磷酸蚀刻剂的添加剂制造技术

本发明专利技术公开了用于选择性地蚀刻氮化硅到氧化硅的湿蚀刻剂和其添加剂的组合物的实施例。在一个示例中，磷酸蚀刻剂的添加剂的组合物包括抑制剂和分散剂。抑制剂可吸收在氧化硅表面上，并且能够抑制磷酸蚀刻剂对氧化硅表面的蚀刻。分散剂能够与磷酸蚀刻剂与氧化硅和氮化硅中的至少一种之间反应的副产物进行反应，并降低磷酸蚀刻剂的粘度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磷酸蚀刻剂的添加剂
技术介绍
本公开的实施例涉及湿蚀刻剂的组合物和使用其的湿法蚀刻工艺。湿法蚀刻(用于制造半导体器件的常用制造工艺)是使用液体化学品(湿蚀刻剂)从晶片去除材料的材料去除工艺。湿法蚀刻工艺涉及多种化学反应，其消耗原始反应物并产生新的反应物。湿法蚀刻工艺中的一个重要考虑因素是蚀刻剂的选择性。蚀刻剂不仅攻击被去除的材料，而且还攻击也暴露于蚀刻剂的其他材料(例如，掩模和衬底)。蚀刻剂的选择性是指其仅去除用于蚀刻的材料的能力，同时保留其他材料的完整性。因此，理想的蚀刻剂需要具有高选择性，即，其对被蚀刻的材料的蚀刻速率必须远高于其对其他暴露材料的蚀刻速率。
技术实现思路
本文公开了用于选择性地蚀刻氮化硅到氧化硅的湿蚀刻剂和其添加剂的组合物的实施例。在一个示例中，磷酸蚀刻剂的添加剂的组合物包括抑制剂和分散剂。抑制剂可吸收在氧化硅的表面上，并且能够抑制磷酸蚀刻剂对氧化硅表面的蚀刻。分散剂能够与磷酸蚀刻剂与氧化硅和氮化硅中的至少一种之间反应的副产物进行反应，并降低磷酸蚀刻剂的粘度。在另一示例中，用于选择性地蚀刻氮化硅到氧化硅的湿蚀刻剂的组合物包括磷酸、具有通式SiR3—N+的第一有机硅烷、表面活性剂和具有通式SiR3—Cl-的第二有机硅烷。在又一个示例中，公开了一种用于选择性地蚀刻氮化硅到氧化硅的方法。交替地沉积多个氮化硅层和多个氧化硅层。穿过多个氮化硅层和多个氧化硅层蚀刻开口。将添加剂添加到包含磷酸的湿蚀刻剂中。添加剂包括具有通式SiR3—N+和重量浓度大于约0.3％的第一有机硅烷、重量浓度为约0.03％的表面活性剂、以及具有通式SiR3—Cl-和重量浓度大于约4％的第二有机硅烷。具有添加剂的蚀刻剂穿过开口施加到多个氮化硅层和多个氧化硅层。附图说明并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本公开的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本公开。图1A-1C示出了根据本公开的一些实施例的用于形成3D存储器件的示例性制造工艺。图2示出了根据本公开的一些实施例的穿过开口施加到交错的氮化硅和氧化硅层的湿蚀刻剂的化学流动体。图3-4示出了根据本公开的一些实施例的使用磷酸蚀刻剂与具有抑制剂和分散剂的添加剂选择性地蚀刻氮化硅至氧化硅的示例性机制。图5示出了根据本公开的一些实施例的抑制剂的重量浓度对氧化硅的蚀刻速率的影响的示例性结果。图6示出了根据本公开的一些实施例的温度以及抑制剂和分散剂的添加对蚀刻剂的粘度的影响的示例性结果。图7示出了根据本公开的一些实施例的用于选择性地蚀刻氮化硅至氧化硅的示例性方法的流程图。将参考附图来描述本公开的实施例。具体实施方式尽管对具体配置和布置进行了讨论，但应当理解，这只是出于示例性目的而进行的。相关领域中的技术人员将认识到，可以使用其它配置和布置而不脱离本公开的精神和范围。对相关领域的技术人员显而易见的是，本公开还可以用于多种其它应用中。要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一个实施例。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分取决于上下文，诸如“一”或“所述”的术语可以被理解为传达单数使用或传达复数使用。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。应当容易理解，本公开中的“在…上”、“在…之上”和“在…上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在…上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在…之上”或“在…上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层(即，直接在某物上)的含义。此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向(旋转90度或在其它取向)，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。如本文中使用的，术语“衬底”是指向其上增加后续材料的材料。可以对衬底自身进行图案化。增加在衬底的顶部上的材料可以被图案化或可以保持不被图案化。此外，衬底可以包括宽范围的半导体材料，例如硅、锗、砷化镓、磷化铟等。替代地，衬底可以由诸如玻璃、塑料或蓝宝石晶圆的非导电材料制成。如本文中使用的，术语“层”是指包括具有厚度的区域的材料部分。层可以在下方或上方结构的整体之上延伸，或者可以具有小于下方或上方结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均质或非均质连续结构的区域。例如，层可以位于在连续结构的顶表面和底表面之间或在顶表面和底表面处的任何水平面对之间。层可以水平、竖直和/或沿倾斜表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一个或多个层，和/或可以在其上、其上方和/或其下方具有一个或多个层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和接触层(其中形成互连线和/或通孔触点)和一个或多个电介质层。如本文使用的，术语“标称/标称地”是指在生产或过程的设计阶段期间设置的针对部件或过程操作的特性或参数的期望或目标值，以及高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可能是由于制造过程或容限中的轻微变化导致的。如本文使用的，术语“大约”指示可以基于与主题半导体器件相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术节点，术语“大约”可以指示给定量的值，其例如在值的10％-30％(例如，值的±10％、±20％或±30％)内变化。如本文所使用的，术语“3D存储器件”指的是在横向取向的衬底上具有垂直取向的存储单元晶体管串(在本文中称为“存储器串”，例如NAND存储器串)使得存储器串相对于衬底在垂直方向上延伸的半导体器件。如本文所使用的，术语“垂直/垂直地”意味着标称上正交于衬底的横向表面。在制造一些半导体器件中，某些工艺需要选择性蚀刻氮化硅到氧化硅，例如用于制造一些3D存储器件的栅极替换工艺。图1A-1C示出了根据本公开的一些实施例的用于形成3D存储器件的示例性制造工艺。如图1A所示，根据一些实施例，在衬底102上形成交错的氧化硅层104和氮化硅层106。衬底102可包括硅(例如，单晶硅)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、锗(Ge)、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗(GOI)或任何其他合适的材料。在一些实施例中，衬底102是减薄的衬底(例如，半导体层)，其通过研磨、蚀刻、化学机械抛光(CMP)或其任何组合而减薄。可以使用一种或多种薄膜沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸蚀刻剂的添加剂的组合物，包括：抑制剂，其可吸收在氧化硅的表面上并且能够抑制所述磷酸蚀刻剂对所述氧化硅的表面的蚀刻；以及分散剂，其能够与所述磷酸蚀刻剂与氧化硅和氮化硅中的至少一种之间反应的副产物进行反应，并降低所述磷酸蚀刻剂的粘度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磷酸蚀刻剂的添加剂的组合物，包括：抑制剂，其可吸收在氧化硅的表面上并且能够抑制所述磷酸蚀刻剂对所述氧化硅的表面的蚀刻；以及分散剂，其能够与所述磷酸蚀刻剂与氧化硅和氮化硅中的至少一种之间反应的副产物进行反应，并降低所述磷酸蚀刻剂的粘度。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述分散剂包括：第一有机硅烷；以及表面活性剂。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述第一有机硅烷具有通式SiR3—N+。4.根据权利要求3所述的组合物，其中R是甲基、乙烯基、烷基、苯基、乙基或丙基。5.根据权利要求2-4中任一项所述的组合物，其中所述第一有机硅烷的重量浓度大于约0.2％。6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述第一有机硅烷的重量浓度大于约0.3％。7.根据权利要求2-6中任一项所述的组合物，其中所述表面活性剂的重量浓度大于约0.02％。8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述表面活性剂的重量浓度为约0.03％。9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其中所述磷酸蚀刻剂的粘度在相同温度下降低至不大于磷酸的粘度。10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述磷酸蚀刻剂的粘度在20℃下不大于约45mPa.s。11.根据权利要求1-10中任一项所述的组合物，其中所述抑制剂包括第二有机硅烷。12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述第二有机硅烷包括具有通式SiR3—Cl-的有机氯硅烷。13.根据权利要求12所述的组合物，其中R是甲基、乙烯基、烷基、苯基、乙基或丙基。14.根据权利要求11-13中任一项所述的组合物，其中所述第二有机硅烷的重量浓度大于约3％。15.根据权利要求14所述的组合物，其中所述第二有机硅烷的重量浓度大于约4％。16.一种用于选择性地蚀刻氮化硅到氧化硅的湿蚀刻剂的组合物，包括：磷酸；具有通式SiR3—N+的第一有机硅烷；表面活性剂；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐融，孙文斌，苏界，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42