[發(fā)明專利]一種鎢和氮化鈦金屬薄膜的蝕刻液及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910544828.6
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110195229B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李少平;張庭;賀兆波;王書萍;馮凱;尹印
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北興福電子材料有限公司
• 主分類號: C23F1/26
• 分類號: C23F1/26;C09K13/08
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

本發(fā)明公開了一種鎢和氮化鈦金屬薄膜的蝕刻液及使用方法，主要成分包括磷酸、硝酸、醋酸、氟化合物、多元羧酸以及超純水。首先，利用硝酸將鎢和氮化鈦氧化；醋酸是為了抑制硝酸的電離，提高體系的氧化能力（硝酸）；磷酸作為緩沖溶液，起到提供氫離子的作用，在蝕刻過程中保持蝕刻速率的穩(wěn)定；氟化合物和多元羧酸胺作為鈦離子和鎢離子的絡(luò)合劑，平衡氮化鈦和鎢的蝕刻速率。本發(fā)明的蝕刻液能同時蝕刻鎢和氮化鈦，并使鎢和氮化鈦的蝕刻速率差≤0.01 nm/min，基本保持一致。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎢和氮化鈦金屬薄膜的蝕刻液及其配制方法，該蝕刻液能以相同的蝕刻速率蝕刻鎢和氮化鈦，用來在集成電路制造工藝中形成金屬互連線。

背景技術(shù)

集成電路制造工藝流程在形成金屬互連線的步驟中，通過淀積氮化鈦和鎢作為導電層(如圖1)，為了保證蝕刻表面平整，需要控制氮化鈦和鎢的蝕刻速率一致，二者的蝕刻速率差盡可能小。

現(xiàn)有的金屬蝕刻液一般僅用于鎢或氮化鈦層的蝕刻，如果用于鎢和氮化鈦的同時蝕刻，則蝕刻速率差距大(一般0.5nm/min)，不能保證蝕刻一致。例如，專利文獻1使用N-甲基嗎啉N-氧化物和水用于鎢層的蝕刻溶液組合物，該蝕刻溶液組合物僅選擇性蝕刻鎢基金屬而不會蝕刻基于氮化鈦的金屬。專利文獻2使用以重量計75％-95％的選自硫酸和烷基磺酸中的至少一種化合物、以重量計0.3％-10％的過氧化物、以重量計0.0001％-3％的無機銨鹽以及水用于TiN層的蝕刻劑組合物，該蝕刻劑組合物用于選擇地蝕刻TiN層，TiN層的蝕刻速率遠遠高于W的蝕刻速率，二者蝕刻速率差距大，不能滿足新型存儲芯片要求的TiN和W的蝕刻速率一致的蝕刻要求。專利文獻3使用包含氧化劑(其為選自由高錳酸鉀、過二硫酸銨、過二硫酸鉀和過二硫酸鈉組成的組中的至少一種)、氟化合物、鎢防腐蝕劑，且pH值為0～4的液體組合物，同樣是用于選擇新去除氮化鈦而不腐蝕鎢和低介電常數(shù)層間絕緣膜。

專利文獻1：申請公布號CN 106868511A

專利文獻2：申請公布號CN 105936822A

專利文獻3：申請公布號CN 105981136A

綜上所述，由于TiN和W的蝕刻差異過大，現(xiàn)有的針對TiN或W等金屬蝕刻液文獻報道，都是選擇性地蝕刻單一的TiN層或者W層，不能滿足調(diào)控二者蝕刻速率一致的目的，需要開發(fā)新的蝕刻液。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能同時蝕刻鎢和氮化鈦，并使鎢和氮化鈦的蝕刻速率保持一致的蝕刻液。

本發(fā)明涉及一種鎢和氮化鈦的蝕刻液及其配制方法，所述蝕刻液的組成包括：占蝕刻液總重量50-80％的磷酸、0.1-5％的硝酸、5-15％的醋酸、0.01-3％的氟化合物、0.01-1％的多元羧酸以及1-40％的水。

進一步地，本發(fā)明涉及上述蝕刻液，磷酸的含量優(yōu)選為65-75％。

進一步地，本發(fā)明涉及上述蝕刻液，硝酸的含量優(yōu)選為0.5-3％。

進一步地，本發(fā)明涉及上述蝕刻液，醋酸的含量優(yōu)選為8-12％。

進一步地，本發(fā)明涉及上述蝕刻液，所述的氟化合物為選自氫氟酸、氟化銨、氟硼酸中的至少一種，優(yōu)選其含量為0.01-1％；多元羧酸為選自乙二酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、丁烷四羧酸、衣康酸等多元羧酸中的至少一種，其含量優(yōu)選為0.01-0.5％。

進一步地，本發(fā)明涉及上述蝕刻液，水的含量優(yōu)選為10-20％.

采用本發(fā)明的蝕刻液對鎢和氮化鈦進行蝕刻，該蝕刻液的配制方法為：先根據(jù)蝕刻液中各成分的重量百分比計算各成分所需量，然后在PFA瓶中分別按順序稱取磷酸、多元羧酸、醋酸、硝酸、氟化合物，最后加入水將蝕刻液調(diào)至配制總量。配制完成后采用攪拌或超聲分散的方式將蝕刻液混合均勻后待用。