用于氮化钛层的蚀刻剂组合物及使用其形成金属线的方法技术

本发明专利技术提供用于TiN层的蚀刻剂组合物和使用所述蚀刻剂组合物形成金属线的方法，所述蚀刻剂组合物包括(A)以重量计75％‑95％的选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物、(B)以重量计0.3％‑10％的过氧化物、(C)以重量计0.0001％‑3％的无机铵盐以及(D)余量的水。

【技术实现步骤摘要】

本申请要求2015年3月5日递交韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2015-0030893的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。本专利技术涉及用于氮化钛(TiN)层和使用其形成金属线的方法。
技术介绍
使用常规光刻法图案化的光致抗蚀剂(PR)掩模具有高厚度和高蚀刻速率。此外，由于蚀刻残渣，PR掩模的使用在MTJ堆叠件上引起再沉积。当PR掩模用于形成具有低蚀刻速率的待蚀刻的金属层的图案时，PR掩模的高蚀刻速率降低具有低蚀刻速率的待蚀刻的金属层的蚀刻选择性，并因此，引起低蚀刻斜坡。因此，这种PR掩模特征有时变成降低设备性能和防止高集成的因素。为了解决PR掩模的这种问题，目前已使用硬掩模技术。TiN薄膜等正被用作硬掩模材料。使用采用高密度等离子体的电感耦合等离子体反应离子刻蚀(ICPRIE)装置等进行用于TiN硬掩模的蚀刻。作为用于TiN硬掩模的湿蚀刻方法，韩国专利No.1282177公开了用于钛基金属、钨基金属、钛钨基金属或其氮化物的包括过氧化氢、有机酸盐、氨和水的蚀刻剂。然而，除了上述方法，用于TiN硬掩模的湿蚀刻方法并非众所周知。特别是，用于对包括钨的金属层或金属线具有高选择性的TiN硬掩模的湿蚀刻方法还未被报道过。因此，需要用于TiN硬掩模的湿蚀刻方法和用于对包括钨的金属层或金属线具有高选择性的TiN硬掩模的湿蚀刻方法。【先行技术文献】【专利文献】韩国专利No.1282177
技术实现思路
鉴于上述情形做出本专利技术，以及本专利技术的目的是提供能够有效湿蚀刻TiN层的用于TiN层的蚀刻剂组合物。本专利技术的另一目的是提供用于对包括钨的金属层或金属线具有高选择性的TiN层的蚀刻剂组合物。本专利技术的另一目的是提供用于TiN层的蚀刻剂组合物，其能够选择性地蚀刻TiN层而不对低k材料(诸如TEOS和有机硅酸盐玻璃(OSG))和高k材料(诸如SiNx、SiOx、多晶Si(poly Si)、HfOx和ZrOx)和形成半导体的主要层产生损害。本专利技术的另一目的是提供用于使用诸如上述的用于TiN层的蚀刻剂组合物形成金属线的方法。本专利技术的一方面提供用于TiN层的蚀刻剂组合物，其包括(A)以重量计75％-95％的选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物、(B)以重量计0.3％-10％的过氧化物、(C)以重量计0.0001％-3％的无机铵盐以及(D)余量的水。本专利技术的另一方面提供用于形成金属线的方法，当包括钨(W)的金属层或金属线存在于下面时，其使用TiN层作为在其上的硬掩模，所述方法包括相对于包括钨(W)的金属层或金属线选择性地蚀刻TiN层硬掩模，其中使用本专利技术的蚀刻剂进行蚀刻。具体实施方式本专利技术涉及用于TiN层的蚀刻剂组合物，其包括(A)以重量计75％-95％的选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物、(B)以重量计0.3％-10％的过氧化物、(C)以重量计0.0001％-3％的无机铵盐以及(D)余量的水。TiN层意指用TiN形成的层，不考虑其用途。例如，TiN层可以形成金属线或可以用作TiN硬掩模。在包括钨(W)的金属层或金属线的存在的情况下，用于TiN层的蚀刻剂组合物可能对选择性地蚀刻TiN层有用。在本专利技术的用于TiN层的蚀刻剂组合物中，TiN层相对于与包括钨的金属层或金属线的选择性蚀刻比是8:1或更大。在本专利技术的用于TiN层的蚀刻剂组合物中，选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物(A)与过氧化物组分(B)的重量比优选为100:0.32至100:7.0并且更优选为100:2至100:4。当该重量比在上述范围之外时，TiN/W蚀刻选择性可能不是8或更高，或用于TiN层的蚀刻速率变得太低引起加工时间的增加，其不利地影响加工生产量。在本专利技术的用于TiN层的蚀刻剂组合物中，选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物(A)发挥控制TiN层与W层的蚀刻量和蚀刻选择性的功能。烷基磺酸可以从甲基磺酸、乙基磺酸、丙基磺酸和丁基磺酸中选择，并且这些可以以一种类型单独使用，也可以两种类型或更多种类型结合使用。在成分(A)中可能更优选使用硫酸。