专利名称：刻蚀组合物以及利用其制造半导体器件的方法
技术领域：
本发明的示例性实施例涉及一种刻蚀组合物，具体而言，涉及一种能够在最小化氧化物膜的刻蚀速率的同时选择性地去除氮化物膜的高选择性刻蚀组合物，以及一种包括利用所述刻蚀组合物的刻蚀工艺的制造半导体器件的方法。
背景技术：
在半导体制造工艺中 ，一般使用诸如氧化硅膜(SiO2)的氧化物膜以及诸如氮化硅膜(SiNx)的氮化物膜作为绝缘膜。这些氧化物膜和氮化物膜可以被单独地使用，或彼此交替层叠地使用。另外，这些氧化物膜和氮化物膜可以用作导电图案(诸如金属互连)的硬掩模。在用于去除氮化物膜的湿法刻蚀工艺中，通常使用磷酸与去离子水的混合物。去离子水用于防止氮化物膜的刻蚀速率降低以及氮化物膜相对于氧化物膜的刻蚀选择性变化。然而，即使精细地改变去离子水的量，氮化物膜刻蚀工艺也仍会失败。作为强酸之一的磷酸具有腐蚀性，因此难以进行处理。为了试图解决这些问题，提出了一种使用包括氢氟酸(HF)与磷酸(H3PO4)的刻蚀组合物或硝酸(HNO3)与磷酸(H3PO4)的刻蚀组合物来去除氮化物膜的技术，但是却造成氮化物膜相对于氧化物膜的刻蚀选择性降低。另外，还提出了一种使用包括磷酸与硅酸盐的刻蚀组合物或磷酸与硅酸的刻蚀组合物来去除氮化物膜的技术，但是硅酸盐或硅酸并不适合用在半导体制造工艺中，因为它会造成可能影响衬底的颗粒物的产生。
图1A和图1B是示出用于快闪存储器件的器件隔离工艺的截面图。如图1A所示，在衬底10上顺序地形成隧道氧化物膜11、多晶硅膜12、缓冲氧化物膜13以及衬垫氮化物膜14。随后，选择性地刻蚀多晶硅膜12、缓冲氧化物膜13以及衬垫氮化物膜14以形成沟槽。然后，形成SOD氧化物膜15以间隙填充(gapfill)沟槽。接着，利用衬垫氮化物膜14作为抛光停止膜而对SOD氧化物膜15执行CMP工艺。然后，如图1B所示，利用磷酸溶液通过湿法刻蚀工艺来去除衬垫氮化物膜14，以及通过清洁工艺来去除缓冲氧化物膜13。因此，在场区域中形成器件隔离膜15A。然而，当在此工艺中利用磷酸去除衬垫氮化物膜14时，由于氮化物膜相对于氧化物膜的刻蚀选择性降低，故不仅衬垫氮化物膜14被刻蚀，SOD氧化物膜15也被刻蚀，这可能使得难以控制有效场氧化物高度(ΕΠΟ。因此，可能无法保证足以去除氮化物膜的湿法刻蚀时间，或者需要额外的工艺，这造成了不利地影响器件特性的变化。因而，需要一种高选择性刻蚀组合物，其可以相对于氧化物膜来选择性地刻蚀氮化物膜，同时不会造成诸如产生颗粒物的问题。
发明内容
本发明的示例性实施例针对一种高选择性刻蚀组合物，其可以在最小化氧化物膜的刻蚀速率的同时选择性地去除氮化物膜并且不会造成诸如产生不利地影响器件特性的颗粒物的问题，以及针对一种利用所述高选择性刻蚀组合物来制造半导体器件的方法。根据本发明的一个示例性实施例，一种刻蚀组合物包括:由以下通式I表示的甲娃烧基磷酸酯(silyl phosphate)化合物、磷酸以及去离子水:[通式I]
权利要求
1.一种刻蚀组合物，包括:由以下通式I表示的甲硅烷基磷酸酯化合物、磷酸以及去离子水:
2.如权利要求1所述的刻蚀组合物，其中，R1选自氢、(C1-Cltl)烷基、(C2-Cltl)烯基、(C3-C20)环烷基、氨基(C1-Cltl)烷基、以及被选自卤素、苯基和环氧环己烷中的一个或更多个取代基取代的(C1-Cltl)烷基。
3.如权利要求1所述的刻蚀组合物，其中，R2和R3各自独立地选自氢、羟基、(C1-Cltl)烷基、(C1-C10)烷氧基、(C2-C10)烯基、(C3-C20)环烷基、氨基(C1-Cltl)烷基、被至少一个苯基取代的(C1-Cltl)烷基、以及由以下通式3表示的基团: [通式3]
4.如权利要求1所述的刻蚀组合物，其中，所述刻蚀组合物包括0.01-15wt%的所述甲硅烷基磷酸酯化合物，70-99wt%的磷酸，其余为去离子水。
5.如权利要求1所述的刻蚀组合物，其中，所述刻蚀组合物还包括选自表面活性剂、螯合剂、以及抗腐蚀剂中的一种或更多种添加剂。
6.如权利要求1所述的刻蚀组合物，其中，所述刻蚀组合物用于刻蚀氮化物膜。
7.—种制造半导体器件的方法，所述方法包括利用权利要求1所述的刻蚀组合物来执行的刻蚀工艺。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述刻蚀工艺包括刻蚀氮化物膜。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述刻蚀工艺包括相对于氧化物膜选择性地刻蚀所述氮化物膜。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述氮化物膜包括氮化硅膜。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述刻蚀工艺在50°C至300° C之间的温度执行。
12.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括在用于所述半导体器件的器件隔离工艺中利用所述刻蚀组合物来执行的湿法刻蚀工艺。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤: 在衬底上形成氮化物膜； 利用所述氮化物膜作为硬掩模在所述衬底中形成沟槽； 形成氧化物膜以填充所述沟槽； 利用所述氮化物膜作为抛光停止膜来执行化学机械抛光工艺，直到暴露出所述氮化物膜；以及 利用所述刻蚀组合物通过所述湿法刻蚀工艺来去除所述氮化物膜。
14.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括在用于形成快闪存储器件的沟道的工艺中利用所述刻蚀组合物来执行的湿法刻蚀工艺。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤: 在衬底上形成管道栅电极膜，其中掩埋有用于形成管道沟道的第一氮化物膜；在所得衬底上形成单元栅结构，所述单元栅结构包括第一层间绝缘膜与第一栅电极膜的交替层叠； 选择性地刻蚀所述单元栅结构以形成一对第一孔和第二孔从而暴露出所述第一氮化物膜，并且形成填充所述第一孔和所述第二孔的第二氮化物膜； 选择性地刻蚀所述单元栅结构以形成沟槽，所述沟槽将所述第一栅电极膜隔离成分别与所述第一孔和所述第二孔相对应的部分； 在形成有所述沟槽的所得结构上形成选择栅结构，所述选择栅结构包括用于形成选择晶体管的第二层间绝缘膜和第二栅电极膜； 选择性地刻蚀所述选择栅结构以形成第三孔和第四孔，所述第三孔和所述第四孔暴露出填充在所述一对第一孔和第二孔中的所述第二氮化物膜；以及 利用所述刻蚀组合物来执行湿法刻蚀工艺，以去除经由所述第三孔和所述第四孔而暴露出的所述第二氮化物膜，以及所述第二氮化物膜之下的所述第一氮化物膜。
16.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括在用于形成相变存储器件的二极管的工艺中利用所述刻蚀组合物来执行的湿法刻蚀工艺。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤: 在衬底上提供绝缘结构，所述绝缘结构具有暴露出导电区域的孔； 在所述孔中形成与所述导电区域接触的二极管； 在每个二极管上顺序地形成硅化钛膜、氮化钛膜和氮化物膜； 执行干法刻蚀工艺以在所述二极管之间的隔离空间中形成氧化物膜，接着执行化学机械抛光工艺； 利用所述刻蚀组合物来执行湿法刻蚀工艺以去除所述氮化物膜；以及 将钛沉积在去除了所述氮化物膜之后保留的空间中，以形成下电极。
全文摘要
本发明提供一种包括甲硅烷基磷酸酯化合物、磷酸以及去离子水的刻蚀组合物，以及一种包括利用所述刻蚀组合物的刻蚀工艺的制造半导体器件的方法。本发明的刻蚀组合物显示了氮化物膜相对于氧化物膜的高刻蚀选择性。因此，在利用本发明的刻蚀组合物来去除氮化物膜时，可以通过控制氧化物膜的刻蚀速率来容易地控制有效场氧化物高度(EFH)。另外，可以防止因氧化物膜的损坏或氧化物膜的刻蚀所造成的电气特性的恶化，并且可以防止产生颗粒物，由此确保刻蚀工艺的稳定性和可靠性。
文档编号H01L21/02GK103160282SQ20121054640
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月14日 优先权日2011年12月16日
发明者曺成爀, 洪权, 朴滢淳, 金奎显, 韩智惠, 林廷训, 李珍旭, 朴宰完, 郑灿槿 申请人:爱思开海力士有限公司, 韩国首尔步瑞株式会社