[发明专利]用于处理氮化物结构而没有二氧化硅沉积的方法和装置

说明书

提供了在氮化硅蚀刻步骤期间除去胶态二氧化硅沉积物在高纵横比结构的表面上的生长的技术。使用高选择性过蚀刻步骤以除去沉积的胶态二氧化硅。所公开的技术包括使用磷酸从具有形成在具有高纵横比的窄间隙或沟槽结构中的氮化硅的结构中除去氮化硅，在所述结构中通过水解反应在所述窄间隙或沟槽的表面上形成了胶态二氧化硅沉积物。使用第二蚀刻步骤，其中形成胶态二氧化硅沉积物的水解反应是可逆的，并且由于氮化硅的消耗，附近的磷酸中的二氧化硅的浓度现在较低，平衡驱动反应向反方向进行，使沉积的二氧化硅溶解回溶液中。

本申请要求于2016年3月30日提交的临时专利申请第62/315,559号的优先权；其公开内容通过引用整体明确地并入本文。本申请还要求于2016年3月30日提交的临时专利申请第62/315,632号的优先权；其公开内容通过引用整体明确地并入本文。该申请还通过引用并入有由Rotondaro等同时提交的题为Colloidal Silica Growth Inhibitor andAssociated Method and System的美国专利申请第15/467939号的全部。

背景技术

本公开内容涉及在磷酸溶液中处理硅晶片。特别地，其提供了一种在在磷酸中处理期间防止胶态二氧化硅沉积物在晶片表面上生长的新方法。

磷酸已经被用于半导体工业以相对于二氧化硅和纯硅具有高选择性地除去氮化硅膜。在1967年，Gelder和Hauser发表了一篇文章，其中他们提出了使用沸腾磷酸来除去氮化硅膜。他们使用给定稀释度的酸的沸点以控制酸温度和其在处理槽中的浓度。该工艺已在半导体工业中被广泛采用，并且现今用于生产中。

沸腾磷酸法在半导体工业中的典型应用是除去氮化硅膜。在这样的应用中，氮化硅膜通常位于二氧化硅膜上并且被沉积的二氧化硅包围。这种用于除去氮化硅膜的方法开始于通过稀释的氢氟酸(HF)处理小心地除去可能留在氮化硅膜顶部的任何残留的二氧化硅。调整HF的稀释度以从氮化硅的表面除去任何残留的二氧化硅，而不显著地除去位于氮化硅区域之间的沉积二氧化硅。在HF中的氮化硅除釉步骤之后，在沸腾磷酸中进行高选择性蚀刻以除去氮化硅膜，而不除去存在于氮化硅膜之间的沉积二氧化硅膜，从而在位于氮化硅膜下面的二氧化硅膜上停止。

已发现，在某些半导体结构的处理期间，胶态二氧化硅沉积物在暴露的二氧化硅区域上的不利生长可能阻碍氮化硅除去和/或其他的后续工艺步骤。需要一种在磷酸中处理表面期间除去胶态二氧化硅沉积的方法。

发明内容

本文描述了一种除去生长于在磷酸中处理的表面上的胶态二氧化硅沉积物的新方法。所公开的技术包括在磷酸法中使用高选择性过蚀刻步骤以除去沉积的胶态二氧化硅。

在一个实施方案中，所公开的技术包括使用磷酸从具有形成在具有高纵横比的窄间隙或沟槽结构中的氮化硅的结构中除去氮化硅。这种结构的布置特别地导致通过水解反应在窄间隙或沟槽的表面上形成有害量的胶态二氧化硅沉积物。当氮化硅蚀刻完成时，不是将该结构从磷酸溶液中移出，而是将其留在溶液中，在其中现在发生另外的化学反应。形成胶态二氧化硅沉积物的水解反应是可逆的，并且由于氮化硅的消耗，附近的磷酸中的二氧化硅的浓度现在较低，平衡驱动反应向反方向进行，使沉积的二氧化硅溶解回溶液中。

在另一个实施方案中，提供了用于蚀刻形成在基底上的特征的方法。所述方法可以包括：提供具有高纵横比结构的基底，该高纵横比结构包括包含氮化硅的第一组暴露特征和包含硅或硅氧化物的第二组暴露特征。所述方法还包括将基底装入湿法化学处理系统中。所述方法还包括两个蚀刻步骤：进行第一蚀刻步骤，所述第一蚀刻步骤包括将基底暴露于第一湿法蚀刻化学组合物以从高纵横比结构除去至少部分的氮化硅，将基底暴露于第一湿法蚀刻化学组合物在高纵横比结构的硅或硅氧化物上形成含硅沉积物；以及进行第二蚀刻步骤，所述第二蚀刻步骤包括将基底暴露于第二湿法蚀刻化学组合物以除去至少一些在第一蚀刻步骤期间形成在硅或硅氧化物上的含硅沉积物。