一种选择性蚀刻氧化铝的组合物制造技术

技术编号：41204979 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-07 22:30

本发明专利技术提供了一种选择性蚀刻氧化铝的组合物，包括：有机溶剂，含氟阴离子蚀刻剂，腐蚀抑制剂，螯合剂，氧化铝蚀刻增强剂和水。发明专利技术中的蚀刻组合物能够reclaim使用，在低‑k材料层钨或钴的层存在下选择性蚀刻氧化铝层，对等离子体处理过的氧化铝有较高的刻蚀速率，同时不损害低‑k材料、钨和钴材料，并去除有机聚合物残留。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学蚀刻领域，尤其涉及一种选择性蚀刻氧化铝的组合物。

技术介绍

1、近年来，随着设计标准的微细化推进，导电用布线原材料从铝向电阻更低的铜的转移、层间绝缘膜从硅氧化膜向低介电常数膜(相对介电常数小于3的膜。以下，称为low-k膜)的转移正在推进。但是，随着布线的微细化进行，由于流过布线的电流密度增大而容易引起铜的电迁移。因此，报道了使用钴作为代替铜的可靠性高的布线材料的技术、导入钴合金作为防止铜的电迁移的保护金属(cap metal)的技术。

2、另外，在0.2um以下的图案的情况下，膜厚1um的抗蚀剂中图案的深宽比(将抗蚀剂膜厚除以抗蚀剂线宽而得到的比)变得过大，而产生图案倒塌等问题。为了解决该问题，有时使用如下硬掩膜法:向实际想要形成的图案膜与抗蚀剂膜之间插入包含钛或硅的膜(以下，称为硬掩膜)，利用干蚀刻将抗蚀剂图案暂时转印至硬掩膜，之后，以该硬掩膜作为蚀刻掩模，利用干蚀刻将图案转印至实际想要形成的膜。

3、通过干蚀刻形成通孔的工序中，进行干蚀刻直到到达作为布线材料的钴为止的情况下，有时钴被暴露于干蚀刻的气体而变质，给电特性带来影响。因此，考虑如下工序:在钴上设置蚀刻阻挡层,通过干蚀刻形成通孔直到到达蚀刻阻挡层为止，接着用对钴的影响少的方法将通孔底的蚀刻阻挡层去除，使钴露出。

4、通常,通过干蚀刻形成通孔时，选择氟系的气体，但若选择氧化铝作为蚀刻阻挡层，则氧化铝对氟系的气体的耐性高，因此有即使为薄的膜、也具有作为蚀刻阻挡层而发挥功能的优点

5、在进一步使半导体晶片上

6、为继续进行制造方法，必须移除以下材料：1)金属(例如tin)硬屏蔽、2)仍在通孔中的任何聚合残余物；及3)蚀刻终止层。同时，不应蚀刻诸如低-k材料、铜金属和/或钴金属的材料。

7、已知氧化铝的介电质膜一般可通过在酸性及碱性介质中湿式蚀刻而移除(参见例如b.zhou等人,j.electrochem.soc.第143(2)卷619-623(1996)或j.oh等人j.electrochem.soc.第156(4)卷d217-d222(2011))，然而不具有蚀刻包含铝化合物(例如氧化铝)或由铝化合物(例如氧化铝)组成的薄或超薄蚀刻终止层所要的蚀刻速率精确性及可靠性。

8、本专利技术的主要目的为提供一种用于在低-k材料层和/或包含铜和/或钴的层存在下选择性蚀刻铝化合物的层的组合物，并去除有机聚合物残留，其具有允许以下者的特性：选择性刻蚀氧化铝，对等离子体处理过的氧化铝和未经等离子体处理过的氧化铝有较高的刻蚀速率选择比，同时不损害或不明显损害也存在的低-k材料层和/或包含铜金属和/或钴金属的层，并有效去除有机聚合物残留。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种选择性蚀刻氧化铝的组合物。

2、具体的，所述蚀刻组合物，包括：有机溶剂，含氟阴离子蚀刻剂，腐蚀抑制剂，螯合剂，氧化铝蚀刻增强剂和水。

3、优选的，所述有机溶剂选自乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇甲醚、1，3-丙二醇单乙醚、甲氧基-1-丙醇、丙二醇丙醚、一缩二丙二醇、二丙二醇甲醚、三甘醇单甲醚中的一种或多种。

