[发明专利]硅的干蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用七氟化碘的硅的干蚀刻方法。

背景技术

硅化合物在半导体领域中是重要、不可欠缺的材料。例如，作为半导体元件的栅极绝缘膜的硅氧化膜、作为薄膜晶体管的无定形硅膜以及氮化硅膜等，此外，在用于MEMS等三维结构元件的多晶硅材料、低功耗的晶体管等用途的碳化硅(SiC)等广泛领域中使用。尤其是，以DRAM、闪存中所含的晶体管等为代表的半导体元件正在每年推进高集成化，硅半导体装置受到瞩目。

通常，在半导体制造工序中，硅等的硅化合物被加工为规定的形状、或在最终工序等规定工序中去除。进行这样的硅化合物的加工、去除时，迄今广泛使用干蚀刻。需要说明的是，在硅化合物的干蚀刻中，要求蚀刻的微细化以及高精度，在进行蚀刻时推进晶片的大型化、形成的图案微细化，因此面内均匀性、蚀刻选择比是重要的要素，此外，为了得到高生产率而要求提高蚀刻速度。

以往，硅的蚀刻中广泛使用利用了等离子体的干蚀刻。作为所使用的蚀刻气体，通常为SF₆(六氟化硫)、C₄F₈(全氟环丁烷)等氟系的化合物，这些蚀刻气体作为温室效应系数非常大，从数千乃至数万，作为全球变暖的一个因素而被视作问题。此外，已知由于地球温室效应系数较低、与硅的反应性高，因此作为蚀刻剂将氟系的卤素互化物用于硅的蚀刻是有效的。

例如，专利文献1中公开了使用包含卤素互化物之一的氟化碘的蚀刻气体，对硅基板进行各向异性等离子体蚀刻的方法。然而，在使用以往的等离子体的蚀刻方法中，基于等离子体的对试样的电损伤大、蚀刻复杂形状的半导体元件中所形成的硅时，担心有时也对电介质等耐蚀刻部分带来损伤。

作为解决这样的问题的一个方法，研究不需要等离子体激发等操作的、所谓利用无等离子体(plasma-less)的硅化合物的蚀刻方法。例如，专利文献2中公开了，利用气体供给管压力(一次压)和腔室内压力(二次压)的压力差，将使蚀刻气体剧烈地绝热膨胀而形成的反应性气体簇喷出到试样表面，通过无等离子体对试样不带来基于电或紫外线光的损伤地加工试样表面的方法。

此外，专利文献3中提出了使用BrF₃、ClF₃、XeF₂等氟系的卤素互化物，通过无等离子体对硅层进行蚀刻的方法，记载了通过在这些卤素互化物中添加氮气、氩气等稀释气体，从而提高对于金属、金属硅的硅层的蚀刻选择比。

需要说明的是，专利文献4中公开了七氟化碘(以下，有时简称为IF₇)的制造方法，记载了七氟化碘可以用作蚀刻气体。此外，专利文献5中记载了将氟系的卤素互化物用于氧化物、半导体材料的蚀刻，但未发现实际上将七氟化碘用于蚀刻用途，对于蚀刻条件等进行详细研究的报告例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-177209号公报

专利文献2：国际公开2010/021265号

专利文献3：美国专利6290864号说明书

专利文献4：日本特开2009-23896号公报

专利文献5：日本特开平3-293726号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于专利文献2中记载的蚀刻方法，在作为供于蚀刻的反应性气体的卤素互化物(ClF₃等)中添加低沸点的气体(氩气、氖气等稀有气体)，从而即便设定为高压力状态也不会引起混合气体的液化。即，其特征在于，在反应性气体中添加不易液化的低沸点的气体，从而不使供给的气体液化地设定为高压力状态。其结果，可以实现将高压状态的供给气体供给到减压状态的腔室时剧烈地使其绝热膨胀，不产生等离子体，因此可以对试样不带来基于电或紫外线光的损伤来进行蚀刻。