一种相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液的制作方法

本发明属于蚀刻液领域，具体为一种相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液。

背景技术：

1、在集成电路和其它电子器件的制造中，在半导体晶片的表面上沉积多层的导电材料、半导体材料和介电材料，或者将这些材料层从半导体晶片的表面除去。一种用来隔离半导体器件的原件的方法被称作浅槽隔离(sti)工艺，其通常包括采用形成于硅基片上的氮化硅层，在氮化硅层中形成浅槽，沉积介电材料(例如氧化物)来填充所述槽。通常会在基片的顶部沉积过量的介电材料，以确保完全填充所述槽。

2、目前在集成电路制造中，要求在蚀刻二氧化硅和氮化硅的同时，尽量少的蚀刻多晶硅，稳定保护多晶硅层，同时二氧化硅层和氮化硅层具有一定的蚀刻选择比。一般是采用缓冲氧化物蚀刻液(hf+nh4f+diw)来蚀刻去除二氧化硅层和氮化硅层，但常规的缓冲氧化物蚀刻液会导致二氧化硅和氮化硅的蚀刻选择比低，且会造成多晶硅层loss较多，不利于选择性的可控蚀刻。随着芯片制程的发展，深宽比由5-10:1发展到80:1以上，存储层数也由32层发展到232层，常规的缓冲氧化物蚀刻液表面张力高、浸润性差，不能快速润湿至氧化硅和氮化硅叠层的深孔结构中，深孔结构的上中下层由于接触蚀刻液时间不同，会出现上中下层蚀刻不一致的现象，导致在结构的中下层会存在二氧化硅残留的现象，且由于蚀刻液表面张力高也会出现多晶硅蚀刻后表面粗糙度高的现象。

技术实现思路

1、本发明提供一种相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，能够快速润湿至深孔结构中，完全蚀刻深孔结构中的二氧化硅层，在不影响二氧化硅层和氮化硅层蚀刻速率的前提下，保护掺杂多晶硅层被少量蚀刻。

2、本发明的技术方案是，一种相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，所述的蚀刻液成分为2-8wt％的氢氟酸、10-25wt％的氟化铵、0.01-0.1wt％的添加剂、0.01-0.1wt％的有机酸、余量为超纯水。

3、进一步地，所述添加剂为含羧基的阴离子表面活性剂，包括十二烷基琥珀酸、聚环氧琥珀酸、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸、异构十醇聚氧乙烯醚羧酸中的一种或几种，上述添加剂在蚀刻液中溶解性优，不会出现析出现象，对掺杂多晶硅层和氮化硅层的蚀刻速率具有抑制效果，但含羧基的阴离子表面活性剂不能为其羧酸金属盐型，羧酸金属盐型会在蚀刻液中引入金属杂质。

4、进一步地，所述有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸、乳酸、丁二酸、苹果酸、抗坏血酸中的一种或几种。

5、进一步地，所述掺杂多晶硅包括硼掺杂多晶硅、硼磷掺杂多晶硅。

6、进一步地，所述高选择性蚀刻液的ph为5-6，蚀刻液的ph值会对蚀刻速率造成影响，ph越低，酸性越强，氧化硅和氮化硅的蚀刻速率越快，不利于蚀刻的精准控制；ph越高，酸性越弱，氧化硅和氮化硅的蚀刻速率越慢，对掺杂多晶硅的选择性下降，蚀刻时间延长，处理效率降低。

7、进一步地，所述高选择性蚀刻为蚀刻液对二氧化硅层和掺杂多晶硅层的选择性蚀刻，选择比可达到2000以上。

8、进一步地，所述高选择性蚀刻液不影响二氧化硅层和氮化硅层的蚀刻速率，二氧化硅层和氮化硅层的选择比保持在22左右，蚀刻后掺杂多晶硅层的表面粗糙度在0.050nm以下。

9、本发明具有以下有益效果：

10、1、在本发明中，添加剂的加入可以得到表面张力低、浸润性优的蚀刻液，可以快速润湿至氧化硅和氮化硅的叠层深孔结构中，完全蚀刻深孔结构中的二氧化硅层；由于多晶硅层掺杂有硼元素，3价硼掺入4价硅中会在晶体结构中产生“空穴”，很容易吸引电子结合，含羧基的阴离子表面活性剂解离后带负电，可以与含硼掺杂多晶硅中的空穴结合，吸附在掺杂多晶硅的表面形成一层保护膜，蚀刻液的ph控制在5-6，可以在确保蚀刻效果和效率的同时对掺杂多晶硅也具有优异的保护效果。

11、2、本发明的蚀刻液在不影响二氧化硅层和氮化硅层蚀刻速率的前提下，二氧化硅层和氮化硅层的选择比保持在22左右，二氧化硅层和掺杂多晶硅层选择比可达到2000以上，蚀刻后掺杂多晶硅层的表面粗糙度在0.050nm以下。

技术特征：

1. 一种相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，其特征在于：所述的蚀刻液成分为2-8 wt%的氢氟酸、10-25 wt%的氟化铵、0.01-0.1 wt%的添加剂、0.01-0.1 wt%的有机酸、余量为超纯水。

2.根据权利要求1所述的相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，其特征在于：所述添加剂为含羧基的阴离子表面活性剂，包括十二烷基琥珀酸、聚环氧琥珀酸、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸、异构十醇聚氧乙烯醚羧酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，其特征在于：所述有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸、乳酸、丁二酸、苹果酸、抗坏血酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，其特征在于：所述蚀刻液的ph为5-6。

5.根据权利要求1所述的相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，其特征在于：所述掺杂多晶硅包括硼掺杂多晶硅、硼磷掺杂多晶硅。

技术总结
本发明提供了一种相对于掺杂多晶硅高选择性蚀刻二氧化硅的蚀刻液，例如，硼掺杂多晶硅、硼磷掺杂多晶硅，该蚀刻液包括氢氟酸、氟化铵、添加剂、有机酸以及超纯水。本发明的蚀刻液通过添加剂的作用，能够得到表面张力低、浸润性优的蚀刻液，同时添加剂和有机酸的加入对掺杂多晶硅具有保护效果，可以在掺杂多晶硅表面形成稳定的保护膜，选择性地蚀刻二氧化硅，二氧化硅和掺杂多晶硅的蚀刻选择比可以达到2000以上，且掺杂多晶硅层蚀刻后的表面粗糙度在0.050nm以下。本发明的蚀刻液在不影响二氧化硅层和氮化硅膜层蚀刻速率的情况下，对掺杂多晶硅层具有更优的保护效果。

技术研发人员：张庭,贺兆波,叶瑞,李金航,徐子豪,武昊冉,许真
受保护的技术使用者：湖北兴福电子材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13