JP2024532483A - スカンジウムドープ窒化アルミニウムの選択的エッチング - Google Patents

Abstract

例示的な基板処理方法が記載される。本方法は、金属層上にスカンジウムドープ窒化アルミニウム層を設けることを含むことができる。本方法は、エッチング組成物を用いてスカンジウムドープ窒化アルミニウム層の一部をエッチングすることをさらに含むことができる。エッチング組成物は、約８０質量％以上のリン酸を含むことができる。組成物は、エッチング中の温度が約９０℃以上であることをさらに特徴とすることができる。

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０２１年９月２日に出願されたインド特許出願第２０２１４１０３９７２２号の利益を主張するものであり、その開示全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

本技術は、基板処理におけるエッチング操作に関する。より詳細には、本技術は、圧電構造においてスカンジウムドープ窒化アルミニウムの化学エッチングを行うための方法および構造に関する。

金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）デバイスは、基板表面上に複雑にパターニングされた材料層を生成するプロセスによって可能になる。これらのプロセスには、物理的な作動および電気信号の処理が可能なミクロンサイズのデバイスを基板上に製造することができる金属および絶縁層の形成が含まれる。多くの場合、これらのデバイスの構造は、基板上に堆積させた金属材料、絶縁材料、および圧電材料の１つまたは複数の層をデバイス構造にパターニングするパターニングエッチング操作によって形成される。

多くの場合、エッチング操作は、層にミクロンサイズのスケールで開口部、段差、および他の構造を形成することができる湿式エッチャントを使用する。湿式エッチャントは、通常、ガスまたはプラズマエッチャントよりもはるかに多くの材料をエッチングすることができ、多くの種類のＭＩＭデバイスを迅速に製造するのにより適している場合が多い。しかしながら、湿式エッチャントは、乾式エッチャントおよびプラズマエッチャントよりも、エッチング操作における制御が難しく、しばしば、パターニングする層をオーバーエッチングする可能性がある。オーバーエッチングの確率および程度を制御するために、エッチング操作は、エッチング速度を遅くするようにしばしば調整される。残念なことに、エッチング速度が遅いと、エッチング時間が長くなり、ＭＩＭデバイス用のパターニングされた基板のスループットが低下する。

したがって、高品質ＭＩＭデバイスおよび構造を製造するために使用することができる、改良されたシステムおよび方法の必要性がある。これらおよび他の必要性は、本技術によって対処される。

本技術の実施形態は、金属層上にスカンジウムドープ窒化アルミニウム層を設けることを含む基板処理方法を含む。本方法は、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層の一部をエッチング組成物でエッチングすることをさらに含む。エッチング組成物は、エッチング中の温度が約９０℃以上であることを特徴とする。

さらなる実施形態では、エッチング組成物は硝酸を含まない。さらなる実施形態において、エッチング組成物は、水酸化カリウムおよび水酸化テトラメチルアンモニウムを含まない。さらなる実施形態では、エッチング組成物は、約１１０ｎｍ／分以上のエッチング速度でスカンジウムドープ窒化アルミニウム層をエッチングし、さらなる実施形態では、エッチング組成物は、約１ｎｍ／時間以下のエッチング速度で金属層をエッチングする。さらなる実施形態において、１つまたは複数の開口部を有するパターニングされたフォトレジストがスカンジウムドープ窒化アルミニウム層上に形成され、エッチング組成物は、パターニングされたフォトレジストの１つまたは複数の開口部を通してスカンジウムドープ窒化アルミニウム層の一部をエッチングする。さらに別の実施形態では、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層は、約３０ｍｏｌ％以上のスカンジウムを含む。さらなる実施形態では、金属層はモリブデンを含む。

本技術の実施形態はまた、基板を用意することを含む基板処理方法を含む。基板は、金属層上にスカンジウムドープ窒化アルミニウム層を含む。本方法はまた、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成することを含み、パターニングされたフォトレジスト層は、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層の一部を露出させる１つまたは複数の開口部を含む。本方法は、基板をエッチング溶液と接触させることをさらに含む。このエッチング溶液は、温度が約９０℃以上およびリン酸濃度が約８０質量％以上であることを特徴とする。本方法は、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層の露出部分をエッチング溶液でエッチングすることをさらに含む。

