイ素層から酸化ケイ素およびｐ－Ｓｉ層の両方を選択的にエッチングする；
・ケイ素含有膜中に約１０：１～約２００：１のアスペクト比を有するアパーチャーを作成する；
・ゲートトレンチを作成する；
・階段状コンタクトを作成する；
・チャネルホールを作成する；
・約６０：１～約１００：１のアスペクト比を有するチャネルホールを作成する；
・約５ｎｍ～約１００ｎｍの範囲の直径を有するチャネルホールを作成する；
・約１０ｎｍ～約５０ｎｍの範囲の直径を有するチャネルホールを作成する；
・反応チャンバー中にエッチングガスを導入することによって、選択性を改善する；
・エッチングガスは、ｃＣ_４Ｆ_８、ｃＣ_５Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、ＣＦ_４、ＣＨ_３Ｆ、ＣＦ_３Ｈ、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＯＳ、Ｆ－Ｃ≡Ｎ、ＣＳ_２、ＳＯ_２、トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｔｒａｎｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、シス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｃｉｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、ヘキサフルオロイソブテン（Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、トランス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｔｒａｎｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、１，１，２，２，３－ペンタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｈ_３Ｆ_５）、１，１，２，２－テトラフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｈ_４Ｆ_４）またはシス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｃｉｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）からなる群から選択される；
・エッチングガスは、ｃＣ_５Ｆ_８である；
・エッチングガスは、ｃＣ_４Ｆ_８である；
・エッチングガスは、Ｃ_４Ｆ_６である；
・反応チャンバーへの導入の前に、ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気およびエッチングガスを混合する；
・エッチングガスとは別々にヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を反応チャンバー中に導入する；
・反応チャンバー中に約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９９％ｖ／ｖのエッチングガスを導入する；
・ＲＦ電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１０，０００Ｗの範囲のＲＦ電力によってプラズマを活性化する；
・反応チャンバーは、約１ｍＴｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力を有する；
・約０．１ｓｃｃｍ～約１ｓｌｍの範囲のフロー速度で、反応チャンバー中にヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入する；
・約－１９６℃～約５００℃の範囲の温度に基材を維持する；
・約－１２０℃～約３００℃の範囲の温度に基材を維持する；
・約－１００℃～約５０℃の範囲の温度に基材を維持する；
・約－１０℃～約４０℃の範囲の温度に基材を維持する；そして
・四重極質量分析装置、光学発光分光器、ＦＴＩＲまたは他のラジカル／イオン測定ツールによって、活性化されたヨウ素含有エッチング化合物を測定する。

また、式Ｃ_ａＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ａ＝１～３であり、ｘ＝０～６であり、ｙ＝１～７であり、ｚ＝１～２であり、ａ＝１である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４であり、ａ＝２である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４または６であり、かつａ＝３である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝６または８である）を有するヨウ素含有エッチング化合物も開示される。開示された、ヨウ素含有エッチング化合物は、以下の態様の１つまたはそれ以上を含む。

を有する；
・約９５体積％～約９９．９９９体積％の範囲の純度を有する；
・約１０ｐｐｔｖ（ｐａｒｔｓｐｅｒｔｒｉｌｌｉｏｎｂｙｖｏｌｕｍｅ）～約５体積％の微量ガス不純物を含む；
・微量ガス不純物は、水を含む；
・微量ガス不純物は、ＣＯ_２を含む；
・微量ガス不純物は、Ｎ_２を含む；ならびに
・ヨウ素含有エッチング化合物は、２０ｐｐｍｗ未満の含水量を有する。

表示法および命名法
以下の詳細な説明および請求の範囲では、一般に、当該技術において周知である多数の略語、記号および用語が利用される。定義は典型的にそれぞれの頭字語によって提供されるが、便宜上、表１に、それらのそれぞれの定義と一緒に、使用された略語、記号および用語の一覧を示す。

本明細書で使用される場合、「エッチ」または「エッチング」という用語は、エッチングガスおよび基材の間のイオン衝撃、リモートプラズマまたは化学蒸気反応によって材料を除去するためにプラズマを使用することを意味する。エッチングプロセスは、異方性であっても、または等方性であってもよい。例えば、プラズマ乾式エッチングプロセスは異方性エッチングを生じ；化学エッチングまたは湿式エッチングプロセスは等方性エッチングを生じる。エッチングプロセスは、基材中に、ビア、トレンチ、チャンネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、コンデンサーホール、コンタクトホールなどのアパーチャーを作成するために使用されてもよい。

「パターンエッチング」または「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。

「マスク」という用語は、エッチングに抵抗する層を示す。マスク層は、エッチングされる層の上に位置し得る。

「エッチング停止層」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の層を意味する。

「デバイスチャネル」という用語は、実際のデバイスの一部である層を意味し、そしてそれに対するいずれのダメージもデバイス性能に影響するであろう。

「アスペクト比」という用語は、トレンチの幅（またはビアの直径）に対するトレンチ（またはビア）の高さの比率を意味する。

「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」または「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、またはそれ未満であることを意味する。

「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、同一または異なる下付き文字また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または３である式ＭＲ^１ _ｘ（ＮＲ^２Ｒ^３）_{（４－ｘ）}において、２個または３個のＲ^１基は、互いに、またはＲ^２もしくはＲ^３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」および「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。膜は層に相当し得るか、または層に関連し得ること、および層が膜と呼ばれてもよいことが理解される。さらに、当業者は、「膜」または「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、また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また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、「エッチング化合物」および「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、または関連し得ること、およ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、「２Ｄ」という略語は、平面基材上の２次元ゲート構造を意味し；「３Ｄ」という略語は、ゲート構造が垂直方向に積み重なる、３次元または垂直ゲート構造を意味する。

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）。

ＣｈｅｍｉｃａｌＡｂｓｔｒａｃｔＳｅｒｖｉｃｅ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、開示された分子をよりよく識別するのを助けるために提供される。

窒化ケイ素および酸化ケイ素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およ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もしくは多結晶質Ｓｉ）または非晶質ケイ素などの純粋なケイ素（Ｓｉ）層；窒化ケイ素（Ｓｉ_ｋＮ_ｌ）層；酸化ケイ素（Ｓｉ_ｎＯ_ｍ）層；またはその混合物が含まれてよく、ここで、ｋ、ｌ、ｍおよび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およびＩがそれぞれ０．５～１．５の範囲であるＳｉ_ｋＮ_ｌである。より好ましくは、窒化ケイ素はＳｉ_３Ｎ_４である。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Ｓｉ_ｎＯ_ｍである。より好ましくは、酸化ケイ素はＳｉＯ_２である。本明細書中、以下の明細書中のＳｉＮおよびＳｉＯは、それぞれＳｉ_ｋＮ_ｌおよびＳｉ_ｎＯ_ｍ含有層を表すのに使用される。ケイ素含有膜は、ＳｉＯＣＨを有する、ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によるＢｌａｃｋＤｉａｍｏｎｄＩＩまたはＩＩＩ材料などの、有機ベースまた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Ｓｉ_ａＯ_ｂＮ_ｃを含み得る。ケイ素含有膜は、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ａｓおよび／またはＧｅなどのドーパントも含み得る。

発明を実施するための形態
本発明の特性およ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、同一または類似の参照番号が与えられる。

３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。３ＤＮＡＮＤスタックのエッチングの間に側壁上に堆積したポリマーを示す３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。３ＤＮＡＮＤスタックの交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層エッチングの間に生じた粒子を示す３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。３ＤＮＡＮＤスタック中の側壁上に暴露されたＳｉＮの選択的エッチングを示す３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。ＤＲＡＭスタックの模範的な層の断面図である。トランジスタ構造を作成するための典型的なトランジスタデバイス領域の周囲のＳｉＯ絶縁層上のフォトレジストパターンを示す模範的な層の断面図である。ＳｉＯ絶縁層のエッチング後の図３ａの模範的な層の断面図である。ＣＦ_３Ｉの種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。Ｃ_２Ｆ_３Ｉの種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。Ｃ_２Ｆ_５Ｉの種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。Ｃ_２ＨＦ_４Ｉの種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。Ｃ_３Ｆ_５Ｉの種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。Ｃ_３Ｆ_７Ｉの種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。Ｃ_２Ｆ_６の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。Ｃ_３Ｆ_８の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。模範的な堆積およびエッチング試験で適用される模範的な反応器システムの断面図である。ＣＦ_３ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。Ｃ_２Ｆ_３ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。Ｃ_２Ｆ_５ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。Ｃ_２ＨＦ_４ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。Ｃ_３Ｆ_５ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。Ｃ_３Ｆ_７ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。Ｃ_２Ｆ_３ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。

ケイ素含有膜中のチャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、コンデンサーホール、コンタクトホールなどの半導体構造のプラズマエッチングのための方法が開示される。開示された方法は、ｉ）基材の上にケイ素含有膜を含有する反応チャンバー中に、式Ｃ_ａＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ａ＝１～３であり、ｘ＝０～６であり、ｙ＝１～７であり、ｚ＝１～２であり、ａ＝１である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４であり、ａ＝２である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４または６であり、ａ＝３である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝６または８である）を有するヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を導入するステップと；ｉｉ）反応チャンバー中に不活性ガスを導入するステップと；ｉｉｉ）プラズマを活性化して、基材からケイ素含有膜をエッチングすることが可能である活性化ヨウ素含有エッチング化合物を生成するステップとを含む。

以下の例において示されるように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物のヨウ化物イオンは、低エネルギー（ｅＶ）（すなわち、＜２０ｅＶ）において化合物から解離する。結果として、出願人らは、開示されたエッチング化合物は、それらがより低いプラズマエネルギーにおいて実行可能であるため、下の基材へのダメージが少ない乾式プラズマエッチングプロセスにおいて使用され得ると考える。例えば、より低いプラズマエネルギーによって、エッチングサイトを包囲する多孔性低誘電率材料へのダメージが少ないため、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ダメージが特に懸念される低誘電率エッチングプロセスに特に適切であり得る。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、臨界寸法の損失も防ぎ、そして低誘電率表面粗さを減少させ得る。加えて、２個のヨウ素原子を有する分子は、これらの利点を強化し得るが、ヨウ素原子の大きさのために揮発性が失われる。

ヨウ素（１０．５ｅＶ）は、フッ素（１７．４ｅＶ）ならびに不活性ガス：Ａｒ（１５．８ｅＶ）、Ｘｅ（１２．１ｅＶ）およびＫｒ（１４ｅＶ）より低いイオン化閾値を有する。したがって、ヨウ素は、フッ素よりも容易にプラズマによってイオン化され得る。ヨウ素は、プラズマ中で不活性ガスと同様に作用し、そしてウエハに対して加速し得る。フッ素のイオン化閾値は中性化学種としてそれを維持するために有用である。結果として、フッ素は、典型的に化学反応によるエッチングプロセスに関与する。ヨウ素はフッ素より低い化学反応性を示し、そしてプラズマエッチングプロセスの間にイオン化され、そして表面に衝撃を与える。またＣ－Ｉの結合エネルギーはＣ－Ｆの結合エネルギーより低く、それによって、Ｃ－Ｆ結合と比較して、Ｃ－Ｉ結合は、プラズマ中でより容易に破壊される。

以下の例において示されるように、ヨウ化物イオンは、低いｅＶ（すなわち、＜２０ｅＶ）において、開示されたエッチング化合物から解離する。結果として生じるヨウ化物イオンは、狭い幅または直径を有するフィーチャーに入るには非常に大きくなり得る。しかしながら、マスクフィーチャー中へのヨウ化物イオン注入は可能性が高い。この注入は、マスクフィーチャーの強化を補助し得、そしてそれがエッチングプロセスの間にその形を維持するのを補助し得る。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_ａＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ａ＝１～３であり、ｘ＝０～６であり、ｙ＝１～７であり、ｚ＝１～２であり、ａ＝１である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４であり、ａ＝２である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４または６であり、ａ＝３である場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝６または８である）を有する。模範的なヨウ素含有エッチング化合物を表２に列挙する。これらの分子は商業的に入手可能であるか、または当該技術で既知の方法によって合成され得る。それらの構造式、ＣＡＳ番号および沸点も表２に含まれる。

ａ＝１である場合、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（ｘ＝０～２であり、ｙ＝１～２であり、ｚ＝１～２であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４である）を有する。模範的な化合物としては、ＣＦ_３Ｉ、ＣＦ_２Ｉ_２、ＣＨＦ_２Ｉ、ＣＨ_２ＦＩおよびＣＨＦＩ_２、好ましくは、ＣＦ_２Ｉ_２が含まれる。出願人らは、開示されたヨウ素含有エッチング化合物が、少なくとも１個のＨを含む場合、マスク層に対する高い選択性を維持しながら、ＳｉＮのエッチング速度が強化され得ると考える。ａ＝１である場合、１個のＨを有するヨウ素含有エッチング化合物は、式ＣＨ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘ＝１～２であり、ｙ＝１～２であり、かつｚ＝１～２である）を有する。模範的な化合物としては、ＣＨＦ_２Ｉ、ＣＨ_２ＦＩおよびＣＨＦＩ_２が含まれる。

出願人らは、２～３個の炭素原子を有する分子が、エッチングプロセスの間、Ｃ_１分子より良好な側壁保護を提供し得ると考える。

側壁保護のために、それらがより厚いパッシベーション層を作成するであろうと出願人らが考えるため、Ｃ_３分子が好ましい。Ｃ_３ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_３Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘ＝０～６であり、ｙ＝１～７であり、ｚ＝１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝６または８である）を有する。模範的なＣ_３ヨウ素含有エッチング化合物としては、Ｃ_３Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３Ｆ_７Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩおよびＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉ、好ましくは、Ｃ_３Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩまたはＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉ、なおより好ましくは、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩまたはＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉが含まれる。

しかしながら、Ｃ_２分子は反応器に送達することがより容易であり得るか、または、いくつかの用途に関して、より薄いパッシベーション層が望ましくなり得る。Ｃ_２ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_２Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘ＝０～４であり、ｙ＝１～５であり、ｚ＝１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝４または６である）を有する。模範的なＣ_２ヨウ素含有エッチング化合物としては、Ｃ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２ＨＦ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩおよびＣ_２Ｆ_４Ｉ_２、好ましくは、Ｃ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩまたはＣ_２Ｆ_４Ｉ_２、より好ましくは、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２ＩまたはＣ_２Ｈ_４ＦＩ、なおより好ましくは、Ｃ_２ＨＦ_２Ｉ、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉまたは１，１－ジフルオロ－１－ヨード－エタンが含まれる。

出願人らは、開示されたヨウ素含有エッチング化合物が少なくとも１個のＨを含む場合（すなわち、Ｃ_２ＨＦ_２Ｉ、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩおよびＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉ、好ましくは、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩおよびＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉ）、マスク層に対する高い選択性を維持しながら、ＳｉＮのエッチング速度が強化され得るとさらに考える。

再び、Ｃ_３分子は側壁保護のために好ましい。１個のＨを含有するＣ_３ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_３Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘ＝１～６であり、ｙ＝１～６であり、ｚ＝１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝６または８である）を有する。模範的な分子としては、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩおよびＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉが含まれる。

しかしながら、再び、Ｃ_２分子は反応器に送達することがより容易であり得る。１個のＨを含有するＣ_２ヨウ素含有エッチング化合物は、式Ｃ_２Ｈ_ｘＦ_ｙＩ_ｚ（式中、ｘ＝１～４であり、ｙ＝１～４であり、ｚ＝１～２であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝４または６である）を有する。模範的な分子としては、Ｃ_２ＨＦ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２ＩおよびＣ_２Ｈ_４ＦＩ、好ましくは、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２ＩまたはＣ_２Ｈ_４ＦＩ、より好ましくは、Ｃ_２ＨＦ_２Ｉ、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉまたは１，１－ジフルオロ－１－ヨード－エタンが含まれる。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、マスク層、エッチング停止層およびデバイスチャネル材料に対して高い選択性を提供し得、かつＤＲＡＭおよび３ＤＮＡＮＤ用途などの１０：１～２００：１の範囲のアスペクト比を有するものなどの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得ない。代わりに、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、コンタクトエッチング用途において１：１～５０：１の範囲のアスペクト比を有するものなどのマスク層または窒化ケイ素に対して高い選択性を提供し得る。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、エッチングの広範なプロセス条件に関する無数の選択性を提供し得る。本明細書中、選択性とは、２つの異なる層のエッチング速度比を示す。例えば、ＳｉＯ層対ａ－Ｃ層に関する選択性は、ａ－Ｃ層のエッチング速度で割られたＳｉＯのエッチング速度である。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ケイ素含有膜とマスク材料との間の改善された選択性を提供し得、チャネル領域へのダメージが低下し、かつパターン高アスペクト比構造における歪曲が減少する。また、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ｐ－Ｓｉ、ＳｉＯおよび／またはＳｉＮの交互の層を通してエッチングし得、垂直エッチングプロフィールをもたらす（すなわち、交互の層の間に２：１～１：２の範囲の選択性を示す）。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、９５％ｖ／ｖより高い純度で、好ましくは、９９．９９％ｖ／ｖより高い純度で、より好ましくは、９９．９９９％ｖ／ｖより高い純度で提供される。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、５体積％未満の微量ガス不純物を含有し、微量ガス不純物中には、体積で１５０ｐｐｍ未満のＮ_２および／またはＨ_２Ｏおよび／またはＣＯ_２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、および／または４Ａモレキュラーシーブなどの適切な吸着剤を通してガスまたは液体を通過させることによって製造され得る。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、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、さらにより好ましくは、０．０１％ｖ／ｖ未満のいずれかのその異性体を含有し、これは、異性体を除去するためのガスまたは液体の蒸留によって精製され得、かつより良好なプロセス繰返し性を提供し得る。

代わりに、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、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、または標的異性体の単離が非常に困難であるか、もしくは高価である場合、５％ｖ／ｖ～５０％ｖ／ｖのその異性体を含有し得る。例えば、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、約５０％ｖ／ｖ～約７５％ｖ／ｖの（１Ｅ）－１，２－ジフルオロ－１－ヨード－エテンおよび約２５％ｖ／ｖ～約５０％ｖ／ｖの（１Ｚ）－１，２－ジフルオロ－１－ヨード－エテンを含み得る。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も低減させ得る。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物のいくつかは、室温および気圧においてガス状である。非ガス状（すなわち、液体または固体）化合物に関して、それらのガス形態は、直接蒸発などの従来的な蒸発ステップによって化合物を蒸発させることによって、または不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ）によるバブリングによって生成され得る。非ガス状化合物は、それを反応器中に導入する前にそれを蒸発させる蒸発器に液体形態で提供され得る。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ケイ素含有膜中のチャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、コンデンサーホール、コンタクトホールなどの半導体構造のプラズマエッチングに適切である。開示されたヨウ素含有エッチング化合物が、高アスペクト比構造の良好なプロフィールとともにマスク上にダメージを誘発しないか、またはわずかのみ誘発するため、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、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。換言すれば、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、最小限の歪曲、パターン崩壊または粗さを有するか、または有さない垂直エッチングパターンを作成し得る。これらの特性を達成するために、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、エッチングプロセスの間に酸素およびフッ素ラジカルの直接的な影響を減少させることの補助とするため、エッチングの間にエッチング抵抗ポリマー層を堆積してもよい。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、エッチングの間のｐ－Ｓｉまたは結晶質Ｓｉチャネル構造に対するダメージを減少させ得る。好ましくは、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、反応器／チャンバー中への送達のため、エッチングプロセスの間、適切に揮発性および安定性である。

材料適合性試験は、いずれかの開示されたヨウ素含有エッチング化合物がチャンバー材料と反応して、そして短期また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、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ならびに他の金属およ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、および高圧、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。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、基材上にケイ素含有膜をプラズマエッチングするために使用され得る。開示されたプラズマエッチング法は、ＮＡＮＤまたは３ＤＮＡＮＤゲートなどの半導体デバイス、あるいはフィン型電界効果トランジスタ（ｆｉｎ－ｓｈａｐｅｄｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（ＦｉｎＦＥＴ）、バルク相補型金属酸化物半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）（バルクＣＭＯＳ）、完全空乏シリコン－オン－インシュレーター（ｆｕｌｌｙｄｅｐｌｅｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）（ＦＤ－ＳＯＩ）構造などのフラッシュまたはＤＲＡＭメモリまたはトランジスタの製造において有用であり得る。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、異なるフロントエンド（ｆｒｏｎｔｅｎｄｏｆｔｈｅｌｉｎｅ）（ＦＥＯＬ）およびバックエンド（ｂａｃｋｅｎｄｏｆｔｈｅｌｉｎｅ）（ＢＥＯＬ）エッチング用途などの他の領域の用途において有用であり得る。さらに、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、基材上のロジックにメモリを相互連結させるため、３ＤＳｉ貫通電極（ｔｈｒｏｕｇｈｓｉｌｉｃｏｎｖｉａ）（ＴＳＶ）エッチング用途においてＳｉをエッチングするために使用され得る。

プラズマエッチング法は、その中に配置された基材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）、単一または複数周波数ＲＦ源による容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、またはマイクロ波プラズマ反応器、あるいは選択的にケイ素含有膜の一部を除去することが可能であるか、また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また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ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ磁気強化反応性イオンエッチャー、または２３００（登録商標）Ｆｌｅｘ（商標）の商標名で販売されるＬａｍＲｅｓｅａｒｃｈＤｕａｌＣＣＰ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（選択性およびダメージ）をさらに改善するために断続的であってもよい。

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。ＭＫＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ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プラズマ電力および約０．５Ｔｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で作動させると、反応物Ｏ_２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つまたは１つより多くの基材を含有し得る。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。基材は、半導体、光起電、フラットパネルまたは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材であってよい。適切な基材の例としては、ケイ素、シリカ、ガラスまたはＧａＡｓウエハなどのウエハが含まれる。ウエハは、ケイ素含有膜または層を含む、以前の製造ステップからのその上の複数の膜または層を有するであろう。層はパターン化されていても、また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、ｐ－Ｓｉ、結晶質ケイ素、これらのいずれもＢ、Ｃ、Ｐ、Ａｓおよび／またはＧｅによってさらにｐ－ドープまたは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、Ｓｉ_ａＯ_ｂＨ_ｃＣ_ｄＮ_ｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）、マスク層材料、例えば、非晶質炭素、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、窒化タンタルまたはそれらの組合せ、エッチング停止層、例えば、窒化ケイ素、ポリケイ素、結晶質ケイ素、炭化ケイ素、ＳｉＣＮまたはそれらの組合せ、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、Ｓｉ_ａＯ_ｂＨ_ｃＣ_ｄＮ_ｅ（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、また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ＢｌａｃｋＤｉａｍｏｎｄＩＩまたはＩＩＩでＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓによって販売される。さらに、タングステンまたは貴金属（例えば、白金、パラジウム、ロジウムまたは金）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、Ｓｉ_ａＯ_ｂＨ_ｃＣ_ｄＮ_ｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≧０）であり得る。明細書および請求の範囲全体で、ウエハおよびそのいずれかの関連層は基材と記載される。

以下は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物がエッチングするために適用され得る基材の模範的な実施形態である。

一実施形態において、図１ａに示されるように、基材１００は、複数の層のスタックを含み得る。図１ａは、３ＤＮＡＮＤゲートを作成するための３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。図１ａにおいて、７つの交互ＳｉＯ／ＳｉＮ（すなわち、１０４ａ／１０４ｂ）層１０４のスタックがケイ素ウエハ１０２上に位置する（すなわち、ＯＮＯＮまたはＴＣＡＴ技術）。当業者は、いくつかの技術によってＳｉＮ層１０４ｂがｐ－Ｓｉ層によって置き換えられること（例えば、ＳｉＯ／ｐ－Ｓｉまたはｐ－ＢＩＣＳ技術）を認識するであろう。非晶質炭素（ａ－Ｃ）マスク層１０６は、７つのＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４の上部に位置する。ａ－Ｃマスク層１０６は、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、ＣおよびＨ、ならびにホウ素、窒素などの他の元素を含み得る。反射防止コーティング層１０８は、ａ－Ｃマスク層１０６の上部に位置する。パターン化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の上部に位置する。本明細書中、フォトレジスト層１１０中のパターンをａ－Ｃ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、図１ａ中の基材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、かつ開示されたヨウ素含有エッチング化合物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、基材１００のスタック中の交互ＳｉＯ／ＳｉＮまたはＳｉＯ／ｐ－Ｓｉ層１０４の数が変動し得ること（すなわち、記載された７つより多いか、または７つより少ないＳｉＯ／ＳｉＮ（１０４ａ／１０４ｂ）層を含み得ること）を認識するであろう。

図１ｂは、エッチングの間に側壁上に堆積したポリマーを示す、図１ａの３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ケイ素含有膜１０４の異方性エッチング、および図１ｂに示されるようにエッチングされる構造の側壁上でのＩ含有ポリマーパッシベーション層２１２の堆積のために適切であるプラズマプロセスの間にフラグメントを生じ得る。図１ｂおよび図１ａの間の差異は、図１ｂにおいては、開示されたヨウ素含有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基材１００中にビア２１４が形成され、それによって、ビア２１４の側壁上にポリマーパッシベーション層２１２も堆積されるということである。また、ポリマーパッシベーション層２１２は、ビア２１４の底部において、より平滑な側壁、より少ない歪曲およびより少ない変形を提供する。しかしながら、ポリマーパッシベーション層２１２は、当該技術において既知の乾式または湿式エッチング化学薬品によって容易に除去またはクリーニングされ得る。

図１ｃは、３ＤＮＡＮＤスタック中の交互ＳｉＯ／ＳｉＮ層エッチングの間に発生した粒子３１６を示す、図１ａの３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。図１ｃに示すように、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ（すなわち、１０４ａ／１０４ｂ）層１０４の側壁上に生じた粒子３１６は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用することによって最小化され得る。図１ｃおよび図１ｂの間の差異は、図１ｃにおいては、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ曝露側面が、プラズマエッチングの間に発生した粒子３１６を有するということである。出願人らは、開示されたヨウ素含有エッチング化合物が図１ｃに示される粒子３１６を発生させるとは考えない。

図１ｄは、異方性エッチングプロセス後に３ＤＮＡＮＤスタック中の側壁上で暴露されたＳｉＮ層１０４ｂの選択的等方性エッチングを示す、図１ａの３ＤＮＡＮＤスタック中の模範的な層の断面図である。スタック１００中のＳｉＮ曝露側面は、ＳｉＯ層１０４ａ中のＳｉ－Ｏ結合よりもＳｉＮ層１０４ｂ中のＳｉ－Ｎ結合を選択的に破壊し、ビア２１４中のＳｉＯ／ＳｉＮ層１０４中のスタック上に選択的側壁ＳｉＮエッチング４１８を形成するように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用することによって、図１ｄに示されるように選択的にエッチングされ得る。図１ｄおよび図１ｂの間の差異は、図１ｄにおいて、交互ＳｉＯ／ＳｉＮ側壁上に暴露されたＳｉＮが、開示されたヨウ素含有エッチング化合物によって選択的にエッチングされて、選択的側壁ＳｉＮエッチング４１８が形成されるということである。典型的に、選択的側壁ＳｉＮエッチング４１８は、リン酸との混合物を使用する湿式エッチングによって実行される。湿式エッチングは基材を異なる湿式エッチング装置に移動させることを必要とするため、湿式エッチングプロセスを乾式プラズマエッチングプロセスで置き換えることによって、半導体デバイス製作プロセスの経済的側面を非常に改善することが知られている。開示された方法に関して、図１ｄの選択的側壁ＳｉＮエッチングを含む全てのエッチングは、一体型エッチング装置において実行され得、このことは、半導体製作のコストを減少し得る。

別の実施形態において、図２に示されるように、基材１００は、その上に複数の層のスタックを含み得る。図２は、ＤＲＡＭメモリを作成するためのＤＲＡＭスタック中の模範的な層の断面図である。図２において、４層のスタックがケイ素ウエハ１０２上に位置する。ａ－Ｃマスク層１０６は、大ＳｉＯ層１０４ａの上部に位置する。反射防止コーティング層１０８は、ａ－Ｃマスク１０６の上部に位置する。パターンフォトレジスト層１１０は、反射防止コーティング１０８の上部に位置する。フォトレジスト層１１０中のパターンをａ－Ｃ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、図２中の層のスタックが、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヨウ素含有エッチング化合物が他の層のスタック、例えば、ａ－Ｃマスク層１０６がＴｉＮ層によって置き換えられた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、記載された層より多いか、または少ない層を含み得ること）を認識するであろう。

図３ａは、トランジスタ構造を作成するための典型的なトランジスタデバイス領域を包囲するＳｉＯ絶縁層の上のフォトレジストパターンを示す、模範的な層の断面図である。基材６００は、図３ａに示されるように、ケイ素ウエハ６０２上に担持されたトランジスタゲート電極領域を包囲する４層のスタックを含み得る。図３ａに示されるトランジスタ領域には、ソースおよびドレインの役割を果たす２つのドープされたケイ素領域６０６が含まれる。トランジスタゲート誘電体６１４は、ゲート電極６１６の下に存在する。トランジスタ全体、すなわち、トランジスタゲート誘電体６１４およびゲート電極６１６は、後にコンタクトエッチングの間にエッチング停止層として作用し得る、ＳｉＮ薄層６０８によって包囲される。それぞれのトランジスタデバイス領域６１６／６０６は、電気的干渉を最小化するため、ケイ素ウエハ６０２中でＳｉＯ単離領域６０４によって分離される。当業者は、層６０２がシリコンオンインシュレーター（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）（ＳＯＩ）ウエハの酸化ケイ素層の上部に位置し得ることを認識するであろう。別のＳｉＯ層６１０はトランジスタ上に堆積されて、そしてトランジスタデバイス領域６０６へのいずれの金属接触も絶縁するために使用される。フォトレジストマスク６１２は、ＳｉＯ層６１０をパターン化するために使用される。エッチングは、プラズマ環境において開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用して実行される。図３ｂに示されるように、フォトレジストマスク６１２はＳｉＯ層６１０をエッチングするためのテンプレートとして機能し、そしてエッチングはＳｉＮ層６０８において停止する。

図３ｂは、ＳｉＯ絶縁層のエッチング後の図３ａの模範的な層の断面図である。図３ｂおよび図３ａの間の差異は、図３ｂにおいて、開示されたヨウ素含有エッチング化合物によるエッチングによって、ＳｉＯ層６１０中にビア７１８が形成されるということである。ＳｉＯ層６１０は、マスク層としてのフォトレジスト層６１２を用いてエッチングされ得る。マスク層は、ＴｉＮ、ａ－Ｃなどのいずれかの適切なフォトレジストマスク材料であり得る。エッチングは、下のＳｉＮ層６０８で停止され得る。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、異なるプラズマ条件および異なる混合物を用いてＳｉＮ層６０８をエッチングするために使用されてもよい。当業者は、図３ａおよび図３ｂの層のスタックおよび幾何構造が、模範的な目的のためのみ提供され、かつ開示されたヨウ素含有エッチング化合物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４層より多いか、または少ない層を含み得ること）を認識するであろう。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物の蒸気は、基材およびケイ素含有膜を含有する反応チャンバー中に導入される。蒸気は、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、蒸気は約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、蒸気は約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。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、そのままの形態で、またはＮ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅなどの不活性ガスまたは溶媒とのブレンドのいずれかで供給され得る。開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ブレンド中、様々な濃度で存在し得る。液体ヨウ素含有エッチング化合物に関して、ヨウ素含有エッチング化合物の蒸気形態は、そのままの、またはブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物溶液を、直接蒸留などの従来の蒸発ステップによって蒸発させることによって、またはバブリングによって生成され得る。そのままの、またはブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物は、それを反応器中に導入する前にそれを蒸発させる蒸発器へと液体状態で供給され得る。

代わりに、そのままの、またはブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を含有する容器中にキャリアガスを通過させることによって、または開示されたヨウ素含有エッチング化合物中にキャリアガスをバブリングすることによって蒸発され得る。キャリアガスとしては、限定されないが、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２およびそれらの混合物が含まれる。キャリアガスによるバブリングによって、そのままの、またはブレンドされたヨウ素含有エッチング化合物溶液中に存在するいずれかの溶解酸素が除去され得る。次いで、キャリアガスおよび開示されたヨウ素含有エッチング化合物は蒸気として反応器中に導入される。

必要であれば、ヨウ素含有エッチング化合物が液体相となり、かつエッチングツールへの送達のために十分な蒸気圧を有することを可能にする温度まで、開示されたヨウ素含有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もよい。より好ましくは、容器は、エッチングツールへのラインの加熱を避けるために室温（約２５℃）に維持される。当業者は、容器の温度が、蒸発させるヨウ素含有化合物の量を制御するために周知の様式で調整され得ることを認識する。

さらに、ヨウ素含有エッチング化合物は、９５体積％～９９．９９９体積％の範囲の純度で送達され、かつＣＯ、ＣＯ_２、Ｎ_２、Ｈ_２Ｏ、ＨＦ、Ｈ_２Ｓ、ＳＯ_２、ハロゲン化物および他の炭化水素またはヒドロハロカーボンの除去のための周知の標準的精製技術によって精製され得る。

不活性ガスもプラズマを受けるために反応チャンバー中に導入される。不活性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｎ_２またはそれらの組合せであり得る。エッチングガスおよび不活性ガスは、不活性ガスが、得られた混合物の約０．０１％ｖ／ｖ～約９９．９％ｖ／ｖを構成するように、チャンバーへの導入の前に混合されてもよい。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るが、エッチングガスは断続的にチャンバーに導入される。

開示されたエッチングガスの蒸気およ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または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１０，０００Ｗ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、また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または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。分子断片化および基材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およ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または他のラジカル／イオン測定ツールによって、生成した種の種類およ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、エッチングガスおよび／また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または減少させるように調整されてもよい。

開示されたエッチングガスは、反応チャンバー中への導入の前、または反応チャンバー中のいずれかで、他のガスと混合されてもよい。好ましくは、ガスは、混入ガスの均一な濃度を提供するために、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、ヨウ素含有化合物の蒸気は、２種以上のガスが反応するかまたは独立して送達するのがより容易である場合など、他のガスから独立してチャンバー中に導入されてよい。

別の選択肢において、エッチングガスおよび不活性ガスは、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。

模範的な他のガスとしては、限定されないが、Ｏ_２、Ｏ_３、ＣＯ、ＣＯ_２、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２およびそれらの組合せなどの酸化剤が含まれる。開示されたエッチングガスおよび酸化剤は、反応チャンバー中に導入される前に一緒に混合されてもよい。

代わりに、酸化剤は連続的にチャンバーに導入され得、かつエッチングガスは断続的にチャンバーに導入される。酸化剤は、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を構成してもよい（９９．９９％ｖ／ｖは、連続導入の選択肢に関して、ほぼ純粋な酸化剤の導入を表す）。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物が使用され得る他の模範的なガスとしては、ｃＣ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、ＣＦ_４、ＣＨ_３Ｆ、ＣＦ_３Ｈ、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＯＳ、ＣＳ_２、ＣＦ_３Ｉ、Ｃ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２Ｆ_５Ｉ、ＳＯ_２、トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｔｒａｎｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、シス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｃｉｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、ヘキサフルオロイソブテン（Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、トランス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｔｒａｎｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、１，１，２，２，３－ペンタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｈ_３Ｆ_５）、１，１，２，２－テトラフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｈ_４Ｆ_４）またはシス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｃｉｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）が含まれる。例えば、約１％ｖ／ｖ～約２５％ｖ／ｖの開示されたヨウ素含有エッチング化合物が使用され得、残りはＣ_４Ｆ_６またはｃＣ_４Ｆ_８である。以下の実施例に示されるように、開示されたヨウ素含有エッチング化合物と従来のエッチングガスとの組合せによって、基材と、開示されたヨウ素含有エッチング化合物と関連してエッチングされる層との間のより高い選択性を維持しながら、増加したエッチング速度をもたらし得る。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物の蒸気およびエッチングガスは、反応チャンバーへの導入の前に混合されてもよい。追加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を構成してもよい。

１つの非制限的な模範的なプラズマエッチングプロセスにおいて、１，１，３，３－テトラフルオロ－３－ヨード－１－プロペン（ＣＡＳ番号６７４－０３－３）の蒸気は、制御ガスフローデバイスを使用して、２００ｍｍデュアルＣＣＰプラズマエッチングツールへと導入される。制御ガスフローデバイスは、所望の分子の蒸気を送達するための不活性ガスフローによるマスフロー制御器またはバブラーデザインであり得る。高沸点分子の場合、ＢｒｏｏｋｓＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ｎｏ．ＧＦ１２０ＸＳＤ）、ＭＫＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓなどからの特別な低圧損失マスフロー制御器が使用され得る。反応チャンバーの圧力は、約３０ｍＴｏｒｒに設定される。蒸気圧が十分である場合、ガス供給源の加熱は必要とされなくてもよい。２つのＣＣＰ電極間の距離は１．３５ｃｍに保持され、かつ上部電極ＲＦ電力は７５０Ｗに固定される。底部電極ＲＦ電力は、分子の性能を分析するために変更される。図１ａに示されるものと同様に、反応チャンバーは、その上にケイ素含有膜を有する基材を含有する。反射防止コーティング層１０８は、フッ化炭化水素（例えば、ＣＦ_４およびＣＨ_２Ｆ_２）ならびに酸素含有ガス（例えば、Ｏ_２）によってパターン化／エッチングされる。非晶質炭素マスク層は、酸素含有ガスによってパターン化／エッチングされる。ＳｉＯおよびＳｉＮ層１０４は、開示されたヨウ素含有エッチング化合物（例えば、１，１，３，３－テトラフルオロ－３－ヨード－１－プロペン）およびアルゴンのプラズマによってパターン化される。アルゴンは、独立して、２５０ｓｃｃｍフロー速度においてチャンバー中に導入される。１，１，３，３－テトラフルオロ－３－ヨード－１－プロペンは、独立して、１５ｓｃｃｍにおいてチャンバー中に導入される。Ｏ_２は、独立して、チャンバー中に導入され、かつ最適エッチング条件を決定するために０ｓｃｃｍ～２０ｓｃｃｍで様々である。３０：１以上のアスペクト比を有するアパーチャーが作成され、それは垂直ＮＡＮＤ中のチャンネルホールとして使用され得る。類似の例は、図２および３ａに示されるような他のスタック層に関して使用されてもよい。

別の非限定的な模範的なプラズマエッチングプロセスにおいて、１，２－ジフルオロ－１－ヨード－エテンは、制御ガスフローデバイスを使用して、２００ｍｍデュアルＣＣＰプラズマエッチングツールへと導入される。制御ガスフローデバイスは、マスフロー制御器であり得る。高沸点分子の場合、ＢｒｏｏｋｓＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ｎｏ．ＧＦ１２０ＸＳＤ）、ＭＫＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓなどからの特別な低圧損失マスフロー制御器が使用され得る。反応チャンバーの圧力は、約３０ｍＴｏｒｒに設定される。蒸気圧力が十分である場合、ガス供給源の加熱は必要とされなくてもよい。２つのＣＣＰ電極間の距離は１．３５ｃｍに保持され、かつ上部電極ＲＦ電力は７５０Ｗに固定される。底部電極ＲＦ電力は、１，２－ジフルオロ－１－ヨード－エテンの性能を分析するために変更される。反応チャンバーは、図２に示される層と同様に、その上にＳｉＯ厚層１０４ａを有する基材１００を含有する。このプロセスの前に、反射防止コーティング層１０８は、フッ化炭化水素（例えば、ＣＦ_４）および酸素含有ガス（例えば、Ｏ_２）によって除去され、そしてａ－Ｃマスク層１０６は酸素含有ガスによって除去される。アルゴンは、独立して、２５０ｓｃｃｍフロー速度においてチャンバー中に導入される。１，２－ジフルオロ－１－ヨード－エテンは、独立して、１５ｓｃｃｍにおいてチャンバー中に導入される。Ｏ_２は、独立して、最適エッチング条件を決定するために０ｓｃｃｍ～２０ｓｃｃｍにおいてチャンバー中に導入される。１０：１以上のアスペクト比を有するアパーチャーが作成され、それはＤＲＡＭ中のコンタクトホールとして使用され得る。類似の例は、図１ａおよび３ａに示されるような他のスタック層に関して使用されてもよい。

ケイ素含有膜および活性化ヨウ素含有エッチングガスは反応して、反応チャンバーから除去される揮発性副産物を形成する。ａ－Ｃマスク、反射防止コーティングおよびフォトレジスト層は、活性化エッチングガスに対してそれほど反応性ではない。したがって、活性化エッチングガスはケイ素含有膜と選択的に反応し、揮発性副産物を形成する。

反応チャンバー中の温度および圧力は、ケイ素含有膜が活性化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、エッチングパラメーターによる必要に応じて、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、チャンバー中の基材温度は、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、プロセス必要条件次第で、約－１９６℃～約３００℃の範囲であり得る。

ケイ素含有膜と活性化エッチングガスとの間の反応は、基材からのケイ素含有膜の異方性除去をもたらす。窒素、酸素および／または炭素原子もケイ素含有膜に存在し得る。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ケイ素含有膜の物理的スパッタリングおよび／またはＳｉを、ｘが１～４の範囲であるＳｉＦ_ｘ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。

開示されたヨウ素含有エッチング化合物のプラズマ活性化蒸気は、好ましくは、マスクに対して高い選択性を示し、かつＳｉＯおよびＳｉＮの交互層を通してエッチングが生じ、歪曲または粗さのない垂直エッチングプロフィールが得られる。これは３ＤＮＡＮＤ適用に関して重要である。さらに、プラズマ活性化蒸気は、側壁上にポリマーを堆積させ、フィーチャプロフィール変形を最小化する。ＤＲＡＭおよび２ＤＮＡＮＤなどの他の用途に関して、例えば、異なるプロセス条件下でのプラズマ活性化エッチングガスは、ＳｉＮから選択的にＳｉＯをエッチングし得る。プラズマ活性化エッチングガスは、ａ－Ｃ、フォトレジスト、ｐ－Ｓｉまたは炭化ケイ素などのマスク層から；あるいはＣｕなどの金属コンタクト層から；あるいはＳｉＧｅまたはポリケイ素領域からなるチャネル領域から、選択的にＳｉＯおよび／またはＳｉＮをエッチングし得る。

開示されたエッチングプロセスは、エッチングガスはケイ素含有膜中にチャネルホール、ゲートトレンチ、階段状コンタクト、コンデンサーホール、コンタクトホールなどを作成するため、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用する。結果として生じるアパーチャーは、約１０：１～約２００：１の範囲のアスペクト比および約５ｎｍ～約５０ｎｍの範囲の直径を有し得る。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より高いアスペクト比を有するケイ素含有膜中のアパーチャーが作成されることを認識するであろう。

プラズマエッチング条件下で半導体構造を作成するために、開示されたヨウ素含有エッチング化合物を使用する方法も開示される。開示された方法は、Ｓｉ含有膜をプラズマエッチングするためのヨウ素含有エッチング化合物の使用をもたらす。また、開示された方法は、基材中にアパーチャー、ホールまたはトレンチを形成しながら、パターン化されたフォトレジストマスク層またはパターン化されたハードマスク層へのダメージの抑制、パターン化されたフォトレジストマスク層またはパターン化されたハードマスク層の保護、あるいはパターン化されたフォトレジストマスク層またはパターン化されたハードマスク層へのダメージの最小化、あるいはパターン化されたフォトレジストマスク層またはパターン化されたハードマスク層の強化をもたらす。開示された方法は、３ＤＮＡＮＤおよびＤＡＲＭ用途などの半導体の製造において有用である。

パターン化された構造を形成するための開示された方法は、ＣＦ_２Ｉ_２、Ｃ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩ、Ｃ_２Ｆ_４Ｉ_２、Ｃ_３Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩおよびＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉからなる群から選択されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、基材上にケイ素含有膜を含有する反応チャンバー中に導入することと；反応チャンバー中に不活性ガスを導入することと；プラズマを活性化して、基材からケイ素含有膜をエッチングすることが可能である活性化ヨウ素含有エッチング化合物を生成し、パターン化された構造を形成することとを含む。

基材中にビアまたはトレンチを形成しながら、パターン化されたマスク層に対するダメージを最小化するための開示された方法は、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２ＩまたはＣ_２Ｈ_４ＦＩからなる群から選択されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、その上に配置されたケイ素含有膜およびケイ素含有層上に配置されたパターン化されたマスク層を有する基材を含有する反応チャンバー中に導入することと；反応チャンバー中に不活性ガスを導入することと；活性化ヨウ素含有エッチング化合物を形成するためのプラズマを活性化させることによって、基材からケイ素含有膜をエッチングして、ビアまたはトレンチを形成することとを含む。

基材中にビアまたはトレンチを形成しながら、パターン化されたマスク層を強化するための開示された方法は、Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２ＩまたはＣ_２Ｈ_４ＦＩからなる群から選択されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、その上に配置されたケイ素含有膜およびケイ素含有層上に配置されたパターン化されたマスク層を有する基材を含有する反応チャンバー中に導入することと；反応チャンバー中に不活性ガスを導入することと；活性化ヨウ素含有エッチング化合物を形成するためにプラズマを活性化させることによって、基材からケイ素含有膜をエッチングして、ビアまたはトレンチを形成しながら、ヨウ素含有エッチング化合物からパターン化されたマスクへとＩイオンを注入することとを含む。

エッチングされる必要のある典型的な材料は、ＳｉＯであり得る。ＳｉＯのエッチングプロセスは、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）または低堆積速度ＴＥＯＳ（ＬＤＴＥＯＳ）にトレンチをエッチングすることに関連し得る。エッチング停止層は、窒化ケイ素または窒化ケイ素酸素（ＳｉＯＮ）またはポリケイ素であり得る。使用されたマスク材料は、ａ－Ｃ、ｐ－Ｓｉまたはフォトレジスト材料であり得る。本明細書中、開示されたヨウ素含有エッチング化合物は、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよび／またはａ－Ｃ基材膜をエッチングするために使用される。

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。

実施例１
いくつかの開示されたヨウ素含有エッチングガスの電子衝突イオン化を調査するために、質量分析装置が使用されてよい。この試験に関して、エッチングガスを質量分析装置チャンバーを通して流れさせ、かつ四重極質量分析装置（ＨｉｄｅｎＡｎａｌｙｔｉｃａｌＩｎｃ．）検出器を使用して、電子エネルギーの関数としてのエッチングガスからのフラグメントを調査する。以下の図面中、ｘ軸は０～１００ｅＶの電子エネルギーを表し、そしてｙ軸はフラグメントの種のＴｏｒｒでの分圧を表す。

図４は、ＣＦ_３Ｉ（ＣＡＳ番号２３１４－９７－８）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生じた支配的フラグメントまたはイオン化生成物は、ＣＦ_３、ＩおよびＣＦ_３Ｉである。

図５は、Ｃ_２Ｆ_３Ｉ（ＣＡＳ番号３５９－３７－５）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生じた支配的フラグメントは、ＣＦＩ、ＣＦおよびＩである。

図６は、Ｃ_２Ｆ_５Ｉ（ＣＡＳ番号３５４－６４－３）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生じた支配的フラグメントまたはイオン化生成物は、Ｃ_２Ｆ_５、Ｃ_２Ｆ_５Ｉ、ＣＦ_３およびＩである。

図７は、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉ（ＣＡＳ番号３５４－４１－６）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生じた支配的フラグメントは、Ｃ_２ＨＦ_４、ＣＨＦ_２、Ｃ_２ＨＦ_３およびＩである。

図８は、Ｃ_３Ｆ_５Ｉ（ＣＡＳ番号４３１－６５－２）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生じた支配的フラグメントは、Ｃ_３Ｆ_５、ＣＦ_３およびＩである。

図９は、Ｃ_３Ｆ_７Ｉ（ＣＡＳ番号７５４－３４－７）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生じた支配的フラグメントは、ＣＦ_３、Ｃ_３Ｆ_７およびＩである。

比較例
開示されたヨウ素含有エッチング化合物のいくつかの非ヨウ素含有類似体をＱＭＳに注入し、そして１０～１００ｅＶでデータを回収した。

図１０は、Ｃ_２Ｆ_６（ＣＡＳ番号７６－１６－４）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。１０～２０ｅＶで生じた支配的フラグメントは、ＣＦ_３、Ｃ_３Ｆ_７およびＩである。

図１１は、Ｃ_３Ｆ_８（ＣＡＳ番号７６－１９－７）の種濃度（Ｔｏｒｒ）に対する電子衝突イオン化エネルギー（ｅＶ）を示すグラフである。

図１０～１１の支配的ＣＦ_３種は、図５～９の類似のＣ_２およびＣ_３化合物の支配的種を生じるために必要とされるイオン化エネルギーと比較して、より高いイオン化エネルギーにおいて活性化する。出願人らは、より低いエネルギーにおいて開示されたヨウ素含有エッチング化合物を解離する能力は、エッチングの種の増加した解離をもたらし、ならびにエッチングプロセスのために必要とされるプラズマエネルギーはより低いと考える。

実施例２
本実施例において、エッチング実験は、Ｌａｍ４５２０ＸＬｅ２００ｍｍＤｕａｌＣＣＰエッチャーを使用して、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃを含む４種の異なる基材材料を有する、４つの１×１ｃｍ^２クーポン上で実行された。堆積および／またはエッチング速度は、エッチング時間の関数としてのエッチングの厚さの変化を測定することによって、偏光解析装置および／または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定される。クーポンを直径２００ｍｍのキャリアウエハ上に配置し、そして２ｓｐｉ製造業者から入手した二重側面炭素テープを使用することによって、接触するように保持される。代わりに、熱ペーストを使用して、クーポンをキャリアウエハ上に積み重ねることが可能である。

１×１ｃｍ^２のＳｉクーポン上で、３０ｍＴｏｒｒおよび７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）の電源において、基材上にバイアス電力を用いずに堆積試験を実行した。プロセス供給混合物は、２５０ｓｃｃｍのＡｒおよび１５ｓｃｃｍのエッチングガスを含有する。次いで、基材上に形成された重合膜の種類を調査するために、堆積試験試料をＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）分析用に送達する。

３０ｍＴｏｒｒ、７５０Ｗ（２７ＭＨｚ）の電源および１５００Ｗ（２ＭＨｚ）のバイアス電力においてエッチング試験も実行した。供給混合物は、２５０ｓｃｃｍのＡｒ、１５ｓｃｃｍのエッチングガスを含有し、Ｏ_２は０～１５ｓｃｃｍの範囲で変動する。

図１２は、堆積およ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８００は、反応器チャンバー８０２を含む。反応器チャンバー８０２の内部において、底部電極８０４の上部に付着されたウエハ８０６が反応器チャンバー８０２の底部部分に配置されてよく、かつケイ素上部電極シャワーヘッド８０８が反応器チャンバー８０２の上部部分に配置されてよい。底部電極８０４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、２ＭＨｚＲＦバイアス電力が底部電極８０４に適用され得る。ウエハ８０６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８０８は、シャワーヘッド中に複数のホール８１０を有し、それを通してガスが通過する。ガスは、ガス入口８１２を通して反応器チャンバー８０２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８０８中のホール８１０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８０８に適用され得る。例えば、２７ＭＨｚＲＦ電源がケイ素上部電極シャワーヘッド８０８に適用され得る。ケイ素上部電極シャワーヘッド８０８および底部電極８０４の間がプラズマ領域である。シャワーヘッド８０８中のホール８１０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得、次いで、ウエハ８０６上でエッチングを実行する。ガスは、出口８１４から反応器チャンバー８０２の外にガスをポンプ送出することによって除去され得る。

図１３は、ＣＦ_３ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図１３中、ｙ軸はエッチング速度を表し；ｘ軸は、ｓｃｃｍにおけるＯ_２フロー速度であり；Ｏ_２フロー速度は０～２０ｓｃｃｍで変動するが、ＣＦ_３Ｉフロー速度は１５ｓｃｃｍで固定される。

図１４は、Ｃ_２Ｆ_３ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図１４中、正のｙ軸はエッチング速度を表すが、負のｙ軸は堆積速度を表し；ｘ軸は、ｓｃｃｍにおけるＯ_２フロー速度であり；Ｏ_２フロー速度は０～１０ｓｃｃｍで変動するが、Ｃ_２Ｆ_３Ｉフロー速度は１５ｓｃｃｍで固定される。

図１５は、Ｃ_２Ｆ_５ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図１５中、ｙ軸はエッチング速度を表し；ｘ軸は、ｓｃｃｍにおけるＯ_２フロー速度であり；Ｏ_２フロー速度は０～２０ｓｃｃｍで変動するが、Ｃ_２Ｆ_５Ｉフロー速度は１５ｓｃｃｍで固定される。

図１６は、Ｃ_２ＨＦ_４ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図１６中、正のｙ軸はエッチング速度を表すが、負のｙ軸は堆積速度を表し；ｘ軸は、ｓｃｃｍにおけるＯ_２フロー速度であり；Ｏ_２フロー速度は０～１５ｓｃｃｍで変動するが、Ｃ_２ＨＦ_４Ｉフロー速度は１５ｓｃｃｍで固定される。

図１７は、Ｃ_３Ｆ_５ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図１７中、正のｙ軸はエッチング速度を表すが、負のｙ軸は堆積速度を表し；ｘ軸は、ｓｃｃｍにおけるＯ_２フロー速度であり；Ｏ_２フロー速度は０～１５ｓｃｃｍで変動するが、Ｃ_３Ｆ_５Ｉフロー速度は１５ｓｃｃｍで固定される。

図１８は、Ｃ_３Ｆ_７ＩおよびＯ_２によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図１８中、ｙ軸はエッチング速度を表し；ｘ軸は、ｓｃｃｍにおけるＯ_２フロー速度であり；Ｏ_２フロー速度は０～２０ｓｃｃｍで変動するが、Ｃ_３Ｆ_７Ｉフロー速度は１５ｓｃｃｍで固定される。

ヨウ素の添加によって、Ｃ－Ｉのより弱い結合による断片化の増加が生じる。表面に衝撃を与えるＩイオンのより低いイオン化閾値は、非晶質炭素（ａ－Ｃ）またはポリケイ素（ポリ－Ｓｉ）に対する酸化物のエッチングに関する選択性の増加をもたらす。図１４、１６および１７は、Ｈまたは不飽和を有するガスの重合からであり、かつａ－Ｃ、ポリＳｉおよびＳｉＮに対する酸化物のエッチングに関する堆積および無限の選択性を示す。図１３、１５および１８の飽和分子は、堆積を示さず、したがって、無限の選択性を有さないが、非ヨウ素含有エッチングガスより高い選択性を示す。

実施例３
ｃＣ_４Ｆ_８の性能に相当するＳｉＯのエッチング速度を強化するために、２５０ｓｃｃｍのＡｒおよび１５ｓｃｃｍのＣ_２Ｆ_３Ｉのエッチングガス混合物にＣＦ_４を添加する。

図１９は、Ｃ_２Ｆ_３ＩおよびＣＦ_４によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃのエッチング速度を示すグラフである。図１９中、ｙ軸はエッチング速度を表し；ｘ軸は、ｓｃｃｍにおけるＣＦ_４フローである。Ｃ_２Ｆ_３Ｉフロー速度は１５ｓｃｃｍで固定され、かつＣＦ_４フロー速度は１０～１５ｓｃｃｍで変動する。

図１９は、プロセスガス混合物にＣＦ_４を添加することによって、ＳｉＯのエッチング速度が、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃに対する良好な選択性を維持しながら、最高約５００ｎｍ／分まで増加したことを示す。Ｃ_ｘＦ２_ｘ＋２（ｘ＝１～５）、Ｃ_ｘＦ_２ｘ（ｘ＝３～５）、Ｃ_ｘＦ２_ｘ－２（ｘ＝４～５）などの添加剤は、酸化物エッチング速度を強化するために混合物に添加されてもよい。

図１４と比較して、酸素の代わりにＣＦ_４を使用することによって、スループットのために重要なＳｉＯ_２エッチング速度も増加させながら、ａ－Ｃに対する選択性を改善する。

要約すると、ヨウ素含有エッチング化合物によるＳｉＯ、ＳｉＮ、ｐ－Ｓｉおよびａ－Ｃ膜の乾式エッチングの評価は、ヨウ素含有ＨＦＣが、従来技術のフッ化炭化水素よりも最も高い（無限までの）窒化ケイ素およびｐ－Ｓｉに対する酸化ケイ素の選択性をもたらすことを示す。高い選択性の理由は、基材上の保護ポリマー膜の形成をもたらすエッチングガスのプラズマ解離の間の少ないＦ／Ｃヨウ素含有フラグメントの形成によるものであり得る。さらに、ヨウ素はイオン化され、そしてＡｒ、ＫｒおよびＸｅなどの不活性ガスに類似の重質Ｉイオンによって表面に衝撃を与える。本明細書に提示されたエッチングガスの結果は、それらが単にコンタクトエッチングプロセスのために用意されるのみならず、低誘電率エッチングプロセスを含む、ケイ素または金属含有基材上での他のエッチングプロセスに有益であり得ることを示す。

本発明の実施形態が示されて、説明されているが、本発明の精神およ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。組成物および方法の多くの変形およ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

パターン化された構造を形成する方法であって、
Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２Ｉ、Ｃ_２Ｈ_４ＦＩ、Ｃ_３ＨＦ_４Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３Ｉ、Ｃ_３ＨＦ_６Ｉ、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_５Ｉ、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_４ＩおよびＣ_３Ｈ_４Ｆ_３Ｉからなる群から選択されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、基材上にケイ素含有膜を含有する反応チャンバー中に導入することと；
前記反応チャンバー中に不活性ガスを導入することと；
プラズマを活性化して、前記基材から前記ケイ素含有膜をエッチングすることが可能である活性化ヨウ素含有エッチング化合物を生成し、前記パターン化された構造を形成することと
を含む方法。
揮発性副産物を前記反応チャンバーから除去することをさらに含み、前記活性化ヨウ素含有エッチング化合物が前記ケイ素含有膜と反応して、前記揮発性副産物が形成される、請求項１に記載の方法。
前記反応チャンバー中に酸化剤を導入することをさらに含み、請求項２に記載の方法。
前記酸化剤が、Ｏ_２、Ｏ_３、ＣＯ、ＣＯ_２、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
前記反応チャンバー中にエッチングガスを導入することをさらに含み、請求項２に記載の方法。
前記エッチングガスが、ｃＣ_４Ｆ_８、ｃＣ_５Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、ＣＦ_４、ＣＨ_３Ｆ、ＣＦ_３Ｈ、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＯＳ、Ｆ－Ｃ≡Ｎ、ＣＳ_２、ＳＯ_２、トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｔｒａｎｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、シス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン（ｃｉｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、ヘキサフルオロ
イソブテン（Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、トランス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｔｒａｎｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）、１，１，２，２，３－ペンタフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｈ_３Ｆ_５）、１，１，２，２－テトラフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｈ_４Ｆ_４）およびシス－１，１，２，２，３，４－ヘキサフルオロシクロブタン（ｃｉｓ－Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６）からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
前記不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｎ_２またはそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
前記ケイ素含有膜が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリケイ素、結晶質ケイ素の層、低誘電率ＳｉＣＯＨ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＯＮ、Ｓｉ_ａＯ_ｂＨ_ｃＣ_ｄＮ_ｅ（式中、ａ＞０；ｂ、ｃ、ｄおよびｅ≧０である）またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の方法。
前記ケイ素含有膜が、非晶質炭素層またはフォトレジスト層から選択的にエッチングされる、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
前記酸化ケイ素の層が、窒化ケイ素、ポリケイ素または非晶質炭素層から選択的にエッチングされる、請求項８に記載の方法。
前記ケイ素含有膜中に約１０：１～約２００：１のアスペクト比を有するアパーチャーを作成する、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
基材中にビアまたはトレンチを形成しながら、パターン化されたマスク層に対するダメージを最小化する方法であって、
Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２ＩまたはＣ_２Ｈ_４ＦＩからなる群から選択されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、その上に配置されたケイ素含有膜および前記ケイ素含有膜上に配置されたパターン化されたマスク層を有する基材を含有する反応チャンバー中に導入することと；
前記反応チャンバー中に不活性ガスを導入することと；
活性化ヨウ素含有エッチング化合物を形成するためのプラズマを活性化させることによって、前記基材から前記ケイ素含有膜をエッチングして、前記ビアまたはトレンチを形成することと
を含む方法。
前記活性化ヨウ素含有エッチング化合物が、前記パターン化されたマスク層を強化するヨウ素イオンを生成する、請求項１２に記載の方法。
基材中にビアまたはトレンチを形成しながら、パターン化されたマスク層を強化する方法であって、
Ｃ_２Ｈ_２ＦＩ、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_２ＩまたはＣ_２Ｈ_４ＦＩからなる群から選択されるヨウ素含有エッチング化合物の蒸気を、その上に配置されたケイ素含有膜および前記ケイ素含有膜上に配置されたパターン化されたマスク層を有する基材を含有する反応チャンバー中に導入することと；
前記反応チャンバー中に不活性ガスを導入することと；
活性化ヨウ素含有エッチング化合物を形成するためにプラズマを活性化させることによって、前記基材から前記ケイ素含有膜をエッチングして、前記ビアまたはトレンチを形成しながら、前記ヨウ素含有エッチング化合物から前記パターン化されたマスクへとＩイオンを注入することと
を含む方法。