半导体装置的制造方法及蚀刻气体制造方法及图纸

实施方式提供可通过较佳的含碳氟气体对膜进行蚀刻的半导体装置的制造方法及蚀刻气体。实施方式的半导体装置的制造方法使用包含第1或第2分子的蚀刻气体对膜进行蚀刻，该第1或第2分子具有C

Manufacturing method of semiconductor device and etching gas

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的制造方法及蚀刻气体[相关申请案]本申请案享有以日本专利申请案2018-150773号(申请日：2018年8月9日)为基础申请案的优先权。本申请案通过参照该基础申请案而包含基础申请案的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及半导体装置的制造方法及蚀刻气体。
技术介绍
当通过使用C4F6气体等含有碳与氟之含碳氟气体之蚀刻在被加工膜形成凹部时，会在凹部内的被加工膜的侧面沉积氟碳膜，蚀刻中的被加工膜的侧面受氟碳膜保护。C4F6气体有氟碳膜的沉积速度快等优点，但也有单价高等缺点。由此，需要成为C4F6气体的代替气体的较佳的含碳氟气体。
技术实现思路
实施方式提供可通过较佳的含碳氟气体对膜进行蚀刻的半导体装置的制造方法及蚀刻气体。实施方式的半导体装置的制造方法使用包含第1或第2分子的蚀刻气体对膜进行蚀刻，该第1或第2分子具有C3F4基(C表示碳，F表示氟)，且碳原子的个数为4个或5个。进而，所述第1分子具有通过双键键结于所述C3F4基内的碳原子的R1基，所述R1基包含碳，且包含氯、溴、碘、或氧。进而，所述第2分子具有通过单键键结于所述C3F4基内的碳原子的R2基、及通过单键键结于所述C3F4基内的碳原子的R3基，所述R2基及所述R3基的至少一者包含碳，且所述R2基及所述R3基的各者包含氢、氟、氯、溴、碘、或氧。附图说明图1(a)～(c)是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的截面图。图2是用以对C4F6气体进行说明的曲线图。r>图3是用以对C4F6气体进行说明的表。图4是用以对C4F6气体进行说明的另一曲线图。图5(a)及(b)是用以对第1实施方式的蚀刻气体的成分进行说明的图。图6～9是用以对第1实施方式的蚀刻气体的成分例进行说明的图。图10是表示第1实施方式的半导体装置的结构的截面图。具体实施方式以下，参照图式对本专利技术的实施方式进行说明。图1至图10中，对同一或类似构成附上同一符号，省略重复说明。(第1实施方式)图1是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的截面图。本实施方式的半导体装置为三维存储器。首先，在基板1上形成下部层2，并在下部层2上形成交替包含多个牺牲层3与多个绝缘层4的积层膜(图1(a))。牺牲层3为第1膜的例，绝缘层4为第2膜的例。其次，在该积层膜上形成上部层5，并在上部层5上形成掩膜层6(图1(a))。基板1例如为硅(Si)基板等半导体基板。图1(a)表示有与基板1的表面平行且相互垂直的X方向及Y方向、及与基板1的表面垂直的Z方向。本说明书中，将+Z方向视为上方向，将-Z方向视为下方向。-Z方向可与重力方向一致，亦可不与重力方向一致。下部层2例如为硅氧化膜(SiO2)或硅氮化膜(SiN)等绝缘膜或形成于绝缘膜间的导电层。牺牲层3例如为硅氮化膜，绝缘层4例如为硅氧化膜。上部层5例如为硅氧化膜或硅氮化膜等绝缘膜、或形成于绝缘膜间的导电层。掩膜层6例如为有机膜、金属膜、含硅膜等硬掩膜层。含硅膜的例为硅氧化膜、硅氮化膜、多晶硅膜等。其次，通过光刻及干式蚀刻将用以形成存储器孔M的开口图案形成于掩膜层6(图1(b))。接下来，通过利用掩膜层6的干式蚀刻，形成贯通上部层5、多个绝缘层4、多个牺牲层3、及下部层2的存储器孔M(图1(b))。存储器孔M的纵横比例如为10以上。存储器孔M为凹部的例。本实施方式的存储器孔M通过使用包含含碳氟气体的蚀刻气体的干式蚀刻形成。其结果，在该干式蚀刻中，在存储器孔M内的绝缘层4及牺牲层3的侧面沉积保护膜7，绝缘层4及牺牲层3的侧面由保护膜7保护。本实施方式的保护膜7为CmFn膜(氟碳膜)。其中，C表示碳，F表示氟，m、n表示1以上的整数。本实施方式的蚀刻气体，包含第1分子或第2分子作为含碳氟气体的分子。第1分子与第2分子均具有C3F4基(CF-CF＝CF2基)，符号“-”表示单键，符号“＝”表示双键。第1分子内的碳原子的个数为4个或5个。同样，第2分子内的碳原子的个数为4个或5个。第1分子进而具有通过双键键结于C3F4基内的碳原子的R1基。R1基包含碳，且包含氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、或氧(O)。R1基例如为CCl2基或CO基。R1基进而包含氢(H)或氟(F)。第2分子进而包含通过单键键结于C3F4基内的碳原子的R2基、及通过单键键结于C3F4基内的碳原子的R3基。R2基及R3基的至少一者包含碳，且R2基及R3基的各者包含氢、氟、氯、溴、碘、或氧。R2基及R3基的组合例如为CH3基及F基。C3F4基为也包含于C4F6分子中的官能基。其结果，根据本实施方式，判明通过使用此种蚀刻气体进行干式蚀刻，与使用C4F6气体的情况相同，可使保护膜7的沉积速度变快。由此，可一面由保护膜7较佳地保护存储器孔M内的绝缘层4及牺牲层3的侧面，一面形成存储器孔M。下文对本实施方式的所述效果的详情进行说明。接下来，将保护膜7与掩膜层6除去，在存储器孔M内依序形成阻挡绝缘膜11、电荷蓄积层12、隧道绝缘膜13(图1(c))。其次，从存储器孔M的底部将阻挡绝缘膜11、电荷蓄积层12、隧道绝缘膜13除去，在存储器孔M内依序形成通道半导体层14、核心绝缘膜15(图1(c))。电荷蓄积层12例如为硅氮化膜。通道半导体层14例如为多晶硅层。阻挡绝缘膜11、隧道绝缘膜13、及核心绝缘膜15例如为硅氧化膜或金属绝缘膜。其后，将牺牲层3除去而在绝缘层4间形成多个空洞，在这些空洞内形成多个电极层。进而，在基板1上形成各种插塞、配线、层间绝缘膜等。如此一来制造出本实施方式的半导体装置。以下，对C4F6气体的详情进行说明，并基于其内容对本实施方式的蚀刻气体的详情进行说明。图2是用以对C4F6气体进行说明的曲线图。在使用有机膜、金属膜、含硅膜等掩膜层6对绝缘层4及牺牲层3进行蚀刻时，当使用C4F6(六氟-1,3-丁二烯)气体作为蚀刻气体时，可获得较高的掩膜选择比。作为获得此种较高之选择比之原因，可列举C4F6气体产生大量保护膜7。图2表示使用C4F6气体的情况的保护膜7的沉积速度与使用C4F8气体的情况的保护膜7的沉积速度。当使用C4F6气体作为蚀刻气体时，保护膜7的沉积速度变快，因此产生大量保护膜7。图3是用以对C4F6气体进行说明的表。在使用C4F6气体作为蚀刻气体的情况下，使用从C4F6分子产生的等离子体对绝缘层4及牺牲层3进行蚀刻。具体而言，通过等离子体中所含且有助于沉积的自由基沉积保护膜7，通过等离子体中所含且有助于蚀刻的自由基及离子对绝缘层4及牺牲层3的侧面进行蚀刻。图3表示从C4F6分子产生的28种自由基。参照图4说明这些中的何种自由基有助于保护膜7的沉积。图4是用以对C4F6气体进行说明的另一曲线图。图4表示使稀有气体相对于蚀刻气体的添加量变化的情况下的C3F4自由基的自由基密度与保护膜7的沉积速度。C3F4的自由基密度是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其包含使用蚀刻气体对膜进行蚀刻，该蚀刻气体包含具有C

【技术特征摘要】
20180809 JP 2018-1507731.一种半导体装置的制造方法，其包含使用蚀刻气体对膜进行蚀刻，该蚀刻气体包含具有C3F4基(C表示碳，F表示氟)、且碳原子的个数为4个或5个的第1或第2分子，
所述第1分子具有通过双键键结于所述C3F4基内的碳原子的R1基，所述R1基包含碳，且包含氯、溴、碘、或氧，
所述第2分子具有通过单键键结于所述C3F4基内的碳原子的R2基、通过单键键结于所述C3F4基内的碳原子的R3基，所述R2基及所述R3基的至少一者包含碳，且所述R2基及所述R3基的各者包含氢、氟、氯、溴、碘、或氧。


2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述R1基内的氟原子及碳原子的F/C比、或所述R2及R3基内的氟原子及碳原子的F/C比为2以下。


3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述蚀刻气体进而包含氧分子、稀有气体分子、及CaFb分子(a、b表示1以上的整数)的至少任一者。


4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述膜通过从所述第1或第2分子产生的等离子体蚀刻。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀内三成，佐佐木俊行，长谷川智，
申请(专利权)人：东芝存储器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP