硅蚀刻液和蚀刻方法技术

本发明专利技术提供一种蚀刻液和蚀刻方法，在硅的蚀刻加工中，特别是半导体或MEM?S部件的制造工序中的硅的各向异性蚀刻加工中，通过抑制含有羟基胺的蚀刻液所特有的、液体中存在Cu时所发生的Si蚀刻速度的降低，从而表现出较高的蚀刻速度。本发明专利技术涉及一种硅蚀刻液，其特征在于，其为含有碱性氢氧化物、羟基胺和硫脲类的碱性水溶液，且各向异性地溶解单晶硅；另外涉及使用该蚀刻液的硅的蚀刻方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及硅的蚀刻加工，特别涉及用于MEM S部件或半导体设备的制造的硅蚀刻液以及硅蚀刻方法。
技术介绍
通常在用化学试液蚀刻硅单晶基板时进行以下方法用加入了氢氟酸和硝酸等成分的混合水溶液、即酸系蚀刻液进行蚀刻的方法；或者用氢氧化钾(KOH)、氢氧化四甲铵 (以下，有时简称为TMAH。)等的水溶液、即碱系蚀刻液进行蚀刻的方法(参照非专利文献 1、2)。使用酸系蚀刻液时，硅表面被硝酸等具有氧化作用的成分氧化而生成氧化硅，该氧化硅与氢氟酸等反应生成氟化硅而被溶解，由此进行蚀刻。以酸系蚀刻液进行蚀刻时的特征在于，蚀刻以各向同性的方式进行。酸性蚀刻液的蚀刻速度根据氢氟酸和硝酸的混合比的不同而不同，为1 IOOym/分钟左右。但是，酸性蚀刻液会腐蚀Cu、Al等的金属布线，具有难以在共存金属的工序中使用的缺点。另一方面，使用碱系蚀刻液时，硅因该液体中的羟基阴离子而作为硅酸离子溶解， 此时，水被还原生成氢气。用碱系蚀刻液进行蚀刻时，与酸系蚀刻液不同，在单晶硅中的蚀刻具有各向异性地进行。这是基于在硅的每个晶面方向上硅的溶解速度存在差异，因此，还称之为晶体各向异性蚀刻。在多晶体中，若从微观上看则也是保持各向异性地进行蚀刻，但由于晶粒的面方向为无规则地分布，因此宏观上可以看做进行各向同性的蚀刻。在非晶质中微观上和宏观上均是各向同性地进行蚀刻。作为碱系蚀刻液，除使用Κ0Η、ΤΜΑΗ的水溶液以外，还使用氢氧化钠(NaOH)、氨、胼等的水溶液。在使用这些水溶液的单晶硅基板的蚀刻加工中，虽根据目标加工形状、进行处理的温度条件等而不同，但大都需要几小时 几十小时这样较长的加工时间。为了减少并缩短该加工时间，开发了显示高的蚀刻速度的试液。例如，专利文献 1中公开了使用在TMAH中添加有羟基胺类的水溶液作为蚀刻液的技术。另外，专利文献2 中公开了使用在TMAH中添加有铁、氯化铁(III)、氢氧化铁(II)等特定化合物的水溶液作为蚀刻液的技术，公开了并用铁和羟基胺的组合在提高蚀刻速度的效果的高度方面特别合适。另外，专利文献3中公开了使用在KOH中添加有羟基胺类的水溶液作为蚀刻液的技术。 另外，专利文献4中公开了含有碱还原性化合物和防腐剂(糖、糖醇、邻苯二酚等)的蚀刻液。专利文献1中所示那样的含有羟基胺的碱性蚀刻液与不含有羟基胺的碱性蚀刻液相比，具有蚀刻速度大幅提高的特点，但若长时间加热蚀刻液，则羟基胺分解，具有蚀刻速度降低的缺点。为了解决该问题，专利文献5中公开了一种通过向碱中添加酸从而抑制羟基胺的分解、抑制蚀刻速度降低的技术。另外，专利文献6中公开了一种通过向碱和羟基胺中添加碱盐从而抑制羟基胺的分解、抑制蚀刻速度降低的技术。作为含有Κ0Η、羟基胺、尿素的专禾IJ，有专利文献7，但该专利为关于光致抗蚀剂的显影的专利，关于没有任何记载。另外已知，在Si{110}的蚀刻中，若Cu存在则蚀刻速度大幅降低(非专利文献3)。专利文献1 日本特开2006-0M363号公报专利文献2 日本特开2006-186329号公报专利文献3 日本特开2006-351813号公报专利文献4 日本特开2007-214456号公报专利文献5 日本特开2009-117504号公报专利文献6 日本特开2009-123798号公报专利文献7 日本特开2000-516355号公报非专利文献1 佐藤、'J ^ >工？ f >7技術”、表面技術、￥01.51、吣.8、2000、 p754 759非专利文献2 江刺、“2003 ^ α ν > /MEMS 技術大全”、p. 109 114非专利文献3 田中、阿部、米山、井上、“ppb才一夕· O不純物f制御異方性工、7 f > 夕”，r > 乂一歹夕二力 > > 匕.工一、Vol. 5, No. 1、2000、ρ56-6
技术实现思路
专利技术要解决的问题在半导体设备、MEM S部件的制造工序中，作为在以布线为首的各种部件中使用的材料，有时使用Cu。含有羟基胺的碱系蚀刻液虽然具有硅的蚀刻速度高的优点，但若在浸渍于蚀刻液中的基板上存在Cu，则具有硅的蚀刻速度显著降低的缺点。Cu无论是与硅存在于同一基板上、还是存在于同时浸渍的另一基板上，均会引起蚀刻速度的降低。鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种在硅蚀刻中即使基板上存在Cu时也可以较高地保持蚀刻速度的蚀刻剂组合物。进而提供具有通过该蚀刻方法加工而成的硅基板的电子设备。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现向含有羟基胺的碱系蚀刻液中添加硫脲类而成的组成的碱系蚀刻剂组合物即使在Cu存在时硅的蚀刻速度也不降低，从而完成了本专利技术。即，本专利技术涉及，如下所述。1. 一种硅蚀刻液，其特征在于，该硅蚀刻液各向异性地溶解单晶硅，其为含有(1) 选自氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化四甲铵中的1种以上碱性氢氧化物、(2)羟基胺和(3)硫脲类的碱性水溶液。2.根据上述1所述的硅蚀刻液，其中，(3)硫脲类为选自硫脲、N-甲基硫脲、1-烯丙基-3- (2-羟乙基)-2-硫脲、二氧化硫脲、1，3- 二甲基硫脲、1-苯甲酰基-2-硫脲、异丙基硫脲、1-苯基2-硫脲、1，3- 二乙基硫脲、二苯基硫脲、苄基硫脲、N-叔丁基-N’ -异丙基硫脲、N, N’ - 二异丙基硫脲、和二正丁基硫脲中的1种以上。3.根据上述1所述的硅蚀刻液，其中，(3)硫脲类为选自硫脲、N-甲基硫脲、1-烯丙基-3- (2-羟乙基)-2-硫脲、二氧化硫脲、1，3- 二甲基硫脲、1-苯甲酰基-2-硫脲、异丙基硫脲、1-苯基2-硫脲、1，3- 二乙基硫脲、二苯基硫脲中的1种以上。4.根据上述1所述的硅蚀刻液，其中，(3)硫脲类为选自硫脲、N-甲基硫脲、1-烯丙基-3-(2-羟乙基)-2-硫脲、和二氧化硫脲中的1种以上。5.根据上述1 4的任一项所述的硅蚀刻液，其用于使用硅基板并在其构成部件中使用Cu的对象物的蚀刻。6. 一种硅蚀刻方法，其特征在于，其为各向异性地溶解单晶硅的硅蚀刻方法，该方法使用含有(1)碱性氢氧化物、( 羟基胺和( 硫脲类的碱性水溶液对蚀刻对象物进行蚀刻。7.根据上述6所述的硅蚀刻方法，其中，(1)碱性氢氧化物为选自氢氧化钾、 氢氧化钠和氢氧化四甲铵中的1种以上，⑶硫脲类为选自硫脲、N-甲基硫脲、1-烯丙基-3- (2-羟乙基)-2-硫脲、二氧化硫脲、1，3- 二甲基硫脲、1-苯甲酰基-2-硫脲、异丙基硫脲、1-苯基2-硫脲、1，3- 二乙基硫脲、二苯基硫脲、苄基硫脲、N-叔丁基-N’ -异丙基硫脲、N，N’ - 二异丙基硫脲、和二正丁基硫脲中的1种以上。 8.根据上述6或7所述的硅蚀刻方法，其中，蚀刻对象物为使用硅基板并在其构成部件中使用Cu的对象物。专利技术的效果根据本申请专利技术，在硅蚀刻中，即使液体中存在Cu的情况下，也能够与不存在Cu 时同样地表现出含有羟基胺的碱性水溶液的特征、即较高的硅蚀刻速度。具体实施例方式本专利技术中使用的(1)碱性氢氧化物优选为氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)或氢氧化四甲铵(TMAH)，特别优选为氢氧化钾或氢氧化四甲铵。另外，(1)碱性氢氧化物可以单独使用这些物质，也可以多种组合使用。本专利技术中使用的碱性化合物的浓度只要是可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤音喜子，外赤隆二，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：