蚀刻液及用其形成沟槽隔离结构的方法技术

本发明专利技术提供一种不易受到沟槽结构影响的蚀刻液，并且还提供一种利用该蚀刻液形成隔离结构的方法。该蚀刻液含有氢氟酸和有机溶剂。所述有机溶剂具有由汉森溶解度参数定义的在4～12范围内的δH值并且其在20℃于水中的饱和溶解度为5wt％或更高。该蚀刻液可以在半导体元件的制造方法中代替公知的蚀刻液来使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在半导体元件的生产过程中用于蚀刻作为绝缘层的旋涂式介电层(以下称为S0D层)的蚀刻液。
技术介绍
在电子设备例如半导体元件中，将半导体器件例如晶体管和电阻器等排布于基板上。由于这些器件彼此必须是电绝缘的，因此就必须形成将它们隔离的区域。该区域称为 “隔离区”。迄今为止，该隔离区通常是通过有选择地在半导体基板表面上形成绝缘层来产生的。与此同时，近年来在电子设备
，其密度和集成化程度一直在不断的提高。 随着密度的增加和集成化程度的提高，使得形成相应所需集成化程度的精细隔离结构变得越来越困难。因此，需要提供一种能够满足所需精细度的新型隔离结构。作为能够满足要求的隔离结构之一，推荐沟槽隔离结构。该沟槽隔离结构是通过在半导体基板上形成细密的沟槽，然后将沟槽内部填充绝缘材料从而将每个沟槽两侧的器件相互电隔离而制备的。与传统结构相比，将器件电隔离的该结构可以减小隔离区，因此，其是一种实现近年来所需集成化程度的有效结构。例如，可根据自对准浅沟槽隔离方法来形成沟槽隔离结构。该方法通常包含以下步骤在已经形成有沟槽的基板表面上涂布含有绝缘材料(以下称为“SOD材料”)的组合物以使该组合物填充所述沟槽；然后通过焙烧等方式将SOD材料固化以转化该SOD材料以形成绝缘层；通过化学机械抛光(以下称为“CMP”)去除基板表面上多余的绝缘层；通过湿蚀刻法将基板表面展平。对于上述方法，已经研究了多种蚀刻液。最简单的溶液是，例如氢氟酸水溶液和氢氟酸缓冲液。另外，该溶液的其它实例包括添加有异丙醇的氢氟酸水溶液(参见专利文献1)和溶解于有机溶剂的氢氟酸盐溶液(参见专利文献2)。现有技术文献专利文献美国专利申请公开第2007/0145009号说明书国际专利公开第2006/U6583号
技术实现思路
本专利技术要解决的问题经本专利技术人研究发现，上述的传统方法还有改进的空间。即，受沟槽隔离结构的影响，湿蚀刻过程中的蚀刻速率可能不均衡。例如，在狭窄的沟槽中，边缘部的蚀刻速率通常相对较大，从而与边缘相比在中心留下了更多的材料以致形成隆起部。在较宽的沟槽中的材料也经常移除不均而在该沟槽中形成隆起部和沟纹。该结构的这些缺陷对绝缘失效和机械强度不利，因而需要对其进行改进。解决问题的手段本专利技术提供一种蚀刻液，其含有氢氟酸和有机溶剂，其中所述有机溶剂具有由汉森溶解度参数(Hansen solubility parameters)定义的在4 12的范围内的δΗ值并且其在20°C于水中的饱和溶解度为5wt%或更高。本专利技术还提供一种用于形成浅沟槽隔离结构的方法，包含步骤在具有沟槽结构的基板表面上涂布含有绝缘材料的组合物，以形成涂布层；将经涂布的基板进行焙烧以固化所述绝缘材料，从而形成绝缘层；使用含有氢氟酸和有机溶剂的蚀刻液对抛光后的绝缘层进行蚀刻处理，其中所述有机溶剂具有由汉森溶解度参数定义的在4 12范围内的3!1值并且其在201于水中的饱和溶解度为5wt%或更高。专利技术效果在半导体元件的制造过程中，特别是在形成浅沟槽隔离结构的过程中，用绝缘材料填充基板上各种宽度的沟槽以形成绝缘层。本专利技术提供了一种蚀刻液，其使得均等地蚀刻所有沟槽并且均勻地蚀刻各沟槽内的材料成为可能。因此，该蚀刻液可以形成具有更少缺陷并且具有优异的绝缘性能和机械强度的浅沟槽隔离结构。附图说明图1为利用本专利技术的蚀刻液形成浅沟槽隔离结构过程的剖视图。图2为利用传统蚀刻液形成浅沟槽隔离结构过程的剖视图。图3为沟槽蚀刻后的部分剖视图。具体实施例方式以下将对本专利技术的实施方式作详细地说明。在下列描述中，将参照图1对利用本专利技术蚀刻液的自对准浅沟槽隔离方法进行说明。首先，通过使用金属薄膜在基板1上形成电路2等。该基板可以由选自半导体材料(例如硅或其它材料)的任何材料制成。可以通过任何方法，例如蚀刻或印刷，在基板上形成电路等。根据需要，在电路等上部形成盖罩3(图1(a))。该盖罩3在此后实施的蚀刻步骤中起保护电路等的作用，并且其可以通过使用例如光致抗蚀剂来形成。在电路等形成之后并不一定形成盖罩3。具体地，例如在基板表面上形成了均勻的金属膜后，使用光致抗蚀剂在其上形成盖罩3，然后利用盖罩3作为掩模对金属膜进行蚀刻以形成电路2。随后，以盖罩3为掩模对基板1进行蚀刻，从而使目标图案转移至基板1上以形成沟槽隔离结构(图1(b))。在使用本专利技术的蚀刻液以形成沟槽隔离结构时，对沟槽的宽度和深度没有特别的限定。但是，宽度一般为0. 02 10 μ m,优选0. 02 5 μ m ；而深度一般为200 lOOOnm， 优选300 700nm。例如，根据CVD法或ALD法(原子层沉积法)，在形成有沟槽的基板表面上还可以进一步形成氮化硅衬垫层、多晶硅层、氧化硅层等。此后，在形成有沟槽的基板表面上涂布用于制备SOD层的含有SOD材料的组合物，从而用SOD材料填充所述沟槽。该SOD材料优选地是从聚硅氮烷、氢化倍半硅氧烷和它们的混合物组成的组中选出的，并且其更优选地是聚硅氮烷。对聚硅氮烷没有特别地限定，可以使用任何不损害本专利技术的效果的聚硅氮烷。所述聚硅氮烷即可以是无机化合物也可以是有机化合物。最优选的聚硅氮烷包含下述通式 (Ia) (Ic)表示的单元的组合权利要求1.一种含有氢氟酸和有机溶剂的蚀刻液，其中所述有机溶剂具有由汉森溶解度参数定义的在4 12范围内的3!1值并且其在201于水中的饱和溶解度为5衬(％或更高。2.如权利要求1所述的蚀刻液，其中含有的所述氢氟酸的量，基于溶液的总重量为 0. 06 2wt%。3.如权利要求1或2所述的蚀刻液，其中所述有机溶剂是从由丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯和乙酰乙酸乙酯构成的群组中选出的。4.如权利要求1 3任一项所述的蚀刻液，其中含有的所述有机溶剂的量基于溶液的总重量为1衬％或更高。5.一种用于形成浅沟槽隔离结构的方法，包含步骤在形成有沟槽结构的基板表面涂布含有绝缘材料的组合物，以形成涂布层；将经涂布的基板进行焙烧以固化该绝缘材料，从而形成绝缘层；和使用含有氢氟酸和有机溶剂的蚀刻液对抛光后的绝缘层进行蚀刻处理，其中所述有机溶剂具有由汉森溶解度参数定义的在4 12范围内的δ H值并且其在20°C于水中的饱和溶解度为5wt%或更高。6.如权利要求5所述的用于形成浅沟槽隔离结构的方法，其中所述绝缘材料为聚硅氮烷化合物，所述绝缘层为硅质膜。7.如权利要求5或6所述的用于形成浅沟槽隔离结构的方法，其还包含在焙烧步骤之后对形成在基板上的绝缘层进行抛光的步骤。8.如权利要求7所述的用于形成浅沟槽隔离结构的方法，其中抛光步骤是按照化学机械抛光来进行的。全文摘要本专利技术提供一种不易受到沟槽结构影响的蚀刻液，并且还提供一种利用该蚀刻液形成隔离结构的方法。该蚀刻液含有氢氟酸和有机溶剂。所述有机溶剂具有由汉森溶解度参数定义的在4～12范围内的δH值并且其在20℃于水中的饱和溶解度为5wt％或更高。该蚀刻液可以在半导体元件的制造方法中代替公知的蚀刻液来使用。文档编号H01L21/76GK102449746SQ201080022960公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月24日 优先权日2009年5月25日专利技术者樱井一成 申请人:Az电子材料(日本)株式会社本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井一成，
申请(专利权)人：AZ电子材料日本株式会社，
类型：发明
国别省市：