所述选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物(A)相对于组合物的总重量以重量计的75％-95％并且更优选以重量计的80％-90％被包括。当所述组分以小于以重量计的75％被包括时，过氧化物和水的含量相对增加并且对W的蚀刻速率增加，引起减小TiN/W的蚀刻选择性的问题，而且当所述组分以大于以重量计的95％被包括时，对TiN的蚀刻速率变得太小，引起加工产率的问题，其不优选。本专利技术的过氧化物(B)发挥增加对TiN的蚀刻速率并通过氧化钨层控制对工艺中所需的钨层蚀刻速率的作用。过氧化物可以从过氧化氢(H2O2)、叔丁基氢过氧化物、过氧化月桂酰、过乙酸叔丁酯(tert-butyl peracetate)、过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯等中选择，并且这些可以以一种类型单独使用，也可以两种类型或更多种类型结合使用。在这些过氧化物中，可能更优选使用过氧化氢。所述过氧化物(B)以相对于组合物的总重量的以重量计的0.3％-10％并且更优选以重量计的1％-5％被包括。当所述组分以小于以重量计的0.3％被包括时，对TiN的蚀刻速率变得太小，其引起加工产率的问题，而当所述组分以大于以重量计的10％被包括时，对TiN层的选择性蚀刻变得困难，其不优选。本专利技术中的无机铵盐(C)发挥防止由过氧化氢或过氧化物引起的钨氧化并减小对钨的蚀刻速率的作用。因此，无机铵盐(C)发挥增加对TiN/W的蚀刻选择性的作用。无机铵盐(C)可以从例如磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵等中选择，并且这些可以以一种类型单独使用，也可以以两种类型或更多种类型结合使用。特别地，与其他无机铵盐相比，更优选硫酸铵，因为其发挥防止钨氧化的作用从而增加TiN/W选择性同时减小对W的蚀刻速率以起保护作用，并因此在增加加工利润方面具有显著效果。作为无机铵盐(C)，氟化铵可能通过蚀刻诸如SiOx,多晶Si,HfOx和ZrOx之类的高k材料，或蚀刻诸如TEOS和OSG之类的低k材料引起降低设备电气性能的问题，因此，可以排除该使用。所述无机铵盐(C)可以以重量计的0.0001％-3％并且更优选以重量计的0.001％-1％被包括。当所述无机铵盐以小于以重量计的0.0001％被包括时，对钨的蚀刻速率可能被减小，而当所述无机铵盐以大于以重量计的3％被包括时，铵盐在的单工具处理过程中发生重结晶引起颗粒缺陷。在本专利技术的用于TiN层的蚀刻剂组合物中的水(D)无特别限制，然而，优选使用去离子水，而且更优选具有比电阻值(表示水中离子去除程度的值)为18MΩ/cm或更大的去离子水。除了上述组分以外，本专利技术的用于TiN层的蚀刻剂组合物还可以包括，常用添加剂，并且该添加剂可以包括阻蚀剂、金属离子螯合剂，表面活性剂等。此外，该添加剂不限于此，并且可以选择和使用本领域已知的各种其他添加剂以提高本专利技术的效果。用在本专利技术中的选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物(A)、过氧化物(B)、无机铵盐(C)和添加剂等可以使用本领域通常已知的方法制备，并且本专利技术用于蚀刻的组合物优选具有用于半导体工艺的纯度。此外，本专利技术提供用于形成金属线的方法，当包括钨的金属层或金属线存在于下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于TiN层的蚀刻剂组合物，包括：(A)以重量计75％‑95％的选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物；(B)以重量计0.3％‑10％的过氧化物；(C)以重量计0.0001％‑3％的无机铵盐；以及(D)余量的水。

【技术特征摘要】
2015.03.05 KR 10-2015-00308931.用于TiN层的蚀刻剂组合物，包括：(A)以重量计75％-95％的选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物；(B)以重量计0.3％-10％的过氧化物；(C)以重量计0.0001％-3％的无机铵盐；以及(D)余量的水。2.根据权利要求1所述的用于TiN层的蚀刻剂组合物，用于在包括钨的金属层或金属线存在的情况下有选择地蚀刻TiN层。3.根据权利要求1所述的用于TiN层的蚀刻剂组合物，其中所述TiN层相对于包括钨的金属层或金属线的选择性蚀刻比是8:1或更高。4.根据权利要求1所述的用于TiN层的蚀刻剂组合物，其中(A)组分与(B)组分的重量比为100:0.32至100:7.0。5.根据权利要求1所述的用于TiN层的蚀刻剂组合物，其中所述烷基磺酸是选自由甲基磺酸、乙基磺酸、丙基磺酸和丁基...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪亨杓，梁振锡，洪宪杓，金相泰，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