一種化學蝕刻組合物及其應用方法技術

本發明專利技術提供了一種化學蝕刻組合物及其應用方法，所述化學蝕刻組合物含有磷酸、復合硅烷化合物和去離子水。所述化學蝕刻組合物能夠選擇性去除氮化硅并使得氧化硅蝕刻速率最小化，避免氧化硅再生長，同時避免在基底形成顆粒，操作窗口較大，在半導體高溫蝕刻工藝中具有良好的應用前景。有良好的應用前景。

【技術實現步驟摘要】
烷基、銨鹽基C1?
C4烷基、芳基；
[0013]x1至x4分別選自0至4的整數；j1至j3、k1至k3分別為0或1；p1至p3、q1至q3分別選自0至10的整數；n為0或1或2；
[0014]其中所述結構式(2)為：
[0015][0016]優選的，所述復合硅烷化合物選自化合物1、化合物2中的一種或多種；
[0017]所述化合物1為：
[0018][0019]化合物2為：
[0020][0021]優選的，所述復合硅烷化合物具有結構式(3)：
[0022][0023]其中，R
23
至R
26
、R
38
至R
41
分別選自H、F或Cl或Br、OH、C1?
C6烷基、C3?
C6環烷基、C1?
C6烷氧基、C1?
C6胺基烷基、C1?
C6胺基烷氧基、C2?
C6酰基、C2?
C6酰氧基、羥基取代的C1?
C6烷基、F或Cl或Br取代的C1?
C6烷基、C2?
C6烯基、C2?
C6炔基、芳基、三甲基硅氧基、三乙基硅氧基、三甲氧基硅氧基、三乙氧基硅氧基、硼酸酯基、磷酸酯基、膦酸酯基、亞磷酸酯基或由結構式2表示的基團；
[0024]R
27
至R
33
、R
42
至R
47
分別選自羥基、C1?
C6烷氧基、C1?
C6胺基烷氧基或由結構式(4)或結構式(5)表示的基團；R
34
、R
36
、R
48
、R
50
選自含N或O或S雜原子基團或不存在；R
35
、R
37
、R
49
、R
51
可以選自F或Cl或Br取代的C1?
C4烷基、C2?
C4酰基、C1?
C4羧基、C1?
C4磺基、C1?
C4砜基、C2?
C4酯基、C2?
C4酰胺基、C1?
C4氰基、異氰酸基C1?
C4烷基、脲基C1?
C4烷基、胍基C1?
C4烷基、二硫代碳酸基C1?
C4烷基、甲基丙烯酸基C1?
C4烷基、磷酸酯基C1?
C4烷基、氧雜或氮雜C3?
C5環烷基、琥珀酸酐基C1?
C4烷基、銨鹽基C1?
C4烷基、芳基；
[0025]t1至t4分別選自0至4的整數；g1、g2、h1、h2分別選自0至3的整數；e1、e2、f1、f2分別選自0至2的整數；w為0或1；s1、s2、z1和z2分別選自0至10的整數；
[0026]其中所述結構式(4)為：
[0027][0028]所述結構式(5)為：
[0029][0030]優選的，所述復合硅烷化合物為化合物3、化合物4中的一種或多種：
[0031]所述化合物3為：
[0032][0033]所述化合物4為：
[0034][0035]優選的，還包括無機硅化物或表面活性劑、分散劑及腐蝕抑制劑。
[0036]優選的，所述無機硅化物選自納米二氧化硅、納米氮化硅粉、硅酸鹽、鹵化硅中的
一種或多種。
[0037]本專利技術的另一方面，還提供一種將以上任一所述的化學蝕刻組合物用于蝕刻氮化硅的應用方法。
[0038]本專利技術中的化學蝕刻組合物，能夠選擇性去除氮化硅并使得氧化硅蝕刻速率最小化，解決了氧化硅再生長的問題；同時避免了在基底形成顆粒，操作窗口較大，半導體器件中對氮化硅的選擇性蝕刻具有良好的應用前景。
具體實施方式
[0039]以下結合具體實施例進一步闡述本專利技術的優點。
[0040]依照表1中所述的組分及含量配制實施例1～8及對比例1～4的刻蝕組合物。
[0041]表1：本專利技術實施例1
?
8和對比例1
?
4的組分及含量
[0042][0043]表1中的百分比均為質量百分比。為了進一步測試本專利技術中化學蝕刻組合物的拋光性能，選取實施例1
?
8與對比例1
?
4進行拋光性能測試，其結果見表2。
[0044]具體測試條件如下：
[0045]對氮化硅的蝕刻速率將蝕刻組合液置于反應器中加熱至160℃。然后將氮化硅膜放置在其中蝕刻10min，然后通過非金屬膜厚測試儀測量蝕刻前后厚度變化來計算蝕刻速率。
[0046]對氧化硅的蝕刻速率將蝕刻組合液置于反應器中加熱至160℃。然后將氧化硅膜放置在其中蝕刻60min，然后通過橢偏儀測量蝕刻前后厚度變化來計算蝕刻速率。
[0047]蝕刻選擇比(氮化硅/氧化硅)：計算并在表2中顯示了氮化硅的蝕刻速率相對于氧化硅的蝕刻速率的蝕刻選擇比。
[0048]表2實施例1
?
8及對比例1
?
4的拋光測試結果
[0049][0050]從表2的檢測結果可以看出：本專利技術的組合物可以選擇性地蝕刻去除氮化硅，同時對氮化硅蝕刻速率最小化。具體而言：從實施例1至實施例8與對比例4對照可以看出，添加復合硅烷化合物比單一添加甲基三乙氧基硅烷具有更好的蝕刻選擇性，氮化硅與氧化硅的選擇比均均大于500。通過對比例1和對比例2的檢測結果可知，僅使用磷酸和無機酸時，蝕刻組合物對氮化硅和氧化硅的蝕刻速率都保持在較高的水平，無法對這兩種材料選擇性蝕刻。由實施例5和實施例6可知，添加適量無機硅化物可以增加溶液中的硅含量，降低對氧化硅的蝕刻，從而能夠有效增加組合物的蝕刻選擇性。此外，由實施例7與對比例3可知，硅烷化合物的總含量大于權利要求所述的范圍時，將會降低組合物的蝕刻選擇性，即，本專利技術中的蝕刻組合物對硅烷化合物的含量具有選擇性。
[0051]根據上述實施例及其性質可知，本專利技術中的化學蝕刻組合物對氮化硅及氧化硅材料具有優異的選擇比，且具有良好的穩定性，使蝕刻速度保持穩定，以便于實際生產過程中的控制和管理。應當注意的是，本專利技術的實施例有較佳的實施性，且并非對本專利技術作任何形式的限制，任何熟悉該領域的技術人員可能利用上述揭示的
技術實現思路
變更或修飾為等同的有效實施例，但凡未脫離本專利技術技術方案的內容，依據本專利技術的技術實質對以上實施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本專利技術技術方案的范圍內。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種化學蝕刻組合物，其特征在于，包括：磷酸、復合硅烷化合物和去離子水。2.如權利要求1所述的化學蝕刻組合物，其特征在于，所述磷酸的質量百分比含量為68wt％
?
94.9wt％。3.如權利要求1所述的化學蝕刻組合物，其特征在于，所述復合硅烷化合物的質量百分比含量為0.1wt％
?
10wt％。4.如權利要求1所述的化學蝕刻組合物，其特征在于，所述去離子水的質量百分比含量為5％
?
31.9wt％。5.如權利要求1所述的化學蝕刻組合物，其特征在于，所述復合硅烷化合物具有結構式(1)：其中，R
1a
至R
14a
、R
1b
至R
14b
分別選自氫、Cl、Br、羥基、C1?
C6烷基、C3?
C6環烷基、C1?
C6烷氧基、C1?
C6胺基烷基、C1?
C6胺基烷氧基、C2?
C6酰基、C2?
C6酰氧基、羥基取代的C1?
C6烷基、F或Cl或Br取代的C1?
C6烷基、C2?
C6烯基、C2?
C6炔基、芳基、三甲基硅氧基、三乙基硅氧基、三甲氧基硅氧基、三乙氧基硅氧基或由結構式(2)表示的基團；R
15
、R
17
、R
19
、R
21
分別選自含N或O或S雜原子基團或不存在；R
16
、R
18
、R
20
、R
22
分別選自F或Cl或Br取代的C1?
C4烷基、C2?
C4酰基、C1?
C4羧基、C1?
C4磺基、C1?
C4砜基、C2?
C4酯基、C2?
C4酰胺基、C1?
C4氰基、異氰酸基C1?
C4烷基、脲基C1?
C4烷基、胍基C1?
C4烷基、二硫代碳酸基C1?
C4烷基、甲基丙烯酸基C1?
C4烷基、磷酸酯基C1?
C4烷基、氧雜或氮雜C3?
C5環烷基、琥珀酸酐基C1?
C4烷基、銨鹽基C1?
C4烷基、芳基；x1至x4分別選自0至4的整數；j1至j3、k1至k3分別為0或1；p1至p3、q1至q3分別選自0至10的整數；n為0或1或2；其中所述結構式(2)為：6.所述如權利要求5所述的化學蝕刻組合物，其特征在于，所述復合硅烷化合物選自化合物1、化合物2中的一種或多種；所述化合物1為：
所述化合物2為：7.所述如權利要求1所述的化學蝕刻組合物，其特征在于，所述復合硅烷化合物具有結構式(3)：其中，R
23
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【專利技術屬性】
技術研發人員：夏德勇，劉兵，張維棚，
申請(專利權)人：安集微電子上海有限公司，
類型：發明
國別省市：