DE112015000396B4 - Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan auf einem Oxidhalbleiterfilm und Verfahren zur Herstellung eines Transistors - Google Patents

Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan auf einem Oxidhalbleiterfilm und Verfahren zur Herstellung eines Transistors Download PDF

Info

Publication number
DE112015000396B4
DE112015000396B4 DE112015000396.7T DE112015000396T DE112015000396B4 DE 112015000396 B4 DE112015000396 B4 DE 112015000396B4 DE 112015000396 T DE112015000396 T DE 112015000396T DE 112015000396 B4 DE112015000396 B4 DE 112015000396B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
titanium
molybdenum
oxide semiconductor
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.)
Active
Application number
DE112015000396.7T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112015000396T5 (de
Inventor
Paul Vermeulen
Craig Allen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sachem Inc
Original Assignee
Sachem Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sachem Inc filed Critical Sachem Inc
Publication of DE112015000396T5 publication Critical patent/DE112015000396T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112015000396B4 publication Critical patent/DE112015000396B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/44—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/38 - H01L21/428
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/32—Alkaline compositions
    • C23F1/34—Alkaline compositions for etching copper or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/32—Alkaline compositions
    • C23F1/36—Alkaline compositions for etching aluminium or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/32—Alkaline compositions
    • C23F1/38—Alkaline compositions for etching refractory metals
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45—Ohmic electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate

Abstract

Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan in Bezug auf einen Oxidhalbleiterfilm, welches umfasst:
Bereitstellen eines Substrats umfassend eine Schicht eines Oxidhalbleiters und eine Schicht umfassend Molybdän oder Titan auf der Schicht des Oxidhalbleiters;
Bearbeiten des Substrats durch Auftragen eines Photolacks über der Schicht umfassend Molybdän oder Titan und dann Mustern und Entwickeln der Photolackschicht, um einen exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu bilden;
Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, ein quartäres Ammoniumhydroxid und ein Peroxid; und
Auftragen der Zusammensetzung auf den exponierten Bereich für eine Zeit, die ausreichend ist, um den exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu ätzen und zu entfernen, wobei das Ätzen selektiv das Molybdän oder Titan in Bezug auf den Oxidhalbleiter entfernt,
wobei die Zusammensetzung umfasst:
2-10 Gew.-% Ammoniak;
0,01 - 0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid; und
0,1 - 7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan auf einem Oxidhalbleiterfilm, insbesondere Indium-Gallium-Zinkoxid (IGZO), und ein Verfahren zur Erstellung eines Transistors.
  • HINTERGRUND
  • Oxidhalbleiter sind von großem Interesse als Alternativen zu amorphen Silizium-TFT-Kanalmaterialien für die Verwendung in aktiven Matrixpanelen für Displayanwendungen. Insbesondere machen die Hochfeldeffektmobilität und eine geringe Grenzwertspannung, verglichen mit amorphem Silizium, Oxidhalbleiter zu attraktiven Alternativen. Eines der vielversprechendsten Oxidmaterialien ist amorphes Indium-Gallium-Zink-Oxid (a-IGZO oder einfach IGZO, welches InGaO3(ZnO)5 ist), das gezeigt hat, überlegene elektrische Eigenschaften verglichen mit amorphen Silizium aufzuweisen und keine Uniformitätsnachteile, die typischerweise für polykristallines Si gefunden werden. IGZO weist eine hohe Mobilität, elektrische Stabilität und exzellente Uniformität auf. Andere transparente leitfähige Filme, wie Indium-Zinn-Zink-Oxide (ITZO) (eigentlich amorphes In2O3-SnO2-ZnO (a-ITZO)) sind insbesondere auf dem Gebiet von Dünnschichtdisplays in TFTs als die aktive Schicht eingesetzt worden. Da solche amorphen Oxidhalbleiterfilme, insbesondere IGZO und ITZO, auf einem Polymerfilm bei relativ niedrigen Temperaturen gebildet werden können, sind sie in leichtgewichtigen tragbaren elektronischen Gegenständen unter Verwendung solcher Dünnfilmdisplays eingesetzt worden.
  • Es gibt vier grundlegende TFT-Strukturen, einschließend bottom-gate staggered, top-gate staggered, bottom-gate coplanar und top-gate coplanar. In einem solchen TFT können die Source und der Drain gebildet werden aus einem dünnen Metallfilm, aus einem Metall wie Al oder Cu oder Legierungen dieser Metalle. Mo ist in der Vergangenheit als die Source/Drain verwendet worden, jedoch werden für die zukünftigen Vorrichtungen die leitfähigeren Metalle Al und Cu eingeplant. Wenn jedoch Al oder Cu in direktem Kontakt mit IGZO- oder ITZO-Filmen eingesetzt werden, können Probleme auftreten, wie eine Diffusion von Cu in das IGZO oder ITZO oder eine Bildung von zusätzlichen Leerstellen in dem IGZO oder ITZO durch Reaktion des Al mit Sauerstoff aus dem IGZO oder ITZO. Somit wird in den meisten Fällen eine Dünnschicht aus Mo oder Ti bereitgestellt, und leitfähigeres Al oder Cu oder Legierungen derselben werden als der Hauptleiter verwendet. Die Schicht aus Mo oder Ti trennt das Al oder Cu von dem Oxidhalbleiter, wodurch diese Probleme vermieden werden. Dieser dünne Metallfilm wird auf dem IGZO oder ITZO gebildet, somit ausbildend eine Metallverbundschicht auf dem IGZO oder ITZO, z. B. aus Mo/Cu/Mo/IGZO, Mo/Al/Mo/IGZO, Cu/Mo/IGZO, Mo/IGZO, Al/Mo/IGZO. Bei den vorangehenden Verbunden kann Ti Mo ersetzen. Um die TFT Struktur zu bilden, muss eine Schicht des dünnen Metallfilms Mo/Cu/Mo, Mo/AI/Mo, Cu/Mo, Mo, Al/Mo (wiederum kann Ti Mo ersetzen), die gebildet worden ist, geätzt werden, um die getrennten Source und Drain zu bilden. Um die dünne Metallschicht zu ätzen und den Oxidhalbleiterfilm nicht wegzuätzen, ist es notwendig, dass das Ätzmittel eine hohe Selektivität für die Metalle in Bezug auf den Oxidhalbleiterfilm aufweist. Trockene Ätzmittel sind verwendet worden, jedoch weisen sie eine geringe Selektivität auf und tendieren dazu, den unterliegenden Oxidhalbleiterfilm zu beschädigen. Üblicherweise verwendete nasse Ätzmittel, wie PAN, haben eine schlechte Selektivität für Metall(e) in Bezug auf die unterliegenden Halbleiteroxidfilme gezeigt. Andere Ätzmittel, wie Ammoniak/Peroxid, haben gezeigt, an einer Reproduzierbarkeit, Konsistenz und ausreichenden Selektivität zum Ätzen des bzw. der Metall(e) in Bezug auf den Oxidhalbleiterfilm zu mangeln. Das wichtigste Problem ist die Selektivität des Ätzmittels für das „Boden“-Metall in dem Stapel, z. B. Mo oder Ti, in Bezug auf den Oxidhalbleiter, z. B. IGZO oder ITZO, und dieses Problem ist ungelöst geblieben.
