CN100489158C - 一种选择性氮氧化硅湿法刻蚀液的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种选择性氮氧化硅(SiON)湿法刻蚀液的应用，属于集成电路生产制造领域，所述氮氧化硅湿法刻蚀液的组成为：0.40-1.00vol%的氢氟酸，58.95-65.00vol%的双氧水，34.00-40.53vol%的去离子水，并且所述氢氟酸浓度为49%，双氧水浓度为31%，所述氮氧化硅湿法刻蚀液应用在同时存在有氧化硅、氮化硅和多晶硅的条件下湿法去除氮氧化硅。该刻蚀液对氧化硅，氮化硅及多晶硅均具有良好的刻蚀选择性，可广泛应用于集成电路制造工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种氮氧化硅(SiON)选择性刻蚀的化学药液的应用，属于集成电路生产制造领域。
背景技术
随着集成电路的器件尺寸的逐渐缩小，尤其到深亚微米技术后，半导体制造过程中对于图形的精确性也不断提高。由于光刻尺寸的缩小，在暴光过程中由于各种介质的光反射系数的差异会导致光刻后图形的偏差。抗反射层(ARL)的应用可以减少或消除那些来自表面或底层导致光刻胶不均匀感光的反射光，改善关键尺寸的控制能力。在0.25微米及0.25微米以下的工艺中，有机的抗反射层已普遍的应用在实际的生产中。由于有机ARL和光刻胶的刻蚀选择性不高，在刻蚀工艺中容易造成光刻胶厚度的变化，影响图形尺寸控制的精确性。无机ARL，氮氧化硅(SiON)具有较好台阶覆盖性且对于光刻胶的刻蚀选择性好，另外由于氮氧化硅层在成型过程中可以通过调整各组分含量来控制和调整光学参数值的特点，正逐渐成为更受重视的抗反射层材料。
但是在氮氧化硅膜的去除技术上，Loeenstein等(U.S.Pat.No.5,741,396)采用干法等离子刻蚀；Chu-Yun Fu等(U.S.Pat.No.6,245，682B1)则介绍了采用热磷酸或稀释的氢氟酸溶液进行湿法刻蚀的方法。但是在诸多SION的刻蚀技术中，刻蚀的选择性并不是很好，限制了应用范围。例如在干法刻蚀技术中，SiON对氧化硅和氮化硅层的选择比为3-4:1，因此刻蚀过程中难免会对基板上的氧化硅或氮化硅层产生较大的损伤。采用热磷酸作为湿法刻蚀液时，SiON的刻蚀速率可以达到约50
/min，对氧化硅的刻蚀速率为0～1/min，具有较好的选择性，但是热磷酸对氮化硅的刻蚀速率也在50/min左右，SiON和Si3N4的刻蚀速率相近，不能进行有效的选择性刻蚀。采用50：1的氢氟酸虽然对Si3N4的刻蚀速率很低，但是对氧化硅的刻蚀速率为55/min，超过了它对SiON的刻蚀速率40/min，选择性较低。在GATE的尺寸控制技术中，SiON作为ARL能够起到很好的抗反射作用，但是在去除这层材料时就要求尽量减少对多晶硅的刻蚀，因此较好的SiON/多晶硅的选择比也是SiON刻蚀的重要方面。以上几种SiON的刻蚀方法，仅对某种膜质具有一定的选择性，但是不能同时满足对多种膜质的选择性，使用局限较大。
发明内容
本发明的目的主要在于提供一种氮氧化硅(SiON)选择性刻蚀的化学药液的应用，其对其他多种材料如氧化硅，氮化硅，多晶硅的损伤较小，可以保证工艺过程的准确性。
本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：
本发明公开了一种选择性氮氧化硅湿法刻蚀液的应用，其特征在于：所述氮氧化硅湿法刻蚀液的组成为：0.40-1.00vol％的氢氟酸，58.95-65.00vol％的双氧水，34.00-40.53vol％的去离子水，并且所述氢氟酸浓度为49％，双氧水浓度为31％，所述氮氧化硅湿法刻蚀液应用在同时存在有氧化硅、氮化硅和多晶硅的条件下湿法去除氮氧化硅。
优选的，所述刻蚀液组成为：0.48vol％的氢氟酸，62.66vol％的双氧水，36.86vol％的去离子水，并且所述氢氟酸浓度为49％，双氧水浓度为31％。
或者优选的，所述刻蚀液组成为：0.52vol％的氢氟酸，58.95vol％的双氧水，40.53vol％的去离子水，并且所述氢氟酸浓度为49％，双氧水浓度为31％。
本发明提供的用于氮氧化硅(SiON)选择性刻蚀的化学药液，刻蚀速度快，大于150/min，并具有好的刻蚀选择性，SiON/SiO2的选择比大于10：1，SiON/Si3N4的选择比大于35：1，SiON/POLY-Si的选择比大于30：1，适合于进行SiON膜的刻蚀，并对其他材料的损伤较小，可以保证工艺过程的准确性。
本发明的另一优点在于，该化学药液的原料是针对集成电路的生产中的常规化学品，原料的取得和制备方法不需要特殊的来源和设备，适用于大规模的生产需要。首先，本发明提供的氮氧化硅(SiON)选择性刻蚀液是由49％氢氟酸、31％双氧水、和去离子水组成。按体积比为：氢氟酸(HF)0.40-1.00vol％，双氧水(H2O2)55.00-65.00vol％，去离子水(DI water)34.00-44.60vol％。其次，该化学药液的制备方法方便，按照体积比例将刻蚀液预先混合均匀，将温度调节到固定的温度值即可在湿法刻蚀工艺中使用。
该刻蚀液对氧化硅，氮化硅及多晶硅均具有良好的刻蚀选择性，可以广泛的应用于集成电路制造工艺。
具体实施方式
下面通过实施例进一步阐明发明的优点及新颖之处。
实施例1
将130ml 49％HF，17000ml 31％H2O2，10000ml去离子水混合均匀后，将温度调节到25℃后，将分别长有SiON，SiO2，Si3N4，Poly-Si等膜的样品浸入溶液60秒，取出后立即进行水洗，将样品表面残留药液充分洗净后干燥。
根据测试各样品刻蚀前后的膜厚计算得出：SiON的刻蚀速率为213/min，SiO2的刻蚀速率为17.3/min，Si3N4的刻蚀速率为2.99/min，Poly-Si的刻蚀速率为5.18/min；SiON与SiO2的选择比为12：1，SiON与Si3N4的选择比为71：1，SiON/POLY-Si的选择比为41：1。
实施例2
将140ml 49％HF，16000ml 31％H2O2，11000ml去离子水混合均匀后，将温度调节到25℃后，将分别长有SiON，SiO2，Si3N4，Poiy-Si等膜的样品浸入溶液60秒，取出后立即进行水洗，将样品表面残留药液充分洗净后干燥。
根据测试各样品刻蚀前后的膜厚计算得出：SiON的刻蚀速率为154.6/min，SiO2的刻蚀速率为15.2/min，Si3N4的刻蚀速率为4.2/min，Poly-Si的刻蚀速率为5.8/min；SiON与SiO2的选择比为10：1，SiON与Si3N4的选择比为37：1，SiON/Poly-Si的选择比为30：1。
Claims (3)
1.一种选择性氮氧化硅湿法刻蚀液的应用，其特征在于：所述氮氧化硅湿法刻蚀液的组成为：0.40-1.00vol％的氢氟酸，58.95-65.00vol％的双氧水，34.00-40.53vol％的去离子水，并且所述氢氟酸浓度为49％，双氧水浓度为31％，所述氮氧化硅湿法刻蚀液应用在同时存在有氧化硅、氮化硅和多晶硅的条件下湿法去除氮氧化硅。
2.根据权利要求1所述的选择性氮氧化硅湿法刻蚀液的应用，其特征在于，所述刻蚀液组成为：0.48vol％的氢氟酸，62.66vol％的双氧水，36.86vol％的去离子水，并且所述氢氟酸浓度为49％，双氧水浓度为31％。
3.根据权利要求1所述的选择性氮氧化硅湿法刻蚀液的应用，其特征在于，所述刻蚀液组成为：0.52vol％的氢氟酸，58.95vol％的双氧水，40.53vol％的去离子水，并且所述氢氟酸浓度为49％，双氧水浓度为31％。
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