JP5720573B2 - シリコンエッチング液およびエッチング方法 - Google Patents
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Description
また、Si{110}のエッチングにおいて、Cuが存在するとエッチング速度が大きく低下することが知られている(非特許文献3)。
1.単結晶シリコンを異方性に溶解するシリコンエッチング液であって、(1)水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化テトラメチルアンモニウムから選ばれる1種以上のアルカリ性水酸化物、(2)ヒドロキシルアミンおよび(3)チオ尿素類を含有したアルカリ性水溶液であることを特徴とするシリコンエッチング液。
2.(3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、二酸化チオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−ベンゾイル−2−チオ尿素、イソプロピルチオ尿素、1−フェニル2−チオ尿素、1,3−ジエチルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素、ベンジルチオ尿素、N−t−ブチル−N’−イソプロピルチオ尿素、N,N’−ジイソプロピルチオ尿素、およびジ−n−ブチルチオ尿素から選ばれる1種以上である上記1記載のシリコンエッチング液。
3.(3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2―ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、二酸化チオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−ベンゾイル−2−チオ尿素、イソプロピルチオ尿素、1−フェニル2−チオ尿素、1,3−ジエチルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素から選ばれる1種以上である上記1記載のシリコンエッチング液。
4.(3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、および二酸化チオ尿素から選ばれる1種以上である上記1記載のシリコンエッチング液。
5.シリコン基板が用いられ、その構成部材にCuが使用される対象物のエッチングに用いられる上記1〜4のいずれかに記載のシリコンエッチング液。
6.単結晶シリコンを異方性に溶解するシリコンエッチング方法であって、(1)アルカリ水酸化物と、(2)ヒドロキシルアミンおよび(3)チオ尿素類を含有するアルカリ性水溶液を用いてエッチング対象物をエッチングすることを特徴とするシリコンエッチング方法。
7.(1)アルカリ性水酸化物が水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化テトラメチルアンモニウムから選ばれる1種以上であり、(3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、二酸化チオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−ベンゾイル−2−チオ尿素、イソプロピルチオ尿素、1−フェニル2−チオ尿素、1,3−ジエチルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素、ベンジルチオ尿素、N−t−ブチル−N’−イソプロピルチオ尿素、N,N’−ジイソプロピルチオ尿素、およびジ−n−ブチルチオ尿素から選ばれる1種以上である上記6記載のシリコンエッチング方法。
8.エッチング対象物が、シリコン基板が用いられ、その構成部材にCuが使用されるものである上記6又は7に記載のシリコンエッチング方法。
本発明に用いるアルカリ化合物の濃度は、所望のエッチング特性を得られる従来のアルカリ化合物濃度でよいが、アルカリ化合物の水への溶解度並びにエッチング剤組成物中のヒドロキシルアミン類濃度およびチオ尿素類の濃度によって適宜決定することも可能であり、好ましくは0.1〜65質量%の範囲、より好ましくは、1〜45質量%、さらに好ましくは5〜40質量%、特に好ましくは5〜30質量%の範囲で使用される。0.1質量%以上の濃度では、シリコンエッチング速度が非常に遅い、あるいはエッチングがなされないということがなく、65質量%以下の濃度ではエッチング剤組成物中での結晶の析出や固化などが生じることがないため好ましい。
エッチング液40gをPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製の容器に入れ、この容器を湯浴中に浸してエッチング液の温度を80℃に加温した。エッチング液の温度が80℃に達した後、単結晶シリコン(100)ウェハ(1cm×1cm)と0.5cm×0.5cmのCu薄片(Cuの厚みは6000Å)をエッチング液の中に同時に浸し、30分間浸漬処理を行い、その後、単結晶シリコン(100)ウェハを取り出して超純水によるリンスおよび乾燥を行った。エッチング処理を行った単結晶シリコン(100)ウェハは、単結晶シリコンのエッチングに伴いパターン部分が周囲よりも窪んだ状態になり、エッチングされた部分とエッチングされていない部分との高低差を測定することによって、30分間での単結晶シリコン(100)面のエッチング深さを求めた。このエッチング深さを30で割った値を単結晶シリコン(100)面のエッチング速度(単位はμm/min)として算出した。
表1記載のエッチング液を用いてエッチング処理を行い、結果を表1に記した。チオ尿素類を含まない比較例1〜5、7、8は、対応する実施例1〜5、25、26より明らかにエッチング速度が小さかった。
表2記載のエッチング液にCuを0.5ppm含有させた(Cu薄片は含まず)以外は、実施例1〜26と同様に行い、結果を表2にまとめた。
