DE69833692T2 - Ätzlösung für das selektive ätzen von siliziumoxid mit fluorid-salz, komplexmittel und glykol-lösungsmittel - Google Patents
Ätzlösung für das selektive ätzen von siliziumoxid mit fluorid-salz, komplexmittel und glykol-lösungsmittel Download PDFInfo
- Publication number
- DE69833692T2 DE69833692T2 DE69833692T DE69833692T DE69833692T2 DE 69833692 T2 DE69833692 T2 DE 69833692T2 DE 69833692 T DE69833692 T DE 69833692T DE 69833692 T DE69833692 T DE 69833692T DE 69833692 T2 DE69833692 T2 DE 69833692T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fluoride
- formulation according
- ethylene glycol
- pentamethyl
- ammonium fluoride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims abstract description 10
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 title 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims abstract description 41
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- -1 BPSG and PSG layers Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 16
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 8
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N ammonium fluoride Chemical class [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MOVBJUGHBJJKOW-UHFFFAOYSA-N methyl 2-amino-5-methoxybenzoate Chemical compound COC(=O)C1=CC(OC)=CC=C1N MOVBJUGHBJJKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-O triethanolammonium Chemical compound OCC[NH+](CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- PFTAWBLQPZVEMU-DZGCQCFKSA-N (+)-catechin Chemical compound C1([C@H]2OC3=CC(O)=CC(O)=C3C[C@@H]2O)=CC=C(O)C(O)=C1 PFTAWBLQPZVEMU-DZGCQCFKSA-N 0.000 claims description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 2
- XFCFYXYRYOKBJS-UHFFFAOYSA-N [F-].[F-].[F-].[NH4+].[NH4+].[NH4+] Chemical compound [F-].[F-].[F-].[NH4+].[NH4+].[NH4+] XFCFYXYRYOKBJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 2
- ADRVNXBAWSRFAJ-UHFFFAOYSA-N catechin Natural products OC1Cc2cc(O)cc(O)c2OC1c3ccc(O)c(O)c3 ADRVNXBAWSRFAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000005487 catechin Nutrition 0.000 claims description 2
- 229950001002 cianidanol Drugs 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- UKODFQOELJFMII-UHFFFAOYSA-N pentamethyldiethylenetriamine Chemical compound CN(C)CCN(C)CCN(C)C UKODFQOELJFMII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- QDQUEZGOEPABPZ-UHFFFAOYSA-N N(CCO)(CCO)CCO.CN(CCN(CCN(C)C)C)C.C1(CCCCC1)NC1CCCCC1 Chemical compound N(CCO)(CCO)CCO.CN(CCN(CCN(C)C)C)C.C1(CCCCC1)NC1CCCCC1 QDQUEZGOEPABPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 claims 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims 1
- TVMUHOAONWHJBV-UHFFFAOYSA-N dehydroglycine Chemical compound OC(=O)C=N TVMUHOAONWHJBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 abstract description 16
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000012457 nonaqueous media Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 2
- RILZRCJGXSFXNE-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(trifluoromethoxy)phenyl]ethanol Chemical compound OCCC1=CC=C(OC(F)(F)F)C=C1 RILZRCJGXSFXNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRXKYDOLYRYHMP-UHFFFAOYSA-N 2-azaniumylethylazanium;difluoride Chemical compound F.F.NCCN BRXKYDOLYRYHMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBPCUCUWBYBCDP-UHFFFAOYSA-N Dicyclohexylamine Chemical compound C1CCCCC1NC1CCCCC1 XBPCUCUWBYBCDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NCNZEKKMDBVRBG-UHFFFAOYSA-N [F-].[F-].[F-].[NH4+].[NH4+].[NH4+].C=C.C=C Chemical compound [F-].[F-].[F-].[NH4+].[NH4+].[NH4+].C=C.C=C NCNZEKKMDBVRBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Weting (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ätzmittelformulierungen für das Ätzen verschiedener Arten von Siliziumoxid, und insbesondere auf Ätzmittelformulierungen, welche die Fähigkeit haben, verschiedene Arten von Siliziumoxid mit gegenüber herkömmlichen Ätzmitteln verschiedenen relativen Ätzraten zu ätzen; Formulierungen nach der vorliegenden Erfindung umfassen ein chelatbildendes Mittel, ein Fluoridsalz, ein Glykollösungsmittel und gegebenenfalls ein Amin.
