JP6198672B2 - エッチング方法、これに用いるエッチング液およびエッチング液のキット、ならびに半導体基板製品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エッチング方法、これに用いるエッチング液およびエッチング液のキット、ならびに半導体基板製品の製造方法に関する。
集積回路の製造は多段階の様々な加工工程で構成されている。具体的にその製造過程では、様々な材料の堆積、必要な部分または全体的に露出した層のリソグラフィ、あるいはその層のエッチング等が幾度も繰り返される。なかでも、金属や金属化合物の層のエッチングは重要なプロセスとなる。金属等を選択的にエッチングし、その他の層については腐食させることなく残存させなければならない。場合によっては、類似した金属種からなる層どうしや、より腐食性の高い層を残す形態で所定の層のみを除去することが求められる。半導体基板内の配線や集積回路のサイズはますます小さくなり、正確に腐食することなくエッチングを行う重要性は益々高まっている。
電界効果トランジスタを例にとってみると、その急速な微細化に伴い、ソース・ドレイン領域の上面に形成されるシリサイド層の薄膜化や、新規材料の開発が強く求められてきている。このシリサイド層を形成するサリサイド(Salicide:Self-Aligned Silicide)プロセスでは、半導体基板上に形成したシリコン等からなるソース領域およびドレイン領域の一部とその上面に付した金属層とをアニールする。金属層としては、タングステン(W)、チタン(Ti)、コバルト(Co)などが適用され、最近ではニッケル(Ni)が採用されている。これにより、ソース・ドレイン電極等の上側に低抵抗のシリサイド層を形成することができる。最近では、さらなる微細化に応え、貴金属である白金(Pt)を加えたNiPtシリサイド層を形成することも提案されている。
サリサイド工程の後においては、そこに残された金属層をエッチングにより除去する。このエッチングは通常ウエットエッチングにより行われ、その薬液として塩酸と硝酸の混合液(王水)が適用されている。特許文献1は、硝酸および塩酸に加え、トルエンスルホン酸を加えた薬液を用いる例を開示している。
国際公開第2012/125401号パンフレット
本発明の目的は、ゲルマニウムを含む層に対して、特定の金属を含む層を選択的に除去することができるエッチング方法、これに用いるエッチング液およびエッチング液のキット、ならびに半導体基板製品の製造方法の提供にある。
上記の特許文献をはじめこの系のエッチング液には酸性の王水が用いられる。しかしながら、本発明者らはこれとは異なるアルカリ性のエッチング液を適用することを検討した。その結果、後記実施例に示すようにゲルマニウムに対して低いエッチング性(耐損傷性)を示し、一方でチタンなどの金属層を好適に除去できることを確認した。本発明はこのような知見に基づき完成された。
上記の課題は以下の手段により解決された。
〔1〕ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ニッケルプラチナ(NiPt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)およびコバルト(Co)から選ばれる少なくとも1種の特定金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、第二層を選択的に除去するエッチング方法であって、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液を第二層に接触させて第二層を除去する半導体基板のエッチング方法。
〔2〕アルカリ化合物が、下記式(I−1’)で表される無機塩基、下記式(O−1)〜(O−5)のいずれかで表される有機塩基、下記式(H−1)で表されるヒドラジン類、下記式(a−1)〜(a−8)から選択される繰り返し単位を有する化合物または下記式(b)で表される化合物である〔1〕に記載のエッチング方法。

M(OH)nI (I−1’)

Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、NR (Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)である。nIは整数である。
Figure 0006198672
式中、RO1〜RO6は、それぞれ独立に、アシル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、下記式(x)で表される基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。

X1−(Rx1−X2)mx−Rx2−* (x)

X1は炭素数0〜4のアミノ基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Rx1およびRx2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。X2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。mxは0〜6の整数を表す。*は結合手である。
Figure 0006198672
式中、RO7〜RO10はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアラルキル基または下記式(y)で表される基である。

Y1−(Ry1−Y2)my−Ry2−* (y)

Y1は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数7〜15のアラルキル基、炭素数6〜14のアリール基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Y2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。Ry1およびRy2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。*は結合手である。
O11はRO7と同義の基である。RO12は置換基である。mOは0〜5の整数である。
M4およびM5は対イオンである。

H1 N−NRH2 (H−1)

H1およびRH2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜15のアラルキル基を表す。
Figure 0006198672
式中、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。Rは、アルキル基またはアルケニル基を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Lは、単結合、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Rは、水素原子またはアルキル基を表す。nは0以上の整数を表す。Q1〜Q3はそれぞれ独立に含窒素複素環を表す。

N−[L−N(R)]−L−NR (b)

は、水素原子またはアルキル基を表す。mは0以上の整数を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。
〔3〕第二層に接触するときのエッチング液の温度が15〜80℃の範囲である〔1〕または〔2〕に記載のエッチング方法。
〕第一層のゲルマニウム(Ge)の濃度が40質量%以上である〔1〕〜〔〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
〕液中のアルカリ化合物の含有量が0.01〜20質量%である〔1〕〜〔〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
〕エッチング液によるエッチングの前後のいずれかにおいて、第一層および第二層の少なくともいずれかに加熱処理を施す〔1〕〜〔〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
〕第二層を、第一層および下記第三層に対して選択的に除去する〔1〕〜〔〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
[第三層:上記第一層と第二層との間に介在するゲルマニウム(Ge)および上記特定金属元素を含有する層]
〕エッチング液を半導体基板に付与するに当たり、半導体基板を回転させ、その回転中の半導体基板上面からノズルを介してエッチング液を供給する〔1〕〜〔〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
〕ノズルを半導体基板の回転に対して相対運動させながら、エッチング液を付与する〔〕に記載のエッチング方法。
10〕基板1枚のエッチングに要する時間が10〜180秒の範囲である〔1〕〜〔〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
11〕エッチングの前後の少なくともいずれかで半導体基板を水で洗浄する工程を含む〔1〕〜〔10〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
12〕エッチング液が酸化剤をさらに含み、酸化剤を含まない第一液と、酸化剤を含む第二液とに区分して保存される〔1〕〜〔11〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
13〕第一液および第二液を、半導体基板のエッチングに際して適時に混合する〔12〕に記載のエッチング方法。
14〕エッチング液がさらに下記有機添加剤を含有する〔1〕〜〔13〕のいずれか1つに記載のエッチング方法。
[有機添加剤:窒素原子、硫黄原子、リン原子もしくは酸素原子を含有する有機化合物からなる添加剤]
15〕ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ゲルマニウム(Ge)以外の金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、第二層を選択的に除去するエッチング液であって、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液。
16〕アルカリ化合物が、下記式(I−1’)で表される無機塩基、下記式(O−1)〜(O−5)のいずれかで表される有機塩基、下記式(H−1)で表されるヒドラジン類、下記式(a−1)〜(a−8)から選択される繰り返し単位を有する化合物または下記式(b)で表される化合物である〔15〕に記載のエッチング液。

M(OH)nI (I−1’)

Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、NR (Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)である。nIは整数である。
Figure 0006198672
式中、RO1〜RO6は、それぞれ独立に、アシル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、下記式(x)で表される基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。

X1−(Rx1−X2)mx−Rx2−* (x)

X1は炭素数0〜4のアミノ基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Rx1およびRx2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。X2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。mxは0〜6の整数を表す。*は結合手である。
Figure 0006198672
式中、RO7〜RO10はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアラルキル基または下記式(y)で表される基である。

Y1−(Ry1−Y2)my−Ry2−* (y)

Y1は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数7〜15のアラルキル基、炭素数6〜14のアリール基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Y2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。Ry1およびRy2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。*は結合手である。
O11はRO7と同義の基である。RO12は置換基である。mOは0〜5の整数である。
M4およびM5は対イオンである。

H1 N−NRH2 (H−1)

H1およびRH2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜15のアラルキル基を表す。
Figure 0006198672
式中、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。Rは、アルキル基またはアルケニル基を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Lは、単結合、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Rは、水素原子またはアルキル基を表す。nは0以上の整数を表す。Q1〜Q3はそれぞれ独立に含窒素複素環を表す。

N−[L−N(R)]−L−NR (b)

は、水素原子またはアルキル基を表す。mは0以上の整数を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。
17〕温度が15〜80℃の範囲である〔15〕または〔16〕に記載のエッチング液。
18〕ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ゲルマニウム(Ge)以外の特定金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、第二層を選択的に除去するエッチング液であって、温度が15〜70℃の範囲であって、アルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液。
19〕アルカリ化合物が、下記式(I−1)で表される無機塩基、下記式(O−1)〜(O−5)のいずれかで表される有機塩基、下記式(H−1)で表されるヒドラジン類、下記式(a−1)〜(a−8)から選択される繰り返し単位を有する化合物または下記式(b)で表される化合物である〔18〕に記載のエッチング液。

M(OH)nI (I−1)

Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、NH、NR (Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)、遷移元素または希土類元素である。nIは整数である。
Figure 0006198672
式中、RO1〜RO6は、それぞれ独立に、アシル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、下記式(x)で表される基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。

X1−(Rx1−X2)mx−Rx2−* (x)

X1は炭素数0〜4のアミノ基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Rx1およびRx2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。X2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。mxは0〜6の整数を表す。*は結合手である。
Figure 0006198672
式中、RO7〜RO10はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアラルキル基または下記式(y)で表される基である。

Y1−(Ry1−Y2)my−Ry2−* (y)

Y1は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数7〜15のアラルキル基、炭素数6〜14のアリール基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Y2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。Ry1およびRy2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。*は結合手である。
O11はRO7と同義の基である。RO12は置換基である。mOは0〜5の整数である。
M4およびM5は対イオンである。

H1 N−NRH2 (H−1)

H1およびRH2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜15のアラルキル基を表す。
Figure 0006198672
式中、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。Rは、アルキル基またはアルケニル基を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Lは、単結合、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Rは、水素原子またはアルキル基を表す。nは0以上の整数を表す。Q1〜Q3はそれぞれ独立に含窒素複素環を表す。

N−[L−N(R)]−L−NR (b)

は、水素原子またはアルキル基を表す。mは0以上の整数を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。
20〕第一層のゲルマニウム(Ge)の濃度が40質量%以上である〔15〕〜〔19〕のいずれか1つに記載のエッチング液。
21〕第二層を構成する金属元素が、ニッケルプラチナ(NiPt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)およびコバルト(Co)から選ばれる〔15〕〜〔20〕のいずれか1つに記載のエッチング液。
22〕アルカリ化合物の含有量が0.01〜20質量%である〔15〕〜〔21〕のいずれか1つに記載のエッチング液。
23〕第二層を、前記第一層および第三層に対して選択的に除去する〔15〕〜〔22〕のいずれか1つに記載のエッチング液。
[第三層:上記第一層と第二層との間に介在するゲルマニウム(Ge)および上記特定金属元素を含有する層]
24〕さらに下記有機添加剤を含有する〔15〕〜〔23〕のいずれか1つに記載のエッチング液。
[有機添加剤:窒素原子、硫黄原子、リン原子もしくは酸素原子を含有する有機化合物からなる添加剤]
25〕ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ゲルマニウム(Ge)以外の金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、第二層を選択的に除去するアルカリ性のエッチング液のキットであって、
アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含む第一液と、酸化剤を含む第二液とを具備するエッチング液のキット。
26〕ゲルマニウム(Ge)を含む第一層を有する半導体基板製品の製造方法であって、
少なくとも、第一層と、ニッケルプラチナ(NiPt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)およびコバルト(Co)から選ばれる少なくとも1種の第二層とを半導体基板に形成する工程、
半導体基板を加熱して第一層と第二層との間に両層の成分を含有する第三層を形成する工程、
アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液を準備する工程、および
エッチング液を第二層に接触させて、第一層および/または第三層に対して第二層を選択的に除去する工程を含む半導体基板製品の製造方法。
本発明のエッチング方法、これに用いるエッチング液およびエッチング液のキット、ならびに半導体基板製品の製造方法によれば、ゲルマニウムを含む層に対して、特定の金属を含む層を選択的に除去することができる。また、本発明によれば、上記特定の金属層の除去とともに、基板上のパーティクルの除去も好適に達成することができる。
本発明の一実施形態における半導体基板の作製工程例を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態におけるMOSトランジスタの製造例を示す工程図である。 本発明の好ましい実施形態に係るウエットエッチング装置の一部を示す装置構成図である。 本発明の一実施形態における半導体基板に対するノズルの移動軌跡線を模式的に示す平面図である。 面内均一性試験のウェハの測定箇所を示した平面図である。 本発明の別の実施形態に係る基板構造を模式的に示す断面図である。
まず、本発明のエッチング方法に係るエッチング工程の好ましい実施形態について、図1、図2に基づき説明する。
[エッチング工程]
図1はエッチング前後の半導体基板を示した図である。本実施形態の製造例においては、シリコン層(第一層)2の上面に金属層(第二層)1が配置されている。シリコン層(第一層)としてはソース電極、ドレイン電極を構成するSiGeエピタキシャル層が適用されている。本発明においては、SiGeエピタキシャル層であることが、そのエッチング液の顕著な効果が発揮されるため好ましい。
金属層(第二層)1の構成材料としては、タングステン(W)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、NiPtなどが挙げられる。金属層の形成は通常この種の金属膜の形成に適用される方法を用いることができ、具体的には.CVD(Chemical Vapor Deposition)による成膜が挙げられる。このときの金属層の厚さは特に限定されないが、5nm以上50nm以下の膜の例が挙げられる。本発明においては、金属層がNiPt層(Pt含有率0質量%超20質量%以下が好ましい),Ni層(Pt含有率0質量%)であることが、そのエッチング液の顕著な効果が発揮されるため好ましい。
金属層は、上記に挙げた金属原子以外に、その他の元素を含んでいてもよい。例えば、不可避的に混入する酸素や窒素は存在していてもよい。不可避不純物の量は例えば、1ppt〜10ppm(質量基準)程度に抑えられていることが好ましい。
また半導体基板には、上記材料以外に、エッチングされることを望まない材料が存在することがある。本発明のエッチング液はエッチングされることを望まない材料の腐食などを最小限に抑えることができる。エッチングされることを望まない材料としては、Al,SiO,SiN,SiOC,HfO及びTiAlCからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
上記の工程(a)においてシリコン層2の上側に金属層1が形成された後、アニール(焼結)が行われ、その界面に金属−Si反応膜(第三層:ゲルマニウムシリサイド層)3が形成される(工程(b))。アニールは通常この種の素子の製造に適用される条件によればよいが、例えば、200〜1000℃で処理することが挙げられる。このときのシリサイド層3の厚さは特に限定されないが、50nm以下の層とされている例が挙げられ、さらに10nm以下の層とされている例が挙げられる。下限値は特にないが、1nm以上であることが実際的である。このゲルマニウムシリサイド層は低抵抗膜として適用され、その下部に位置するソース電極、ドレイン電極と、その上部に配置される配線とを電気的に接続する導電部として機能する。したがって、ゲルマニウムシリサイド層に欠損や腐食が生じるとこの導通が阻害され、素子誤作動等の品質低下につながることがある。特に、昨今、基板内部の集積回路構造は微細化されてきており、微小な損傷であっても素子の性能にとって大きな影響を与えうる。そのため、そのような欠損や腐食は可及的に防止されることが望ましい。
なお、本明細書において、広義には、ゲルマニウムシリサイド層は、第一層のゲルマニウム含有層に含まれる概念である。したがって、第一層に対して第二層を選択的に除去するというときには、シリサイド化されていないゲルマニウム含有層に対して第二層(金属層)を優先的に除去する態様のみならず、ゲルマニウムシリサイド層に対して第二層(金属層)を優先的に除去する態様を含む意味である。狭義に、第一層のゲルマニウム含有層(ゲルマニウムシリサイド層を除く)と第三層のゲルマニウムシリサイド層とを区別して言うときには、それぞれ第一層および第三層と言う。
次いで、残存した金属層1のエッチングが行われる(工程(b)−>工程(c))。本実施形態においては、このときエッチング液が適用され、金属層1の上側からエッチング液を付与し接触させることで、金属層1を除去する。エッチング液の付与の形態については後述する。
シリコン層2は、SiGeエピタキシャル層からなり、化学的気相成長(CVD)法により、特定の結晶性を有するシリコン基板上に結晶成長させて形成するとことができる。あるいは、電子線エピタキシ(MBE)法等により、所望の結晶性で形成したエピタキシャル層としてもよい。
シリコン層をP型の層とするには、濃度が1×1014cm−3〜1×1021cm−3程度のボロン(B)がドープされることが好ましい。N型の層とするには、リン(P)が1×1014cm−3〜1×1021cm−3の濃度でドープされることが好ましい。
SiGeエピタキシャル層におけるGe濃度は、20〜100質量%であることが好ましく、40〜90質量%であることがより好ましい。Ge濃度を上記の範囲とすることで、処理後のウェハの面内均一性を向上させることができ好ましい。Geが比較的高濃度であることが好ましい理由としては以下のように推定される。つまり、GeとSiを比較した場合に、Siは酸化された後に酸化膜SiOxを生成し、この酸化種は溶出せず反応停止層となると解される。そのため、ウェハ内で、Geが溶出した部分と、SiOxによって反応が停止した部分とに差が生じ、結果としてウェハの面内均一性が損なわれうる。一方、Ge濃度が高くなると上記機構でのSiOxによる阻害の影響が小さくなり、特に本発明のエッチング液のように金属層に対して高い除去性のある薬液を適用した際にウェハの面内均一性が確保できると考えられる。なお、ゲルマニウム100質量%の場合、そのアニールにより第二層の合金を伴って形成される層は、ゲルマニウムと第二層の特定金属元素を含み、シリコンを含まないが、本明細書では便宜上これを含めてゲルマニウムシリサイド層と称する。
ゲルマニウムシリサイド層(第三層)は、上記第一層と第二層との間に介在するゲルマニウム(Ge)および上記特定金属元素を含有する層である。その組成は、特に限定されないが、SixGeyMz(M:金属元素)の式で、x+y+z=1として、yについては、0.2≦x+y≦0.8であることが好ましく、0.3≦x+y≦0.7であることがより好ましい。zについては、0.2≦z≦0.8であることが好ましく、0.3≦z≦0.7であることがより好ましい。xとyとの比率の好ましい範囲は上記で規定したとおりである。ただし、第三層にはその他の元素が含まれていてもよい。そのことは、上記金属層(第二層)で述べたことと同様である。
(MOSトランジスタの加工)
図2は、MOSトランジスタの製造例を示す工程図である。(A)はMOSトランジスタ構造の形成工程、(B)は金属膜のスパッタ工程、(C)は1回目のアニール工程、(D)は金属膜の選択除去工程、(E)は2回目のアニール工程である。
図に示すように、シリコン基板21の表面に形成されたゲート絶縁膜22を介してゲート電極23が形成されている。シリコン基板21のゲート電極23の両側にエクステンション領域が別途形成されていてもよい。ゲート電極23の上側に、NiPt層との接触を防ぐ保護層(図示せず)が形成されていてもよい。さらに、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなるサイドウォール25が形成され、イオン注入によりソース領域26及びドレイン領域27が形成されている。
次いで、図に示すように、NiPt膜28が形成され、急速アニール処理が施される。これによって、NiPt膜28中の元素をシリコン基板中に拡散させてシリサイド化(本明細書では、ゲルマニウム100質量%のときも含めて、便宜上、アニールによる合金化をシリサイド化と称する)させる。この結果、ソース電極26及びドレイン電極27の上部がシリサイド化されて、NiPtGeSiソース電極部26A及びNiPtSiGeドレイン電極部27Aが形成される。このとき、必要により、図2(E)に示したように2回目のアニールをすることにより電極部材を所望の状態に変化させることができる。上記1回目と2回目のアニール温度は特に限定されないが、例えば、400〜1100℃で行うことができる。
シリサイド化に寄与せずに残ったNiPt膜28は、本発明のエッチング液を用いることによって除去することができる(図2(C)(D))。このとき、図示したものは大幅に模式化して示しており、シリサイド化された層(26A,27A)の上部に堆積して残るNiPt膜があってもなくてもよい。半導体基板ないしその製品の構造も簡略化して図示しており、必要に応じて、必要な部材があるものとして解釈すればよい。
21 シリコン基板: Si,SiGe,Ge
22 ゲート絶縁膜: HfO(High−k)
23 ゲート電極: Al,W,TIN or Ta
25 サイドウォール: SiOCN,SiN,SiO(low−k)
26 ソース電極: SiGe,Ge
27 ドレイン電極: SiGe,Ge
28 金属層: Ni,Pt,Ti
図示せず キャップ: TIN
本発明のエッチング方法が適用される半導体基板を上述したが、この具体例に限らず、他の半導体基板にも適用できる。例えば、ソース及び/又はドレーン領域上にシリサイドパターンを有する高誘電膜/金属ゲートFinFETを含む半導体基板が挙げられる。
図6は本発明の別の実施形態に係る基板構造を模式的に示す断面図である。90Aは、第1デバイス領域に位置する第1のゲートスタックである。90Bは、第2の素子領域に位置する第2のゲートスタックである。ここで、ゲートスタックは、導電性タンタル合金層またはTiAlCを含有する。第1のゲートスタックについて説明すると、92Aはウェルである。94Aが第1ソース/ドレイン拡張領域、96Aが第1ソース/ドレイン領域、91Aが第一の金属半導体合金部分である。95Aが第1ゲートスペーサである。97Aが第1のゲート絶縁膜であり、81が第1仕事関数材料層(first work function material layer)、82Aが第2仕事関数材料層(second work function material layer)である。83Aが電極となる第1の金属部である。93はトレンチ構造部であり、99は平坦化誘電体層である。80は下層半導体層である。
第1のゲートスタックも同様の構造であり、その91B、92B、94B、95B、96B、97B、82B、83Bがそれぞれ、第1のゲートスタックの91A、92A、94A、95A、96A、97A、82A、83Aに対応する。両者の構造上の相違点を挙げると、第1のゲートスタックには、第1仕事関数材料層81があるが、第2のゲートスタックにはそれが設けられていない。
仕事関数材料層は、p型の仕事関数材料層およびn型の仕事関数材料層のいずれであってもよい。p型仕事関数材料は、シリコンの価電子帯エネルギー準位とミッドバンドギャップエネルギー準位の間にある仕事関数を有する材料を指す。すなわち、シリコンのエネルギー準位において、伝導帯のエネルギー準位と価電子帯エネルギーレベルとが等価に分離されているものである。n型仕事関数材料は、シリコンの伝導帯のエネルギー準位とシリコンのミッドバンドギャップエネルギー準位との間に仕事関数を有する材料を指す。
仕事関数材料層の材料は導電性タンタル合金層またはTiAlCであることが好ましい。導電性タンタル合金層は、(i)タンタルとアルミニウムとの合金、(ii)タンタルおよび炭素の合金、(iii)タンタル、アルミニウム、及び炭素の合金から選択された材料を含むことができる。
(i)TaAl
タンタルとアルミニウムとの合金において、タンタルの原子濃度は10%〜99%とすることができる。アルミニウムの原子濃度は1%〜90%とすることができる。
(ii)TaC
タンタルと炭素の合金において、タンタルの原子濃度は20%〜80%とすることができる。炭素の原子濃度は、20%〜80%とすることができる。
(iii)TaAlC
タンタル、アルミニウム、及び炭素の合金において、タンタルの原子濃度は15%〜80%とすることができる。アルミニウムの原子濃度は1%〜60%とすることができる。炭素の原子濃度は15%〜80%とすることができる。
別の実施形態では、仕事関数材料層を、(iv)窒化チタンから本質的になる窒化チタン層あるは、(v)チタンとアルミニウムと炭素の合金の層とすることができる。
(iv)TIN
窒化チタン層において、チタンの原子濃度は30%〜90%とすることができる。窒素の原子濃度は、10%〜70%とすることができる。
(v)TiAlC
チタンとアルミニウムと炭素の合金の層において、チタンの原子濃度は15%〜45%とすることができる。アルミニウムの原子濃度は、5%〜40%とすることができる。炭素の原子濃度は、5%〜50%とすることができる。
上記仕事関数材料層は、原子層堆積(ALD)、物理蒸着(PVD)、または化学蒸着(CVD)等により形成することができる。仕事関数材料層はゲート電極を覆うように形成されることが好ましく、その膜厚は100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましく、1nm〜10nmがさらに好ましい。
中でも、本発明においては、エッチングの選択性が好適に発現される観点から、TiAlCの層が採用された基板を適用することが好ましい。
本実施形態の素子において、ゲート誘電体層は、金属と酸素とを含むhigh−k材料からなる。high−kゲート誘電体材料としては、公知のものを使用することができる。その膜は通常の方法によって堆積させることができる。例えば、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)、分子線蒸着法(MBD)、パルスレーザー蒸着(PLD、液体原料ミスト化学堆積(LSMCD)、原子層堆積(ALD)などが挙げられる。典型的なhigh−k誘電体材料としては、HfO、ZrO、La、Al、TiO、SrTiO、LaAlO、Y、HfO、ZrO、La、Al、TiO、SrTiO、LaAlO、Yなどが挙げられる。xは0.5〜3であり、yは0〜2である。ゲート誘電体層の厚さは、0.9〜6nmであることが好ましく、1〜3nmがより好ましい。なかでも、ゲート誘電体層が酸化ハフニウム(HfO2)からなることが好ましい。
その他の部材や構造は適宜通常の材料により常法によって形成することができる。その詳細については、米国公開第2013/0214364号、米国公開第2013/0341631号を参照することができ、本発明に引用して取り込む(incorporate by reference)。
本発明の好ましい実施形態に係るエッチング液によれば、上述したような仕事関数材料層が露出した基板であっても、その層の損傷を抑制しつつ、効果的に第一層の金属(Ni,Pt,Ti等)を除去することができる。
[エッチング液]
次に、本発明のエッチング液の好ましい実施形態について説明する。本実施形態のエッチング液はアルカリ化合物と必要により酸化剤および特定有機添加剤とを含有する。以下、任意のものを含め、各成分について説明する。
(アルカリ化合物)
アルカリ化合物は水媒体の系内をアルカリ性にする物質であれば特に限定されない。アルカリの定義は最も広義に解されるべきであり、例えばアレニウスの定義による塩基と定義づけることができる。アルカリ化合物は有機塩基であっても無機塩基であってもよい。
無機塩基としては、下記式(I−1)の化合物が挙げられる。