Cu薄片のエッチング処理方法およびエッチング速度の算出方法
表3記載のエッチング液40gをPTFE単結晶シリコン(ポリテトラフルオロエチレン)製の容器に入れ、この容器を湯浴中に浸してエッチング液の温度を80℃に加温した。エッチング液の温度が80℃に達した後、あらかじめ膜厚を蛍光X線分析装置で測定済みの2cm×2cmのCuベタ膜(Cuの厚みは6000Å)をエッチング液の中に同時に浸し、60分間浸漬処理を行い、その後、Cu薄片を取り出して超純水によるリンスおよび乾燥を行った。Cu薄片の膜厚を再度蛍光X線分析装置で測定し、処理前後の膜厚の差を求めることによって、60分間でのCu薄片のエッチング深さを求めた。このエッチング深さを60で割った値をCuのエッチング速度(単位はÅ/min)として算出した。エッチング液にチオ尿素類を含む場合は、Cuのエッチング速度は1Å/min未満であるが、チオ尿素を含まない場合はCuのエッチング速度は10Å/min以上になっている。このことから、チオ尿素類は、Cuが共存している場合にSiのエッチング速度を低下させない効果だけでなく、Cuの溶解を防ぐという性能もあることがわかった。
表4記載のエッチング液にCuを0.5ppm含有させた(Cu薄片は含まず)以外は、実施例27と同様に行い、結果を表4にまとめた。本発明のシリコンエッチング液は、該液中にCuが存在する場合においてもCuが存在しない場合と同様にヒドロキシルアミンを含んだアルカリ性水溶液の特長である高いシリコンエッチング速度を発現しうることから、その一成分である(3)チオ尿素類は、Cuとキレートを形成する性能を奏するものと考えられる。しかし、Cuとキレートを形成する性能を有する比較例14−33に使用されるキレート剤を用いた場合、本発明のシリコンエッチング液と比較して、シリコンエッチング性能は著しく劣っていることが示された。すなわち、本発明によって、(3)チオ尿素類が、他の成分である(1)アルカリ性水酸化物及び(2)ヒドロキシルアミンとの相乗効果により、優れた効果が得られることが示された。
Claims (8)
- 単結晶シリコンを異方性に溶解するシリコンエッチング液であって、(1)水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化テトラメチルアンモニウムから選ばれる1種以上のアルカリ性水酸化物、(2)ヒドロキシルアミンおよび(3)チオ尿素類からなるアルカリ性水溶液であることを特徴とするシリコンエッチング液。
- (3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2―ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、二酸化チオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−ベンゾイル−2−チオ尿素、イソプロピルチオ尿素、1−フェニル2−チオ尿素、1,3−ジエチルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素、ベンジルチオ尿素、N−t−ブチル−N’−イソプロピルチオ尿素、N,N’−ジイソプロピルチオ尿素、およびジ−n−ブチルチオ尿素から選ばれる1種以上である請求項1記載のシリコンエッチング液。
- (3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2―ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、二酸化チオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−ベンゾイル−2−チオ尿素、イソプロピルチオ尿素、1−フェニル2−チオ尿素、1,3−ジエチルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素から選ばれる1種以上である請求項1記載のシリコンエッチング液。
- (3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、および二酸化チオ尿素から選ばれる1種以上である請求項1記載のシリコンエッチング液。
- シリコン基板が用いられ、その構成部材にCuが使用される対象物のエッチングに用いられる請求項1〜4のいずれかに記載のシリコンエッチング液。
- 単結晶シリコンを異方性に溶解するシリコンエッチング方法であって、(1)アルカリ水酸化物と、(2)ヒドロキシルアミンおよび(3)チオ尿素類からなるアルカリ性水溶液を用いてエッチング対象物をエッチングすることを特徴とするシリコンエッチング方法。
- (1)アルカリ性水酸化物が水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化テトラメチルアンモニウムから選ばれる1種以上であり、(3)チオ尿素類がチオ尿素、N−メチルチオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、二酸化チオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−ベンゾイル−2−チオ尿素、イソプロピルチオ尿素、1−フェニル2−チオ尿素、1,3−ジエチルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素、ベンジルチオ尿素、N−t−ブチル−N’−イソプロピルチオ尿素、N,N’−ジイソプロピルチオ尿素、およびジ−n−ブチルチオ尿素から選ばれる1種以上である請求項6記載のシリコンエッチング方法。
- エッチング対象物が、シリコン基板が用いられ、その構成部材にCuが使用されるものである請求項6又は7に記載のシリコンエッチング方法。
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