JP2011049508A - 等方性銅エッチングのためのエッチング調合物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】銅をエッチングする調合物は、水溶液を含み、水溶液は、(a)ジアミン、トリアミン、および、テトラミンからなるグループから選択される二座配位子、三座配位子、四座配位子の錯化剤、および、(b)酸化剤を含む。水溶液のpHは、5から12である。一実施形態では、エッチ液は、pH約6から10のエチレンジアミン(EDA)および過酸化水素を含む。銅層の実質的な表面を粗くせずに高速で銅をエッチングすることができる(例えば少なくとも約1,000Å/分)溶液が提供される。調合物は、半製品の半導体デバイスから銅を除去する(例えば銅積載部分をエッチングする)のに特に有益に用いられる。
【選択図】図2
Description
[実験]
銅エッチング組成物における配位子の比較
(a)エチレンジアミン(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH8.9、20℃。
この溶液は、4600Å/分という非常に高いエッチ速度を示し、かつ、優れた等方性を示した。6900Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は131%であった(エッチング前は134%)。
(b)グリシン(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH8.9、20℃。
この溶液は、エッチ速度1580Å/分であり、等方性を示した。エッチ速度はEDAに比べて遅い。1053Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は140%であった(エッチング前は134%)。
(c)過硫酸アンモニウム(0.066M)、過酸化水素なし、pH2.6、20℃。
この低pH(酸性)エッチ液は、エッチ速度1849Å/分であったが、エッチング後の銅表面の粗さが高かった。1849Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は、わずか61%であった(エッチング前は134%)。マットな仕上げが観察された。
(d)過硫酸アンモニウム(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH3.6、20℃。
この低pHエッチ液は、エッチ速度1163Å/分であったが、エッチング中および後において銅表面に赤/茶の酸化物が得られた。1163Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率はたったの8.8%であった(エッチング前は134%)。
(e)過硫酸アンモニウム(0.066M)、過酸化水素なし、pH8.9、20℃。
このエッチ液は、エッチ速度が613Å/分であり、エッチング後、銅表面に赤/茶の酸化物が得られた。429Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は52%であった(エッチング前は134%)。
(f)水酸化アンモニウム(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH8.9、20℃。
このエッチ液は、エッチ速度が53Å/分であり、エッチング後、銅表面に赤/茶の酸化物が得られた。53Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は68%であった(エッチング前は134%)。
(g)EDTA(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH8.9、20℃。
エッチ液を含有したこのエチレンジアミン四酢酸(EDTA)は、エッチ速度がたったの5Å/分であった。5Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は135%であった(エッチング前は134%)。表面との相互作用はほとんどなかった(すなわち金属除去または被膜形成がほとんどない)。
(h)クエン酸(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH8.9、20℃。
このエッチ液では測定可能なエッチングは全く認められなかった。
(i)シュウ酸(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH8.9、20℃。このエッチ液でも測定可能なエッチングは全く認められなかった。
(j)酢酸アンモニウム(0.066M)、H2O2(1.06M)、pH9.6、20℃。
このエッチ液は、エッチ速度が429Å/分であり、エッチング後、銅表面に赤/茶の酸化物が得られた。429Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は13%であった(エッチング前は134%)。
ケミカルエッチングとエッチ速度との依存関係を表す棒グラフが図2に示されている。
EDAおよびH 2 O 2 含有エッチ液
アミノ基を含有する他の錯化剤を含むエッチ液
(a)N−メチルエチレンジアミン(0.066M)、H2O2(1.00M)、pH8.9、20℃。
この溶液は、1575Å/分というかなりのエッチ速度および等方性を示した。1575Åの除去毎のエッチング後の銅表面の反射率は127%であった(エッチング前は134%)。
(b)サルコシン(0.066M)、H2O2(1.00M)、pH8.9、20℃。
この溶液は、11.5Å/分のエッチ速度を示した。
(c)タウリン(0.066M)、H2O2(1.00M)、pH8.9、20℃。
この溶液は、12Å/分のエッチ速度を示した。
(d)エタノールアミン(0.066M)、H2O2(1.00M)、pH8.9、20℃。
この溶液は、感知できるほどのエッチングを示さなかった。
Claims (27)
- 水溶液を含むウェットエッチング調合物であって、前記水溶液は、
(a)ジアミン、トリアミン、および、テトラミンからなるグループから選ばれる二座配位子、三座配位子、または、四座配位子の錯化剤と、
(b)酸化剤と、
を備え、
エッチ液のpHは、約7から10.5であり、前記エッチング調合物は、銅を1,000Åエッチングする毎に、エッチングされた銅表面の反射率が15%以下にならないように等方性にエッチングすることができる、
ウェットエッチング調合物。 - 前記ウェットエッチング調合物は、少なくとも約1,000Å/分のエッチ速度で銅をエッチングすることができる、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記ウェットエッチング調合物は、エッチングされた銅領域の表面粗さを増大させずに、基板から少なくとも約1,000Åの銅を除去することができる、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記酸化剤は、過酸化水素(H2O2)を含む、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記錯化剤は、ジアミンを含む、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記ジアミンは、エチレンジアミン(H2NCH2CH2NH2)、および、N−メチルエチレンジアミン(H3CNHCH2CH2NH2)の少なくとも1つである、請求項5に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記錯化剤は、トリアミンを含む、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記トリアミンは、ジエチレントリアミン(H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2)である、請求項7に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記錯化剤は、テトラミンを含む、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記テトラミンは、トリス(2−アミノエチル)アミン(N(CH2CH2NH2)3)である、請求項9に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記水溶液は、エチレンジアミン、および、過酸化水素を含む、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記ウェットエッチング調合物は、pHアジャスタを含む、請求項1に記載のウェットエッチング調合物。
- 前記pHアジャスタは、硫酸を含む、請求項12に記載のウェットエッチング調合物。
- 銅領域を含む半製品の半導体基板における銅含有部分をエッチングする方法であって、
(a)露出した銅領域を有する前記半製品の半導体基板を収容する段階と、
(b)前記半製品の半導体基板と、pH約5から12のウェットエッチ液とを接触させることにより、前記半製品の半導体基板上の銅をエッチングする段階と、
を備え、
前記ウェットエッチ液は、
(i)ジアミン、トリアミン、および、テトラミンからなるグループから選ばれる二座配位子、三座配位子、または、四座配位子の錯化剤と、
(ii)酸化剤と、
を含み、
前記基板と接触させることは、前記ウェットエッチ液を回転する基板に吹き付けること、接触スピン、および、前記基板と前記ウェットエッチ液とを薄膜リアクタ内で接触させること、からなるグループから選ばれる、
方法。 - 前記ウェットエッチ液は、pHアジャスタをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記錯化剤は、ジアミンを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記ジアミンは、エチレンジアミン(H2NCH2CH2NH2)、または、N−メチルエチレンジアミン(H3CNHCH2CH2NH2)からなるグループから選ばれる、請求項14に記載の方法。
- 前記ウェットエッチ液は、エチレンジアミン、および、過酸化水素を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記ウェットエッチ液は、pHアジャスタをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ウェットエッチ液は、約6から10のpHを有する、請求項19に記載の方法。
- 前記錯化剤は、トリアミンおよびテトラミンからなるグループから選ばれる、請求項14に記載の方法。
- エッチングされた前記銅領域は、銅積載部分を有する、請求項14に記載の方法。
- 前記銅は、少なくとも約1,000Å/分の速度でエッチングされる、請求項14に記載の方法。
- 前記エッチングする段階は、略等方的に行われる、請求項14に記載の方法。
- 前記ウェットエッチ液の前記pHを上昇させることにより、前記エッチングする段階を停止させる段階をさらに備える、請求項14に記載の方法。
- 前記ウェットエッチ液の前記pHを上昇させることは、前記ウェットエッチ液に塩基性pHアジャスタを添加することを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記接触させることは、前記ウェットエッチ液を前記回転する基板に吹き付けることを含む、請求項14に記載の方法。
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