M(OH)nI (I−1)
Mは、アルカリ金属(好ましくは、リチウム、ナトリウム、カリウム)、アルカリ土類金属(好ましくはマグネシウム、カルシウム)、NH、NR (Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)、遷移元素(好ましくは、マンガン、亜鉛、銅)、希土類元素(好ましくはランタン)である。nIは整数であり、1〜3の整数のものが好ましい。なお、nIはMの元素または原子群によって自ずと決まるものであり、MがNHまたはNR のときは、nIは1であり、それぞれ、水酸化アンモニウム(NHOH)(実施例ではNHと表記)およびヒドロキシルアミン(NHOH)となる。アルカリ金属のときnIは1となり、アルカリ土類金属のときnIは2となる。その他の遷移元素や希土類元素のときは、その元素の価数に応じて適宜定められればよい。無機塩基としてはさらにヒドラジンが挙げられるが、これは下記ヒドラジン類の式(H−1)で規定する。
無機塩基としては、中でも、アルカリ金属の塩(例えば、KOH、LiOH、NaOH等が挙げられる)、アルカリ土類金属の塩(例えば、Ca(OH)、Mg(OH)等が挙げられる)、水酸化アンモニウム塩、下記ヒドラジン類、ヒドロキシルアミンなどが挙げられる。なお、MがNR であるとき、nIは1となるが、そのOHがエステル化しいていてもよい。例えば炭素数1〜6のアルキルエステルが挙げられ、Rがメチル基であり、メチルエステルを形成している場合、N,O−ジメチルヒドロキシルアミンとなる。
有機塩基としては、有機アミン化合物や有機オニウム塩が挙げられる。有機アミン化合物としては、下記式(O−1)〜(O−3)のいずれかで表される化合物が挙げられる。
Figure 0006198672
式中、RO1〜RO6は、それぞれ独立に、アシル基(炭素数1〜6が好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜6が好ましい)、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜6が好ましい)、アルコキシカルボニルアミノ基(炭素数2〜6が好ましい)、下記式(x)で表される基、アルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜6が好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜6が好ましい)、アリール基(炭素数6〜10が好ましい)、またはヘテロ環基(炭素数2〜6が好ましい)を表す。これらの基は、さらに置換基Tを有していてもよい。なかでも付加される任意の置換基としては、アミノ基、ヒドロキシ基が好ましい。また、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基は、それぞれ1〜4個の、O、S、CO、NRを介在していてもよい。
X1−(Rx1−X2)mx−Rx2−* (x)

X1は炭素数0〜4のアミノ基、ヒドロキシ基、または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Rx1およびRx2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。X2は、O、S、CO、NR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。mxは0〜6の整数を表す。mxが2以上のとき複数のRx1およびX2はそれぞれ異なっていてもよい。Rx1およびRx2はさらに置換基Tを有していてもよい。*は結合手である。
有機アミン化合物は、具体的には、カルバジン酸メチル、O−メチルヒドロキシルアミン、N−メチルヒドロキシルアミン、モノエタノールアミン、エチレンジアミン、3−エトキシプロピルアミン、m−キシリレンジアミン、シクロヘキシルアミン、ペンチルアミン、ベンジルアミン、n−ヘキシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、オクチルアミン、ジグリコールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N,N−ジエチルモノエタノールアミンなどが挙げられる。
有機オニウム塩としては、含窒素オニウム塩(第四級アンモニウム塩等)、含リンオニウム塩(第四級ホスホニウム塩等)、含硫黄オニウム塩(例えばSRyM:Ryは炭素数1〜6のアルキル基、Mは対アニオン)が挙げられる。なかでも含窒素オニウム塩(第四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、ピラゾリウム塩、イミダゾリウム塩等)が好ましい。アルカリ化合物は、なかでも第四級アンモニウム水酸化物であることが好ましい。
有機オニウム塩としては、下記式(O−4)または(O−5)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006198672
式(O−4)中、RO7〜RO10はそれぞれ独立に炭素数1〜20(好ましくは炭素数1〜8)のアルキル基、炭素数2〜20(好ましくは炭素数2〜8)のアルケニル基、炭素数2〜20(好ましくは炭素数2〜8)のアルキニル基、炭素数6〜14(好ましくは炭素数6〜10)のアリール基、炭素数7〜15(好ましくは炭素数7〜11)のアラルキル基、または下記式(y)で表される基である。

Y1−(Ry1−Y2)my−Ry2−* (y)

Y1は炭素数1〜12(好ましくは炭素数1〜6)のアルキル基、炭素数2〜12(好ましくは炭素数2〜6)のアルケニル基、炭素数2〜12(好ましくは炭素数2〜6)のアルキニル基、炭素数7〜15(好ましくは炭素数7〜11)のアラルキル基、炭素数6〜14(好ましくは炭素数16〜10)のアリール基、ヒドロキシ基、または炭素数1〜4(好ましくは炭素数1〜6)のアルコキシ基を表す。Y2は、O、S、CO、NR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。Ry1およびRy2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。myは0〜6の整数を表す。myが2以上のとき複数のRy1およびY2はそれぞれ異なっていてもよい。Ry1およびRy2はさらに置換基Tを有していてもよい。*は結合手である。
M4、M5は対イオンであり、水酸化物イオンなどを表す。
式(O−5)中、RO11はRO7と同義の基である。RO12は任意の置換基Tであり、なかでも置換基Rと同じであることが好ましい。mOは0〜5の整数である。
具体的には、水酸化テトラアルキルアンモニウム(好ましくは炭素数4〜25)が好ましい。このとき、アルキル基には本発明の効果を損ねない範囲で任意の置換基(例えば、ヒドロキシル基、アリル基、アリール基)が置換していてもよい。また、アルキル基は直鎖でも分岐でもよく、環状でもよい。具体的には、水酸化テ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)、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム、水酸化エチルトリメチルアンモニウム、水酸化2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリエチルアンモニウム、水酸化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム(TBAH)、水酸化テトラヘキシルアンモニウム(THAH)、水酸化テトラプロピルアンモニウム(TPAH)、などが挙げられる。あるいは、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化メチルベンゼトニウム、塩化セチルピリジニウム、セトリモニウム、塩化ドファニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、臭化ドミフェンなどが挙げられる。
アルカリ化合物は下記の式(H−1)で表されるヒドラジン類であることも好ましい。

H1 N−NRH2 (H−1)