  • JP 2010 - 232 486 A bezieht sich auf eine Ätzzusammensetzung zum Bilden einer Kupferverdrahtung, welche die Leiterplattenelektronik eines Arraysubstrats und dergleichen für ein TFT-LCD bildet.
  • US 2011/0 230 053A1 bezieht sich auf ein Ätzmittel für ein Halbleitersubstrat, das aus einer Lösung besteht, die mindestens das Folgende umfasst: Wasserstoffperoxid; einen Phosphonsäure-Chelatbildner mit einer Hydroxylgruppe; eine basische Verbindung; ein Kupfer-Korrosionsschutzmittel; 0,01 bis 3 Gew.-% von zwei oder mehr Arten von Anionen, die keine Phosphonsäure-Chelatbildner mit einer Hydroxylgruppe sind, wobei die Anionen keine oxidierende Wirkung haben.
  • US 2010/0 320 457A1 bezieht sich auf eine Ätzlösungszusammensetzung zum selektiven Ätzen eines Metallfilms aus einem laminierten Film, der einen amorphen Oxidfilm umfasst, wobei der Metallfilm aus mindestens einem zusammengesetzt ist, aus der Gruppe bestehend aus Al, Al-Legierung, Cu, Cu-Legierung, Ag und Ag-Legierung, wobei die Zusammensetzung eine wässrige Lösung umfasst, die ein Alkali enthält.
  • US 2009/0 176 363A1 bezieht sich auf eine Ätzzusammensetzung für eine Unterhöcker-Metallurgie-(UBM)-Schicht und ein Verfahren zum Bilden einer Höckerstruktur. Dabei beinhaltet die Ätzzusammensetzung etwa 40 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% Wasserstoffperoxid (H2O2), etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% einer wässrigen basischen Lösung einschließlich Ammoniumhydroxid (NH4OH) oder Tetraalkylammoniumhydroxid, etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% einer Alkoholverbindung und etwa 2 Gew.-% bis 30 Gew.-% eines Chelatbildners auf Ethylendiaminbasis. Somit besteht eine fortwährende Notwendigkeit für Ätzmittel, die eine verlässliche und konsistente hohe Ätzselektivität für das bzw. die Metall(e) in Bezug auf den unterliegenden Oxidhalbleiterfilm bereitstellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass eine Kombination aus quartärem Ammoniumhydroxid, Ammoniak oder Ammoniumhydroxid und Wasserstoffperoxid ein ausgezeichnetes schnelles Ätzen mit einer sehr hohen Selektivität für das Metall, z.B. Molybdän (Mo) oder Titan (Ti), bereitstellt, in Bezug auf den Oxidhalbleiterfilm. Obwohl man nicht an eine Theorie gebunden werden möchte, wird in Erwägung gezogen, dass das quartäre Ammoniumhydroxid einen gewissen Schutzgrad gegenüber dem Oxidhalbleiter bereitstellt, während das Ätzen der Schicht umfassend ein Metall, z.B. umfassend Molybdän oder Titan, in Bezug auf einen Oxidhalbleiterfilm verbessert wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Ätzen eines Molybdän- oder Titanfilms in Bezug auf einen Oxidhalbleiterfilm umfassend:
    • Bereitstellen eines Substrats umfassend eine Schicht eines Oxidhalbleiters und eine Schicht umfassend Molybdän oder Titan auf der Schicht des Oxidhalbleiters;
    • Bearbeiten des Substrats durch Auftragen einer Photolackschicht über der Schicht umfassend Molybdän oder Titan, und dann Mustern und Entwickeln der Photolackschicht, um einen exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu bilden;
    • Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, ein quartäres Ammoniumhydroxid und ein Peroxid; und
    • Auftragen der Zusammensetzung auf den exponierten Bereich für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um den exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu ätzen und zu entfernen, wobei das Ätzen selektiv das Molybdän oder Titan in Bezug auf den Oxidhalbleiter entfernt, wobei die Zusammensetzung umfasst: 2-10 Gew.-% Ammoniak, 0,01-0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid und 0,1-7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • Ebenfalls betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Transistors, welches umfasst:
    • Bilden einer Kanalschicht eines Oxidhalbleiters;
    • Abscheiden einer Source/Drain-Schicht umfassend Molybdän oder Titan über der Kanalschicht;
    • Auftragen einer Photolackschicht über der Schicht umfassend Molybdän oder Titan, und dann Mustern und Entwickeln der Photolackschicht, um einen exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu bilden;
    • Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, ein quartäres Ammoniumhydroxid und ein Peroxid; und
    • Auftragen der Zusammensetzung auf den exponierten Bereich für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um den exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu ätzen und zu entfernen, wobei das Ätzen selektiv das Molybdän oder Titan in Bezug auf den Oxidhalbleiter entfernt, um eine Source und ein Drain für den Transistor zu bilden, wobei die Zusammensetzung umfasst: 2-10 Gew.-% Ammoniak, 0,01-0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid, 0,1-7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • Die vorliegende Erfindung adressiert somit die Notwendigkeit auf dem Fachgebiet für ein effektives Ätzen und ein Entfernen von wenigstens einem von Molybdän oder Titan in Bezug auf einen Oxidhalbleiterfilm, auf dem das Molybdän oder Titan angeordnet ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung vor dem Mustern einer Photolackschicht auf der Vorrichtung.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung nach Mustern einer Photolackschicht vor dem Ätzen gemäß der Erfindung.
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung nach dem Ätzen gemäß der Erfindung.
    • 4 und 5 sind schematische Querschnittsansichten von Ausführungsformen der Schicht umfassend Molybdän oder Titan, veranschaulichend verbund- oder sandwichartige Metallschichten auf der Schicht umfassend Molybdän oder Titan.
  • Es sollte erkannt werden, dass aus Vereinfachungsgründen und zur Klarheit Elemente in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeigt sind. Beispielsweise sind Abmessungen einiger Elemente in Bezug auf andere aus Klarheitsgründen vergrößert. Ferner, wo es als geeignet angesehen wurde, sind Bezugszeichen innerhalb der Figuren wiederholt worden, um entsprechende oder gleiche Elemente zu bezeichnen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Verfahrensschritte und Strukturen kein vollständiges System oder keinen Verfahrensfluss zum Durchführen eines Ätzverfahrens bilden, wie es beim Herstellen einer Halbleitervorrichtung oder einer TFT-Displayvorrichtung verwendet werden würde. Die vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit Herstellungsmethoden und Vorrichtungen, die gegenwärtig im Stand der Technik verwendet werden, durchgeführt werden, und lediglich so viel der gegenwärtig eingesetzten Materialien, Vorrichtungen und Verfahrensschritte sind eingeschlossen, wie sie notwendig sind für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung.
  • In der gesamten Offenbarung und den Ansprüchen können die nummerischen Grenzen der offenbarten Bereiche und Verhältnisse kombiniert werden, und alle zwischenliegenden Werte werden als durch die Offenbarung in den Bereichen offenbart angesehen. Ferner werden alle nummerischen Werte durch den Begriff „etwa“ vorangestellt angesehen, ob dieser Begriff spezifisch erwähnt wird oder nicht. In der gesamten Offenbarung und den Ansprüchen kann jedes Element einer Gruppe aus der Gruppe entfernt sein. In der gesamten Offenbarung und den Ansprüchen können alle möglichen Kombinationen der verschiedenen offenbarten Elemente kombiniert werden, und all solche Kombinationen werden als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen betrachtet. In der Beschreibung und den Ansprüchen, sofern nicht spezifisch anderweitig angegeben, kann der Verweis auf „ein“, „eine“ und/oder „die/der/das“ ein oder mehrere als eins einschließen, und der Bezug auf einen Gegenstand in der Singularform kann ebenfalls den Gegenstand in der Pluralform einschließen. In der Beschreibung und den Ansprüchen, sofern nicht anderweitig spezifiziert, werden alle Temperaturen in Grad Celsius gemessen, alle Verfahren werden bei Raumtemperatur oder Umgebungstemperatur durchgeführt, alle Drücke sind atmosphärisch.
  • Bestimmte der Ausführungsformen der Erfindung, die kurz in der vorangegangenen Zusammenfassung beschrieben worden sind, werden im größeren Detail in der folgenden schriftlichen Beschreibung beschrieben, um einen Fachmann auf dem Gebiet in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden.
  • Im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Ätzen durchgeführt werden, um eine Source und ein Drain von einer Metallschicht oder -schichten, die direkt auf einer IGZO-Schicht oder einem anderen transparenten Halbleiteroxidmaterial abgeschieden sind, zu bilden, durch selektives Wegätzen des bzw. der Metallschicht(en), ohne die Notwendigkeit für eine Ätzstoppschicht und ohne Schädigung der IGZO- oder anderen transparenten Halbleiteroxidschicht. Die Metallschichten schließen beispielsweise Mo/Cu/Mo, Mo/Al/Mo, Cu/Mo, Mo, Al/Mo, Legierungen von irgendwelchen von Mo, Cu und Al ersetzend irgendeines der korrespondierenden Metalle, und ähnliche Metalle, die auf dem Fachgebiet zur Verwendung als Source/Drain-Leiter für TFTs bekannt sind, ein.
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung 100 vor einer Musterung einer Photolackschicht 112. Wie in 1 gezeigt, schließt die Vorrichtung 100 ein Substrat 102, gebildet, z.B., aus Glas, für eine TFT-Displayvorrichtung, eine Isolatorschicht 104, ein Gate 106, eine Kanalschicht 108, eine Metallschicht 110, die geätzt werden wird, um eine Source und ein Drain zu bilden, und die Photolackschicht 112 ein. In einer Ausführungsform ist der Kanalleiter 108 ein Oxidhalbleiter, wie IGZO oder ITZO. In einer Ausführungsform umfasst die Metallschicht 110 Molybdän (Mo) oder Titan (Ti), eine Schicht aus Aluminium (Al) auf Mo oder Ti, ein Sandwich aus Mo/Al/Mo oder aus Ti/Al/Ti, eine Schicht aus Kupfer (Cu) auf Mo oder Ti, ein Sandwich aus Mo/Cu/Mo oder aus Ti/Cu/Ti, oder Legierungen irgendwelcher dieser Metalle in den gleichen Strukturen. Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „Legierungen irgendwelcher dieser Metalle“ irgendwelche bekannten Legierungen irgendeines aus Mo, Ti, Cu oder Al ein, die zur Verwendung in Halbleitervorrichtungen bekannt sind. Wie in 1 veranschaulicht, ist die Photolackschicht 112 aufgetragen worden, jedoch noch nicht gemustert.
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung 200 nach Bemustern der Photolackschicht 112 von 1, in welcher die Photolackschicht 212 gemustert worden ist, um eine Öffnung an einer geeigneten Stelle zu bilden, um einen exponierten Bereich 110a der Metallschicht 110 zum weiteren Ätzen zu bilden, um eine Source und ein Drain für die werdende TFT zu bilden, vor dem Ätzen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung, zum Beispiel eines Dünnschichttransistors, 300, nach dem Ätzen gemäß der Erfindung. Wie in 3 gezeigt ist, ist der exponierte Bereich 110a der Metallschicht 110 geätzt worden, um eine Source 310s und ein Drain 310d zu bilden. An der Stelle des in 3 gezeigten Verfahrens ist der Photolack 212 entfernt worden. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Kanalschicht 108, hergestellt aus einem Oxidhalbleiter wie IGZO, nicht zu einem beträchtlichem Grad geätzt worden, als ein Ergebnis des hoch selektiven Ätzverfahrens der vorliegenden Erfindung.
  • 4 und 5 sind schematische Querschnittsansichten weiterer Ausführungsformen der Metallschicht 110, veranschaulichend Verbund- oder Sandwichmetallschichten auf der Schicht umfassend Molybdän oder Titan. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, dass in der in 1-3 veranschaulichten Ausführungsform die Schicht umfassend Molybdän oder Titan ein einziges Material ist, z.B. Mo oder eine Legierung aus Mo, oder Ti oder eine Legierung aus Ti. Wie hierin offenbart, kann in anderen Ausführungsformen die Schicht umfassend Molybdän oder Titan (oder eine Legierung derselben) ferner eine Schicht aus Aluminium oder Kupfer auf der Mo-Schicht umfassen, und in anderen Ausführungsformen eine weitere Schicht aus Mo die Schicht aus Aluminium oder Kupfer auf der ersten Mo-Schicht überlagern, ausbildend eine Sandwichstruktur, Mo/AI/Mo oder Mo/Cu/Mo.
  • 4 veranschaulicht eine Ausführungsform 400, bei der die Schicht umfassend Molybdän oder Titan ferner eine weitere Schicht aus entweder Al oder Cu umfasst, gebildet auf der Schicht aus Molybdän oder Titan. Wie in 4 gezeigt ist, wird somit eine Source 410s und ein Drain 410d gebildet, welche jeweils eine Schicht aus Molybdän oder Titan auf und in Kontakt mit einer unterliegenden Schicht 108 eines Oxidhalbleiters einschließen, und, auf oder über der Schicht aus Molybdän oder Titan, eine weitere Schicht aus entweder Al oder Cu. Somit umfasst in einer Ausführungsform die Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan ferner eine Schicht aus Aluminium oder eine Schicht aus Kupfer auf der Schicht aus Molybdän oder Titan, welches die Source oder der Drain wird, auf der Schicht des Oxidhalbleiters.
  • 5 veranschaulicht eine Ausführungsform 500, bei der die Schicht umfassend Molybdän oder Titan ferner eine weitere Schicht aus entweder Al oder Cu umfasst, gebildet auf der Schicht aus Molybdän oder Titan, und, auf der weiteren Schicht aus entweder Al oder Cu eine weitere Schicht aus Molybdän oder Titan. Wie in 5 gezeigt ist, wird somit eine Source 510s und ein Drain 510d gebildet, die jeweils eine Schicht aus Molybdän oder Titan auf und in Kontakt mit einer unterliegenden Schicht 108 eines Oxidhalbleiters einschließen, und, auf oder über der Schicht aus Molbydän oder Titan, eine weitere Schicht aus entweder Al oder Cu, und, auf oder über der weiteren Schicht aus Al oder Cu, eine weitere Schicht aus Mo. Somit umfasst in einer Ausführungsform die Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan ferner eine zweite Schicht aus Molybdän oder Titan auf der Schicht aus Aluminium oder auf der Schicht aus Kupfer auf der Schicht aus Molybdän oder Titan, dadurch ausbildend ein Mo/Al/Mo-Sandwich oder ein Mo/Cu/Mo-Sandwich, oder ein Ti/Al/Ti-Sandwich oder ein Ti/Cu/Ti-Sandwich, die die Source und der Drain werden.
  • Somit wird gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan in Bezug auf einen Oxidhalbleiterfilm bereitgestellt, einschließend die Schritte:
    • Bereitstellen eines Substrats 102 umfassend eine Schicht aus Oxidhalbleiter 108 und eine Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan auf der Kanalschicht 108 des Oxidhalbleiters;
    • Bearbeiten des Substrats durch Auftragen einer Photolackschicht 112 über der Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan, und dann Mustern und Entwickeln der Photolackschicht 112, um einen exponierten Bereich 110a der Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan zu bilden;
    • Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, ein quartäres Ammoniumhydroxid und ein Peroxid;
    • Auftragen der Zusammensetzung auf den exponierten Bereich 110a für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, den exponierten Bereich 110a der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu ätzen und zu entfernen, wobei das Ätzen selektiv das Molybdän oder Titan in Bezug auf den Oxidhalbleiter der Kanalschicht 108 entfernt, wobei die Zusammensetzung umfasst: 2-10 Gew.-% Ammoniak, 0,01-0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid und 0,1-7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • In anderen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Transistors 300 bereit, welches umfasst:
    • Bilden einer Kanalschicht 108 eines Oxidhalbleiters;
    • Abscheiden einer Source/Drain-Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan auf der Kanalschicht 108;
    • Auftragen einer Photolackschicht 112 über der Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan, und dann Mustern und Entwickeln der Photolackschicht 112, um einen exponierten Bereich 110a der Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan zu bilden;
    • Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, ein quartäres Ammoniumhydroxid und ein Peroxid;
    • Auftragen der Zusammensetzung auf den exponierten Bereich 110a für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um den exponierten Bereich 110a der Schicht 110 umfassend Molybdän oder Titan zu ätzen und zu entfernen, wobei das Ätzen selektiv das Molybdän oder Titan in Bezug auf den Oxidhalbleiter entfernt, um eine Source 310s und einen Drain 310d für den Transistor 300 zu bilden, wobei die Zusammensetzung umfasst: 2-10 Gew.-% Ammoniak; 0,01-0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid; 0,1-7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • In einer Ausführungsform zeigt das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von wenigstens 6:1. In einer weiteren Ausführungsform zeigt das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von wenigstens 20:1. In einer weiteren Ausführungsform zeigt das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von wenigstens 100:1. In einer weiteren Ausführungsform zeigt das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von wenigstens 250:1. In einer weiteren Ausführungsform zeigt das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von wenigstens 2500:1. In einer weiteren Ausführungsform zeigt das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von etwa 3000:1. Da die Grenzen der Bereiche und Verhältnisse kombiniert werden können, schließt das Vorangehende beispielsweise eine Selektivität im Bereich von etwa 100:1 bis etwa 3000:1 und ähnliche Kombinationen ein.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst:
    • 2-10 Gew.-% Ammoniak, und in einer Ausführungsform 1-10 Gew.-% Ammoniak;
    • 0,01-0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid; und
    • 0,1-7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung:
    • 3-10 Gew.-% Ammoniak;
    • 0,01-0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid; und
    • 0,1-7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung:
    • 6-8 Gew.-% Ammoniak;
    • 0,05-0,2 M quartäres Ammoniumhydroxid; und
    • 0,5-2 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung:
    • 7 Gew.-% Ammoniak;
    • 0,1 M quartäres Ammoniumhydroxid; und
    • 1 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  • In einer Ausführungsform ist das Peroxid in weniger als einer Hauptmenge vorhanden, d.h. weniger als 50% der zugefügten Agentien, ausschließend das Lösungsmittel, z.B. Wasser.
  • BEISPIELE
  • In einem ersten Testsatz wird die Vergleichsätzrate von Mo bei verschiedenen Kombinationen aus TMAH und Ammoniak in wässrigen Lösungen enthaltend 1 Gew.-% Wasserstoffperoxid getestet, und es wird gefunden, dass die Rate des Mo-Ätzens bei niedrigen Konzentrationen von TMAH hoch ist, und es erscheint abhängig zu sein von der Konzentration von Ammoniak in der Ätzzusammensetzung. In diesen Tests sind für das TMAH in wässrigen NH3-Proben in Tabelle 1 die Ätzzeiten 10, 20, 30 und 60 Sekunden, und für das NH3 in wässrigen TMAH-Proben in Tabelle 2 sind die Ätzzeiten 1, 2, 5, 10 und 10 Minuten für Lösung Nr. 6 und 10, 20, 30, 60 Sekunden und 2, 5 und 10 Minuten für Lösungen mit den Nummern 7-10. TABELLE 1: TMAH in wässrigem NH3
    Beispiel-Nr. TMAH (M) NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Mo-Ätzrate (Å/min)
    1 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 0 7 1 12 5853
    2 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 0,001 7 1 12 5860
    3 0,01 7 1 12,1 5831
    4 0,1 7 1 13 5737
    5 0,5 7 1 13,7 1556
    5A 1,0 7 1 14 260
  • Die optimale Mo-Ätzzusammensetzung wird als diejenige in Beispiel Nr. 4 angesehen. TABELLE 2: NH3 in wässrigem TMAH
    Beispiel-Nr. TMAH (M) NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Mo-Ätzrate (Å/min)
    6 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 0,5 0 1 13,7 179
    7 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 0,5 1 1 13,7 294
    8 0,5 2 1 13,7 464
    9 0,5 4 1 13,7 768
    10 0,5 7 1 13,7 1556
  • In einem zweiten Testsatz wurde die Mo/IGZO-Selektivität bei verschiedenen Kombinationen aus TMAH und Ammoniak in wässrigen Lösungen enthaltend 1 Gew.-% Wasserstoffperoxid bestimmt, wie in der folgenden Tabelle 3 gezeigt ist. In diesen Tests wird gefunden, dass die beste Selektivität mit dem gleichen Ätzmittel wie in Beispiel Nr. 4 gefunden wird, dass die Null-TMAH-Probe Beispiel-Nr. 1 entspricht und dass die 0,5 M TMAH-Probe Beispiel-Nr. 6 entspricht, in Tabelle 1 oben. TABELLE 3: Ätz-Selektivität Mo/IGZO
    TMAH (M) NH3 (Gew.-%) H2HO2 (Gew.-%) pH IGZO-Ätzrate Mo-Ätzrate Ätz-Selektivität IGZO:Mo
    (Ä/min) (Å/min)
    0 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 1 12 900 5853 1:6,5
    0,1 7 1 13 2 5737 1:2870
    0,5 0 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 1 13,7 3 190 1:63
  • In einem dritten Testsatz wurden die Effekte von quartärem Ammonium und Ammoniak auf die Mo-Ätzrate bestimmt. Für diese Tests wurde eine 200 nm-dicke Schicht aus Mo auf einen Siliciumwafer gesputtert, und das Mo-Ätzen wird durch Messen der Bogenresistivität nach Ätzen bei 40°C (Tabelle 4) und 20°C (Tabellen 5 und 6) eingeschätzt. Die folgenden Ergebnisse werden erhalten, erstens unter Verwendung lediglich von wässrigem Ammoniak und Wasserstoffperoxid, wie es in den folgenden Tabellen 4 und 5 gezeigt ist, und dann unter Verwendung von wässrigem TMAH und Wasserstoffperoxid, wie es in der folgenden Tabelle 6 gezeigt ist. TABELLE 4: wässriges NH3 und verschiedene Peroxide bei 40°C
    Beispiel-Nr. NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) H2O (Gew.-%) pH Mo-Ätzrate (Å/min)
    11 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 1,5 91,5 11,93 >12000
    12 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 10,0 83 11,93 >12000
    13 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 5,0 88 11,93 >12000
    14 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 1,0 92 11,93 >12000
    15 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 0 93 11,93 0
    16 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) TMAH 0 11,93 0
  • Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, war bereits nach 10 Sekunden die Bogenresistivität der Proben mit H2O2 in der Größenordnung von 60 Ω/sq, was einer nahezu vollständig geätzten Schicht entspricht. Die Lösungen ohne H2O2 zeigten keine Variation der Bogenresistivität, daher wurde und diese Schichten so beurteilt, überhaupt nicht innerhalb der Ätzzeit geätzt geworden zu sein. Tabelle 5: wässriges NH3 mit variierendem Peroxid bei 20°C
    Beispiel-Nr. NH3 H2O2 H2O pH Mo-Ätzrate
    (Gew.-%) (Gew.-%) (Gew.-% ) (Å/min)
    17 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 0 93 11,9 0
    18 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 0.1 92,9 11,9 600
    19 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 1,00 92 11,9 5660
    20 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 7 5,00 88 11,9 >12000
  • Wie in Tabelle 5 gezeigt ist, kann bei 20°C die Mo-Ätzrate qualitativ bestimmt werden, außer für Lösung mit 5Gew.-% H2O2, da die Schicht vollständig nach 10 Sekunden geätzt ist. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung der H2O2-Konzentration die Mo-Ätzrate erhöht, wie man auch erwarten würde basierend auf der zunehmenden Oxidationsstärke, wenn ein Oxidationsmittel zugegeben wird. Tabelle 6: wässriges TMAH und Peroxid bei 20°C
    Beispiel-Nr. TMAH (M) H2O2 (Gew.-%) pH Mo-Ätzrate (Å/min)
    21 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 8.50E-3 0 11,9 0
    22 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 8.50E-3 0,01 11,9 0
    23 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 8.50E-3 0,10 11,9 13,0
    24 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 8.50E-3 1,00 11,9 1350
    25 (nicht im Bereich der vorliegenden Erfindung) 8.50E-3 5,00 3900
  • Die Ergebnisse in Tabelle 6 zeigen, dass eine Zunahme der H2O2-Konzentration die Mo-Ätzrate erhöht, wie man erwarten würde basierend auf der Zunahme des Oxidationsstärke wenn ein Oxidationsmittel zugegeben wird. Vergleichend die NH3- und TMAH-Lösungen weisen die NH3-Lösungen eine höhere Mo-Ätzrate auf.
  • In einem vierten Testsatz wurde eine Anzahl von unterschiedlichen quartären Ammoniumhydroxiden getestet, um die Mo-Ätzrate bei zwei unterschiedlichen Konzentrationen der quartären Ammoniumhydroxide zu bestimmen. Für diese Tests wurde eine 200 nm dicke Schicht aus Mo auf einen Siliziumwafer gesputtert, und das Mo-Ätzen wird durch Messen der Bogenresistivität nach Ätzen bei 20°C eingestuft. Die folgenden Ergebnisse werden erhalten, wie sie Tabellen 7 und 8 gezeigt sind. Tabelle 7: Effekt von unterschiedlichen quartären Ammoniumverbindungen auf die Mo-Ätzrate.
    Beispiel-Nr. Quartäres Ammonium QOH (M) NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Mo-Ätzrate (Å/min)
    26 TMAH 0,1 7 1 13 5737
    27 TEAH 0,1 7 1 13 5760
    28 DMDP 0,1 7 1 13 5580
    29 BnTMAH 0,1 7 1 13 5601
    30 AdamantylTMAH 0,1 7 1 13 5541
    31 ETMAH 0,1 7 1 13 5416
    TMAH = Tetramethylammoniumhydroxid
    TEAH = Tetraethylammoniumhydroxid
    DMDP = Dimethyldipropylammoniumhydroxid
    BnTMAH = Benzyltrimethylammoniumhydroxid
    AdamantylTMAH = Adamantyltrimethylammoniumhydroxid
    ETMAH = Ethyltrimethylammoniumhydroxid
  • Wie in Tabelle 7 gezeigt ist, wird bei 0,1 M QOH, 7 Gew.-% NH3 und 1 Gew.-% H2O2 die Mo-Ätzrate nicht durch die molekulare Struktur des quartären Ammoniumkations beeinflusst, sie ist in allen Fällen hoch. Tabelle 8: Effekt von unterschiedlichen quartären Ammoniumverbindungen auf Mo-Ätzrate
    Beispiel-Nr. Quartäres Ammonium QOH (M) NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Mo-Ätzrate (Å/min)
    32 TMAH 0,5 7 1 13,7 1556
    33 TEAH 0,5 7 1 13,7 914
    34 DMDP 0,5 7 1 13,7 462
    35 BnTMAH 0,5 7 1 13,7 632
    36 AdamantylTMAH 0,5 7 1 13,7 517
    37 ETMAH 0,5 7 1 13,7 636
  • Wie in Tabelle 8 gezeigt ist, wird bei 0,5 M QOH, 7 Gew.-% NH3 und 1 Gew.-% H2O2 die Mo-Ätzrate durch die molekulare Struktur des quartären Ammoniumkations nicht beeinflusst.
  • In einem weiteren Testsatz werden zwei zusätzliche quartäre Ammoniumhydroxide beim Mo-Ätzen getestet, mit variierenden Konzentrationen des Hydroxids und des Ammoniaks. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9: Effekt von unterschiedlichen quartären Ammoniumverbindungen und unterschiedlichen Ammoniakkonzentrationen auf Mo-Ätzrate
    Beispiel-Nr. Quartäres Ammonium QOH (M) NH3 Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Mo-Ätzrate (Ä/min)
    38 Cholin OH 0,1 7 1 13 5579
    39 (nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) Cholin OH 0,5 0 1 13,7 197
    40 Cholin OH 0,5 4 1 13,7 391
    41 Cholin OH 0,5 7 1 13,7 648
    42 TBAH 0,1 7 1 13 5328
    43 (nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) TBAH 0,5 0 1 13,7 65
    44 TBAH 0,5 7 1 13,7 773
    TBAH = Tetratbutylammoniumhydroxid
    Cholin-OH = Trimethylethanolammoniumhydroxid
  • Wie in Tabelle 9 gezeigt ist, wird die höchste Mo-Ätzrate mit 0,1 M quartärem Ammoniumhydroxid, 7 Gew.-% Ammoniak und 1 Gew.-% Wasserstoffperoxid erhalten.
  • Wie bei anderen Tests beobachtet, ist die Mo-Ätzrate unabhängig von den Kationen bei diesen Konzentrationen, jedoch reduziert eine höhere Konzentration des quartären Ammoniumhydroxids oder eine niedrige Konzentration von Ammoniak die Mo-Ätzrate.
  • In einem weiteren Testsatz wird die Kupfer-Ätzrate unter Verwendung von 0,1 M TMAH, 1 Gew.-% Wasserstoffperoxid und entweder 0 oder 7 Gew.-% Ammoniak bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt. Tabelle 10: Cu-Ätzrate
    Beispiel-Nr. Quartäres Ammonium QOH (M) NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Cu-Ätzrate (Å/min)
    45(nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) TMAH 0,1 0 1 13 0
    46 TMAH 0,1 7 1 13 22600
    47 (nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) TMAH 0,5 0 1 13,7 0
    48 TMAH 0,5 7 1 13,7 22600
  • Wie in Tabelle 10 gezeigt ist, wird Cu äußerst schnell mit Lösungen geätzt, die 7 Gew.-% NH3 enthalten. Die Ätzrate ist so hoch, dass innerhalb weniger Sekunden eine 200 nm Cu-Schicht vollständig geätzt ist.
  • In einem weiteren Testsatz wird die Aluminium-Ätzrate unter Verwendung von 0,1 M TMAH 1 Gew.-% Wasserstoffperoxid und entweder 0 oder 7 Gew.-% Ammoniak bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt. Tabelle 11: Al-Ätzrate
    Beispiel-Nr. Quartäres Ammonium QOH (M) NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Al-Ätzrate (Å/min)
    49 (nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) TMAH 0,1 0 1 13 275
    50 TMAH 0,1 7 1 13 315
    51 (nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) TMAH 0,5 0 1 13,7 880
    52 TMAH 0,5 7 1 13,7 880
  • Wie in Tabelle 11 gezeigt, erhöht sich die Al-Ätzrate für Ätzmittel mit einer höheren Konzentration von TMAH. Bei 0,1 M TMAH erhöht die Zugabe von NH3 die Ätzrate, wohingegen bei 0,5 M TMAH die Al-Ätzrate durch die NH3-Konzentration unbeeinflusst bleibt. Dies scheint nahezulegen, dass bei 0,5 M TMAH die Ätzrate reduktionsratenabhängig ist und die Oxidationsrate die Gesamtätzrate nicht begrenzt. Bei 0,1 M scheint es genau das Gegenteil zu sein, wo die Zugabe von NH3, das als ein gutes Komplexierungsmittel bekannt ist, die Oxidationsrate erhöhen kann und daher oxidationsratenabhängig ist.
  • In einem weiteren Testsatz wird die Titan-Ätzrate unter Verwendung von 0 oder 0,1 M TMAH, 16,67 oder 6,67 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 6,44 Gew.-% bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 12 gezeigt. Tabelle 12: Ti-Ätzrate
    Beispiel-Nr. Quartäres Ammonium QOH (M) NH3 (Gew.-%) H2O2 (Gew.-%) pH Ti-Ätzrate (Å/min)
    53 (nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) TMAH 0 6,44 16,67 11,9 495
    54 (nicht im Bereich der vorliegend en Erfindung) TMAH 0 6,44 6,67 13 246
    55 TMAH 0,1 6,44 6,67 13,7 256
  • Wie in Tabelle 12 gezeigt ist, ist die Ti-Ätzrate tatsächlich höher, wenn kein quartäres Ammoniumhydroxid mit einer hohen Konzentration an Wasserstoffperoxid vorhanden ist, und wenn die Wasserstoffperoxidkonzentration geringer ist, ist die Ti-Ätzrate die gleiche mit oder ohne das quartäre Ammoniumhydroxid. Angenommen, dass die Gegenwart des quartären Ammoniumhydroxids einen schützenden Effekt für das IGZO gezeigt hat, erscheint es jedoch, dass Ti effektiv und selektiv weggeätzt werden kann, und dass die Selektivität, die durch die vorliegenden Erfindung gezeigt wird, erhalten werden kann, wenn eine Ti-Schicht auf IGZO geätzt und entfernt wird.
  • Während die Prinzipien der Erfindung in Bezug auf bestimmte besondere Ausführungsformen erklärt worden ist, welche zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt werden, ist es zu verstehen, dass zahlreiche Modifikationen Fachleuten auf dem Gebiet beim Lesen der Beschreibung offensichtlich werden. Daher ist es zu verstehen, dass die hierin offenbarte Erfindung beabsichtigt ist, um solche Modifikationen abzudecken, um innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche zu liegen. Der Umfang der Erfindung wird lediglich durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims (10)

  1. Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan in Bezug auf einen Oxidhalbleiterfilm, welches umfasst: Bereitstellen eines Substrats umfassend eine Schicht eines Oxidhalbleiters und eine Schicht umfassend Molybdän oder Titan auf der Schicht des Oxidhalbleiters; Bearbeiten des Substrats durch Auftragen eines Photolacks über der Schicht umfassend Molybdän oder Titan und dann Mustern und Entwickeln der Photolackschicht, um einen exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu bilden; Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, ein quartäres Ammoniumhydroxid und ein Peroxid; und Auftragen der Zusammensetzung auf den exponierten Bereich für eine Zeit, die ausreichend ist, um den exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu ätzen und zu entfernen, wobei das Ätzen selektiv das Molybdän oder Titan in Bezug auf den Oxidhalbleiter entfernt, wobei die Zusammensetzung umfasst: 2-10 Gew.-% Ammoniak; 0,01 - 0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid; und 0,1 - 7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von wenigstens 6:1 zeigt.
  3. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der Oxidhalbleiter IGZO oder ITZO umfasst.
  4. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Schicht umfassend Molybdän oder Titan ferner eine Schicht aus Aluminium oder eine Schicht aus Kupfer auf der Schicht aus Molybdän oder Titan auf der Schicht des Oxidhalbleiters umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schicht umfassend Molybdän oder Titan ferner eine zweite Schicht aus Molybdän oder Titan auf der Schicht aus Aluminium oder auf der Schicht aus Kupfer umfasst, bildend ein Mo/Al/Mo-Sandwich, ein Mo/Cu/Mo-Sandwich, ein Ti/Al/Ti-Sandwich oder ein Ti/Cu/Ti-Sandwich.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Transistors, welches umfasst: Bilden einer Kanalschicht eines Oxidhalbleiters; Abscheiden einer Source/Drain-Schicht umfassend Molybdän oder Titan auf der Kanalschicht; Auftragen einer Photolackschicht über der Schicht umfassend Molybdän oder Titan und dann Mustern und Entwickeln der Photolackschicht, um einen exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu bilden; Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, ein quartäres Ammoniumhydroxid und ein Peroxid; und Auftragen der Zusammensetzung auf den exponierten Bereichen für eine Zeit, die ausreichend ist, um den exponierten Bereich der Schicht umfassend Molybdän oder Titan zu ätzen und zu entfernen, wobei das Ätzen selektiv das Molybdän oder Titan in Bezug auf den Oxidhalbleiter entfernt, um eine Source und ein Drain für den Transistor zu bilden, wobei die Zusammensetzung umfasst: 2-10 Gew.-% Ammoniak; 0,01-0,5 M quartäres Ammoniumhydroxid; 0,1-7 Gew.-% Wasserstoffperoxid.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das selektive Ätzen eine Metall/Oxidhalbleiter-Selektivität von wenigstens 6:1 zeigt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-7, wobei der Oxidhalbleiter IGZO oder ITZO umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, wobei die Schicht umfassend Molybdän oder Titan ferner eine Schicht aus Aluminium oder eine Schicht aus Kupfer auf der Schicht aus Molybdän oder Titan auf der Schicht des Oxidhalbleiters umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Schicht umfassend Molybdän oder Titan ferner eine zweite Schicht aus Molybdän oder Titan auf der Schicht aus Aluminium oder auf der Schicht aus Kupfer umfasst, ausbildend ein Mo/Al/Mo-Sandwich, ein Mo/Cu/Mo-Sandwich, ein Ti/Al/Ti-Sandwich oder ein Ti/Cu/Ti-Sandwich.
DE112015000396.7T 2014-01-14 2015-01-13 Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan auf einem Oxidhalbleiterfilm und Verfahren zur Herstellung eines Transistors Active DE112015000396B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461927346P 2014-01-14 2014-01-14
US61/927,346 2014-01-14
PCT/US2015/011130 WO2015108842A1 (en) 2014-01-14 2015-01-13 Selective metal/metal oxide etch process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112015000396T5 DE112015000396T5 (de) 2016-09-22
DE112015000396B4 true DE112015000396B4 (de) 2020-07-09

Family

ID=52432976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112015000396.7T Active DE112015000396B4 (de) 2014-01-14 2015-01-13 Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan auf einem Oxidhalbleiterfilm und Verfahren zur Herstellung eines Transistors

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10297465B2 (de)
JP (1) JP6258512B2 (de)
KR (1) KR101822831B1 (de)
CN (1) CN105899713B (de)
DE (1) DE112015000396B4 (de)
GB (1) GB2537549B (de)
HK (1) HK1222892A1 (de)
TW (1) TWI640654B (de)
WO (1) WO2015108842A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105960700B (zh) * 2014-02-17 2020-11-20 三菱瓦斯化学株式会社 包含铟、锌、锡及氧的氧化物的蚀刻用液体组合物及蚀刻方法
TWI808965B (zh) * 2017-03-31 2023-07-21 日商關東化學股份有限公司 鈦層或含鈦層的蝕刻液組成物以及蝕刻方法
CN111834216B (zh) * 2019-04-15 2022-07-15 中国科学院物理研究所 一种制备纳米尺寸金属薄膜图形的方法
JP2024508787A (ja) * 2021-02-24 2024-02-28 アイメック・ヴェーゼットウェー モリブデンをエッチングする方法
WO2023239837A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-14 Entegris, Inc. Cleaning composition with molybdenum etching inhibitor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090176363A1 (en) 2007-11-22 2009-07-09 Dong-Min Kang Etching composition for an under-bump metallurgy layer and method of forming a bump structure using the same
JP2010232486A (ja) 2009-03-27 2010-10-14 Nagase Chemtex Corp エッチング用組成物
US20100320457A1 (en) 2007-11-22 2010-12-23 Masahito Matsubara Etching solution composition
US20110230053A1 (en) 2007-12-21 2011-09-22 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Etching agent, etching method and liquid for preparing etching agent

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393386A (en) * 1992-12-28 1995-02-28 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Method for preparing aqueous quaternary ammonium hydroxide solution
JP2001284450A (ja) * 2000-04-03 2001-10-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
US8338087B2 (en) * 2004-03-03 2012-12-25 Advanced Technology Materials, Inc Composition and process for post-etch removal of photoresist and/or sacrificial anti-reflective material deposited on a substrate
US20090114619A1 (en) * 2005-11-18 2009-05-07 Mitsubishi Gas Chemical Company Inc. Wet etching method and wet etching apparatus
KR101213707B1 (ko) * 2008-07-08 2012-12-18 엘지디스플레이 주식회사 폴리실리콘 박막트랜지스터 및 그 제조방법
US8980121B2 (en) * 2010-01-28 2015-03-17 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Etching liquid for a copper/titanium multilayer thin film
US9365770B2 (en) * 2011-07-26 2016-06-14 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Etching solution for copper/molybdenum-based multilayer thin film
WO2014054428A1 (ja) * 2012-10-01 2014-04-10 シャープ株式会社 半導体装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090176363A1 (en) 2007-11-22 2009-07-09 Dong-Min Kang Etching composition for an under-bump metallurgy layer and method of forming a bump structure using the same
US20100320457A1 (en) 2007-11-22 2010-12-23 Masahito Matsubara Etching solution composition
US20110230053A1 (en) 2007-12-21 2011-09-22 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Etching agent, etching method and liquid for preparing etching agent
JP2010232486A (ja) 2009-03-27 2010-10-14 Nagase Chemtex Corp エッチング用組成物

Also Published As

Publication number Publication date
HK1222892A1 (zh) 2017-07-14
TW201534764A (zh) 2015-09-16
US10297465B2 (en) 2019-05-21
KR20160105478A (ko) 2016-09-06
JP6258512B2 (ja) 2018-01-10
WO2015108842A1 (en) 2015-07-23
CN105899713A (zh) 2016-08-24
KR101822831B1 (ko) 2018-01-29
US20160322236A1 (en) 2016-11-03
JP2017505990A (ja) 2017-02-23
DE112015000396T5 (de) 2016-09-22
GB2537549A (en) 2016-10-19
CN105899713B (zh) 2018-01-12
GB2537549B (en) 2021-06-16
GB201611892D0 (en) 2016-08-24
TWI640654B (zh) 2018-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112015000396B4 (de) Verfahren zum selektiven Ätzen von Molybdän oder Titan auf einem Oxidhalbleiterfilm und Verfahren zur Herstellung eines Transistors
DE102015116395B4 (de) Dünnfilmtransistor-substrat und displayvorrichtung, welche diese verwendet
DE19951055B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Substrats für elektronische Vorrichtungen unter Verwendung eines Ätzmittels
DE1614540C3 (de) Halbleiteranordnung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102008006524B4 (de) Finnenverbindung für Multi-Gate-Feldeffekt-Transistoren
CN102473730B (zh) 布线构造及其制造方法、以及具备布线构造的显示装置
DE112015005620B4 (de) Dünnschichttransistorarraysubstrat
DE102014205131B4 (de) Substrat für ein TFT-Array, Herstellungsverfahren davon und Bildschirm
DE112010003143T5 (de) Halbleitervorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, und Anzeigevorrichtung
DE60037707T2 (de) Herstellungsverfahren für dünnfilmtransistoren
DE102014118443A1 (de) Array-Substrat, Verfahren zu dessen Herstellung und Flüssigkristallanzeigefeld
EP3013999B1 (de) Metalloxid-prekursoren, sie enthaltende beschichtungszusammensetzungen, und ihre verwendung
DE112010004400B4 (de) Bildung von Nickelsilicid mit Gestaffelter PT-Zusammensetzung
DE19842419A1 (de) Verfahren zum Bilden von Halbleiterelementen mit einem Schritt, Filmstruktur vom Substrat zu trennen
DE102013208317A1 (de) Verfahren zum Ausbilden einer Leitung, Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102011084145A1 (de) Verfahren zur Herstellung von hochperformanten und elektrisch stabilen, halbleitenden Metalloxidschichten, nach dem Verfahren hergestellte Schichten und deren Verwendung
DE112017004841T5 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE2225374B2 (de) Verfahren zum herstellen eines mos-feldeffekttransistors
DE112017004423T5 (de) Aktivmatrixsubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2011023369A1 (de) Dünnschichttransistor (tft ) mit kupferelektroden
DE4321590A1 (de) Dünnschicht-Transistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1917995B2 (de) Verfahren zur bildung eines isolierfilmes und danach hergestelltes halbleiterelement
DE19729176C2 (de) Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit aktiver Matrix und Struktur der mit diesem Herstellungsverfahren hergestellten Flüssigkristallanzeige
DE2422970C3 (de) Verfahren zum chemischen Niederschlagen von Silicium-Dioxyd-Filmen aus der Dampfphase
DE2837433A1 (de) Fluessigkristall-anzeigetafel in matrixanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final