蚀刻停止层及半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种在被湿蚀刻时具有优异控制性的蚀刻停止层及半导体器件的制造方法。当通过干蚀刻在一方向上蚀刻被蚀刻层(Le)时，在被蚀刻层的蚀刻推进方向前侧层压本发明专利技术的蚀刻停止层(Ls)，所述蚀刻停止层由含有20～50重量％的硼或钇的氧化铝膜(BAlOx膜,YAlOx膜)构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蚀刻停止层及半导体器件的制造方法
本专利技术涉及一种蚀刻停止层以及具有该蚀刻停止层和被蚀刻层的层压结构的半导体器件的制造方法。
技术介绍
作为大容量的半导体器件，例如专利文献1中已知的将存储单元纵向层压而成的3D(三维)NAND闪存。该3D-NAND闪存的制造工序中包括：形成蚀刻停止层的工序；在蚀刻停止层上层压构成存储单元的多晶硅层或氧化硅层等的工序；以及以这些层压后的产物为被蚀刻层，纵向干蚀刻被蚀刻层形成布线形成用的孔的工序。通常使用氧化铝膜作为这样的蚀刻停止层。再有，通过干蚀刻形成孔后，使用氢氟酸等蚀刻液湿蚀刻蚀刻停止层。然而，氧化铝膜的湿蚀刻速度是左右，比较快，难以在适合湿蚀刻的时机结束。一旦湿蚀刻的结束时机延迟，则由于湿蚀刻各向同性地推进，所以会产生对蚀刻停止层在横向过度蚀刻的问题。该问题在氧化铝薄膜的厚度薄时更为显著。由此，氧化铝膜构成的蚀刻停止层不是对湿蚀刻控制性良好的产品。现有技术文献专利文献【专利文献1】日本专利公开2016-25141号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题鉴于以上内容，本专利技术的课题是提供一种在被湿蚀刻时具有优异控制性的蚀刻停止层及半导体器件的制造方法。解决技术问题的手段为解决上述课题，本专利技术的蚀刻停止层，其特征在于：当通过干蚀刻在一方向上蚀刻被蚀刻层时，在被蚀刻层的蚀刻推进方向前侧层压所述蚀刻停止层，所述蚀刻停止层由含有20～50重量％的硼的氧化铝膜构成。采用本专利技术，由于氧化铝膜中含有20～50重量％的硼，因此可降低蚀刻停止层的湿蚀刻速度。采用下文所述的实验，确认了使用氢氟酸作为蚀刻液进行湿蚀刻时，可将湿蚀刻速度控制在的范围内。从而，可得到在湿蚀刻时具有优异的控制性的蚀刻停止层。在所述被蚀刻层由使用氧气进行干蚀刻的、层压了32层及32层以上的多晶硅层和含硅的绝缘层的层压膜构成时，可很好地适用本专利技术。制造具有上述蚀刻停止层和被蚀刻层的层压结构的半导体器件的本专利技术的半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：在干蚀刻所述被蚀刻层后，使用从氢氟酸等中选出的一种蚀刻液来湿蚀刻所述蚀刻停止层的工序，所述蚀刻停止层的湿蚀刻速度设置在的范围内。附图说明图1是使用本专利技术的实施方式的蚀刻停止层的半导体器件的剖面示意图。图2(a)～(d)是说明半导体器件的制造方法的剖面示意图。图3是示意性地说明可形成本专利技术的实施方式的蚀刻停止层的溅射装置的图。图4是示出确认本专利技术效果的实验结果的图表。具体实施方式下面参照附图对适用本专利技术的实施方式的蚀刻停止层的半导体器件进行说明。如图1所示，半导体器件SD具有基板S、基板S上形成的蚀刻停止层Ls以及蚀刻停止层Ls上形成的被蚀刻层Le。作为基板S，可根据半导体器件SD的种类，从硅基板、GaAs基板、GaP基板、InP基板等中适当选择并使用。再有，基板S包括在该基板S的表面上形成晶体管等的半导体元件的基板。当通过干蚀刻在一方向上蚀刻被蚀刻层Le时，在被蚀刻层Le的蚀刻推进方向前侧(下侧)层压蚀刻停止层Ls。蚀刻停止层Ls由含有20～50重量％的硼的氧化铝膜(BAlOx膜)构成。硼含量不足20重量％的话，有时无法充分抑制蚀刻停止层Ls的湿蚀刻速度，另一方面，硼含量超过50重量％的话，有时干蚀刻耐受性下降。被蚀刻层Le例如是层压的多层(例如32层及32层以上)多晶硅层和含硅的绝缘层的层压膜的层。此处，可使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜作为含硅的绝缘层。以下参照图2对上述半导体器件SD的制造方法进行说明。首先，如图2(a)所示，在基板S上形成蚀刻停止层Ls。此处，蚀刻停止层Ls可使用如图3所示的溅射装置SM形成。溅射装置SM具有限定处理室10的真空室1，在真空室1的侧壁上，连接有向处理室10内导入溅射气体的气管11，气管11上插设质量流量控制器12，并与溅射气体的气源13连通。溅射气体中除氩气等惰性气体外，在进行反应性溅射时，包含氧气和水蒸气等反应性气体。真空室1的底壁上连接有与旋转泵、涡轮分子泵等真空排气装置P连通的排气管14。由此，使成膜过程中处理室10的压力保持大致固定。在真空室1的底部中央设置有基板台架2。基板台架2例如由具有与基板S的轮廓对应的上表面形状的金属材质的基台21，以及安装在该基台21的上表面的卡板22构成。卡板22中内置有省略图示的公知的电极，通过从卡盘电源向该电极施加卡盘电压，可使基板S以其成膜面朝上地吸附并保持在卡板22上表面。在基台21的下表面中央连接有由轴承23支撑的旋转轴24，所述轴承23穿通设置在真空室1底面上的开口，通过真空室1外侧的驱动部(省略图示)旋转驱动该旋转轴24，可使基板台架2以保持基板S的状态旋转。此外，也可设置为基台21中内置有冷媒循环用通道和加热器，在溅射成膜过程中，也可将基板S控制在规定温度。在真空室1的内顶部，周向间隔180°倾斜设置有两块靶3a、3b，以使溅射面3a、3b分别与基板S相对。可使用氧化铝材质的靶作为靶3a，可使用硼材质的靶作为靶3b。虽然省略了图示，但在靶3a、3b的上表面(背对溅射面3a、3b的面)，通过由铟或锡等热传导率高的材料构成的粘接材料，接合有在溅射成膜过程中冷却靶3a、3b的铜材质的背板。此外，也可在各靶3a、3b的上方分别配置公知的磁铁单元，使靶3a、3b溅射面3a、3b的下方空间中产生磁场(公知的闭合磁场或勾形磁场)，溅射时，在溅射面3a、3b的下方捕捉电离的电子等并有效地将从靶3a、3b飞散的溅射粒子离子化。靶3a、3b上分别连接作为溅射电源的高频电源E1、E2，溅射时，在其与地之间施加规定频率(例如13.56MHz)的高频电力。此外，上述溅射装置SM具有包括微型电脑或定序器等的公知的控制装置，统一控制质量流量控制器12的工作、真空排气装置P的工作以及溅射电源E1、E2的工作等。当使用上述溅射装置SM在基板S上形成作为蚀刻停止层Ls的氧化铝膜时，将真空室1内(处理室10)抽真空到规定的真空度(例如1×10-5Pa)，通过无图示的运送机器人将基板S运送到真空室1内，将基板S定位并保持在基板台架2上。接着，控制质量流量控制器12并导入规定流量的氩气(此时，处理室10的压力为0.1～0.2Pa)，与之配合，从高频电源E1向靶3a例如施加100W～500W的13.56MHz高频电力，并从高频电源E2向靶3b例如施加100W～500W的13.56MHz高频电力。由此，在真空室1内形成等离子体，对靶31进行溅射。通过溅射使从靶3a、3b飞散的溅射粒子附着堆积在基板S表面，从而在基板S表面形成含硼的氧化铝膜(BAlOx膜)。氧化铝膜中的硼含量可通过改变施加给靶3a的电力与施加给靶3b的电力的比例来控制。接着，在蚀刻停止层Ls上形成多层多晶硅膜或氧化硅膜等，作为被蚀刻层Le。这些多晶硅膜或氧化硅膜可使用溅射法或CVD法等公知方法形成，因此，此处省略详细说明。使用公知的溅射装置时，只要在处理室内使用硅材质的靶作为靶即可。如果使用公知方法在被蚀刻层Le上形成作为掩膜层Lm的抗蚀图案的话，则可得到图2(a)所示的结构。接着，如图2(b)所示，纵向干蚀刻被蚀刻层Le，在被蚀刻层Le上形成布线用孔h。此外，对于干蚀刻的条件，例如可使用公知的RIE条件，其使用CHF3、C2F6、CF4等含氟气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻停止层，其特征在于：当通过干蚀刻在一方向上蚀刻被蚀刻层时，在被蚀刻层的蚀刻推进方向前侧层压所述蚀刻停止层；所述蚀刻停止层由含有20～50重量％的硼或钇的氧化铝膜构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.24 JP 2017-0586701.一种蚀刻停止层，其特征在于：当通过干蚀刻在一方向上蚀刻被蚀刻层时，在被蚀刻层的蚀刻推进方向前侧层压所述蚀刻停止层；所述蚀刻停止层由含有20～50重量％的硼或钇的氧化铝膜构成。2.根据权利要求1所述的蚀刻停止层，其特征在于：所述被蚀刻层由使...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村真也，逸见充则，藤井佳词，池田佳广，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：日本,JP