ハイドロフルオロカーボンプラズマエッチング中の表面反応に及ぼすシリコン窒化膜中の水素の影響

Kuboi Nobuyuki; Tatsumi Tetsuya; Minari Hideki; Fukasawa Masanaga; Zaizen Yoshifumi; Komachi Jun; Kawamura Takahiro

文献

J-GLOBAL ID：201702270594201012 整理番号：17A1764196

ハイドロフルオロカーボンプラズマエッチング中の表面反応に及ぼすシリコン窒化膜中の水素の影響

Influence of hydrogen in silicon nitride films on the surface reactions during hydrofluorocarbon plasma etching

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資料名：
巻： 35 号： 6 ページ： 061306-061306-15 発行年： 2017年11月
JST資料番号： C0789B ISSN： 0734-2101 CODEN： JVTAD6 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

水素化された窒化シリコン膜(Si_xN_y:H_z)における水素(H)量の,エッチング特性及びエッチング機構に関する影響は,ハイドロフルオロカーボンプラズマエッチングについては不明である。本研究では,Si_xN_y:H_z膜におけるHの,CH₂F₂/Ar/O₂プラズマエッチング中の表面反応に対する影響を,実験的および数値シミュレーション技術によって調査した。2.6%(低-SiN),16.8%(中-SiN),および21.9%(高-SiN)のH濃度を有するSi_xN_y:H_z膜に対する実験的エッチング収率(EY)およびポリマー層の厚さ(T_C-F)の値は,CH₂F₂/(CH₂F₂+O₂)流量比とは異なる傾向を示した。異なるエッチング特性のメカニズムを理解するために,本研究では,第一原理計算とフーリエ変換赤外分光法の結果を用いて,F,O,N,CおよびSiのダングリングボンド間のH外向きの流束の化学反応確率を推定した。推定された反応確率に基づいて,Hの流束は主に入射Fラジカル(主エッチャント種)を掃気すると仮定して,Si_xN_y:H_z膜の表面反応をモデル化した。また,流束によるHとNとの間の反応は,C₂N₂およびHCNの脱離反応を減少させ,結果としてより大きなT_C-F値をもたらした。全流量比範囲のトレンドのシミュレーション結果とEYとT_C-Fの絶対値を実験データと比較すると,表面モデルはそのメカニズムをうまく説明することができた。さらに,フィン型電界効果トランジスタSi_xN_y:H_zサイドウォールエッチングに対して,上記の表面反応を有する3次元voxel-slabモデルを使用して,時間依存性エッチングされたプロファイルおよび損傷分布を示し,エッチングされたプロファイルおよび損傷分布に対するHの影響に関する知識を得た。この結果は,SiNフィン構造のエッチングされたプロファイルおよび損傷分布が,低SiNおよび高SiNの場合に非常に異なることを示。これた,異なるHアウトフラックスによって誘導される異なるEYおよびT_C-F値のためである。これらの結果は,高性能化された相補型金属酸化物半導体デバイスを実現するためには,エッチングプロセスとSi_xN_y:H_z膜中のH量の両方を注意深く制御することが重要であることを示している。(翻訳著者抄録)

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プラズマ応用 , 固体デバイス製造技術一般 , 反応工学,反応速度論

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