[發明專利]用于蝕刻含氮化硅襯底的組合物及方法

有效

• 申請號: 201880058122.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN111108176B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: E·庫珀;S·比洛迪奧;戴雯華;楊閔杰;涂勝宏;吳幸臻;金西恩;洪性辰
• 申請（專利權）人: 恩特格里斯公司
• 主分類號: C09K13/08
• 分類號: C09K13/08;C09K13/06
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 李婷

本發明描述適用于濕式蝕刻包含氮化硅的微電子裝置襯底的組合物及方法；所述組合物包含磷酸、六氟硅酸及氨基烷氧基硅烷及任選地一或多種額外任選的成分；使用如所描述的組合物進行的包含氮化硅及氧化硅的襯底的濕式蝕刻方法可實現適用或改進的氮化硅蝕刻速率、適用或改進的氮化硅選擇性、這些功能的組合以及任選地在蝕刻之后存在于襯底表面處的顆粒的減少。

技術領域

所描述的本發明涉及用于在氧化硅存在下蝕刻氮化硅的組合物及方法，包含以適用或有利地高蝕刻速率及相對于氧化硅的暴露層或底層以對氮化硅的適用或有利地高選擇性有效地并高效地蝕刻氮化硅材料的組合物及方法，尤其在多層半導體晶片結構中。

背景技術

在微電子行業中，存在對改進裝置性能且對減小裝置大小及減小裝置特征大小的持續需求。減小特征大小提供增加裝置特征密度及增加裝置速度的雙重優點。

減小特征及裝置大小需要尋找新方式來改進制造微電子裝置的多步驟工藝的步驟。在用于制備許多類型微電子裝置的方法中，去除氮化硅的步驟為常見的。通常通過化學氣相沉積從硅烷(SiH₄)及氨(NH₃)沉積的氮化硅的薄層(Si₃N₄)在微電子裝置中可用作水及鈉的屏障。同樣，圖案化氮化硅層用作空間選擇性氧化硅生長的掩模。在應用之后，可需要去除這些氮化硅材料的全部或一部分，其通常通過蝕刻來進行。

通過蝕刻從襯底去除氮化硅可優選地以不損害或中斷微電子裝置的其它暴露或覆蓋特征的方式來進行。通常，去除氮化硅的工藝以優選地相對于亦存在于微電子裝置襯底表面處的其它材料(例如氧化硅)去除氮化硅的方式來進行。根據各種商業方法，通過濕式蝕刻工藝從微電子裝置表面去除氮化硅，所述工藝涉及在升高溫度下，例如在溫度在150℃到180℃范圍內的浴液中將襯底表面暴露于濃磷酸(H₃PO₄)。用于相對于氧化硅選擇性地去除氮化硅的常規濕式蝕刻技術使用水性磷酸(H₃PO₄)溶液，通常約85重量百分比磷酸及15重量百分比水。使用新制熱磷酸，典型的Si₃N₄:SiO₂選擇性可為約40:1。

發明內容

本發明涉及通過濕式蝕刻方法從微電子裝置襯底表面去除氮化硅的新穎及創造性的蝕刻組合物及相關工藝。在實例方法中，蝕刻組合物用于從包含氮化硅及氧化硅以及其它任選的導電、隔熱或半導電材料或在制造微電子裝置期間適用的加工材料的表面去除氮化硅。

在過去，集成電路及半導體制造行業使用熱磷酸作為蝕刻組合物以用于蝕刻氮化硅。有時包含例如經溶解硅石的添加劑以改進性能。參見例如美國專利6,162,370及8,940,182，其內容以引用的方式并入本文中。然而，當商用這些熱磷酸組合物時，氮化硅蝕刻速率及相對于其它材料(例如，氧化硅)蝕刻氮化硅的選擇性的改進仍為所期望的。作為性能的不同測量，在蝕刻之后，襯底應在其表面處包含可在蝕刻步驟期間產生(例如，沉淀)于蝕刻組合物中且作為顆粒再沉積到襯底表面上的可接受低水平的固體顆粒(例如固體硅石顆粒)；改進的蝕刻組合物為期望的，其使得在蝕刻步驟期間更少的這些類型的固體顆粒產生且沉積于襯底表面上。

根據申請人的發明，蝕刻組合物可包含磷酸、六氟硅酸及烷基胺烷氧基硅烷的組合。組合物還可包含一定量的水，例如，如存在于磷酸或另一種成分中，或可作為單獨成分添加。組合物還可任選地包含以下中的一或多者：羧酸化合物；經溶解硅石，其可例如通過將硅石溶解于磷酸中或通過溶解可溶含硅化合物來提供；有機溶劑；表面活性劑；以及氨基烷基化合物。所描述的蝕刻組合物在用于濕式蝕刻步驟中時可提供期望的或有利的性能特性以從含有氮化硅及氧化硅材料的襯底去除氮化硅，所述特性例如：適用或高氮化硅蝕刻速率、相對于氧化硅對氮化硅的適用或高選擇性、適用或有利地高蝕刻速率與適用或有利地高氮化硅選擇性的平衡以及在蝕刻步驟后襯底表面上更少固體顆粒的存在。