H1、RH2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜15のアラルキル基を表す。具体的には、ヒドラジン、フェニルヒドラジン、メチルヒドラジン、1,2−ジメチルヒドラジン、1,1−ジメチルヒドラジンが好ましい。
・含窒素ポリマー
上記アルカリ化合物は下記含窒素ポリマーであることも好ましい。含窒素ポリマーは、窒素原子をもつ繰り返し単位を複数有する化合物であれば、比較的小さな分子を含む意味である(下記例示化合物A−15〜A−17参照)。上記繰り返し単位は、第一級アミン構造(−NRx)、第二級アミン構造(>NRx)、第三級アミン構造(>N−)、または第四級アンモニウム構造(>N<)を有することが好ましい(これらの構造を「特定アミン構造」と称し、その繰り返し単位を「特定アミン繰り返し単位」と称する)。Rxは水素原子もしくは炭素数1〜6のアルキル基を表す。
含窒素ポリマーは、親水性窒素含有基と疎水性末端基とを有するカチオン界面活性剤の例が挙げられ、上記特定アミン構造を有する繰り返し単位を有することが好ましい。より具体的には、アミノ基(−NRx)、アミド基(−CONRx−)、イミド基(−CONRxCO−)、イミノ基(−NRx−)、アルキレンイミノ基(−N(Rx)Lx−:Lxは炭素数1〜6のアルキレン基)、及びヒドロキシアルキレンイミノ基(−NRx)Ly−:Lyは炭素数1〜6のヒドロキシ基を有するアルキレン基)からなる群より選択された官能基を含む繰り返し単位を含有することが好ましい。
含窒素ポリマー中に存在する特定アミン繰り返し単位の数は、繰り返し単位の合計数の40%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましい。上限値は特にないが、100%以下であることが好ましい。特定アミン繰り返し単位の数は具体的には1分子中に2個以上1000個以下であることが好ましく、3個以上200個以下であることがより好ましい。
含窒素ポリマーは、上に挙げた繰り返し単位を含有するホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。あるいは、さらに別の繰り返し単位(好ましくは非イオン性の繰り返し単位)を有していてもよい。別の繰り返し単位としては、エチレンオキシド基、プロピレンオキシド基、スチレンに由来する繰り返し単位などが挙げられる。高分子電解質中に存在する非イオン性繰り返し単位の数は、繰り返し単位の合計数の99%以下であることが好ましく、90%以下であることがより好ましい。下限値は特にないが、任意の繰り返し単位であることから0%以上とすればよい。
含窒素ポリマーはさらに別の繰り返し単位を含んでいてもよい。さらに別の繰り返し単位としては、例えば、ヒドロキシ基、ホスホン酸基(もしくはその塩)、スルホン酸基(もしくはその塩)、リン酸基(もしくはその塩)、またはカルボン酸基(もしくはその塩)を有する繰り返し単位が挙げられる。
含窒素ポリマーは、ホモポリマー、ランダムコポリマー、交互コポリマー、周期コポリマー(periodiccopolymer)、ブロックコポリマー(例えば、AB、ABA、ABCなど)、グラフトコポリマー、コームコポリマーのいずれであってもよい。
上記特定アミン繰り返し単位は、下記式(a−1)〜(a−8)から選択されるものであることが好ましい。
Figure 0006198672
・R
は、水素原子、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、またはヘテロ環基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)を表す。なかでもRが水素原子またはメチル基であることが好ましい。なお、本明細書においてアルキル基はアラルキル基を含む意味である。
・R
は、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)またはアルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)を表す。なかでもRがメチル基またはエチル基であることが好ましい。
・L
は、アルキレン基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、カルボニル基、イミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)、アリーレン基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、ヘテロ環基(炭素数1〜12が好ましく、2〜5がより好ましい)、またはそれらの組合せを表す。中でもアルキレン基またはカルボニル基が好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、またはカルボニル基が好ましく、メチレン基またはエチレン基がより好ましく、メチレン基が特に好ましい。
・L
は、単結合、アルキレン基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、カルボニル基、イミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)、アリーレン基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、ヘテロ環基(炭素数1〜12が好ましく、2〜5がより好ましい)、またはそれらの組合せを表す。なかでも、単結合、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、またはカルボニル基が好ましく、単結合、メチレン基、またはエチレン基が好ましい。
・R
は、水素原子またはアルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)を表す。なかでもRが水素原子またはメチル基であることが好ましい。
・n
nは0以上の整数を表す。nの上限は各環状構造部の置換可能数である。例えば、下記式(5−1)〜(5−4)であれば4であり、式(6−5)、式(6−6)であれば3である。
環Q1は含窒素複素環を表し、含窒素飽和複素環が好ましく、5員または6員環の含窒素飽和複素環が好ましい。その環構造として具体的には、下記式(5−1)〜(5−6)が好ましい。式中アニオンは省略している。
環Q2は含窒素複素環を表し、含窒素不飽和複素環が好ましく、5員または6員環の含窒素不飽和複素環が好ましく、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、トリアゾリル基、ピリジル基、ピリミジル基(いずれもC位で結合)が好ましい。その環構造として具体的には、下記式(6−1)〜(6−11)が好ましい。
環Q3は含窒素複素環を表し、含窒素不飽和複素環が好ましく、5員環の含窒素不飽和複素環が好ましく、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基(いずれもN位で結合)が好ましい。その環構造として具体的には、下記式(8−1)〜(8−3)が好ましい。
式中*は、結合位置を示す。
Figure 0006198672
上記の環構造基はいずれも所定数の置換基Raを伴っていてもよい。式中のオニウムは塩となっていてもよい意味である。また、式6−1〜6−11、8−1〜8−3はオニウムもしくはその塩となっていてもよい。
、R、R、L、Lは分子内で複数あるとき、互いに同じで合っても異なっていてもよい。複数のR、R、およびRは互いに結合して環を形成していてもよい。なお、すべてにおいて断らないが、隣接する置換基や連結基は、本発明の効果を損ねない範囲で、互いに結合して環を形成していてもよい。
さらに、上記含窒素ポリマーは下記式(b)で表されるものであることも好ましい。
N−[L−N(R)]−L−NR (b)
式中、Rは、上記と同様である。mは0以上の整数を表し、好ましくは1以上であり、より好ましくは2以上であり、さらに好ましくは3以上である。上限は特にないが、10以下であることが実際的であり、6以下がより実際的である。
は、アルキレン基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、カルボニル基、イミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)、アリーレン基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、ヘテロ環基(炭素数1〜12が好ましく、2〜5がより好ましい)、またはそれらの組合せを表す。なかでもアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基が好ましい。
なお、複数のR、Lは、互いに同じで合っても異なっていてもよい。複数のR、Lは互いに結合して環を形成していてもよい。
上記含窒素ポリマーは下記の化合物であることが好ましい。ただし、本発明がこれに限定して解釈されるものではない。
Figure 0006198672
A−1 ポリエチレンイミン
A−2 ポリビニルアミン
A−3 ポリアリルアミン
A−4 ジメチルアミン・エピヒドリン系ポリマー
A−5 ポリヘキサジメトリン
A−6 ポリジメチルジアリルアンモニウム(塩)
A−7 ポリ(4−ビニルピリジン)
A−8 ポリオルニチン
A−9 ポリリシン
A−10 ポリアルギニン
A−11 ポリヒスチジン
A−12 ポリビニルイミダゾール
A−13 ポリジアリルアミン
A−14 ポリメチルジアリルアミン
A−15 ジエチレントリアミン
A−16 トリエチレンテトラミン
A−17 テトラエチレンペンタミン
A−18 ペンタエチレンヘキサミン
上記の含窒素ポリマーは適宜市販のものなどを適用することができる。
含窒素ポリマーの濃度は特に限定されないが、エッチング液中で、0.0001質量%以上が好ましく、0.0005質量%以上がより好ましく、0.001質量%以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、5質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下が特に好ましい。上記下限値以上とすることで、チタン含有層の溶解速度をコントロールできるため好ましい。一方、上記上限値以下とすることが、含窒素ポリマーの析出を抑制できる観点から好ましい。含窒素ポリマーは、一種類のみを用いても、その二種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、含窒素ポリマーは、窒素を吸着点としてチタン含有層に保護膜を形成しながら、その良好な選択性を達成しているものと推定される。
含窒素ポリマーの分子量は特に限定されないが、100以上であることが好ましく、200以上であることがより好ましい。上限は100,000以下であることが好ましく、50,000以下であることがより好ましく、20,000以下であることがさらに好ましく、10,000以下であることが特に好ましい。上記下限値以上とすることが実際的である。一方、上記上限値以下とすることが、含窒素ポリマーの析出を抑制できる観点から好ましい。本発明においては、この分子量範囲で条件を振って、エッチングの速度比(η)を効果的に変化させることができる。その詳細は後述する。
含窒素ポリマーの分子量は特に断らない限り、以下の方法で測定した値を言うものとする。
―分子量の測定―
市販の化合物についてはカタログ記載の化学構造から算出した分子量を適用した。化学構造が不明の場合等は、LC−MSによりカラム分離をした上でマススペクトロメトリーにより分子量を決定する方法を適用した。また、分子量が大きくマススペクトロメトリーの解析が困難な場合はGPCによってポリスチレン換算の重量平均分子量を計測した。GPC装置HLC−8220(東ソー社製)を用い、溶離液としてはTHF(テトラヒドロフラン)(湘南和光純薬社製)を用いカラムはG3000HXL+G2000HXLを用い、23℃で流量は1mL/minで、RIで検出した。
アルカリ化合物の濃度は、エッチング液中、0.01質量%以上であることが好ましく、0.02質量%以上がより好ましく、0.03質量%以上含有させることが特に好ましい。上限としては、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が特に好ましい。アルカリ化合物を上記の範囲とすることで、金属層(第二層)の良好なエッチング性を維持しながら、ゲルマニウム含有層(第一層)ないしそのゲルマニウムシリサイド層(第三層)の損傷を効果的に抑制できるため好ましい。エッチング液の成分の同定に関しては、アルカリ化合物として確認される必要まではなく、例えば、水酸化ナトリウムの場合、水溶液中でナトリウムイオン(Na)が同定されることにより、その存在および量が把握されるものである。
ここで、酸ではなく、アルカリをエッチングに用いることの利点に触れると、上述のように本発明において対象とする金属層とGe層の良好なエッチング選択性を実現しつつ、アルカリではウェハのゼータ電位が負(ネガティブ)になるため、基板上のパーティクルの付着をも効果的に防止することが可能となる点が挙げられる。
なお、本発明において、上記アルカリ化合物は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。「2種以上の併用」とは、化学構造として少しでも異なる2種以上の化合物を用いるということであり、例えば、前述の式(O−1)に該当するが、原子団RO1に該当する部分が異なる化合物2種である場合等も含む。2種以上を併用する場合、その併用割合は特に限定されないが、合計使用量は、2種以上のアルカリ化合物の総和として上記濃度範囲とすることが好ましい。
(酸化剤)
本実施形態に係るエッチング液には酸化剤が含まれることが好ましい。酸化剤としては、硝酸または過酸化水素が好ましい。
その濃度は、エッチング液中、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上含有させることが特に好ましい。上限としては、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、3質量%以下が特に好ましい。
酸化剤の含有量を上記の範囲とすることで、金属層(第二層)の良好なエッチング性を維持しながら、ゲルマニウム含有層(第一層)ないしそのゲルマニウムシリサイド層(第三層)の損傷を効果的に抑制できるため好ましい。なお、エッチング液の成分の同定に関しては、例えば硝酸として確認される必要まではなく、水溶液中で硝酸イオン(NO )が同定されることにより、その存在および量が把握されるものである。
酸化剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(特定有機添加剤)
本実施形態に係るエッチング液には、特定有機添加剤を含有させることが好ましい。この有機添加剤は、窒素原子、硫黄原子、リン原子、もしくは酸素原子を含有する有機化合物からなる。中でも、上記有機添加剤は、アミノ基(−NH)もしくはその塩、イミノ基(−NR−)もしくはその塩、スルファニル基(−SH)、ヒドロキシ基(−OH)、カルボニル基(−CO−)、スルホン酸基(−SOH)もしくはその塩、リン酸基(−PO)もしくはその塩、オニウム基もしくはその塩、スルフィニル基(−SO−)、スルホニル基(SO)、エーテル基(−O−)、アミンオキシド基、およびチオエーテル基(−S−)から選ばれる置換基もしくは連結基を有する化合物であることが好ましい。さらに、非プロトン解離性有機化合物(アルコール化合物、エーテル化合物、エステル化合物、カーボネート化合物)、アゾール化合物、ベタイン化合物、スルホン酸化合物、アミド化合物、オニウム化合物、アミノ酸化合物、リン酸化合物、スルホキシド化合物であることも好ましい。
上記アミノ基のRは水素原子または置換基である。置換基としては、アルキル基(炭素数1〜24が好ましく、1〜12がより好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましい)、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜11のアラルキル基が好ましい。)である。
上記特定有機添加剤は、下記式(I)〜(XIII)のいずれかで表される化合物からなることが特に好ましい。
Figure 0006198672
式(I):
11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)、スルファニル基(SH)、ヒドロキシ基(OH)、またはアミノ基(−NR )である。ただしR11およびR12の少なくとも片方はスルファニル基、ヒドロキシ基、またはアミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)である。なお、上記の置換基はさらに置換基をとる場合(アルキル基、アルケニル基、アリール基等)、さらに任意の置換基Tを有していてもよい。これは、これ以降に説明する置換基や連結基についても同様である。
はメチレン基(CR )、硫黄原子(S)、または酸素原子(O)である。Rは水素原子または置換基(後記置換基Tが好ましい。)である。
式(II):
はメチン基(=CR−)または窒素原子(N)である。R21は置換基(後記置換基Tが好ましい。)であり、なかでもスルファニル基(SH)、ヒドロキシ基(OH)、アミノ基(NR )が好ましい。
n2は0〜4の整数である。
21が複数あるとき、それらは同じでも異なってもよく、互いに結合ないし縮合して環を形成していてもよい。
式(III):
はメチレン基、イミノ基(NR)、または硫黄原子(S)である。
は水素原子、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)、アミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)、ヒドロキシ基、スルファニル基である。
31は置換基(後記置換基Tが好ましい。)である。なかでもスルファニル基(SH)、ヒドロキシ基(OH)、アミノ基(NR )が好ましい。
n3は0〜2の整数である。
31が複数あるとき、それらは同じでも異なってもよく、互いに結合ないし縮合して環を形成していてもよい。形成される環としては、六員環であることが好ましく、ベンゼン構造もしくは六員のヘテロアリール構造が挙げられる。
式(III)は下記式(III−1)であることが好ましい。
Figure 0006198672
およびYはそれぞれ独立にメチン基(=CR−)または窒素原子(N)である。
、Y、R31、n3は上記と同義である。YおよびYの位置は六員環の中で別の位置にあってもよい。
式(IV):
はアルキレン基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルキニレン基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルケニレン基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリーレン基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、またはアラルキレン基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)である。
がカルボキシル基またはヒドロキシ基である。
式(V):
51は、アルキル基(炭素数1〜24が好ましく、炭素数1〜12がより好ましく、1〜6がさらに好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜24が好ましく、炭素数2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜24が好ましく、炭素数2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、またはアラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)である。
51がアリール基であるとき、そこには炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、または炭素数2〜20のアルキニル基が置換していることが好ましい。
51がアルキル基であるとき、下記の構造であってもよい。