さらなる実施形態では、エッチング溶液は、硝酸、水酸化カリウム、および水酸化テトラメチルアンモニウムを含まない。さらなる実施形態では、エッチング溶液は、金属層に対するスカンジウムドープアルミニウム層のエッチング速度選択比が約１０，０００：１以上であることを特徴とする。さらなる実施形態では、エッチング溶液は、約１１０ｎｍ／分以上の第１のエッチング速度でスカンジウムドープ窒化アルミニウム層をエッチングし、約１ｎｍ／時間以下の第２のエッチング速度で金属層をエッチングする。さらなる実施形態では、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層は、約３０ｍｏｌ％以上のスカンジウムを含む。さらに別の実施形態では、金属層はモリブデンを含む。

本技術の実施形態は、シリコン含有材料と、シリコン含有材料と接触する第１の金属層とを含む構造化基板をさらに含む。構造化基板はまた、第１の金属層と接触するパターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層を含んでもよく、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層は、約３０ｍｏｌ％以上のスカンジウムを含む。構造化基板は、第１の金属層と接触する表面とは反対側の、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層の表面と接触する第２の金属層をさらに含むことができる。

追加の実施形態では、シリコン含有材料は、第１の金属層と接触する酸化ケイ素層と、酸化ケイ素層と接触するシリコン層とを含む。さらなる実施形態では、構造化基板は、シリコン含有材料および第１の金属層と接触するアンドープ窒化アルミニウム層をさらに含む。またさらなる実施形態では、第１の金属層は、非合金モリブデンを含むことができる。さらなる実施形態では、第２の金属層は、モリブデンを含むことができる。さらに別の実施形態では、第１の金属層には、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層の間隙の上方にオーバーエッチングされた凹部が存在しない。

本技術の実施形態は、バルク音響波デバイスなどの圧電材料を含むＭＩＭデバイスを形成する従来の技術と比較して多くの利点を提供する。例えば、本技術の実施形態は、圧電スカンジウムドープ窒化アルミニウム（ＳｃＡＩＮ）層の電極として機能することができる金属層上に形成されたＳｃＡｌＮ層の選択性の高いエッチングを可能にする。選択性の高いエッチングにより、金属のオーバーエッチングをほとんどまたは全く伴わずに、金属層の表面までＳｃＡｌＮ材料を完全にエッチングすることができる。エッチング組成物の選択性が高いため、エッチング組成物の高温でのエッチングが可能になり、エッチング速度が向上し、エッチング操作の時間が短縮され、パターニングされた基板のスループットが増加する。これらおよび他の実施形態は、これらの利点および特徴の多くとともに、以下の説明および添付の図面と併せてより詳細に説明される。

開示される実施形態の性質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって実現され得る。

本技術の実施形態によるスカンジウムドープ窒化アルミニウム材料を選択的にエッチングする方法における例示的な操作を示す図である。 本技術の実施形態による基板構造の部分断面図である。 本技術の実施形態による基板構造の別の部分断面図である。 本技術の実施形態による基板構造の別の部分断面図である。 本技術の実施形態による基板構造の別の部分断面図である。 本技術の実施形態による基板構造の別の部分断面図である。 本技術の実施形態による基板構造の別の部分断面図である。 本技術の実施形態によるＭＩＭデバイスの一部の平面図である。 本技術の実施形態によるＭＩＭデバイスの領域の断面図である。

図のいくつかは、概略図として含まれている。図は例示を目的としたものであり、縮尺通りであると明記されていない限り、縮尺通りであると考えられるべきではないことを理解されたい。加えて、概略図として、図は、理解を助けるために提供されており、現実的な表現と比較してすべての態様または情報を含まないことがあり、例示のために誇張された材料を含むことがある。

図において、同様の構成要素および／または特徴は、同じ数字参照ラベルを有することがある。さらに、同じタイプの様々な構成要素は、同様の構成要素および／または特徴を区別する文字を参照ラベルの後に続けることによって区別されることがある。第１の数字参照ラベルのみが本明細書で使用される場合、説明は、文字接尾辞にかかわらず、同じ第１の数字参照ラベルを有する同様の構成要素および／または特徴のうちのいずれか１つに適用可能である。

圧電金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）デバイスは、デバイスの電極を形成する一対の導電性金属層の間に配置された圧電材料の電気絶縁層を含む。圧電材料内で生成される音響波などの機械的振動は、材料の電界に変化を引き起こし、この電界の変化を電極によって伝播させることができる。逆に、電極によって圧電材料の電界に変化を加えると、圧電材料に機械的振動を生成することができる。圧電材料における電気的励起と機械的励起との間の結合は、電子デバイスにおいて多くの実用的な用途を有する。このような用途の１つは、ＭＩＭデバイスを移動体通信デバイスの多重化可能な送受信モジュールとして機能させることを可能にする音響波共鳴である。これらのＭＩＭ材料で作製されたモジュールは、ミクロンスケール以下に小さくすることができ、携帯電話および他の種類のモバイル機器において、非常にコンパクトな無線およびマイクロ波信号の送受信機を作成することができる。

エレクトロニクス用途の中でも、高帯域のモバイル通信用のＭＩＭデバイスに有用な圧電材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）である。残念ながら、ＭＩＭデバイス製造業者は、アンドープＡｌＮの熱安定性および圧電効率に関して性能限界に達しつつある。彼らは、これらの限界を高めるために、ドープされたＡｌＮ材料に目を向けており、特にスカンジウムドープされた窒化アルミニウム材料（ＳｃＡｌＮ）に注目している。スカンジウムドーピングは、窒化アルミニウムの圧電熱安定性を高め、圧電係数などの追加の圧電特性を向上させることができ、圧電材料をより電力効率のよいものにする。

スカンジウムドーピングのレベルが増加すると、ＭＩＭ構造を効率的に製造するための製造上の課題が生じる。スカンジウムを窒化アルミニウムに導入すると、特に下層の金属電極層にモリブデンが含まれる場合、水酸化カリウム（ＫＯＨ）および水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）などのアルカリ性湿式エッチャントの効果が低下する。アルカリ性湿式エッチャントは、下層の金属に対する、高濃度ドープＳｃＡｌＮのエッチング速度の選択性が低く、多くの場合、金属層がＳｃＡｌＮ材料とともにエッチングされてしまう前にエッチング操作を停止することができない。リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）などの酸性湿式エッチャントは、スカンジウムドーピングレベルが増加するにつれて効率が低下する。酸性湿式エッチャントの効率を高める試みには、リン酸を硝酸（ＨＮＯ₃）と組み合わせることが含まれる。しかしながら、硝酸をリン酸エッチング溶液に導入すると、ＳｃＡｌＮ層をエッチングする選択性が隣接する金属層よりも著しく低下し、アルカリ性湿式エッチャントで見られるものと同様の低選択性の問題が生じる。エッチング組成物がＳｃＡｌＮ層を下層の金属層にまでオーバーエッチングするという懸念により、エッチング速度を低くしてエッチング操作を行い、エッチングの終点をより良好に制御していた。ＳｃＡｌＮ層のエッチング速度を１００ｎｍ／分以下に遅くするために、リン酸含有エッチング溶液の温度は８５℃以下に保たれる。残念ながら、エッチング速度が低下すると、エッチング操作のエッチング時間が長くなる。１μｍ厚のＳｃＡｌＮ層のエッチング操作には、約１０分以上かかり、エッチング操作のための基板のスループットが低下する。

本技術の実施形態は、スカンジウムドープ窒化アルミニウムをエッチングする選択性が隣接する金属線よりも低い湿式エッチング組成物のエッチング効率が低いという問題に対処する。本発明では、硝酸などの追加の強無機酸を含まないリン酸エッチング溶液が、スカンジウムドープ窒化アルミニウムをエッチングする選択性が金属よりも高いことが発見された。高いエッチング選択性は、スカンジウムドーピングのレベルを増加させ、金属層にモリブデンを組み込むことによってさらに増加する。高い選択性により、エッチング溶液がＳｃＡｌＮ層を下層の金属層にまでオーバーエッチングする懸念なしに、約１１０ｎｍ／分以上の高いエッチング速度でエッチング操作を行うことができる。より速いエッチング速度は、エッチング溶液の温度を約９０℃以上に上昇させることによって達成される。

