蚀刻液组成物及使用该蚀刻液组成物的蚀刻方法技术

一种蚀刻液组成物，包括：四级铵盐碱性化合物；胺类化合物；以及水性介质，其中，以该蚀刻液组成物的总重计，该四级铵盐碱性化合物的含量为1.0至30％，该胺类化合物之含量为10至60％，该蚀刻液组成物对于硅的不同结晶方向具有接近的蚀刻速率，能降低不同结晶面的硅的蚀刻速率差。

【技术实现步骤摘要】
蚀刻液组成物及使用该蚀刻液组成物的蚀刻方法
本专利技术关于一种蚀刻液组成物，更详而言，关于一种适用于蚀刻硅的蚀刻液组成物。
技术介绍
采用具有高介电常数的金属闸极(HKMG)，已成为现今半导体工艺中的发展趋势，而HKMG工艺中又以形成闸极的时机分为先闸极(gatefirst)与后闸极(gatelast)二种技术，具体而言，后闸极技术于硅芯片对于源/漏极区进行离子布植与高温退火等步骤后才形成闸极。相较于先闸极技术，采用后闸极技术较有利于工艺的整合，且由于后闸极技术于高温退火等步骤后才形成闸极，因此，使金属闸极得以避免高温工艺(例如，退火步骤)影响晶体管性能(例如，临界电压值上升)，而提升整体质量与产量的并提升晶体管的稳定性。于后闸极技术的工艺中，先以硅材料形成伪闸极(dummygate)，并进行离子布植与高温退火等步骤后，需先移除该伪闸极，再填入金属以形成金属闸极。于移除伪闸极的步骤中，倘若有硅残留，则可能影响到后续填充金属的效果，遂可能导致晶体管失效的缺失。通常，于半导体工艺中多使用，例如，多晶硅(polysilicon，poly-Si)或非晶硅(amorphoussilicon，a-Si)的硅材料，而该多晶硅或非晶硅为钻石立方结构，其具有例如硅{100}晶面、硅{110}晶面、和硅{111}晶面等不同的硅结晶面，该些硅结晶面具有不同的密度，其对水的屏蔽效应(screeningeffect)亦会影响蚀刻液对于该些硅结晶面的蚀刻效果。一般而言，对硅材料进行蚀刻时，密度相对低的硅{100}晶面的蚀刻速率最快，硅{110}晶面次的，而密度较高的硅{111}晶面的蚀刻速率较慢，由于该些硅结晶面的蚀刻速率不同，故会产生非等向性蚀刻的现象，其中，又以硅{100}晶面与硅{111}晶面的蚀刻速率差最大。又，由于已知蚀刻液对于不同的硅结晶面会产生非等向性蚀刻的现象，导致蚀刻时可能发生过度蚀刻或蚀刻不全，因而造成良率损失以及产品重工(rework)后发生其他材料腐蚀缺陷(defect)等问题。此外，蚀刻不同材料时，使用的蚀刻液的组成亦不相同，举例而言，蚀刻金属或金属氮化物时，常以氧化剂例如过氧化氢对氮化钛进行选择性蚀刻，蚀刻液中的碱则用以调整溶液pH值。是以，用于蚀刻金属或金属氮化物的蚀刻液，不适用于蚀刻硅质材料。因此，目前业界仍亟待开发一种适用于蚀刻硅且能降低或避免蚀刻速率差的蚀刻液组成物，以改善非等向性蚀刻的程度，以避免或降低过度蚀刻或蚀刻不全等问题的发生率。
技术实现思路
本专利技术提供一种蚀刻液组成物，包括：四级铵盐碱性化合物，以该蚀刻液组成物的总重计，该四级铵盐碱性化合物的含量为1.0至30％；胺类化合物，以该蚀刻液组成物的总重计，该胺类化合物的含量为10至60％；以及水性介质。于一具体实施例中，复包括醇类化合物，以该蚀刻液组成物的总重计，该醇类化合物的含量为1.0至45％。于一具体实施例中，以该蚀刻液组成物的总重计，该四级铵盐碱性化合物与该胺类化合物的含量总合为大于或等于27％。为使本专利技术的蚀刻方法具有良好的蚀刻效果，本专利技术还提供一种蚀刻方法，包括：于一具有硅层的基板上形成光阻层，且该光阻层外露出部分该硅层；以及使用本专利技术的蚀刻液组成物蚀刻该硅层的外露部分。于本专利技术的蚀刻方法中，形成该硅层的材质为非晶硅(amorphoussilicon)或多晶硅(polysilicon)。于一具体实施例中，该硅层至少包含硅{100}晶面和硅{111}晶面，且于蚀刻该硅层的外露部分时，该硅{100}晶面与该硅{111}晶面的蚀刻速率比值小于3。于一具体实施例中，该硅层至少包含硅{100}晶面和硅{111}晶面，且于蚀刻该硅层的外露部分时，蚀刻该硅{111}晶面与蚀刻该硅{100}晶面的选择比大于0.5。于本专利技术的蚀刻方法中，该硅层的外露部分的蚀刻于25℃至60℃的温度条件下进行。于本专利技术的蚀刻方法中，该硅层的外露部分的蚀刻可以浸泡方式或喷洒方式进行。于本专利技术的蚀刻方法中，该基板为玻璃基板、硅晶圆基板、聚酰亚胺基板或环氧树脂铜箔基板。于一具体实施例中，该基板为硅晶圆基板。于本专利技术的蚀刻液组成物及蚀刻方法中，该四级铵盐碱性化合物具有如下式(I)的结构，N(R1)4+OH-式(I)其中，R1独立地选自C1至C5烷基或C6至C10芳基。于一具体实施例中，该式(I)的结构中至少三个R1为C1至C5烷基，例如，该四级铵盐碱性化合物选自四甲基氢氧化铵(Tetramethylammoniumhydroxide)、胆碱氢氧化物(Cholinehydroxide)、三甲基苯基铵氢氧化物(Trimethylphenylammoniumhydroxide)、四乙基氢氧化铵(Tetraethylammoniumhydroxide)及四丁基氢氧化铵(Tetrabutylammoniumhydroxide)所组成群组的至少一个。于本专利技术的蚀刻液组成物及蚀刻方法中，该胺类化合物具有如下式(II)的结构，R2NH2式(II)其中，R2选自经取代或未经取代的羟基C1至C5烷基或胺基C1至C5烷基。于一具体实施例中，该羟基C1至C5烷基上的烷基经C1至C5烷基所取代，例如，该胺类化合物选自乙醇胺(Ethanolamine)、乙二胺(Ethylenediamine)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-Amino-2-methyl-1-propanol)及氨基-2-丙醇(Amino-2-propanol)所组成群组的至少一个。于一具体实施例中，该醇类化合物选自乙二醇(Ethyleneglycol)、二甘醇、1，2-丙二醇及1，3-丙二醇所组成群组的至少一个。于一具体实施例中，该醇类化合物的沸点为188℃至245℃。由前可知，本专利技术的蚀刻液组成物对于硅层中的硅{100}晶面与硅{111}晶面的蚀刻速率比值小于3，亦即，蚀刻速率相近能降低硅{100}晶面与硅{111}晶面的蚀刻速率差，能减小非等向性蚀刻的现象，避免蚀刻时可能发生过度蚀刻或蚀刻不全等问题。具体实施方式以下藉由特定的具体实施例进一步说明本专利技术的实施方式，熟习此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术的实施例如下所示，但本专利技术并不限于这些实施例。本专利技术的蚀刻液组成物包括：以该蚀刻液组成物的总重计，含量为1.0至30％的四级铵盐碱性化合物、含量为10至60％的胺类化合物以及水性介质。于一具体实施例中，复包括醇类化合物，其可提升蚀刻{111}晶面/{100}晶面的选择比，且以该蚀刻液组成物的总重计，该醇类化合物的含量为1.0至45％。于一具体实施例中，以该蚀刻液组成物的总重计，该四级铵盐碱性化合物与该胺类化合物的含量总合为大于或等于27％。于本专利技术中，该蚀刻液组成物不包括氧化剂，例如不包括过氧化氢。此外，本专利技术发现四级铵盐碱性化合物的阳离子基团对于不同硅结晶面具有不同的吸附能力，而胺类化合物的含量亦得以调控蚀刻液组成物的碱度和水份含量，因此，通过调整该四级铵盐碱性化合物和胺类化合物的浓度，得以调控本专利技术的蚀刻液组成物针对不同硅结晶面的蚀刻选择性还有其蚀刻速率，通过阳离子基团的选择更能降低不同晶面的蚀刻速率差。举例而言，于本专利技术的蚀刻液组成物及蚀刻方法中，该四级铵盐碱性化合物具有如下式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻液组成物，其特征在于，包括：四级铵盐碱性化合物，以该蚀刻液组成物的总重计，该四级铵盐碱性化合物的含量为1.0至30％；胺类化合物，以该蚀刻液组成物的总重计，该胺类化合物的含量为10至60％；以及水性介质。

