蚀刻用组合物和使用该蚀刻用组合物制造半导体器件的方法技术

本发明专利技术涉及一种蚀刻用组合物，以及包括使用所述蚀刻用组合物的蚀刻工艺的制造半导体器件的方法，所述蚀刻用组合物包含第一无机酸、第一添加剂和溶剂。所述蚀刻用组合物可以使氧化物膜的蚀刻速率最小化同时选择性地去除氮化物膜，并且没有不利地影响器件特性的诸如产生粒子的问题，并且是高选择性的。

A composition for etching and a method for manufacturing semiconductor devices using the composition for etching

The invention relates to an etching composition comprising a first inorganic acid, a first additive and a solvent, and a method for manufacturing semiconductor devices including an etching process using the etching composition. The etching composition can minimize the etching rate of the oxide film while selectively removing the nitride film without adversely affecting device characteristics such as particle generation, and is highly selective.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蚀刻用组合物和使用该蚀刻用组合物制造半导体器件的方法
本专利技术涉及一种蚀刻用组合物，更具体地，涉及一种能够在使氧化物膜的蚀刻速率最小化的同时选择性地去除氮化物膜的高选择性的蚀刻用组合物，并且涉及一种制造半导体器件的方法，该方法包括使用所述蚀刻组合物的蚀刻工艺。
技术介绍
在半导体制造工艺中，代表性的绝缘膜包括诸如二氧化硅膜(SiO2)等的氧化物膜和诸如氮化硅膜(SiNx)等的氮化物膜，它们各自独立地使用或者以一个或多个交替层叠的层使用。此外，这些氧化物膜和氮化物膜也用作用于形成诸如金属线等的导电图案的硬掩模。在用于去除氮化物膜的湿法蚀刻工艺中，通常使用磷酸与去离子水的混合物。添加去离子水以便防止蚀刻速率降低和对氧化物膜的蚀刻选择性的变化；然而，存在的问题是，在通过蚀刻去除氮化物膜的工艺中即使供应的去离子水的量的小改变也会引起缺陷。此外，磷酸是强腐蚀性酸，并且该酸的处理困难。为了解决这些问题，通常已经报道使用同时使用磷酸(H3PO4)与氢氟酸(HF)或硝酸(HNO3)的蚀刻用组合物去除氮化物膜的技术；然而，这些技术反而导致氮化物膜与氧化物膜之间的蚀刻选择性降低。此外，还已知采用包含磷酸与硅酸盐或硅酸的蚀刻用组合物的技术，但是这些技术存在的问题是，硅酸或硅酸盐引起产生粒子，这会不利地影响基底，因此，它们反而不适合半导体制造工艺。图1和图2是示出用于闪存设备的器件分离工艺的工艺横截面图。首先，如图1中所示，在基底10上顺序地形成隧道氧化物膜11、多晶硅膜12、缓冲氧化物膜13和衬垫氮化物膜14，然后选择性地蚀刻多晶硅膜12、缓冲氧化物膜13和衬垫氮化物膜14以形成沟槽。随后，形成旋涂介电(SOD)氧化物膜15直至所述沟槽的间隙被填满，然后，使用衬垫氮化物膜14作为抛光阻挡膜对SOD氧化物膜15进行化学机械抛光(CMP)工艺。接下来，如图2中所示，使用磷酸溶液通过湿法蚀刻去除衬垫氮化物膜14，然后通过洗涤工艺去除缓冲氧化物膜13。由此，在场区域中形成器件分离膜15A。然而，在这种用于去除氮化物膜的湿法蚀刻工艺中使用磷酸的情况下，由于氮化物膜与氧化物膜之间的蚀刻选择性降低，氮化物膜连同SOD氧化物膜被蚀刻，因此，变得难以调节有效场氧化物高度(EFH)。因此，不能确保用于去除氮化物膜的足够的湿法蚀刻时间，或者需要附加工艺，因此，磷酸引起不利地影响器件特性的改变。因此，在目前的情况下，需要一种高选择性的蚀刻用组合物，该蚀刻用组合物在半导体生产工艺中可以相对于氧化物膜选择性地蚀刻氮化物膜，而不具有诸如产生粒子的问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供一种高选择性的蚀刻用组合物和使用该蚀刻用组合物制造半导体器件的方法，所述蚀刻用组合物可以在使氧化物膜的蚀刻速率最小化的同时选择性地去除氮化物膜，而不存在不利地影响器件特性的诸如产生粒子的问题。技术方案本专利技术的一个实施方案提供一种蚀刻用组合物，包含第一无机酸、由化学式1表示的第一添加剂和溶剂。[化学式1]在化学式1中，X可以是O或N；R1至R6可以各自独立地选自氢、C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20烯基、C3-C20环烷基、C1-C20氨基烷基、C6-C20芳基、C1-C20烷基羰基、C1-C20烷基羰氧基和C1-C10氰基烷基；n11可以是0或1；并且当n11是0时，R1至R4中的至少两个可以是C1-C20烷氧基。所述第一无机酸可以是选自硫酸、硝酸、磷酸、硅酸、氢氟酸、硼酸、盐酸、高氯酸和它们的混合物中的一种。所述蚀刻用组合物可以包含0.01重量％至15重量％的所述第一添加剂和70重量％至99重量％的所述第一无机酸，余量为溶剂。所述蚀刻用组合物还可以包含第二添加剂，该第二添加剂包含通过使第二无机酸与硅烷化合物反应制备的硅烷无机酸盐。相对于所述蚀刻用组合物的总量，所述蚀刻用组合物可以包含0.01重量％至15重量％的所述第二添加剂。根据另一实施方案，本专利技术提供一种制造半导体器件的方法，包括使用所述蚀刻用组合物进行的蚀刻工艺。所述蚀刻工艺可以相对于氧化物膜选择性地蚀刻氮化物膜，并且氮化物膜的蚀刻工艺可以在50℃至300℃的温度下进行。有益效果由于根据本专利技术的蚀刻用组合物具有相对于氧化物膜的对氮化物膜的蚀刻选择性高的特征，因此，可以通过控制氧化物膜的蚀刻速率来容易地调节EFH。此外，当使用本专利技术的蚀刻用组合物时，可以防止由于在去除氮化物膜时发生的氧化物膜的蚀刻所引起的氧化物膜的膜质量的损坏或电特性的劣化，同时还可以防止产生粒子，由此可以提高器件特性。因此，本专利技术广泛地适用于各种工艺中，例如，需要相对于氧化物膜选择性去除氮化物膜的半导体制造工艺；用于，例如，闪存设备的器件分离工艺；用于在3D闪存设备中形成管道通道(pipechannel)的工艺；以及在相变存储器中形成二极管的工艺，并且本专利技术可以提高工艺效率。附图说明图1和图2是示出根据常规技术的用于闪存设备的器件分离工艺的工艺横截面图；图3至图5是用于说明用于闪存设备的器件分离工艺的工艺横截面图，所述工艺包括使用根据本专利技术的一个实施方案的蚀刻用组合物的蚀刻工艺；图6至图11是用于说明用于闪存设备的管道通道形成工艺的工艺横截面图，所述工艺包括使用根据本专利技术的一个实施方案的蚀刻用组合物的蚀刻工艺；图12和图13是用于说明用于相变存储器的二极管形成工艺的工艺横截面图，所述工艺包括使用根据本专利技术的另一实施方案的蚀刻用组合物的蚀刻工艺。具体实施方式下文中，详细描述根据本专利技术的蚀刻用组合物和使用该蚀刻用组合物制造半导体的方法。本专利技术可以进行各种修改并且可以包括多种实施方案，因此，将在本专利技术的详细说明中详细描述具体实施方案。然而，这些实施方案仅是示例性的，并且不意在限制本专利技术的范围，并且应当理解的是，本专利技术的技术范围包括对于本领域技术人员显而易见的所有修改、等同物和替换。本专利技术中使用的术语仅用于说明具体实施方案的目的，并且不意在以任何方式限制本专利技术。除非在上下文中另外明确说明，否则单数的表达还包括多数的表达。应当理解的是，本专利技术中使用的术语“包括”、“包含”或“具有”仅意在表示存在本说明书中描述的特征、数值、阶段、动作、构成要素、组成部件或它们的组合，并且它们不表示排除任何其它的特征、数值、阶段、动作、构成要素、组成部件和它们的组合。根据本专利技术的一个实施方案的蚀刻用组合物包含由下面的化学式1表示的第一添加剂，以及溶剂。[化学式1]在化学式1中，X可以是O或N；R1至R6可以各自独立地选自氢、C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20烯基、C3-C20环烷基、C1-C20氨基烷基、C6-C20芳基、C1-C20烷基羰基、C1-C20烷基羰氧基和C1-C10氰基烷基；n11可以是0或1；并且当n11是0时，R1至R4中的至少两个可以是C1-C20烷氧基。当n11是0时，化学式1的添加剂可以由化学式2表示，当n11是1时，可以由化学式3表示。[化学式2][化学式3]在化学式2和化学式3中，X和R1至R6可以以与它们对化学式1定义的相同方式定义。通过具有上述结构，由化学式1表示的第一添加剂可以通过控制在高温蚀刻工艺中产生的硅离子的生长方向并且通过硅离子的封端来提高氮化硅膜和氧化硅膜的蚀刻速度和选择性。此外，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻用组合物，包含：第一无机酸，由化学式1表示的第一添加剂，以及溶剂，[化学式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.26 KR 10-2016-0178754;2016.12.26 KR 10-2011.一种蚀刻用组合物，包含：第一无机酸，由化学式1表示的第一添加剂，以及溶剂，[化学式1]在化学式1中，X是O或N，R1至R6各自独立地选自氢、C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20烯基、C3-C20环烷基、C1-C20氨基烷基、C6-C20芳基、C1-C20烷基羰基、C1-C20烷基羰氧基和C1-C10氰基烷基，n11是0或1。2.根据权利要求1所述的蚀刻用组合物，其中，当n11是0时，R1至R4中的至少两个是C1-C20烷氧基。3.根据权利要求1所述的蚀刻用组合物，其中，所述第一无机酸是选自硫酸、硝酸、磷酸、硅酸、氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴宰完，林廷训，李珍旭，
申请(专利权)人：秀博瑞殷株式公社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR