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特許7564605選択的な窒化ホウ素又は窒化アルミニウムの堆積による高度に選択的な酸化ケイ素／窒化ケイ素のエッチング
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-01
(45)【発行日】2024-10-09
(54)【発明の名称】選択的な窒化ホウ素又は窒化アルミニウムの堆積による高度に選択的な酸化ケイ素／窒化ケイ素のエッチング
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20241002BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 104
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2021575312
(86)(22)【出願日】2020-06-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-25
(86)【国際出願番号】 US2020037879
(87)【国際公開番号】W WO2020257160
(87)【国際公開日】2020-12-24
【審査請求日】2023-05-23
(31)【優先権主張番号】62/864,378
(32)【優先日】2019-06-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004381
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＴＯＨ
(72)【発明者】
【氏名】ツァイ，ユ－ハオ
(72)【発明者】
【氏名】チャン，ドゥ
(72)【発明者】
【氏名】ワン，ミンメイ
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０２２７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－２３６８５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０４１５１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１２２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０８４８９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２１２８７７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｃ２３Ｃ １６／０４
Ｃ２３Ｃ １６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理する方法であって、酸化ケイ素膜及び窒化ケイ素膜を含む基板を提供する工程と、
ａ１）前記酸化ケイ素膜に第１の層を形成し、前記窒化ケイ素膜に第２の層を形成する第１のガスに、前記基板を曝露する工程であって、前記第１のガスは、ホウ素、アルミニウム、又はホウ素とアルミニウムの両方を含む工程と、
ａ２）前記第１の層と反応して前記酸化ケイ素膜に第１の窒化物層を形成し、前記第２の層と反応して前記窒化ケイ素膜に第２の窒化物層を形成する窒素含有ガスに、前記基板を曝露する工程であって、前記第２の窒化物層の厚さは、前記第１の窒化物層の厚さよりも大きく、前記（ａ２）の工程は、前記（ａ１）の工程の後に実施される工程と、
ａ３）前記第１の窒化物層及び前記酸化ケイ素膜をエッチングするエッチングガスに、
前記基板を曝露する工程であって、前記第２の窒化物層は、前記エッチングガスによるエッチングから前記窒化ケイ素膜を保護する工程と、
を含む、方法。
【請求項2】
工程ａ３）を実行する前に、工程ａ１）とａ２）を少なくとも１回繰り返す工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
工程ａ１）、ａ２）、及びａ３）を少なくとも１回繰り返して、前記酸化ケイ素膜を更にエッチングする工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
ａ０）前記酸化ケイ素膜を－ＯＨ表面種で終端化し、前記窒化ケイ素膜を－ＮＨｘ表面種で終端化するＨ２含有ガスに、前記基板を曝露する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
ａ０）、ａ１）、ａ２）、及びａ３）を少なくとも１回繰り返して、前記酸化ケイ素膜を更にエッチングする工程を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
