刻蚀用组合物、刻蚀绝缘体的方法和制造半导体器件的方法以及新型化合物技术

一种蚀刻组合物，其包括磷酸、磷酸酐、由以下式1表示的化合物、以及除式1表示的化合物之外的包含至少一个硅(Si)原子的硅烷化合物，[式1]

【技术实现步骤摘要】
刻蚀用组合物、刻蚀绝缘体的方法和制造半导体器件的方法以及新型化合物相关申请的交叉引用本申请要求于2019年5月30日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2019-0063737号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及蚀刻组合物、蚀刻绝缘膜的方法、以及制造半导体器件的方法，特别涉及具有高选择比且能够在最小化氧化物膜的蚀刻速率的同时选择性去除氮化物膜的蚀刻组合物。此外，本专利技术涉及适合用作蚀刻组合物的添加剂的硅烷化合物。
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膜，并且在半导体制造工艺中，氧化硅膜或氮化硅膜单独使用或以其中一种或多种薄膜交替堆叠的形式使用。此外，氧化物膜或氮化物膜也用作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法蚀刻工艺中，通常使用磷酸和去离子水的混合物。添加去离子水是为了防止蚀刻速率的降低和相对于氧化膜的氮化膜的蚀刻选择性的变化。然而，存在的问题是，即使供应的去离子水的量发生微小变化，在氮化物膜蚀刻去除工艺中也会出现缺陷。此外，磷酸是强酸和腐蚀性的，因此导致处理上的困难。为了解决这样的问题，存在一种传统上已知的使用在磷酸(H3PO4)中包含氟酸(HF)、硝酸(HNO3)等的蚀刻组合物去除氮化物膜的技术。然而，该技术导致氮化膜相对于氧化膜的蚀刻选择比的降低。此外，还已知使用磷酸和硅酸盐(silicate)或使用包含硅酸的蚀刻组合物去除氮化物膜的技术；然而，硅酸或硅酸盐存在产生可能影响基板的颗粒的问题，因此在不适合半导体制造工艺。同时，当将磷酸用于湿法蚀刻工艺以去除氮化物膜时，由于氮化物膜和氧化物膜之间的蚀刻选择比降低，不仅蚀刻氮化物膜而且蚀刻SOD氧化物膜，因此难以调节有效场氧化物高度(EFH)。因此，可能无法确保足够的用于去除氮化物膜的湿蚀刻时间，或者可能需要额外的工艺，这会导致器件特性的改变并对其产生不利影响。因此，目前需要一种具有高选择比的蚀刻组合物，其相对于氧化物膜选择性地蚀刻氮化物膜，并且在半导体制造工艺中不存在诸如产生颗粒的问题。同时，作为添加到常规蚀刻组合物中的添加剂的硅烷类添加剂具有太低的溶解度以至于不能确保最佳溶解度，从而导致在蚀刻溶液组合物中发生颗粒沉淀和基板的异常生长。这样的颗粒可能残留在硅基板上，从而导致在其上实施的器件的缺陷或导致在蚀刻或洗涤过程中使用的设备的故障。
技术实现思路
本专利技术的一方面在于提供一种具有高选择比的蚀刻组合物，其可以在最小化氧化物膜的蚀刻速率的同时选择性地去除氮化物膜，而不会引起对器件特性具有不利影响的诸如颗粒产生的问题。本专利技术的另一方面在于提供一种具有优异的存储稳定性的蚀刻组合物。本专利技术的又一方面在于提供一种使用该蚀刻组合物的绝缘膜的蚀刻方法以及一种用于制造半导体器件的方法。根据本专利技术的一个方面，蚀刻组合物包括磷酸、磷酸酐、由以下式1表示的化合物、以及除式1表示的化合物之外的包含至少一个硅(Si)原子的硅烷化合物：[式1]在式1中，A为n价基团，其中n为1-6的整数，L为直接键或亚烃基，Y选自NR1、O、PR2和S，其中R1-R2独立地为氢、卤素、取代或未取代的烃基或非烃基，X和Z独立地选自N、O、P和S，且Ra-Rc独立地为未共享的电子对、氢或取代或未取代的烃基。Ra-Rc可独立地选自未共享的电子对、氢、或取代或未取代的C1-C20烃基、取代或未取代的C6-C20芳基、和下式表示的官能团：在上式中，R4-R9独立地为氢、取代或未取代的烃基或非烃基；例如，R4-R9可以全部为氢。L1可以为直接键或亚烃基；例如，L1可以为C1-C10亚烷基。在上式1中，A为烃基、亚烃基、具有N作为结合位点的基团、具有O作为结合位点的基团、具有S作为结合位点的基团或具有P作为结合位点的基团。作为示例性的实施方案，A可以为C1-C20烷基或C6-C20芳基。A可以独立地存在或可以通过杂原子氧(O)、氮(N)或硫(S)与Ra连接形成环。作为示例性的实施方案，A可以为*-(CH2)pR10(p为0-3的整数，R10为氢(p不为0)、卤素(p不为0)、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的(C1-C20)烷基(C1-C20)烷氧基)、或*-(CH＝CH)mN＝(其通过N与Ra连接形成环；m为1-3的整数)。例如，A可以为*-CH3、*-CH＝CHN＝(其通过N与Ra连接形成环)、或*-(CH2)2-OCH3。作为示例性的实施方案，A可以为由(q为0-4的整数)表示的二价至六价基团，例如作为示例性的实施方案，具有N作为结合位点的基团可以为*-NR11R12、*-NR13_*、*-NR14CSNR15-*、*-NR16CONR17_*、*-NR18L2NR19-*、*-NR20CONR21L3NR22CONR23_*、*-NR24CONL4L5NCONR25-*、其中R11和R26独立地为氢、C1-C20烷基或C6-C20芳基，L2-L6为C1-C20亚烷基、C6-C20亚芳基、或R31(OR32)r(R31和R32独立地为C1-C20亚烷基，并且r为1-5的整数)，和L7为直接键或(CH2)sNR33NR34(R33和R34独立地为氢、C1-C20烷基或C6-C20芳基，并且s为1-5的整数)。例如，具有N作为结合位点的基团可以为*-NR11R12、*-NR13-*或更优选地，其中R11-R13独立地为氢、C1-C20烷基或C6-C20芳基。作为示例性的实施方案，具有O作为结合位点的基团可以为*-O-*。作为示例性的实施方案，具有S作为结合位点的基团可以为*-S-*、*-S-S-*、具有P作为结合位点的基团可以为其中R27和R28独立地为氢、C1-C20烷基、C6-C20芳基、C1-C20烷氧基或(C1-C20)烷基(C1-C20)烷氧基。在上式1中，L可以为C1-C10亚烷基。以上式1表示的化合物可以为选自以下结构式1至结构式8的化合物：包含至少一个硅(Si)原子的硅烷化合物由下式2表示：[式2]在以上式2中，R51-R54独立地为氢、C1-C20烃基或C1-C20杂烃基，且R51-R54独立存在或它们中的两个或多个通过杂原子形成环。根据示例性的实施方案的蚀刻组合物可以进一步包含铵盐。基于蚀刻组合物的总重量，根据示例性的实施方案的蚀刻组合物可以包含0.001重量％至5重量％的由上式1表示的化合物。根据示例性的实施方案的蚀刻组合物可以包含70重量％至90重量％的磷酸、1重量％至20重量％的磷酸酐、0.001重量％至5重量％的由式1表示的化合物、0.005重量％至1重量％的包含至少一个Si原子的硅烷化合物(式1表示的化合物除外)、和余量的水。作为一个方面，提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻组合物，其包括：/n磷酸、磷酸酐、由以下式1表示的化合物、以及除式1表示的化合物之外的包含至少一个硅(Si)原子的硅烷化合物/n[式1]/n