*−R52−(R53−Y53n5−R54

52は単結合もしくはLと同義の連結基である。R53はLと同義の連結基である。Y53は酸素原子(O)、硫黄原子(S)、カルボニル基(CO)、もしくはイミノ基(NR)である。R54はアルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、またはアラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)である。
n5は0〜8の整数である。
51は更に置換基Tを有していてもよく、なかでも、スルファニル基(SH)、ヒドロキシ基(OH)、アミノ基(NR )が好ましい。
Zはアミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)、スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、スルファニル基、またはアミンオキシド基(−NR )である。
本発明において、アミノ基、スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基は特に断らない限りその塩や酸の場合にはその酸エステル(例えば炭素数1〜6のアルキルエステル)を形成していても良い意味である。
式(VI):
61とR62は、それぞれ独立に、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、またはアルキルアミノ基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)である。R61とR62とは結合もしくは縮合して環を形成していてもよい。R61またはR62がアルキル基であるとき、上記*−R52−(R53−Y53)−R54で表される基であってもよい。
はカルボニル基、スルフィニル基(SO)、またはスルホニル基(SO)である。
式(V)がカルボン酸であるとき、R51はアルキル基であることが好ましく、この場合、炭素数1〜24が好ましく、3〜20がより好ましく、6〜18がさらに好ましく、8〜16が特に好ましい。このアルキル基がさらに置換基Tを有していてよことは、他のものと同様である。式(V)が脂肪酸であるとき、上記のとおり、比較的炭素数が大きいものが好ましい。この理由は、本添加剤に適度な疎水性が付与されていた方が、より効果的にゲルマニウムもしくはそのシリサイド層の保護性を発揮するためと考えられる。
式(V)で表される化合物は、下記式(V−1)〜(V−3)のいずれかであることが好ましい。式中、Z、Zは連結基Lを介することのあるスルホン酸基である。R56は置換基Tであり、なかでもそこで例示されるアルキル基が好ましい。n51およびn56は0〜5の整数である。n53は0〜4の整数である。n51、n53、およびn56の最大値は同じ環にあるZまたはZの数に応じて減ずる。n52は1〜6の整数であり、1または2が好ましい。n54およびn55はそれぞれ独立に0〜4の整数であり、n54+n55は1以上である。n54+n55は1または2が好ましい。n57およびn58はそれぞれ独立に0〜5の整数であり、n57+n58は1以上である。n57+n58は1または2が好ましい。複数あるR56は互いに同じでも異なっていてもよい。連結基Lは上記L、後記L、またはその組合せであることが好ましく、Lであることがより好ましい。
Figure 0006198672
式(VI):
61とR62は、それぞれ独立に、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、またはアルキルアミノ基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)である。R61とR62とは結合もしくは縮合して環を形成していてもよい。R61またはR62がアルキル基であるとき、上記*−R52−(R53−Y53)−R54で表される基であってもよい。
はカルボニル基、スルフィニル基(SO)、またはスルホニル基(SO)である。
式(VI)で表される化合物は、下記式(VI−1)〜(VI−3)のいずれかで表される化合物であることが好ましい。式中、R61とR62は上記と同義である。Qは、3〜8員環であり、5員環または6員環が好ましく、飽和の5員環または6員環がより好ましく、飽和炭化水素の5員環または6員環が特に好ましい。ただし、Qは任意の置換基Tを有していてもよい。
Figure 0006198672
式(VII):
71はアミノ基(−NR )またはアンモニウム基(−NR ・M)である。
はLと同義の基である。Lは中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、または(−L31(SR)p−)であることが好ましい。L31は炭素数1〜6のアルキレン基である。Rは水素原子またはこの部位でジスルフィド基を形成して二量化していてもよい。
式(IIX):
81およびR82は、それぞれ独立に、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、またはアラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)である。
式(IX):
はLと同義の基である。
91およびR93はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、アシル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、またはアラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)である。ただし、n9が0のとき、R91およびR93がともに水素原子になることはない。
n9は0〜100の整数であり、0〜50が好ましく、0〜25がより好ましく、0〜15がさらに好ましく、0〜10がさらに好ましく、0〜5が特に好ましい。
式(IX)で表される化合物は、下記式(IX−1)で表される化合物であることがより好ましい。

91−(OL41)−(OLn91−OR93 (IX−1)

41は炭素数2以上のアルキレン基であることが好ましく、好ましくは炭素数2〜6である。このアルキレン基の炭素数の設定により、金属(例えばTi)と特有の吸着状態を形成せず、その除去が阻害されないものと推定される。また、金属とフッ素原子との結合成分は親水的ないし疎水的に挙動するとみられ、酸素原子を連結する炭素数が2または3以上の化合物が好適に作用すると推定される。この観点からは、さらにL41は炭素数3以上であることが好ましく、炭素数3〜6であることが好ましく、炭素数3または4であることが特に好ましい。なお、上記L41の炭素数は、分岐のアルキレン基であるときには、分岐に含まれる炭素原子は除いて、その連結炭素数が2以上であることが好ましい。例えば、2,2−プロパンジイル基は連結炭素数が1となる。つまり、O−O間をつなぐ炭素原子の数を連結炭素数とよび、これが2個以上であることが好ましい。上記の金属との吸着作用を考慮すると、さらに連結炭素数が3以上であることが好ましく、3以上6以下であることがより好ましく、3以上4以下であることが特に好ましい。
n91はn9と同義の数である。
本化合物がR91およびR93において水素原子のヒドロキシ基を2つ以上有する化合物であるとき、その構造は下記式(IX−2)であることが好ましい。
Figure 0006198672
式中のR94〜R97は、R91と同義である。R94〜R97はさらに置換基Tを有していてもよく、例えばヒドロキシ基を有していてもよい。Lはアルキレン基であり、炭素数1〜6のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキレン基であることがより好ましい。式(IX−2)の化合物の具体例としては、ヘキシレングリコール、1、3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール等が挙げられる。
上記親水性・疎水性の観点から、上記式(IX)で表される化合物は、そのCLogPにおいて所望の範囲のものを用いることが好ましい。上記式(IX)で表される化合物のCLogP値は−0.4以上であることが好ましく、−0.2以上であることがより好ましい。上限側の規定としては、2以下であることが好ましく、1.5以下であることがより好ましい。
・ClogP
オクタノール−水分配係数(logP値)の測定は、一般にJIS日本工業規格Z7260−107(2000)に記載のフラスコ浸とう法により実施することができる。また、オクタノール−水分配係数(logP値)は実測に代わって、計算化学的手法あるいは経験的方法により見積もることも可能である。計算方法としては、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))、Viswanadhan’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989))、Broto’s fragmentation法(Eur.J.Med.Chem.−Chim.Theor.,19,71(1984))などを用いることが知られている。本発明では、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))を用いる。
ClogP値とは、1−オクタノールと水への分配係数Pの常用対数logPを計算によって求めた値である。ClogP値の計算に用いる方法やソフトウェアについては公知の物を用いることができるが、特に断らない限り、本発明ではDaylight Chemical Information Systems社のシステム:PCModelsに組み込まれたClogPプログラムを用いることとする。
式(X):
A3はRと同義である。RA1およびRA2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい)、スルファニル基、ヒドロキシ基、またはアミノ基である。ただしRA1およびRA2の少なくとも片方はスルファニル基、ヒドロキシ基、またはアミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)であることが好ましい。
式(XI):
およびYは、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、またはイミノ基(NR)、カルボニル基である。RB1は置換基(後記置換基Tが好ましい。)である。nBは0〜8の整数である。ただし、YおよびYのいずれか一方はメチレン基(CR )であってもよい。
式(XII):
およびY10は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、メチレン基(CR )、またはイミノ基(NR)、カルボニル基である。YおよびY10は、六員環の別の位置であってもよい。
およびXは、硫黄原子または酸素原子である。破線はその結合が単結合でも二重結合でも良いことを意味する。RC1は置換基(後記置換基Tが好ましい。)である。nCは0〜2の整数である。
C1は複数あるとき、互いに同じでも異なっていてもよく、結合ないし縮合して環を形成していてもよい。
式(XIII):
は、酸素原子、硫黄原子、イミノ基(NR)である。Rは水素原子または炭素数1〜24のアルキル基であり、2〜20のアルキル基であることが好ましく、4〜16のアルキル基であることがより好ましく、6〜12のアルキル基であることが特に好ましい。
は、酸素原子、硫黄原子、イミノ基(NR)、またはメチレン基(CR )である。
D1は置換基であり後記置換基Tが好ましい。RD1はなかでも、1〜24のアルキル基であることが好ましく、1〜12のアルキル基であることがより好ましい。
nDは0〜6の整数であり、0〜4の整数が好ましく、0〜2の整数がより好ましく、1が特に好ましい。
なかでも、式中のX−CO−XはNR−CO−CR 、O−CO−O、O−CO−CR であることが好ましい。
上記特定有機添加剤は、後記実施例の表に記載の化合物からなることが特に好ましい。特定有機添加剤のうち、第一群に属するものの濃度は、エッチング液中、50質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、70質量%以上含有させることが特に好ましい。上限としては、99質量%以下が好ましく、95質量%以下がより好ましく、90質量%以下が特に好ましい。
特定有機添加剤のうち、表Aの第二群に属するものの濃度は、エッチング液中、0.005質量%以上であることが好ましく、0.01質量%以上であることがより好ましく、0.03質量%以上がさらに好ましく、0.05質量%以上含有させることが特に好ましい。上限としては、10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、5質量%以下が特に好ましい。
この添加量を規定することにより、金属層(第二層)の良好なエッチング性を維持しながら、ゲルマニウム含有層(第一層)ないしそのゲルマニウムシリサイド層(第三層)の損傷を効果的に抑制できるため好ましい。
ここで特定有機添加剤の利点について言及すると、アルカリは常温では金属を溶解しにくく、そのためこれを高温で使用することが有効である。一方、処理を高温にすることでその下層のGe層もダメージを受ける。そこで、本実施形態によれば、Geの溶解を特に抑制するはたらきのある化合物を選択して添加することで、アルカリを高温で使用した場合の金属層のエッチング性における利点を維持して、Ge層のダメージを効果的に防ぐことができる。
表Bの第一群、第二群の添加剤でその好ましい濃度範囲が異なる理由については、その作用機構の違いから以下のように考えられる。つまり、表Bの第一群は主に処理液中において主溶剤の働きをし、上記ゲルマニウムを含む第一層の成分の溶出を抑制する作用を示すものと考えられる。液中で主溶剤として働きその効果を奏するため、その濃度として上記のように高めであることが好ましい。これに対し、表Bの第二群に属する添加剤は、ゲルマニウム(Ge)を含む第一層の表面に吸着し、その表面に保護層を形成すると解される。したがって、その添加量は第一層を保護する目的に対して十分量の添加量であればよく、上記のように比較的少量であることが好ましい。
上記各式と第一群および第二群との区別については、式(V)もしくその一部、(VI)、(IIX)、(IX)、(XI)に係る化合物が第一群であり、その他の式ないし式(V)もしくはその一部に係る化合物が第二群であることが好ましい。
なお、上記特定有機添加剤と上記アルカリ化合物とは、その規定上、重複するものもあるが、機能的な側面から区別されればよい。すなわち、アルカリ化合物は主にエッチングを促進する成分として適用され、特定有機添加剤はゲルマニウム層を保護する役割を担う成分として適用される。区別するときには、上記アルカリ化合物の規定を優先し、上記特定有機添加剤はこれを除くものとして両者を区分することができる。
なお、本発明において、特定有機添加剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。「2種以上の併用」とは、例えば、前述の式(I)に該当する化合物と式(II)に該当する化合物の2種を併用するような場合だけでなく、式(I)に該当する化合物2種である場合(例えば、式(I)の範疇ではあるが、原子団R11、R12、Xの少なくとも1つが異なる化合物2種である場合)も含む。2種以上を併用する場合、その併用割合は特に限定されないが、合計使用量は、2種以上の特定有機添加剤の総和として前述の濃度範囲とすることが好ましい。
本明細書において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、上記化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、エステル化したり置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
本明細書において置換・無置換を明記していない置換基(連結基についても同様)については、その基に任意の置換基を有していてもよい意味である。これは置換・無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、下記置換基Tが挙げられる。
置換基Tとしては、下記のものが挙げられる。
アルキル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等)、アリール基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素原子数2〜20のヘテロ環基、あるいは、好ましくは少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5または6員環のヘテロ環基、例えば、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素原子数0〜20のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素原子数0〜20のスルファモイル基、例えば、N,N−ジメチルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル等)、アシル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、ベンゾイル等)、アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素原子数1〜20のカルバモイル基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、スルホンアミド基(好ましくは炭素原子数0〜20のスルファモイル基、例えば、メタンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、N−メチルメタンスルホンアミド、N−エチルベンゼンスルホンアミド等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1−ナフチルチオ、3−メチルフェニルチオ、4−メトキシフェニルチオ等)、アルキルもしくはアリールスルホニル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルもしくはアリールスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、ベンゼンスルホニル等)、ヒドロキシル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、ヒドロキシル基またはハロゲン原子であり、特に好ましくはアルキル基、アルケニル基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基またはヒドロキシル基である。
また、これらの置換基Tで挙げた各基は、上記の置換基Tがさらに置換していてもよい。
化合物ないし置換基・連結基等がアルキル基・アルキレン基、アルケニル基・アルケニレン基、アルキニル基・アルキニレン基等を含むとき、これらは環状でも鎖状でもよく、また直鎖でも分岐していてもよく、上記のように置換されていても無置換でもよい。またアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、同様に置換されていても無置換でもよい。
(水媒体)
本発明のエッチング液には、その一実施形態において、その媒体として水(水媒体)が適用されてもよい。水(水媒体)としては、本発明の効果を損ねない範囲で溶解成分を含む水性媒体であってもよく、あるいは不可避的な微量混合成分を含んでいてもよい。なかでも、蒸留水やイオン交換水、あるいは超純水といった浄化処理を施された水が好ましく、半導体製造に使用される超純水を用いることが特に好ましい。
(キット)
本発明におけるエッチング液は、その原料を複数に分割したキットとしてもよい。例えば、第1液として上記アルカリ化合物を水に含有する液組成物を準備し、第2液として上記特定有機添加剤を水媒体に含有する液組成物を準備する態様が挙げられる。このときその他の酸化剤などの成分はそれぞれ別にあるいはともに第1液、第2液、またはその他の第3液に含有させておくことができる。なかでも好ましくは、特定有機化合物およびアルカリ化合物を含有する第1液と、酸化剤を含有する第2液とのキットとする態様である。
その使用例としては、両液を混合してエッチング液を調液し、その後適時に上記エッチング処理に適用する態様が好ましい。このようにすることで、各成分の分解による液性能の劣化を招かずにすみ、所望のエッチング作用を効果的に発揮させることができる。ここで、混合後「適時」とは、混合ののち所望の作用を失うまでの時期を指し、具体的には60分以内であることが好ましく、30分以内であることがより好ましく、10分以内であることがさらに好ましく、1分以内であることが特に好ましい。下限は特にないが、1秒以上であることが実際的である。
第1液と第2液との混合の仕方は特に限定されないが、第1液と第2液とをそれぞれの流路に流通させ、両者をその合流点で合流させて混合することが好ましい。その後、さらに流路を流通させ、合流して得られたエッチング液を吐出口から吐出ないし噴射し、半導体基板と接触させることが好ましい。この実施形態でいうと、上記合流点での合流混合から半導体基板への接触までの過程が、上記「適時」に行われることが好ましい。これを、図3を用いて説明すると、調製されたエッチング液が吐出口13から噴射され、処理容器(処理槽)11内の半導体基板Sの上面に適用される。同図に示した実施形態では、A及びBの2液が供給され、合流点14で合流し、その後流路fcを介して吐出口13に移行するようにされている。流路fdは薬液を再利用するための返戻経路を示している。半導体基板Sは回転テーブル12上にあり、回転駆動部Mによって回転テーブルとともに回転されることが好ましい。なお、このような基板回転式の装置を用いる実施態様は、キットにしないエッチング液を用いた処理においても同様に適用することができる。
なお、本発明のエッチング液は、その使用用途に鑑み、液中の不純物、例えば金属分などは少ないことが好ましい。特に、液中のNa、K、Caイオン濃度が1ppt〜1ppmの範囲にあることが好ましい。また、エッチング液において、平均粒径0.5μm以上の粗大粒子数が100個/cm以下の範囲にあることが好ましい。
(容器)
本発明のエッチング液は、(キットであるか否かに関わらず)耐腐食性等が問題とならない限り、任意の容器に充填して保管、運搬、そして使用することができる。また、半導体用途向けに、容器のクリーン度が高く、不純物の溶出が少ないものが好ましい。使用可能な容器としては、アイセロ化学(株)製の「クリーンボトル」シリーズ、コダマ樹脂工業(株)製の「ピュアボトル」などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[エッチング条件]
本発明のエッチング方法においては、枚葉式装置を用いることが好ましい。具体的に枚葉式装置は、処理槽を有し、上記処理槽で上記半導体基板を搬送もしくは回転させ、その処理槽内に上記エッチング液を付与(吐出、噴射、流下、滴下等)して、上記半導体基板に上記エッチング液を接触させるものであることが好ましい。
枚葉式装置のメリットとしては、(i)常に新鮮なエッチング液が供給されるので、再現性がよい、(ii)面内均一性が高いといったことが挙げられる。さらに、エッチング液を複数に分けたキットを利用しやすく、例えば、上記第1液と第2液をインラインで混合し、吐出する方法が好適に採用される。このとき、上記の第1液と第2液とを共に温度調節するか、どちらか一方だけ温調し、インラインで混合して吐出する方法が好ましい。なかでも、共に温調する実施態様がより好ましい。ラインの温度調節を行うときの管理温度は、後記処理温度と同じ範囲とすることが好ましい。
枚葉式装置はその処理槽にノズルを具備することが好ましく、このノズルを半導体基板の面方向にスイングさせてエッチング液を半導体基板に吐出する方法が好ましい。このようにすることにより、液の劣化が防止でき好ましい。また、キットにして2液以上に分けることでガス等を発生させにくくすることができ好ましい。
エッチングを行う処理温度は、後記実施例で示す温度測定方法において、15℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、35℃以上であることがさらに好ましい。上限としては、90℃以下であることが好ましく、80℃以下であることがより好ましく、70℃以下であることが特に好ましい。上記下限値以上とすることにより、第二層に対する十分なエッチング速度を確保することができ好ましい。上記上限値以下とすることにより、エッチング処理速度の経時安定性を維持することができ好ましい。
エッチング液の供給速度は特に限定されないが、0.05〜5L/minとすることが好ましく、0.1〜3L/minとすることがより好ましい。上記下限値以上とすることにより、エッチングの面内の均一性を一層良好に確保することができ好ましい。上記上限値以下とすることにより、連続処理時に安定した性能を確保でき好ましい。半導体基板を回転させるときには、その大きさ等にもよるが、上記と同様の観点から、50〜1000rpmで回転させることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態に係る枚葉式のエッチングにおいては、半導体基板を所定の方向に搬送もしくは回転させ、その空間にエッチング液を噴射して上記半導体基板に上記エッチング液を接触させることが好ましい。エッチング液の供給速度や基板の回転速度についてはすでに述べたことと同様である。
本発明の好ましい実施形態に係る枚葉式の装置構成においては、図4に示すように、吐出口(ノズル)を移動させながら、エッチング液を付与することが好ましい。具体的に、本実施形態においては、半導体基板Sに対してエッチング液を適用する際に、基板がr方向に回転させられている。他方、上記半導体基板の中心部から端部に延びる移動軌跡線tに沿って、吐出口が移動するようにされている。このように本実施形態においては、基板の回転方向と吐出口の移動方向とが異なる方向に設定されており、これにより両者が互いに相対運動するようにされている。その結果、半導体基板の全面にまんべんなくエッチング液を付与することができ、エッチングの均一性が好適に確保される構成とされている。
吐出口(ノズル)の移動速度は特に限定されないが、0.1cm/s以上であることが好ましく、1cm/s以上であることがより好ましい。一方、その上限としては、30cm/s以下であることが好ましく、15cm/s以下であることがより好ましい。移動軌跡線は直線でも曲線(例えば円弧状)でもよい。いずれの場合にも移動速度は実際の軌跡線の距離とその移動に費やされた時間から算出することができる。基板1枚のエッチングに要する時間は10〜180秒の範囲であることが好ましい。
上記金属層は高いエッチングレートでエッチングされることが好ましい。第二層(金属層)のエッチングレート[R2]は、金属の種類にもよるが、生産効率を考慮し、20Å/min以上であることが好ましく、100Å/min以上がより好ましく、200Å/min以上であることが特に好ましい。上限は特にないが、1200Å/min以下であることが実際的である。
金属層の露出幅は特に限定されないが、本発明の利点がより顕著になる観点から、2nm以上であることが好ましく、4nm以上であることがより好ましい。同様に効果の顕著性の観点から、上限値は1000nm以下であることが実際的であり、100nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましい。
ゲルマニウムを含む層(第一層)ないしそのゲルマニウムシリサイド層(第三層)のエッチングレート[R1]は、特に限定されないが、過度に除去されないことが好ましく、50Å/min以下であることが好ましく、20Å/min以下であることがより好ましく、10Å/min以下であることが特に好ましい。下限は特にないが、測定限界を考慮すると0.1Å/min以上であることが実際的である。
第一層の選択的エッチングにおいて、そのエッチングレート比([R2]/[R1])は特に限定されないが、高い選択性を必要とする素子を前提に言うと、2以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、20以上であることがさらに好ましい。上限としては特に規定されず、高いほど好ましいが、5000以下であることが実際的である。なお、ゲルマニウムシリサイド層(第三層)のエッチング挙動は、そのアニール前の層(例えばSiGeやGeの第一層)と共通しており、第一層のエッチング速度によって代用することができる。
[半導体基板製品の製造]
本実施形態においては、シリコンウエハ上に、上記シリコン層と金属層とを形成した半導体基板とする工程と、上記半導体基板をアニールする工程、上記半導体基板にエッチング液を付与し、エッチング液と金属層とを接触させて、上記金属層を選択的に除去する工程とを介して、所望の構造を有する半導体基板製品を製造することが好ましい。このとき、エッチングには上記特定のエッチング液を用いる。上記の工程の順序は制限されて解釈されるものではなく、それぞれの工程間にさらに別の工程を含んでいてもよい。
ウェハサイズは特に限定されないが、直径8インチ、直径12インチ、または直径14インチのものを好適に使用することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
(サリサイド加工基板の作製)
市販のシリコン基板(直径:12インチ)上に、SiGeをエピタキシャル成長させ、厚さ50nmの膜厚で形成した。同様にしてTiの膜(厚さ20nm)もCVD等で作成したブランケットウエハを準備した。このとき、SiGeエピタキシャル層は、ゲルマニウムを50〜60質量%含有していた。表1の試験においては、このブランケットウエハを用いて各処理液のエッチング処理を行った。
(エッチング試験)
・SWT
上記の試験用基板に対して、枚葉式装置(SPS−Europe B.V.社製、POLOS(商品名)))にて下記の条件でエッチングを行い、評価試験を実施した。
・処理温度 :表中に記載
・吐出量 :1L/min.
・ウェハ回転数 :500rpm
・ノズル移動速度 :7cm/s
なお、エッチング液の供給は、表1では1液、表2では2液に分けライン混合により行った(図3参照)。供給ラインfcは加熱により60℃で温度調節した。
第1液(A):アルカリ化合物、特定化合物、および水
第2液(B):酸化剤および水
第1液と第2液との比率は体積でほぼ等量となるようにした。処方によっては、アルカリ化合物のみのため、その場合は1液での処理とした。
・バッチ
バッチ式の処理装置(瀬戸技研工業社製、ウェットベンチ(商品名))を用いてエッチングを行った。具体的には、50℃の処理浴にウェハを1分間浸漬して処理した。
(処理温度の測定方法)
株式会社堀場製作所製の放射温度計IT−550F(商品名)を上記枚葉式装置内のウェハ上30cmの高さに固定した。ウェハ中心から2cm外側のウェハ表面上に温度計を向け、薬液を流しながら温度を計測した。温度は、放射温度計からデジタル出力し、パソコンで連続的に記録した。このうち温度が安定した10秒間の温度を平均した値をウェハ上の温度とした。
(エッチング速度)
Ge エッチング速度(ER)については、エリプソメトリー(分光エリプソメーター、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社 Vaseを使用した)を用いてエッチング処理前後の膜厚を測定することにより算出した。5点の平均値を採用した(測定条件 測定範囲:250−1000nm、測定角:65,70,75度)。エッチング性についての評価は下記のように区分して表1に示した。
[Ge]
A 5Å/min未満
B 5Å/min以上30Å/min未満
C 30Å/min以上
[Ti]
C 50Å/min未満
B 50Å/min以上100Å/min未満
A 100Å/min以上
(面内均一性評価)
円形の基板(直径12 inch)の中心のエッチング深さを、時間を変えて条件だしを行い、エッチング深さが5Åになる時間を確認した。次にその時間で基板全体を再度エッチングした時に基板の周辺から中心方向に30mmの位置でのエッチング深さを測定し、その深さが300Åに近いほど面内均一性が高いと評価した。具体的な区分は下記のとおりである。このときの測定位置は図5に示した9箇所とし、その平均値で評価した。
A ±1以上5Å未満
B ±5以上10Å未満
C ±10以上20Å未満
なお、面内均一性は、時間をかけてすべてを除去できる場合には問題にならないが、半導体製造においては、製造工程上、所定時間内に処理をする要請が高く、所望の金属層を短時間で均一に除去できることが望まれる。また、逆に時間をかけすぎると、本来溶かしたくない部分(ゲルマニウムシリサイド層)が徐々に溶けるなど、損傷を与えてしまう場合がある。したがって、品質面からも、エッチング処理は短いことが好ましく(例えば1〜2分)、その際に面内で溶け残りのない均一なエッチングが重要となる。
(Ge濃度)
SiGe(シリコンゲルマニウム)層のゲルマニウムの含有率は以下のようにして測定した。ゲルマニウム(Ge)を含む第一層の基板をエッチングESCA(アルバックファイ製 Quantera)にて0〜30nmまでの深さ方向を分析し、3〜15nm分析結果におけるGe濃度の平均値をGe濃度(質量%)とした。
(パーティクルの除去性)
KLAテンコール社製 レーザー式パーティクルカウンターを使用して、パーティクル除去率を比較した。
パーティクル除去率 (%)
={(処理前−処理後)/処理前}×100
A 50以上100以下
B 20以上50未満
C 0以上20未満
なお、パーティクルとは、粒子状の異物のことを言う。具体的には、有機物,酸化物系成分を示す。
(経時安定性)
処理前後のER(エッチング速度)の比で定義する。なお、本試験ではエッチング液の補充を行わず返戻流路fdを介してエッチング液を循環させた。
経時安定性 (%)
={(ER(1)−ER(2))/ER(1)}×100
ER(1):エッチング処理開始直後のエッチング速度
ER(2):エッチング処理開始10分後のエッチング速度
A 50以上100未満
B 20以上50未満
C 0以上20未満
Figure 0006198672
ER:エッチング速度
Ge:ゲルマニウムシリサイド層
Figure 0006198672
ER:エッチング速度
TMAH aq : TMAH 25質量%水溶液
NH aq : アンモニア28質量%水溶液
aq : H 30質量%水溶液
Figure 0006198672
Figure 0006198672
ANSA,ADPNAのアルキル基は、それぞれイソプロピル基、ドデシル基である。
ポリプロピレングリコールの炭素数は6〜100である。
本発明によれば、ゲルマニウムを含む第一層に対して、特定の金属を含む第二層を選択的に除去することができ、パーティクルの除去性も良好であることが分かる。また、特定有機添加剤を含有させるエッチング液を用いることで、その選択性は一層良化することが分かる。さらに、本発明において、枚葉式装置を用いることが特に好ましく、それにより、第二層(金属層)の除去に関する良好な面内均一性を達成し、経時の安定性にも優れることが分かる。
上記の試験基板について、Tiに変え、NiPt、Co、Wについても同様の試験を行った。その結果、Ti金属層に対してエッチング速度が低下したものの、処理温度を調節するなどにより、各金属層の好適なエッチングが可能であった。また、表1、表2の結果と同様に、各金属層について特に防食剤を添加することでGe層とのエッチング選択性も良好であり、かつパーティクルの除去性にも優れていた。
さらに、上記基板に変え、SiGe層、Ti金属層、及び、その層間にアニール処理により形成されたゲルマニウムシリサイド層を有する基板で評価を行い、Tiに対する選択的なエッチング性能を奏することが確認された。
上記101〜208の試験について、さらに上記の例示化合物A−1〜A−18を1.0 質量%添加したこと以外は同様の実験を行った。その結果、Tiについては良好なエッチング性を示し(B以上)、一方でSiGe層についても高い保護性(A)を示した。Tiのエッチングに関する面内均一性とパーティクルの除去性についても良好な性能が得られることを確認した。
1 金属層(第二層)
2 シリコン層(第一層)
3 ゲルマニウムシリサイド層(第三層)
11 処理容器(処理槽)
12 回転テーブル
13 吐出口
14 合流点
S 基板
21 シリコン基板
22 ゲート絶縁膜
23 ゲート電極
25 サイドウォール
26 ソース電極
27 ドレイン電極
28 NiPt膜
90A、90B 置換ゲートスタック
92A、92B ウェル
94A、94B ソース/ドレイン拡張領域
96A、96B ソース/ドレイン領域
91A、91B 金属半導体合金部分
95A、95B ゲートスペーサ
97A、97B ゲート絶縁膜
81 第1仕事関数材料層
82A、82B 第2仕事関数材料層
83A、83B 金属部分
93 トレンチ構造部
99 平坦化誘電体層

Claims (26)

  1. ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ニッケルプラチナ(NiPt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)およびコバルト(Co)から選ばれる少なくとも1種の特定金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、上記第二層を選択的に除去するエッチング方法であって、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン化合物、ヒドロキシルアミン化合物、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液を上記第二層に接触させて上記第二層を除去する半導体基板のエッチング方法。
  2. 前記アルカリ化合物が、下記式(I−1’)で表される無機塩基、下記式(O−1)〜(O−5)のいずれかで表される有機塩基、下記式(H−1)で表されるヒドラジン化合物、下記式(a−1)〜(a−8)から選択される繰り返し単位を有する化合物または下記式(b)で表される化合物である請求項1に記載のエッチング方法。

    M(OH)nI (I−1’)

    Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、NR (Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)である。nIは整数である。
    Figure 0006198672
    式中、RO1〜RO6は、それぞれ独立に、アシル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、下記式(x)で表される基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。

    X1−(Rx1−X2)mx−Rx2−* (x)

    X1は炭素数0〜4のアミノ基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Rx1およびRx2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。X2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。mxは0〜6の整数を表す。*は結合手である。
    Figure 0006198672
    式中、RO7〜RO10はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアラルキル基または下記式(y)で表される基である。

    Y1−(Ry1−Y2)my−Ry2−* (y)

    Y1は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数7〜15のアラルキル基、炭素数6〜14のアリール基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Y2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。Ry1およびRy2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。*は結合手である。
    O11はRO7と同義の基である。RO12は置換基である。mOは0〜5の整数である。
    M4およびM5は対イオンである。

    H1 N−NRH2 (H−1)

    H1およびRH2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜15のアラルキル基を表す。
    Figure 0006198672
    式中、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。Rは、アルキル基またはアルケニル基を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Lは、単結合、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Rは、水素原子またはアルキル基を表す。nは0以上の整数を表す。Q1〜Q3はそれぞれ独立に含窒素複素環を表す。

    N−[L−N(R)]−L−NR (b)

    は、水素原子またはアルキル基を表す。mは0以上の整数を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。
  3. 前記第二層に接触するときのエッチング液の温度が15〜80℃の範囲である請求項1または2に記載のエッチング方法。
  4. 前記第一層のゲルマニウム(Ge)の濃度が40質量%以上である請求項1〜のいずれか1項に記載のエッチング方法。
  5. 液中の前記アルカリ化合物の含有量が0.01〜20質量%である請求項1〜のいずれか1項に記載のエッチング方法。
  6. 前記エッチング液によるエッチングの前後のいずれかにおいて、前記第一層および第二層の少なくともいずれかに加熱処理を施す請求項1〜のいずれか1項に記載のエッチング方法。
  7. 前記第二層を、前記第一層および下記第三層に対して選択的に除去する請求項1〜のいずれか1項に記載のエッチング方法。
    [第三層:前記第一層と第二層との間に介在するゲルマニウム(Ge)および前記特定金属元素を含有する層]
  8. 前記エッチング液を前記半導体基板に付与するに当たり、該半導体基板を回転させ、その回転中の半導体基板上面からノズルを介して前記エッチング液を供給する請求項1〜のいずれか1項に記載のエッチング方法。
  9. 前記ノズルを上記半導体基板の回転に対して相対運動させながら、前記エッチング液を付与する請求項に記載のエッチング方法。
  10. 基板1枚のエッチングに要する時間が10〜180秒の範囲である請求項1〜のいずれか1項に記載のエッチング方法。
  11. 前記エッチングの前後の少なくともいずれかで前記半導体基板を水で洗浄する工程を含む請求項1〜10のいずれか1項に記載のエッチング方法。
  12. 前記エッチング液が酸化剤をさらに含み、酸化剤を含まない第一液と、酸化剤を含む第二液とに区分して保存される請求項1〜11のいずれか1項に記載のエッチング方法。
  13. 前記第一液および第二液を、前記半導体基板のエッチングに際して適時に混合する請求項12に記載のエッチング方法。
  14. 前記エッチング液がさらに下記有機添加剤を含有する請求項1〜13のいずれか1項に記載のエッチング方法。
    [有機添加剤:窒素原子、硫黄原子、リン原子もしくは酸素原子を含有する有機化合物からなる添加剤]
  15. ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ゲルマニウム(Ge)以外の金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、上記第二層を選択的に除去するエッチング液であって、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン化合物、ヒドロキシルアミン化合物、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液。
  16. 前記アルカリ化合物が、下記式(I−1’)で表される無機塩基、下記式(O−1)〜(O−5)のいずれかで表される有機塩基、下記式(H−1)で表されるヒドラジン化合物、下記式(a−1)〜(a−8)から選択される繰り返し単位を有する化合物または下記式(b)で表される化合物である請求項15に記載のエッチング液。

