[发明专利]胶体二氧化硅生长抑制剂以及相关的方法和系统

说明书

描述了抑制胶体二氧化硅沉积物在磷酸中处理的表面上生长的技术。在一个实施方案中，所公开的技术包括使用胶体二氧化硅生长抑制剂作为用于氮化硅蚀刻的磷酸溶液中的添加剂。在一些实施方案中，所述添加剂可以具有可以含有强阴离子基团的化学品。提供了这样的方法和装置：其监测在处理期间磷酸溶液中的二氧化硅浓度和/或胶体二氧化硅生长抑制剂浓度，并根据需要调节这些组分的量。提供了用于控制磷酸溶液中待使用的添加剂浓度以及二氧化硅浓度的方法和装置的技术。本文所述的技术提供了相对于二氧化硅的高选择性氮化硅蚀刻，而不使胶体二氧化硅沉积物在暴露的表面上生长。

本申请要求于2016年3月30日提交的临时专利申请第62/315,632号的优先权，其公开内容明确地通过引用整体并入本文。本申请还要求于2016年3月30日提交的临时专利申请第62/315,559号的优先权，其公开内容明确地通过引用整体并入本文。本申请还通过引用将由Bassett等同时提交的题为“Process and Apparatus for Processing aNitride Structure Without Silica Deposition”的美国专利申请第15/467973号整体并入。

背景技术

本公开内容涉及在磷酸(H₃PO₄)溶液中处理硅基底。具体地，提供了在磷酸中处理期间防止胶体二氧化硅沉积物在基底表面上生长的新方法。

在半导体工业中已使用对二氧化硅和纯硅具有高选择性的磷酸以去除氮化硅膜。在1967年，Gelder和Hauser发表了一篇文章，其中他们提出使用沸腾的磷酸来除去氮化硅膜。他们利用给定稀释度的酸的沸点来控制酸温度及其在处理罐中的浓度。该处理已经在半导体工业中被广泛采用，并且其用于现在的生产中。

沸腾磷酸处理在半导体工业中的典型应用是去除氮化硅膜。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。除去氮化硅膜的过程开始于通过稀氢氟酸(HF)处理小心地去除可能停留在氮化硅膜上面的任何残留二氧化硅。调节HF的稀释度以从氮化硅表面去除任何残留二氧化硅而不显著地去除位于氮化硅区域之间的沉积二氧化硅。在HF中的氮化硅清洗步骤之后，高选择性蚀刻在沸腾的磷酸中进行以去除氮化硅膜而不去除存在于氮化硅膜之间的沉积二氧化硅膜，在位于氮化硅膜下面的二氧化硅膜上停止。

已经发现，在某些半导体结构的处理期间，胶体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去除和/或其他后续处理步骤。需要在磷酸中表面处理期间抑制胶体二氧化硅沉积物生长的方法。

发明内容

本文描述了抑制胶体二氧化硅沉积物在磷酸(H₃PO₄)中处理的表面上生长的创新方法。在一个实施方案中，所公开的技术包括使用胶体二氧化硅生长抑制剂作为磷酸溶液中的添加剂。在一些实施方案中，添加剂可以具有可以含有强阴离子基团的化学品。可能的阴离子基团包括但不限于：-COOH和-PO₃H₂。这些化学基团与胶体二氧化硅网络中的Si中心反应，使得形成硅酸酯R-C(O)-SiO_x，致使胶体二氧化硅保留在溶液中。也可以使用其他胶体二氧化硅生长抑制剂。在一些实施方案中，提供了这样的方法和装置，其在处理期间监测磷酸中的二氧化硅浓度和/或生长抑制剂浓度，并根据需要调节这些组分的量。本文所述的技术提供了相对于二氧化硅的高选择性氮化硅蚀刻而不使胶体二氧化硅沉积物在暴露的表面上生长。

在一个实施方案中，所公开的技术包括提供用于湿法蚀刻微电子基底上的结构的化学组合物。该组合物可以包含水、磷酸和胶体二氧化硅生长抑制剂，其中微电子基底至少包括第一结构和第二结构，该化学组合物相对于第二结构选择性地蚀刻第一结构而不产生胶体二氧化硅沉积物在第一结构或第二结构的暴露表面上的生长。