JP2022512386A - ルテニウムエッチング組成物及び方法 - Google Patents

ルテニウムエッチング組成物及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022512386A
JP2022512386A JP2021533484A JP2021533484A JP2022512386A JP 2022512386 A JP2022512386 A JP 2022512386A JP 2021533484 A JP2021533484 A JP 2021533484A JP 2021533484 A JP2021533484 A JP 2021533484A JP 2022512386 A JP2022512386 A JP 2022512386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydroxide
composition
amount
composition according
component
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.)
Granted
Application number
JP2021533484A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7269348B2 (ja
Inventor
スティーブン リッピー,
エマニュエル アイ. クーパー,
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.)
Entegris Inc
Original Assignee
Entegris 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 Entegris Inc filed Critical Entegris Inc
Publication of JP2022512386A publication Critical patent/JP2022512386A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7269348B2 publication Critical patent/JP7269348B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23FNON-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
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/34Alkaline compositions for etching copper or alloys thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/06Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23FNON-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
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • C23F1/30Acidic compositions for etching other metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23FNON-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
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/38Alkaline compositions for etching refractory metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23FNON-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
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/40Alkaline compositions for etching other metallic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604Chemical etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment 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
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment 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
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134Physical 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/02Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an alkali metal hydroxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

本発明は、ルテニウム及び/又は銅を選択的にエッチングするのに有用な組成物を提供する。組成物が、特定の過ヨウ素酸塩化合物、アルキルアンモニウム又はアルキルホスホニウム水酸化物、炭酸塩又は重炭酸塩緩衝液、及び水を含み、組成物のpHが、約9~約12.5である。本発明の組成物は、本発明の方法において効果的に利用され、誘電体のエッチング速度(<2Å/分)を最小限に抑えながら、同様の速度、すなわち、>20Å/分でCu及びRuをエッチングすることができることが分かった。【選択図】図1

