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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024091411
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】プラズマエッチング方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20240627BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H01L21/302 101C
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023138941
(22)【出願日】2023-08-29
(31)【優先権主張番号】2219567.1
(32)【優先日】2022-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(71)【出願人】
【識別番号】512221197
【氏名又は名称】エスピーティーエス テクノロジーズ リミティド
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】インテ カズ サミラ
【テーマコード（参考）】
5F004
【Ｆターム（参考）】
5F004BA20
5F004BB22
5F004CA02
5F004CA03
5F004CA06
5F004DA04
5F004DA11
5F004DA23
5F004DB12
(57)【要約】
【課題】フッティングの問題を低減する。
【解決手段】スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）から選択された添加元素入りの添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする際に、基板上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有しその上に配置されたマスクにより少なくとも１個のトレンチが画定されるワークピースをプラズマチャンバ内の基板支持器上に置き、ＢＣｌ３ガスを導入し、Ｃｌ２ガスを導入し、不活性希釈ガスを導入し、チャンバ内にプラズマを確立してトレンチ内露出添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングし、ＢＣｌ３及びＣｌ２合計流量に対する不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内、Ｃｌ２流量に対するＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内とする。
【選択図】図５
【解決手段】スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）から選択された添加元素入りの添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする際に、基板上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有しその上に配置されたマスクにより少なくとも１個のトレンチが画定されるワークピースをプラズマチャンバ内の基板支持器上に置き、ＢＣｌ３ガスを導入し、Ｃｌ２ガスを導入し、不活性希釈ガスを導入し、チャンバ内にプラズマを確立してトレンチ内露出添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングし、ＢＣｌ３及びＣｌ２合計流量に対する不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内、Ｃｌ２流量に対するＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内とする。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする方法であり、その添加物含有窒化アルミニウム膜が、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有するものである方法であって、
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガスを前記チャンバ内へとｓｃｃｍ単位のあるＢＣｌ３流量で以て導入するステップと、
Ｃｌ２ガスを前記チャンバ内へとｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で以て導入するステップと、
不活性希釈ガスを前記チャンバ内へとｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で以て導入するステップと、
前記チャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりプラズマエッチングするステップと、
を有し、前記ＢＣｌ３流量及び前記Ｃｌ２流量の合計に対する前記不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内とし、前記Ｃｌ２流量に対する前記ＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内とする方法。
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガスを前記チャンバ内へとｓｃｃｍ単位のあるＢＣｌ３流量で以て導入するステップと、
Ｃｌ２ガスを前記チャンバ内へとｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で以て導入するステップと、
不活性希釈ガスを前記チャンバ内へとｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で以て導入するステップと、
前記チャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりプラズマエッチングするステップと、
を有し、前記ＢＣｌ３流量及び前記Ｃｌ２流量の合計に対する前記不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内とし、前記Ｃｌ２流量に対する前記ＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内とする方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、前記ＢＣｌ３流量及び前記Ｃｌ２流量の合計に対する前記不活性希釈ガス流量の比を０．４８：１～０．６：１の範囲内とする方法。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の方法であって、前記Ｃｌ２流量に対する前記ＢＣｌ３流量の比を０．９：１～１．１：１の範囲内とする方法。
【請求項4】
請求項１～３のうち何れか一項に記載の方法であって、前記ＢＣｌ３流量及び前記Ｃｌ２流量それぞれを２０～３０ｓｃｃｍの範囲内とする方法。
【請求項5】
請求項１～４のうち何れか一項に記載の方法であって、前記不活性希釈ガス流量を２０～３０ｓｃｃｍの範囲内とする方法。
【請求項6】
請求項１～５のうち何れか一項に記載の方法であって、前記不活性希釈ガスをアルゴンとする方法。
【請求項7】
請求項１～６のうち何れか一項に記載の方法であって、前記トレンチ内に露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をエッチ除去する第１の主たるプラズマエッチング工程として実行され、そのトレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をエッチ除去する第２プラズマエッチング工程がそれに後続する方法。
【請求項8】
添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする方法であり、その添加物含有窒化アルミニウム膜が、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有するものである方法であって、
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりプラズマエッチングする、第１の主たるプラズマエッチング工程を実行するステップと、
ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりエッチ除去することで前記金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程を実行するステップと、
を有する方法。
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりプラズマエッチングする、第１の主たるプラズマエッチング工程を実行するステップと、
ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりエッチ除去することで前記金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程を実行するステップと、
を有する方法。
【請求項9】
請求項８に記載の方法であって、前記第２プラズマエッチング工程実行ステップにて、前記ＢＣｌ３ガスを、５０～１００ｓｃｃｍの範囲内のＢＣｌ３流量で以て前記チャンバ内に導入する方法。
【請求項10】
請求項９に記載の方法であって、前記第２プラズマエッチング工程実行ステップにて、前記ＢＣｌ３ガスを、７５～９５ｓｃｃｍの範囲内のＢＣｌ３流量で以て前記チャンバ内に導入する方法。
【請求項11】
請求項８～９のうち何れか一項に記載の方法であって、前記第２プラズマエッチング工程にて、前記不活性希釈ガスを、１０～２０ｓｃｃｍの範囲内の不活性希釈ガス流量で以て前記チャンバ内に導入する方法。
【請求項12】
請求項８～１１のうち何れか一項に記載の方法であって、前記第２プラズマエッチング工程にて、５００～７００Ｗの範囲内の電力を有するＲＦバイアス信号を前記基板支持器に印加する方法。
【請求項13】
請求項８～１２のうち何れか一項に記載の方法であって、前記不活性希釈ガスをアルゴンとする方法。
【請求項14】
請求項８～１３のうち何れか一項に記載の方法であって、前記金属膜がモリブデン膜である方法。
【請求項15】
請求項１～１４のうち何れか一項に記載の方法であって、前記マスクがフォトレジストマスクである方法。
【請求項16】
請求項１～１５のうち何れか一項に記載の方法であって、前記プラズマが誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）である方法。
【請求項17】
請求項１～１６のうち何れか一項に記載の方法であって、基板が半導体基板、オプション的にはシリコン基板である方法。
【請求項18】
請求項１～１７のうち何れか一項に記載の方法であって、前記添加物含有窒化アルミニウム膜が、式ＡｌｘＳｃｙＮ、但しｘ＋ｙ＝１、により定義される窒化アルミニウムスカンジウム膜であり、そのスカンジウム含有量ｙが０．３５以上、オプション的には約０．４である方法。
【請求項19】
スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有する添加物含有窒化アルミニウム膜を、マスクを通じてプラズマエッチングする装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガスをｓｃｃｍ単位のあるＢＣｌ３流量で、Ｃｌ２ガスをｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で、且つ不活性希釈ガスをｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で、前記チャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、前記チャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
プラズマエッチングが実行され、前記トレンチに露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜がエッチ除去されるように、本装置を制御するよう、構成されているコントローラと、
を備え、前記コントローラが、前記ガス配給システムを制御することで、前記ＢＣｌ３流量及び前記Ｃｌ２流量の合計に対する前記不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内、前記Ｃｌ２流量に対する前記ＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内に、保たせる装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガスをｓｃｃｍ単位のあるＢＣｌ３流量で、Ｃｌ２ガスをｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で、且つ不活性希釈ガスをｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で、前記チャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、前記チャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