【技术特征摘要】
2017.06.06 TW 106118671;2017.11.10 TW 106138961;201.一种蚀刻液组成物，其特征在于，包括：四级铵盐碱性化合物，以该蚀刻液组成物的总重计，该四级铵盐碱性化合物的含量为1.0至30％；胺类化合物，以该蚀刻液组成物的总重计，该胺类化合物的含量为10至60％；以及水性介质。2.如权利要求1所述的蚀刻液组成物，其中，该四级铵盐碱性化合物具有如下式(I)的结构，N(R1)4+OH-式(I)其中，R1独立地选自C1至C5烷基或C6至C10芳基。3.如权利要求2所述的蚀刻液组成物，其中，该式(I)的结构中至少三个R1为C1至C5烷基。4.如权利要求1所述的蚀刻液组成物，其中，该四级铵盐碱性化合物选自四甲基氢氧化铵(Tetramethylammoniumhydroxide)、胆碱氢氧化物(Cholinehydroxide)、三甲基苯基铵氢氧化物(Trimethylphenylammoniumhydroxide)、四乙基氢氧化铵(Tetraethylammoniumhydroxide)及四丁基氢氧化铵(Tetrabutylammoniumhydroxide)所组成群组的至少一个。5.如权利要求1所述的蚀刻液组成物，其中，该胺类化合物具有如下式(II)的结构，R2NH2式(II)其中，R2选自经取代或未经取代的羟基C1至C5烷基或胺基C1至C5烷基。6.如权利要求5所述的蚀刻液组成物，其中，该羟基C1至C5烷基上的烷基经C1至C5烷基所取代。7.如权利要求6所述的蚀刻液组成物，其中，该胺类化合物选自乙醇胺(Ethanolamine)、乙二胺(Ethylenediamine)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-Amino-2-methyl-1-propanol)及氨基-2-丙醇(Ami...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕志鹏，陈韵慈，廖本男，李懿，
申请(专利权)人：关东鑫林科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71