[發明專利]氧化物的選擇性濕蝕刻

無效

• 申請號: 200680025510.8
• 申請日: 2006-04-25
• 公開（公告）號: CN101223632A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 威廉·沃伊特恰克;西安·科林斯
• 申請（專利權）人: 塞克姆公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司
• 代理人: 王昭林;南霆

技術領域

本發明涉及對于周圍結構或材料具有選擇性的氧化物的濕蝕刻，該氧化物為例如，二氧化硅、磷摻雜硅玻璃(PSG)、硼和磷摻雜硅玻璃(BPSG)、硼摻雜硅玻璃(BSG)和高氧含量的硅氧氮化物，該周圍結構或材料包括如氮化硅和鈦化硅和其混合物的氮化物、高氮成分的硅氧氮化物、金屬、包括多晶硅和單晶硅的硅，硅化物和光致抗蝕劑。

背景技術

平版印刷術工藝通常由下面的步驟組成。首先，一層光致抗蝕劑(PR)材料通過例如旋涂的適當方法涂覆到晶片的表面上。然后，PR層選擇地暴露于輻射例如紫外光、電子、或X射線，其中暴露區域由暴露工具、掩模或計算機數據所限定。暴露之后，PR層進行顯影，所述顯影破壞PR層的不想要的區域，從而暴露下面層的相應區域。根據抗蝕類型，顯影階段可能破壞暴露或未暴露的區域。然后，區域頂上沒有抗蝕物質留下的區域經歷添加或減除過程，使得在基底上選擇性沉淀或除去物質。例如，可以移除如硅氧化物的物質。

蝕刻是一種移除下面材料的區域的方法，下面材料的區域在顯影后不再受PR的保護。蝕刻工藝發生的速率稱為蝕刻速率。如果在所有方向上以相同的速率進行，蝕刻工藝被說成是各向同性的。如果它僅在一個方向上進行，則是各向異性的。濕蝕刻工藝通常是各向同性的。

任何蝕刻工藝主要考慮蝕刻劑的“選擇性”。蝕刻劑不僅可以侵蝕被移除的材料，而且也可以侵蝕掩模或PR和/或基底(在被蝕刻的材料下的表面)。蝕刻劑的“選擇性”是指能夠僅移除試圖蝕刻的材料，同時使掩模和基底材料保持原樣。

選擇性S被測定為用于不同材料的蝕刻劑的不同蝕刻速率之間的比率。因此，好的蝕刻劑需要具有相對于掩模(Sfm)和基底(Sfs)高選擇性，也就是，它對被蝕刻薄膜的蝕刻速率必須高于對掩模和基底和其它附近或相鄰材料的蝕刻速率。

例如二氧化硅、磷摻雜硅玻璃(PSG)、硼和磷摻雜硅玻璃(BPSG)，硼摻雜硅玻璃(BSG)和硅氧氮化物的硅氧化物的蝕刻，已經常規地利用例如氟化氫(HF)的水溶液來進行。這樣的配方有效地蝕刻此硅氧化物，但是也傾向于過度地蝕刻周圍結構，也可以溶脹和/或蝕刻PR并且降低PR對晶片表面的粘附，該周圍結構由例如氮化物(和特別的氮化物，如HCD和/或DCS氮化物)、金屬、硅和硅化物的材料形成。

使用這些常規的濕氧化物蝕刻劑帶來的長期存在的問題是它們缺少選擇性。這些濕蝕刻劑經常侵蝕周圍結構，導致不想要或不可接受的蝕刻度，或者特別在一些光致抗蝕劑的情況下，溶脹和/或損失對涂覆有光致抗蝕劑的基底的粘附性。因為臨界尺寸繼續被減少，這種選擇性的缺乏變得越來越不可接受。

選擇性濕蝕刻組合物對于最先進的半導體技術的設備設計和制造是很重要的。這樣的工藝化學品是新設備建筑和臨界尺寸減小所需要的。因此，特別在半導體工業中，存在對于更具選擇性的濕蝕刻組合物和使用組合物用于相對周圍結構而選擇性移除如上所述的硅氧化物方法的需求，所述周圍結構為例如氮化物、高氮成分的硅氧氮化物、金屬、硅、硅化物、光致抗蝕劑和在蝕刻過程中蝕刻組合物與之接觸的其他材料。

發明內容

根據本發明的一實施方案，提供一種濕蝕刻組合物，該濕蝕刻組合物包括磺酸、膦酸、次磷酸或其任意兩種或者多種的混合物，和氟化物。該組合物的其他特征在下面闡述。

根據本發明的另一實施方案，提供一種相對于氮化物、金屬、硅或硅化物而選擇性地蝕刻氧化物的方法，包括如下步驟：

提供包含氧化物，和氮化物、金屬、硅或硅化物的一種或多種的基底，其中氧化物待蝕刻；

將蝕刻組合物應用到基底一段時間，該時間足以從基底除去所需量的氧化物，該蝕刻組合物包含：

磺酸、膦酸、次膦酸或者其任意兩種或多種的混合物；

和氟化物；和

移除蝕刻組合物，

其中，對于一種或多種氮化物、金屬、硅或硅化物而選擇性移除氧化物。

在一實施方案中，蝕刻組合物在約15℃到約60℃的溫度范圍應用。在一實施方案中，通過用包含水和/或溶劑的漂洗組合物沖洗以移除蝕刻組合物。在一實施方案中，氧化物在溫度約為20℃并以大于約1500埃/分鐘的速率被移除。工藝的其他特征在下面闡述。

因此，本發明解決提供選擇性的濕蝕刻劑和使用其用于相對于周圍結構選擇性移除如上述提及的硅氧化物的方法的問題，該周圍結構為如氮化物、高氮成分硅氧氮化合物、金屬、硅、硅化物、光致抗蝕劑和其它材料

附圖說明

圖1是描述使用低選擇性的蝕刻組合物蝕刻氧化物和周圍結構的示意圖。