【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.31】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23KT1215

利用課題名 / Title

選択的なウェットエッチングを可能とする基板表面処理剤の開発

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

ウェットエッチング,BHF,選択的保護,SiO2,Si3N4,選択比,エリプソメトリ/ Ellipsometry

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

望田 憲嗣

所属名 / Affiliation

株式会社ダイセル

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KT-311：分光エリプソメーター

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

半導体製造において、窒化ケイ素（Si₃N₄）と酸化ケイ素（SiO₂）は最も一般的に使用される誘電体材料である。これらは、ガスパッシベーション、絶縁、CMP（化学的機械研磨）用ストッパーなど、さまざまな用途で使用されている。Si₃N₄はSiO₂よりもエッチング耐性がかなり高いものの、SiO₂のエッチングプロセスの影響を受けてしまう。このため、これら2つの材料を組み込んだデバイスの製造においては、被加工膜のエッチング量を加味して製造プロセスを構築する必要がある。フッ酸（HF）、バッファードフッ酸（BHF）、リン酸（H₃PO₄）などの一般的なエッチング液に対するこれらの材料のエッチング選択性は、製造時にかなり懸念される課題であった。例えば、Si₃N₄とSiO₂を積層した3次元NANDゲートのリセス加工では、アイソレーション層であるSiO₂の損失を抑えるために、H₃PO₄エッチングの段階でSiO₂に対するSi₃N₄の高いエッチング選択性が要求される。そのため、容易にスケールアップでき、半導体製造プロセスに適用できる新しい選択的エッチングプロセスの開発に大きな関心が持たれている。

実験 / Experimental

1. およそ2cm x 2cmにカットしたSiO₂膜or Si₃N₄膜付き基板を調製する。
2. SiO₂膜 or Si₃N₄の膜厚を分光エリプソメーター(大塚電子製FE5000)にて評価する。
3. 上記SiO₂膜or Si₃N₄膜付き基板を所定濃度の水溶性樹脂水溶液に10秒間浸漬する
4. 上記基板をBHF110に5分間浸漬する。
5. エッチング後の膜厚を分光エリプソメータにて測定する。
6. エッチング後の表面粗さを走査型プローブ顕微鏡にて評価した。
上記3,4はドラフトチャンバーにて実施する。

結果と考察 / Results and Discussion

熱酸化膜(Th-SiO₂)付き基板あるいは窒化膜(LPCVD法-Si₃N₄)付き基板を各種水溶性樹脂で処理し、その後BHF110でエッチングした際のエッチングレートを評価した。熱酸化膜では、そのエッチングレートは未処理の基板、水溶性樹脂で処理した基板とも同程度であった。一方、窒化膜においては、水溶性樹脂で処理した場合にBHFによるエッチングおよび表面粗さを抑制できることが分かった。水溶液の濃度、長期保存、などがエッチング抑制に及ぼす効果を評価中である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

表1. 水溶性樹脂で処理した基板のBHF１１０によるエッチングの速度

表2. 水溶性樹脂で処理したLP-CVD Si3N4膜のBHF１１０による表面粗さの変化

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：5件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件