4、优选的，所述有机溶剂为二丙二醇甲醚。

5、优选的，所述有机溶剂的浓度为1wt％～30wt％。

6、优选的，所述含氟阴离子蚀刻剂选自氟化铵、二氟化铵、氟化三乙醇铵、氟化二乙二醇铵、氟化甲基二乙醇铵、氟化四甲基铵、三氢氟化三乙胺、氟化氢、氟硼酸、四氟硼酸、四氟硼酸铵、氟乙酸、氟乙酸铵、三氟乙酸中的一种或多种。

7、优选的，所述含氟阴离子蚀刻剂为氟化铵。

8、优选的，所述含氟阴离子蚀刻剂的浓度为0.01wt％-5wt％。

9、优选的，所述腐蚀抑制剂选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、5-羧基苯并三唑、5-苯基四氮唑、1,2,4-三唑、5-氨基四唑、3-氨基-1h-1,2,4-三唑、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、甲苯基三唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、1-氨基-1,2,4-三唑、1-氨基-1,2,3-三唑、1-氨基-5-甲基-1,2,3-三唑、3-巯基-1,2,4-三唑、3-异丙基-1,2,4-三唑、萘三唑、1h-四唑-5-乙酸、1-苯基-2-四唑啉-5-硫酮、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、2,4-二氨基-6-甲基-1,3,5-三嗪、噻唑、咪唑、临苄基羟胺、羟胺、苯并咪唑、甲基四唑、1,5-五亚甲基四唑、1-苯基-5-巯基四唑、苯并噻唑、吲唑、腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、乙二酸、丙二酸、丁二酸、吩噻嗪、1-甲基吡唑、2-羟基异丁酸甲酯、6-巯基嘌呤中的一种或多种。

10、优选的，所述腐蚀抑制剂的浓度为0.01wt％-5wt％。

11、优选的，所述螯合抑制剂选自月桂酸、苯甲酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、亚氨基二乙酸、天冬氨酸、氨三乙酸、水杨酸、2,3-吡啶二羧酸、l-酪氨酸、肉桂酸、组氨酸、1,2-环己二胺四乙酸、2,2’-氮烷二基二乙酸、乙二胺四乙酸、2-(2-羟苯基)-苯并唑、2-(2-羟苯基)-苯并噻唑、吡啶、3-甲氧基吡啶、2-甲吡啶、二甲基吡啶、哌啶、哌嗪、吡咯、嘧啶、吡嗪、哒嗪、喹啉、吲哚、1-甲基咪唑中的一种或多种。

12、优选的，所述螯合抑制剂的浓度为0.01wt％-10wt％。

13、优选的，所述氧化铝蚀刻增强剂选自5-(2-苯基乙基)-1h-1,2,3,4-四唑、5-苄基四氮唑、5-三苯甲基-1h-四氮唑、5-苄巯基四氮唑、5-[(3-溴苯基)甲基]-2h-1,2,3,4-四唑、5-苯基四氮唑、苄醇、4-甲基苄醇、5-甲基间苯二甲醇、邻苄基羟胺、4-甲基苄氧胺、3-三氟甲基苯甲醇中的一种或多种。

14、优选的，所述氧化铝蚀刻增强剂为苄醇。

15、优选的，所述氧化铝蚀刻增强剂的浓度为0.1wt％-5wt％。

16、优选的，所述蚀刻组合物的ph值为4～7。

17、采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

18、本专利技术中的蚀刻组合物能够在低-k材料层钨或钴的层存在下选择性蚀刻氧化铝层，对等离子体处理过的氧化铝有较高的刻蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种选择性刻蚀氧化铝的蚀刻组合物，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

3.如权利要求2所述的蚀刻组合物，其特征在于，

4.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

5.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

6.如权利要求5所述的蚀刻组合物，其特征在于，

7.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

8.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

9.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

10.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

11.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

12.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

13.如权利要求12所述的蚀刻组合物，其特征在于，

14.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

15.如权利要求1所述的蚀刻组合物，其特征在于，

【技术特征摘要】