一种蚀刻组合物、蚀刻方法及应用技术

本发明专利技术提供一种蚀刻组合物、蚀刻方法及应用，蚀刻组合物包括磷酸、有机硅化合物、氧化剂和水；使用本发明专利技术中的蚀刻组合物来蚀刻基板上的氮化硅材料；同时将本发明专利技术中的蚀刻组合物应用于蚀刻基板上氮化硅材料的选择性去除。本发明专利技术中的蚀刻组合物通过有机硅化合物和氧化剂的共同作用，解决有机硅化合物单独使用时无法提高或提高氮化硅与氧化硅的蚀刻选择性有限的问题，并可提高氮化硅蚀刻速率与蚀刻均匀性，提升工艺表现。提升工艺表现。提升工艺表现。

【技术实现步骤摘要】
一种蚀刻组合物、蚀刻方法及应用


[0001]本专利技术属于半导体制造
，特别是涉及一种蚀刻组合物、蚀刻方法及应用。

技术介绍

[0002]集成电路是现代信息技术的基础，而集成电路制造是集成电路产业重要一环。在半导体制造中，氮化硅和氧化硅为半导体器件中具有代表性的介电材料，经常被使用。衬底上的氮化硅材料的去除通常采用磷酸湿法蚀刻工艺。在特定工艺流程中，需要保护与蚀刻组合物接触的基板上的氧化硅材料的同时，去除氮化硅材料，即达到选择性的去除氮化硅材料的目的，比如在3D NAND器件结构制作中需要在多层氧化硅与氮化硅堆叠的结构中选择性的去除氮化硅而保留氧化硅层。目前，选择性氮化硅蚀刻组合物在氮化硅与氧化硅的蚀刻中面临选择性差、氮化硅层蚀刻均匀性差、容易产生颗粒、无法适应多层堆叠的氮化硅与氧化硅结构的蚀刻等缺陷。
[0003]同时，选择性氮化硅蚀刻组合物通常在磷酸溶液中加入硅化合物，氮化硅与氧化硅的蚀刻选择比与蚀刻组合物中硅化合物的浓度、种类相关，但不是所有的硅化合物都可以提供选择性，特殊硅化合物的制备成本高，难度大。专利技术人实验发现，常见的有机硅化合物(包括含有Si
‑
C键的有机硅化合物)在磷酸溶液中单独作为添加剂使用时很多是无法提高氮化硅的蚀刻选择性的或提高选择性的幅度有限，因此，这就限制了很大一部分有机硅化合物的使用，并且制作成的氮化硅蚀刻组合物难以满足晶圆制造中对氮化硅湿法蚀刻的高选择性要求。
[0004]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
专利技术内容
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种蚀刻组合物、蚀刻方法及应用，用于解决现有技术中氮化硅与氧化硅蚀刻选择性差，氮化硅蚀刻速率低，蚀刻均匀性差，无法适应多层堆叠结构、有机硅化合物单独作为蚀刻组合物添加剂时无法单独提高氮化硅与氧化硅的蚀刻选择性或提高的蚀刻选择性有限、有机硅化合物添加剂成本高及制备难度大的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种蚀刻组合物，所述蚀刻组合物包含：磷酸、有机硅化合物、氧化剂和水，
[0007]优选地，所述有机硅化合物为含有至少一个硅碳键的有机硅化合物。
[0008]优选地，所述有机硅化合物包括3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、七甲基二硅氮烷、二氯(甲基)苯基硅烷、三乙基氯硅烷、1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)四甲基二硅氧烷、1,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
二苯基
‑
1,3
‑
二乙烯基二硅氧烷、二甲氧基二苯基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、苄氧基三甲基硅烷、1,6
‑
双(三氯硅烷基)己烷、N,N,O
‑
三(三甲基硅基)羟胺中的一种或组合。
[0009]优选地，所述有机硅化合物包括四异氰酸基硅烷。
[0010]优选地，所述有机硅化合物的相对分子量不超过1000。
[0011]优选地，所述氧化剂包括臭氧、双氧水、硝酸、硫酸、高氯酸、过氧有机物中的一种或组合。
[0012]优选地，所述磷酸溶液在所述蚀刻组合物中所占的质量分数为70wt～95wt％；所述有机硅化合物在所述蚀刻组合物中所占的质量分数为0.01wt％～1wt％；所述氧化剂在所述的蚀刻组合物中所占的质量分数为0.01wt～1wt％；余量为水。
[0013]优选地，所述蚀刻组合物还包括含表面活性剂；所述表面活性剂包括乙二醇、全氟已基乙基磺酸、聚乙二醇、乙二醇氟化物、羟基酸、羧酸中的一种或组合。
[0014]本专利技术还提供一种蚀刻组合物的应用，所述蚀刻组合物应用于蚀刻基板上氮化硅材料的选择性去除。
[0015]本专利技术还提供一种蚀刻组合物蚀刻基板上氮化硅材料的方法，所述蚀刻方法包括：使用上述的用于氮化硅层的蚀刻组合物，加热至100～200℃后，来蚀刻所述氮化硅材料。
[0016]如上所述，本专利技术的一种蚀刻组合物、蚀刻方法及应用，具有以下有益效果：
[0017]本专利技术通过创新性的加入氧化剂与有机硅化合物的组合添加剂，解决蚀刻组合物对氮化硅的蚀刻速率低、有机硅硅化合物(包括含有Si
‑
C键的有机硅化合物)的单独作为添加剂时蚀刻组合物无法提高或提高氮化硅与氧化硅的蚀刻选择性较弱的问题。相较于只有有机硅化合物、磷酸和水的蚀刻组合物，通过氧化剂与有机硅化合物的组合作用可进一步提高氮化硅与氧化硅的蚀刻选择性，并可进一步增加氮化硅的蚀刻速率。
附图说明
[0018]图1显示为本专利技术中未经蚀刻的基板的截面扫描电镜图。
[0019]图2显示为本专利技术一种示例中基板上的氮化硅层和氧化硅层均被蚀刻去除的截面扫描电镜图。
[0020]图3显示为本专利技术另一种示例中基板上的氮化硅层和氧化硅层均被部分蚀刻去除的截面扫描电镜图。
[0021]图4显示为本专利技术另一种示例中基板上氮化硅层被部分蚀刻去除、氧化硅层被保留的截面扫描电镜图。
[0022]图5显示为本专利技术另一种示例中基板上氮化硅层被较大部分蚀刻去除、氧化硅层被保留的截面扫描电镜图。
具体实施方式
[0023]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0024]在进一步描述本专利技术具体实施方式之前，应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0025]当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和
科学术语与本
技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。
[0026]本专利技术提供一种蚀刻组合物，该蚀刻组合物包括磷酸、有机硅化合物、氧化剂及水；通过加入有机硅化合物和氧化剂组合添加剂的方式，一方面，可通过氧化剂提高氮化硅蚀刻速率，另一方面，可在氧化剂与有机硅化合物的共同作用下，降低有机硅化合物的选择难度，进一步提高氮化硅与氧化硅的湿法蚀刻中氮化硅蚀刻的选择性。
[0027]具体的，本专利技术采用蚀刻组合物对含氮化硅与氧化硅的基板进行蚀刻，在保证氮化硅被蚀刻的同时，氧化硅层保护完好，并且氮化硅的蚀刻速率及氮化硅与氧化硅的蚀刻选择性进一步提高。
[0028]作为示例，有机硅化合物包括至少含有一个硅碳键的有机硅化合物。
[0029]作为示例，有机硅化合物包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蚀刻组合物，其特征在于，所述蚀刻组合物包含：磷酸、有机硅化合物、氧化剂和水。2.根据权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，所述有机硅化合物为含有至少一个硅碳键的有机硅化合物。3.根据权利要求2所述的蚀刻组合物，其特征在于，所述有机硅化合物包括3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、七甲基二硅氮烷、二氯(甲基)苯基硅烷、三乙基氯硅烷、1,3
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双(3
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氨基丙基)四甲基二硅氧烷、1,3
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二甲基
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1,3
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二苯基
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1,3
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二乙烯基二硅氧烷、二甲氧基二苯基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、苄氧基三甲基硅烷、1,6
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双(三氯硅烷基)己烷、N,N,O
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三(三甲基硅基)羟胺中的一种或组合。4.根据权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，所述有机硅化合物包括四异氰酸基硅烷。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴祥，李卫民，
申请(专利权)人：上海集成电路材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：