用于选择性蚀刻氮化硅膜的组合物和方法技术

本发明专利技术提供用于蚀刻微电子装置表面的湿式蚀刻组合物和方法，所述表面含有氮化硅(SiN)、氧化硅和多晶硅，所述多晶硅在一个实施例中与包含比硅在电化学上更惰性的化合物的表面接触，和任选的其它材料，其可包括适用于微电子装置的导电材料、半导电材料或绝缘材料，或适用于制备微电子装置的加工材料。或适用于制备微电子装置的加工材料。或适用于制备微电子装置的加工材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于选择性蚀刻氮化硅膜的组合物和方法


[0001]本专利技术大体上涉及用于在二氧化硅和多晶硅存在下选择性地蚀刻氮化硅膜的组合物和方法。

技术介绍

[0002]在微电子行业中，对经改良装置性能且对经减小装置大小和经减小装置特征大小存在持续需求。减小特征大小提供增加装置特征密度和增加装置速度的双重优点。
[0003]减小特征和装置大小需要寻找新方式来改良制造微电子装置的多步骤方法的步骤。在用于制备许多类型微电子装置的方法中，移除氮化硅的步骤为常见的。通常通过化学气相沉积从硅烷(SiH4)和氨(NH3)沉积的氮化硅(Si3N4)的薄层在微电子装置中可适用作水和钠的屏障。同样，图案化氮化硅层用作空间选择性氧化硅生长的掩模。在应用之后，可需要移除这些氮化硅材料的全部或一部分，其通常通过蚀刻来进行。
[0004]通过蚀刻自衬底移除氮化硅有利地以不损害或破坏微电子装置的其它暴露或覆盖特征的方式进行。通常，移除氮化硅的方法以相对于还存在于微电子装置衬底表面处的其它材料(诸如氧化硅)优先移除氮化硅的方式进行。根据各种商业方法，通过湿式蚀刻方法从微电子装置表面移除氮化硅，所述方法涉及在高温下，例如在温度介于150℃至180℃范围内的浴中将衬底表面暴露于浓磷酸(H3PO4)。用于相对于氧化硅选择性地移除氮化硅的常规湿式蚀刻技术使用磷酸(H3PO4)水溶液，通常约85重量％磷酸和15重量％水。使用新鲜热磷酸，典型的Si3N4∶SiO2选择性可为约40∶1。
[0005]在其它装置结构中，除氧化硅以外，还可存在多晶硅的暴露表面，其进一步使所需选择性氮化硅蚀刻方法复杂化。因此，需要适用于在氧化硅和多晶硅表面存在下优先蚀刻氮化硅的组合物和方法。

技术实现思路

[0006]总体而言，本专利技术涉及用于蚀刻微电子装置表面的湿式蚀刻组合物，所述微电子装置表面含有氮化硅(SiN)、氧化硅和多晶硅；在某些实施例中，所述多晶硅与表面接触，所述表面包含在电化学上比硅更惰性的化合物。任选地，存在其它材料，诸如适用于微电子装置的导电材料、半导电材料或绝缘材料，或适用于制备微电子装置的加工材料。如所描述的蚀刻组合物包含磷酸、氨基烷基硅烷醇、某些多晶硅腐蚀抑制剂、任选的氟化合物以及与蚀刻组合物的成分相关或分开添加的一定量的水。
附图说明
[0007]图1为例示性衬底的描绘，示出了在本专利技术方法的实践中蚀刻步骤的前后视图。
[0008]图2为表1的描述，支持所提供的实例。
具体实施方式
[0009]在第一方面中，本专利技术提供一种在微电子装置衬底上蚀刻氮化硅的方法，所述衬底含有包含氮化硅的表面、包含氧化硅的表面和包含多晶硅的表面，所述方法包含：
[0010]提供蚀刻组合物，所述组合物包含：
[0011]a.浓磷酸，其量以所述组合物的总重量计为至少60重量％；
[0012]b.多晶硅腐蚀抑制剂化合物；
[0013]c.氨基烷基硅烷醇；和
[0014]d.任选的氟化合物；
[0015]提供具有包含氮化硅的表面和包含多晶硅的表面的衬底，和
[0016]使所述衬底与所述组合物在有效蚀刻氮化硅的条件下接触。
[0017]在一个实施例中，包含多晶硅的所述表面与包含比硅在电化学上更惰性的组合物的表面接触。在一个实施例中，组合物不含氟化合物。
[0018]本专利技术的组合物适用作蚀刻或移除某些微电子装置上的氮化硅膜的蚀刻组合物。这些组合物在某些微电子装置中通常存在的其它材料存在下已出乎意料地显示出蚀刻氮化硅的优良选择性。
[0019]如本文所用，术语“微电子装置”(或“微电子装置衬底”或仅仅“衬底”)以与此术语在电子装置、微电子和半导体制造领域中通常所理解的含义一致的方式使用，例如用于指多种不同类型的以下各者中的任一者：半导体衬底；集成电路；固态存储器装置；硬磁盘存储器；读取头、写入头、读写头和其机械或电子组件；平板显示器；相变存储器装置；太阳能面板和其它产品，其包括一或多种太阳电池装置；光伏打装置；和制造用于微电子、集成电路、能量收集或计算机晶片应用的微机电系统(MEMS)。应了解，术语“微电子装置”可指任何工艺内微电子装置或微电子装置衬底，其含有或经制备以含有用于微电子装置或微电子组合件中的最终电子用途的功能性电子(承载电流)结构、功能性半导体结构和绝缘结构。
[0020]如本文所用，术语“氮化硅”被赋予与微电子和半导体制造行业中使用的术语的含义一致的含义。与此一致，氮化硅是指包括由非晶氮化硅制成的薄膜的材料，所述氧化硅具有商用低含量的其它材料或杂质，且围绕Si3N4的标称化学计量可能存在一些变化。氮化硅可作为微电子装置衬底的部分存在，作为装置的功能特征，例如作为阻挡层或绝缘层，或可存在以充当促进用于制备微电子装置的多步骤制造方法的材料。
[0021]如本文所用，术语“氧化硅”被赋予与微电子和半导体制造行业中使用的术语的含义一致的含义。与此一致，氧化硅是指由氧化硅(SiO
x
)(例如SiO2)、“热氧化物”(ThO
x
)以及类似物制成的薄膜。氧化硅可通过任何方法置放于衬底上，诸如通过化学气相沉积自TEOS或另一来源沉积，或通过热沉积。氧化硅可有利地含有商用低含量的其它材料或杂质。氧化硅可作为微电子装置衬底的部分存在，作为微电子装置的特征，例如作为绝缘层。
[0022]如本文所用，术语“多晶硅”具有如在微电子和半导体制造工业中作为硅的多晶形式使用的术语的通常理解的含义。换句话说，多晶硅或“poly
‑
Si”为可经掺杂以改变其电特性的高纯度多晶型硅。
[0023]本文中提及与包含比硅在电化学上更惰性的组合物的表面接触的多晶硅表面意图描述当与多晶硅接触时能够影响(多晶硅的)电流腐蚀的表面。如本文所用，术语“惰性”意图指各种惰性元素的品质，反映其作为在水性环境中抗氧化和腐蚀的元素的特性。因此，
当表面和包含此类表面的组合物易于产生电化学通量且因此在与水性环境中的多晶硅紧密接触时随时间推移发生腐蚀性降解时，其比硅充分更“惰性”。如本文所述，本专利技术的方法和组合物特别适用于选择性蚀刻微电子装置衬底上的氮化硅，所述衬底还具有与此类“更惰性表面”接触的此类多晶硅结构或表面。此类表面的实例包括硅化钨、硅化镍、硅化铂和硅化钛。
[0024]某些蚀刻组合物的实施例包括呈水溶液形式的组合物，其包含以下、基本上由以下组成或由以下组成：呈可有效地产生氮化硅的所需蚀刻(包括适用或有利蚀刻速率)的量的含氟化合物的磷酸水溶液(例如，浓磷酸和任选的一定量的添加水)；呈可有效地提高氮化硅相对于氧化硅的选择性的量的氨基烷基硅烷醇；有效量的一或多种特定电流抑制剂；和任选的溶解二氧化硅。这些和其它实例组合物可包含以下、由以下组成或基本上由以下组成：所列举成分和任选的成分。作为通用惯例，在整个本说明书中，据称“基本上由一组指定成分或材料组成”的诸如如所描述的蚀刻组合物或其成分或组分的物质的组合物是指含有指定成分或材料的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在微电子装置衬底上蚀刻氮化硅的方法，所述衬底含有包含氮化硅的表面、包含氧化硅的表面和包含多晶硅的表面，所述方法包含：提供蚀刻组合物，所述组合物包含：a.浓磷酸，其量以所述组合物的总重量计为至少60重量％；b.多晶硅腐蚀抑制剂化合物；c.氨基烷基硅烷醇；和d.任选的氟化合物；提供具有包含氮化硅的表面和包含多晶硅的表面的衬底，和使所述衬底与所述组合物在有效蚀刻氮化硅的条件下接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中包含多晶硅的所述表面与包含比硅在电化学上更惰性的组合物的表面接触。3.根据权利要求2所述的方法，其中包含比硅更惰性的组合物的所述表面选自硅化钨、硅化镍、硅化铂和硅化钛。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氟化合物存在且选自HF、氟化铵、四氟硼酸、六氟硅酸、四氟硼酸四丁基铵、四(C1‑
C6烷基)铵氟化物和其组合。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述氟化合物为氟表面活性剂。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述氟化合物为HF。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述氨基烷基硅烷醇选自3
‑
氨基丙基硅烷三醇、N
‑
(6
‑
氨己基)氨基丙基硅烷醇、3
‑
氨基丙基三乙醇盐和3
‑
氨基丙基三甲醇盐和(3
‑
三甲氧基硅烷基丙基)二亚乙基三胺。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述氨基烷基硅烷醇由氨基烷氧基硅烷原位形成。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述多晶硅腐蚀抑制剂选自直链和分支链C8‑
C
16
烷基苯磺酸。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述多晶硅腐蚀抑制剂选自C6‑
C
16
烷基二苯基氧化物二磺酸、C6‑
C
16
烷基二苯基硫化物二磺酸和C6‑
C
16
烷基二苯胺二磺酸。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述多晶硅腐蚀抑制剂选自己基二苯基氧化物二磺酸、十二烷基二苯基氧化物二磺酸和十二烷基苯磺酸。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底与所述组合物在约130℃至约180℃的温度下接触。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述组合物包...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，
类型：发明
国别省市：