用于钨层的蚀刻溶液组合物、用其制作电子器件的方法及电子器件技术

本公开涉及包括N‑甲基吗啉N‑氧化物和水的、用于钨层的蚀刻溶液组合物，该蚀刻溶液组合物在仅选择性蚀刻钨基金属而不会蚀刻基于氮化钛的金属或碳化钛铝层方面有效。

【技术实现步骤摘要】
用于钨层的蚀刻溶液组合物、用其制作电子器件的方法及电子器件
本申请要求2015年12月11日提交的韩国专利申请No.KR10-2015-0177420和2016年3月21日提交的韩国专利申请No.KR10-2016-0033169的优先权，其在此通过引用以其全文并入本申请。本公开涉及用于钨层的蚀刻溶液组合物，并具体地涉及包括N-甲基吗啉N-氧化物和水的、用于钨层的蚀刻溶液组合物，该蚀刻溶液组合物在仅选择性蚀刻钨基金属而不会蚀刻基于氮化钛的金属或碳化钛铝金属方面有效。
技术介绍
钨或钨基金属被用在液晶显示器和半导体器件的薄膜晶体管的栅极、线、阻挡层或接触孔和通孔嵌入件等中。此外，钨或钨基金属在微电子机械系统(MEMS)领域中被用作钨加热器。与钨或钨基金属一起，氮化钛(TiN)(钛基金属)被用作半导体器件、液晶显示器、微电子机械系统(MEMS)器件、印刷接线板等中的贵金属、铝(Al)或铜(Cu)线的底层或覆盖层。此外，氮化钛有时被用作半导体器件中的阻挡金属或栅极金属。当使用CVD或溅射将钨和氮化钛两者形成到层中时，存在的问题在于：在半导体器件中，所述层被附着在除了实际器件形成部分之外的部分、或基板(晶片)的另一侧、基板(晶片)的边缘、层形成器件的外壁、排气管内部等，并且它们被去除时导致在器件形成部分中生成杂质。具体地，需要用于去除不必要的部分而仅留下半导体器件的器件形成工艺所需的钨或钨合金(诸如基板上的线或通孔)的工艺，有时使用去除所有钨或钨合金或阻挡层(诸如氮化钛)的工艺，然而，根据器件制备的性质或根据蚀刻溶液的性质，有时使用仅去除钨或钨合金并抑制对阻挡层(诸如氮化钛)的蚀刻的工艺，或相反，使用增加对氮化钛蚀刻同时抑制对钨或钨合金蚀刻的工艺。这主要是由于：考虑到器件的性质而进行半导体制造工艺。在这样的情况下，需要通过在器件制造工艺中选择性去除不必要的部分来得到器件的特性，且对于这种选择性去除，需要使用对钨或钨层和用作阻挡层材料的氮化钛层具有选择性的蚀刻组合物来选择性去除目标层。在这种情况下，在用于制造半导体器件、液晶显示器、MEMS器件、印刷接线板等的工艺中，优选使用具有更高生产率的湿蚀刻而非干蚀刻来加工钨或钨合金。韩国专利申请公布公开No.10-2011-0031233公开了用于湿蚀刻的现有蚀刻溶液。该蚀刻溶液是使用过氧化氢、有机酸盐和水的蚀刻溶液，并蚀刻钛基、钨基、钛钨基金属或其氮化物而不会蚀刻Al、SiNx等，然而，对金属具有选择性的该蚀刻组合物具有以下问题：由于过氧化氢的不稳定性引起过氧化氢分解、除了蚀刻钨以外也蚀刻钛和氮化钛、并引起沉积时间相关的蚀刻量的变化。此外，日本专利申请公布公开No.2004-031443公开了使用包含氧化剂、用于被氧化的金属的溶解剂、金属腐蚀抑制剂和水的抛光溶液对以铜基金属和钛基金属(包括其氮化物)进行抛光的组合物，但是除了使用抛光方法去除金属产生的不方便之外，该抛光溶液还可能具有以下问题：鉴于历经使用单独洗涤液洗涤基板表面从而去除在使用抛光方法去除之后残留在基板表面上的被污染的抛光颗粒而使得工艺增加，且成本增加，并且除这些之外，还具有以下问题：除了蚀刻钨以外也会蚀刻钛和氮化钛以及引起沉积时间相关的蚀刻量的变化。鉴于以上，在用于制造半导体器件、液晶显示器和MEMS器件的工艺中，已经需要开发蚀刻溶液组合物，其在与蚀刻溶液组合物中的沉积时间相关的蚀刻量变化方面较小，同时蚀刻钨或钨合金而不会蚀刻氮化钛。【现有技术文献】【专利文献】韩国专利申请公布公开No.10-2011-0031233日本专利申请公布公开No.2004-031443
技术实现思路