- Hintergrund und Stand der Technik
- Mehrere verschiedene Arten von Siliziumoxid werden bei der Herstellung von Halbleitergeräten eingesetzt. Zwei der häufigsten Arten werden als "thermisches Oxid" und "BPSG" bezeichnet. Thermisches Oxid ist typischerweise aus reinem Siliziumdioxid zusammengesetzt und wird verwendet, wenn eine isolierende Schicht benötigt wird.
- Beispielsweise werden dünne "Gate"-Schichten aus thermischem Siliziumoxid oftmals zum Trennen leitender Schichten voneinander eingesetzt. Thermische Oxidschichten auf Halbleiterplättchen werden üblicherweise durch Hochtemperaturoxidation von Oberflächensilizium auf einem Polysilizium-Plättchen hergestellt. PBSG-Schichten bestehen aus Siliziumoxid, das mit Bor und Phosphor dotiert ist. Diese Schichten dienen dem Zweck des "Getterns" von Alkalimetallionen-Verunreinigungen, die ansonsten in darunter liegende Schichten wandern und elektrische Eigenschaften der Schichtmaterialien ungünstig beeinflussen könnten, was eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit des Geräts bewirken würde.
- BPSG-Schichten werden typischerweise durch Ablagerung eines geeigneten Vorläufermaterials über atmosphärische chemische Bedampfung ("CVD") erzeugt, gefolgt von einer Wärmebehandlung zur Verdichtung und Einebnung der Schicht. PSG-Schichten dienen den gleichen Getterfunktionen wie BPSG-Schichten, haben aber kein Bor.
- Verschiedene herkömmliche Formulierungen, wie nachstehend erörtert, zum Ätzen verschiedener Arten von Siliziumoxidverbindungen ätzen typischerweise BPSG-Schichten und PSG-Schichten schneller als thermische Oxidschichten, was manchmal einen Begrenzungsfaktor bei der Herstellung von Halbleitergeräten darstellen kann.
- Wässrige Lösungen von Fluorwasserstoffsäure reichen von sehr verdünnten Lösungen (< 1 Gewichtsprozent) bis zu konzentrierten Lösungen (bis zu 49 Gewichtsprozent). Die Nachteile dieser Lösungen zusätzlich dazu, daß ihnen Selektivität mangelt, sind extrem hohe Ätzraten und Metallkorrosion, was sie nur für Massenätzung von Siliziumoxid in Abwesenheit von freiliegendem Metall geeignet macht.
- Bezüglich nicht wässriger Lösungen von Fluorwasserstoff beschreibt Gajda,
US 4 230 523 , eine Ätzmittelösung aus Fluorwasserstoff in einem organischen Lösungsmittel wie beispielsweise Glycerin oder einem anderen Polyalkohol. Die Lösung wird zum Ätzen von Siliziumdioxid ohne Ätzen von Silizium eingesetzt. Watanabe et al.,US 5 112 437 , beschreibt Lösungen von Fluorwasserstoffgas in Methanol zum Entfernen von Siliziumoxidfilmen von Halbleitersubstraten. - Gepufferte Oxidätzmittel ("BOEs") umfassen Lösungen von Ammoniumfluorid (oder Polyalkylammonium-Fluoriden) und Fluorwasserstoffsäure. Ohmi et al.,
US 5 277 835 , beschreibt wässrige Lösungen von Fluorwasserstoff und Ammoniumfluorid zur Oberflächenreinigung von Halbleiterplättchen. Kinsbron et al.,US 4 343 677 verwendet Ammoniumfluorid/Fluorwasserstoffsäure in einem Molverhältnis von etwa 10:1 in Wasser/Ethylen Glycol-Lösungsmittel zum Mustern von Siliziumdioxidfilmen. Roche,US 4 921 572 , beschreibt wässrige Ätzmittellösungen, die aus Wasser, Fluorwasserstoff und Ethylen-Diammonium-Difluorid oder Diethylen-Triammonium-Trifluorid hergestellt sind, zum Ätzen von Siliziumdioxid. - Bezüglich wässriger Lösungen von Ammoniumfluorid, beschreiben Scardera und Roche,
