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Production process and etching capability of chlorine fluoride gas for semiconductor materials

高橋 至直 横浜国立大学 DOI:info:doi/10.18880/00013469

2020.11.19

概要

ハロゲンハライドの一つである一フッ化塩素（ClF）については、その反応性が穏やかであることを利用して新たな応用例が期待される。一フッ化塩素ガスを半導体材料に関わる産業分野に応用するためには、高純度で製造して供給する方法が必要である。そこで、本論文では、一フッ化塩素ガスを製造し供給する方法を開発すると共に、三フッ化塩素ガス、フッ素ガスと塩素ガスとエッチング速度を比較し、利用方法を研究した。本論文は五章から構成されており、各章の概要は以下の通りである。

第一章では、ハロゲン、インターハロゲンガス等を利用したエッチング技術とクリーニング技術について概説し、既往の研究についてまとめた。産業においてはエッチング及びクリーニングを従来より微細な精度で行う用途が期待されること、一フッ化塩素ガスの高純度ガスを供給する技術が求められることを整理した。本研究では、一フッ化塩素ガスを高純度で製造して供給する方法を開発すること、一フッ化塩素ガスの反応性を利用する用途を把握することを目的とした。

第二章では、一フッ化塩素ガスの産業利用のために、ガスの製造及び供給方法に着目し、①三フッ化塩素ガスと塩素ガスによる製造法、②フッ素ガスと塩素ガスによる製造法を検討した。純度 99%以上のガスを製造し、シリンダー充填またはその場で製造して供給する方法を報告する。

第三章では、シリコン半導体デバイスに利用される SiO2 薄膜、SiN 薄膜、poly-Si 薄膜に着目し、一フッ化塩素ガス、三フッ化塩素ガス、フッ素ガスと塩素ガスによるエッチング速度を比較した。一フッ化塩素ガスは、300℃以上において SiN の SiO2 に対する選択比を実効的に無限大にしてエッチングできること、高温域までエッチング速度を制御し易いことが分かった。

第四章では、炭化珪素（SiC）半導体デバイスに利用されるアモルファス SiC、4H-SiC に着目し、一フッ化塩素ガス、三フッ化塩素ガス、フッ素ガス、塩素ガスによるエッチング速度を比較し、反応性を調査した。その結果から、一フッ化塩素ガスは、三フッ化塩素およびフッ素ガスよりも反応性が適度に穏やかであるために、比較的高い温度において制御可能な速度で炭化珪素材料をエッチングできることを見出した。

第五章では、本研究で得られた知見をまとめ、結論及び今後の発展性について述べた。

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参考文献

第一章 参考文献

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