【技术特征摘要】
20190530 KR 10-2019-00637371.一种蚀刻组合物，其包括：
磷酸、磷酸酐、由以下式1表示的化合物、以及除式1表示的化合物之外的包含至少一个硅(Si)原子的硅烷化合物
[式1]



其中
A为n价基团，其中n为1-6的整数，
L为直接键或亚烃基，
Y选自NR1、O、PR2和S，其中R1-R2独立地为氢、卤素、取代或未取代的烃基、或取代或未取代的非烃基，
X和Z独立地选自N、O、P和S，并且
Ra-Rc独立地为未共享的电子对、氢或取代或未取代的烃基。


2.根据权利要求1所述的蚀刻组合物，其中，Ra-Rc独立地选自未共享的电子对、氢、或取代或未取代的C1-C20烃基、取代或未取代的C6-C20芳基、和由下式表示的官能团：



其中R4-R9独立地为氢、取代或未取代的烃基、或取代或未取代的非烃基，
L1为直接键或亚烃基。


3.根据权利要求2所述的蚀刻组合物，其中R4-R9全部为氢。


4.根据权利要求2所述的蚀刻组合物，其中所述L1为C1-C10亚烷基。


5.根据权利要求1所述的蚀刻组合物，其中，A为烃基、亚烃基、具有N作为结合位点的基团、具有O作为结合位点的基团、具有S作为结合位点的基团、或具有P作为结合位点的基团。


6.根据权利要求1所述的蚀刻组合物，其中A为：
单价基团，其为C1-C20烷基或C6-C20芳基，其独立地存在或通过杂原子O、N或S与Ra连接形成环；
二价至六价的基团，其为(q为0-4的整数)；
具有N作为结合位点的基团，其为*-NR11R12、*-NR13-*、*-NR14CSNR15-*、*-NR16CONR17-*、*-NR18L2NR19-*、*-NR20CONR21L3NR22CONR23-*、*-NR24CONL4L5NCONR25-*、(R11-R26独立地为氢、C1-C20烷基或C6-C20芳基；L2-L6为C1-C20亚烷基、C6-C20亚芳基、或R31(OR32)r(R31和R32独立地为C1-C20亚烷基，并且r为1-5的整数)；L7为直接键或(CH2)sNR33NR34(R33和R34独立地为氢、C1-C20烷基或C6-C20芳基，并且s为1-5的整数)；
具有O作为结合位点的基团，其为*-O-*；
具有S作为结合位点的基团，其为*-S-*、*-S-S-*、或者
具有P作为结合位点的基团，其为(R27和R28独立地为氢、C1-C20烷基、C6-C20芳基、C1-C20烷氧基或(C1-C20)烷基(C1-C20)烷氧基)。


7.根据权利要求1所述的蚀刻组合物，其中A为*-(CH2)pR10(p为0-3的整数，R10为氢(p不为0)、卤素(p不为0)、取代或未取代的C1-C20烷基、取代或未取代的C6-C20芳基、取代或未取代的(C1-C20)烷基(C1-C20)烷氧基)、*-(CH＝CH)mN＝(其通过N与Ra连接形成环，并且m为1-3的整数)、(q为1-4的整数)，*-NR11R12(R11和R12独立地为氢、C1-C20烷基或C6-C20芳基)、*-NR13-*(R13独立地...

【专利技术属性】
技术研发人员：金喆禹，宣旻暻，沈由那，郭宰熏，金荣汎，李宗昊，赵珍耿，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，爱思开新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR