半导体晶片用处理液制造技术

本发明专利技术提供一种半导体晶片用处理液以及蚀刻的方法，所述半导体晶片用处理液为用于对半导体晶片上的过渡金属进行蚀刻的处理液，所述半导体晶片用处理液包含：(A)次卤酸离子或高碘酸离子、(B)下述式(1)所示的烷基铵盐，所述蚀刻方法中，通过使所述半导体晶片用处理液与在半导体形成工序中使用的过渡金属接触，对过渡金属进行蚀刻。(式中，a为6～20的整数，R1、R2、R3独立地为氢原子、或碳原子数1～20的烷基，X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体晶片用处理液


[0001]本专利技术涉及一种新型处理液，其在半导体元件的制造工序中使用，用于对存在于半导体晶片上的过渡金属进行蚀刻。

技术介绍

[0002]近年来，半导体元件的设计规则的细微化推进，存在布线电阻增大的倾向。布线电阻增大的结果是，显著阻碍半导体元件的高速动作，为此需要对策。因此，作为布线材料，期望与以往的布线材料相比抗电迁移性提高、电阻值降低了的布线材料。
[0003]与作为以往的布线材料的铝、铜相比，钌、或钨、钼或铬(以下，有时也将钨、钼以及铬总称为第六族金属)的抗电迁移性高，能降低布线的电阻值，基于这一理由，特别是钌或钨、钼或铬作为半导体元件的设计规则为10nm以下的布线材料受到注目。此外，钌不仅为布线材料，而且在布线材料使用了铜的情况下，钌也能防止电迁移，因此也研究了将钌用作铜布线用的阻挡金属(barrier metal)。
[0004]再者，在半导体元件的布线形成工序中，选择钌、钨、钼、或铬作为布线材料的情况下，也与以往的布线材料同样地通过干法蚀刻或湿法蚀刻形成布线。然而，在进行这些金属的干法蚀刻的情况下，存在如下问题：产生因等离子体的分布引起的面内不均匀性；或蚀刻速度依赖于反应物类和离子的通量或能量而增减，因此难以进行精密蚀刻。因此，作为能更精密地对这些金属进行蚀刻的方法，湿法蚀刻受到注目。
[0005]为了对半导体元件进行微细加工，需要湿法蚀刻中的钌、钨、钼、或铬的微细加工。为了实现钌、钨、钼、或铬的微细加工，要求控制这些金属的正确的蚀刻速度。而且，为了实现多层布线，各金属层的平坦性是不可或缺的，也期望蚀刻后的金属表面的平坦性。
[0006]在专利文献1中，作为钌膜的蚀刻方法，提出了如下方法：使用pH12以上且标准氧化还原电位300mV vs.SHE(标准氢电极)以上的药液，具体而言，使用包含如次氯酸盐、亚氯酸盐或溴酸盐那样的卤素的含氧酸盐的溶液对钌膜进行蚀刻。
[0007]此外，在专利文献2中，提出了通过包含原高碘酸的pH11以上的水溶液使钌氧化，溶解而去除的方法。而且，在专利文献3中，提出了一种钌金属的处理液，其包含含溴的化合物、氧化剂、碱化合物以及水，pH10以上且小于12。
[0008]另外，在专利文献4中，提出了使用向硝酸铈(IV)铵中进一步添加了硝酸等强酸而成的去除液，将钌氧化而溶解、去除的清洗方法。
[0009]作为用于从半导体用晶片上对钨进行蚀刻的处理液，在专利文献5中，提出了一种具有钌和钨的晶片的处理液，其包含次氯酸离子和溶剂，在25℃下pH大于7且小于12.0。该处理液包含次氯酸离子，示出能将附着于半导体晶片的端面部、背面部的钌和钨去除。
[0010]在专利文献6中，提出了一种钨金属的去除液，其包含原高碘酸和水。该去除液示出能将成膜或附着于半导体基板上的不需要的钨金属稳定去除。
[0011]在专利文献7中，公开了利用包含氧化剂和酸的药液对铜和钼进行加工，进行布线形成的方法。作为该氧化剂，可列举出：过氧化氢、过硫酸、硝酸、次氯酸、高锰酸以及重铬
酸。此外，示出将含有过氧化氢和羧酸的水溶液用作该药液，对钼膜进行蚀刻的例子。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1：日本特开2002－161381号公报
[0015]专利文献2：国际公开第2016/068183号
[0016]专利文献3：国际公开第2011/074601号
[0017]专利文献4：日本特开2001－234373号公报
[0018]专利文献5：国际公开第2019/142788号
[0019]专利文献6：日本特开2005－166924号公报
[0020]专利文献7：日本特开2013－254946号公报

技术实现思路

[0021]专利技术所要解决的问题
[0022]然而，根据本专利技术人等的研究，可知在现有技术文献所记载的以往的处理液中，在以下的方面存在改善的余地。
[0023]例如，专利文献1、4所记载的对钌进行蚀刻的方法是以去除附着于半导体基板的背面、斜面的钌残渣为目的的方法，虽然能将钌溶解、去除，但关于钌的精密蚀刻并未公开，难以进行。此外，就专利文献1、4所记载的处理液而言，难以在布线工序中维持所期望的蚀刻处理后的钌表面的平坦性。而且，就该处理液而言，难以正确控制钌的蚀刻速度，因此难以进行钌的精密蚀刻。因此，在专利文献1、4所记载的方法中，难以在形成半导体元件的布线的工序中用作钌的处理液。
[0024]此外，就专利文献2所记载的处理液而言，与专利文献1同样地是以包含钌的蚀刻残渣为对象的处理液，难以维持蚀刻处理后的钌表面的平坦性，此外，难以正确控制钌的蚀刻速度，因此难以进行钌的精密蚀刻。因此，难以在需要钌的精密蚀刻的布线形成工序中使用。
[0025]另外，就在专利文献3所记载的处理液而言，记载了对在半导体晶片等基板上构成的半导体元件、布线、阻挡金属的制造工序中使用的钌进行蚀刻。然而，与专利文献1、专利文献4同样地以半导体晶片等基板的清洗为目的，不以精密蚀刻为目的。因此，在利用专利文献3所记载的处理液对钌进行蚀刻的情况下，无法维持蚀刻处理后的钌表面的平坦性，也难以正确控制蚀刻速度。因此，难以在需要钌的精密蚀刻的布线形成工序中使用专利文献3所记载的处理液，存在进一步改善的余地。
[0026]此外，专利文献5所记载的钨的处理液以将附着于半导体晶片的端面部、背面部的钨去除为目的，不以精密蚀刻为目的。同样，专利文献6所记载的去除液也以将成膜或附着于半导体基板上的不需要的钨金属稳定去除为目的，不以精密蚀刻为目的。因此，在利用专利文献5或专利文献6所记载的处理液对钨进行蚀刻的情况下，无法维持蚀刻处理后的钨表面的平坦性，也难以正确控制蚀刻速度。因此，难以在需要钨的精密蚀刻的布线形成工序中使用专利文献5或专利文献6所记载的处理液，存在进一步改善的必要。
[0027]专利文献7所记载的对钼进行蚀刻的药液为包含氧化剂和酸的药液。在专利文献7的实施例中公开的氧化剂仅为过氧化氢，存在由于自分解反应而液体的寿命短、蚀刻速率
不稳定的问题。此外，存在无法维持处理后的钼的平坦性的问题。因此，难以在需要钼的精密蚀刻的布线形成工序中使用专利文献7所记载的处理液，存在进一步改善的必要。
[0028]因此，本专利技术的目的在于，提供一种处理液，其能以正确的蚀刻速度对存在于半导体晶片上的过渡金属进行蚀刻，并且能维持蚀刻处理后的过渡金属表面的平坦性，适合于过渡金属的精密加工。
[0029]用于解决问题的方案
[0030]本专利技术人等为了解决上述问题而进行了深入研究。就仅包含次卤酸离子的处理液而言，难以正确控制蚀刻速度，此外，无法维持蚀刻处理后的过渡金属表面的平坦性。因此，对向该处理液中添加的成分进行了研究。结果发现，通过添加特定的烷基铵盐，能维持蚀刻处理后的过渡金属表面的平坦性，并且能控制蚀刻速度，从而完成了本专利技术。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体晶片用处理液，其为用于对半导体晶片上的过渡金属进行蚀刻的处理液，所述半导体晶片用处理液包含：(A)次卤酸离子或高碘酸离子、(B)下述式(1)所示的烷基铵盐，式中，a为6～20的整数，R1、R2、R3独立地为氢原子或碳原子数1～20的烷基，X
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为含溴的离子。2.根据权利要求1所述的半导体晶片用处理液，其中，所述(A)次卤酸离子或高碘酸离子为次卤酸离子。3.根据权利要求1或2所述的半导体晶片用处理液，其中，次卤酸离子为次溴酸离子，次溴酸离子的浓度为0.0096～1.92质量％。4.根据权利要求1或2所述的半导体晶片用处理液，其中，次卤酸离子为次氯酸离子和次溴酸离子，次氯酸离子的浓度为0.05～20.0质量％，次溴酸离子的浓度为0.0096～1.92质量％。5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体晶片用处理液，其中，所述(B)式(1)所示的烷基铵盐的浓度为0.0001～10质量％。6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体晶片用处理液，其中，所述半导体晶片用处理液还包含(C)选自由四甲基铵离子、乙基三甲基铵离子、四乙基铵离子、四丙基铵离子以及四丁基铵离子构成的组中的至少一种铵离子。7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体晶片用处理液，其中，所述(A)次卤酸离子或高碘酸离子为次卤酸离子，25℃下的pH大于7且小于14.0。8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体晶片用处理液，其中，所述半导体晶片上的过渡金属为第六族金属或钌。9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体晶片用处理液，其中，所述半导体晶片用处理液还包含氯化物离子。10.根据权利要求1～9中任一项所述的半导体晶片用处理液，其中，所述半导体晶片用处理液还包含氯酸离子。11.根据权利要求1～10中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉川由树，佐藤伴光，下田享史，根岸贵幸，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：