[发明专利]蚀刻组合物、用于蚀刻半导体器件的绝缘层的方法以及用于制备半导体器件的方法

说明书

本发明提供了一种蚀刻组合物、用于蚀刻半导体器件的绝缘层的方法以及用于制备半导体器件的方法，所述蚀刻组合物包括磷酸、磷酸酐、下式1表示的硅烷化合物和水：[式1]其中，R¹‑R⁶独立地为氢、卤素、取代的或未取代的C₁‑C₂₀烃基、C₁‑C₂₀烷氧基、羧基、羰基、硝基、三(C₁‑C₂₀‑烷基)甲硅烷基、磷酰基或氰基。L为直接键或者C₁‑C₃亚烃基，A为n价基团，n为1‑4的整数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月26日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0128939号韩国专利申请的优先权的权益，其全部公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种蚀刻组合物，具体涉及一种具有高选择比的蚀刻组合物，其可以选择性地去除氮化物膜同时使氧化物膜的蚀刻速率最小化。

背景技术

如氧化硅(SiO₂)膜的氧化物膜和如氮化硅(SiN_x)膜的氮化物膜是代表性的绝缘膜，并且在半导体制造工艺中，氧化硅膜或氮化硅膜被单独使用或以其中一个或多个膜交替堆叠的层叠体(laminate)的形式使用。此外，氧化物膜或氮化物膜也用作形成诸如金属布线(metal wiring)的导电图案(conductive pattern)的硬掩模(hard mask)。

在用于去除氮化物膜的湿式蚀刻工艺(wet etching process)中，通常使用磷酸和去离子水的混合物。加入去离子水是为了防止蚀刻速率的降低和防止氮化物膜相对于氧化物膜的蚀刻选择性的变化，然而，即使去离子水的供给量发生微小变化，也可能在氮化物膜蚀刻去除工序中产生缺陷。此外，磷酸是强酸并且具有腐蚀性，因此难以处理。

为了解决这些问题，传统已知技术使用在磷酸(H₃PO₄)中包含氢氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)等的蚀刻组合物去除氮化物膜，但是造成抑制了氮化物膜与氧化物膜的蚀刻选择比的问题。此外，还存在使用包含磷酸和硅酸盐(silicate)或硅酸的蚀刻组合物的已知技术，然而，硅酸或硅酸盐存在引起可能影响基板的颗粒的问题，因此在某种程度上不适用于半导体制造工艺。

然而，当在湿式蚀刻工艺中使用磷酸来去除氮化物膜时，由于氮化物膜和氧化物膜之间的蚀刻选择比降低，不仅蚀刻氮化物膜而且蚀刻SOD氧化物膜，从而难以调整有效场氧化层高度(effective field oxide height，EFH)。因此，可能无法确保足够的湿式蚀刻时间来去除氮化物膜，或者需要额外的工艺，这会引起变化并对器件特性产生负面影响。

因此，当前需要具有高的选择比的蚀刻组合物，其选择性地蚀刻氮化物膜至氧化物膜并且不存在诸如在半导体制造过程中颗粒产生的问题。

同时，硅烷基添加剂(添加到常规蚀刻溶液组合物中的添加剂)具有低的、不充分的溶解度，从而导致蚀刻溶液组合物中的颗粒沉淀和基板的异常生长。这种颗粒可能残留在硅基板上，导致在其上应用的装置或在洗涤过程中使用的设备出现缺陷，从而导致设备故障。

此外，长期存储改变了氮化物膜或氧化硅膜的蚀刻速率，从而改变了选择性。

发明内容

本发明的一个方面可以提供具有高的选择比的蚀刻组合物，其可以在使氧化物膜的蚀刻速率最小化的同时选择性地去除氮化物膜，并且不存在诸如产生对器件特性具有不良影响的颗粒的问题，并且在蚀刻组合物中使用硅烷化合物。

另一个方面是提供具有优异的储存稳定性的蚀刻组合物。

根据本发明的一个方面，蚀刻组合物可以包括磷酸、磷酸酐、下式1表示的硅烷化合物以及水：