本技術の実施形態は、下層の金属層を大幅に除去することなく、ＳｃＡｌＮエッチング操作の時間を大幅に短縮する。実施形態では、エッチング操作は、１μｍ厚のＳｃＡｌＮ層のエッチングの場合、約５分以下で完了することができる。窒化アルミニウム中のスカンジウムドーピングレベルが約３０ｍｏｌ％以上に増加しても、エッチング時間の短縮を実現することができる。実施形態において、選択性の高いエッチング操作は、エッチング時間を、より低温のエッチング溶液を用いる従来の湿式エッチング操作に必要な時間の約５０％以下に短縮することができる。

図１は、本技術の実施形態による、パターニングされたＭＩＭ構造を形成するための基板処理方法１００における選択された操作を示す。方法１００はまた、前工程、堆積、エッチング、研磨、洗浄、および記載された操作の前に実行され得る任意の操作を含む、本方法の開始前の１つまたは複数の操作を含み得ることを理解されたい。方法１００の実施形態は、記載された操作に具体的に関連付けられても関連付けられなくてもよい１つまたは複数の任意の操作をさらに含むことができる。例えば、記載された操作の多くは、本技術の範囲にも包含される代替の操作および技術を用いて実行されてもよい。

図２Ａ～図２Ｆは、方法１００の操作における様々な時点での基板構造２００の部分断面図を示す。図２Ａ～図２Ｆは、部分的な断面を示しているに過ぎず、基板構造は、図に示されていない様々な特性および態様を有する、任意の数の追加の材料および特徴を含むことができることを理解されたい。また、方法１００におけるすべての操作が基板構造２００に完全に表されているわけではなく、基板構造２００に示されるすべての特徴が方法１００によって明示的に説明される操作によって形成されるわけではないことを理解されたい。

方法１００は、操作１０５において基板を用意することを含むことができる。用意される基板は、シリコン含有基板層２０５と、基板層２０５と接触する第１の金属層２１０と、第１の金属層２１０と接触するスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５とを含む、図２Ａに示される基板２００であってもよい。基板２００はまた、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５上に形成された一時的な第１のフォトレジスト層２２０を含むことができる。

実施形態では、シリコン含有基板層２０５は、ポリシリコンおよび単結晶シリコンを含む１つまたは複数の種類のシリコンで作製されてもよい。さらなる実施形態では、シリコン含有基板層２０５は、酸化ケイ素を含むことができる。さらなる実施形態では、タイプのシリコンの中でも、ポリシリコンまたは単結晶シリコンなどのシリコン材料上に酸化ケイ素を形成または堆積させることができる。さらに追加の実施形態では、シリコン含有基板層２０５は、シリコンウエハのベース層であってもよい。

追加の実施形態では、基板２００は、シリコン含有基板層２０５上に配置されたアンドープ窒化アルミニウム層（ＡｌＮ）を含んでもよい。実施形態では、アンドープＡｌＮ層は、シリコン含有基板層２０５と第１の金属層２１０との間の接着層として機能することができる。追加の実施形態では、アンドープＡｌＮ層は、第１の金属層２１０を形成するためのシード層として機能することもできる。さらなる実施形態では、アンドープＡｌＮ層は、約２００ｎｍ以下、約１７５ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、約１２５ｎｍ以下、約１１０ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約９０ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約７０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、またはそれ未満のゼロでない厚さで形成されてもよい。

