一种选择性蚀刻液的制作方法

本发明属于电子化学品领域，具体涉及一种选择性蚀刻液。

背景技术：

1、集成电路制造工艺流程中，在制备特定栅极mosfet器件时，多用氧化铝作为hi-k介质层材料，使用氮化硅作为硬掩膜层，在mosfet制造工艺中需要选择性的去除氮化硅而保留氧化铝层。

2、目前常用对的氮化硅蚀刻液为高温磷酸，其对氮化硅的蚀刻速率约为65a/min,对氧化铝的蚀刻速率约为80a/min；难以做到在蚀刻氮化硅的同时尽量保留氧化铝。

技术实现思路

1、本发明提供了一种一种选择性蚀刻液，解决了氮化硅蚀刻时会过刻蚀氧化铝层的问题。

2、为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种选择性蚀刻液，其特征在于，蚀刻液为电子级产品，其主要成分包含占蚀刻液质量百分比50-90％的磷酸、0.01-0.5％的氟离子源、0.01-2％的含羟基有机物、0.1％-2％的抑制剂，余量为水。

4、上述方案中，所述的磷酸为电子级磷酸，浓度≥85％、金属离子含量≤20ppb。

5、上述方案中，所述的氟离子源为六氟磷酸铵、四甲基六氟磷酸铵、四乙基六氟磷酸铵、四丁基六氟磷酸铵中的一种或几种的混合物。

6、上述方案中，所述的含羟基有机物为：2,2,2-三氟乙醇、三(羟甲基)硝基甲烷、3,3,3-三氟丙-1-醇、4,4,4-三氟-1-丁醇、2-硝基乙醇中的一种或几种的混合物。

7、上述方案中，所述的抑制剂为双(叔丁氧羰基)胺、n-(叔丁氧羰基)-1,4-丁二胺、n,o-双(叔丁氧羰基)羟胺、n-(叔丁氧羰基)-n'-甲基乙烯二胺、n-叔丁氧羰基-1,3-丙二胺中的一种或几种的混合物。

8、上述方案中，所述的蚀刻液蚀刻氮化硅层与氧化铝层的蚀刻速率比值在3:1以上，且氮化硅蚀刻速率在50a/min以上。

9、上述方案中，所述的蚀刻液蚀刻氮化硅层与氧化硅层的蚀刻速率比值在100:1以上。

10、一种蚀刻方法，其在对具有包含氮化钛tin的第1层、与包含氧化铝或氧化硅的第2层的基板进行处理，而选择性地除去所述第1层时，将含有磷酸、氟离子源、含羟基有机物、抑制剂以及水的蚀刻液应用于减缓所述第2层上而进行所述处理。

11、其中将所述蚀刻液应用于基板上的方法包括：将基板浸泡在所述的蚀刻液的步骤。

12、一种半导体元件的制造方法，其利用所述的蚀刻方法而除去包含氮化钛(tin)的第1层，减缓第2层氧化硅、氧化铝的蚀刻，并由剩余的基板制造半导体元件。

13、本发明的有益效果

14、1.选择性蚀刻液中的添加剂也不含金属离子，不会将金属离子引入到蚀刻液中，不会对蚀刻液作用的芯片关键制程-mosfet产生负面影响。

15、2.选择性蚀刻液中的氟离子源的氟以弱共价键形式结合，在溶液中会随着蚀刻过程的进行不断稳定的释放出来，从而能够稳定的提高氮化硅的蚀刻速率，使蚀刻液拥有较长的使用使用寿命。

16、3.选择性蚀刻液中的含羟基有机物的结构中含有三氟甲基或硝基的强吸电子基团，有助于提高羟基与氧化硅层表面硅羟基键以及氧化铝层表面铝羟基键进行结合，以降低氧化硅层和氧化铝层的蚀刻速率。

17、4.选择性蚀刻液中的抑制剂能够协同含羟基有机物一起在氧化铝层表面形成吸附层，降低氧化铝层的蚀刻速率，进一步提高氮化硅和氧化铝的蚀刻选择比。

技术特征：

1.一种选择性蚀刻液，其特征在于，蚀刻液为电子级产品，其主要成分包含占蚀刻液质量百分比50-90%的磷酸、0.01-0.5%的氟离子源、0.01-2%的含羟基有机物、0.1%-2%的抑制剂，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种选择性蚀刻液，其特征在于，所述的磷酸为电子级磷酸，浓度≥ 85%、金属离子含量≤20ppb。

3.根据权利要求1所述的一种选择性蚀刻液，其特征在于，所述的氟离子源为六氟磷酸铵、四甲基六氟磷酸铵、四乙基六氟磷酸铵、四丁基六氟磷酸铵中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种选择性蚀刻液，其特征在于，所述的含羟基有机物为：2,2,2-三氟乙醇、三(羟甲基)硝基甲烷、3,3,3-三氟丙-1-醇、4,4,4-三氟-1-丁醇、2-硝基乙醇中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种选择性蚀刻液，其特征在于，所述的抑制剂为双(叔丁氧羰基)胺、n-(叔丁氧羰基)-1,4-丁二胺、n,o-双(叔丁氧羰基)羟胺、n-(叔丁氧羰基)-n'-甲基乙烯二胺、n-叔丁氧羰基-1,3-丙二胺中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种选择性蚀刻液，其特征在于，所述的蚀刻液蚀刻氮化硅层与氧化铝层的蚀刻速率比值在5:1以上，且氮化硅蚀刻速率在50a/min以上。

7.根据权利要求1所述的一种选择性蚀刻液，其特征在于，所述的蚀刻液蚀刻氮化硅层与氧化硅层的蚀刻速率比值在100:1以上。

8.一种蚀刻方法，其在对具有包含氮化钛tin的第1 层、与包含氧化铝或氧化硅的第2层的基板进行处理，而选择性地除去所述第1层时，将含有磷酸、氟离子源、含羟基有机物、抑制剂以及水的蚀刻液应用于减缓所述第2层上而进行所述处理。

9.根据权利要求8所述的蚀刻方法，其中将所述蚀刻液应用于基板上的方法包括：将基板浸泡在权利要求1-7任一项所述的蚀刻液的步骤。

10.一种半导体元件的制造方法，其利用根据权利要求8或9中所述的蚀刻方法而除去包含氮化钛的第1层，减缓第2层氧化硅、氧化铝的蚀刻，并由剩余的基板制造半导体元件。

技术总结
本发明公开了一种选择性蚀刻液，其主要成分包括磷酸、氟离子源、含羟基有机物、抑制剂和水组成。选择性蚀刻液中的含羟基有机物的结构中含有三氟甲基或硝基的强吸电子基团，有助于提高羟基与氧化硅层表面硅羟基键以及氧化铝层表面铝羟基键进行结合，以降低氧化硅层和氧化铝层的蚀刻速率。选择性蚀刻液中的抑制剂能够协同含羟基有机物一起在氧化铝层表面形成吸附层，降低氧化铝层的蚀刻速率，进一步提高氮化硅和氧化铝的蚀刻选择比。

技术研发人员：叶瑞,贺兆波,冯凯,崔会东,王书萍,班昌胜,张庭,严凡,樊澌
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：2024/1/22