蚀刻组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种蚀刻组合物，其含有1)至少一种氧化剂；2)至少一种螯合剂；3)至少一种金属腐蚀抑制剂；4)至少一种有机溶剂；5)至少一种脒碱；及6)水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求在2014年3月18日提交的美国临时申请序列号第61/954,698号案的优先权，在此将其内容完整并入以供参考。
本专利技术涉及在这样的其它材料存在下选择性蚀刻氮化钛的组合物及方法，所述其它材料包括金属导体、障壁材料(barriermaterial)、绝缘体材料、以及铜、钨及低k介电材料的暴露层或底下层。
技术介绍
半导体产业正快速减少尺寸以及增加微电子装置、硅芯片、液晶显示器、微机电系统(MicroElectroMechanicalSystems，MEMS)、印刷线路板等中的电子电路及电子组件的密度。随着不断减少每个电路层间的绝缘层的厚度及愈来愈小的形貌体尺寸，在其内的集成电路是呈层状或堆叠状。由于形貌体尺寸缩小，图案会变得更小，并且装置性能参数会更紧密且更健全。因此，由于较小的特征尺寸，以前可被接受的各种问题不再被接受或变得越发成问题。在制造先进集成电路中，为使与较高密度有关的问题最小化以及使性能优化，高k及低k的绝缘体、以及各种阻挡层已被使用。氮化钛(TiN)被用于半导体装置、液晶显示器、微机电系统、印刷线路板等，并且作为贵金属、铝(Al)及铜(Cu)线路的底层及封盖层。在半导体装置中，其可作为阻挡金属、硬屏蔽、或栅极金属。在用于这些应用的装置的构建时，TiN经常需要被蚀刻。在TiN的各种使用方式及装置环境中，在TiN被蚀刻时，其它层相同地与其接触或者暴露。在这些其它材料(例如，金属导体、介电质、以及硬屏蔽)存在时，TiN的高度选择性蚀刻对于装置产率及长寿命是必要的。用于TiN的蚀刻方法可为等离子体蚀刻方法。但是，在TiN层上使用等离子体蚀刻方法会造成栅极绝缘层及半导体基材中任一者或二者受损。此外，所述蚀刻方法通过用栅极电极蚀刻露出栅极绝缘层，来移除一部分半导体基材。晶体管的电特性可能会受到负面影响。为避免这样的蚀刻受损，可使用额外的保护装置制造步骤，但是费用高。用于TiN的湿式蚀刻方法是已知的。这些方法可包括使用含氢氟酸的蚀刻剂与其它试剂组合。但是，以硅为主的电介质及金属(例如，Al)的选择性并不足够，且在此装置上的其它暴露金属也会被腐蚀或蚀刻。已经公开了过氧化氢/氨/EDTA(乙二胺四乙酸)的混合物及过氧化氢/磷酸盐的混合物作为克服基于酸性HF的蚀刻剂的方法。但是，获得的蚀刻速率不足。因此，在蚀刻过程中需要具有高蚀刻速率的TiN蚀刻溶液，但其对暴露于或与TiN接触的其它半导体材料来说，具有低蚀刻及腐蚀速率。
技术实现思路
本专利技术涉及相对于在半导体装置中存在的金属导体层、硬屏蔽层以及低k介电层而言，选择性蚀刻氮化钛的组合物及方法。更具体地，本专利技术涉及相对于铜、钨以及低k介电层而言，选择性蚀刻氮化钛的组合物及方法。在一方面，本专利技术的特征为一种蚀刻组合物(例如，一种用于选择性移除氮化钛的蚀刻组合物)，其含有：1)至少一种氧化剂；2)至少一种螯合剂；3)至少一种金属腐蚀抑制剂；4)至少一种有机溶剂；5)至少一种脒碱；以及6)水。在另一方面，本专利技术的特征为一种方法，所述方法包括使含有TiN形貌体的半导体基材与此处公开的蚀刻组合物接触以移除TiN形貌体。在又一方面，本专利技术特征是一种用上述方法形成的制品，其中，所述制品是半导体装置(例如，集成电路)。在一些实施方案中，用于选择性移除氮化钛的蚀刻组合物含有：1)约0.1重量％至约30重量％的至少一种氧化剂；2)约0.01重量％至约1重量％的至少一种螯合剂；3)约0.05重量％至约1重量％的至少一种金属腐蚀抑制剂；4)约1重量％至约重量30％的至少一种有机溶剂；5)约0.1至约5重量％的至少一种脒碱(例如，将pH调整至约6.5与约9.5之间)；以及6)约35％至约98％的水。在一些实施方案中，用于选择性移除氮化钛的蚀刻组合物含有：1)约0.1重量％至约30重量％的过氧化氢；2)约0.01重量％至约1重量％的至少一种聚氨基聚羧酸螯合剂；3)约0.05重量％至约1重量％的至少一种金属腐蚀抑制剂，所述金属腐蚀抑制剂选自由取代及未取代的苯并三唑构成的组；4)约1重量％至约重量30％的至少一种有机溶剂，所述有机溶剂选自由水溶性醇、水溶性酮、水溶性酯、以及水溶性醚构成的组；5)约0.1至约5重量％的至少一种脒碱(例如，使pH调整至约6.5与约9.5之间)；以及6)约35％至约98％的水。具体实施方式如本文所用，除非另有说明，所表示的所有百分率应当理解为相对于蚀刻组合物总重量的重量百分率。除非另有说明，将环境温度定义为约16℃至约27℃。如本文所用，“水溶性”物质(例如，水溶性的醇、酮、酯、或醚)是指在25℃的水中具有至少5重量％的溶解度的物质。在一方面，本专利技术的特征为一种蚀刻组合物(例如，一种用于选择性移除氮化钛的蚀刻组合物)，其含有：1)至少一种氧化剂；2)至少一种螯合剂；3)至少一种金属腐蚀抑制剂；4)至少一种有机溶剂；5)至少一种脒碱；以及6)水。本专利技术的蚀刻组合物可含有适合用于微电子清洗组合物的任意氧化剂。用于本专利技术组合物的氧化剂的例子包括但不限于过氧化物(例如，过氧化氢、二烷基过氧化物、过氧化尿素)、过磺酸(例如，六氟丙烷过磺酸、甲烷过磺酸、三氟甲烷过磺酸、或对-甲苯过磺酸)及其盐、臭氧、过碳酸(例如，过乙酸)及其盐、过磷酸及其盐、过硫酸及其盐(例如，过硫酸铵或过硫酸四甲基铵)、过氯酸及其盐(例如，过氯酸铵或过氯酸四甲基铵)、过碘酸及其盐(例如，过碘酸铵或过碘酸四甲基铵)。这些氧化剂可单独或组合使用。在一些实施方案中，本专利技术的蚀刻组合物含有至少约0.1重量％(例如，至少约1重量％，至少约5重量％，或至少约10重量％)和/或至多约30重量％(例如，至多约25重量％，至多约20重量％，或至多约15重量％)的氧化剂。本专利技术的蚀刻组合物含有至少一种螯合剂，其可以是但不限于聚氨基聚羧酸。为了本专利技术的目的，聚氨基聚羧酸是指具有多个氨基基团及多个羧酸基团的化合物。合适种类的聚氨基聚羧酸螯合剂包括但不限于单或聚亚烷基聚胺聚羧酸、聚氨基烷烃聚羧酸、聚氨基烷醇聚羧酸、以及羟基烷基醚聚胺聚羧酸。合适的聚氨基聚羧酸螯合剂包括但不限于丁二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四丙酸、三亚乙基四胺六乙酸、1,3-二氨基-2-羟基丙烷-N,N,N',N'-四乙酸、丙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、反式-1,2-二氨基环己烷四乙酸、乙二胺二乙酸、乙二胺二丙酸、1,6-己二胺-N,N,N',N'-四乙酸、N,N-双(2-羟基苯甲基)乙二胺-N,N-二乙酸、二氨基丙烷四乙酸、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-四乙酸、二氨基丙醇四乙酸、以及(羟基乙基)乙二胺三乙酸。在一些实施方案中，本专利技术的蚀刻组合物含有至少约0.01重量％(例如，至少约0.1重量％，至少约0.2重量％，或至少约0.3重量％)和/或至多约1重量％(例如，至多约0.7重量％，至多约0.6重量％，或至多约0.5重量％)的聚氨基聚羧酸螯合剂。本专利技术的蚀刻组合物含有至少一种金属腐蚀抑制剂，其选自取代或未取代的苯并三唑。合适种类的取代的苯并三唑包括但不限于被烷基、芳基、卤素、氨基、硝基、烷氧基、以及羟基取代的苯并三唑。取代的苯并三唑也包含与一个或多个芳基(例如，苯基)或杂芳基基团稠合的那些。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻组合物，包含：1)至少一种氧化剂；2)至少一种螯合剂；3)至少一种金属腐蚀抑制剂；4)至少一种有机溶剂；5)至少一种脒碱；以及6)水；其中，所述组合物的pH为约6.5至约9.5。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.18 US 61/954,6981.一种蚀刻组合物，包含：1)至少一种氧化剂；2)至少一种螯合剂；3)至少一种金属腐蚀抑制剂；4)至少一种有机溶剂；5)至少一种脒碱；以及6)水；其中，所述组合物的pH为约6.5至约9.5。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物的pH为约6.5至约9。3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述至少一种氧化剂包含过氧化氢。4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物包含约0.1重量％至约30重量％的所述至少一种氧化剂。5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述至少一种螯合剂包含聚氨基聚羧酸。6.根据权利要求5所述的组合物，其中，所述聚氨基聚羧酸选自由单或聚亚烷基聚胺聚羧酸、聚氨基烷烃聚羧酸、聚氨基烷醇聚羧酸，及羟基烷基醚聚胺聚羧酸构成的组。7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述聚氨基聚羧酸选自由丁二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、乙二胺四丙酸、三亚乙基四胺六乙酸、1,3-二氨基-2-羟基丙烷-N,N,N',N'-四乙酸、丙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸、反式-1,2-二氨基环己烷四乙酸、乙二胺二乙酸、乙二胺二丙酸、1,6-六亚甲基-二胺-N,N,N',N'-四乙酸、N,N-双(2-羟基苯甲基)乙二胺-N,N-二乙酸、二氨基丙烷四乙酸、亚氨基二乙酸、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-四乙酸、二氨基丙醇四乙酸、以及(羟基乙基)乙二胺三乙酸构成的组。8.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物包含约0.01重量％至约1重量％的所述至少一种螯合剂。9.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述至少一种金属腐蚀抑制剂包含取代或未取代的苯并三唑。10.根据权利要求9所述的组合物，其中，所述至少一种金属腐蚀抑制剂包含苯并三唑，所述苯并三唑任选地被选自由烷基基团、芳基基团、卤素基团、氨基基团、硝基基团、烷氧基基团、以及羟基基团构成的组中的至少一个取代基团。11.根据权利要求10所述的组合物，其中，所述取代或未取代的苯并三唑选自由苯并三唑、5-氨基苯并三唑、1-羟基苯并三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、5-氯苯并三唑、4-氯苯并三唑、5-溴苯并三唑、4-溴苯并三唑、5-氟苯并三唑、4-氟苯并三唑、萘并三唑、甲苯基三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基苯并三唑、4-硝基苯并三唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-苯并...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·多瑞，E·A·克内尔，高桥智威，
申请(专利权)人：富士胶片电子材料美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US