TWI756865B - 用於氮化矽層的蝕刻組成物及使用其蝕刻氮化矽層的方法 - Google Patents

用於氮化矽層的蝕刻組成物及使用其蝕刻氮化矽層的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI756865B
TWI756865B TW109135799A TW109135799A TWI756865B TW I756865 B TWI756865 B TW I756865B TW 109135799 A TW109135799 A TW 109135799A TW 109135799 A TW109135799 A TW 109135799A TW I756865 B TWI756865 B TW I756865B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
silicon nitride
acid
nitride layer
etching
etching composition
Prior art date
Application number
TW109135799A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202116978A (zh
Inventor
崔正敏
張俊英
金賢貞
文炯朗
李智惠
韓權愚
黃基煜
Original Assignee
南韓商三星Sdi股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商三星Sdi股份有限公司 filed Critical 南韓商三星Sdi股份有限公司
Publication of TW202116978A publication Critical patent/TW202116978A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI756865B publication Critical patent/TWI756865B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/04Aqueous dispersions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/06Other polishing compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/06Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463Aqueous liquid suspensions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002Preparing wafers
    • H01L21/02005Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008Multistep processes
    • H01L21/0201Specific process step
    • H01L21/02019Chemical etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604Chemical etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment 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
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105Etching inorganic layers
    • H01L21/31111Etching inorganic layers by chemical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

本文公開一種用於氮化矽層的蝕刻組成物及一種使用其蝕刻氮化矽層的方法。用於氮化矽層的蝕刻組成物包含:無機酸或其鹽;溶劑;選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的至少一者;及含有四個或更多個氮原子的環狀化合物。本發明當在高溫下用於蝕刻時可顯著增加氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性。

Description

用於氮化矽層的蝕刻組成物及使用其蝕刻氮化矽層的方法
本發明涉及一種用於氮化矽層的蝕刻組成物及一種使用其蝕刻氮化矽層的方法。更具體來說,本發明涉及一種用於氮化矽層的蝕刻組成物以及一種使用其蝕刻氮化矽層的方法,所述組成物當在高溫下用於蝕刻時以及當在室溫下存儲後在高溫下用於蝕刻時,可顯著增加氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性。 [相關申請的交叉參考]
本申請主張在2019年10月18日在韓國知識產權局提出申請的韓國專利申請第10-2019-0130273號的權利,所述韓國專利申請的全部內容併入本申請供參考。
在半導體製造製程中,氮化矽層存在於氧化矽層的上表面或下表面上,或者氮化矽層與氧化矽層交替堆疊在彼此上方。
已知一種使用加熱到高溫的磷酸溶液來移除在半導體製造製程中形成在基底上的氮化矽層圖案的蝕刻方法。然而,磷酸溶液在增加氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性方面具有限制。因此,向磷酸溶液中添加矽烷化合物被認為是增加蝕刻選擇性的一種方式。
最近,已經提出在200℃或高於200℃的高溫下蝕刻氮化矽層及氧化矽層的製程。然而,在此種高溫蝕刻製程中使用矽烷化合物可導致穩定性差的問題。因此,為增加蝕刻選擇性,正在考慮使用酸改性二氧化矽或酸改性矽酸來代替矽烷化合物。酸改性二氧化矽或酸改性矽酸在高溫下不會返回到預改性狀態,且因此可通過吸附到氧化矽層來增加蝕刻選擇性。本發明的發明人確認到當冷卻到室溫時,酸改性二氧化矽或酸改性矽酸表現出差的穩定性或返回到預改性狀態,這是因為其顆粒組合在一起。因此,在高溫下蝕刻時使用冷卻的酸改性二氧化矽或冷卻的酸改性矽酸無法確保蝕刻選擇性的增加。然而,在存儲或運輸期間將酸改性二氧化矽或酸改性矽酸維持在高溫下需要用於維持高溫的額外設備及成本。
本發明的一個方面是提供一種當在高溫下用於蝕刻時可顯著增加氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性的用於氮化矽層的蝕刻組成物。
本發明的另一個方面是提供一種即使當在室溫下存儲後在高溫下用於蝕刻時也可保持高的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性的用於氮化矽層的蝕刻組成物。
本發明的進一步的方面是提供一種可消除對在存儲或運輸期間用於維持高溫的額外設備及成本的需要的用於氮化矽層的蝕刻組成物。
本發明的一個方面涉及一種用於氮化矽層的蝕刻組成物。
用於氮化矽層的蝕刻組成物包含:無機酸或其鹽;溶劑;選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的至少一者;及含有四個或更多個氮原子的環狀化合物。
所述含有四個或更多個氮原子的環狀化合物可包括選自經取代或未經取代的四唑及經取代或未經取代的四嗪的群組中的至少一者。
所述經取代或未經取代的四唑可包括由式1表示的化合物:
Figure 02_image002
其中R1 及R2 各自獨立地是氫;經取代或未經取代的C1 到C10 烷基;經取代或未經取代的C6 到C10 芳基;經取代或未經取代的C7 到C20 芳基烷基;鹵素;或氨基。
所述經取代或未經取代的四唑可包括選自氨基四唑、烷基四唑及氨基烷基四唑的群組中的至少一者。
所述無機酸可包括磷酸。
所述蝕刻組成物可包含:約60重量%到約95重量%的所述無機酸或其所述鹽;約0.0001重量%到約10重量%的選自所述酸改性二氧化矽及所述酸改性矽酸的所述群組中的所述至少一者;約0.1 ppm到約10重量%的所述含有四個或更多個氮原子的環狀化合物;及餘量的所述溶劑。
根據本發明的一種蝕刻氮化矽層的方法包括:使用根據本發明的用於氮化矽層的蝕刻組成物來蝕刻氮化矽層。
本發明提供一種當在高溫下用於蝕刻時可顯著增加氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性的用於氮化矽層的蝕刻組成物。
本發明提供一種即使在室溫下存儲後在高溫下用於蝕刻時也可保持高的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性的用於氮化矽層的蝕刻組成物。
本發明提供一種可消除對在存儲或運輸期間用於維持高溫的額外設備及成本的需要的用於氮化矽層的蝕刻組成物。
本文中,由給定參數(例如,C1 到C10 烷基)的兩個值指示的數值範圍的公開可被解釋為公開所述兩個值之間的任何值以及所述範圍的任何子範圍也可用於給定參數。
例如,「C1 到C10 烷基」可包括C1 烷基、C2 烷基、C3 烷基、C4 烷基、C5 烷基、...、C8 烷基、C9 烷基、C10 烷基、C1 到C6 烷基、C1 到C5 烷基等。
本文所使用的用語「烷基」意指具有所指示碳原子數的飽和直鏈或支鏈碳鏈。
本文所使用的用語「芳基」意指具有所指示碳原子數的芳族碳環。芳基可為單環或多環的(例如雙環或三環的)。
本文所使用的用語「芳基烷基」意指具有所指示碳原子數的殘基,其中芳基部分通過烷基殘基連接到母體結構。此處,烷基殘基可為直鏈或支鏈的。
本文所使用的「鹵素」意指F、Cl、Br或I。
本文所使用的用語「經取代的或未經取代的」中的用語「經取代的」意指對應官能基中的至少一個氫原子被選自以下的群組中的一者取代:鹵素、羥基、硫醇基、氰基、氨基、羧酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基、唑基、*-C(=O)(R4)、*-C(=O)-N(R4)(R5)、*-C(=O)-OC(=O)(R4)(其中R4及R5各自獨立地是氫、C1 到C10 烷基、C3 到C10 環烷基或C6 到C20 芳基)、C1 到C10 烷基、C2 到C10 烯基、C2 到C10 炔基、C1 到C10 烷氧基、C3 到C10 環烷基、C1 到C10 雜環烷基、C3 到C10 環烯基、C1 到C10 雜環烯基、C6 到C20 芳基及C1 到C20 雜芳基。
本發明的發明人基於以下確認完成了本發明:將選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的至少一者及含有四個或更多個氮原子的環狀氮化合物兩者添加到包含無機酸或其鹽及溶劑的用於氮化矽層的蝕刻組成物中可顯著增加在高溫下蝕刻時氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性,且通過使蝕刻組成物即使當在室溫下存儲後在高溫下用於蝕刻時,也能保持高的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性,可消除對高溫存儲及運輸的需要。
在下文中,將詳細闡述根據本發明的用於氮化矽層的蝕刻組成物的每一組分。
無機酸或其鹽不受特別限制,只要無機酸或其鹽可通過向用於氮化矽層的蝕刻組成物提供氫離子來促進蝕刻即可。例如,無機酸可包括選自硫酸、硝酸、鹽酸、高氯酸、氫氟酸、硼酸、磷酸(H3 PO4 )、亞磷酸(H3 PO3 )、次磷酸(H3 PO2 )、連二磷酸(hypophosphoric acid)(H4 P2 O6 )、三聚磷酸(H5 P3 O10 )及焦磷酸(H4 P2 O7 )的群組中的至少一者。優選地,無機酸是磷酸。
在用於氮化矽層的蝕刻組成物中,無機酸或其鹽可以約60重量%到約95重量%的量存在。在此範圍內,蝕刻組成物可具有氮化矽層的蝕刻速率對氧化矽層的蝕刻速率的增加的比率(氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性)。例如,在用於氮化矽層的蝕刻組成物中,無機酸或其鹽可以約60重量%到約90重量%(例如,60重量%、70重量%、80重量%或90重量%)或約80重量%到約90重量%的量存在。
溶劑可為水(例如半導體級水或超純水),但不限於此。溶劑可以余量存在於用於氮化矽層的蝕刻組成物中。
蝕刻組成物包含選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的至少一者。酸改性二氧化矽或酸改性矽酸至少在其表面上含有Si-OH,且因此可在蝕刻氮化矽層時保護氧化矽層。
通過代替本領域中常用的矽烷化合物或矽化合物而使用的選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的至少一者,根據本發明的蝕刻組成物可在高溫下、例如在約200℃到約300℃、具體來說約230℃到約300℃的溫度下提供對氧化矽層的保護。包含矽烷化合物或矽化合物的典型的蝕刻組成物在高溫下蝕刻期間不太有效地保護氧化矽層,且因此無法在高溫下用於蝕刻中。
