高选择比氮化硅蚀刻液、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种高选择比氮化硅蚀刻液、其制备方法及应用。该蚀刻液包括以下质量分数的组分：75％‑85％的磷酸、0.1％‑12％的化合物A和3％‑24％的水，所述的质量分数为各组分质量占各组分总质量的百分比。本发明专利技术的蚀刻液对氧化硅和氮化硅的蚀刻速率选择比适当、能够选择性地去除氮化物膜、提升蚀刻液的寿命且能适应层叠结构层数的增加。

【技术实现步骤摘要】
高选择比氮化硅蚀刻液、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种高选择比氮化硅蚀刻液、其制备方法及应用。
技术介绍
诸如氧化硅(SiO2)膜的氧化物膜和诸如氮化硅(SiNx)膜的氮化物膜是代表性的绝缘体膜，并且在半导体制造过程中，氧化硅膜或氮化硅膜可单独使用或以层叠体(laminate)的形式使用，在层叠体中一层或多层薄膜交替堆叠。此外，氧化物膜或氮化物膜也用于形成诸如金属布线的导电图案的硬掩模。在用于去除氮化物膜的湿式蚀刻工艺中，通常使用磷酸水溶液。单独的磷酸水溶液存在很多问题，诸如：氧化硅和氮化硅的蚀刻速率选择比不当，工艺过程中短时间内溶液中颗粒和沉淀较多，导致药水寿命短，无法适应层叠结构的层数增加等。为了解决这些问题，亟需考虑在磷酸水溶液中增加添加剂，以提升磷酸水溶液的蚀刻能力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有的去除氮化物膜的湿式蚀刻工艺中使用磷酸水溶液进行蚀刻时，氧化硅和氮化硅的蚀刻速率选择比不当、工艺过程中短时间内溶液中颗粒和沉淀较多导致药水寿命短、无法适应层叠结构的层数增加等缺陷，而提供了一种高选择比氮化硅蚀刻液、其制备方法及应用。使用该蚀刻液进行蚀刻时氧化硅和氮化硅的蚀刻速率选择比适当、能够选择性地去除氮化物膜、提升蚀刻液的寿命且能适应层叠结构层数的增加。本专利技术通过以下技术方案来解决上述技术问题。本专利技术提供了一种蚀刻液组合物，其包括以下质量分数的组分：75％-85％的磷酸、0.1％-12％的化合物A和3％-24％的水，所述的质量分数为各组分质量占各组分总质量的百分比；在上述蚀刻液组合物中，所述的水可为去离子水、蒸馏水、纯水和超纯水中的一种或多种。在上述蚀刻液组合物中，所述的蚀刻液组合物可为用于蚀刻氮化硅膜的蚀刻液组合物。所述的蚀刻可在氧化硅膜存在下进行。所述的氮化硅膜可为在图案化的硅半导体晶片上形成的氮化硅膜。所述的氮化硅膜的厚度可为所述的氧化硅膜可为在图案化的硅半导体晶片上形成的氧化硅膜。所述的氧化硅膜的厚度可为在一个实施方案中，当所述的蚀刻在氧化硅膜存在下进行时，所述的氧化硅膜和所述的氮化硅膜为氧化硅膜和氮化硅膜的层叠结构。所述的层叠结构中，所述的氧化硅膜的厚度可为所述的氮化硅膜的厚度可为所述的层叠结构中，所述的层叠结构的层数可为10～200层，例如32层、64层、128层或192层。在上述蚀刻液组合物中，所述的磷酸的质量分数可为77％、78％、81％、84％或85％。在上述蚀刻液组合物中，所述的化合物A的质量分数可为0.5％-10％，例如1.0％-9.5％，还例如4.5％。在上述蚀刻液组合物中，所述的蚀刻液组合物可仅包含所述的磷酸、所述的化合物A和所述的水。在上述蚀刻液组合物中，所述的蚀刻液组合物可由以下任一方案组成：方案一：所述的蚀刻液组合物由4.50％的化合物A、81％的磷酸和14.5％的水组成；方案二：所述的蚀刻液组合物由1.0％的化合物A、84％的磷酸和15％的水组成；方案三：所述的蚀刻液组合物由9.50％的化合物A、78％的磷酸和12.5％的水组成；方案四：所述的蚀刻液组合物由0.50％的化合物A、85％的磷酸和14.5％的水组成；方案五：所述的蚀刻液组合物由10.0％的化合物A、77％的磷酸和13％的水组成。本专利技术还提供了一种上述蚀刻液组合物的制备方法，其包括如下步骤：将所述的磷酸、所述的化合物A和所述的水混合，得所述的蚀刻液组合物即可。在上述制备方法中，所述的混合的温度可为室温。在一个实施方案中，所述的制备方法包含如下步骤：所述的化合物A加入所述的磷酸和所述的水中，得所述的蚀刻液组合物即可。在所述的磷酸和水中，所述的磷酸的质量分数优选85％。本专利技术还提供了一种上述蚀刻液组合物在蚀刻氮化硅膜中的应用。所述的氮化硅膜的定义可如上所述。在上述应用中，上述蚀刻可在氧化硅膜存在下进行，所述的氧化硅膜的定义可如上所述。在上述应用中，所述的蚀刻温度可为140℃～161℃。在上述应用中，所述的蚀刻时间可为600秒～6000秒，例如720秒。本专利技术中，如无特殊说明，“室温”是指10-40℃。本专利技术还提供了一种化合物在A制备蚀刻液中的应用；在所述的化合物A在制备蚀刻液中的应用中，所述的化合物A在所述的蚀刻液中的质量分数可为0.1％-12％，例如0.5％-10％，又例如1.0％-9.5％，还例如4.5％。在所述的化合物A在制备蚀刻液的中应用中，所述的蚀刻液可包含磷酸，所述的磷酸在所述的蚀刻液中的质量分数可为75％-85％，例如77％、78％、81％、84％或85％。在所述的化合物A在制备蚀刻液中的应用中，所述的蚀刻液可包含水，所述的水在所述的蚀刻液中的质量分数可为3％-24％。在所述的化合物A在制备蚀刻液中的应用中，所述的蚀刻液可为用于蚀刻氮化硅膜的蚀刻液，所述的蚀刻可在氧化硅膜存在下进行。所述的氮化硅膜和所述的氧化硅膜的定义可如上所述。在所述的化合物A在制备蚀刻液中的应用中，所述的蚀刻液可由以下任一方案组成：方案A：所述的蚀刻液由4.50％的化合物A、81％的磷酸和14.5％的水组成；方案B：所述的蚀刻液由1.0％的化合物A、84％的磷酸和15％的水组成；方案C：所述的蚀刻液由9.50％的化合物A、78％的磷酸和12.5％的水组成；方案D：所述的蚀刻液由0.50％的化合物A、85％的磷酸和14.5％的水组成；方案E：所述的蚀刻液由10.0％的化合物A、77％的磷酸和13％的水组成。在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术所用试剂和原料均市售可得。本专利技术的积极进步效果在于：使用本专利技术的蚀刻液进行蚀刻时氧化硅和氮化硅的蚀刻速率选择比适当、能够选择性地去除氮化物膜、提升蚀刻液的寿命且能适应层叠结构层数的增加。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。1.蚀刻液的制备化合物A的结构：化合物B的结构：化合物A和化合物B的制备方法参照CN110431204A；在室温下，在纯磷酸原料中分别加入化合物A或B，得实施例1-5以及对比例1中的蚀刻液；对比例2中的蚀刻液为纯磷酸原料。本专利技术中所用纯磷酸原料均为质量百分比为85％的浓磷酸。若是其他浓度的浓磷酸，可通过计算等量转化为该浓度的浓磷酸的用量。2.蚀刻实验(1)蚀刻速率的检测方法蚀刻对象：氧化硅膜和氮化硅膜；其中两种膜材分别为在图案化的硅半导体晶片上形成沉积厚度为的氧化硅膜(SiOx)和在图案化的硅半导体晶片上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻液组合物，其特征在于，其包括以下质量分数的组分：75％-85％的磷酸、0.1％-12％的化合物A和3％-24％的水，所述的质量分数为各组分质量占各组分总质量的百分比；/n