    M(OH)nI (I−1’)

    Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、NR (Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)である。nIは整数である。
    Figure 0006198672
    式中、RO1〜RO6は、それぞれ独立に、アシル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、下記式(x)で表される基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。

    X1−(Rx1−X2)mx−Rx2−* (x)

    X1は炭素数0〜4のアミノ基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Rx1およびRx2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。X2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。mxは0〜6の整数を表す。*は結合手である。
    Figure 0006198672
    式中、RO7〜RO10はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアラルキル基または下記式(y)で表される基である。

    Y1−(Ry1−Y2)my−Ry2−* (y)

    Y1は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数7〜15のアラルキル基、炭素数6〜14のアリール基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Y2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。Ry1およびRy2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。*は結合手である。
    O11はRO7と同義の基である。RO12は置換基である。mOは0〜5の整数である。
    M4およびM5は対イオンである。

    H1 N−NRH2 (H−1)

    H1およびRH2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜15のアラルキル基を表す。
    Figure 0006198672
    式中、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。Rは、アルキル基またはアルケニル基を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Lは、単結合、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Rは、水素原子またはアルキル基を表す。nは0以上の整数を表す。Q1〜Q3はそれぞれ独立に含窒素複素環を表す。

    N−[L−N(R)]−L−NR (b)

    は、水素原子またはアルキル基を表す。mは0以上の整数を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。
  17. 温度が15〜80℃の範囲である請求項15または16に記載のエッチング液。
  18. ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ゲルマニウム(Ge)以外の特定金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、上記第二層を選択的に除去するエッチング液であって、温度が15〜70℃の範囲であって、アルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液。
  19. 前記アルカリ化合物が、下記式(I−1)で表される無機塩基、下記式(O−1)〜(O−5)のいずれかで表される有機塩基、下記式(H−1)で表されるヒドラジン化合物、下記式(a−1)〜(a−8)から選択される繰り返し単位を有する化合物または下記式(b)で表される化合物である請求項18に記載のエッチング液。

    M(OH)nI (I−1)

    Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、NH、NR (Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)、遷移元素または希土類元素である。nIは整数である。
    Figure 0006198672
    式中、RO1〜RO6は、それぞれ独立に、アシル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、下記式(x)で表される基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。

    X1−(Rx1−X2)mx−Rx2−* (x)

    X1は炭素数0〜4のアミノ基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Rx1およびRx2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。X2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。mxは0〜6の整数を表す。*は結合手である。
    Figure 0006198672
    式中、RO7〜RO10はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアラルキル基または下記式(y)で表される基である。

    Y1−(Ry1−Y2)my−Ry2−* (y)

    Y1は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、炭素数7〜15のアラルキル基、炭素数6〜14のアリール基、ヒドロキシ基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。Y2は、O、S、COまたはNR(Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基)を表す。Ry1およびRy2はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、炭素数2〜6のアルキニレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、またはそれらの組合せを表す。*は結合手である。
    O11はRO7と同義の基である。RO12は置換基である。mOは0〜5の整数である。
    M4およびM5は対イオンである。

    H1 N−NRH2 (H−1)

    H1およびRH2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜15のアラルキル基を表す。
    Figure 0006198672
    式中、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。Rは、アルキル基またはアルケニル基を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Lは、単結合、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。Rは、水素原子またはアルキル基を表す。nは0以上の整数を表す。Q1〜Q3はそれぞれ独立に含窒素複素環を表す。

    N−[L−N(R)]−L−NR (b)

    は、水素原子またはアルキル基を表す。mは0以上の整数を表す。Lは、アルキレン基、カルボニル基、イミノ基、アリーレン基、ヘテロ環基、またはそれらの組合せを表す。
  20. 前記第一層のゲルマニウム(Ge)の濃度が40質量%以上である請求項1519のいずれか1項に記載のエッチング液。
  21. 前記第二層を構成する金属元素が、ニッケルプラチナ(NiPt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)およびコバルト(Co)から選ばれる請求項1520のいずれか1項に記載のエッチング液。
  22. 前記アルカリ化合物の含有量が0.01〜20質量%である請求項1521のいずれか1項に記載のエッチング液。
  23. 前記第二層を、前記第一層および第三層に対して選択的に除去する請求項1522のいずれか1項に記載のエッチング液。
    [第三層:前記第一層と第二層との間に介在するゲルマニウム(Ge)および前記特定金属元素を含有する層]
  24. さらに下記有機添加剤を含有する請求項1523のいずれか1項に記載のエッチング液。
    [有機添加剤:窒素原子、硫黄原子、リン原子もしくは酸素原子を含有する有機化合物からなる添加剤]
  25. ゲルマニウム(Ge)を含む第一層と、ゲルマニウム(Ge)以外の金属元素を含む第二層とを有する半導体基板について、上記第二層を選択的に除去するアルカリ性のエッチング液のキットであって、
    アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン化合物、ヒドロキシルアミン化合物、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含む第一液と、酸化剤を含む第二液とを具備するエッチング液のキット。
  26. ゲルマニウム(Ge)を含む第一層を有する半導体基板製品の製造方法であって、
    少なくとも、上記第一層と、ニッケルプラチナ(NiPt)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)およびコバルト(Co)から選ばれる少なくとも1種の第二層とを半導体基板に形成する工程、
    上記半導体基板を加熱して上記第一層と第二層との間に両層の成分を含有する第三層を形成する工程、
    アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、有機アミン化合物または有機オニウム塩から選択されるアルカリ化合物を含むアルカリ性のエッチング液を準備する工程、および
    上記エッチング液を上記第二層に接触させて、上記第一層および/または第三層に対して上記第二層を選択的に除去する工程を含む半導体基板製品の製造方法。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102405631B1 (ko) * 2014-11-13 2022-06-07 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 탄탈을 포함하는 재료의 데미지를 억제한 반도체소자의 세정액, 및 이를 이용한 세정방법
US9797048B2 (en) * 2015-03-31 2017-10-24 The Boeing Company Stripping solution for zinc/nickel alloy plating from metal substrate
KR102396111B1 (ko) 2015-06-18 2022-05-10 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR102282702B1 (ko) * 2017-07-26 2021-07-28 오씨아이 주식회사 식각 조성물, 식각 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
US10529815B2 (en) * 2017-10-31 2020-01-07 International Business Machines Corporation Conformal replacement gate electrode for short channel devices
CN113412324B (zh) * 2018-12-03 2022-12-02 富士胶片电子材料美国有限公司 蚀刻组合物
CN114072488B (zh) * 2019-05-01 2024-08-09 富士胶片电子材料美国有限公司 蚀刻组合物
KR20220020363A (ko) 2019-06-13 2022-02-18 후지필름 일렉트로닉 머티리얼스 유.에스.에이., 아이엔씨. 에칭 조성물
CN112928037B (zh) * 2021-01-22 2023-11-24 上海华虹宏力半导体制造有限公司 检测方法
JP2024037160A (ja) * 2022-09-06 2024-03-18 花王株式会社 エッチング液組成物

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3282848A (en) * 1964-01-28 1966-11-01 Du Pont Process and composition for the removal of tarnish on metals
JP3540887B2 (ja) * 1996-02-26 2004-07-07 荏原ユージライト株式会社 選択的ニッケル剥離液およびこれを用いる剥離方法
US20020039839A1 (en) * 1999-12-14 2002-04-04 Thomas Terence M. Polishing compositions for noble metals
US20090004850A1 (en) * 2001-07-25 2009-01-01 Seshadri Ganguli Process for forming cobalt and cobalt silicide materials in tungsten contact applications
JP3797541B2 (ja) * 2001-08-31 2006-07-19 東京応化工業株式会社 ホトレジスト用剥離液
US7744020B2 (en) * 2003-07-21 2010-06-29 Continental Automotive Systems Us, Inc. Fuel injector including an orifice disc, and a method of forming the orifice disc including punching and shaving
JP2006114884A (ja) * 2004-09-17 2006-04-27 Ebara Corp 基板洗浄処理装置及び基板処理ユニット
FR2886053B1 (fr) * 2005-05-19 2007-08-10 Soitec Silicon On Insulator Procede de gravure chimique uniforme
CN101356629B (zh) * 2005-11-09 2012-06-06 高级技术材料公司 用于将其上具有低k介电材料的半导体晶片再循环的组合物和方法
KR101240756B1 (ko) * 2005-12-08 2013-03-07 다이세이 플라스 가부시끼가이샤 알루미늄 합금과 수지의 복합체 및 그 제조 방법
US20080067077A1 (en) * 2006-09-04 2008-03-20 Akira Kodera Electrolytic liquid for electrolytic polishing and electrolytic polishing method
KR20090076938A (ko) * 2006-09-25 2009-07-13 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 웨이퍼 재작업 적용을 위한 포토레지스트의 제거를 위한 조성물 및 방법
JP5464239B2 (ja) * 2006-10-11 2014-04-09 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置の製造方法
SG177915A1 (en) * 2006-12-21 2012-02-28 Advanced Tech Materials Liquid cleaner for the removal of post-etch residues
WO2008095078A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Advanced Technology Materials, Inc. Stabilization of polymer-silica dispersions for chemical mechanical polishing slurry applications
US20100112728A1 (en) * 2007-03-31 2010-05-06 Advanced Technology Materials, Inc. Methods for stripping material for wafer reclamation
CN101755324B (zh) * 2007-07-26 2011-10-12 三菱瓦斯化学株式会社 清洗和防腐用组合物及半导体元件或显示元件的制造方法
JP5653577B2 (ja) * 2007-08-31 2015-01-14 アイメックImec ゲルマナイド成長の改良方法およびそれにより得られたデバイス
EP2342738A4 (en) * 2008-10-02 2013-04-17 Advanced Tech Materials USE OF TENSID / DETOINT MIXTURES FOR INCREASED METAL LOADING AND SURFACE PASSIVATION OF SILICON SUBSTRATES
EP2335274A4 (en) * 2008-10-10 2012-02-29 Alta Devices Inc METHOD OF GRAYING MESA AND COMPOSITION FOR EPITAXIAL WITHDRAWAL
TWI454561B (zh) * 2008-12-30 2014-10-01 Uwiz Technology Co Ltd A polishing composition for planarizing the metal layer
JP2010225686A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Toshiba Corp 半導体装置
SG178608A1 (en) * 2009-09-02 2012-03-29 Wako Pure Chem Ind Ltd Resist remover composition and method for removing resist using the composition
JP2013533631A (ja) * 2010-07-16 2013-08-22 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 エッチング後残渣を除去するための水性洗浄剤
JP6101421B2 (ja) * 2010-08-16 2017-03-22 インテグリス・インコーポレーテッド 銅または銅合金用エッチング液
CN103262217B (zh) * 2010-08-30 2016-07-06 肖特太阳能股份公司 形成掺杂剂分布图的方法
JP2014507815A (ja) * 2011-03-11 2014-03-27 フジフィルム・エレクトロニック・マテリアルズ・ユーエスエイ・インコーポレイテッド 新規なエッチング組成物
US8894774B2 (en) * 2011-04-27 2014-11-25 Intermolecular, Inc. Composition and method to remove excess material during manufacturing of semiconductor devices
US9765289B2 (en) * 2012-04-18 2017-09-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Cleaning methods and compositions
US20130295712A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Advanced Technology Materials, Inc. Methods of texturing surfaces for controlled reflection
JP6203586B2 (ja) * 2012-09-28 2017-09-27 関東化學株式会社 ヨウ素系エッチング液およびエッチング方法
WO2014089196A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-12 Advanced Technology Materials, Inc. Compositions for cleaning iii-v semiconductor materials and methods of using same

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