[發明專利]蝕刻劑、蝕刻方法和蝕刻劑制備液

有效

• 申請號: 201480038367.0
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN105378901B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 橫溝貴宏;鶴本浩之;柿澤政彥
• 申請（專利權）人: 富士膠片電子材料有限公司
• 主分類號: H01L21/308
• 分類號: H01L21/308;C23F1/38;H01L21/306
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;褚瑤楊

本發明的課題在于提供一種半導體基板上的鈦系金屬用蝕刻劑和蝕刻方法、以及用于與過氧化氫混合使用的蝕刻劑制備液，所述鈦系金屬用蝕刻劑即使在用于具有鈦系金屬和金屬銅或銅合金的半導體基板的情況下，也可抑制過氧化氫的分解，溶液壽命長，控制蝕刻劑中的過氧化氫的濃度的必要性小。本發明涉及半導體基板上的鈦系金屬用蝕刻劑、以使用該蝕刻劑為特征的蝕刻方法、以及用于與過氧化氫混合使用的蝕刻劑制備液，該半導體基板具有鈦系金屬和位于該鈦系金屬的上部的金屬銅或銅合金，該鈦系金屬用蝕刻劑為至少包含(A)過氧化氫、(B)結構中具有氮原子的膦酸系螯合劑、(C)堿金屬氫氧化物、以及(D)具有至少1個羥基和至少3個羧基的有機酸的水溶液。

技術領域

本發明涉及具有鈦(下文中有時簡稱為Ti)系金屬的半導體基板中的鈦系金屬的加工，更詳細地說，涉及具有例如金屬鈦、鈦-鎢(下文中有時簡稱為TiW)合金等鈦系金屬和位于該鈦系金屬的上部的金屬銅或銅合金的半導體基板上的鈦系金屬用蝕刻劑和蝕刻方法等。

背景技術

對應于高性能化、小型化等市場需求，以硅半導體為代表的半導體元件正在進行微細化、高集成化。伴隨著微細化、高集成化，作為形成微細的配線圖案的金屬，主要使用配線電阻小的銅。作為針對這種銅配線的阻擋層，已知有由金屬鈦構成的金屬層(金屬膜)、由金屬鎢構成的金屬層(金屬膜)、這些金屬的合金層(合金膜)等。

在金屬配線的形成工藝中，需要對構成這種阻擋層的金屬進行蝕刻，以往，作為用于蝕刻這些金屬的蝕刻液，使用了例如氫氟酸與過氧化氫的混合液、磷酸與過氧化氫的混合液等酸性的蝕刻液等。

但是，對于過氧化氫而言，由于例如銅、銀、金等金屬會促進過氧化氫的分解，因而已知包含過氧化氫的蝕刻液具有下述問題：溶液壽命短；需要適當控制蝕刻液中的過氧化氫的濃度；等等。

另外已知，包含過氧化氫的蝕刻液除了具有過氧化氫發生分解的問題外，還具有使銅配線的表面氧化、或者使銅配線等金屬配線等腐蝕等問題。

作為著眼于這種問題的蝕刻液或蝕刻劑，以往已知例如：由特定量的過氧化氫和特定量的磷酸鹽構成的用于蝕刻TiW的蝕刻液(例如專利文獻1等)；由含有過氧化氫和螯合劑的溶液構成的半導體基板上的Ti系膜用蝕刻劑(例如專利文獻2等)；由特定量的過氧化氫和特定量的膦酸系化合物構成的表面處理劑(例如專利文獻3等)；一種用于蝕刻鎢和/或鈦-鎢合金的蝕刻液，其特征在于，在配線或電極用的具有良導電性的金屬的存在下，至少含有過氧化氫水溶液和堿成分，且pH為7以下(例如專利文獻4等)；一種蝕刻劑，其是pH為3.0以上且7.0以下的酸性區域的水溶液，其特征在于，含有過氧化氫、堿金屬離子和防銹劑(例如專利文獻5等)；一種蝕刻劑，其是pH超過7.0且為8.0以下的堿性區域的水溶液，其特征在于，含有過氧化氫和以苛性堿為供給源的堿金屬離子(例如專利文獻5等)；一種鈦或鈦合金被膜的蝕刻液，其為用于在不可被蝕刻的金屬的存在下對鈦或鈦合金進行蝕刻的蝕刻液，該蝕刻液是由特定量的過氧化氫、特定量的磷酸、特定量的膦酸系化合物和氨構成的水溶液(例如專利文獻6等)；一種半導體基板用蝕刻劑，其由至少包含過氧化氫、具有羥基的膦酸系螯合劑、堿性化合物、銅防蝕劑和/或特定量的具有羥基的膦酸系螯合劑以外的不具有氧化力的2種以上的陰離子種的溶液構成(例如專利文獻7等)；等等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-311891號公報

專利文獻2：日本特開2002-155382號公報

專利文獻3：日本特開2003-328159號公報

專利文獻4：日本特開2004-31791號公報

專利文獻5：日本特開2005-163108號公報

專利文獻6：日本特開2005-320608號公報

專利文獻7：WO2009/081884再公表公報