ａ１）、ａ２）、及びａ３）を少なくとも１回繰り返して、前記酸化ケイ素膜を更にエッチングする工程を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項7】
前記第１のガスは、水素化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、有機アルミニウム化合物、水素化アルミニウム、塩化アルミニウム、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記第１のガスは、ＢＨ３、ＢＣｌ３、ＢＦ３、Ａｌ（ＣＨ３）３、ＡｌＨ３、ＡｌＣｌ３、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記窒素含有ガスは、水素化窒素、ハロゲン化窒素、Ｎ２、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記窒素含有ガスは、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＮＣｌ３、Ｎ２、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記エッチングガスは、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、ハイドロクロロカーボンガス、ハイドロクロロフルオロカーボンガス、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記エッチングガスは、ＣＦ４、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２ＣｌＦ、ＣＨＣｌ２Ｆ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
酸化ケイ素膜及び窒化ケイ素膜を含む基板を提供する工程と、ａ１）前記酸化ケイ素膜に第１のＢＣｌ３層を形成し、前記窒化ケイ素膜に第２のＢＣｌ３層を形成するＢＣｌ３ガスに、前記基板を曝露する工程と、
ａ２）前記第１のＢＣｌ３層と反応して、前記酸化ケイ素膜に第１の窒化ホウ素層を形成し、前記第２のＢＣｌ３層と反応して、前記窒化ケイ素膜に第２の窒化ホウ素層を形成するＮＨ３ガスに、前記基板を曝露する工程であって、前記第２の窒化ホウ素層の厚さは、前記第１の窒化ホウ素層の厚さよりも大きく、前記（ａ２）の工程は、前記（ａ１）の工程の後に実施される工程と、
ａ３）前記第１の窒化ホウ素層と前記酸化ケイ素膜をエッチングするプラズマ励起ＣＦ４ガスに、前記基板を曝露する工程であって、前記第２の窒化ホウ素層は、前記プラズマ励起ＣＦ４ガスによるエッチングから前記窒化ケイ素膜を保護する工程と、
を含む、基板を処理する方法。
【請求項14】
工程ａ３）を実行する前に、工程ａ１）とａ２）を少なくとも１回繰り返す工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
ａ１）、ａ２）、及びａ３）を少なくとも１回繰り返して、前記酸化ケイ素膜を更にエッチングする工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
ａ０）前記酸化ケイ素膜を－ＯＨ表面種で終端化し、前記窒化ケイ素膜を－ＮＨｘ表面種で終端化するＨ２含有ガスに、前記基板を曝露する工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
ａ０）、ａ１）、ａ２）、及びａ３）を少なくとも１回繰り返して、前記酸化ケイ素膜を更にエッチングする工程を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
ａ１）、ａ２）、及びａ３）を少なくとも１回繰り返して、前記酸化ケイ素膜を更にエッチングする工程を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
酸化ケイ素膜及び窒化ケイ素膜を含む基板を提供する工程と、ａ１）前記酸化ケイ素膜に第１のホウ素含有層を形成し、前記窒化ケイ素膜に第２のホウ素含有層を形成するホウ素含有ガスに、前記基板を曝露する工程と、
ａ２）前記第１のホウ素含有層と反応して、前記酸化ケイ素膜に第１の窒化ホウ素層を形成し、前記第２のホウ素含有層と反応して、前記窒化ケイ素膜に第２の窒化ホウ素層を形成する窒素含有ガスに、前記基板を曝露する工程であって、前記第２の窒化ホウ素層の厚さは、前記第１の窒化ホウ素層の厚さよりも大きく、前記（ａ２）の工程は、前記（ａ１）の工程の後に実施される工程と、
ａ３）前記第１の窒化ホウ素層及び前記酸化ケイ素膜をエッチングするエッチングガスに、前記基板を曝露する工程であって、前記第２の窒化ホウ素層は、前記エッチングガスによるエッチングから前記窒化ケイ素膜を保護する工程と、
を含む、基板を処理する方法。
【請求項20】
前記ホウ素含有ガスは、ＢＨ３、ＢＣｌ３、ＢＦ３、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記窒素含有ガスは、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＮＣｌ３、Ｎ２、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、前記エッチングガスは、ＣＦ４、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２ＣｌＦ、ＣＨＣｌ２Ｆ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
ａ０）前記酸化ケイ素膜を－ＯＨ表面種で終端化し、前記窒化ケイ素膜を－ＮＨ
ｘ
表面種で終端化するＨ
２
含有ガスに、前記基板を曝露する工程を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年６月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／８６４，３７８号に関連し、それに対する優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に援用される。
本出願は、２０１９年６月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／８６４，３７８号に関連し、それに対する優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に援用される。
【0002】
本発明は、半導体製造及び半導体デバイスの分野、より具体的には、窒化ケイ素に対して酸化ケイ素を選択的にエッチングする方法に関連する。
【背景技術】
【0003】
ある材料を、他の材料に対して選択的であるドライエッチングで除去する必要があることから、高度な半導体技術の開発に大きな課題がある。窒化ケイ素に対する選択的な酸化ケイ素のエッチングは、半導体製造において多くの用途があり、フルオロカーボン（ＦＣ）又はハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）ガスを含むプラズマを使用する場合、高いエッチング選択性を実現するために、優先的な不動態化（主にカーボン系）が広く検討されている。高いエッチング選択性の必要性は、窒化ケイ素の損失に対する許容誤差が小さい自己整合コンタクト（ＳＡＣ）などデバイスにとって特に重要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の選択的エッチングの方法が、いくつかの実施形態で開示されている。一実施形態によれば、この方法は、酸化ケイ素フィルム及び窒化ケイ素フィルムを含む基板を提供する工程と、ａ１）基板を、酸化ケイ素フィルムに第１の層及び窒化ケイ素フィルムに第２の層を形成する第１のガスに曝露する工程であって、第１のガスは、ホウ素、アルミニウム、又はその両方を含む工程と、ａ２）基板を、第１の層と反応して酸化ケイ素フィルムに第１の窒化物層を形成し、第２の層と反応して窒化ケイ素フィルムに第２の窒化物層を形成する窒素含有ガスに曝露する工程であって、第２の窒化物層の厚さは、第１の窒化物層の厚さよりも大きい工程とを含む。
この方法は、ａ３）基板を、第１の窒化物層及び酸化ケイ素フィルムをエッチングするエッチングガスに曝露する工程を更に含み、第２の窒化物層は、エッチングガスによるエッチングから窒化ケイ素フィルムを保護する。一実施形態によれば、この方法は、ａ０）基板を、酸化ケイ素フィルムを－ＯＨ表面種で終端し、窒化ケイ素フィルムを－ＮＨｘ表面種で終端するＨ２含有ガスに曝露する工程を更に含む。
この方法は、ａ３）基板を、第１の窒化物層及び酸化ケイ素フィルムをエッチングするエッチングガスに曝露する工程を更に含み、第２の窒化物層は、エッチングガスによるエッチングから窒化ケイ素フィルムを保護する。一実施形態によれば、この方法は、ａ０）基板を、酸化ケイ素フィルムを－ＯＨ表面種で終端し、窒化ケイ素フィルムを－ＮＨｘ表面種で終端するＨ２含有ガスに曝露する工程を更に含む。
【0005】
一実施形態によれば、この方法は、酸化ケイ素フィルム及び窒化ケイ素フィルムを含む基板を提供する工程と、ａ１）基板を、酸化ケイ素フィルムに第１のＢＣｌ３層及び窒化ケイ素フィルムに第２のＢＣｌ３層を形成するＢＣｌ３ガスに曝露する工程と、ａ２）基板を、第１のＢＣｌ３層と反応して酸化ケイ素フィルムに第１の窒化ホウ素層を形成し、第２のＢＣｌ３層と反応として窒化ケイ素フィルムに第２の窒化ホウ素層を形成するＮＨ３ガスに曝露する工程であって、第２の窒化ホウ素層の厚さは、第１の窒化ホウ素層の厚さよりも大きい工程とを含む。この方法は更に、ａ３）基板を、第１の窒化ホウ素層及び酸化ケイ素フィルムをエッチングするプラズマ励起ＣＦ４ガスに曝露する工程を更に含み、第２の窒化ホウ素層は、エッチングガスによるエッチングから窒化ケイ素フィルムを保護する。一実施形態によれば、この方法は、ａ０）基板を、酸化ケイ素フィルムを－ＯＨ表面種で終端し、窒化ケイ素フィルムを－ＮＨｘ表面種で終端するＨ２含有ガスに曝露する工程を更に含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングのプロセスの流れ略図である。
【図2A-2D】本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングの方法を、断面図を通して概略的に示す。
【図3】本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングのプロセスの流れ略図である。
【図4A-4E】本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングの方法を、断面図を通して概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図１は、本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングのプロセスの流れ略図であり、図２Ａ～２Ｄは、本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングの方法を、断面図を通して概略的に示す。
【0008】
ここで、図１及び図２を参照すると、プロセスの流れ略図１０の処理方法は、１２において、ＳｉＯ２フィルム２００及びＳｉ３Ｎ４フィルム２２０を含む基板２を提供する工程を含む。図２Ａに示される例では、ＳｉＯ２フィルム２００及びＳｉ３Ｎ４フィルム２２０は、同じ水平面にあるが、本発明の一実施形態はまた、同じ水平面にないが、垂直方向にオフセットされているフィルムに適用されることができる。Ｓｉ３Ｎ４は、窒化ケイ素の中で最も熱力学的に安定であり、従って窒化ケイ素の中で最も商業的に重要である。しかしながら、本発明の一実施形態は、主成分としてＳｉ及びＮを含む他の窒化ケイ素に適用することができ、窒化ケイ素は、幅広い範囲のＳｉ及びＮ組成物（ＳｉｘＮｙ）を有することができる。同様に、ＳｉＯ２は、酸化ケイ素の中で最も熱力学的に安定であり、従って酸化ケイ素の中で最も商業的に重要である。しかしながら、本発明の一実施形態は、主成分としてＳｉ及びＯを含む他の酸化ケイ素に適用することができ、酸化ケイ素は、広範囲のＳｉ及びＯ組成物（ＳｉｘＯｙ）を有することができる。
【0009】
この方法は更に、１４において、基板２を第１のガス２０１に曝露する工程を含む。第１のガス２０１は、ホウ素、アルミニウム、又はホウ素とアルミニウムの両方を含み得る。第１のガス２０１は、水素化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、有機アルミニウム化合物、水素化アルミニウム、塩化アルミニウム、又はこれらの組み合わせを含み得る。一実施形態によれば、第１のガス２０１は、ＢＨ３、ＢＣｌ３、ＢＦ３、Ａｌ（ＣＨ３）３、ＡｌＨ３、ＡｌＣｌ３及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。曝露は、第１のガス２０１のプラズマ励起の有無にかかわらず実行され得る。第１のガス２０１の曝露は、ＳｉＯ２フィルム２００に第１の層２０２（例えば、ＢＣｌ３）及びＳｉ３Ｎ４フィルム２２０に第２の層２２２（例えば、ＢＣｌ３）を形成する。図２Ｂに概略的に示されているように、第１の層２０２は、第２の層２２２よりも薄く、前者は、下にあるＳｉＯ２フィルム２００を曝露させる空孔で不完全であり得る。Ｓｉ３Ｎ４フィルム２２０における第１のガス２０１のこの優先的な吸着は、ＳｉＯ２フィルム２００よりもＳｉ３Ｎ４フィルム２２０における第１のガス２０１のより高い吸着エネルギーに起因し、この効果は、プラズマ励起がない場合、又は第１のガス２０１のリモートプラズマ励起を使用する場合に強く支持される。
【0010】
この方法は、１６において、基板２を窒素含有ガス２０３に曝露する工程を更に含む。一実施形態によれば、窒素含有ガス２０３は、水素化窒素、ハロゲン化窒素、Ｎ２、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。水素化窒素は、例えば、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、又はこれらの組み合わせを含み得る。ハロゲン化窒素は、例えば、ＮＣｌ３を含み得る。一例では、窒素含有ガス２０３は、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＮＣｌ３、Ｎ２及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
【0011】
曝露は、窒素含有ガス２０３のプラズマ励起の有無にかかわらず実行され得る。窒素含有ガス２０３は、第１の層２０２及び第２の層２２２と反応して、それぞれ、第１の窒化物層２０４及び第２の窒化物層２２４を形成する。第１の窒化物層２０４及び第２の窒化物層２２４は、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、又はその両方を含み得る。図２Ｃに概略的に示されているように、第１の窒化物層２０４は、下にあるＳｉＯ２フィルム２００を曝露させる空孔で不完全であり得る。しかしながら、これは必須ではなく、第１の窒化物層は連続的であり得る。第２の窒化物層２２４は、第１の窒化物層２０４よりも厚い厚さを有し、下にあるＳｉ３Ｎ４フィルム２２０において少なくとも実質的に連続している。
【0012】
一例では、第１のガス２０１は、ＢＣｌ３を含み、窒素含有ガスは、ＮＨ３を含む。窒化ホウ素（ＢＮ）と揮発性ＨＣｌ副生成物を形成する素反応は：
ＢＣｌ３＋ＮＨ３→ＢＮ＋３ＨＣｌ
として表されることができる。
ＢＣｌ３＋ＮＨ３→ＢＮ＋３ＨＣｌ
として表されることができる。
【0013】
窒化ホウ素の形成は、熱力学的に有利であり、窒化ホウ素は、一般的に使用される様々なエッチングガスに対して強力なエッチング保護を提供する。
【0014】
一実施形態によれば、曝露工程１４及び１６は、交互に且つ連続的に実行され得る。別の実施形態によれば、曝露工程１４及び１６は、少なくとも部分的に時間的に重複し得る。プロセスの矢印１８によって示されるように、第１の窒化物層２０４の厚さが後続のエッチングプロセスでＳｉＯ２フィルム２００を保護するのに十分でない一方、曝露工程１４及び１６は、第２の窒化物層２２４の厚さがエッチング停止層として機能するのに十分であるまで、少なくとも１回繰り返され得る。
【0015】
この方法は、２０において、基板２をエッチングガス２０５に曝露する工程を更に含む。これは、図２Ｄに概略的に示されている。一般に、エッチングガス２０５は、酸化ケイ素、窒化ホウ素、及び窒化アルミニウムをエッチングする任意のガスから選択されることができる。エッチングガス２０５は、プラズマ励起されることができ、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、ハイドロクロロカーボンガス、ハイドロクロロフルオロカーボンガス、又はこれらの組み合わせを含み得る。いくつかの例では、エッチングガス２０５は、ＣＦ４、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨ３Ｃｌ、ＣＨＣｌ２、ＣＨ２ＣｌＦ、ＣＨＣｌ２Ｆ、又はこれらの組み合わせを含み得る。エッチングガス２０５は、任意選択で、Ａｒ、Ｈｅ、又はこれらの組み合わせを更に含み得る。エッチングガス２０５への曝露は、第１の窒化物層２０４とＳｉＯ２フィルム２００をエッチングする。第２の窒化物層２２４は部分的にエッチングされるが、第２の窒化物層２２４がエッチングガス２０５に対して適切な保護を提供する限り、Ｓｉ３Ｎ４フィルム２２０は、エッチングされない。一例では、第２の窒化物層２２４がＳｉ３Ｎ４フィルム２２０をエッチングから適切に保護するのを中止する前に、エッチングガス２０５への曝露を停止することができる。
【0016】
エッチングガス２０５のプラズマ励起は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システム、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システム、マイクロ波プラズマシステム、基板から上流にプラズマ励起種を生成するリモートプラズマシステム、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）システム、及びその他のシステムを含む従来の商用プラズマ処理システムで実行され得る。
【0017】
プロセスの矢印２２によって示されるように、曝露工程１４、１６、及び２０を少なくとも１回繰り返して、第１の窒化物層２０４及び第２の窒化物層２２４を再堆積し、更にＳｉＯ２フィルム２０２をエッチングすることができる。図２Ｄに概略的に示される実施形態によれば、エッチングガス２０５への曝露は、基板２から第１の窒化物層２０４を完全に除去し、ＳｉＯ２フィルム２０２をエッチングする。別の実施形態によれば、エッチングガス２０５への曝露は、曝露工程１４及び１６が繰り返される前に、第１の窒化物層２０４を部分的にのみ除去し、ＳｉＯ２フィルム２０２をエッチングすることができる。ＳｉＯ２フィルム２０２が適切にエッチングされたら、第２の窒化物層２２４は、強力な酸化剤を使用する乾式又は湿式エッチングプロセスを使用して除去することができる。
【0018】
図３は、本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングのプロセスの流れ略図であり、図４Ａ～４Ｅは、本発明の一実施形態による、窒化ケイ素フィルムに対する酸化ケイ素フィルムの選択的エッチングの方法を断面図を通して概略的に示している。プロセスの流れ略図３０における処理方法は、図１のプロセスの流れ略図１０と同様であるが、前者は、基板を、酸化ケイ素フィルムに対する窒化ケイ素フィルムでの第１の層の優先的な形成を強化するＨ２含有ガスに曝露する前処理工程を更に含み、これにより、窒化ケイ素フィルムでの窒化物層のその後の形成を促進する。
【0019】
プロセスの流れ略図３０は、３２において、ＳｉＯ２フィルム４００及びＳｉ３Ｎ４フィルム４２０を含む基板４を提供する工程を含む。これは、図４Ａに概略的に示されている。その後、３４において、この方法は、基板４をＨ２含有ガス４０１に曝露する工程を含む。これは、図４Ｂに概略的に示されている。Ｈ２含有ガス４０１に曝露されると、－ＯＨ表面４０２でＳｉＯ２フィルム４００が終端し、－ＮＨｘ表面４２２でＳｉ３Ｎ４フィルム４２０が終端する。
【0020】
この方法は、３６において、基板４を第１のガス４０３に曝露する工程を更に含む。第１のガス４０３への曝露は、ＳｉＯ２フィルム４００に第１の層４０４（例えば、ＢＣｌ３）及びＳｉ３Ｎ４フィルム４２０に第２の層４２４（例えば、ＢＣｌ３）を形成する。これは、図４Ｃに概略的に示されている。
【0021】
この方法は、３８において、基板４を窒素含有ガス４０５に曝露する工程を更に含む。窒素含有ガス４０５は、第１の層４０４及び第２の層４２４と反応して、それぞれ、第１の窒化物層４０６及び第２の窒化物層４２６を形成する。一実施形態によれば、曝露工程３４、３６、及び３８は、交互に且つ連続して実行され得る。別の実施形態によれば、曝露工程３４、３６、及び３８は、少なくとも部分的に時間的に重複し得る。プロセスの矢印４０によって示されるように、第１の窒化物層４０６の厚さが後続のエッチングプロセス中でＳｉＯ２フィルム４００を保護するのに十分でない一方、曝露工程３４、３６、及び３８、又は、曝露工程３６及び３８は、第２の窒化物層４２６の厚さがエッチング停止層として機能するのに十分であるまで、少なくとも１回繰り返され得る。
【0022】
この方法は、４２において、基板４をエッチングガス４０７に曝露する工程を更に含む。これは、図４Ｅに概略的に示されている。エッチングガス４０７への曝露は、第１の窒化物層４０６及びＳｉＯ２フィルム４００をエッチングする。第２の窒化物層４２６は部分的にエッチングされるが、第２の窒化物層４２６がエッチングガス４０７に対する適切な保護を提供する限り、Ｓｉ３Ｎ４フィルム４２０は、エッチングされない。一例では、第２の窒化物層４２６がＳｉ３Ｎ４フィルム４２０をエッチングから適切に保護するのを中止する前に、エッチングガス４０７への曝露を停止することができる。
【0023】
プロセスの矢印４４によって示されるように、曝露工程３４、３６、３８、及び４２を少なくとも１回繰り返して、第１の窒化物層４０６及び第２の窒化物層４２６を再堆積し、更にＳｉＯ２フィルム４０２をエッチングすることができる。図２Ｅに概略的に示される実施形態によれば、エッチングガス４０７への曝露は、基板４から第１の窒化物層４０６を完全に除去し、ＳｉＯ２フィルム４０２をエッチングする。別の実施形態によれば、エッチングガス４０７への曝露は、曝露工程３６、３８、及び４２、又は曝露工程３４、３６、３８、及び４２が繰り返される前に、第１の窒化物層４０６を部分的にのみ除去し、ＳｉＯ２フィルム４０２をエッチングすることができる。
【0024】
窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の選択的エッチングのための複数の実施形態が説明されてきた。本発明の実施形態の上述の説明は、例示及び説明を目的として提示されている。この説明は、網羅的であること又は開示されているまさにその形態に本発明を限定することを意図するものではない。この説明及び以下の特許請求の範囲は、説明目的でのみ使用され、限定するものとして解釈されるべきではない用語を含む。関連する技術分野の当業者であれば、上記の教示に照らして多くの修正形態及び変形形態が可能であることを理解し得る。当業者は、図に示されている様々な構成要素の様々な均等な組み合わせ及び置換形態を認識するであろう。従って、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ本明細書に添付された特許請求の範囲によって限定されることを意図している。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】