金属氮化物的选择性湿蚀刻制造技术

在一实施方案中，本发明专利技术涉及一种湿蚀刻组合物，其包括过氧化氢、有机鎓氢氧化物和酸。在另一实施方案中，本发明专利技术涉及一种相对周围结构选择性地湿蚀刻金属氮化物的方法，该周围结构包含一种或多种硅、氧化硅、玻璃、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、ＢＳＧ、氮氧化硅、氮化硅和碳氧化硅或其组合或混合和／或光致抗蚀剂材料，该方法包括步骤：提供一种含有过氧化氢、有机鎓氢氧化物和酸的湿蚀刻组合物；暴露金属氮化物以在一定温度下用湿蚀刻组合物蚀刻一段时间，所述时间和温度使得相对周围结构有效地选择性蚀刻金属氮化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种金属氮化物的湿蚀刻，例如钛、钨、钽、铪以及锆的氮化物及其混合物，对由例如玻璃、BPSG、 BSG、 二氧化硅、氮 化硅以及光致抗蚀剂形成的周围结构有选冲奪性。
技术介绍
平版印刷术通常由下面的步骤组成。首先，光致抗蚀剂(PR)材料 通过例如旋涂的适当方法涂覆到薄片的表面上。然后，PR层选择地暴 露于辐射例如紫外光、电子、或X射线，其中暴露区域由暴露工具、 掩^^莫或计算机数据所限定暴露之后，PR层进行显影，所述显影破坏 PR层的不想要的区域，从而暴露下面层的相应区域。根据抗蚀类型， 显影阶段可能破坏暴露或未暴露的区域。然后，区域上没有抗蚀物质 留下的区域经历添加或减除过程，使得在基底上选择性沉淀或除去物 质。例如，可以去除如金属氮化物的物质。蚀刻是一种除去下面材料的区域的方法，下面材料的区域在显影 后不再受PR的保护。蚀刻工艺出现的速率通称为蚀刻速率。如果在 所有方向上以相同的速率进行，蚀刻工艺被说成是各向同性的。如果 仅在一个方向上进行，则是各向异性的。湿蚀刻工艺通常是各向同性 的。任何蚀刻工艺主要考虑蚀刻剂的选择性。蚀刻剂不仅可以侵 蚀被除去的材料，而且可以侵蚀掩模或PR和/或基底(在被蚀刻的材 料下的表面)。蚀刻剂的选才奪性是指能够仅去除试图蚀刻的材料， 同时使掩模和基底保持原样。选择性S被测定为不同材料的蚀刻剂的不同蚀刻速率之间的比 率。因此，好的蚀刻剂需要具有相对于掩模(Sfm)和基底(Sfs)两者的 高选择性值，也就是，它对被蚀刻薄膜的蚀刻速率必须高于对掩模和基底的蚀刻速率。蚀刻金属氮化物，如氮化钛(TiN)，可以进行常规操作使用或被称为APM或SC-1的氩氧化铵和过氧化氬的水性混合物、或对不同材 料有不同的蚀刻选择性的被称为SPM的硫酸和过氧化氢的混合物。通 常APM溶液包括例如NH40H: H202: H20 = 1:1:5的比率。典型的SPM溶液 包括例如H2S04:仏02 = 1:5的比率。这种配方蚀刻TiN和其它金属氮 化物，而且溶胀和/或蚀刻PR还能减少PR对薄膜表面的粘附，并还 可以蚀刻其它周围结构。使用这些标准、常规的湿蚀刻剂带来的长期存在的问题是它们缺 少选4奪性。这些湿蚀刻剂经常侵蚀周围结构，导致蚀刻、或者特别在 一些光致抗蚀剂的情况下，增加和/或损失光致抗蚀剂涂覆基底的粘 附。因为临界尺寸继续被减少，这种选择性缺乏变得越来越少的被接 受。选择性湿蚀刻溶液对于设备的设计和制造最先进的半导体技术 是很重要的。这样的工艺化学是新设备建筑和临界尺寸减小所需要。 因此，特别在半导体工业中，存在一种更具选择性的湿蚀刻剂和^^用 其用于对如光致抗蚀剂材料、硅、玻璃、氧化硅、氮化硅以及其它材 料的周围结构选择性除去金属氮化物的方法的需要。
技术实现思路
根据本专利技术的一实施方案，提供一种湿蚀刻组合物，该湿蚀刻组 合物包括过氧化氢、有机鎗氢氧化物、以及酸。根据本专利技术的另一实施方案，提供一种对周围结构选择性地湿蚀 刻金属氮化物的方法，该周围结构包含一种或多种硅、氧化硅、玻璃、 PSG、 BPSG、 BSG、氮氧化硅、氮化硅和碳氧化硅或其组合或混合和/ 或光致抗蚀剂材料，该方法包括步骤提供一种包含过氧化氬、有机鑰氢氧化物、以及酸湿蚀刻组合物；和暴露金属氮化物以在一定温度下用湿蚀刻组合物蚀刻一段时间，所述时间和温度使得相对周围结构有效地选^^性蚀刻金属氮化物。因 此，本专利技术解决提供选择性的湿蚀刻剂和使用其用于对如光致抗蚀剂 材料、玻璃、多晶和单晶硅、氧化硅、氮化硅以及其它材料的周围结 构选择性除去金属氮化物的方法的问题。附图说明图1是根据本专利技术的实施方案说明湿蚀刻组合物的选择性的示意图。图2是根据本专利技术实施方案的说明厚度变化作为湿蚀刻组合物 温度函数的示意图。图3是根据本专利技术的实施方案说明湿蚀刻组合物的寿命负载的 示意图。应当理解为在此所描述的方法步骤和结构没有形成用于进行蚀 刻方法的完整的体系或工艺流程，例如将用于制造半导体设备或其它 设备。本专利技术可结合现有技术当前使用的制造技术和设备去实践，并 且，只包括对于理解本专利技术所必需的那些普通实施材料、设备以及方 法步骤。具体实施例方式如这里使用的组合物包括材料的混合物，所述材料包括组合 物以及由反应之间或包含组合物的材料的分解形成的产物。如本领域已知的，虽然没有直接关系，但是通常在湿蚀刻中，随 着蚀刻速率增加，蚀刻选择性降低。虽然获得高蚀刻速率以维持生产 率是很重要的，但是获得高选择性同等重要或更重要。这样，需要平 衡这两种所需性质。因此，本专利技术提供一种湿蚀刻组合物，其能在对 相对于例如光致抗蚀剂、玻璃、多晶和单晶硅、氧化硅、氮化硅以及 其它材料的周围结构的金属氮化物的蚀刻速率和蚀刻选择性之间保 持很好的平衡。湿蚀刻组合物根据本专利技术的一实施方案，提供一种包括过氧化氢、有机鐵氢氧 化物、以及酸的湿蚀刻组合物。 过氧化氢过氧化氢商业上通常使用的体积浓度范围为3%到98%,最经常 使用的体积浓度范围为30%到50%的过氧化氬。本专利技术的组合物中 的过氧化氩的浓度可以是在湿蚀刻组合物的0. 1体积％到约20体积 %的范围内。基于提供的浓度和在湿蚀刻组合物中使用的所需浓度， 适当的稀释可由本领域的技术人员来确定。在一实施方案中，过氧化 氩的浓度在约3体积％到约15体积％的范围内，在另一实施方案中， 过氧化氢的浓度在约5体积％到约12体积％的范围内，在另一实施 方案中，过氧化氢的浓度在约7体积％到约10体积％的范围内，在 一实施方案中，过氧化氢的浓度在约8体积％，所有浓度都基于湿蚀 刻溶液的总体积。有机鎗化合物用于本专利技术的有用的有机鑰化合物包括有机鏺盐和有机鎗氢氧 化物，例如氢氧化季铵、氬氧化季鳞、氬氧化叔锍、氢氧化叔氧化锍、 氢氧化咪唑鑰。如这里使用的，对任何鏺氬氧化物的公开内容或参考 文献应当理解为包括相应的盐，例如卣化物、碳酸盐、甲酸盐、硫酸 盐等。如将被理解的，这些盐可以是与氢氧化物可互换的，这取决于 pH值。在一实施方案中，鐵氢氧化物可通常以式I来表征A (OH) x ( I )其中，A是鑰基，x是等于A价的整数。鑰基的例子包括铵基、 鳞基、锍、氧化锍以及咪唑鑰基。在一实施方案中，鐵氢氧化物应当 在溶液如水、醇或其它有机液体、或其混合物中充分溶解以提供有用 的湿蚀刻速率。在一实施方案中，氬氧化季铵和氢氧化季鳞可以用式II来表征<formula>formula see original document page 10</formula>其中A是氮或磷原子，R1, R2, W和114各自独立地为含有1至约 20个碳原子或1至约10个碳原子的烷基、含有2至约20个碳原子或 2至约10个碳原子的羟烷基或烷氧基烷基、芳基或羟芳基，或者R1 和f与A—起可形成杂环基团，如果杂环基团含有C-A基团，W是第 二键。W至R'烷基可以是直链或支链，含有1至20个碳一原子的烷基的 具体例子包括曱基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、 异辛基、壬基、癸基、异癸基、十二烷基、十三烷基、异十三烷基、 十六烷基以及十八烷基。R1, R2， f和R也可以是含有2至5个碳原 子的羟烷基，例如羟乙基以及羟丙基、羟丁基、羟戊基的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿蚀刻组合物包含：过氧化氢、有机鎓氢氧化物和酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-4-8 60/669,4911、一种湿蚀刻组合物包含过氧化氢、有机鎓氢氧化物和酸。2、 根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，酸为有机酸或无机 酸，或其两种或更多种的混合。3、 根据权利要求l所述的组合物，其特征在于，有机鐵氢氧化物不 同于TMAH。4、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，有机鎗氢氧 化物包含一种或多种的铵、鳞、銃、氧化毓、氢氧化咪唑鐵。5、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，酸包含甲酸、 乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、乙基曱基乙酸、三甲基乙酸、柠檬 酸、羟基乙酸、丁烷四羧酸、草酸、琥珀酸、丙二酸、柠檬酸、酒石酸、 苹果酸、五倍子酸、二十二烷酸、二十烷酸、十八烷酸、十六烷酸、十 二烷酸、水杨酸、苯曱酸和3， 5-二羟基苯甲酸，或其任意两种或更多种 组合。6、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，酸包含膦酸、 次膦酸、磷酸或亚磷酸或其任意两种或多种的混合。7、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，酸包含次氮 基三亚曱基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、苯基膦酸、曱基膦酸、苯基次膦 酸，或其任意两种或多种的混合。8、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，酸包含有机 磺酸。9、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，酸包含盐酸、 硝酸、硫酸、亚硫酸、氬溴酸、高氯酸、氟硼酸、植酸、亚磷酸、羟基 亚乙基二膦酸、次氮基三亚甲基膦酸、曱基膦酸、苯基膦酸、苯次膦酸、 N-(2-羟乙基)-W -(2-乙磺酸)(HEPES)、 3-(N-吗啉)丙烷磺酸(MOPS)、 哌嗪-N， If -二(2-乙磺酸)(PIPES)、曱磺酸、乙二磺酸、甲基苯磺酸、 次氮基三乙酸、马来酸、邻苯二甲酸、乳酸、抗坏血酸、五倍子酸、磺 基乙酸、2-磺基苯甲酸、对氨基苯磺酸、苯乙酸、三甲胺乙内酯、巴豆 酸、乙酰丙酸、丙酮酸、三氟乙酸、氨基乙酸、环己烷羧酸、环己烷二羧酸、环戊烷二羧酸、己二酸和其两种或更多种的混合或组合。10、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，相对于一种或多种硅、氧化硅、玻璃、PSG、 BPSG、 BSG、氮氧化硅、氮化石圭和碳 氧化硅，该组合物选择性蚀刻金属氮化物。11、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，该组合物 是选择性蚀刻关于光致抗蚀剂材料溶胀的金属氮化物。12、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，有机鎗氢 氧化物包含一种或多种的四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢 氧化铵、四丁基氢氧化铵、甲基三苯基氢氧化铵、苯基三曱基氢氧化铵、 节基三甲基氢氧化铵、曱基三乙醇基氢氧化铵、四丁基氢氧化辚、甲基 三苯基氢氧化辚、三己基四癸基氢氧化鳞、三丁基四癸基氢氧化鳞、[(CH3) 3NCH2CH (OH) CH2N ( CH3) 3]2+[OH—] 2， 1-丁基-3曱基氢氧化咪唑鑰、三曱基 氢氧化銃、氢氧化三曱基氧化銃、三甲基(2, 3-二羟基丙基)氬氧化铵、 [(C6H5) CH2N ( CH3) 2CH2CH ( OH ) CH2N ( CH3 ) 2CH2CH ( OH ) CH2N ( CH3) 2CH(OH ) CH2N ( CH3) 2CH2 ( C6H5) ]4+ 4、和[(CH3) 3NCH2CH ( OH ) CH20H] + [OH—]、 二氢氧化六甲铵。13、 根据任一上述权利要求所述的组合物，其特征在于，金属氮化 物包含钛、鴒、钽、铪、锆的氮化物或其混合物或其合金氮化物。14、 一种相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉A沃伊特恰克，迪安德维尔夫，
申请(专利权)人：塞克姆公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]