[發明專利]用于集成電路的蝕刻劑組合物

有效

• 申請號: 201910275879.3
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110129056B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 楊金順;魏鳳珍;王玨
• 申請（專利權）人: 上海舸海科技有限公司
• 主分類號: C09K13/06
• 分類號: C09K13/06;H01L21/027
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明提供一種用于集成電路的蝕刻劑組合物，屬于蝕刻技術領域，包括，以蝕刻劑組合物的總重量計，3?10wt％的硝酸；9?16wt％的鹽酸；0.01?1wt％的仙草膠；和余量的水。利用上述蝕刻劑組合物蝕刻方法包括如下步驟：在基板上形成金屬氧化物層；選擇性地在金屬氧化物層上留下光反應型材料，以使金屬氧化物層的一部分暴露；和使用蝕刻劑組合物蝕刻被暴露的金屬氧化物層。本發明蝕刻劑組合物具有可控的蝕刻速率、蝕刻效果好、精確的厚度蝕刻和無蝕刻殘留物的優點，蝕刻的均勻性和穩定性較佳，可以提供極好的蝕刻輪廓，表現出極好的蝕刻性能，金屬電極結構不易受到破壞，且不易留下造成電性短路的殘留物。

技術領域

本發明屬于蝕刻技術領域，具體涉及用于集成電路的蝕刻劑組合物。

背景技術

從上個世紀末以來，集成電路技術迅猛發展，集成電路的集成程度提高的很快，其在一年半的時間里就能翻一番，它幾乎遵從于摩爾定律。我們這個時代創造了功能強大并且運算迅速的半導體集成電路，這是二十世紀的奇跡之一。集成電路用薄膜晶體管(TFT)是一種場效應晶體管，它是由半導體有源層、絕緣層和金屬電極等不同類型的薄膜組成。TFT根據半導體有源層材料的種類主要分為非晶硅(a-Si:H)TFT、低溫多晶硅(LTPS)TFT、有機TFT和氧化物TFT，其中氧化物TFT的遷移率較高，為10-100cm²/Vs，穩定性較好，電學均勻性較好，適合用于制作大尺寸的高端顯示面板。當前極受關注的一種氧化物半導體器件為基于氧化鋅的薄膜晶體管。已引入了基于氧化鋅的材料(如氧化鋅、In-Zn氧化物、和摻雜有Ga、Mg、Al、Fe等的In-Zn氧化物)。基于ZnO的半導體器件可以由低溫工藝制成，且處于非晶相，從而具有容易增加其面積的優點。另外，基于氧化鋅的半導體膜為具有高遷移率的材料，且具有非常有利的電性能(例如，多晶硅)。近年來，已開展了對于具有高遷移率的氧化物半導體材料層(即，薄膜晶體管的溝道區域中的基于氧化鋅的材料層)的使用的研究。

氧化物材料可以通過干法或濕法工藝進行刻蝕。蝕刻以化學反應或物理作用的方法把經顯影后光刻膠圖形中下層材料的裸露部分去掉，即把光刻膠圖形復制到底材料上。按所用蝕刻劑的不同分為干法蝕刻和濕法蝕刻，也可以根據對各晶面腐蝕速率的不同分為各向同性腐蝕和各向異性腐燭。影響蝕刻性能的幾個主要因素有：1)蝕刻速率：它是指單位時間燭刻的薄膜厚度，對生產效率有較大影響；2)蝕刻均勻性：它包括一個硅片內或多個硅片之間的均勻性；3)選擇性：不同材料間的蝕刻速率的比例；4)鉆燭：掩膜下的側向腐燭，它是影響光刻膠圖形向底材料圖形轉換保真度的重要因素。濕法蝕刻是利用相應的蝕刻液先將晶圓要蝕刻的膜進行分解，再把其變為可溶性的化合物并去除。當然在蝕刻前要將不想被蝕刻的那一部分用光刻膠覆蓋住，因為光刻膠有抗蝕刻的能力。濕法蝕刻主要是利用酸堿溶液和晶片上的膜發生化學反應過程，所以我們常常可以對化學試劑進行相應的選擇、濃度搭配并且保持蝕刻液特定的溫度等來達到特定的蝕刻選擇比和所需要的蝕刻速度。濕法蝕刻效率高，又對晶片污染小，在半導體生產中應用廣泛，但濕法蝕刻也有缺點，因為濕法蝕刻是各向同性的，當其將所需要的圖形蝕刻到晶圓上時，晶圓上橫向區域也會有我們不想要的多余的蝕刻。這樣所要的器件與理想的器件在形狀上會有差異，器件的線寬也會與理想情況不同。

現已公開的氧化物材料的化學刻蝕方法主要集中在各種酸或堿溶液的使用，其氧化物器件工藝尚未成熟，其主要原因是氧化物基透明導電薄膜材料的微加工工藝尚未解決。我們知道，Al、Ga、Zn、In基氧化物是一種兩性氧化物，對酸、堿的反應都過于強烈，側向腐蝕嚴重，刻蝕速率快，難于控制。比如氧化鋅基薄膜濕法刻蝕中側向刻蝕問題一直是Al、Ga、Zn、In基氧化物薄膜推廣應用的瓶頸。中國發明專利CN 103980905 B提供一種用于氧化物材料體系的蝕刻液，該蝕刻液包括氧化物蝕刻溶液、起到稠度調節作用的調節劑以及水；上述蝕刻液可普遍適用于Sn、Zn、Al、Ga、In基及其合金氧化物薄膜材料刻蝕，尤其是ZnO、AZO、GZO、IGZO、IZO等氧化物材料的刻蝕，也可廣泛的用于制備精細電子部件中氧化物材料的刻蝕，例如半導體光電器件、太陽能電池、TFT薄膜晶體管、半導體集成電路和透明電極等；相較于傳統的刻蝕液，上述蝕刻液具有抑制側蝕、防止刻蝕不均以及防止刻蝕殘留的效果。