Description

本発明は、電子化学の分野に属する。特に、ルテニウム及び/又は銅を選択的にエッチングするための組成物及び方法に関する。
ダイナミックランダムアクセス(DRAM)メモリデバイスにおいて、金属-絶縁体-金属(MIM)キャパシタは、ルテニウムなどの貴金属を使用して製造された底部電極を有する。その電気的性能を考慮すると、ルテニウムはまた、銅相互接続のための銅拡散障壁材料として機能することが分かっている。
ルテニウムは一般にエッチング困難なRuO酸化物膜で自己被覆されているため、ルテニウムの単離及び平坦化には問題がある。そのエッチングには強力な酸化剤を必要とするが、これはRu及びRuOを揮発性及び毒性酸化物RuOに変換する傾向がある。このようにして形成されたRuO蒸気は、有機材料と反応してRuO粒子を生成する。これらの特性は、ルテニウムの不揮発性オキシアニオンのみを形成するために、ルテニウムを安全にエッチングすることができるpHの範囲を9以上、好ましくは10以上に制限する。
本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されている通りである。第1の態様では、本発明は、
(i)オルト過ヨウ素酸(HIO)若しくはメタ過ヨウ素酸(HIO)又はそれらの塩から選択される1つ又は複数の七価のヨウ素オキソ酸と、
(ii)アルキルアンモニウム水酸化物化合物又はアルキルホスホニウム水酸化物化合物と、
(iii)水とを含み、
上記組成物が、約9~約12.5のpHを有する、組成物を提供する。本発明の組成物では、過ヨウ素酸が酸化剤として利用される。過ヨウ素酸は、2つの主な形態、オルト過ヨウ素酸(HIO)及びメタ過ヨウ素酸(HIO)で存在し、両方の形態が、上記成分(i)としての使用が考えられる。また、他の遭遇するオキソ酸としては、HIO、H及びH14又はそれらの塩を挙げることができる。以下の実施例では、オルト過ヨウ素酸を利用した。別の実施形態では、組成物は、(iv)炭酸塩/重炭酸塩緩衝化合物を更に含む。本発明の組成物は、本発明の方法において効果的に利用され、誘電体のエッチング速度(<2Å/分)を最小限に抑えながら、同様の速度、すなわち、>20Å/分でCu及びRuをエッチングすることができることが分かった。
図1は、XRF(X線蛍光対分単位の実行時間)によって決定されるオングストロームでのCu厚み損失のプロットである。試験した組成物は、過ヨウ素酸(HIO)2.108%、水酸化テトラメチルアンモニウム水酸化物3.494%、及びCO 0.475%であった(以下の配合例8)。
本明細書で使用される場合、「マイクロ電子デバイス」は、マイクロ電子、集積回路、又はコンピュータチップ用途で使用するために製造された、DRAM 3D NAND構造、フラットパネルディスプレイ、及び微小電気機械システム(MEMS)を含む半導体基板に対応する。「マイクロ電子デバイス」という用語は、決して限定することを意味するものではなく、負チャネル金属酸化膜半導体(nMOS)及び/又は正チャネル金属酸化膜半導体(pMOS)トランジスタを含み、最終的にマイクロ電子デバイス又はマイクロ電子アセンブリになる任意の基板を含むことを理解されたい。
本明細書で使用される場合、「約」は、記載された値の+/-5%に対応することが意図されている。
本発明の組成物は、以下により詳細に記載されるように、多種多様な特定の配合で具体化され得る。
組成物の特定の実施形態において、成分(i)が、約0.01~20重量パーセントの量で存在し、成分(ii)が、約0.02~40重量パーセントの量で存在し、(i)、(ii)成分(iii)の合計は100パーセントである。
組成物の特定の実施形態において、成分(i)が、約0.5~10重量パーセントの量で存在し、成分(ii)が、約1~20重量パーセントの量で存在し、(i)、(ii)成分(iii)の合計は100パーセントである。
組成物の特定の実施形態では、成分(i)が、約1~5重量パーセントの量で存在し、成分(ii)は、約2~10重量パーセントの量で存在し、(i)、(ii)成分(iii)の合計は100パーセントである。
特定の実施形態では、組成物は、
約0.01~5重量パーセント、0.1~2重量パーセント、又は0.2~1重量パーセントの量の(iv)炭酸塩/重炭酸塩緩衝化合物を更に含み、(i)、(ii)、(iii)、及び(iv)の合計が、100パーセントである。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈上他に明確に指示されない限り、それらの複数の指示対象を含む。「含有する(containing)」又は「含む(including)」という用語は、「含む(comprising)」という用語と同義であることを意図し、少なくとも指定された化合物、要素、粒子、又は方法工程などが、組成物又は物品又は方法中に存在することを意味する。しかし、他の化合物、材料、粒子、方法工程などが特許請求の範囲で明示的に除外されない限り、指定されたものと同じ機能を有する場合であっても、他の化合物、材料、粒子、方法工程などの存在を除外しない。
本発明の組成物において、アルキルアンモニウム(又はアルキルホスホニウム)過ヨウ素酸塩種は、通常、pHが所望のレベルに調整されるので、過ヨウ素酸(成分(i))と共に過剰のアルキルアンモニウム水酸化物又はアルキルホスホニウム水酸化物を使用しながら、in situで形成される。あるいは、本発明の別の実施形態では、過ヨウ素酸塩は、pHを所望のレベルに調整するために、純粋な形態で、又は過ヨウ素酸、水、及びアルキルアンモニウム水酸化物などの塩基から作られた溶液として、添加することができる。簡便には、炭酸塩/重炭酸塩緩衝系を利用して、溶液にCOを散布しながら水性組成物を安定化することができる。あるいは、一旦、溶解したCOを含有する水を所望の濃度で添加することができる。炭酸塩緩衝液の使用は、(酸化可能な)アミン緩衝液との潜在的な非相溶性を有利に回避する。あるいは、アルキルアンモニウム水酸化物又はアルキルホスホニウム水酸化物の炭酸塩及び/又は重炭酸塩を利用し、そのような種を固体又は液体として組成物に添加することができる。アルキルホスホニウム水酸化物化合物は、式HxN(P)Ryを有することができ、式中、x+y=4であり、y>0である。
一実施形態では、組成物は、(出発物質として)水約93.923%、水酸化テトラメチルアンモニウム3.494%、HIO 2.108%、CO 0.475%を含み、約10.8のpHを有する。別の実施形態では、組成物は、水約94重量パーセント、水酸化テトラメチルアンモニウム3.5重量パーセント、及び炭酸塩/重炭酸塩緩衝化合物約0.5重量パーセントを含む。
本発明者らは、そのような組成物が、有毒で揮発性のRuO蒸気の形成を回避するのに十分に塩基性であり、過ヨウ素酸塩とのそのCu3+可溶型錯体としてCuを溶解する傾向がある一方で、>20Å/分でルテニウムを酸化するのに十分に活性である(Ruエッチング速度はpHの上昇と共に低下する)ことを見出した。本発明のプロセスの実施において、上記の範囲内でpHを変化させることによって、RuとCuとの間のエッチング速度を変化させることを選択することができ、Ruは9に近いより低いpHで優先的にエッチングされ、Cuは11に近いより高いpHで優先的にエッチングされる。更に、本発明者らは、組成物のpHが十分に低く、PETEOSエッチング速度が、<1Å/分であり、OSGエッチング速度が非常に低い(~約6Å/分)ことを見出した。
エッチング用途では、組成物は、ルテニウム及び/又は銅材料をその上に有するマイクロ電子デバイスの表面に任意の適切な方法で、例えば、デバイスの表面に組成物を噴霧することによって、ルテニウム及び銅を含むデバイスを(除去組成物の静的又は動的体積に)浸漬することによって適用される。一実施形態では、マイクロ電子デバイスの表面への除去組成物の適用は、撹拌を制御され、それにより、組成物は、上記組成物を収容する容器を通って循環される。
本明細書で定義されるように、「バリア材料」という用語は、金属ライン(例えば、銅相互接続)を封止して上記金属(例えば、銅)の誘電材料内への拡散を最小限に抑えるために当該技術分野で使用される任意の材料に対応する。好ましいバリア層材料には、タンタル、チタン、ルテニウム、ハフニウム、タングステン、及び他の高融点金属並びにそれらの窒化物及びケイ化物が含まれる。
ルテニウム及び/又は銅材料をその上に有するマイクロ電子デバイス構造体から除去するための本発明の組成物の使用において、組成物は、通常、これらに限定されないが、バッチエッチングの場合には約20℃~約90℃、又は別の実施形態では、単一ウェハツールエッチングの場合には約50℃~約90℃の範囲の温度を含む十分な条件で、一実施形態では、単一ウェハツールについて約1分~約200分、一実施形態では約15分~約100分、又は約1分~約2分の十分な時間、マイクロ電子デバイス構造体と接触される。そのような接触時間及び温度は例示であり、本発明の実施範囲内で、デバイス構造からルテニウム及び/又は銅材料を少なくとも部分的に除去するのに有効な任意の他の適切な時間及び温度条件を使用することができる。
pH約9~約12.5を達成するために、組成物の成分(ii)を過剰に添加し、式NROHを有するアルキルアンモニウム水酸化物化合物とすることができ、式中、R、R、R、及びRは、互いに同じであっても異なっていてもよく、水素、直鎖又は分岐C-Cアルキル(例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、及びヘキシル)基、C-Cヒドロキシアルキル(例えば、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシペンチル、及びヒドロキシヘキシル)基、及び置換又は非置換C-C10アリール基(例えば、ベンジル基)から選択される。市販のアルキルアンモニウム水酸化物には、水酸化物トラメチルアンモニウム(TMAH)、水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAH)、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAH)、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAH)、水酸化トリブチルメチルアンモニウム(TBMAH)、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム(BTMAH)、水酸化コリン、水酸化エチルトリメチルアンモニウム、トリス(2-ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ジエチルジメチルアンモニウム、及びそれらの組み合わせが含まれ、使用され得る。代替的又は追加的に、組成物の成分(ii)は、式(PR1011)OHを有するホスホニウム塩基であってもよく、式中、R、R、R10、及びR11は、互いに同じであっても異なっていてもよく、水素、直鎖C-Cアルキル(例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、及びヘキシル)基、分岐C-Cアルキル基、C-Cヒドロキシアルキル(例えば、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシペンチル、及びヒドロキシヘキシル)基、置換C-C10アリール基、非置換C-C10アリール基(例えば、ベンジル基)、及びそれらの任意の組み合わせ、例えば、水酸化テトラブチルホスホニウム(TBPH)、水酸化テトラメチルホスホニウム、水酸化テトラエチルホスホニウム、水酸化テトラプロピルホスホニウム、水酸化ベンジルトリフェニルホスホニウム、水酸化メチルトリフェニルホスホニウム、水酸化エチルトリフェニルホスホニウム、n-プロピルトリフェニルホスホニウムヒドロキシドからなる群から選択される。
更なる実施形態では、本発明の組成物は、1つ又は複数の腐食防止剤を更に含む。本発明の文脈では、そのような腐食防止剤は、金属の腐食速度を低下させる。腐食防止剤の種類は、それだけに限らないが、以下が含まれ得る。1.金属表面に結合し、吸着し、被覆し、又は金属表面と反応し、金属表面への酸素又は水の輸送の障壁を提供するか、又は表面からの酸化金属カチオンの透過を防止する分子、2.金属の電気化学的表面電位を変化させ、それをより腐食しないようにさせる分子、3.腐食速度を増加させる酸素又は酸を犠牲的に除去する分子。例示的な腐食防止剤としては、トリアゾール及びその誘導体、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、トリルトリアゾール、チアゾール及びその誘導体、テトラゾール及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、並びにアジン及びその誘導体などの化合物が挙げられる。例示的な腐食防止剤には、5-アミノテトラゾール、5-フェニル-ベンゾトリアゾール、1H-テトラゾール-5-酢酸、1-フェニル-2-テトラゾリン-5-チオン、ベンズイミダゾール、メチルテトラゾール、ビスムチオールI、シトシン、グアニン、チミン、ピラゾール、イミノ二酢酸(IDA)、プロパンチオール、ベンゾヒドロキサム酸、クエン酸、アスコルビン酸、5-アミノ-1,3,4-チアジアゾール-2-チオール(ATDT)、ベンゾトリアゾール(BTA)、1,2,4-トリアゾール(TAZ)、トリルトリアゾール、5-メチル-ベンゾトリアゾール(mBTA)、5-フェニル-ベンゾトリアゾール、5-ニトロ-ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾールカルボン酸、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、1-アミノ-1、2,4-トリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、2-(5-アミノ-ペンチル)-ベンゾトリアゾール、1-アミノ-1,2,3-トリアゾール、1-アミノ-5-メチル-1,2,3-トリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール(3-ATA)、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、3-イソプロピル-1,2,4-トリアゾール、5-フェニルチオール-ベンゾトリアゾール、ハロ-ベンゾトリアゾール(halo=F、Cl、Br、又はI)、ナフトトリアゾール、2-メルカプトベンゾトリアゾール(MBI)、2-メルカプトベンゾトリアゾール、4-メチル-2-フェニルイミダゾール、2-メルカプトチアゾリン、5-アミノ-1,2,4-トリアズオレ(5-ATA)、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、ATA-SDS、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、ペンチレンテトラゾール、5-フェニル-1H-テトラゾール、5-ベンジル-1H-テトラゾール、アブルミン O、2-ベンジルピリジン、スクシンイミド、2,4-ジアミノ-6-メチル-1,3,5-トリアゾール、トリアゾール、トリアゾール、メチルテトラゾール、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,5-ペンタメチレンテトラゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、ジアミノメチルトリアジン、イミダゾリンチオン、4-メチル-4H-1,2,4-トリアゾール-3-チオール、4-アミノ-4H-1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-5-メチルチオ-1H-1,2,4-トリアゾール、ベンゾチアゾール、イミダゾール、インジアゾール、アデニン、スクシンイミド、アデノシン、カルバゾール、サッカリン、尿酸、ベンゾイノキシム、カチオン性四級塩(例えば、ベンザルコニウムクロライド、ベンジルジメチルドデシルアンモニウムクロライド、ミリスチルトリムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルピリジニウムクロライド、アリコート336(Cognis)、ベンジルジメチルフェニルアンモニウムクロライド、Crodaquat TES(Croda)、Rewoquat CPEM(Witco)、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムp-トルエンスルホン酸塩、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム水酸化オニウム、1-メチル-1’-テトラデシル-4,4’-ビピリジウムジクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムブロミド、アンプロリウム塩酸塩、水酸化ベンゼトニウム、ベンゼトニウムクロライド、ベンジルジメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムクロライド、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムブロミド、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムトルエンスルホン酸塩、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド、ドデシルエチルダイムチラモニウムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、エチルヘキサデシルジメチルアンモニウムブロミド、ジラール試薬、ヘキサデシル(2-ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウムリン酸二水素、ヘキサデシルピリジニウムブロミド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、メチルベンズエトニウムクロライド、Hyamine(登録商標)1622、Luviquat(商標)、N,N’,N’-ポリオキシエチレン(10)-N-tallow-1,3-ジアミノプロパン液、オキシフェノニウムブロミド、テトラヘプチルアンモニウムブロミド、テトラキス(デシル)アンモニウムブロミド、トンゾニウムブロミド、トリドデシルアンモニウムクロライド、トリメチルオクタデシルアンモニウムブロミド、1-メチル-3-n-オクチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート、1-デシル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートが含まれる。1-デシル-3-メチルイミダゾリウムクロライド、トリドデシルメチルアンモニウムブロミド、ジメチルジステアリルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、ミリスチルトリメチルアンモニウムブロミド、及びヘキサメトニウムクロライド)、アニオン性界面活性剤(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルホスホン酸(DDPA)、ステアロイルサルコシン、ラウリルサルコシン、Surfynol(登録商標)104(テトラメチルデシンジオール、Evonik)、プロパルギルアルコール、ジシアンジアミド、ジメチルプロパルギルアルコール、サッカリンジエチルヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン、2-メルカプト-2-チアゾリン、メルカプトチアジアゾールアミノメルカプトチアジアゾール、ジメルカプトチアジアゾール、3-メチルピラゾリン-5-オン、及びそれらの組み合わせ。
所望の除去作用の達成に続いて、エッチング剤組成物は、本発明の組成物の所与の最終使用用途において所望され、効果的であり得るように、例えば、すすぎ、洗浄、又は他の除去工程によって、以前に塗布されたマイクロ電子デバイスから容易に除去される。例えば、デバイスは、脱イオン水を含むすすぎ溶液ですすぐ、及び/又は乾燥させることができる(例えば、スピンドライ、N、蒸気乾燥)。したがって、更なる実施形態では、本発明は、マイクロ電子デバイスからルテニウム及び/又は銅を除去する方法を提供し、この方法は、マイクロ電子デバイスから上記ルテニウム及び/又は銅を少なくとも部分的に除去するのに十分な条件下で、電子デバイスを本明細書に記載の組成物と十分な時間接触させることを含む。
本発明のなお更なる態様は、マイクロ電子デバイスを含む物品を製造する方法に関し、上記方法は、ルテニウム及び/又は銅材料をその上に有するマイクロ電子デバイスの表面からエッチング除去するのに十分な時間、マイクロ電子デバイスを本発明の組成物と接触させることと、上記マイクロ電子デバイスを上記物品に組み込むことと、を含む。
本明細書に記載の組成物は、それぞれの成分の単純な添加及び均一な状態への混合によって容易に配合される。
本発明は、その実施形態を特に参照して詳細に説明されてきたが、本発明の主旨及び範囲内で変形及び修正を行うことができることが理解されよう。
以下に表に示す配合物は、50%のオルト過ヨウ素酸溶液を計算量の水に添加し、次いで、特定の塩基の20~25%溶液の指定量(過ヨウ素酸1モル当たり2モルの塩基を超える)を撹拌及び冷却しながら添加することによって調製した。CO含有溶液(#6~8)については、pHが約11.5に低下するまで25%TMAH溶液にCOをゆっくりとバブリングすることによって、テトラメチルアンモニウム炭酸塩-重炭酸塩緩衝液を調製し、その後、計算量のその緩衝液を水、過ヨウ素酸、及びTMAHの混合物に添加した。
ブランケットフィルムクーポンのエッチングを、撹拌しながら60℃で行った。ルテニウムの前処理を試みなかった。5%酢酸(HAc)による銅前処理は、エッチング速度を増加させるがわずかしか増加させないことが示された。表にしたCuの結果は、HAc前処理なしで得られたが、更に下にプロットした結果は、HAc前処理銅で得られた。エッチングしたクーポンを脱イオン水ですすぎ、窒素ジェット中で乾燥させた。金属厚みの変化は、XRF;偏光解析法による誘電体厚みの変化、によって決定した。
KOHベースの配合物は、アルキルアンモニウムベースの配合物よりもはるかに速くエッチングしたが、誘電体成分に対してより粗悪である。
Figure 2022512386000002
略語の説明:
PIA=過ヨウ素酸、HIO
MTEAH=水酸化メチルトリエチルアンモニウム
PETEOS=プラズマ増強テトラエチルオルトシリケート
OSG=有機ケイ酸塩ガラス

Claims (16)

  1. (i)HIO又はHIOから選択される1つ又は複数の七価の酸化剤と、
    (ii)アルキルアンモニウム水酸化物化合物又はアルキルホスホニウム水酸化物化合物と、
    (iii)水と、を含み、
    約9~約12.5のpHを有する、組成物。
  2. アルキルアンモニウム化合物が、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化トリブチルメチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム、水酸化コリン、水酸化エチルトリメチルアンモニウム、トリス(2-ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ジエチルジメチルアンモニウム、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の組成物。
  3. アルキルアンモニウム化合物が、水酸化テトラメチルアンモニウムである、請求項2に記載の組成物。
  4. アルキルホスホニウム水酸化物化合物が、水酸化テトラブチルホスホニウム、水酸化テトラメチルホスホニウム、水酸化テトラエチルホスホニウム、水酸化テトラプロピルホスホニウム、水酸化ベンジルトリフェニルホスホニウム、水酸化メチルトリフェニルホスホニウム、水酸化エチルトリフェニルホスホニウム、及び水酸化n-プロピルトリフェニルホスホニウム、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の組成物。
  5. (iv)炭酸塩/重炭酸塩緩衝化合物を更に含む、請求項1に記載の組成物。
  6. 緩衝化合物が、組成物に二酸化炭素を散布することによってin situで形成される、請求項5に記載の組成物。
  7. 成分(i)が、約0.01~20重量パーセントの量で存在し;成分(ii)が、約0.02~40重量パーセントの量で存在し;(i)、(ii)成分(iii)の合計が、100パーセントである、請求項1に記載の組成物。
  8. 成分(i)が、約0.5~10重量パーセントの量で存在し;成分(ii)が、約1~20重量パーセントの量で存在し;(i)、(ii)成分(iii)の合計が、100パーセントである、請求項1に記載の組成物。
  9. 成分(i)が、約1~5重量パーセントの量で存在し;成分(ii)が、約2~10重量パーセントの量で存在し;(i)、(ii)成分(iii)の合計が、100パーセントである、請求項1に記載の組成物。
  10. 約0.01~5重量パーセントの量の(iv)炭酸塩/重炭酸塩緩衝化合物を更に含み、(i)、(ii)、(iii)、及び(iv)の合計が、100パーセントである、
    請求項7に記載の組成物。
  11. 約0.1~2重量パーセントの量の(iv)炭酸塩/重炭酸塩緩衝化合物を更に含み、(i)、(ii)、(iii)、及び(iv)の合計が、100パーセントである、
    請求項8に記載の組成物。
  12. 約0.2~1重量パーセントの量の(iv)炭酸塩/重炭酸塩緩衝化合物を更に含み、(i)、(ii)、(iii)、及び(iv)の合計が100パーセントである、
    請求項9に記載の組成物。
  13. 少なくとも1つの腐食防止剤を更に含む、請求項1に記載の組成物。
  14. 酸化剤が、HIOである、請求項1に記載の組成物。
  15. 酸化剤が、HIOである、請求項1に記載の組成物。
  16. マイクロ電子デバイスからルテニウム及び/又は銅を少なくとも部分的に除去するのに十分な条件下で、電子デバイスを請求項1に記載の組成物と十分な時間接触させることを含む、マイクロ電子デバイスからルテニウム及び/又は銅を除去する方法。
JP2021533484A 2018-12-14 2019-11-22 ルテニウムエッチング組成物及び方法 Active JP7269348B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862779643P 2018-12-14 2018-12-14
US62/779,643 2018-12-14
PCT/US2019/062835 WO2020123126A1 (en) 2018-12-14 2019-11-22 Ruthenium etching composition and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022512386A true JP2022512386A (ja) 2022-02-03
JP7269348B2 JP7269348B2 (ja) 2023-05-08

Family

ID=71071328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021533484A Active JP7269348B2 (ja) 2018-12-14 2019-11-22 ルテニウムエッチング組成物及び方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11346008B2 (ja)
EP (1) EP3894512A4 (ja)
JP (1) JP7269348B2 (ja)
KR (1) KR102646575B1 (ja)
CN (1) CN113195681A (ja)
SG (1) SG11202105495VA (ja)
TW (1) TWI727543B (ja)
WO (1) WO2020123126A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020166676A1 (ja) * 2019-02-13 2021-12-16 株式会社トクヤマ 次亜塩素酸イオン、及びpH緩衝剤を含む半導体ウェハの処理液
SG11202108772PA (en) * 2019-02-13 2021-09-29 Tokuyama Corp Onium salt-containing treatment liquid for semiconductor wafers
US20220298416A1 (en) * 2020-08-07 2022-09-22 Tokuyama Corporation Treatment liquid for semiconductor wafers
CN116057207A (zh) * 2020-09-03 2023-05-02 富士胶片株式会社 组合物、基板的处理方法
CN117580975A (zh) * 2021-06-30 2024-02-20 恩特格里斯公司 过渡金属的抛光
WO2023054233A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 富士フイルム株式会社 組成物および被処理物の処理方法
WO2024039698A1 (en) * 2022-08-18 2024-02-22 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Etching compositions
KR20240044088A (ko) 2022-09-28 2024-04-04 동우 화인켐 주식회사 루테늄 금속막 식각액 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성 방법, 어레이 기판의 제조방법, 및 이에 따라 제조된 어레이 기판

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009231354A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Fujifilm Corp 半導体デバイス用洗浄液、および洗浄方法
WO2016068182A1 (ja) * 2014-10-31 2016-05-06 富士フイルム株式会社 Mramドライエッチング残渣除去組成物、磁気抵抗メモリの製造方法、及び、コバルト除去組成物
WO2016068183A1 (ja) * 2014-10-31 2016-05-06 富士フイルム株式会社 ルテニウム除去組成物、及び、磁気抵抗メモリの製造方法
JP2016527707A (ja) * 2013-06-06 2016-09-08 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド 窒化チタンを選択的にエッチングするための組成物及び方法
JP2020087945A (ja) * 2018-11-14 2020-06-04 関東化学株式会社 ルテニウム除去用組成物

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3619745B2 (ja) 1999-12-20 2005-02-16 株式会社日立製作所 固体表面の処理方法及び処理液並びにこれらを用いた電子デバイスの製造方法
JP2002016053A (ja) * 2000-06-28 2002-01-18 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JP4661206B2 (ja) * 2004-12-17 2011-03-30 東ソー株式会社 半導体基板洗浄液
KR20080023214A (ko) * 2005-04-08 2008-03-12 사켐,인코포레이티드 금속 질화물의 선택적인 습식 에칭
KR100980607B1 (ko) * 2007-11-08 2010-09-07 주식회사 하이닉스반도체 루테늄 연마용 슬러리 및 그를 이용한 연마 방법
JP4848402B2 (ja) * 2008-08-20 2011-12-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置の製造方法
WO2011074601A1 (ja) * 2009-12-17 2011-06-23 昭和電工株式会社 ルテニウム系金属のエッチング用組成物およびその調製方法
JP2014022657A (ja) * 2012-07-20 2014-02-03 Fujifilm Corp エッチング方法、これを用いた半導体基板製品および半導体素子の製造方法、ならびにエッチング液調製用キット
KR20140018746A (ko) * 2012-08-03 2014-02-13 삼성전자주식회사 기판 처리방법 및 그 처리장치
KR102541313B1 (ko) * 2018-01-12 2023-06-13 후지필름 가부시키가이샤 약액, 기판의 처리 방법
JP6552676B2 (ja) * 2018-05-10 2019-07-31 富士フイルム株式会社 ルテニウム含有膜が形成された基板におけるルテニウム付着物除去用除去液
US11898081B2 (en) * 2019-11-21 2024-02-13 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Ruthenium-etching solution, method for manufacturing ruthenium-etching solution, method for processing object to be processed, and method for manufacturing ruthenium-containing wiring

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009231354A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Fujifilm Corp 半導体デバイス用洗浄液、および洗浄方法
JP2016527707A (ja) * 2013-06-06 2016-09-08 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド 窒化チタンを選択的にエッチングするための組成物及び方法
WO2016068182A1 (ja) * 2014-10-31 2016-05-06 富士フイルム株式会社 Mramドライエッチング残渣除去組成物、磁気抵抗メモリの製造方法、及び、コバルト除去組成物
WO2016068183A1 (ja) * 2014-10-31 2016-05-06 富士フイルム株式会社 ルテニウム除去組成物、及び、磁気抵抗メモリの製造方法
JP2020087945A (ja) * 2018-11-14 2020-06-04 関東化学株式会社 ルテニウム除去用組成物

Also Published As

Publication number Publication date
EP3894512A4 (en) 2022-08-24
TW202030368A (zh) 2020-08-16
TWI727543B (zh) 2021-05-11
SG11202105495VA (en) 2021-06-29
JP7269348B2 (ja) 2023-05-08
WO2020123126A1 (en) 2020-06-18
US20200190673A1 (en) 2020-06-18
KR20210092311A (ko) 2021-07-23
US11346008B2 (en) 2022-05-31
EP3894512A1 (en) 2021-10-20
CN113195681A (zh) 2021-07-30
KR102646575B1 (ko) 2024-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7269348B2 (ja) ルテニウムエッチング組成物及び方法
TWI655273B (zh) 選擇性蝕刻氮化鈦之組成物及方法
US11978622B2 (en) Aqueous and semi-aqueous cleaners for the removal of post-etch residues with tungsten and cobalt compatibility
TWI651396B (zh) 選擇性蝕刻氮化鈦之組成物及方法
JP6329909B2 (ja) 窒化チタンを選択的にエッチングするための組成物および方法
CN106226991A (zh) TiN硬掩模和蚀刻残留物去除
KR20200030121A (ko) 애싱된 스핀-온 유리의 선택적 제거 방법
WO2016042408A2 (en) Compositions for etching titanium nitride having compatability with silicon germanide and tungsten
JP2021536669A (ja) セリア粒子向けのcmp後洗浄用組成物
WO2020096760A1 (en) Post cmp cleaning composition
US20230030323A1 (en) Method and composition for etching molybdenum
KR102579803B1 (ko) 물질의 선택적 에칭을 위한 개선

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210817

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210817

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230421

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7269348

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150