さらなる実施形態では、第１の金属層２１０は、金属の中でも、モリブデン、アルミニウム、およびチタンなどの１つまたは複数の金属で作製されてもよい。第１の金属層２１０は、圧電ＭＩＭ構造の電極として機能することができる。さらなる実施形態では、第１の金属層２１０は、非合金モリブデンから作製されてもよい。さらなる実施形態では、第１の金属層２１０は、約２００ｎｍ以下、約１９０ｎｍ以下、約１８０ｎｍ以下、約１７０ｎｍ以下、約１６０ｎｍ以下、約１５０ｎｍ以下、またはそれ未満のゼロでない厚さを有することができる。

追加の実施形態では、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５は、基板２００のＭＩＭ構造においてパターニングされた圧電材料を形成することができる。実施形態において、層２１５は、約５ｍｏｌ％以上、約１０ｍｏｌ％以上、約１５ｍｏｌ％以上、約２０ｍｏｌ％以上、約２５ｍｏｌ％以上、約３０ｍｏｌ％以上、約３２．５ｍｏｌ％以上、約３５ｍｏｌ％以上、約３７．５ｍｏｌ％以上、約４０ｍｏｌ％以上、約４２．５ｍｏｌ％以上、約４５ｍｏｌ％以上、またはそれを上回るレベルのスカンジウムドーピングを含むことができる。追加の実施形態では、スカンジウムは、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５内に均一に分布していてもよい。さらに別の実施形態では、スカンジウムは、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５内で勾配分布を有してもよく、金属層２１０と接触する層２１５の表面が、この接触面の反対側に面する層２１５の表面よりも低いまたは高いスカンジウムレベルを有する。さらなる実施形態では、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５は、約５００ｎｍ以上、約６００ｎｍ以上、約７００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以上、約９００ｎｍ以上、約１０００ｎｍ以上、またはそれを上回る厚さを有してもよい。

さらなる実施形態では、一時的なフォトレジスト層２２０がスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５上に形成され、ＳｃＡｌＮ層のパターニングエッチの準備をする。フォトレジスト層２２０は、パターニングされたフォトレジスト層によって露出されるスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５の部分と接触する湿式エッチング組成物による著しい除去に耐えることができる感光性有機ポリマで作製されてもよい。追加の実施形態では、フォトレジスト層は、エポキシ含有フォトレジスト材料を含むことができる。

方法１００は、操作１１０において、フォトレジスト層２２０をパターニングすることをさらに含む。実施形態において、パターニング操作により、基板２００が湿式エッチング溶液と接触するとエッチングが開始される、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５の表面に露出部分が生成される。図２Ｂは、フォトリソグラフィパターニング操作後にフォトレジスト層２２０に形成されたパターニングされた開口部２２５ａ～２２５ｂを示す。

方法１００は、操作１１５においてスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５をエッチングすることをさらに含む。図２Ｃは、エッチング操作１１５の完了時にスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５に形成されたパターニングされた開口部２３０ａ～２３０ｂの一部を示す。エッチング操作は、パターニングされたフォトレジスト層２２０を含む基板２００を湿式エッチング組成物と接触させることを含むことができる。実施形態では、湿式エッチング組成物は、リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）を含むことができる。さらなる実施形態では、リン酸の濃度は、約８０質量％以上、約８１質量％以上、約８２質量％以上、約８３質量％以上、約８４質量％以上、約８５質量％以上、またはそれを上回ってもよい。エッチング組成物には、金属層２１０に対するスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５の、組成物のエッチング選択性を低下させるいかなる化合物も含まれていなくてもよい。実施形態では、エッチング組成物には、無機酸の中でも、硝酸（ＨＮＯ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、および塩酸（ＨＣｌ）などの他の無機酸が含まれなくてもよい。さらなる実施形態において、エッチング組成物には、有機酸の中でも、ギ酸および酢酸などの有機酸が含まれなくてもよい。さらに追加の実施形態では、エッチング組成物には、アルカリ性化合物の中でも、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、および水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）などのアルカリ性化合物が含まれなくてもよい。さらに別の実施形態では、エッチング組成物は、リン酸と水から構成されていてもよい。

実施形態において、パターニングされた基板２００とエッチング組成物は、約９０℃以上のエッチング組成物温度で接触させることができる。追加の実施形態では、エッチング組成物は、約９５℃以上、約１００℃以上、約１０５℃以上、約１１０℃以上、約１１５℃以上、約１２０℃以上、約１２５℃以上、約１３０℃以上、またはそれを上回る接触温度を特徴とすることができる。エッチング組成物の温度が上昇すると、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５のエッチング速度が上昇する。実施形態では、エッチング操作１１５は、約１１０ｎｍ／分以上、約１２０ｎｍ／分以上、約１３０ｎｍ／分以上、約１４０ｎｍ／分以上、約１５０ｎｍ／分以上、約１６０ｎｍ／分以上、約１７０ｎｍ／分以上、約１８０ｎｍ／分以上、約１９０ｎｍ／分以上、約２００ｎｍ／分以上、またはそれを上回るＳｃＡｌＮエッチング速度を特徴とすることができる。

さらなる実施形態では、スカンジウムドープ窒化アルミニウムの１μｍ厚の層２１５は、フォトレジスト層２２０と接触する頂面から金属層２１０と接触する底面まで、約５分以下、約４分以下、約３分以下、約２分以下、またはそれ未満でエッチングされ得る。対照的に、約１００ｎｍ／分以下のＳｃＡｌＮエッチング速度を特徴とする８５℃以下の低温のエッチング組成物は、約１０分以上で１μｍ厚の層２１５をエッチングする。本技術の実施形態は、選択性が低く、より低温のエッチング組成物を使用するエッチング操作よりも大幅に短いエッチング操作時間を可能にする。実施形態では、エッチング操作は、約半分以下の時間である場合がある。

上述したように、金属層２１０における下層の金属よりもスカンジウムドープ窒化アルミニウムのエッチング組成物に対する選択性が高いため、金属層をオーバーエッチングすることなくエッチング速度を増加させることが可能になる。実施形態では、金属層２１０に対するスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５をエッチングするためのエッチング組成物の選択性は、約１０００：１以上、約５０００：１以上、約１０，０００：１以上、約２５，０００：１以上、約５０，０００：１以上、約７５，０００：１以上、約１００，０００：１以上、またはそれを上回ってもよい。さらなる実施形態では、エッチング組成物の高い選択性は、約１０ｎｍ／時間以下、約５ｎｍ／時間以下、約１ｎｍ／時間以下、約０．５ｎｍ／時間以下、約０．１ｎｍ／時間以下、またはそれ未満の金属層２１０のエッチング速度を特徴とする。実施形態において、エッチング組成物による金属層２１０の低いエッチング速度により、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５の露出領域上のオーバーエッチングされた凹部が防止される。

方法１００はまた、操作１２０において、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５上に一時的なレジスト層２３５を形成することを含むことができる。図２Ｄに示すように、レジスト層２３５は、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５の開口部２３０ａ～２３０ｂを充填し、パターニングされた層２１５の頂面を覆うことができる。さらなる実施形態では、レジスト層２３５は、レジスト層２３５上のパターニングされていない領域に第２の金属層が形成されるのを防止する有機ポリマ材料または他の材料から作製されてもよい。さらに別の実施形態では、レジスト層２３５は、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５上にパターニングされた第２の金属層を続いて形成するために、操作１２５においてフォトリソグラフィによってパターニングされ得るフォトレジスト層であってもよい。

方法１００は、操作１３０において、パターニングされた第２の金属層２４０を形成することをさらに含むことができる。図２Ｅは、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５上に形成された第２の金属層２４０の一部を示す。操作１２５の後に残るレジスト層２３５の除去されていない部分は、第２の金属層２４０の金属の堆積によって、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層２１５の開口部が充填されるのを防止する。追加の操作では、図２Ｆに示すように、レジスト層２３５の除去されていない部分が除去され、基板２００にＭＩＭ構造が形成される。実施形態では、第２の金属層２４０は、金属の中でも、モリブデン、アルミニウム、チタン、白金、およびルテニウムなどの１つまたは複数の金属で作製されてもよい。さらなる実施形態では、第２の金属層２４０は、第１の金属層２１０と同じ金属で作製されてもよい。さらなる実施形態では、第２の金属層２４０は、約１０ｎｍ以下、約９ｎｍ以下、約８ｎｍ以下、約７ｎｍ以下、約６ｎｍ以下、約５ｎｍ以下、約４ｎｍ以下、約３ｎｍ以下、約２ｎｍ以下、約１ｎｍ以下、またはそれ未満の平均表面粗さを有することができる。

本方法の実施形態は、図３Ａに示されるデバイス３００のようなＭＩＭデバイスを形成することができる。実施形態において、デバイス３００は、シリコン層３０４、酸化ケイ素層３０６、窒化アルミニウム接着層３０８、および第１のモリブデン金属層３１０を含むベース基板３０２を含むことができる。さらなる実施形態では、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層３１２および第２のモリブデン金属層３１４を、本方法の実施形態に従って堆積させ、エッチングする。図３Ａは、上層のスカンジウムドープ窒化アルミニウム層３１２または第２のモリブデン金属層３１４のないベース基板３０２を含むデバイス３００の第１の領域「Ａ」を特定する。本図はまた、ベース基板３０２と、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層３１２の部分とを含むが、第２のモリブデン金属層３１４を含まない第２の領域「Ｂ」を特定する。本図は、ベース基板３０２、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層３１２の部分、および第２のモリブデン金属層３１４の部分の３つすべてを含む第３の領域「Ｃ」をさらに特定する。領域「Ａ」、「Ｂ」、および「Ｃ」の断面を図３Ｂに示す。

本技術の実施形態は、スカンジウムドープ窒化アルミニウム層に対する選択性の高いエッチング操作を提供する。選択性の高いエッチングは、隣接する金属層へのＳｃＡｌＮ材料のオーバーエッチングを低減する。さらに、選択性の高いエッチングにより、金属層の広範囲にわたるオーバーエッチングを心配することなく、高いエッチング速度で操作を行うことが可能になる。実施形態において、エッチング操作は、下層の金属層の露出表面にエッチング停止が正確に形成された状態で、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層を形成することができる。このエッチング操作は、オーバーエッチングが懸念される従来のエッチング操作に比べて、大幅に短い時間で行うことができる。多くの場合、本技術によるエッチング操作は、従来のエッチング操作の半分未満の時間で行われる。

前述の説明では、説明の目的で、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために、多数の詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば、特定の実施形態は、これらの詳細の一部がなくても、または追加の詳細があっても実施できることが明らかであろう。例えば、記載された湿式技術から利益を得ることができる他の基板も、本技術で使用することができる。

一部の実施形態を開示してきたが、当業者であれば、実施形態の趣旨から逸脱することなく、様々な修正形態、代替構造、および均等物を使用できることが認識されるであろう。加えて、本技術を不必要に曖昧にすることを回避するために、いくつかのよく知られているプロセスおよび要素については記載されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

値の範囲が提供される場合、文脈上明らかにそうでない場合を除き、その範囲の上限と下限との間にある、下限の単位の最小の端数までの、間に挟まれた各値も、具体的に開示されていることが理解される。記載された範囲内の任意の記載値または未記載の間に挟まれた値と、その記載された範囲内の任意の他の記載値または間に挟まれた値との間の任意のより狭い範囲が包含される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立して範囲内に含まれてもよく、または含まれなくてもよく、より小さい範囲内にいずれかの限界が含まれる、いずれの限界も含まれない、または両方の限界が含まれる各範囲も、記載された範囲内で任意の具体的に除外された限界に従って、本技術の範囲内に包含される。記載された範囲に限界の一方または両方が含まれる場合、それらの含まれる限界のいずれかまたは両方を除外する範囲も含まれる。複数の値がリストに提供されている場合、それらの値のいずれかを包含する、またはそれらの値のいずれかに基づくいかなる範囲も同様に具体的に開示される。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数形の言及を含む。したがって、例えば、「材料（ａ ｍａｔｅｒｉａｌ）」への言及は、複数のそのような材料を含み、「期間（ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ）」への言及は、１つまたは複数の期間および当業者に知られているその等価物への言及を含む、などである。

また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、および「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という単語は、本明細書および以下の特許請求の範囲で使用される場合、述べられた特徴、整数、構成要素、または動作の存在を指定することが意図されているが、これらは、１つまたは複数の他の特徴、整数、構成要素、動作、行為、またはグループの存在または追加を排除しない。

Claims (20)

1. 金属層上にスカンジウムドープ窒化アルミニウム層を設けることと、
   エッチング組成物を用いて前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層の一部をエッチングすることであって、前記エッチング組成物が約８０質量％以上のリン酸を含み、前記エッチング組成物がエッチング中に約９０℃以上の温度を特徴とする、エッチングすることと
   を含む、基板処理方法。
2. 前記エッチング組成物が硝酸を含まない、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記エッチング組成物が水酸化カリウムおよび水酸化テトラメチルアンモニウムを含まない、請求項１に記載の基板処理方法。
4. 前記エッチング組成物が約１１０ｎｍ／分以上のエッチング速度で前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層をエッチングする、請求項１に記載の基板処理方法。
5. 前記エッチング組成物が約１ｎｍ／時間以下のエッチング速度で前記金属層をエッチングする、請求項１に記載の基板処理方法。
6. １つまたは複数の開口部を有するパターニングされたフォトレジストが、前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層上に形成され、前記エッチング組成物が、前記パターニングされたフォトレジストの前記１つまたは複数の開口部を通して前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層の前記一部をエッチングする、請求項１に記載の基板処理方法。
7. 前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層が約３０ｍｏｌ％以上のスカンジウムを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
8. 前記金属層がモリブデンを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
9. 金属層上にスカンジウムドープ窒化アルミニウム層を含む基板を用意することと、
   前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成することであって、前記パターニングされたフォトレジスト層が前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層の一部を露出させる１つまたは複数の開口部を含む、形成することと、
   前記基板をエッチング溶液と接触させることであって、前記エッチング溶液が約９０℃以上の温度および約８０質量％以上のリン酸濃度を特徴とする、接触させることと、
   前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層の前記露出部分を前記エッチング溶液でエッチングすることと
   を含む、基板処理方法。
10. 前記エッチング溶液が硝酸、水酸化カリウムおよび水酸化テトラメチルアンモニウムを含まない、請求項９に記載の基板処理方法。
11. 前記エッチング溶液が前記金属層に対する前記スカンジウムドープアルミニウム層のエッチング速度選択比が約１０，０００：１以上であることを特徴とする、請求項９に記載の基板処理方法。
12. 前記エッチング溶液が約１１０ｎｍ／分以上の第１のエッチング速度で前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層をエッチングし、約１ｎｍ／時間以下の第２のエッチング速度で前記金属層をエッチングする、請求項９に記載の基板処理方法。
13. 前記スカンジウムドープ窒化アルミニウム層が約３０ｍｏｌ％以上のスカンジウムを含む、請求項９に記載の基板処理方法。
14. 前記金属層がモリブデンを含む、請求項９に記載の基板処理方法。
15. シリコン含有材料と、
    前記シリコン含有材料と接触する第１の金属層と、
    前記第１の金属層と接触するパターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層であって、約３０ｍｏｌ％以上のスカンジウムを有する、パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層と、
    前記第１の金属層と接触する表面とは反対側の、前記パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層の表面と接触するパターニングされた第２の金属層と
    を含む、構造化基板。
16. 前記シリコン含有材料が、前記第１の金属層と接触する酸化ケイ素層と、前記酸化ケイ素層と接触するシリコン層とを含む、請求項１５に記載の構造化基板。
17. 前記シリコン含有材料および前記第１の金属層と接触するアンドープ窒化アルミニウム層をさらに含む、請求項１５に記載の構造化基板。
18. 前記第１の金属層が非合金モリブデンを含む、請求項１５に記載の構造化基板。
19. 前記第２の金属層がモリブデンを含む、請求項１５に記載の構造化基板。
20. 前記第１の金属層には、前記パターニングされたスカンジウムドープ窒化アルミニウム層の間隙の上方にオーバーエッチングされた凹部が存在しない、請求項１５に記載の構造化基板。

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