[发明专利]用于在半导体器件制造过程中选择性去除氮化硅的蚀刻溶液和方法

说明书

本文描述了一种蚀刻溶液和使用所述蚀刻溶液的方法，所述蚀刻溶液包含水、磷酸溶液(水性)、如本文所公开的有机硅化合物和含羟基的水混溶性溶剂。此类组合物可用于相对于氧化硅选择性去除氮化硅。

相关申请的交叉引用

本专利申请是2019年3月11日提交的美国临时专利申请序列号62/816,806的非临时申请，该临时申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明的示例性实施方案涉及蚀刻组合物，更具体地，涉及一种能够选择性去除氮化膜而同时使氧化物膜的蚀刻速率最小化的高选择性蚀刻组合物以及制造半导体的方法，其包括使用所述蚀刻组合物的蚀刻过程。

背景技术

选择性Si₃N₄牺牲去除是3D NAND存储器器件制造的关键步骤之一。在蚀刻过程之后，Si₃N₄被去除，留下保持SiO₂鳍片(fin)不变的SiO₂核心。传统上，Si₃N₄蚀刻可以在160℃下通过热磷酸来完成，然而，Si₃N₄蚀刻相对于硅或氧化硅材料的选择性通常较低。

随着半导体器件变得更加高度集成，半导体器件的可靠性和电特性更容易发生构成半导体器件的层的损坏或变形。因此，当执行蚀刻过程以使用蚀刻剂选择性地去除特定材料层时，期望蚀刻剂相对于其他材料层应具有更高的蚀刻选择性并且蚀刻过程产生较少的副产物以减少工艺缺陷。

因此，在如此高的集成下，在3D NAND制造中选择性Si₃N₄牺牲去除的材料选择性要求变得更加关键—以达到需要在蚀刻Si₃N₄层的同时有效地保持SiO₂层不变的程度。因此，本领域需要进一步抑制SiO₂蚀刻速率以实现甚至更高的Si₃N₄对SiO₂选择性。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种蚀刻溶液，其适用于从微电子器件相对于氧化硅选择性去除氮化硅，所述蚀刻溶液包含：水；磷酸溶液(水性)；具有由式A表示的化学结构的有机硅化合物：

(R⁴O)_3-mSiR²R³_m

A

其中R²和R³各自独立地选自氢原子、C₁至C₁₀直链烷基、C₃至C₁₀支链烷基、C₃至C₁₀环状烷基、C₅至C₁₂芳基、C₂至C₁₀直链或支链烯基、C₂至C₁₀直链或支链炔基以及含官能团的部分，其中所述官能团是选自乙烯基、环氧基、苯乙烯基、甲基酰氧基、酰氧基、氨基、脲基、异氰酸酯、异氰脲酸酯和巯基的至少一种，R⁴选自C₁至C₁₀直链烷基、C₃至C₁₀支链烷基、C₃至C₁₀环状烷基、C₃至C₁₀直链或支链烯基和C₃至C₁₀直链或支链炔基、C₅-C₁₂芳基，以及其中m＝0、1或2；和含羟基的水混溶性溶剂。