JPH0713956B2

JPH0713956B2 - シリコンをエッチングする方法

Info

Publication number: JPH0713956B2
Application number: JP2226819A
Authority: JP
Inventors: ラリー・ウイルバー・オーステイン; ハロルド・ジヨージ・リンダ
Original assignee: インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: EP0421093B1; CN1052513A; KR910008852A; JPH03126227A; US4941941A; MY105972A; CN1024148C; EP0421093A1; AU636388B2; KR940008369B1; AU6314190A; DE69022944T2; DE69022944D1

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は、シリコンのエッチングに関し、より具体的に
は単結晶シリコンの改良された異方性エッチングに関す
る。

B.従来の技術及びその課題単結晶シリコンの異方性エッチングは、超小型電子装置
の製造において長年にわたって行なわれてきた。その基
本的特徴は、エッチング液が（100）結晶面（110）面や
（111）面よりかなり速い速度でエッチして、（100）面
から54.74度のＶ字形側壁を生ずることである。当技術
分野で周知のエッチング液の例は、次の通りである。IB
Mテクニカル・ディスクロージャ・ブルテン、Vol.19、N
o.9（1977年２月）、p.3623には、エチレンジアミンと
ピロカテコールと水を含む、単結晶シリコンを異方性エ
ッチングするための溶液が開示されている。IBMテクニ
カル・ディスクロージャ・ブルテン、Vol.19、No.10（1
977年３月）p.3953にも、前記論文に記載された３種の
成分を含み、さらに過酸化水素を含むエッチング液が記
載されている。

米国特許第4417946号明細書、及び第4342817号明細書も
参照されたい。どちらの明細書も、エチレンジアミン、
ピロカテコール、水、及び任意選択で過酸化水素を含む
エッチング液を用いてマスクを作成する方法を開示して
いる。また米国特許第4293373号明細書、及び第4229979
号明細書を参照されたい。どちらの明細書も、エチレン
ジアミンとピロカテコールと水を含むエッチング液を用
いて、ホウ素でドープしたシリコン・ウェハをエッチン
グすることを含む、シリコン・トランスデューサを作成
する方法を開示している。

米国特許第3650957号明細書にも留意されたい。この明
細書は、第二銅イオン源、水酸化カルボン酸やアルカノ
ールアミンなどの第二銅イオン用の錯化剤、塩素イオン
または臭素イオン源、及びモリブデン、タングステン、
またはバナジウムの可溶性化合物を含む、銅をエッチン
グするための溶液を開示している。

米国特許第3873203号明細書は、ヒドラジンとピロカテ
コールを含む、シリコンをエッチングするための混合物
を開示している。

米国特許第3160539号明細書は、ピペリジンを含むシリ
コン用エッチング液に関するものである。

IBMテクニカル・ディスクロージャ・ブルテン、Vol.1
5、No.1（1972年６月）、p.173は、ピペリジンやピロリ
ジンなどの第二有機アミンの水溶液からなるアルミニウ
ム用エッチング液を開示する。

さらに、単結晶シリコンをエッチングするために特に有
効な溶液が、米国特許出願第875833号明細書に開示され
ている。この溶液は、エタノールアミン、ピロカテコー
ル、水、過酸化水素、及びピペリジンを含んでいる。こ
の溶液は、毎時約40μの速度で（100）シリコンをエッ
チングすることが判明している。

C.課題を解決するための手段本発明は没食子酸とアミンと水を含むエッチング液にシ
リコンを接触させるものである。またアミンとしてモノ
エタノールアミンを使用する方法も本発明に含まれる。

D.実施例本発明を実施するに際して、エッチングされるシリコン
・ウェハは、エッチング液に浸すことが好ましい。これ
は、約100〜125℃の温度で行なうことが好ましく、栄、
15〜125℃の温度がより好ましい。ただし、実際の温度
及び時間は、当業者には明らかなように、所望のエッチ
ング速度、エッチングされる微細形状、使用する特定の
処方など多くの要因に応じて変わってくる。それに加え
て、溶液のpHは、ほとんどの場合、約11〜12の範囲にあ
ることが好ましい。

本発明に従って使用するエッチング液は没食子酸を含
む。

比較的高い極性を有する適当などんなアミン化合物も、
本発明のエッチング液に使用できる。適当なアミンに
は、たとえば次のものが含まれる。

（ａ）モノアミン、ジアミン、及びトリアミンを含む第
一脂肪族アミン類。これらのアミンは、エチルアミン、
ｎ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−アミルア
ミン、ｎ−ヘキシルアミン、エチレンジアミン、ジアミ
ノプロパン、ジアミノブタン、ペンタメチレンジアミ
ン、ｍ−キシリレンジアミン、ジエチレントリアミンな
ど通常２〜８個、好ましくは２〜６個の炭素原子を含
む。このグループ中で特に好ましいアミンは、エチレン
ジアミンやジアミノプロパンなど、２〜４個の炭素原子
を有するアミンである。

（ｂ）アルカノールアミン、すなわち脂肪族ヒドロキシ
アミン類。これらのアミンの各アルカノール基は、通常
２〜５個の炭素原子を含む。モノエタノールアミン、ジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパ
ノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノー
ルアミン、エタノールプロパノールアミン、ジエタノー
ルプロパノールアミン、モノブタノールアミン、ジブタ
ノールアミン、トリブタノールアミンがその実例であ
る。特に好ましいアルカノールアミンは、各アルカノー
ル基が、エタノールアミン、プロパノールアミン、エタ
ノールプロパノールアミンなど２〜３個の炭素原子を含
むものである。

本発明の特に好ましい実施例では、モノエタノールアミ
ンを使用する。

成分の割合は広範囲にわたって変わるが、エッチング液
は、約３〜６モル％の没食子酸、約32〜50モル％のアミ
ン、及び約65〜36モル％の水を含むことが好ましい。よ
り好ましくは、エッチング液は、約４〜６モル％の没食
子酸、約39〜56モル％のアミン、及び約57〜38モル％の
水を含む。

他の種々の成分をエッチング溶液に加えることができ
る。溶液のエッチング速度をさらに高めるために、少量
の、たとえば約0.2〜0.3モル％（たとえば、アミン化合
物1000mlにつき0.5〜3ml）のピラジンまたはピペリジン
または過酸化水素を加える。さらに、ミネソタ・マイニ
ング・アンド・マニファクチャリング・カンパニー（Mi
nnesota Mining ＆ Manufacturing Company）から市販
されている“FC−129"などの表面活性剤または他のフッ
化炭化水素表面活性剤を少量（たとえばアミン化合物10
00mlにつき0.5〜3ml）加えることができる。表面活性剤
が存在すると、明らかにエッチング表面で発生する水素
気泡の付着を妨げることによって、エッチングの均一性
を高めるので望ましい。

本発明のエッチング液は、高品質のエッチング、すなわ
ち、最小ピット、ヒルロック、ファセットが極めて少な
いエッチングを非常に速い速度で実現する。したがっ
て、多くの用途で使用するのに望ましい。たとえば、こ
のエッチング液は、上記明細書の全体を、引用により本
明細書に合体する。米国特許第4342817号明細書に記載
される方式でｐドープ・シリコン・ウェハをエッチング
するのに使用できる。

１つの好ましい適用例は、このエッチング溶液を使っ
て、高速度（毎時約125〜140μ）で（100）シリコンを
エッチングし、高濃度にドープされたホウ素界面で停止
して、厚いシリコン・ウェハの表面上に大きな薄い、ホ
ウ素を豊富に含む、ウィンドウを生成することができ
る。これらのシリコン製品は、Ｘ線及び電子線用マスク
の製造に役立つ。

単結晶シリコンをエッチングする他に、本発明のエッチ
ング液は、多結晶シリコンやエピタキシャル・シリコン
など他のシリコンをエッチングするのにも効果がある。

例１パイレックス反応容器（250mm×200mm）に、モノエタノ
ールアミン3l、及び脱イオン水600mlを入れた。没食子
酸900gを粉未漏斗を通して加え、漏斗を追加の脱イオン
水300mlで洗浄した。ピラジン20g、表面活性剤（“FC−
129"）4.5ml、及び30％過酸化水素7.5mlを加え、琥珀色
の溶液を冷却器の下で還流させた。

（100）結晶配向を有するシリコン・ウェハを、エッチ
ング液に温度約118〜120℃で約４〜4.5時間浸すことに
よりエッチングした。このエッチング液は、（100）シ
リコンを、毎時約94μの速度でエッチングした。下記の
第１表参照。

例２パイレックス反応容器（250mm×200mm）に脱イオン水14
00ml、没食子酸1150g、ピラジン25g、モノエタノールア
ミン3800ml、及び表面活性剤（“FC−129"）7mlを入れ
た。溶液を加熱して、冷却器の下で還流させた。

（100）結晶配向を有するシリコン・ウェハをエッチン
グ溶液に温度約119℃で約5.5時間浸すことによりエッチ
ングした。このエッチング液は、（100）シリコンを毎
時約125μの速度でエッチングした。下記第１表参照。

例３ 500mlのパイレックス反応容器にモノエタノールアミン3
35ml、及び脱イオン水75mlを入れた。没食子酸100.4g
を、粉未漏斗を通して加えた。ピペリジン25ml、表面活
性剤（“FC−129"）1ml、及び30％過酸化水素3mlを加
え、琥珀色の溶液を冷却器の下で還流させた。

（100）結晶配向を有するシリコン・ウェハをエッチン
グ溶液に温度約125℃で約10時間浸すことによりエッチ
ングした。このエッチング液は、（100）シリコン毎時
約60〜70μの速度でエッチングした。下記第１表参照。

比較例Ａ−Ｇ比較のために、第１表に示すような処方を用いて例３の
手順を繰り返した。各比較例において、上記の説明で定
義した以外の他の芳香族化合物を、処方中で没食子酸の
代りに使用した。各場合に、（100）シリコンに対する
エッチング速度の結果は、受け入れられないものである
ことが判明した。各処方、及び対応する結果を下記の第
１表にまとめて示す。

例４−８溶液中の水の量が変わる点以外は同じ成分を同じ相対比
で使用して、例１の手順を繰り返した。その結果を下記
第２表にまとめて示す。

第２表水の量エッチ速度（モル％）（μ／時）例４ 41 113 ５ 46 133 ６ 51 140 ７ 53 140 ８ 57 137 E.発明の効果本発明によれば、（100）シリコンに対して毎時約125−
140μのエッチング速度が達成された。この速度は、た
とえば、上記の米国特許出願第875833号明細書のエッチ
ング液を用いることによって通常得られる速度の３倍以
上である。さらに、このエッチング液は、製造に使用す
るのに比較的安全で、環境保護の上で現行の廃棄物処理
技術に適合する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−141348（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−55323（ＪＰ，Ａ) 英国特許896669（ＧＢ，Ａ) ＩＢＭＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎ，19［10 ］Ｐ．3953（1977)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】没食子酸とアミンと水を含むエッチング液
にシリコンを接触させることを含む、シリコンをエッチ
ングする方法。
【請求項２】前記アミンがモノエタノールアミンである
請求項１の方法。