[发明专利]一种蚀刻组合物及其应用

说明书

本发明提供了一种蚀刻组合物及其应用。其包括：磷酸、硅烷化合物、硅基磷酸酯类化合物和去离子水。本发明的蚀刻组合物可以选择性地蚀刻氮化硅同时最小化地蚀刻氧化硅，解决了氧化硅再生长的问题，同时避免了在基底形成颗粒，操作窗口较大，在半导体高温蚀刻工艺中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及用于蚀刻半导体元器件的组合物领域，尤其涉及一种用于蚀刻氮化硅的组合物及其应用方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，氮化物层与氧化物层已经被用作3D-NAND闪存栅极的堆叠结构的绝缘层，其中作为代表性的是氮化硅层(SiN_x)和氧化硅层(SiO₂)，可以被独立或者相互交替堆叠形成绝缘层。另外，氧化硅层和氮化硅层也可以用作硬质掩膜以形成金属互连的导电图案。

可以采用湿法蚀刻工艺来去除氮化物层，其中，蚀刻剂的选择性是一个重要考虑因素。理想的蚀刻剂需要具备对被蚀刻层的蚀刻速率远大于对其他层的蚀刻速率的高选择性。在用于去除氮化物膜的湿法蚀刻工艺中，通常使用磷酸与去离子水的混合物。去离子水用于防止氮化物膜的蚀刻速率降低以及氮化物膜相对于氧化硅膜的蚀刻选择性变化。然而，即使精细地改变去离子水的量，氮化物膜蚀刻工艺也仍会失败，操作窗口较小。并且，作为强酸之一的磷酸具有腐蚀性，因此难以进行后续处理。

为了克服常规蚀刻组合物的这种缺陷，现有技术提出包含与氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)中的一种进行混合的磷酸(H₃PO₄)的蚀刻组合物。然而，此蚀刻组合物使氮化物层和氧化物层的蚀刻选择性劣化。除此之外，还提出另一种包含磷酸和硅酸盐与硅酸中的一种的蚀刻组合物。然而，硅酸盐和硅酸产生能够严重影响基底材料的颗粒。

为了解决上述问题，CN103160282B公开了一种含甲硅烷基磷酸酯化合物的蚀刻组合物，尽管该组合物相对于氧化物膜可以选择性地刻蚀氮化物膜，同时不会造成诸如产生颗粒物的问题，但是其对LP-TEOS选择性低并且可能存在氧化硅再增长问题。US9368647B2公开了一种含硅化合物(至少含一个氮、磷、硫原子与硅相连接)的蚀刻组合物，但是该组合物需要额外添加铵离子，造成体系复杂化，而且同时增加了对氮化硅与氧化硅的蚀刻速率，可能会造成对氮化硅与氧化硅的蚀刻选择比降低。CN105273718B公开了一种含硅烷磷酸化合物的蚀刻组合物，其需要先合成硅烷磷酸化合物，并且对BPSG的选择性低。CN109689838A公开了一种含带有烷氧基的硅烷化合物的蚀刻组合物，但是其对溶液中硅浓度很敏感。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够用于高选择性去除氮化硅的蚀刻组合物，所述组合物可以使得氧化硅蚀刻速率最小化的同时高选择性地去除氮化硅，同时避免氧化硅再生长以及在基底颗粒的形成。

具体地，本发明提供一种蚀刻组合物，包括：磷酸、硅烷化合物、硅基磷酸酯类化合物和去离子水。

优选的，所述硅烷化合物的通式为：