用于在半导体器件的制造过程中选择性除去氮化硅的蚀刻溶液制造技术

本文描述的是包含水，磷酸溶液(水性的)和含羟基溶剂的蚀刻溶液。这样的组合物可用于在微电子器件制造过程中从其上具有氮化硅和氧化硅的微电子器件相对于氧化硅选择性除去氮化硅。

【技术实现步骤摘要】
用于在半导体器件的制造过程中选择性除去氮化硅的蚀刻溶液相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年6月5日提交的美国临时专利申请号62/515,351的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及用于半导体器件制造的水性磷酸蚀刻溶液。更具体地，本专利技术提供了水性磷酸蚀刻溶液，其表现出氮化硅-氧化硅复合半导体器件中的氮化硅膜相对于二氧化硅膜的增加的蚀刻选择性。氮化硅在半导体工业中被广泛用作屏障层或顶层以防止污染物扩散到半导体器件中。它也被用作硅的局部氧化(LOCOS)工艺中的选择性氧化屏障，以允许在需要的区域中发生氧化以提供晶体管隔离。氮化硅是基本上惰性的、致密的且难以蚀刻的。可以使用氢氟酸和缓冲氧化物蚀刻剂，但蚀刻速率即使在高温下也通常缓慢，并且光致抗蚀剂经常受到极端蚀刻条件的不利影响。另一个问题是当在蚀刻溶液中使用磷酸时，磷酸蚀刻二氧化硅和氮化硅两者。当需要氮化硅的选择性蚀刻时，这种共蚀刻是不期望的。例如，美国专利号5,472,562教导了向磷酸、氢氟酸和硝酸的蚀刻溶液中加入可溶性硅化合物将有助于相对于硅和二氧化硅的氮化硅蚀刻的选择性。然而，额外的氢氟酸和硝酸的存在是不期望的，并且在许多情况下对半导体工艺是有害的。本领域公开的其它工艺提供了剥离组合物，其具有被添加以改变组合物的蚀刻特性的硅。通常，这可以通过向加热的磷酸溶液添加诸如硅晶片的固体含硅材料来实现。由于消化硅晶片所需的时间长度和未溶解的颗粒在蚀刻溶液中的存在，这种工艺是不期望的。而且，加热的工艺伴随发生其自身的一组问题，例如需要特殊设备来容纳蒸气。因此，本领域仍然需要相对于SiO2具有对SiN的高选择性的改进的蚀刻溶液。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了适用于从微电子器件相对于氧化硅选择性除去氮化硅的蚀刻溶液，该蚀刻溶液包含：水；磷酸溶液(水性的)；和含羟基溶剂，其可以是水混溶性(或水溶性)溶剂。蚀刻溶液可以任选地包含表面活性剂，例如非离子表面活性剂。另一方面，本专利技术提供了在包含氮化硅和二氧化硅的复合半导体器件上选择性地提高氮化硅相对于二氧化硅的蚀刻速率的方法，所述方法包括以下步骤：使所述包含氮化硅和二氧化硅的复合半导体器件与包含磷酸和含羟基溶剂的水性组合物接触；以及在所述氮化硅被至少部分地除去之后清洗所述复合半导体器件，其中氮化硅相对于二氧化硅的蚀刻选择性为约50至约500或更高或者约200至约500。本专利技术的实施方式可以单独或彼此组合使用。附图说明图1是说明包含不同类型的溶剂的组合物的Si3N4和SiO2蚀刻速率的图；图2是说明对于图1的组合物的蚀刻选择性Si3N4/SiO2的图；图3是说明包含不同类型的溶剂的组合物的Si3N4和SiO2蚀刻速率的图；图4是说明对于图3的组合物的蚀刻选择性Si3N4/SiO2的图；图5是说明包含不同类型的溶剂的组合物的Si3N4和SiO2蚀刻速率的图；和图6是说明对于图5的组合物的蚀刻选择性Si3N4/SiO2的图。具体实施方式本文引用的所有参考文献(包括出版物、专利申请和专利)通过引用并入本文，如同每篇参考文献被单独且具体地指出通过引用并入本文并且在本文中全文阐述一样。除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述本专利技术的上下文中(特别是在下文的权利要求的上下文中)使用术语“一个/一种(a/an)”和“该/所述(the)”以及类似的指称被解释为涵盖单数和复数两者。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”被解释为开放式术语(即，意指“包括但不限于”)。除非本文另外指出，否则本文中数值范围的记载仅仅意在作为单独提及落入该范围内的每个单独数值的简写方法，并且每个单独数值被引入到说明书中，如同其在本文中单独记载一样。除非本文另有指示或者与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅旨在更好地说明本专利技术，并且不对本专利技术的范围施加限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的要素对于本专利技术的实施是必要的。在说明书和权利要求书中使用术语“包含”包括更窄的语言“基本上由......组成”和“由...组成”。本文描述了本专利技术的优选实施方式，包括专利技术人已知用于实施本专利技术的最佳模式。在阅读前面的描述之后，那些优选实施方式的变化对于本领域的普通技术人员可以变得显而易见。本专利技术人期望技术人员适当地采用这样的变化，并且本专利技术人想要本专利技术以不同于本文具体描述的方式来实施。因此，本专利技术包括可适用的法律所允许的所附权利要求书中记载的主题的所有修改方式和等同方式。此外，除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾，否则本专利技术涵盖上述要素在其所有可能变化中的任何组合。本专利技术一般地涉及可用于在微电子器件制造过程中从其上具有氮化硅和氧化硅的微电子器件相对于氧化硅选择性除去氮化硅的组合物。为了便于说明，“微电子器件”对应于半导体衬底、平板显示器、相变存储器件、太阳能电池板和包括太阳能衬底、光伏器件和微机电系统(MEMS)的其他产品，其经制造以用于微电子，集成电路或计算机芯片应用。太阳能衬底包括但不限于硅、非晶硅、多晶硅、单晶硅、CdTe、硒化铜铟、硫化铜铟和镓上砷化镓。太阳能衬底可以是掺杂的或不掺杂的。应理解，术语“微电子器件”并不意味着以任何方式进行限制，并且包括最终将成为微电子器件或微电子组件的任何衬底。如本文所定义，“低k介电材料”对应于用作层状微电子器件中的介电材料的任何材料，其中该材料具有小于约3.5的介电常数。优选地，低k介电材料包括低极性材料，例如含硅有机聚合物、含硅杂化有机/无机材料、有机硅酸盐玻璃(OSG)、TEOS、氟化硅酸盐玻璃(FSG)、二氧化硅和碳掺杂氧化物(CDO)玻璃。应认识到，低k介电材料可以具有不同的密度和不同的孔隙率。如本文所定义的，术语“屏障材料”对应于本领域中用于密封金属线(例如铜互连)以最小化所述金属(例如铜)扩散到介电材料中的任何材料。优选的屏障层材料包括钽、钛、钌、铪和其他难熔金属以及它们的氮化物和硅化物。“基本上不含”在本文中定义为小于0.001重量％。“基本上不含”还包括0.000重量％。术语“不含”是指0.000重量％。如本文所使用的，“约”旨在对应于所陈述值的±5％。在所有这样的组合物中(其中根据包括零下限的重量百分比范围讨论组合物的特定组分)，应理解，这样的组分可以存在或不存在于组合物的各种具体实施方式中，且在存在这样的组分的情况下，基于其中使用这样的组分的组合物的总重量，它们可以以低至0.001重量％的浓度存在。在该方面的广泛实践中，本专利技术的蚀刻溶液包含水、磷酸和含羟基溶剂；基本上由水、磷酸和含羟基溶剂组成；或由水、磷酸和含羟基溶剂组成。在一些实施方式中，将本文公开的蚀刻溶液组合物配制为基本上不含以下化学化合物中的至少一种：过氧化氢和其他过氧化物、铵离子、氟离子和磨料。在其他实施方式中，将本文公开的蚀刻溶液组合物配制为不含以下化学化合物中的至少一种：过氧化氢和其他过氧化物、铵离子、氟离子和磨料。本专利技术的组合物可以不含下列化学化合物中的至少一种：硫酸、氢氟酸、六氟硅酸、氟化铵、盐酸，硝酸。在本专利技术的一些组合物中，组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于从微电子器件相对于氧化硅选择性除去氮化硅的蚀刻溶液，所述蚀刻溶液包含：水；磷酸；和含羟基溶剂。

【技术特征摘要】
2017.06.05 US 62/515,351;2018.05.25 US 15/990,0001.一种适用于从微电子器件相对于氧化硅选择性除去氮化硅的蚀刻溶液，所述蚀刻溶液包含：水；磷酸；和含羟基溶剂。2.根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述含羟基溶剂选自烷二醇或多元醇、二醇、烷氧基醇、饱和脂肪族一元醇、不饱和非芳香族一元醇和含环结构的醇。3.根据权利要求1或2所述的蚀刻溶液，其中所述含羟基溶剂是所述烷二醇或多元醇并且选自2-甲基-1,3-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇和频哪醇。4.根据前述权利要求任一项所述的蚀刻溶液，其中所述含羟基溶剂是所述二醇并且选自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇和四乙二醇。5.根据前述权利要求任一项所述的蚀刻溶液，其中所述含羟基溶剂是所述烷氧基醇并且选自3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、3-甲氧基-1-丁醇、1-甲氧基-2-丁醇和二醇单醚。6.根据前述权利要求任一项所述的蚀刻溶液，其中所述含羟基溶剂是所述饱和脂肪族一元醇并且选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、2-戊醇、叔戊醇和1-己醇。7.根据前述权利要求任一项所述的蚀刻溶液，其中所述含羟基溶剂是所述不饱和非芳香族一元醇并且选自烯丙醇、炔丙醇、2-丁烯醇、3-丁烯醇和4-戊烯-2-醇。8.根据前述权利要求任一项所述的蚀刻溶液，其中所述含羟基溶剂是所述二醇单醚并且选自乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单正丙醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单正...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翊嘉，刘文达，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US