【技术特征摘要】
1.一种蚀刻液组合物，其特征在于，其包括以下质量分数的组分：75％-85％的磷酸、0.1％-12％的化合物A和3％-24％的水，所述的质量分数为各组分质量占各组分总质量的百分比；





2.如权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述的水为去离子水、蒸馏水、纯水和超纯水中的一种或多种；
和/或，所述的蚀刻液组合物为用于蚀刻氮化硅膜的蚀刻液组合物；
和/或，所述的磷酸的质量分数为77％、78％、81％、84％或85％；
和/或，所述的化合物A的质量分数为0.5％-10％；
和/或，所述的蚀刻液组合物由所述的磷酸、所述的化合物A和所述的水组成。


3.如权利要求2所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述的化合物A的质量分数为1.0％-9.5％；
和/或，当所述的蚀刻液组合物为用于蚀刻氮化硅膜的蚀刻液组合物时，所述的蚀刻在氧化硅膜存在下进行；
和/或，所述的氮化硅膜为在图案化的硅半导体晶片上形成的氮化硅膜；
和/或，所述的氮化硅膜的厚度为


4.如权利要求3所述的蚀刻液组合物，其特征在于，当所述的蚀刻液组合物为用于蚀刻氮化硅膜的蚀刻液组合物时，当所述的蚀刻在氧化硅膜存在下进行时，所述的氧化硅膜为在图案化的硅半导体晶片上形成的氧化硅膜；
和/或，所述的氧化硅膜的厚度为
和/或，所述的氧化硅膜和所述的氮化硅膜为氧化硅膜和氮化硅膜的层叠结构，所述的层叠结构的层数可为10～200层。


5.如权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述的蚀刻液组合物由以下任一方案组成：
方案一：
所述的蚀刻液组合物由4.50％的化合物A、81％的磷酸和14.5％的水组成；
方案二：
所述的蚀刻液组合物由1.0％的化合物A、84％的磷酸和15％的水组成；
方案三：
所述的蚀刻液组合物由9.50％的化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：王溯，孙红旗，季峥，刘金霞，黄桂华，张怡，
申请(专利权)人：上海新阳半导体材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31