プラズマエッチングが実行され、前記トレンチに露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜がエッチ除去されるように、本装置を制御するよう、構成されているコントローラと、
を備え、前記コントローラが、前記ガス配給システムを制御することで、前記ＢＣｌ３流量及び前記Ｃｌ２流量の合計に対する前記不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内、前記Ｃｌ２流量に対する前記ＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内に、保たせる装置。
【請求項20】
スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有する添加物含有窒化アルミニウム膜を、マスクを通じてプラズマエッチングする装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、前記チャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりエッチ除去する、第１の主たるプラズマエッチング工程と、ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりエッチ除去することで前記金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程と、が実行されるように、本装置を制御するよう、構成されているコントローラと、
を備える装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、前記チャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している前記添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりエッチ除去する、第１の主たるプラズマエッチング工程と、ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスを前記チャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、前記トレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりエッチ除去することで前記金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程と、が実行されるように、本装置を制御するよう、構成されているコントローラと、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はプラズマエッチング方法に関し、とりわけスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有する添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする方法に関する。本発明は、その種の添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする関連装置にも関する。
【背景技術】
【0002】
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化アルミニウムスカンジウム（ＡｌＳｃＮ）による圧電デバイスは広範なＲＦテクノロジ、例えばバルク弾性波（ＢＡＷ）デバイス、圧電微細加工超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）、ラム波輪郭モード共振器（ＣＭＲ）、マイクロフォン及びセンサにて広く用いられている。携帯電話には、通常はＡｌＮやＡｌＳｃＮのＢＡＷデバイスが多数組み込まれており、より高い動作周波数の生成のため、より薄いＢＡＷデバイスの使用が求められている。薄手のデバイスでの圧電性能改善は、公差がよりタイトになるし回路基板上へのそれらデバイスの集積がより複雑になるため、大変な難題である。Ｓｃの添加により、既知の通りＢＡＷデバイスの圧電特性が改善される。しかしながら、ＡｌＳｃＮのエッチングに関わる多数の問題があり、それらはスカンジウム含有量が多いとひときわ厄介になる。
【0003】
標準的な塩素（Ｃｌ２）／アルゴン（Ａｒ）ベース化学反応を用いているときには、ドープドＡｌＮ内のＳｃ百分率が高まるにつれ、通常はエッチング速度が低下する。この低下の結果、マスク（例えばフォトレジスト又はＳｉＯ２マスク）に対するＡｌＳｃＮの選択比が低下し、それにより限界寸法（ＣＤ）が大きくなる結果、ＡｌＳｃＮトレンチ内の側壁角が浅くなる。一般的な側壁プロファイル制御方法には、プリエッチマスクの勾配を調整する、プラテンバイアス、エッチャントガス流又はプロセス圧を変える、といったものがある。これらの方法は、一般に、Ｓｃ含有量が少なめなＡｌＳｃＮで効果的であるが、高めなＳｃ百分率では、エッチングがますます物理的になるため、それらの方法の全体的有効性が低下する。ＡｌＹＮ膜やＡｌＥｒＮ膜でも類似した現象が観測されている。
【0004】
ＡｌＳｃＮエッチング速度の低下により金属下地層に対する選択比も低下し、それが下地層損失の増大につながるので、ある種のデバイス例えばＢＡＷフィルタではその性能が損なわれかねない。ＢＡＷデバイスに対する下部電気接触部（コンタクト）は、通常はモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又はプラチナ（Ｐｔ）であるので、ＡｌＳｃＮのエッチング速度が低下したせいで過剰量の金属が除去された場合、その接触部の電気抵抗が高まりデバイス性能が低下する結果となる。ＡｌＳｃＮエッチング速度を高めるための典型的な変更、例えばプラテンバイアスの上昇やＣｌ２流の増大は、最終的に、側壁角や下地層選択比にはほとんど又は全く影響を及ぼさないであろうし、場合によってはその問題を悪化させることさえありうる。
【0005】
ＡｌＳｃＮエッチングプロセスは、通常は２個のエッチング工程を有している。第１の工程が主たるバルクエッチングプロセスであり、エッチング速度が高く、マスク素材に対する選択比が良好で、側壁プロファイルが急峻で、フッティングが最小になるものである。通常は、この種エッチングにより素材のうち８０～８５％がエッチ除去される。第２の工程は軟着エッチング工程であり、下地電極に対する選択比が良好であることが求められる。これは、一般的に低エッチング速度プロセスである。このプロセスでは、通常は素材のうち１５～２０％しかエッチ除去されないので、エッチング速度及びエッチングプロファイルを犠牲にすれば良好な選択比を得ることができる。
【0006】
疑義払拭のために言うと、フッティングとは、エッチ作成フィーチャの基部での、理想的な平坦底面からの不要なずれのことである。これは、通常は、エッチ作成フィーチャのＳＥＭ断面を用い計測される。フッティングは、そのエッチ作成フィーチャの基部でのマスク付近領域・マスク離隔領域間エッチング速度差により引き起こされる。図２には、フッティングを伴うエッチ作成フィーチャの作成と、伴わないそれとが示されている。より具体的には、図２（ａ）に示されているワークピースはエッチング前のものである。このワークピースは、その上にＡｌＳｃＮ層２０１が堆積されているシリコンウェハ２００を備えている。それを通じそのＡｌＳｃＮ層をエッチングできる開口２０３が残るよう、ＡｌＳｃＮ層２０１上にマスク２０２が形成されている。図２（ｂ）に示されているワークピースはＡｌＳｃＮ層２０１をエッチングした後のものであり、作成されたトレンチ２０４が、フッティングがない平底な基部を有している。図２（ｃ）に示されているワークピースはＡｌＳｃＮ層２０１をエッチングした後のものであり、作成されたトレンチ２０５に、凹状基部プロファイル形態のフッティングが現れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０２１－１００１０４号公報
【特許文献2】特開２０２１－０９００４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、その実施形態のうち少なくとも幾つかにて、上述の諸問題のうち少なくとも幾つかに対処することを図っている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第１態様によれば、添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする方法であり、その添加物含有窒化アルミニウム膜が、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有するものである方法であって、
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガスをそのチャンバ内へとｓｃｃｍ（標準平方センチメートル毎分）単位のあるＢＣｌ３流量で以て導入するステップと、
Ｃｌ２ガスをそのチャンバ内へとｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で以て導入するステップと、
不活性希釈ガスをそのチャンバ内へとｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で以て導入するステップと、
チャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりプラズマエッチングするステップと、
を有し、ＢＣｌ３流量及びＣｌ２流量の合計に対する不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内とし、Ｃｌ２流量に対するＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内とするものが、提供される。
こうすることで、フッティングの問題を低減することができる。
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガスをそのチャンバ内へとｓｃｃｍ（標準平方センチメートル毎分）単位のあるＢＣｌ３流量で以て導入するステップと、
Ｃｌ２ガスをそのチャンバ内へとｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で以て導入するステップと、
不活性希釈ガスをそのチャンバ内へとｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で以て導入するステップと、
チャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりプラズマエッチングするステップと、
を有し、ＢＣｌ３流量及びＣｌ２流量の合計に対する不活性希釈ガス流量の比を０．４５：１～０．７５：１の範囲内とし、Ｃｌ２流量に対するＢＣｌ３流量の比を０．７５：１～１．２５：１の範囲内とするものが、提供される。
こうすることで、フッティングの問題を低減することができる。
【0010】
ＢＣｌ３流量及びＣｌ２流量の合計に対する不活性希釈ガス流量の比を０．４８：１～０．６：１の範囲内とすることもできる。
【0011】
Ｃｌ２流量に対するＢＣｌ３流量の比を０．９：１～１．１：１の範囲内、オプション的には０．９５：１～１．０５：１の範囲内、オプション的には約１．０：１とすることもできる。
【0012】
ＢＣｌ３流量及びＣｌ２流量それぞれを２０～３０ｓｃｃｍの範囲内、オプション的には約２５ｓｃｃｍとすることもできる。
【0013】
不活性希釈ガス流量を２０～３０ｓｃｃｍの範囲内、オプション的には約２５ｓｃｃｍとすることもできる。
【0014】
プラズマエッチングを、５ｍＴｏｒｒ以下のチャンバ内ガス圧で以て実行することもできる。
【0015】
７５０～１５００Ｗの範囲内の電力を用い、そのチャンバ内に誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を確立することもできる。
【0016】
チャンバ内プラズマ確立ステップにて、１０００～１５００Ｗの範囲内の電力を有するＲＦバイアス信号を基板支持器に印加することもできる。
【0017】
本発明の第１態様の方法を、そのトレンチ内に露出している添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をエッチ除去する第１の主たるプラズマエッチング工程として実行し、そのトレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をエッチ除去する第２プラズマエッチング工程をそれに後続させることもできる。本発明の第２態様は、本発明の第１態様と併用しうる第２プラズマエッチング工程を述べたものである。原理的に、本発明の第１態様にてその種の第２プラズマエッチング工程を実行する必要はない。
【0018】
本発明の第２態様によれば、添加物含有窒化アルミニウム膜をプラズマエッチングする方法であり、その添加物含有窒化アルミニウム膜が、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有するものである方法であって、
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりプラズマエッチングする、第１の主たるプラズマエッチング工程を実行するステップと、
ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりプラズマエッチングすることで金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程を実行するステップと、
を有するものが提供される。
プラズマチャンバ内の基板支持器上にワークピースを置くステップであり、そのワークピースが、その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるものであるステップと、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりプラズマエッチングする、第１の主たるプラズマエッチング工程を実行するステップと、
ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりプラズマエッチングすることで金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程を実行するステップと、
を有するものが提供される。
【0019】
こうすることで、金属下地層に対する選択比の改善を達成することができる。選択比は、添加物含有窒化アルミニウム膜のエッチング速度／金属膜のエッチング速度、として定義することができる。
【0020】
第２プラズマエッチング工程実行ステップにて、ＢＣｌ３ガスを、５０～１００ｓｃｃｍの範囲内、オプション的には７５～９５ｓｃｃｍの範囲内のＢＣｌ３流量で以て、そのチャンバ内に導入することもできる。
【0021】
第２プラズマエッチング工程にて、不活性希釈ガスを、１０～２０ｓｃｃｍの範囲内の不活性希釈ガス流量で以てそのチャンバ内に導入することもできる。
【0022】
第２プラズマエッチング工程にて、４００～７００Ｗの範囲内の電力を用い、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）をそのチャンバ内に確立することもできる。
【0023】
第２プラズマエッチング工程にて、５００～７００Ｗの範囲内の電力を有するＲＦバイアス信号を基板支持器に印加することもできる。
【0024】
金属膜をモリブデン膜とすることもできる。これに代え、金属膜をタングステン、ルテニウム又はプラチナ膜とすることもできる。
【0025】
第１プラズマエッチング工程及び／又は第２プラズマエッチング工程を、５ｍＴｏｒｒ以下のチャンバ内ガス圧で以て実行することもできる。
【0026】
本発明の第１態様を第１プラズマエッチング工程として用いることもできる。
【0027】
不活性希釈ガスをアルゴンとすることもできる。他の不活性ガス、例えば他の貴ガスも想定することができる。
【0028】
基板を半導体基板、オプション的にはシリコン基板、例えばシリコンウェハとすることもできる。そのシリコンウェハを、何れの好適直径のもの、例えば１５０ｍｍ直径又は２００ｍｍ直径のものとすることもできる。
【0029】
添加物含有窒化アルミニウム膜を、式ＡｌｘＳｃｙＮ、但しｘ＋ｙ＝１、により定義される窒化アルミニウムスカンジウム膜とすることもできる。疑義払拭のために言うと、この式中の金属含有量ｘ及びｙは原子含有量である。察せられる通り、Ａｌの原子百分率は１００ｘであり、Ｓｃの原子百分率は１００ｙである。スカンジウム含有量ｙを０．３０以上とすることもできる。スカンジウム含有量ｙを０．３５以上、オプション的には約０．４とすることもできる。スカンジウム含有量ｙを０．５０以下、オプション的には０．４５以下とすることもできる。本発明の何れの態様も、Ｓｃ含有量が多いＡｌＳｃＮ膜のエッチングに、ひときわ有効である。
【0030】
マスクをフォトレジストマスクとすることもできる。マスクを酸化シリコンマスクとすることもできる。
【0031】
プラズマを誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）とすることもできる。
【0032】
本発明の第３態様によれば、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有する添加物含有窒化アルミニウム膜を、マスクを通じてプラズマエッチングする装置であって、
チャンバと、
そのチャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガスをｓｃｃｍ単位のあるＢＣｌ３流量で、Ｃｌ２ガスをｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で、且つ不活性希釈ガスをｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で、そのチャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、そのチャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
プラズマエッチングが実行され、そのトレンチに露出している添加物含有窒化アルミニウム膜がエッチ除去させるように、本装置を制御するよう、構成されているコントローラと、
を備え、そのコントローラが、ＢＣｌ３流量及びＣｌ２流量の合計に対する不活性希釈ガス流量の比が０．４５：１～０．７５：１の範囲内、Ｃｌ２流量に対するＢＣｌ３流量の比が０．７５：１～１．２５：１の範囲内に保たれるよう、ガス配給システムを制御するものが、提供される。
チャンバと、
そのチャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガスをｓｃｃｍ単位のあるＢＣｌ３流量で、Ｃｌ２ガスをｓｃｃｍ単位のあるＣｌ２流量で、且つ不活性希釈ガスをｓｃｃｍ単位のある不活性希釈ガス流量で、そのチャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜を有する基板、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、そのチャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
プラズマエッチングが実行され、そのトレンチに露出している添加物含有窒化アルミニウム膜がエッチ除去させるように、本装置を制御するよう、構成されているコントローラと、
を備え、そのコントローラが、ＢＣｌ３流量及びＣｌ２流量の合計に対する不活性希釈ガス流量の比が０．４５：１～０．７５：１の範囲内、Ｃｌ２流量に対するＢＣｌ３流量の比が０．７５：１～１．２５：１の範囲内に保たれるよう、ガス配給システムを制御するものが、提供される。
【0033】
本発明の第４態様によれば、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）及びエルビウム（Ｅｒ）のなかから選択された添加元素を含有する添加物含有窒化アルミニウム膜を、マスクを通じてプラズマエッチングする装置であって、
チャンバと、
そのチャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、そのチャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりエッチ除去する、第１の主たるプラズマエッチング工程と、ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりエッチ除去することで金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程と、が実行されるように、本装置を制御するよう構成されているコントローラと、
を備えるものが提供される。
チャンバと、
そのチャンバ内に配置された基板支持器と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入するガス配給システムと、
その上に配置された金属膜を有する基板、その金属膜上に堆積された添加物含有窒化アルミニウム膜、並びにその添加物含有窒化アルミニウム膜上に配置されており少なくとも１個のトレンチを画定するマスク、を備えるワークピースをエッチングするため、そのチャンバ内のプラズマを維持するプラズマ生成装置と、
ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入してそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している添加物含有窒化アルミニウム膜の大部分をそれによりエッチ除去する、第１の主たるプラズマエッチング工程と、ＢＣｌ３ガス及び不活性希釈ガスをそのチャンバ内に導入するがＣｌ２ガスはそのチャンバ内に導入せずにそのチャンバ内にプラズマを確立し、そのトレンチ内に露出している残りの添加物含有窒化アルミニウム膜をそれによりエッチ除去することで金属膜を露わにする、第２プラズマエッチング工程と、が実行されるように、本装置を制御するよう構成されているコントローラと、
を備えるものが提供される。
【0034】
プラズマ生成装置を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）装置とすることもできる。
【0035】
疑義払拭のために言うと、本願にて「備える」又は「有する」及びそれに類する語に言及しているときは常に、その発明が、より限定的な語、例えば「それのみで構成される」及び「本質的にそれのみで構成される」を包含するようにも理解される。
【0036】
本発明について上述したが、これは、上掲の説明にあり或いは後掲の記述、図面又は特許請求の範囲にある諸特徴のあらゆる独創的な組合せに敷衍される。例えば、本発明のある態様との関連で開示されているあらゆる特徴を、本発明の他の何れの態様との関連で開示されている何れの特徴とも組み合わせることができる。
【0037】
本発明の諸実施形態を、以下の添付図面を参照し専ら例示により記述する。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】添加物含有窒化アルミニウム膜をエッチングするプラズマエッチング装置の模式的描写図である。
【図2】ワークピースの模式的断面図であり、（ａ）はエッチング前、（ｂ）はエッチング後でフッティングなし、（ｃ）はエッチング後でフッティングありの場合の図である。
【図3】使用するＡｒ流量を１０ｓｃｃｍから３５ｓｃｃｍまで変化させつつエッチングした後に取得されたＳＥＭ画像を示す図である。
【図4】様々なＢＣｌ３／Ｃｌ２流量比を用いエッチングした後に取得されたＳＥＭ画像を示す図である。
【図5】ＡｌＳｃＮ層下に下地モリブデン膜があるワークピースの模式的断面図である。
【図6】プラテン電力の変化に伴う選択比の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
図面のうち図１には、ワークピース１１をプラズマエッチングする装置１０の模式的描写が示されており、これには、その内部でワークピース１１のプラズマエッチングが実行されるプロセスチャンバ１２が備わっている。
【0040】
本装置１０は更に基板支持器１３を備えている。基板支持器はプラテンアセンブリ１３とすること、また金属例えばアルミニウムで形成することができ、チャンバ１２内に配置される一方で、在来手段例えばセラミックブレイク１４によりチャンバ壁１２ａから電気的に絶縁されている。基板支持器を、静電チャック（ＥＳＣ）をも備えるものとし、それをそのプラテンアセンブリの表面に取り付けることもできる。プラテンアセンブリ１３は、ワークピース１１を受け止める支持面１３ｂを有するボディ１３ａを備えていて、無線周波数（ＲＦ）電圧発生器を用い電気的にバイアスされる。例えば、プラテンアセンブリ１３への負のバイアス電圧の供給を、プラズマからワークピース１１の表面への正帯電イオン爆射を制御するのに役立てることができる。
【0041】
プロセスチャンバ１２は、例えばアルミニウム等の金属で形成されうるチャンバ壁１２ａを備えており、通常はそれらが電気的に接地される。チャンバ１２は更に第１、第２及び第３ガスインレット１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備えており、それらを介し、ＢＣｌ３ガス、Ｃｌ２ガス及び不活性希釈ガス例えばアルゴンの源泉（図示せず）をそれぞれ、チャンバ１２内へとそれらのガスを導入すべく流体的に結合させることができる。チャンバ１２は更にアウトレット１６を備えており、それを介し、それらのガスやエッチングプロセスのあらゆる副産物をチャンバ１２から通出させることができる。
【0042】
一実施形態に係るプラズマは、ＲＦ電圧発生器１７から１個又は複数個のアンテナ１８へとＲＦ電圧を印加することで生成されるＩＣＰプラズマであり、そのアンテナ１８は、チャンバ１２の周囲に配置されると共に、チャンバ壁１２ａに形成された個々の誘電窓部１２ｂに隣り合って所在している。その１個又は複数個のアンテナ１８は、例えば、実質的に平面的なスパイラル状の構成、ヘリカルコイル状の構成、或いはトロイダルな構成とすることができ、一般慣行に倣い、発生器１７からのＲＦ信号のインピーダンス整合をアンテナ１８相手に実行することで、アンテナ１８からの電力反射を最小化することができる。アンテナ１８はチャンバ１２の周囲に配置されており、その電力が誘電窓部１２ｂを介しチャンバ１２内へと誘導結合される。
【0043】
プラズマが、チャンバ１２のうちワークピース１１上方に位置する領域１９内で生じるため、ワークピース１１がそのプラズマに露出されるようになる。そのチャンバ１２内へのプロセスガスの導入は、個々のインレット１５ａ，１５ｂ，１５ｃに結合された個々のフローレギュレータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを介し行われ、またそのチャンバ１２のインレット１５ａ，１５ｂ，１５ｃとアウトレット１６とがプラズマ領域１９を挟み逆側に配置されているので、エッチングガスが必然的にチャンバ１２内に通され、領域１９を経てワークピース１１の上方に至り、アウトレット１６へと通されることとなる。本発明を実行するのに用いうる好適な装置の一例に、本願出願人たるＳＰＴＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ（英国ニューポート）により生産されているＳｙｎａｐｓｅ（商標）モジュールがある。
【0044】
本発明に係る方法を、ＡｌＳｃＮ膜との関連で提示するけれども、習熟した読者には認識される通り、それらの方法をＡｌＹＮ膜及びＡｌＥｒＮ膜にも等しく適用することができる。
【0045】
ワークピース１１はプラズマチャンバ１２内のプラテン１３上に載置される。ワークピース１１は基板１１、例えばシリコンウェハ基板を備えており、その上には、例えばパルス化ＤＣスパッタリング技術を用い圧電ＡｌＳｃＮ膜１１ａが堆積されている。一実施形態に係る膜はＡｌ０．６Ｓｃ０．４Ｎで組成された膜、即ちアルミニウム成分比が６０％、スカンジウム成分比が４０％の膜である。これはスカンジウム含有量が多い膜であり、スカンジウム含有量が多いこうした膜を、従来技術の方法を用い処理するのは難しかった。本発明によれば、スカンジウム含有量が多いＡｌＳｃＮ膜の処理における顕著な改善がもたらされる。膜組成決定は、通常、Ｘ線エネルギ分散分析（ＥＤＡＸ）の使用を通じ達成される。ワークピース１１は、更に、膜１１ａ上に形成されておりフォトレジスト又はＳｉＯ２ハードマスクを用い５μｍ～１００μｍトレンチ１１ｃがパターニングされているマスク１１ｂを、備えている。
【0046】
ワークピース１１がチャンバ１２内のプラテン１３上に配置されている状態で、ＢＣｌ３、Ｃｌ２及びアルゴンガスが、個々のフローレギュレータ２０ａ～ｃを用い個々のインレット１５ａ～ｃを介してチャンバ１２内に導入され、そのチャンバ１２内の圧力が、圧力レギュレータ（図示せず）により約２～５ｍＴｏｒｒ、或いは実質的に３ｍＴｏｒｒに維持される。そのチャンバ１２が、それらガスで以て好適にコンディショニングされたら、ＲＦ電位が、発生器１７の働きで、電力（以下「電源電力」と称する）がそのエッチングガス内に誘導結合するようアンテナ１８に印加され、ひいてはプラズマが生じＡｌ０．６Ｓｃ０．４Ｎ膜のエッチングが始まる。バイアス電力を運ぶバイアス電圧をも、通常は１３．５６ＭＨｚで動作する電圧発生器１７の使用を通じプラテンアセンブリ１３に印加することで、ＡｌＳｃＮ膜１１ｂのエッチングを行うことができる。
【0047】
第１の主たるエッチング工程のプロセスパラメタを制御したところ、フッティングが低減された。第２の軟着エッチング工程のプロセスパラメタを制御したところ、選択比の改善が達成された。
【0048】
［フッティング低減］
希釈ガス、ＢＣｌ３ガス及びＣｌ２ガスの流れを制御したところ、エッチングのフッティングが最小化された。図２に概示されている種類のワークピースを用い、実験を実行した。より具体的には、ワークピースを準備するため、シリコンウェハ上に３５０ｎｍ厚のＡｌ０．６０Ｓｃ０．４０Ｎ層を堆積させた。この実験のため、それらウェハを１５０ｍｍ直径のものとしたが、同じ原理を他のサイズのウェハ、例えば２００ｍｍ直径ウェハにも適用することができる。それらのウェハを、開口エリアが１４％未満で厚みが１．７～３．５μｍのＳｉＯ２マスクで以てパターニングした。マスクプロファイルは８０°未満とした。１０μｍ幅トレンチを作成するプロセスを実行した。
希釈ガス、ＢＣｌ３ガス及びＣｌ２ガスの流れを制御したところ、エッチングのフッティングが最小化された。図２に概示されている種類のワークピースを用い、実験を実行した。より具体的には、ワークピースを準備するため、シリコンウェハ上に３５０ｎｍ厚のＡｌ０．６０Ｓｃ０．４０Ｎ層を堆積させた。この実験のため、それらウェハを１５０ｍｍ直径のものとしたが、同じ原理を他のサイズのウェハ、例えば２００ｍｍ直径ウェハにも適用することができる。それらのウェハを、開口エリアが１４％未満で厚みが１．７～３．５μｍのＳｉＯ２マスクで以てパターニングした。マスクプロファイルは８０°未満とした。１０μｍ幅トレンチを作成するプロセスを実行した。
【0049】
この実験では、Ａｒを希釈ガスとして用い、チャンバ内に向かうＡｒの流量を変化させることの効果を調べた。Ａｒ流の初期的な増加により、プラズマのローディングが減るためプラズマがより均一になりフッティングが最小化される。用いたプロセスは物理的な性格で、圧力が低く（２ｍＴｏｒｒ）、バイアス電力が多く（１３００Ｗ）且つ電源電力が少ない（１０００Ｗ）ものであり、Ｃｌ２の流量は２５ｓｃｃｍ、ＢＣｌ３の流量は２５ｓｃｃｍとした。Ａｒ流量は１０ｓｃｃｍから３５ｓｃｃｍまで変化させた。
【0050】
図３に、（ａ）１０ｓｃｃｍ、（ｂ）２０ｓｃｃｍ、（ｃ）２５ｓｃｃｍ、（ｄ）３５ｓｃｃｍ、なるＡｒ流量を用いエッチングした後に得られたＳＥＭ画像を示す。Ａｒ流量を１０ｓｃｃｍから２５ｓｃｃｍへと増やすにつれフッティングが４１ｎｍから７ｎｍへと減ることが観測された。図４（ａ）～（ｄ）に、そのエッチ作成ＡｌＳｃＮトレンチの側壁角も示す。表１にはこれらの結果がまとめられている。Ａｒ流量をさらに増やすと、フッティングが僅かに増える結果となった。
【0051】
あらゆる特定理論又は推測による拘泥の懸念を排して言えば、Ａｒ流量を増やすことでプラズマが希釈されてプラズマがより均一になり、ひいてはマスク付近でのローディング効果が減るものと考えられる。また、ＡｒによりＳｃＣｌ３ベース副産物のスパッタリングを助長できるとも考えられる。
【0052】
【表1】
【0053】
アルゴン流を反応ガス流との組合せで制御したときに、顕著なフッティング改善を得ることができる。
【0054】
ＡｌＳｃＮのエッチングには、二種類の主たる塩素ベース反応ガス（Ｃｌ２及びＢＣｌ３）を用いた。ＢＣｌ３及びＣｌ２双方を用いることで、ＡｌＳｃＮのエッチングプロファイルがより急峻になる。硼素は大きめなスパッタマスを有していて、側壁からのＳｃベースエッチング副産物のスパッタリングを助長するので、そのプロファイルがより急峻になる。判明したところによれば、平坦なエッチフロントがもたらされそれによりフッティングが最小になる最適なＣｌ２：ＢＣｌ３比が、存在する。ＢＣｌ３の量が少ないときには、側壁からのエッチング副産物のスパッタリングのスパッタリングが均一でない結果、不均一なフッティングがもたらされる。１：１のＢＣｌ３：Ｃｌ２比にて最小のフッティングが現れた。ＢＣｌ３の比率を更に高めた場合、フッティングが増大する。プラズマ環境では余剰Ｃｌイオンを利用可能であると考えられ、そのことが、物理スパッタリングによる副産物除去が起こりうる物理エッチング方式よりは寧ろ、化学エッチングに、有利に働くものと考えられる。図４には、様々なＢＣｌ３／Ｃｌ２流量比を用いエッチングした後に得られたＳＥＭ画像が示されている。図４（ａ）及び（ｂ）に示されているのは、順に、０．４７なるＢＣｌ３：Ｃｌ２比を用いエッチ作成されたトレンチの左側壁，右側壁である。図４（ｃ）及び（ｄ）に示されているのは、順に、１．０，２．１３なるＢＣｌ３：Ｃｌ２比を用い得られた結果である。表２にはこれらの結果がまとめられている。
【0055】
【表2】
【0056】
驚異的なことに、Ｓｃ含有量が多めなＡｌＳｃＮをエッチングする際には、ＢＣｌ３流量を比較的少なめにすることが有益たりうる。ＢＣｌ３は、自由Ｃｌをあまり発生させないもののＢ、Ｂ－Ｃｌ、Ｂ－Ｃｌ２へと分解するので、スパッタリングが助長されるのである。そのため、ＢＣｌ３流を多めにすることで、エッチングがより物理的なものになることが見込まれるので、Ｓｃ含有量が多めなＡｌＳｃＮのエッチングが支援される見込みとなろう。硼素のスパッタマスが大きいことで、エッチング副産物の除去が助長されるため、平坦なエッチフロントを達成するには最適なＢＣｌ３：Ｃｌ２比が必要になるものと、考えられる。
【0057】
［軟着工程における選択比改善］
図５に概示されている種類のワークピースを用い実験を実行した；図示のワークピースは、その上にモリブデン層５１が形成されているシリコンウェハ５０を備えている。そのモリブデン層５１上にはＡｌＳｃＮ層５２が堆積されている。そのＡｌＳｃＮ層５２上には、それを通じＡｌＳｃＮ層をエッチングすることができる開口５４が残るように、フォトレジストマスク５３が形成されている。より具体的には、ワークピースを準備するに当たり、２００ｎｍ厚のＡｌ０．６０Ｓｃ０．４０Ｎ層及びモリブデン層を堆積させた。４μｍ厚のフォトレジストマスクを用いそれらの層をパターニングした。この実験のためウェハを２００ｍｍ直径のものとしたが、同じ原理を他サイズのウェハ、例えば１５０ｍｍ直径のウェハにも適用することができる。このプロセスは、Ａｌ０．６０Ｓｃ０．４０Ｎウェハ専用に開発されたものである。そのプロセス条件は、別のＳｃ含有量のＡｌＳｃＮ膜向けに、直ちに適合化させることができる。下地をなすＭｏ層に対する選択比を、５μｍＣＤ及び１００μｍＣＤのトレンチに関し計算した。
図５に概示されている種類のワークピースを用い実験を実行した；図示のワークピースは、その上にモリブデン層５１が形成されているシリコンウェハ５０を備えている。そのモリブデン層５１上にはＡｌＳｃＮ層５２が堆積されている。そのＡｌＳｃＮ層５２上には、それを通じＡｌＳｃＮ層をエッチングすることができる開口５４が残るように、フォトレジストマスク５３が形成されている。より具体的には、ワークピースを準備するに当たり、２００ｎｍ厚のＡｌ０．６０Ｓｃ０．４０Ｎ層及びモリブデン層を堆積させた。４μｍ厚のフォトレジストマスクを用いそれらの層をパターニングした。この実験のためウェハを２００ｍｍ直径のものとしたが、同じ原理を他サイズのウェハ、例えば１５０ｍｍ直径のウェハにも適用することができる。このプロセスは、Ａｌ０．６０Ｓｃ０．４０Ｎウェハ専用に開発されたものである。そのプロセス条件は、別のＳｃ含有量のＡｌＳｃＮ膜向けに、直ちに適合化させることができる。下地をなすＭｏ層に対する選択比を、５μｍＣＤ及び１００μｍＣＤのトレンチに関し計算した。
【0058】
下地電極に対する選択比が、ＢＣｌ３のみを反応ガスとして用いることにより改善された。あらゆる特定理論又は推測による拘泥の懸念を排して言えば、ＢＣｌ３がＡｌＳｃＮの表面内に吸収されＢＣｌ２、ＢＣｌ、Ｃｌ及びＢに分離するためＢＣｌ３ガスはＣｌ２に比べあまり自由Ｃｌを発生させないものと、考えられる。ＢＣｌ３では、ＢがあるのでＳｃベース副産物のスパッタリングが増えてＡｌＳｃＮのエッチング速度が上がるけれども、あまり活性的でないＣｌが存在しているためＭｏのエッチング速度が下がるものと、考えられる。
【0059】
Ｃｌ２＋ＢＣｌ３ベース軟着エッチングにより達成できる選択比の推定値は０．９７：１である。判明したところによれば、反応ガスをＢＣｌ３に変えることで選択比が１．６：１に高まった。更なるプロセス洗練により選択比が更に改善されることが判明した。とりわけ、プラテン電力を増やすにつれ下地Ｍｏ電極に対する選択比が高まることが判明した。プラテン電力を４５０Ｗから６００Ｗへと増やすことで、５μｍＣＤフィーチャの場合、Ｍｏに対する選択比が１．６５から２．５８へと高まった。１００μｍフィーチャの場合、プラテン電力が５５０Ｗに至るまでは選択比が高まった。プラテン電力を更に増大させると、選択比が下がる結果となった。図６には、プラテン電力の変化に伴う選択比の変化が示されている。このプロセスでは、非常に低い圧力（５ｍＴ）及び少ない電源電力（５００Ｗ）を用いた。
【0060】
軟着エッチングでは、表３に示されているプロセス条件を用い、２．５：１なるＡｌＳｃＮ：Ｍｏ選択比が達成された。表３には、主エッチング向けの好適な条件も示されている。
【0061】
【表3】
【0062】
ＡｌＳｃＮベースデバイスの性能は下部電極厚に依存する。スカンジウム含有量が多いと、フッティング及びＭｏ損失を制御するのがより難しい。本発明では低い電極損失をもたらすことができ、ひいては（５Ｇを含め）通信用のバルク弾性波（ＢＡＷ）フィルタ、マイクロフォン及びセンサ等、広範な用途にてデバイス性能の改善をもたらすことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