酸改性二氧化矽或酸改性矽酸具有其中二氧化矽或矽酸至少部分地用OH基進行表面改性的結構。例如,二氧化矽或矽酸的表面的約10%到約100%可用OH基改性。
選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的所述至少一者可以約0.0001重量%到約10重量%(例如,0.0001重量%、0.001重量%、0.01重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%或10重量%)、具體來說約0.1重量%到約5重量%的量存在於蝕刻組成物中。在此範圍內,蝕刻組成物可具有增加的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性。
酸改性二氧化矽可通過將二氧化矽添加到酸酐或酸的水溶液中,然後在高溫下進行改性反應來製備。此處,所述酸可包括選自前述無機酸中的至少一者。優選地,所述酸是磷酸。
二氧化矽用酸進行改性,優選地用酸的水溶液進行改性。酸的水溶液可具有約1重量%到約85重量%、具體來說約10重量%到85重量%的酸濃度。在此範圍內,水溶液可進一步有效地對二氧化矽進行改性。用酸對二氧化矽進行改性的反應在高溫下執行,由此酸改性二氧化矽可在其表面上具有Si-OH基。具體來說,改性反應可在約100℃到約300℃、更具體來說約150℃到約250℃的溫度下執行。在此範圍內,可更高效地實現二氧化矽的表面改性。
在一個實施例中,在將二氧化矽添加到酸酐或酸的水溶液中之後,改性反應可執行約10到120分鐘、具體來說約30到90分鐘。在此範圍內,二氧化矽的表面改性可更高效地實現。
在一個實施例中,在改性反應中,以約100重量份的酸酐或酸的水溶液計,二氧化矽可以約0.001重量份到約10重量份、具體來說約0.1重量份到約5重量份的量存在。在此範圍內,通過二氧化矽的改性可提高氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性,由於使用適量的二氧化矽,可實現二氧化矽的充分溶解及改性,並且可防止二氧化矽在製備酸改性二氧化矽後沉澱。
酸改性矽酸可以與酸改性二氧化矽的製備相同或實質上相同的方式來製備。
酸改性二氧化矽或酸改性矽酸可通過在約200℃或高於200℃的高溫下保護氧化矽層來抑制氧化矽層的蝕刻。然而,當從高溫冷卻到室溫時,酸改性二氧化矽或酸改性矽酸大部分返回到預改性狀態,或者其顆粒組合在一起,從而導致蝕刻組成物的穩定性劣化。結果,當再次在高溫下使用時,蝕刻組成物可具有差的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性。因此,除了選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的所述至少一者之外,根據本發明的蝕刻組成物還包含含有四個或更多個氮原子的環狀化合物。
含有四個或更多個氮原子的環狀化合物可提高酸改性二氧化矽或酸改性矽酸的穩定性,使得可防止酸改性二氧化矽或酸改性矽酸返回到預改性狀態,從而允許蝕刻組成物在高溫下用於蝕刻時保持高的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性,而無論蝕刻組成物的溫度變化如何。因此,使用含有四個或更多個氮原子的環狀化合物可消除對在存儲及運輸期間將蝕刻組成物維持在高溫下的額外設備及成本的需要。此外,通過提高酸改性二氧化矽或酸改性矽酸的穩定性,含有四個或更多個氮原子的環狀化合物可降低酸改性二氧化矽或酸改性矽酸沉澱成二氧化矽或矽酸的速率。
含有四個或更多個氮原子的環狀化合物可包括在環結構中具有四個或更多個、具體來說4到8個氮原子的化合物。此處,「環結構」不僅可包括具有氮及碳的單環結構,且還包括多環結構。此處,「多環結構」可包括其中具有氮及/或碳的兩個或更多個單環結構在彼此共用碳或氮的同時被稠合的結構。
含有四個或更多個氮原子的環狀化合物可包括選自經取代或未經取代的四唑、經取代或未經取代的四嗪、經取代或未經取代的嘌呤、經取代或未經取代的腺嘌呤、經取代或未經取代的鳥嘌呤及經取代或未經取代的黃嘌呤的群組中的至少一者。優選地,含有四個或更多個氮原子的環狀化合物包括選自經取代或未經取代的四唑及經取代或未經取代的四嗪的群組中的至少一者,更優選為經取代或未經取代的四唑。
在一個實施例中,經取代或未經取代的四唑可包括由式1表示的化合物,但不限於此。
[式1]
Figure 02_image003
其中R1 及R2 各自獨立地是氫;經取代或未經取代的C1 到C10 烷基;經取代或未經取代的C6 到C10 芳基;經取代或未經取代的C7 到C20 芳基烷基;鹵素;或氨基。
在式1中,R1 及R2 可各自獨立地是氫、氨基或未經取代的C1 到C5 烷基。優選地,R1 是氨基或C1 到C5 烷基。優選地,R2 是氫。
例如,經取代或未經取代的四唑可包括選自包括5-氨基四唑的氨基四唑、包括甲基四唑(例如5-甲基四唑)的烷基四唑及包括氨基甲基四唑(例如5-氨基-1-甲基四唑)的氨基烷基四唑中的至少一者。
在一個實施例中,經取代或未經取代的四嗪可包括選自由式2表示的化合物及由式3表示的化合物的群組中的至少一者,但不限於此。
[式2]
Figure 02_image004
[式3]
Figure 02_image005
其中R3 及R4 各自獨立地是氫;經取代或未經取代的C1 到C10 烷基;經取代或未經取代的C6 到C10 芳基;經取代或未經取代的C7 到C20 芳基烷基;鹵素;或氨基。
在式2及3中,R3 及R4 可各自獨立地是氫、未經取代的C1 到C5 烷基或者未經取代的C6 到C10 芳基。
例如,由式2表示的化合物及由式3表示的化合物中的每一者可包括選自1,2,4,5-四嗪及1,2,3,4-四嗪的群組中的至少一者,但不限於此。
含有四個或更多個氮原子的環狀化合物可以約0.1 ppm到10重量%(例如,0.0000001重量%、0.000001重量%、0.00001重量%、0.0001重量%、0.001重量%、0.01重量%、0.1重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%或10重量%)、具體來說約0.1重量%到約10重量%的量存在於蝕刻組成物中。在此範圍內,氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性的提高可通過二氧化矽改性來實現。
用於氮化矽層的蝕刻組成物還可包含本領域中常用的任何添加劑,以改善蝕刻性能。例如,蝕刻組成物還可包含表面活性劑、分散劑及蝕刻速率調節劑,但不限於此。
根據本發明的一種蝕刻氮化矽層的方法包括:使用根據本發明的用於氮化矽層的蝕刻組成物來蝕刻氮化矽層。
蝕刻方法可包括,例如:在基底上形成氮化矽層或氧化矽層;通過將用於氮化矽層的蝕刻組成物施加到氮化矽層或氧化矽層來執行蝕刻;以及在執行蝕刻之後移除用於氮化矽層的蝕刻組成物。
基底可包括本領域中常用的任何合適的基底,例如半導體晶圓。
通過將用於氮化矽層的蝕刻組成物施加到氮化矽層或氧化矽層來執行蝕刻可包括:例如,將氮化矽層或氧化矽層浸入含有用於氮化矽層的蝕刻組成物的蝕刻浴中,或者將用於氮化矽層的蝕刻組成物噴射到氮化矽層或氧化矽層上,但不限於此。
所述蝕刻方法還可包括:通過將用於氮化矽層的蝕刻組成物施加到氮化矽層或氧化矽層,在執行蝕刻之前加熱用於氮化矽層的蝕刻組成物。此處,用於氮化矽層的蝕刻組成物可被加熱到約200℃或大於200℃的溫度、例如加熱到約200℃到約300℃的溫度。在一個實施例中,用於氮化矽層的蝕刻組成物可被加熱到約230℃到約300℃的溫度,但不限於此。
在執行蝕刻之後移除用於氮化矽層的蝕刻組成物可包括:例如,用超純水洗滌蝕刻組成物,然後對氧化矽層或氮化矽層進行乾燥,但不限於此。
接下來,將參考實例更詳細地闡述本發明。然而,應注意提供這些實例僅是用於說明,且不應以任何方式解釋為限制本發明。實例 1
將二氧化矽(QS-30,德山公司(Tokuyama Corporation),一次粒徑:7 nm)添加到磷酸水溶液(濃度:85重量%)中。此處,以100重量份的磷酸水溶液計,二氧化矽以1重量份的量存在。然後,將其之間的反應在150℃下進行了60分鐘,然後過濾,從而製備酸改性二氧化矽。
然後,將85重量%的磷酸、0.5重量%的所製備的酸改性二氧化矽、0.5重量%的5-甲基四唑及余量的水混合,從而製備用於氮化矽層的蝕刻組成物。實例 2
將矽酸(西格瑪-奧德裡奇有限公司(Sigma-Aldrich Co. LLC.))添加到磷酸水溶液(濃度:85重量%)中。此處,以100重量份的磷酸水溶液計,矽酸以2重量份的量存在。然後,將其之間的反應在150℃下進行了60分鐘,然後過濾,從而製備酸改性矽酸。
使用製備的酸改性矽酸,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。實例 3 4
除了如表1所示改變5-甲基四唑的量之外,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。實例 5 7
除了以表1所示的量使用5-氨基四唑代替0.5重量%的5-甲基四唑之外,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。實例 8
除了以表1所示的量使用四唑代替0.5重量%的5-甲基四唑之外,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。比較例 1
除了不使用0.5重量%的5-甲基四唑之外,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。比較例 2
除了使用1重量%的三唑代替0.5重量%的5-甲基四唑之外,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。比較例 3
除了使用1重量%的吡唑代替0.5重量%的5-甲基四唑之外,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。比較例 4
除了使用1重量%的磷酸二氫銨(monobasic ammonium phosphate)代替0.5重量%的5-甲基四唑之外,以與實例1相同的方式製備了用於氮化矽層的蝕刻組成物。
關於表1中的所列性質,對在實例及比較例中製備的用於氮化矽層的蝕刻組成物中的每一者進行了評價。
在將在實例及比較例中製備的用於氮化矽層的蝕刻組成物中的每一者加熱到230℃後,在蝕刻組成物中放置了LP-SiN膜或PE-SiO膜,然後蝕刻了5分鐘。在使用橢偏儀測量LP-SiN膜或PE-SiO膜的蝕刻前的厚度及蝕刻後的厚度之後,計算了氮化矽層的蝕刻速率(A)及氧化矽層的蝕刻速率(B),然後根據方程式1計算了蝕刻選擇性比率。結果示於表1中,且被稱為「初始選擇性比率」。
[方程式1] 蝕刻選擇性 = A/B   (1) 其中,A是每單位時間內氮化矽層的蝕刻速率(單位:埃/分鐘),且B是每單位時間內氧化矽層的蝕刻速率(單位:埃/分鐘)。
將在實例及比較例中製備的用於氮化矽層的蝕刻組成物中的每一者在25℃下存儲了24小時,且然後加熱到230℃,隨後以與上述相同的方式計算了蝕刻速率及蝕刻選擇性比率。結果示於表1中,且被稱為「存儲後的選擇性比率」。
通過濁度測量評價了副產物的存在/不存在。
表1
  I (wt%) II (wt%) 化合物 (初始)蝕刻速率(Å/min) (初始)選擇性比率 (存儲後)蝕刻速率(Å/min) (存儲後)選擇性比率 副產物的存在/不存在
種類 量 (wt%) 氮化矽層 氧化矽層 氮化矽層 氧化矽層
實例1 0.5 0 5-甲基四唑 0.5 505 0.3 1683 503 0.3 1677 不存在
實例2 0 0.5 5-甲基四唑 0.5 517 0.1 5170 520 0.2 2600 不存在
實例3 0.5 0 5-甲基四唑 1 495 0.5 990 494 0.5 988 不存在
實例4 0.5 0 5-甲基四唑 5 490 0.8 613 492 0.7 703 不存在
實例5 0.5 0 5-氨基四唑 0.5 498 0.4 1245 499 0.4 1248 不存在
實例6 0.5 0 5-氨基四唑 1 480 0.7 686 477 0.6 795 不存在
實例7 0.5 0 5-氨基四唑 5 474 1 474 476 0.9 529 不存在
實例8 0.5 0 四唑 1 512 0.4 1280 513 0.3 1710 不存在
比較例1 0.5 0 - - 515 0.2 2575 502 12 42 存在
比較例2 0.5 0 三唑 1 503 0.3 1677 499 11 45 存在
比較例3 0.5 0 吡唑 1 507 0.2 2535 503 14 36 存在
比較例4 0.5 0 磷酸二氫銨 1 514 0.4 1285 508 15 34 存在
在表1中,I是酸改性二氧化矽,且II是酸改性矽酸。
如表1所示,根據本發明的用於氮化矽層的蝕刻組成物在高溫下具有增加的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性,且當在室溫下存儲後在高溫下用於蝕刻時,可保持高的氮化矽層對氧化矽層的蝕刻選擇性。
相反,不含含有四個或更多個氮原子的環狀化合物的比較例1的蝕刻組成物、包含含有三個氮原子的環狀化合物的比較例2的蝕刻組成物及包含含有兩個氮原子的環狀化合物的比較例3的蝕刻組成物具有副產物沉澱的問題。此外,包含銨化合物的比較例4的蝕刻組成物也存在副產物沉澱的問題。
應理解,在不背離本發明的精神及範圍的條件下,本領域中的技術人員可作出各種修改、改變、變更及等效實施例。
無。
無。
Figure 109135799-A0101-11-0002-1

Claims (7)

  1. 一種用於氮化矽層的蝕刻組成物,包含: 無機酸或其鹽; 溶劑; 選自酸改性二氧化矽及酸改性矽酸的群組中的至少一者;及 含有四個或更多個氮原子的環狀化合物。
  2. 如請求項1所述的用於氮化矽層的蝕刻組成物,其中所述含有四個或更多個氮原子的環狀化合物包括選自經取代或未經取代的四唑及經取代或未經取代的四嗪的群組中的至少一者。
  3. 如請求項2所述的用於氮化矽層的蝕刻組成物,其中所述經取代或未經取代的四唑包括由式1表示的化合物:
    Figure 03_image001
    其中R1 及R2 各自獨立地是氫;經取代或未經取代的C1 到C10 烷基;經取代或未經取代的C6 到C10 芳基;經取代或未經取代的C7 到C20 芳基烷基;鹵素;或氨基。
  4. 如請求項3所述的用於氮化矽層的蝕刻組成物,其中所述經取代或未經取代的四唑包括選自氨基四唑、烷基四唑及氨基烷基四唑的群組中的至少一者。
  5. 如請求項1所述的用於氮化矽層的蝕刻組成物,其中所述無機酸包括磷酸。
  6. 如請求項1所述的用於氮化矽層的蝕刻組成物,包含: 60重量%到95重量%的所述無機酸或其所述鹽; 0.0001重量%到10重量%的選自所述酸改性二氧化矽及所述酸改性矽酸的群組中的所述至少一者; 0.1 ppm到10重量%的所述含有四個或更多個氮原子的環狀化合物;及 餘量的所述溶劑。
  7. 一種蝕刻氮化矽層的方法,包括: 如請求項1到請求項6中任一項所述的用於氮化矽層的蝕刻組成物來蝕刻所述氮化矽層。
TW109135799A 2019-10-18 2020-10-16 用於氮化矽層的蝕刻組成物及使用其蝕刻氮化矽層的方法 TWI756865B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190130273A KR102520371B1 (ko) 2019-10-18 2019-10-18 실리콘 질화막 식각용 조성물 및 이를 이용한 실리콘 질화막 식각 방법
KR10-2019-0130273 2019-10-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202116978A TW202116978A (zh) 2021-05-01
TWI756865B true TWI756865B (zh) 2022-03-01

Family

ID=75447107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109135799A TWI756865B (zh) 2019-10-18 2020-10-16 用於氮化矽層的蝕刻組成物及使用其蝕刻氮化矽層的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11254871B2 (zh)
JP (1) JP7389007B2 (zh)
KR (1) KR102520371B1 (zh)
CN (1) CN112680228B (zh)
TW (1) TWI756865B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230030428A (ko) * 2021-08-25 2023-03-06 삼성에스디아이 주식회사 실리콘 질화막 식각용 조성물 및 이를 이용한 실리콘 질화막 식각 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823461B1 (ko) * 2007-05-11 2008-04-21 테크노세미켐 주식회사 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물
KR101769349B1 (ko) * 2017-04-06 2017-08-18 (주)제이씨아이 실리콘 질화막 식각용 조성물.

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4092211A (en) 1976-11-18 1978-05-30 Northern Telecom Limited Control of etch rate of silicon dioxide in boiling phosphoric acid
JP6120147B2 (ja) 2012-06-29 2017-04-26 三菱瓦斯化学株式会社 エッチング用液体組成物およびそれを用いた多層プリント配線板の製造方法
TW201445008A (zh) 2013-03-28 2014-12-01 Dongwoo Fine Chem Co Ltd 銅質金屬層蝕刻組成物及製備金屬線方法
KR102150523B1 (ko) 2014-01-28 2020-09-01 동우 화인켐 주식회사 구리막 및 티타늄막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
JP6343160B2 (ja) * 2014-03-28 2018-06-13 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2017011225A (ja) * 2015-06-25 2017-01-12 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法及び不純物除去用組成物並びに基板及びその製造方法
JP6000420B1 (ja) 2015-08-31 2016-09-28 メック株式会社 エッチング液、補給液及び銅配線の形成方法
KR102240647B1 (ko) * 2017-03-28 2021-04-15 주식회사 이엔에프테크놀로지 실리콘 질화막 식각 조성물
KR102240654B1 (ko) * 2017-03-28 2021-04-15 주식회사 이엔에프테크놀로지 실리콘 질화막 식각 조성물
KR102435551B1 (ko) 2017-06-20 2022-08-25 삼성디스플레이 주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴과 박막 트랜지스터 기판 제조 방법
KR102436721B1 (ko) 2017-09-06 2022-08-29 엔테그리스, 아이엔씨. 질화 규소를 포함하는 기판을 에칭하는 조성물 및 방법
JP6908480B2 (ja) 2017-09-15 2021-07-28 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及びその製造方法並びに研磨方法並びに基板の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823461B1 (ko) * 2007-05-11 2008-04-21 테크노세미켐 주식회사 실리콘산화막 및 실리콘질화막 식각용 식각액 조성물
KR101769349B1 (ko) * 2017-04-06 2017-08-18 (주)제이씨아이 실리콘 질화막 식각용 조성물.

Also Published As

Publication number Publication date
JP7389007B2 (ja) 2023-11-29
US11254871B2 (en) 2022-02-22
CN112680228A (zh) 2021-04-20
KR102520371B1 (ko) 2023-04-10
TW202116978A (zh) 2021-05-01
KR20210046496A (ko) 2021-04-28
US20210115335A1 (en) 2021-04-22
CN112680228B (zh) 2022-04-19
JP2021068896A (ja) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220024378A (ko) 식각 조성물, 식각 방법 및 반도체 소자
TWI710668B (zh) 用於氮化矽層的蝕刻組成物及用於蝕刻半導體裝置的方法
CN111471462B (zh) 硅氮化膜蚀刻液组合物
TWI756865B (zh) 用於氮化矽層的蝕刻組成物及使用其蝕刻氮化矽層的方法
TWI725429B (zh) 用於氮化矽的蝕刻組成物及使用該蝕刻組成物之蝕刻方法
JP2006253695A (ja) 薄膜及び絶縁材料をケミカルメカニカルポリッシングするための組成物及び方法
CN111100640B (zh) 用于蚀刻组合物的添加剂、其制备方法和包含其的蚀刻组合物
KR102463292B1 (ko) 실리콘 질화막 식각용 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
JP7096800B2 (ja) エッチング液
KR102636997B1 (ko) 폴리실리콘 식각액 제조용 조성물 및 이를 포함하는 폴리실리콘 식각액
WO2020045644A1 (ja) エッチング液
KR20200080835A (ko) 식각 조성물, 이를 이용한 절연막의 식각방법 및 반도체 소자의 제조방법
TWI710667B (zh) 用於氮化矽的蝕刻組成物與半導體元件的蝕刻方法
CN112442372B (zh) 蚀刻组合物,使用其蚀刻半导体器件的绝缘膜的方法以及制备半导体器件的方法
KR102435735B1 (ko) 질화막에 대한 선택성이 우수한 식각액 조성물
KR102576574B1 (ko) 식각 조성물, 이를 이용한 절연막의 식각방법 및 반도체 소자의 제조방법
KR20200114727A (ko) 실리콘 질화막 식각 조성물
KR20230030428A (ko) 실리콘 질화막 식각용 조성물 및 이를 이용한 실리콘 질화막 식각 방법
TW202108747A (zh) 蝕刻組合物、使用彼蝕刻半導體元件之絕緣膜的方法及製備半導體元件的方法
KR20200021826A (ko) 실리콘 질화막 식각 조성물