US 4 871 422 , Lösungen, die aus Ammoniumfluorid und Benetzungsmitteln in Wasser bestehen, zum Ätzen von Siliziumdioxidschichten. - Bezüglich nichtwässriger Lösungen von Ammoniumfluorid beschreiben Bowden und Switalski,
US 5 320 709 , Ätzmittel, die aus einer Lösung von wasserfreiem Ammniumfluorid in Ethylenglycol bestehen, zum Abtragen von organometallischen und Organosilizium-Rückständen. - In Bezug auf Lösungen beschreibt Ward et al.,
US 5 571 447 , Zusammensetzungen, die Fluorborsäure, Wasser, andere Polyalkohole als Ethylenglycol, und fluorhaltige Verbindungen enthalten. - Alle diese dem Stand der Technik angehörenden Lösungen haben die Beschränkung, daß sie BPSG-Schichten und PSG-Schichten schneller als thermische Oxidschichten ätzen. Das Verhältnis der Ätzraten von BPSG zu thermischem Oxid beträgt etwa 4:1 für alle herkömmlichen Lösungen. Mit anderen Worten, BPSG-Schichten werden etwa viermal schneller als thermische Oxidschichten geätzt. Dies kann auf andere Weise dadurch ausgedrückt werden, daß die Ätzraten-"Selektivität" von BPSG zu thermischem Oxid 4:1 beträgt. Nach Kenntnis des Erfinders gibt es im Stand der Technik oder kommerziell keine Ätzlösung, welche diese Beschränkung überwindet.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die Formulierungen nach der vorliegenden Erfindung ätzen dotiertes Siliziumoxid wie beispielsweise BPSG- und PSG-Schichten mit Raten, die größer oder gleich der Ätzraten von nicht dotierten Siliziumoxiden wie beispielsweise thermischem Oxid sind. Die Formulierungen haben die allgemeine Zusammensetzung aus einem chelatbildenden Agens, vorzugsweise schwach bis mäßig sauer (0,1 bis 10%, vorzugsweise 0,2 bis 2,8%), einem Fluoridsalz, das Ammoniumfluorid oder ein organisches Derivat entweder von Ammoniumfluorid oder von einem Polyammoniumfluorid sein kann (1,65 bis 7%, vorzugsweise 2,25 bis 7%) einem Glykollösungsmittel (71 bis 98%, vorzugsweise 90 bis 98%), und gegebenenfalls einem Amin.
- Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß in der Fertigung befindliche Gegenstände mit dotierten Siliziumoxidschichten mit Raten geätzt werden können, die größer oder gleich der Ätzraten von nicht dotierten Siliziumoxidschichten sind.
- Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Halbleitergeräte mit Siliziumoxidschichten, die Siliziumdioxid, BPSG und/oder PSG enthalten, mit einer im wesentlichen gleichförmigen Ätzrate geätzt werden können.
- Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung verständlich.
- Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
- Die vorliegende Erfindung umfasst Ätzmittelformulierungen, welche die Fähigkeit haben, gewisse Arten von Siliziumoxid mit Raten zu ätzen, die Halbleiteranwendungen ermöglichen, die mit herkömmlichen nassen chemischen Verfahren schwierig, wenn nicht gar unmöglich wären. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen von Ätzmittelformulierungen, die gleiche oder größere Ätzraten für dotiertes Siliziumoxid wie beispielsweise BPSG- und PSG-Schichten wie für nicht dotiertes Siltiumoxid wie beispielsweise thermisches Oxid zeigen. Die detaillierten Formulierungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. Grundsätzlich umfassen die Formulierungsbestandteile:
- 1. Ein chelatbildendes Agens, vorzugsweise schwach bis mäßig sauer (0,1 bis 10%, vorzugsweise 0,2 bis 2,8%).
- 2. Ein Fluoridsalz, das Ammoniumfluorid oder ein organisches Derivat entweder von Ammoniumfluorid oder einem Polyammoniumfluorid sein kann (1,65 bis 7%, vorzugsweise 2,25 bis 7%).
- 3. Ein Glykollösungsmittel (71 bis 98%, vorzugsweise 90 bis 98%), und
- 4. Gegebenenfalls ein Amin.
- Die bevorzugten chelatbildenden Mittel sind:
Iminoazetessigsäure
Malonsäure
Oxalsäure
Suczinsäure - Weitere chelatbildende Mittel, die annehmbare Ergebnisse erzeugen, sind:
Borsäure
Katechin
Malinsäure
2,4-Pentandion - Die chelatbildenden Mittel enthalten im allgemeinen entweder zwei Karboxylsäuregruppen oder zwei Hydroxylgruppen oder zwei Karbonylgruppen derart, dass die beiden Gruppen in dem chelatbildenden Mittel in enger Nähe zueinander stehen. Weitere chelatbildenden Mittel, die ebenfalls schwach bis mäßig sauer sind und strukturell ähnlich zu den beanspruchten sind, können auch als geeignet erwartet werden.
- Die bevorzugten Fluoridsalze sind:
Ammoniumfluorid
Pentamethyl-Diethylen-Triammonium-Trifluorid
Tetramethylammonium-Fluorid
Triethanolammonium-Fluorid - Weitere organische Derivate von Ammoniumfluorid funktionieren vermutlich ähnlich. Das bevorzugte Lösungsmittel ist Ethylenglykol, jedoch wird erwartet, daß auch andere Glykollösungsmittel geeignet sind.
- Die optionellen Amine, die bevorzugt werden, sind:
Dicyklohexylamin
Pentamethyl-Diethylentriamin
Triethanolamin - Wenn Amine eingesetzt werden, sind die Mengen ausreichend klein, so daß der pH-Wert der formulierten Lösung nicht größer als 7,0 ist.
- Es wäre auch zu erwarten, daß der Einschluß von optionellen Komponenten wie beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Stabilisatoren, Korrosionshemmer, Puffermittel und organische Kolösungsmittel naheliegende Zusätze zu den auf dem Fachgebiet praktizierten bilden würden. Beispiele von bevorzugten Formulierungen
Oxalsäure 2,5% Tetramethylammoniumfluorid 4,5% Ethylenglykol 93% Oxalsäure 1,3% Pentamethyl-Diethylen-Triammonium-Trifluorid 4,6% Ethylenglykol 94,1% Oxalsäure 1,25% Triethanolammoniumfluorid 5% Ethylenglykol 93,75% Malonsäure 2,8% Tetramethylammoniumfluorid 5,1% Ethylenglykol 92,1% Iminoazetessigsäure 2% Ammoniumfluorid 7% Ethylenglykol 91% Suczinsäure 2,8% Ammoniumfluorid 5% Ethylenglykol 91,2% - Keine der Amin enthaltenden Formulierungen wurde im Vergleich zu den kein Amin enthaltenden Formulierungen bevorzugt, jedoch ist eine Amin enthaltende Formulierung mit signifikanten Ergebnissen:
2,4-Pentandion 10% Ammoniumfluorid 5% Pentamethyl-Diethylentriamin 10% Ethylenglykol 75% - Verwendete Siliziumoxidarten und Ätzratenmessung
- Es wurden Ätzraten an zwei Arten von Siliziumoxidschichten durch Bestimmung der Dicken der Schichten vor dem Ätzen und nach dem Ätzen für verschiedene Zeiträume gemessen. Die beiden Arten von Siliziumoxidschichten waren: Eine thermisch gezüchtete Siliziumoxidschicht (1000 Angström dick) auf einem Siliziumplättchen.
- Eine durch chemische Bedampfung aufgetragene BPSG-Oxidschicht (4800 Angström dick), die etwa 5% B und 8% P enthielt, auf einem Siliziumplättchen.
- Bevorzugte Prozessbedingungen
- Die Plättchenschichtbearbeitung umfasst für das Eintauchen der Plättchen in Formulierungsbäder bei 20 bis 60°C wären 30 Minuten, gefolgt von einem Waschen mit deionisiertem Wasser und Trocknen mit einem Strom aus Stickstoffgas. Es wird erwartet, daß die Formulierungen auch durch Aufsprühen auf die Plättchen in einer automatischen Sprüheinrichtung aufgebracht werden können, gefolgt von einer Wasserspülung.