鉴于上文，本公开旨在提供用于钨层的蚀刻溶液组合物，其当蚀刻半导体器件时对钨基金属表现出优异的蚀刻选择性，并抑制对基于氮化钛的金属或碳化钛铝金属的蚀刻。本公开还旨在提供能够均匀蚀刻钨基金属的、用于钨层的蚀刻溶液组合物。本公开还旨在提供电子器件，其包括使用用于钨层的蚀刻溶液组合物蚀刻的钨层。本公开的一方面提供用于钨层的蚀刻溶液组合物，包括N-甲基吗啉N-氧化物和水。本公开的另一方面提供用于制作电子器件的方法，包括使用本公开的用于钨层的蚀刻溶液组合物蚀刻钨基金属。本公开的又一方面还提供使用本公开的制作方法制作的电子器件。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本公开。在半导体制造工艺中，当钨(W)基金属、基于氮化钛(TiN)的金属或碳化钛铝(TiAlC)金属一起存在作为阻挡层时，需要仅蚀刻不必要的钨基金属并抑制对基于氮化钛的金属或碳化钛铝金属的蚀刻的工艺。这是因为：在半导体器件制造工艺中需要选择性去除不必要的部分以获得器件的特性，为此，需要仅选择性蚀刻钨基金属而不会蚀刻基于氮化钛的金属或碳化钛铝金属的蚀刻溶液组合物。因此，本公开提供具有诸如以上特性的、用于钨的蚀刻溶液组合物。本公开涉及用于钨层的蚀刻溶液组合物，包括N-甲基吗啉N-氧化物和水。(A)N-甲基吗啉N-氧化物(NMMO)本公开的用于钨层的蚀刻溶液组合物包括N-甲基吗啉N-氧化物(NMMO)。N-甲基吗啉N-氧化物可氧化并蚀刻钨基金属，并起到预防对基于氮化钛的金属或碳化钛铝金属的腐蚀的作用。因此，本公开的用于钨层的蚀刻溶液组合物能够仅蚀刻钨基金属而不会蚀刻基于氮化钛的金属或碳化钛铝金属。相对于本公开的用于钨层的蚀刻溶液组合物的总重量，包括25重量％至50重量％、优选35重量％至48.5重量％的N-甲基吗啉N-氧化物。此外，当包括小于25重量％的N-甲基吗啉N-氧化物时，对钨基金属的蚀刻能力下降，而当包括大于50重量％的N-甲基吗啉N-氧化物时，对钨基金属的蚀刻均匀性下降。(B)水本公开的用于钨层的蚀刻溶液组合物包括水。水为去离子水，并用作上述N-甲基吗啉N-氧化物(A)的溶剂。此外，水起到增溶和去除被氧化的钨盐的作用。相对于本公开的用于钨层的蚀刻溶液组合物的总重量，包括余量的水。(C)化学式1的化合物用于本公开的钨层的蚀刻溶液组合物还包括以下化学式1的化合物，即，氧化胺化合物。[化学式1]R1是具有4至18个碳原子的线性烷基。化学式1的化合物可氧化并蚀刻钨基金属，并起到预防对基于氮化钛的金属的腐蚀的作用。因此，将化学式1的化合物与上述N-甲基吗啉N-氧化物(A)一起使用能够进一步增强该蚀刻溶液组合物仅蚀刻钨基金属而不会蚀刻基于氮化钛的金属的性能。化学式1的化合物的R1更优选为具有6至12个碳原子的烷基。此外，化学式1的化合物优选包括选自由十六烷基二甲胺N-氧化物(HDAO)和月桂基二甲胺N-氧化物(LDAO)组成的组中的一种或多种。当本公开的用于钨层的蚀刻溶液组合物还包括化学式1的化合物时，相对于用于钨层的蚀刻溶液组合物的总重量，包括30重量％至50重量％的N-甲基吗啉N-氧化物和0.3重量％至15重量％的化学式1的化合物，并包括余量的水，使得用于钨层的蚀刻溶液组合物的总重量成为100重量％。此外，优选包括0.3重量％至3重量％的化学式1的化合物。当包括小于0.3重量％的化学式1的化合物时，对钨基金属的蚀刻能力和蚀刻均匀性下降，而当包括大于15重量％的化学式1的化合物时，对钨基金属的蚀刻均匀性增加，然而，增加蚀刻量的效果不明显。(D)化学式2的化合物本公开的用于钨层的蚀刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于钨层的蚀刻溶液组合物，包括：N‑甲基吗啉N‑氧化物；和水。

【技术特征摘要】
2015.12.11 KR 10-2015-0177420;2016.03.21 KR 10-2011.用于钨层的蚀刻溶液组合物，包括：N-甲基吗啉N-氧化物；和水。2.根据权利要求1所述的用于钨层的蚀刻溶液组合物，包括：相对于所述用于钨层的蚀刻溶液组合物的总重量，所述N-甲基吗啉N-氧化物为25重量％至50重量％；和余量的水。3.根据权利要求1所述的用于钨层的蚀刻溶液组合物，还包括以下化学式1的组合物：其中，R1是具有4至18个碳原子的线性烷基。4.根据权利要求3所述的用于钨层的蚀刻溶液组合物，其中，所述化学式1的化合物包括选自由十六烷基二甲胺N-氧化物和月桂基二甲胺N-氧化物组成的组中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的用于钨层的蚀刻溶液组合物，包括：相对于所述用于钨层的蚀刻溶液组合物的总重量，所述N-甲基吗啉N-氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成民，曺榕浚，李京浩，
申请(专利权)人：东友精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR