蚀刻气体以及蚀刻方法技术

提供能够与非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻具有氮化硅的蚀刻对象物的蚀刻气体以及蚀刻方法。一种蚀刻气体，含有亚硝酰氟，并且作为杂质含有硝酰氟，硝酰氟的浓度为0.0001质量ppm以上且100质量ppm以下。一种蚀刻方法，具备蚀刻工序，在所述蚀刻工序中使该蚀刻气体与具有蚀刻对象物和非蚀刻对象物的被蚀刻构件(12)接触，与非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻蚀刻对象物，所述蚀刻对象物是蚀刻气体的蚀刻对象，所述非蚀刻对象物不是蚀刻气体的蚀刻对象。蚀刻对象物具有氮化硅。蚀刻对象物具有氮化硅。蚀刻对象物具有氮化硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蚀刻气体以及蚀刻方法


[0001]本专利技术涉及蚀刻气体及其制造方法、以及蚀刻方法、半导体元件的制造方法。

技术介绍

[0002]氮化硅是在闪速存储器等半导体器件中被使用的材料，但在从氧化硅等其他硅材料进行蚀刻时，具有蚀刻选择性(能够与其他硅材料相比选择性地蚀刻氮化硅的性能)低这样的问题。作为解决该问题的蚀刻方法，有干式蚀刻，其中，在作为蚀刻气体使用亚硝酰氟(NOF)的干式蚀刻中，从氧化硅蚀刻氮化硅时的蚀刻选择性高。
[0003]即，在作为蚀刻气体的蚀刻对象的蚀刻对象物为氮化硅、且不作为蚀刻气体的蚀刻对象的非蚀刻对象物为氧化硅的情况下，如果通过作为蚀刻气体使用亚硝酰氟的干式蚀刻来进行蚀刻，则能够与作为非蚀刻对象物的氧化硅相比选择性地蚀刻作为蚀刻对象物的氮化硅。
[0004]例如在专利文献1中公开了一种通过作为蚀刻气体使用亚硝酰氟的干式蚀刻来制造3D
‑
NAND型器件用途的半导体元件的方法。在该制造方法中，通过作为蚀刻气体使用亚硝酰氟的干式蚀刻，来对氮化硅膜和氧化硅膜交替地层叠而成的层叠物的氮化硅层进行水平各向同性蚀刻。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：美国专利第10529581号说明书

技术实现思路

[0008]然而，在专利文献1所公开的干式蚀刻中，有蚀刻选择性变得不充分的情况，因此要求蚀刻选择性的进一步提高。
[0009]本专利技术的课题是提供能够与非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻具有氮化硅的蚀刻对象物的蚀刻气体及其制造方法、以及蚀刻方法、半导体元件的制造方法。
[0010]为了解决上述课题，本专利技术的一方式如以下的[1]～[6]所述。
[0011][1]一种蚀刻气体，是含有亚硝酰氟的蚀刻气体，
[0012]作为杂质含有硝酰氟，硝酰氟的浓度为0.0001质量ppm以上且100质量ppm以下。
[0013][2]一种蚀刻气体的制造方法，是制造[1]所述的蚀刻气体的方法，
[0014]具备脱硝酰氟工序，在所述脱硝酰氟工序中，对粗亚硝酰氟实施除去硝酰氟的脱硝酰氟处理，所述粗亚硝酰氟是含有硝酰氟的亚硝酰氟。
[0015][3]一种蚀刻方法，
[0016]具备蚀刻工序，在所述蚀刻工序中，使[1]所述的蚀刻气体与具有蚀刻对象物和非蚀刻对象物的被蚀刻构件接触，与所述非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻所述蚀刻对象物，所述蚀刻对象物是所述蚀刻气体的蚀刻对象，所述非蚀刻对象物不是所述蚀刻气体的蚀刻对象，
[0017]所述蚀刻对象物具有氮化硅。
[0018][4]根据[3]所述的蚀刻方法，所述蚀刻气体是仅由亚硝酰氟构成的气体、或者是含有亚硝酰氟和稀释气体的混合气体。
[0019][5]根据[4]所述的蚀刻方法，所述稀释气体为选自氮气、氦气、氩气、氖气、氪气和氙气之中的至少一种。
[0020][6]一种半导体元件的制造方法，是使用[3]～[5]的任一项所述的蚀刻方法来制造半导体元件的半导体元件的制造方法，
[0021]所述被蚀刻构件是具有所述蚀刻对象物和所述非蚀刻对象物的半导体基板，
[0022]该制造方法具备通过所述蚀刻来从所述半导体基板除去所述蚀刻对象物的至少一部分的处理工序。
[0023]根据本专利技术，能够与非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻具有氮化硅的蚀刻对象物。
附图说明
[0024]图1是说明本专利技术涉及的蚀刻方法的一实施方式的蚀刻装置的一例的概略图。
[0025]图2是说明在实施例以及比较例中使用的被蚀刻构件的图。
具体实施方式
[0026]以下对本专利技术的一实施方式进行说明。再者，本实施方式示出了本专利技术的一例，本专利技术并不限定于本实施方式。另外，能够对本实施方式施以各种的变更或改良，实施这样的变更或改良而得到的方式也会包含在本专利技术中。
[0027]本实施方式涉及的蚀刻气体是含有亚硝酰氟(NOF)的蚀刻气体，作为杂质含有硝酰氟(NO2F)，硝酰氟的浓度为0.0001质量ppm以上且100质量ppm以下。
[0028]本实施方式涉及的蚀刻方法具备蚀刻工序，在所述蚀刻工序中，使上述本实施方式涉及的蚀刻气体与具有蚀刻对象物和非蚀刻对象物的被蚀刻构件接触，与非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻蚀刻对象物，所述蚀刻对象物是蚀刻气体的蚀刻对象，所述非蚀刻对象物不是蚀刻气体的蚀刻对象。而且，在本实施方式涉及的蚀刻方法中，蚀刻对象物具有氮化硅(SiN)。
[0029]当使蚀刻气体与被蚀刻构件接触时，含有氮化硅的蚀刻对象物与蚀刻气体中的亚硝酰氟反应，因此蚀刻对象物的蚀刻进行。与此相对，抗蚀剂、掩模等非蚀刻对象物与亚硝酰氟几乎不反应，因此，非蚀刻对象物的蚀刻几乎不进行。因此，根据本实施方式涉及的蚀刻方法，能够与非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻蚀刻对象物(即，得到高的蚀刻选择性)。另外，根据本实施方式涉及的蚀刻方法，能够以高的蚀刻速度来蚀刻含有氮化硅的蚀刻对象物。
[0030]但是，硝酰氟会与含有氮化硅的蚀刻对象物和抗蚀剂、掩模等非蚀刻对象物这两者进行反应。因此，当使用含有硝酰氟的蚀刻气体进行被蚀刻构件的蚀刻时，蚀刻对象物和非蚀刻对象物这两者被蚀刻，蚀刻选择性可能变得不充分。因此，为了提高蚀刻选择性，需要降低蚀刻气体中的硝酰氟的浓度。
[0031]即，蚀刻气体中的硝酰氟的浓度需要设为100质量ppm以下，优选为50质量ppm以下，更优选为10质量ppm以下。如果使用硝酰氟的浓度为上述范围内的蚀刻气体进行蚀刻，
则非蚀刻对象物难以被蚀刻，因此蚀刻对象物相对于非蚀刻对象物的蚀刻选择性变高。硝酰氟的浓度的测定方法没有特别限定，例如在采用红外光谱法进行测定的情况下，能够利用所得到的红外线吸收光谱中的波数1324cm
‑1的峰的强度来定量。
[0032]如以上那样，本实施方式涉及的蚀刻气体的硝酰氟的浓度低，因此如果使用本实施方式涉及的蚀刻气体进行被蚀刻构件的蚀刻，则非蚀刻对象物难以被蚀刻，能够与非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻蚀刻对象物，蚀刻选择性变高。
[0033]例如，能够使蚀刻对象物的蚀刻速度相对于非蚀刻对象物的蚀刻速度之比即蚀刻选择比为60以上。蚀刻选择比优选为60以上，更优选为100以上，进一步优选为200以上。
[0034]在此，以下说明当使用含有亚硝酰氟的蚀刻气体进行被蚀刻构件的蚀刻时氮化硅相对于氧化硅的蚀刻选择性变高的原因。
[0035]首先，亚硝酰氟在被施加等离子体、热时解离为NO自由基(NO
·
)和氟自由基(F
·
)，然后，通过进一步被施加等离子体、热，变化为NO自由基活性化了的激发状态的NO(NO*)(参照下述式1)。NO*与氮化硅的表面的SiN反应，进行具有悬空键的激发状态的Si(Si*)的生成(参照下述式2)。再者，式2的反应是放热反应，反应自发地进行。
[0036]NOF
→
NO
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蚀刻气体，是含有亚硝酰氟的蚀刻气体，作为杂质含有硝酰氟，硝酰氟的浓度为0.0001质量ppm以上且100质量ppm以下。2.一种蚀刻气体的制造方法，是制造权利要求1所述的蚀刻气体的方法，具备脱硝酰氟工序，在所述脱硝酰氟工序中，对粗亚硝酰氟实施除去硝酰氟的脱硝酰氟处理，所述粗亚硝酰氟是含有硝酰氟的亚硝酰氟。3.一种蚀刻方法，具备蚀刻工序，在所述蚀刻工序中，使权利要求1所述的蚀刻气体与具有蚀刻对象物和非蚀刻对象物的被蚀刻构件接触，与所述非蚀刻对象物相比选择性地蚀刻所述蚀刻对象物，所述蚀刻对象物是所述蚀刻气体的蚀刻对象，所述非蚀刻对象物...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩崎淳平，谷本阳祐，
申请(专利权)人：株式会社力森诺科，
类型：发明
国别省市：