包含次溴酸离子和pH缓冲剂的半导体晶片的处理液制造技术

本发明专利技术提供一种处理液，其在半导体形成工序中对半导体晶片进行处理，所述处理液包含：(A)次溴酸离子、(B)pH缓冲剂、以及(C)下述式(1)所示的鎓离子。(式中，R1、R2、R3以及R4独立地为碳原子数1～25的烷基。))))

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含次溴酸离子和pH缓冲剂的半导体晶片的处理液


[0001]本专利技术涉及一种新型处理液，其在半导体元件的制造工序中使用，用于对存在于半导体晶片上的钌进行蚀刻。

技术介绍

[0002]近年来，半导体元件的设计规则的细微化推进，存在布线电阻增大的倾向。布线电阻增大的结果是，显著阻碍半导体元件的高速动作，为此需要对策。因此，作为布线材料，期望与以往的布线材料相比抗电迁移性提高、电阻值降低了的布线材料。
[0003]与作为以往的布线材料的铝、铜相比，钌的抗电迁移性高，能降低布线的电阻值，基于这一理由，特别是钌作为半导体元件的设计规则为10nm以下的布线材料受到注目。此外，钌不仅为布线材料，而且在布线材料使用了铜的情况下，也能防止电迁移，因此也研究了将钌用作铜布线用的阻挡金属(barrier metal)。
[0004]再者，在半导体元件的布线形成工序中，选择钌作为布线材料的情况下，也与以往的布线材料同样地通过干法或湿法的蚀刻形成布线。然而，在进行钌的干法蚀刻的情况下，存在如下问题：产生因等离子体的分布引起的面内不均匀性；或蚀刻速度依赖于反应物类和离子的通量或能量而增减，因此难以进行精密蚀刻。因此，作为能更精密地对钌进行蚀刻的方法，湿法蚀刻受到注目。
[0005]在此，在进行半导体元件的设计规则为10nm以下那样的超微细加工时，将钌用作布线材料、阻挡金属的情况下，在湿法蚀刻中需要钌的精密加工。即，在无法控制钌的蚀刻量的情况下，由于钌被过度蚀刻等理由，有时其他布线材料会露出。此外，若钌以外的布线材料在保持露出的状态下形成多层布线，则电流以露出的布线材料起点泄漏，不作为半导体元件正确地工作。因此，期望能够实现钌的精密加工的半导体用处理液。
[0006]作为用于对钌进行蚀刻的半导体用处理液，在专利文献1中，提出了一种蚀刻液，其特征在于，添加含溴的化合物、氧化剂、碱化合物以及水并混合，相对于合计质量，上述含溴的化合物的添加量以溴元素量计为2～25质量％，氧化剂的添加量为0.1～12质量％，并且pH为10以上且小于12。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：国际公开第2011/074601号

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的问题
[0011]上述专利文献1记载的处理液在对钌具有高蚀刻速度的方面是有用的。然而，根据本专利技术人的研究，可知对于专利文献1所记载的以往的处理液，在以下的方面存在改善的余地。
[0012]即，就专利文献1所述的处理液而言，记载了在半导体晶片制造工序中，在半导体
元件、布线、阻挡金属的各制造工序中使用，但该处理液以将附着于半导体晶片等基板的钌去除为目的，不以精密蚀刻为目的。因此，在利用专利文献1所述的处理液对钌进行蚀刻的情况下，存在难以控制蚀刻速度的问题。而且，该处理液的稳定性差，因此蚀刻速度的稳定性存在问题。因此，在专利文献1所述的处理液中，无法精密控制钌的蚀刻量，存在进一步改善的余地。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]本专利技术人等为了解决上述问题而进行了深入研究。推测出在仅包含次溴酸离子的处理液中，钌的蚀刻速度因处理液的pH波动、次溴酸离子的浓度波动大而不稳定，作为结果，难以控制钌的蚀刻量。因此，对向该处理液中添加的成分进行了研究。结果发现了，通过向包含次溴酸离子的处理液中加入鎓离子和pH缓冲剂，能抑制处理液的pH波动和次溴酸离子的浓度波动，控制钌的蚀刻速度，由此能精密控制蚀刻量。此外，判明了通过所述处理液中含有如亚溴酸离子和/或溴酸离子那样的特定阴离子，处理液中的次溴酸离子的浓度保持为恒定，处理液的稳定性得到改善。由此，能改善钌的蚀刻速度的稳定性，从而完成了本专利技术。
[0015]即，本专利技术包含下述项。
[0016]项1：一种半导体用处理液，其包含下述(A)、(B)以及(C)：(A)次溴酸离子、(B)pH缓冲剂、以及(C)鎓离子。
[0017]项2：根据项1所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含(D)溴化物离子。
[0018]项3：根据项1或2所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含(E)亚溴酸离子和/或溴酸离子。
[0019]项4：根据项1～3中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(E)亚溴酸离子和溴酸离子的浓度的合计为3.3
×
10
－6
mol/L以上且5.0
×
10
－1
mol/L以下。
[0020]项5：根据项1～4中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含氧化剂，该氧化剂的氧化还原电位大于次溴酸离子/溴化物离子的氧化还原电位。
[0021]项6：根据项5所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液所含的氧化剂为次氯酸离子或臭氧。
[0022]项7：根据项1～6中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含(F)选自由亚氯酸离子、氯酸离子、以及氯化物离子构成的组中的一种以上的含氯的离子。
[0023]项8：根据项1～7中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述次溴酸离子为0.001mol/L以上且0.20mol/L以下。
[0024]项9：根据项1～8中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(B)pH缓冲剂的浓度为0.00001～1.0mol/L。
[0025]项10：根据项1～9中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(B)pH缓冲剂为选自由碳酸、硼酸、磷酸、三羟甲基氨基甲烷(tris)、氨、焦磷酸、对羟基苯磺酸、二乙醇胺、乙醇胺、三乙醇胺、5，5－二乙基巴比妥酸、甘氨酸、双甘氨肽、咪唑、N，N－双(2－羟乙基)－2－氨基乙磺酸、3－吗啉丙磺酸、N－三(羟甲基)甲基－2－氨基乙磺酸、2－[4－(2－羟乙基)－1－哌嗪基]乙磺酸、4－(2－羟乙基)－1－哌嗪丙磺酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、N，
N－二(2－羟乙基)甘氨酸、2－环己基氨基乙磺酸、羟基脯氨酸、苯酚以及乙二胺四乙酸构成的组中的至少一种。
[0026]项11：根据项1～10中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(C)鎓离子为下述式(1)所示的季铵离子或季鏻离子；下述式(2)所示的叔铵离子或叔锍离子；下述式(3)所示的铵离子、吡咯烷鎓离子、哌啶鎓离子、咪唑鎓离子或锍离子；或者下述式(4)所示的铵离子或鏻离子。
[0027][0028](式(1)中，A为氮或磷，R1、R2、R3、R4独立地为碳原子数1～25的烷基、碳原子数1～25的烯丙基、芳基任选地具有取代基的芳烷基、或芳基。其中，在R1、R2、R3、R4为烷基的情况下，R1、R2、R3、R4中的至少一个烷基的碳原子数为2以上。
[0029]式(2)中，A为氮或硫，R1、R2、R3独立地为碳原子数1～25的烷基、烯丙基、具有碳原子数1～25的烷基的芳烷基、或芳基。其中，在R1、R2、R3为烷基的情况下，R1、R2、R3中至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体用处理液，其包含下述(A)、(B)以及(C)：(A)次溴酸离子、(B)pH缓冲剂、以及(C)鎓离子。2.根据权利要求1所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含(D)溴化物离子。3.根据权利要求1或2所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含(E)亚溴酸离子和/或溴酸离子。4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(E)亚溴酸离子和溴酸离子的浓度为3.3
×
10
－6
mol/L以上且5.0
×
10
－1
mol/L以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含氧化剂，该氧化剂的氧化还原电位大于次溴酸离子/溴化物离子体系的氧化还原电位。6.根据权利要求5所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液所含的氧化剂为次氯酸离子和/或臭氧。7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述半导体用处理液还包含(F)选自由亚氯酸离子、氯酸离子以及氯化物离子构成的组中的一种以上的含氯的离子。8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述次溴酸离子为0.001mol/L以上且0.20mol/L以下。9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(B)pH缓冲剂的浓度为0.00001～1.0mol/L。10.根据权利要求1～9中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(B)pH缓冲剂为选自由碳酸、硼酸、磷酸、三羟甲基氨基甲烷即tris、氨、焦磷酸、对羟基苯磺酸、二乙醇胺、乙醇胺、三乙醇胺、5，5－二乙基巴比妥酸、甘氨酸、双甘氨肽、咪唑、N，N－双(2－羟乙基)－2－氨基乙磺酸、3－吗啉丙磺酸、N－三(羟甲基)甲基－2－氨基乙磺酸、2－[4－(2－羟乙基)－1－哌嗪基]乙磺酸、4－(2－羟乙基)－1－哌嗪丙磺酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、N，N－二(2－羟乙基)甘氨酸、2－环己基氨基乙磺酸、羟基脯氨酸、苯酚以及乙二胺四乙酸构成的组中的至少一种。11.根据权利要求1～10中任一项所述的半导体用处理液，其中，所述(C)鎓离子为下述式(1)所示的季铵离子或季鏻离子；下述式(2)所示的叔铵离子或叔锍离子；下述式(3)所示的铵离子、吡咯烷鎓离子、哌啶鎓离子、咪唑鎓离子或锍离子；或者下述式(4)所示的铵离子或鏻离子，
式(1)中，A为氮或磷，R1、R2、R3、R4独立地为碳原子数1～25的烷基、烯丙基、芳基任选地具有取代基的芳烷基、或芳基；其中，在R1、R2、R3、R4为烷基的情况下，R1、R2、R3、R4中的至少一个烷基的碳原子数为2以上，式(2)中，A
+
为氮或硫，R1、R2、R3独立地为碳原子数1～25的烷基、烯丙基、具有碳原子数1～25的烷基的芳烷基、或芳基；其中，在R1、R2、R3为烷基的情况下，R1、R2、R3中的至少一个烷基的碳原子数为2以上；此...

【专利技术属性】
技术研发人员：下田享史，吉川由树，佐藤伴光，根岸贵幸，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：