- Die oben identifizierten bevorzugten Formulierungen zeigten Ätzraten von 4 bis 67 Angström pro Minute bei Temperaturen von 20 bis 60°C für beide Oxidarten. Die Ätzratenverhältnisse von thermischem Oxid zu BPSG für die bevorzugten Formulierungen lagen im Bereich von 1:1,3 bis 1:0,27. Die Erfinder erwarten, daß eine ähnliche Selektivität bei anderen Arten von Siliziumoxid gezeigt werden, die ähnlich zu thermischem Oxid und BPSG sind. Beispielsweise ist PSG-Oxid eine andere Art von dotiertem Siliziumoxid, die ähnlich zu BPSG ist, und APCVD-Oxid ist ein undotiertes Siliziumoxid, das typischerweise ähnliche Ätzraten wie thermisches Oxid zeigt.
- Es ist die Kombination von Bestandteilen in den Formulierungen, welche die einzigartige Ätzselektivitätseigenschaften hervorbringt; diese Kombination findet sich nicht in irgendeiner herkömmlichen Formulierung.
Claims (15)
- Chemische Formulierungen zum Ätzen verschiedener Arten von Siliziumoxid, bestehend aus: einem chelatbildenden Mittel, wobei dieses chelatbildende Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe Iminoazetessigsäure, Malonsäure, Oxalsäure, Suczinsäure, Borsäure und Malinsäure, Katechin und 2,4-Pentandion, einem Fluoridsalz, und einem Glykollösungsmittel, und gegebenenfalls einem Amin.
- Chemische Formulierung nach Anspruch 1, wobei das chelatbildende Mittel schwach bis mäßig sauer ist und etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Formulierung ausmacht, und wobei das Fluoridsalz aus einer Verbindung aus der Gruppe Ammoniumfluorid, einem organischen Derivat von Ammoniumfluorid und einem organischen Derivat eines Polyammoniumfluorids besteht, und wobei das Fluoridsalz etwa 1,65 bis 7 Gewichtsprozent der Formulierung ausmacht, und wobei das Glykollösungsmittel etwa 73 bis 98,25 Gewichtsprozent der Formulierung ausmacht.
- Chemische Formulierung nach Anspruch 1, wobei das Amin etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Formulierung ausmacht.
- Formulierung nach Anspruch 1, wobei das Fluoridsalz aus der Gruppe ausgewählt ist: Ammoniumfluorid Pentamethyl-Diethylen-Triammonium-Trifluorid Tetramethylammoniumfluorid Triethanlolammoniumfluorid
- Formulierung nach Anspruch 2, wobei das Fluoridsalz aus der Gruppe ausgewählt ist: Ammoniumfluorid Pentamethyl-Diethylen-Triammonium-Trifluorid Tetramethylammoniumfluorid Triethanolammonoiumfluorid.
- Formulierung nach Anspruch 3, wobei das Fluoridsalz aus der Gruppe ausgewählt ist: Ammoniumfluorid Pentamethyl-Diethylen-Triammonium-Trifluorid Tetramethylammoniumfluorid Triethanolammoniumfluorid.
- Chemische Formulierung nach Anspruch 3, wobei das Amin aus der Gruppe ausgewählt ist: Dicyclohexylamin Pentamethyl-Diethylentriamin Triethanolamin.
- Formulierung nach Anspruch 6, wobei das Amin ausgewählt ist aus der Gruppe: Dicyclohexylamin Pentamethyl-Diethylentriamin Triethanolamin.
- Chemische Formulierung nach Anspruch 1, mit:
Oxalsäure 2,5% Tetramethylammoniumfluorid 4,5% Ethylenglykol 93%. - Chemische Formulierung nach Anspruch 1, mit:
Oxalsäure 1,3% Pentamethyl-Diethylen-Triammonium-Trifluorid 4,6% Ethylenglykol 94,1% - Chemische Formulierung nach Anspruch 1, mit:
Oxalsäure 1,25% Triethanolammoniumfluorid 5% Ethylenglycol 93,75% - Chemische Formulierung nach Anspruch 1, mit:
Malonsäure 2,8% Tetramethylammoniumfluorid 5,1 % Ethylenglykol 92,1% - Chemische Formulierung nach Anspruch 1, mit:
Iminoazetessigsäure 2% Ammoniumfluorid 7% Ethylenglykol 91% - Chemische Formulierung nach Anspruch 1, mit:
Suczinsäure 2,8% Ammoniumfluorid 5% Ethylenglykol 92,2% - Chemische Formulierung nach Anspruch 3, mit:
2,4-Pentandion 10% Ammoniumfluorid 5% Pentamethyl-Diethylentriamin 10% Ethylenglykol 75%
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6833997P | 1997-12-19 | 1997-12-19 | |
| US68339P | 1997-12-19 | ||
| PCT/US1998/026989 WO1999033094A1 (en) | 1997-12-19 | 1998-12-16 | Selective silicon oxide etchant formulation including fluoride salt, chelating agent and glycol solvent |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69833692D1 DE69833692D1 (de) | 2006-04-27 |
| DE69833692T2 true DE69833692T2 (de) | 2006-11-23 |
Family
ID=22081929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69833692T Expired - Lifetime DE69833692T2 (de) | 1997-12-19 | 1998-12-16 | Ätzlösung für das selektive ätzen von siliziumoxid mit fluorid-salz, komplexmittel und glykol-lösungsmittel |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1062682B1 (de) |
| JP (1) | JP2001527286A (de) |
| KR (1) | KR100607530B1 (de) |
| AT (1) | ATE319186T1 (de) |
| DE (1) | DE69833692T2 (de) |
| TW (1) | TW579386B (de) |
| WO (1) | WO1999033094A1 (de) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6030932A (en) * | 1996-09-06 | 2000-02-29 | Olin Microelectronic Chemicals | Cleaning composition and method for removing residues |
| CN1934233B (zh) * | 2003-10-28 | 2015-02-04 | 塞克姆公司 | 清洁溶液和蚀刻剂及其使用方法 |
| US20070207622A1 (en) | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Micron Technology, Inc. | Highly selective doped oxide etchant |
| WO2007140193A1 (en) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Honeywell International Inc. | Selective tantalum carbide etchant, methods of production and uses thereof |
| TWI591158B (zh) * | 2008-03-07 | 2017-07-11 | 恩特葛瑞斯股份有限公司 | 非選擇性氧化物蝕刻濕清潔組合物及使用方法 |
| KR101296797B1 (ko) * | 2010-03-24 | 2013-08-14 | 구수진 | 폐태양전지로부터 고순도 폴리 실리콘을 회수하는 방법 |
| KR102111056B1 (ko) * | 2014-03-28 | 2020-05-14 | 동우 화인켐 주식회사 | 실리콘 산화막용 비수계 식각액 조성물 |
| TWI686461B (zh) * | 2019-02-01 | 2020-03-01 | 才將科技股份有限公司 | 一種具有高矽／二氧化矽蝕刻的選擇比的矽蝕刻劑及其應用 |
| CN112410036B (zh) * | 2020-10-29 | 2021-09-07 | 湖北兴福电子材料有限公司 | 一种低选择性的bpsg和peteos薄膜的蚀刻液 |
| WO2023176642A1 (ja) * | 2022-03-14 | 2023-09-21 | 日本化薬株式会社 | 処理液およびその使用方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3979241A (en) * | 1968-12-28 | 1976-09-07 | Fujitsu Ltd. | Method of etching films of silicon nitride and silicon dioxide |
| US4568540A (en) * | 1984-04-18 | 1986-02-04 | Johnson & Johnson | Oral hygiene compositions |
| US4921572A (en) * | 1989-05-04 | 1990-05-01 | Olin Corporation | Etchant solutions containing hydrogen fluoride and a polyammonium fluoride salt |
| SU1737024A1 (ru) * | 1990-01-02 | 1992-05-30 | Новочеркасский Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Электролит блест щего никелировани |
| US5320709A (en) * | 1993-02-24 | 1994-06-14 | Advanced Chemical Systems International Incorporated | Method for selective removal of organometallic and organosilicon residues and damaged oxides using anhydrous ammonium fluoride solution |
| US5421906A (en) * | 1993-04-05 | 1995-06-06 | Enclean Environmental Services Group, Inc. | Methods for removal of contaminants from surfaces |
| US5571447A (en) * | 1995-03-20 | 1996-11-05 | Ashland Inc. | Stripping and cleaning composition |
| US5698503A (en) * | 1996-11-08 | 1997-12-16 | Ashland Inc. | Stripping and cleaning composition |
-
1998
- 1998-12-16 DE DE69833692T patent/DE69833692T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-16 AT AT98964096T patent/ATE319186T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-12-16 JP JP2000525910A patent/JP2001527286A/ja active Pending
- 1998-12-16 WO PCT/US1998/026989 patent/WO1999033094A1/en active IP Right Grant
- 1998-12-16 KR KR1020007006817A patent/KR100607530B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-12-16 EP EP98964096A patent/EP1062682B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-19 TW TW087121277A patent/TW579386B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999033094A1 (en) | 1999-07-01 |
| EP1062682A4 (de) | 2001-07-04 |
| KR20010033352A (ko) | 2001-04-25 |
| EP1062682A1 (de) | 2000-12-27 |
| ATE319186T1 (de) | 2006-03-15 |
| EP1062682B1 (de) | 2006-03-01 |
| TW579386B (en) | 2004-03-11 |
| JP2001527286A (ja) | 2001-12-25 |
| KR100607530B1 (ko) | 2006-08-02 |
| DE69833692D1 (de) | 2006-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69912712T2 (de) | Zusammensetzung und Verfahren zum selektiven Ätzen eines Siliciumnitrid-Films | |
| DE60028962T2 (de) | Zusammensetzungen zum reinigen von substraten von organischen und plasmaätz-rückständen bei halbleiter-vorrichtungen | |
| US6383410B1 (en) | Selective silicon oxide etchant formulation including fluoride salt, chelating agent, and glycol solvent | |
| DE602004009595T2 (de) | Ablös- und reinigungszusammensetzungen für die mikroelektronik | |
| DE60030877T2 (de) | Nichtkorrosive reinigungszusammensetzung zur entfernung von plasmaätzrückständen | |
| DE60212366T2 (de) | Reinigerzusammensetzung | |
| DE60028726T2 (de) | Neue zusammensetzung zum selektiven ätzen von oxiden auf metallen | |
| DE60222532T2 (de) | Zusammensetzung zur reinigung nach einem chemischen-mechanischen polierverfahren | |
| DE69816219T2 (de) | Reinigungsnachbehandlung | |
| US5698503A (en) | Stripping and cleaning composition | |
| US5571447A (en) | Stripping and cleaning composition | |
| DE60118015T2 (de) | Fotoresist-entfernungs-/reinigungszusammensetzungen mit aromatischen säureinhibitoren | |
| DE60121468T2 (de) | Zusammensetzung mit einer oxidierenden und komplexierenden verbindung | |
| DE3538328C2 (de) | ||
| US4230522A (en) | PNAF Etchant for aluminum and silicon | |
| DE68912351T2 (de) | Ätzlösung für metallschicht mit photolackstruktur. | |
| DE69833692T2 (de) | Ätzlösung für das selektive ätzen von siliziumoxid mit fluorid-salz, komplexmittel und glykol-lösungsmittel | |
| KR102464723B1 (ko) | 웨이퍼를 재생하기 위한 탄소함유 실리콘 산화물을 포함하는 재료의 세정액 및 세정방법 | |
| KR20150050278A (ko) | 질화티타늄막 및 텅스텐막의 적층체용 식각 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 이로부터 제조된 반도체 소자 | |
| DE602004009584T2 (de) | Halbleiterreinigungslösung | |
| EP0416126B1 (de) | Schwefelsäurezusammensetzung mit niedriger oberflächenspannung | |
| DE602004008863T2 (de) | Zusammensetzung und Verfahren zur Behandlung von Halbleitersubstraten | |
| DE2550371A1 (de) | Verfahren zum thermischen oxydieren von silicium | |
| KR20090081545A (ko) | 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성방법 | |
| KR20080111268A (ko) | 세정액 조성물 및 이를 이용한 세정방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition |