刻蚀方法技术

本发明专利技术的实施方式涉及刻蚀方法。本发明专利技术提供能够减少使用了催化剂的刻蚀中的加工问题的刻蚀方法。根据实施方式，提供一种刻蚀方法，其为使刻蚀剂接触于形成包含贵金属的催化剂层且由半导体所形成的表面，对由半导体所形成的表面进行刻蚀的刻蚀方法。刻蚀剂包含氧化剂、腐蚀剂和含N的高分子添加剂。腐蚀剂和含N的高分子添加剂。腐蚀剂和含N的高分子添加剂。

【技术实现步骤摘要】
刻蚀方法


[0001]本专利技术的实施方式涉及刻蚀方法。

技术介绍

[0002]作为在半导体晶片上形成孔或沟的方法，已知有刻蚀。作为刻蚀的方法方法，已知MacEtch(Metal
‑
Assisted Chemical Etching，金属辅助化学蚀刻)法。MacEtch法是例如使用贵金属作为催化剂、对半导体基板进行刻蚀的方法。由于在半导体晶片上设置长宽比高的沟槽，因此当将半导体晶片长时间浸渍于MacEtch液中时，在沟槽上端的壁面上发生微细的穴状的加工问题。结果，可能发生因强度降低导致的沟槽的坍塌或在沟槽上难以形成介电薄膜等问题。

