【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.03】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24KT2077

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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

ウエットエッチング,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 SiN膜付き基板を調製する。
2. SiNの膜厚をKT-311：分光エリプソメーター(大塚電子製FE5000)にて評価する。
3. SiN膜付き基板を所定濃度の水溶性樹脂溶液に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KT-311：分光エリプソメータにて評価した。
6.BHF浸漬時間とエッチング前後の膜厚差よりエッチングレートを算出した。
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

表１にPE-CVD法で製膜したシリコン窒化膜(SiN)付き基板を所定の溶媒に溶解した水溶性樹脂溶液で処理し、その後BHF110でエッチングした際のエッチングレートを示す。本試験に用いた水溶性樹脂は水溶出来だけでなくグリコールエーテル溶液とした場合も同様のエッチングレート抑制効果を持つことが分かった。
表2にPE-CVD法で製膜したシリコン窒化膜(SiN)付き基板を所定の重合度をもつ水溶性樹脂水溶液で処理し、その後BHF110でエッチングした際のエッチングレートを示す。
いずれの重合度を持つ水溶性樹脂でもエッチングレートを抑制出来ているが、抑制効果を最大化する為には適切な重合度を選択する必要がある事がしめされた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

表１ 所定溶媒に溶解した水溶性樹脂で処理した基板のBHF110によるSiNエッチングの速度

表2 所定重合度をもつ水溶性樹脂で処理した基板のBHF110によるSiNエッチングの速度

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