[发明专利]用于湿法蚀刻氮化硅的组合物

说明书

本发明提供了一种用于湿法蚀刻氮化硅膜的组合物，其包含无机酸、硅化合物和水，但不含氟。该组合物能够选择性地除去氮化硅膜，同时对底层金属膜的损伤和氧化硅膜的蚀刻速率最小化。

相关申请的交叉引用

本发明要求韩国专利申请No.10-2018-0062247的优先权，其公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于氮化硅膜的蚀刻剂组合物，更具体地，涉及一种对氮化硅膜具有高选择性的蚀刻剂组合物。该蚀刻剂组合物在半导体工艺中用于蚀刻掉氮化硅膜，并且在高温蚀刻工艺中，相比于氧化硅膜，选择性地对氮化硅膜具有更高的蚀刻速率。

背景技术

半导体制造工艺需要能够通过引入三维结构而连续增加集成密度的堆叠结构形成技术。在半导体制造工艺中，作为代表性绝缘膜的氧化硅膜(SiO₂)和氮化硅膜(SiNx)被单独堆叠或以交替顺序堆叠成一个或多个膜并使用，并且，这种氧化物膜和氮化物膜还可用作硬掩模，以形成诸如金属布线的导电图案。氮化硅膜和氧化硅膜是形成用于形成三维NAND闪存栅极的堆叠结构的主要绝缘膜。

为了形成堆叠结构，可以通过使用例如含有磷酸的蚀刻剂或蚀刻剂组合物的湿法蚀刻工艺来去除氮化硅膜。此外，根据形成包括在半导体器件中的各种图案的需要，可能需要选择性蚀刻氮化硅膜的工艺。需要具有高选择性的蚀刻剂组合物来选择性蚀刻在氧化硅膜上的氮化硅膜。

韩国专利申请公开No.10-2005-0003163公开了一种用于半导体器件氮化物膜的含有磷酸和氢氟酸的蚀刻剂。然而，当蚀刻剂中包含氢氟酸时，这也将导致氧化硅膜的去除，在这种情况下，不可能确保对氧化物膜上的氮化物膜具有足够的蚀刻选择性，并且还存在由于氧化硅膜的损坏、图案的坍塌、氧化硅膜的再生长等，蚀刻剂不能用于具有高度堆叠结构图案中的问题。

另外，在去除氮化物膜的湿法蚀刻工艺中，通常使用磷酸和去离子水的混合物。添加去离子水以防止蚀刻速率的降低和对氧化物膜蚀刻选择性的改变，但是存在即使去离子水量的微小变化也会导致蚀刻氮化物膜过程中缺陷的问题。为了解决该问题，韩国授权专利No.10-1730453中公开了一种通过使用除磷酸之外还包含氢氟酸、硝酸等的蚀刻剂组合物来去除氮化物膜的技术，但这导致氮化物膜和氧化物膜的蚀刻选择性降低。

韩国授权专利No.10-1097275公开了一种用于蚀刻氮化硅膜的组合物，其除磷酸外还含有肟硅烷。然而，由于组合物具有低溶解度，因此存在颗粒在半导体衬底或氧化硅膜上被吸附和产生的问题。

为了解决这些问题，在相关技术中，已研究了通过使用添加剂抑制氧化硅膜的蚀刻来提高选择性蚀刻速率的技术，例如硅酸盐、氟硅酸、氟硅酸盐等的氧化硅膜蚀刻抑制剂，或是氮化硅膜蚀刻增强剂。韩国授权专利No.10-1730454公开了一种含有磷酸、包含硅-氟键的硅-氟化合物、基于磺酰亚胺的吸附抑制剂、基于聚合物的吸附抑制剂和水的蚀刻剂组合物作为基于氮化物的蚀刻剂组合物。然而，存在的问题在于添加剂增加了组合物中的硅浓度，并且氧化硅膜在处理时间内重新生长。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许公开No.1997-045660

专利文献2：韩国授权专利No.10-1730453

专利文献3：韩国授权专利No.10-1097275

专利文献4：韩国授权专利No.10-1730454

发明内容

本发明的目的在于提供一种蚀刻剂组合物，其能够在选择性去除氮化硅膜时使氧化硅膜的蚀刻速率最小化，并且不存在诸如在氧化硅膜的表面上产生颗粒、不希望的氮化硅膜去除等问题。

根据本发明实施例的用于蚀刻的组合物包含无机酸、由化学式1表示的硅基化合物和水，但不含氟：