技术实现思路

[0003]根据实施方式，可以提供能够减少使用了催化剂的刻蚀中的加工问题的刻蚀方法。
[0004]根据实施方式，可以提供使刻蚀剂接触于形成包含贵金属的催化剂层且由半导体所形成的表面，对由半导体所形成的表面进行刻蚀的刻蚀方法。刻蚀剂包含氧化剂、腐蚀剂和含N的高分子添加剂。
[0005]根据实施方式的刻蚀方法，可以提供能够减少使用了催化剂的刻蚀中的加工问题的刻蚀方法。
附图说明
[0006]图1为表示实施方式的方法的一工序的示意图。
[0007]图2为放大了图1的A部的示意图。
[0008]图3为表示pH与Si氧化物的Zeta电位的关系的图。
[0009]图4为表示通过实施例的方法所形成的沟槽的截面的扫描型电子显微镜照片。
[0010]图5为表示通过实施例的方法所形成的沟槽的上端附近的截面的扫描型电子显微镜照片。
[0011]图6为表示通过比较例的方法所形成的沟槽的截面的扫描型电子显微镜照片。
[0012]图7为表示通过比较例的方法所形成的沟槽的上端附近的截面的扫描型电子显微镜照片。
具体实施方式
[0013]以下，一边参照附图一边详细地说明实施方式。此外，发挥相同或类似功能的构成要素在所有附图中带有相同的参照符号，重复的说明省略。
[0014](第一实施方式)
[0015]根据第一实施方式，提供刻蚀方法。刻蚀方法是使刻蚀剂接触于形成包含贵金属
的催化剂层且由半导体所形成的表面，对由半导体所形成的表面进行刻蚀的刻蚀方法。刻蚀剂包含氧化剂、腐蚀剂和含N的高分子添加剂。
[0016]当刻蚀剂接触于形成包含贵金属的催化剂层且由半导体所形成的表面时，氧化剂使该表面中靠近贵金属的部分氧化、腐蚀剂将其氧化物溶解除去。因此，刻蚀剂通过催化剂层的作用，相对于该表面可以在垂直方向上对由半导体所形成的表面进行刻蚀。由此，可以在半导体所形成的表面上形成如沟槽那样的凹部。
[0017]在如沟槽那样的凹部的上端附近的壁面发生穴状的加工问题的原因推测如下：该位置处的半导体材料的氧化物通过刻蚀剂的腐蚀剂的作用、溶解在刻蚀剂中。该氧化物在刻蚀剂中具有Zeta电位变正的倾向。另一方面，含N的高分子添加剂具有由氮原子产成的孤电子对。因此，含N的高分子添加剂具有在刻蚀剂中易于吸附在半导体材料的氧化物上、而Zeta电位难以吸附在负的催化剂表面上的倾向。因此，含N的高分子添加剂可以选择性地吸附在凹部的上端附近、可以保护其免受刻蚀剂的刻蚀。结果，由于形成长宽比高的凹部，因此即便是将表面长时间浸渍于刻蚀剂中，也可抑制凹部的上端附近的加工问题。
[0018]以下，对实施方式的方法详细地进行说明。
[0019]半导体例如从硅(Si)；锗(Ge)；砷化镓(GaAs)及氮化镓(GaN)等III族元素与V族元素的化合物所形成的半导体；以及碳化硅(SiC)中选择。根据一例，半导体基板含硅。此外，这里使用的用语“族”是指短周期型周期表的“族”。
[0020]由半导体形成的表面例如可以是半导体基板的主面。半导体基板例如是半导体晶片。半导体晶片中可以掺杂杂质，也可以形成晶体管或二极管等半导体元件。另外，半导体晶片的主面相对于半导体的任一个结晶面可以是平行的。半导体晶片例如可以使用主面为(100)面的硅晶片、主面为(110)面的硅晶片。
[0021]当在半导体所形成的表面上形成具有沟槽等凹部的图案时，还可以在半导体所形成的表面上形成具有开口的掩模层。对从开口露出的表面实施刻蚀加工。掩模层例如可以由氮化硅化合物等无机材料形成。另外，掩模层例如通过包含以下工序的方法准备。首先，在半导体所形成的表面上形成掩模层。在掩模层上形成抗蚀剂层。抗蚀剂层例如可以由光刻抗蚀剂形成。将抗蚀剂层加工成所形成的图案形状、形成开口。图案形成例如通过光刻法进行。通过利用例如刻蚀等将掩模层加工成所希望的图案形状，在掩模层上设置开口。接着，将抗蚀剂层除去。
[0022]在半导体所形成的表面上形成包含贵金属的催化剂层。催化剂层的形成可以在半导体所形成的表面上形成掩模层之后进行。
[0023]催化剂层中，贵金属例如可作为贵金属粒子存在。贵金属例如是选自Au、Ag、Pt、Pd、Ru及Rh中的1种以上的金属。
[0024]催化剂层的厚度优选为0.01μm～0.3μm的范围内、更优选为0.05μm～0.2μm的范围内。催化剂层过厚时，由于刻蚀剂难以到达半导体，因此刻蚀难以进行。催化剂层过薄时，由于贵金属离子的总表面积与应该刻蚀的面积之比过小，因此刻蚀难以进行。
[0025]此外，催化剂层的厚度是在使用扫描型电子显微镜(SEM)对平行于其厚度方向的截面进行观察所获得的图像中、从催化剂层的一个主面至相反侧主面的距离。
[0026]催化剂层还可以具有不连续部。
[0027]贵金属粒子的形状优选为球状。贵金属粒子的形状例如可以是棒状或板状等其他
形状。贵金属粒子作为与其接触的半导体表面的氧化反应的催化剂起作用。
[0028]贵金属粒子的粒径优选为0.001μm～1μm的范围内，更优选为0.01μm～0.5μm的范围内。
[0029]此外，这里，“粒径”是通过以下方法获得的值。首先，利用扫描电子显微镜对催化剂层的主面进行拍摄。倍率是10000倍～100000倍的范围内。接着，从图像中对各个贵金属粒子求得面积。接着，假设各贵金属粒子为球形，由之前的面积求得贵金属粒子的直径。将该直径作为贵金属粒子的“粒径”。
[0030]催化剂层可以是多孔质催化剂层。
[0031]催化剂层例如可以通过电镀、还原镀或置换镀形成。催化剂层可以使用包含贵金属粒子的分散液的涂布或者蒸镀及溅射等气相沉积法形成。这些手法中，由于置换镀可以使贵金属直接且一样地在半导体所形成的表面上析出，因此特别优选。以下，作为一例，对利用置换镀进行的多孔质催化剂层的形成进行记载。
[0032]利用置换镀进行的贵金属的析出中例如可以使用四氯金(III)酸盐水溶液或硝酸银溶液。以下说明该工艺的一例。
[0033]置换镀液例如是四氯金(III)酸四水合物的水溶液与氢氟酸的混合液。氢氟酸具有将半导体所形成的表面的自然氧化膜除去的作用。
[0034]当使半导体基板浸渍在置换镀液中时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刻蚀方法，其为使刻蚀剂接触于形成包含贵金属的催化剂层且由半导体所形成的表面，对由所述半导体所形成的表面进行刻蚀的刻蚀方法，其中，所述刻蚀剂包含氧化剂、腐蚀剂和含N的高分子添加剂。2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，所述含N的高分子添加剂为含N的表面活性剂。3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，所述含N的高分子添加剂是含N的非离子表面活性剂及/或含N的阳离子表面活性剂。4.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其中，所述含N的高分子添加剂为选自聚乙烯亚胺、乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚氧乙烯烷基胺、聚(氧乙烯)...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐野光雄，小幡进，樋口和人，田岛尚之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：