CN115806823A - 硅选择性蚀刻液组合物 - Google Patents
硅选择性蚀刻液组合物 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115806823A CN115806823A CN202211096569.3A CN202211096569A CN115806823A CN 115806823 A CN115806823 A CN 115806823A CN 202211096569 A CN202211096569 A CN 202211096569A CN 115806823 A CN115806823 A CN 115806823A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- weight
- etchant composition
- selective etchant
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 43
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 51
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 54
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 14
- -1 amine compound Chemical class 0.000 claims description 24
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- PFNFFQXMRSDOHW-UHFFFAOYSA-N spermine Chemical compound NCCCNCCCCNCCCN PFNFFQXMRSDOHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OTBHHUPVCYLGQO-UHFFFAOYSA-N bis(3-aminopropyl)amine Chemical compound NCCCNCCCN OTBHHUPVCYLGQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IOQPZZOEVPZRBK-UHFFFAOYSA-N octan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN IOQPZZOEVPZRBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000333 poly(propyleneimine) Polymers 0.000 claims description 6
- ATHGHQPFGPMSJY-UHFFFAOYSA-N spermidine Chemical compound NCCCCNCCCN ATHGHQPFGPMSJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-8-nitroquinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC(OC)=CC([N+]([O-])=O)=C21 MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LSHROXHEILXKHM-UHFFFAOYSA-N n'-[2-[2-[2-(2-aminoethylamino)ethylamino]ethylamino]ethyl]ethane-1,2-diamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCNCCN LSHROXHEILXKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229940063675 spermine Drugs 0.000 claims description 5
- RILZRCJGXSFXNE-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(trifluoromethoxy)phenyl]ethanol Chemical compound OCCC1=CC=C(OC(F)(F)F)C=C1 RILZRCJGXSFXNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DTSDBGVDESRKKD-UHFFFAOYSA-N n'-(2-aminoethyl)propane-1,3-diamine Chemical compound NCCCNCCN DTSDBGVDESRKKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BFXAWOHHDUIALU-UHFFFAOYSA-M sodium;hydron;difluoride Chemical compound F.[F-].[Na+] BFXAWOHHDUIALU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- XUSNPFGLKGCWGN-UHFFFAOYSA-N 3-[4-(3-aminopropyl)piperazin-1-yl]propan-1-amine Chemical compound NCCCN1CCN(CCCN)CC1 XUSNPFGLKGCWGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- IMUDHTPIFIBORV-UHFFFAOYSA-N aminoethylpiperazine Chemical compound NCCN1CCNCC1 IMUDHTPIFIBORV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VBKNTGMWIPUCRF-UHFFFAOYSA-M potassium;fluoride;hydrofluoride Chemical compound F.[F-].[K+] VBKNTGMWIPUCRF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229940063673 spermidine Drugs 0.000 claims description 3
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 claims description 2
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims description 2
- MBYLVOKEDDQJDY-UHFFFAOYSA-N tris(2-aminoethyl)amine Chemical compound NCCN(CCN)CCN MBYLVOKEDDQJDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims 1
- IZQZNLBFNMTRMF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;phosphoric acid Chemical compound CC(O)=O.OP(O)(O)=O IZQZNLBFNMTRMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- VHCPBLNDTKVHTI-UHFFFAOYSA-N n',n'-bis(2-aminoethyl)propane-1,3-diamine Chemical compound NCCCN(CCN)CCN VHCPBLNDTKVHTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920000729 poly(L-lysine) polymer Polymers 0.000 claims 1
- 229920000962 poly(amidoamine) Polymers 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 125000000022 2-aminoethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])N([H])[H] 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- UWMHHZFHBCYGCV-UHFFFAOYSA-N 2,3,2-tetramine Chemical compound NCCNCCCNCCN UWMHHZFHBCYGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N ethenamine Chemical compound NC=C UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APURLPHDHPNUFL-UHFFFAOYSA-M fluoroaluminum Chemical compound [Al]F APURLPHDHPNUFL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N hydron;difluoride Chemical compound F.F CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
- C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
- C09K13/08—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid containing a fluorine compound
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于在暴露有金属膜和硅的表面选择性地蚀刻硅的组合物。根据本发明，可以在暴露有金属膜和硅的半导体表面提高硅的选择性蚀刻比。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在暴露有金属膜和硅(Si)的表面选择性地蚀刻硅的组合物。
背景技术
钨(tungsten，W)在半导体领域被用作具有代表性的插塞(plug)金属。
同时，硅酸性蚀刻液包括例如氢氟酸等蚀刻物质和例如硝酸、硫酸等氧化物质。
这种酸性蚀刻液在半导体制造过程中，批量(bulk)蚀刻硅的过程中，因硅对钨膜的选择性低而存在不良率增加的问题。尤其，由于像钨等金属被非选择性地蚀刻，可能会在后续工艺中出现如暴露下部图案、发生短路等不良现象。酸性蚀刻液所具有的这些问题是酸性蚀刻液在诸如半导体封装(packaging)、硅通孔(Through Silicon Via，TSV)等工艺中应用时的限制因素。
因此，需要研究一种对金属膜具有非常低的蚀刻速度、且能够选择性地仅蚀刻硅的组合物。
发明内容
发明要解决的问题
本发明旨在提供一种对金属膜的硅蚀刻选择比得到提高的组合物。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明提供一种包括氟化合物、硝酸、醋酸、磷酸以及有机胺化合物的硅选择性蚀刻液组合物。
根据一实施例，上述氟化合物可以包括氢氟酸(hydrofluoric acid)、氟化氢铵(ammonium bifluoride)、氟化钠、氟化钾、氟化铝、氟硼酸(fluoroboric acid)、氟化铵(ammonium fluoride)、氟化氢钠(sodium bifluoride)、氟化氢钾(potassiumbifluoride)及四氟硼酸铵(ammonium tetrafluoroborate)中的一种以上。
根据一实施例，上述有机胺化合物可以包括聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)、辛胺(Octylamine)、聚丙烯亚胺(poly(propylene imine),PPI)、五乙烯六胺(pentaethylene hexamine)、N,N’-双(2-氨乙基)-1,3-丙二胺(N,N'-Bis(2-aminoethyl)-1,3-propanediamine)、N-(2-氨乙基)-1,3-丙二胺((N-(2-aminoethyl)-1,3-propanediamine))、N-(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺(N-(3-aminopropyl)-1,3-propanediamine)、精胺(Spermine)、亚精胺(spermidine)、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪(1,4-bis(3-aminopropyl)piperazine)、1-(2-氨乙基)哌嗪(1-(2-aminoethyl)piperazine)、三(2-氨乙基)胺(tris(2-aminoethyl)amine)、支链(branched)或树枝状(dendrite)聚酰胺胺(polyamidoamine，PAMAM)、树枝状聚丙烯亚胺-十六胺(dendritic polypropylenimine,DAB-am-16)、多聚(L-赖氨酸)(poly(L-Lysine),PLL)和壳聚糖(Chitosan)中的一种以上。
根据一实施例，上述有机胺化合物可以包括聚乙烯亚胺。
根据一实施例，上述有机胺化合物的分子量可以是Mw300至20000。
根据本发明的一实施例，硅的蚀刻速度可以是3微米/分钟以上，且对金属膜的硅蚀刻选择比可以是100以上。
根据本发明的另一实施例，提供一种硅选择性蚀刻液组合物的制备方法，其中，包括将0.5至10重量％的氟化合物、15至55重量％的硝酸、1至20重量％的醋酸、5至15重量％的磷酸以及0.001至10重量％的有机胺化合物进行混合的步骤。
根据本发明的另一实施例，提供一种使用上述硅选择性蚀刻液组合物制造而成的半导体器件。
根据本发明的其他实施例的具体细节包括在下面的详细描述中。
发明的效果
根据本发明，可以在同时暴露有金属膜和硅的半导体表面提高硅的选择性蚀刻比。
具体实施方式
本发明可以进行各种修改并具有各种实施例，以下将对具体实施例进行示例和详细描述。然而，这并不旨在将本发明限制于特定的实施方式，而是应该理解为包括所有包含在本发明的思想和技术范围内的所有修改、等同物和替代物。在描述本发明时，如果确定对于相关已知技术的详细描述可能使本发明的主旨模糊不清，则将省略其详细描述。
除非在本说明书中另有说明，否则表述“至”将被用作包括相应值的表述。具体地，例如，表述“1至2”意味着不仅包括1和2，还意味着包括1和2之间的所有值。
在半导体领域中，硅被由氧化剂以及辅助氧化剂产生的氧化物质氧化成氧化硅膜(silicon oxide film)。氧化的氧化硅膜具有与蚀刻剂接触而被蚀刻的机制。硅的蚀刻中，为了尽量减少下部图案和布线短路缺陷，需要考虑硅对金属膜的选择性蚀刻量。
本发明旨在通过提供添加剂结构的特定组合来提高硅对金属膜的选择性蚀刻效果。
在下文中，将更详细地描述根据本发明实施例的硅选择性蚀刻液组合物。
具体地，本发明提供一种包括氟化合物、硝酸、醋酸、磷酸以及有机胺化合物的硅选择性蚀刻液组合物。
根据一实施例，氟化合物是一种解离生成与硅具有强亲和性的F-或HF2-的化合物，起到蚀刻氧化硅膜的作用。氟化合物的种类可以包括氢氟酸(hydrofluoric acid，HF)、氟化氢铵(ammonium bifluoride,ABF,NH4HF2)、氟化钠(sodium fluoride,NaF)、氟化钾(potassium fluoride,KF)、氟化铝(aluminium fluoride,AlF3)、氟硼酸(fluoroboricacid,HBF4)、氟化铵(ammonium fluoride,NH4F)、氟化氢钠(sodium bifluoride,NaHF2)、氟化氢钾(potassium bifluoride,KHF2)及四氟硼酸铵(ammonium tetrafluoroborate,NH4BF4)中的一种以上。具体地，例如，可以包括氢氟酸、氟化铵及氟化氢铵中的一种以上。
氟化合物的含量可以是0.5至10重量％，例如2重量％以上、4重量％以上、5重量％以上，并且可以是8重量％以下、7重量％以下。并且在这个含量范围内，相对于金属膜，适合蚀刻硅膜。
根据一实施例，金属膜可以包括钨(W)、氮化钛(TiN)、钛(Ti)、金(Au)、钼(Mo)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)中的一种以上，具体地，例如可以包括钨。
本发明的硝酸可以起到氧化硅，以更有效地蚀刻硅的作用。硝酸的含量可以是15至55重量％，例如20重量％以上、30重量％以上、40重量％以上、50重量％以上，并且例如，可以包含55重量％。
本发明的醋酸可以起到防止硝酸分解的作用。醋酸的含量可以是1至20重量％，例如2重量％以上、3重量％以上，并且例如，可以是15重量％以下、10重量％以下、8重量％以下、6重量％以下。
本发明可以包括磷酸和有机胺化合物作为添加剂。
磷酸可以起到控制粘度的作用。磷酸的含量可以是5至15重量％，例如6重量％以上、8重量％以上，并且例如，可以包括13重量％以下。
有机胺化合物起到提高对于金属的硅蚀刻选择比的作用。有机胺化合物可以包括阳离子添加剂，例如，可以包括聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)、辛胺(Octylamine)、聚丙烯亚胺(poly(propylene imine),PPI)、五乙烯六胺(pentaethylene hexamine)、N,N'-双(2-氨乙基)-1,3-丙二胺(N,N'-Bis(2-aminoethyl)-1,3-propanediamine)、N-(2-氨乙基)-1,3-丙二胺(N-(2-aminoethyl)-1,3-propanediamine)、N-(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺(N-(3-aminopropyl)-1,3-propanediamine)、精胺(spermine)、亚精胺(spermidine)、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪(1,4-bis(3-aminopropyl)piperazine)、1-(2-氨乙基)哌嗪(1-(2-aminoethyl)piperazine)、三(2-氨乙基)胺(tris(2-aminoethyl)amine)、支链(branched)或树枝状(dendrite)聚酰胺胺(polyamidoamine，PAMAM)、树枝状聚丙烯亚胺-十六胺(dendritic polypropylenimine,DAB-am-16)、多聚(L-赖氨酸)(poly(L-Lysine),PLL)和壳聚糖(Chitosan)中的一种以上，具体地，例如可以包括聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺、辛胺或者它们的组合，尤其，例如可以包括聚乙烯亚胺。
根据一实施例，当上述有机胺化合物为聚乙烯亚胺时，分子量可以是Mw300至20000，例如，可以是Mw400以上、Mw500以上、Mw600以上，并且例如，可以是Mw15000以下、Mw12000以下、Mw10000以下。
此外，有机胺化合物的含量可以是0.001至10重量％，例如，可以是0.005重量％以上、0.01重量％以上、0.03重量％以上，并且例如，可以是5重量％以下、3重量％以下、1重量％以下。
本发明可以通过包含磷酸和有机胺化合物，提高硅对金属膜的选择性蚀刻量。尤其，由于有机胺化合物，可物理吸附到金属表面上，从而降低金属的氧化速度。因此，可以通过降低金属膜的蚀刻速度来有效改善对金属膜的硅选择性蚀刻比。
根据一实施例，当根据本发明处理表面同时暴露有金属膜和硅的基板时，硅的蚀刻速度可以是3微米/分钟以上、5微米/分钟以上，例如可以是6微米/分钟以上、8微米/分钟以上，并且例如，可以是30微米/分钟以下、20微米/分钟以下、15微米/分钟以下。
此外，对金属膜(例如，钨(W)膜)的硅(Si)蚀刻选择比Si/W可以是100以上、300以上、500以上，例如可以是1200以下、1100以下、1000以下。
根据一实施例，可以包括余量的水，以使组合物总重量为100重量％。所使用的水不受特别限制，可使用去离子水，优选地，可使用表示水中的离子去除程度的水的电阻率为18MΩ/cm以上的去离子水。
根据一实施例，本发明的组合物还可以包括用于常规蚀刻液组合物的任意添加剂以提高蚀刻性能。例如，还可以包括选自由稳定剂、表面活性剂、螯合剂、抗氧化剂、腐蚀防止剂及它们的混合物组成的组中的一种以上。
稳定剂可以是蚀刻稳定剂，包括其以用于抑制蚀刻组合物或蚀刻对象物因可能伴随的不必要反应而产生的副反应或副产物。
可以额外添加表面活性剂，以提高蚀刻液组合物的润湿性、改善添加剂的泡沫性质及提高对其他有机添加剂的溶解度。上述表面活性剂可以是选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂中的一种或两种以上，并且相对于蚀刻液组合物的总重量，可以添加0.0005至5重量％的表面活性剂，优选地，相对于组合物的总重量，可以添加0.001至2重量％的表面活性剂。相对于蚀刻液组合物的总重量，当上述表面活性剂的含量为0.0005重量％以下时，无法期待效果，当表面活性剂的含量为5重量％以上时，可能会出现溶解度问题或因过度起泡而导致工艺上的问题。
可以额外添加螯合剂，以提高上述蚀刻液组合物对金属杂质的溶解度或者形成均匀的蚀刻表面。相对于组合物的总重量，可以添加0.1至5重量％的螯合剂，优选地，可以是同时具有羧基和羟基的有机酸。
可以包括抗氧化剂和腐蚀防止剂，以保护用作半导体器件材料等的金属或金属化合物。作为上述抗氧化剂和腐蚀防止剂，只要是本领域常用的，则不受限制地使用，例如，可以包括吡咯(azole)类化合物，但不限于此，并且相对于组合物的总重量，可以添加0.01至10重量％。
根据本发明的另一实施例，提供一种使用上述硅选择性蚀刻液组合物制造而成的半导体器件或者半导体装置。此外，可以提供一种使用本发明的硅选择性蚀刻液组合物制造半导体器件或者半导体装置的方法。
使用本发明的组合物的蚀刻方法可以通过常用的方法实施，其不受特别限制。
在下文中，将详细描述本发明的实施例，以便本领域的普通技术人员能够容易地实施。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，并不局限于在此描述的实施例。
实施例和比较例
按照表1的组成制备硅选择性蚀刻液组合物。各组合物包括使组合物总重量达到100重量％的水。
表1
实验例1：蚀刻速度的评价
为了确认每种组合物的蚀刻速度，将表面上均暴露有钨(W)和硅的评价基板切割成20×20mm，测量了各基板的厚度及重量。在温度保持在25℃的恒温槽中放入根据各个实施例及比较例的蚀刻液组合物，评价基板浸渍15分钟，以进行蚀刻工艺。蚀刻完成后，使用超纯水进行洗涤，使用干燥装置完全干燥残余蚀刻液组合物和水分。之后，测量干燥的基板的重量，计算评价前后的重量变化，并通过以下数学式1测量了蚀刻速度。
[数学式1]
(初始基板厚度×重量减少率)/处理时间＝蚀刻速度
其结果如表2所示。
表2
如表2所示，在比较例中，蚀刻没有充分进行。在比较例2和3中，金属和硅都几乎没有被蚀刻，在比较例1中，虽硅蚀刻选择比高，但硅的蚀刻速度约为2微米/分钟，显示出比实施例慢约5倍的速度。此外，在比较例4和5中，蚀刻选择比不够高，不适于蚀刻液组合物。
相反，根据包含阳离子表面活性剂的实施例的结果，确认了硅的蚀刻速度均为10微米/分钟以上，同时Si/W选择比为100以上。
尤其，在包括聚乙烯亚胺的实施例1至5中，确认了优异的硅蚀刻选择比，其为700以上。
因此，根据本发明的蚀刻液组合物通过降低金属膜的蚀刻速度，有效提高对于金属膜的硅蚀刻选择性。
以上，对本发明的特定部分进行了详细描述，对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言，显而易见的是，这些具体技术仅为优选实现例，本发明的范围并不限于此。只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就能够基于上述内容在本发明的范围内进行各种修改和变形。因此，本发明的实质范围将由所附权利要求书及其等同物来定义。
Claims (8)
1.一种硅选择性蚀刻液组合物，其中，包括：
氟化合物；
硝酸；
醋酸；
磷酸；以及
有机胺化合物。
2.根据权利要求1所述的硅选择性蚀刻液组合物，其中，
所述氟化合物包括氢氟酸、氟化氢铵、氟化钠、氟化钾、氟化铝、氟硼酸、氟化铵、氟化氢钠、氟化氢钾及四氟硼酸铵中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的硅选择性蚀刻液组合物，其中，
所述有机胺化合物包括聚乙烯亚胺、辛胺、聚丙烯亚胺、五乙烯六胺、N,N’-双(2-氨乙基)-1,3-丙二胺、N-(2-氨乙基)-1,3-丙二胺、N-(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、精胺、亚精胺、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、1-(2-氨乙基)哌嗪、三(2-氨乙基)胺、支链或树枝状聚酰胺胺、树枝状聚丙烯亚胺-十六胺、多聚(L-赖氨酸)和壳聚糖中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的硅选择性蚀刻液组合物，其中，
所述有机胺化合物包括聚乙烯亚胺。
5.根据权利要求1所述的硅选择性蚀刻液组合物，其中，
所述有机胺化合物的重均分子量Mw为300至20000。
6.根据权利要求1所述的硅选择性蚀刻液组合物，其中，
硅的蚀刻速度为3微米/分钟以上，
且对于金属膜的硅蚀刻选择比为100以上。
7.一种硅选择性蚀刻液组合物的制备方法，其中，
包括将0.5至10重量％的氟化合物、15至55重量％的硝酸、1至20重量％的醋酸、5至15重量％的磷酸、以及0.001至10重量％的有机胺化合物进行混合的步骤。
8.一种半导体器件，其中，
所述半导体器件是使用权利要求1的硅选择性蚀刻液组合物制造而成的。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210121626A KR20230038933A (ko) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | 실리콘 선택적 식각액 조성물 |
| KR10-2021-0121626 | 2021-09-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115806823A true CN115806823A (zh) | 2023-03-17 |
Family
ID=85482595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211096569.3A Pending CN115806823A (zh) | 2021-09-13 | 2022-09-08 | 硅选择性蚀刻液组合物 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230092160A1 (zh) |
| KR (1) | KR20230038933A (zh) |
| CN (1) | CN115806823A (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG129274A1 (en) * | 2003-02-19 | 2007-02-26 | Mitsubishi Gas Chemical Co | Cleaaning solution and cleaning process using the solution |
| US11035044B2 (en) * | 2017-01-23 | 2021-06-15 | Versum Materials Us, Llc | Etching solution for tungsten and GST films |
| US11499236B2 (en) * | 2018-03-16 | 2022-11-15 | Versum Materials Us, Llc | Etching solution for tungsten word line recess |
| CN114667332A (zh) * | 2019-10-09 | 2022-06-24 | 恩特格里斯公司 | 湿式蚀刻组合物及方法 |
-
2021
- 2021-09-13 KR KR1020210121626A patent/KR20230038933A/ko unknown
-
2022
- 2022-09-06 US US17/903,104 patent/US20230092160A1/en active Pending
- 2022-09-08 CN CN202211096569.3A patent/CN115806823A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230038933A (ko) | 2023-03-21 |
| US20230092160A1 (en) | 2023-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6503102B2 (ja) | 窒化チタンハードマスク及びエッチ残留物除去 | |
| TWI722504B (zh) | 用於TiN硬遮罩的移除及蝕刻殘留物的清潔的組合物 | |
| CN113412324B (zh) | 蚀刻组合物 | |
| CN114258424B (zh) | 蚀刻组合物 | |
| CN114891509B (zh) | 一种高选择性的缓冲氧化物蚀刻液 | |
| CN115806823A (zh) | 硅选择性蚀刻液组合物 | |
| CN115725298A (zh) | 硅选择性蚀刻液组合物 | |
| TW202346643A (zh) | 蝕刻組成物 | |
| TWI823984B (zh) | 蝕刻組成物 | |
| CN116376553A (zh) | 硅选择性蚀刻液组合物、其制备方法及半导体器件 | |
| KR20190007636A (ko) | 니켈계 및 질화티타늄계 금속 제거용 조성물 | |
| KR20240062625A (ko) | 실리콘 선택적 식각액 조성물 | |
| CN113544248A (zh) | 半导体晶片清洗液组合物及利用其的清洗方法 | |
| TWI845529B (zh) | 蝕刻組成物 | |
| TWI839349B (zh) | 用以去除乾蝕刻殘渣之洗淨液及使用此洗淨液之半導體基板之製造方法 | |
| TW202315928A (zh) | 蝕刻組成物 | |
| JP2024028211A (ja) | エッチング液、該エッチング液を用いたシリコンデバイスの製造方法および基板処理方法 | |
| JP5125636B2 (ja) | 半導体ドライプロセス後の残渣除去液及びそれを用いた残渣除去方法 | |
| CN111315859A (zh) | 基于氟化物的清洁组合物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |