TWI789824B - 用於控制氮化鈦層對鎢層的蝕刻選擇比的蝕刻組合物及使用該組合物的蝕刻方法 - Google Patents
用於控制氮化鈦層對鎢層的蝕刻選擇比的蝕刻組合物及使用該組合物的蝕刻方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI789824B TWI789824B TW110125682A TW110125682A TWI789824B TW I789824 B TWI789824 B TW I789824B TW 110125682 A TW110125682 A TW 110125682A TW 110125682 A TW110125682 A TW 110125682A TW I789824 B TWI789824 B TW I789824B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- etching
- titanium nitride
- nitride film
- film
- tungsten film
- Prior art date
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 164
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 8
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- -1 tert-butanol peroxide Chemical class 0.000 claims description 5
- WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 2-hydroperoxy-2-(2-hydroperoxybutan-2-ylperoxy)butane Chemical compound CCC(C)(OO)OOC(C)(CC)OO WFUGQJXVXHBTEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N tert-butyl alcohol Substances CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 133
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 43
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 30
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- BNZCDZDLTIHJAC-UHFFFAOYSA-N 2-azaniumylethylazanium;sulfate Chemical compound NCC[NH3+].OS([O-])(=O)=O BNZCDZDLTIHJAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BTBJBAZGXNKLQC-UHFFFAOYSA-N ammonium lauryl sulfate Chemical compound [NH4+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O BTBJBAZGXNKLQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940063953 ammonium lauryl sulfate Drugs 0.000 description 2
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IPTLKMXBROVJJF-UHFFFAOYSA-N azanium;methyl sulfate Chemical compound N.COS(O)(=O)=O IPTLKMXBROVJJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- QVBODZPPYSSMEL-UHFFFAOYSA-N dodecyl sulfate;2-hydroxyethylazanium Chemical class NCCO.CCCCCCCCCCCCOS(O)(=O)=O QVBODZPPYSSMEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ODGXMRVMAFAHQH-UHFFFAOYSA-M dodecyl(trimethyl)azanium;methyl sulfate Chemical compound COS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C ODGXMRVMAFAHQH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- SHFJWMWCIHQNCP-UHFFFAOYSA-M hydron;tetrabutylazanium;sulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC SHFJWMWCIHQNCP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- JZMJDSHXVKJFKW-UHFFFAOYSA-M methyl sulfate(1-) Chemical compound COS([O-])(=O)=O JZMJDSHXVKJFKW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- QKUYHGMVYZSEGO-UHFFFAOYSA-N n-ethylethanamine;octyl hydrogen sulfate Chemical compound CCNCC.CCCCCCCCOS(O)(=O)=O QKUYHGMVYZSEGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- TXBULBYASDPNNC-UHFFFAOYSA-L tetraethylazanium;sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O.CC[N+](CC)(CC)CC.CC[N+](CC)(CC)CC TXBULBYASDPNNC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KJFVITRRNTVAPC-UHFFFAOYSA-L tetramethylazanium;sulfate Chemical compound C[N+](C)(C)C.C[N+](C)(C)C.[O-]S([O-])(=O)=O KJFVITRRNTVAPC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OCCO1 ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBGSRZSKGVSXRK-UHFFFAOYSA-N 1-[2-[5-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]-1,3,4-oxadiazol-2-yl]acetyl]-3,6-dihydro-2H-pyridine-4-carboxylic acid Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C1=NN=C(O1)CC(=O)N1CCC(=CC1)C(=O)O DBGSRZSKGVSXRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QOYNIGGAEJZVFK-UHFFFAOYSA-N 2-aminoethanol;2-ethylhexyl hydrogen sulfate Chemical compound NCCO.CCCCC(CC)COS(O)(=O)=O QOYNIGGAEJZVFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 1
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DOXCOEQPPMXJMF-UHFFFAOYSA-N S(=O)(=O)([O-])[O-].C(C)C(C[NH3+])CCCC.C(C)C(C[NH3+])CCCC Chemical compound S(=O)(=O)([O-])[O-].C(C)C(C[NH3+])CCCC.C(C)C(C[NH3+])CCCC DOXCOEQPPMXJMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYGDHYMGHOKGKX-UHFFFAOYSA-N S(=O)(=O)([O-])[O-].C(CCCCCCC(C)C)[NH3+].C(CCCCCCC(C)C)[NH3+] Chemical compound S(=O)(=O)([O-])[O-].C(CCCCCCC(C)C)[NH3+].C(CCCCCCC(C)C)[NH3+] HYGDHYMGHOKGKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAUKUWRTXUVKRG-UHFFFAOYSA-N S(=O)(=O)([O-])[O-].C(CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC)[NH3+].C(CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC)[NH3+] Chemical compound S(=O)(=O)([O-])[O-].C(CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC)[NH3+].C(CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC)[NH3+] QAUKUWRTXUVKRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- MGHQUGUIYCOZKR-UHFFFAOYSA-N azanium;pentyl sulfate Chemical compound [NH4+].CCCCCOS([O-])(=O)=O MGHQUGUIYCOZKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- XWMSHCCTLYFBQF-UHFFFAOYSA-M butyl-methyl-bis(6-methylheptyl)azanium;methyl sulfate Chemical compound COS([O-])(=O)=O.CC(C)CCCCC[N+](C)(CCCC)CCCCCC(C)C XWMSHCCTLYFBQF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- MJNWLRYDRDXBNF-UHFFFAOYSA-N cyclohexyl(diethyl)azanium;decyl sulfate Chemical compound CCN(CC)C1CCCCC1.CCCCCCCCCCOS(O)(=O)=O MJNWLRYDRDXBNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UQXTZTSQAZTLQM-UHFFFAOYSA-N decan-1-amine;sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCN.CCCCCCCCCCN UQXTZTSQAZTLQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPDLLPXYRWELCU-UHFFFAOYSA-M dimethyl(dioctadecyl)azanium;methyl sulfate Chemical compound COS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CCCCCCCCCCCCCCCCCC FPDLLPXYRWELCU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- XCCCPSSXVCKQLA-UHFFFAOYSA-L dodecyl(trimethyl)azanium;sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C.CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C XCCCPSSXVCKQLA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KQPPJWHBSYEOKV-UHFFFAOYSA-M dodecyl-ethyl-dimethylazanium;ethyl sulfate Chemical compound CCOS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC KQPPJWHBSYEOKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- MGUHJFIMPPINPG-UHFFFAOYSA-M ethyl sulfate;ethyl(trioctadecyl)azanium Chemical compound CCOS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](CC)(CCCCCCCCCCCCCCCCCC)CCCCCCCCCCCCCCCCCC MGUHJFIMPPINPG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NRLUCCYRQRCHIJ-UHFFFAOYSA-M ethyl-dimethyl-octadecylazanium;ethyl sulfate Chemical compound CCOS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC NRLUCCYRQRCHIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UBAYTNQCPRJNTF-UHFFFAOYSA-N ethyl-methyl-dioctadecylazanium Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(CC)CCCCCCCCCCCCCCCCCC UBAYTNQCPRJNTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHMYLLZPXHTBMH-UHFFFAOYSA-M heptadecyl(trimethyl)azanium;methyl sulfate Chemical compound COS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C RHMYLLZPXHTBMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OEWKLERKHURFTB-UHFFFAOYSA-M hexadecyl(trimethyl)azanium;methyl sulfate Chemical compound COS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C OEWKLERKHURFTB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CREVBWLEPKAZBH-UHFFFAOYSA-M hydron;tetraethylazanium;sulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O.CC[N+](CC)(CC)CC CREVBWLEPKAZBH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DWTYPCUOWWOADE-UHFFFAOYSA-M hydron;tetramethylazanium;sulfate Chemical compound C[N+](C)(C)C.OS([O-])(=O)=O DWTYPCUOWWOADE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- JGJWEFUHPCKRIJ-UHFFFAOYSA-M methyl sulfate;tetramethylazanium Chemical compound C[N+](C)(C)C.COS([O-])(=O)=O JGJWEFUHPCKRIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FIMHASWLGDDANN-UHFFFAOYSA-M methyl sulfate;tributyl(methyl)azanium Chemical compound COS([O-])(=O)=O.CCCC[N+](C)(CCCC)CCCC FIMHASWLGDDANN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WYTNTFGZBBTWNR-UHFFFAOYSA-M methyl sulfate;trimethyl(octadecyl)azanium Chemical compound COS([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C WYTNTFGZBBTWNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- ITFGZZGYXVHOOU-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylmethanamine;methyl hydrogen sulfate Chemical compound C[NH+](C)C.COS([O-])(=O)=O ITFGZZGYXVHOOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MADASEMXYZRAQW-UHFFFAOYSA-N n-ethylethanamine;hexadecyl hydrogen sulfate Chemical compound CCNCC.CCCCCCCCCCCCCCCCOS(O)(=O)=O MADASEMXYZRAQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SDGWRBIFSZNMMS-UHFFFAOYSA-N n-ethylethanamine;octadecyl hydrogen sulfate Chemical compound CCNCC.CCCCCCCCCCCCCCCCCCOS(O)(=O)=O SDGWRBIFSZNMMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZZGOJPCSBTTHI-UHFFFAOYSA-N n-ethylethanamine;sulfuric acid Chemical compound CC[NH2+]CC.CC[NH2+]CC.[O-]S([O-])(=O)=O QZZGOJPCSBTTHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POWDFIDVNLWZQZ-UHFFFAOYSA-N octylazanium;sulfate Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCN.CCCCCCCCN POWDFIDVNLWZQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- ZXUCBXRTRRIBSO-UHFFFAOYSA-L tetrabutylazanium;sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC ZXUCBXRTRRIBSO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
- C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
- C09K13/06—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
- H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
- H01L21/02186—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing titanium, e.g. TiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32134—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Weting (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
本發明涉及能夠控制氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比的蝕刻組合物及使用該組合物的蝕刻方法，該蝕刻組合物包含無機酸、氧化劑、由化學式1表示的添加劑、以及餘量的水，該組合物顯示如下顯著效果：在半導體製程的不同濕式蝕刻製程中，能夠顯著快地維持氮化鈦膜的蝕刻速度，而且同時，將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節為1至15。
Description
本發明涉及在製造半導體元件的過程中能夠控制金屬氮化物膜對金屬膜的蝕刻選擇比的組合物及使用該組合物的蝕刻方法，特別是，涉及能夠控制氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比的蝕刻組合物及使用該組合物的蝕刻方法。
在一般半導體製造過程中，鎢膜用於半導體元件和液晶顯示器的薄膜電晶體的閘極電極、佈線、阻擋層或接觸孔或通孔的包埋等。
並且，氮化鈦膜是用作印刷電路板、半導體元件和液晶顯示器等的貴金屬或鋁、銅佈線的基層和覆蓋層，也有用作阻擋金屬或者閘極金屬的情況。
在半導體製造過程中，鎢膜作為導電金屬廣泛使用，但鎢膜與矽膜、氧化矽膜等其他膜的黏合性不好，因此主要是將氮化鈦膜用作鎢膜的保護膜。
在半導體製造過程中，用於去除上述這些膜的製程有乾式蝕刻製程、濕式蝕刻製程等，對鎢膜而言還有使用CMP製程的情況。此時，對具有將特定部分的氮化鈦膜和鎢膜同時以相同速度進行蝕刻或者將兩種膜以不同速度進行蝕刻的蝕刻選擇比的製程而言，無法透過乾式蝕刻製程實現，而需要透過濕式蝕刻製程實現，因此，現實情況是需要適合這些濕式蝕刻製程的蝕刻組合物。
韓國專利公開第10-2015-050278號記載了用於氮化鈦膜和鎢膜的疊層的蝕刻組合物，其使氮化鈦膜和鎢膜的蝕刻速度相同，氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比為1，其作為一種高溫製程，包含了能夠在批次式製程中長時間使用的技術。
但是，近來半導體製程中的濕式蝕刻製程有轉為單一式製程的趨勢，這有利於防止製程中顆粒的再次污染，相比於批次式製程中需要數十分鐘的製程時間，單一式製程具有能夠在數分鐘之內完成製程的優點，因此，現實情況是以單一式蝕刻製程進行的情況變多。
此外，透過上述單一式蝕刻製程進行蝕刻時，需要相比於鎢膜的蝕刻速度，氮化鈦膜的蝕刻速度非常快的蝕刻組合物，即，面臨需要開發出一種氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比為高選擇比的蝕刻組合物的情況。
另外，從記憶體的不同種類來看的現狀是，對NAND快閃記憶體而言，需要鎢膜和氧化鈦膜的蝕刻速度相同的蝕刻液，即，需要氧化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比為1的蝕刻液；相反地，對DRAM而言，需要氮化鈦膜的蝕刻速度大於鎢膜的蝕刻液，即，需要氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比為較高的高選擇比蝕刻液，因此，迫切需要開發出一種能夠將蝕刻選擇比調節在1或者更高的高選擇比的蝕刻組合物。
[現有技術文獻]
（專利文獻1）韓國公開專利第10-2015-050278號。
[發明所欲解決之問題]
本發明旨在於解決上述技術問題，其目的在於，提供一種在以單一式濕式蝕刻製程對鎢膜和氮化鈦膜進行不同的濕式蝕刻製程時，能夠顯著快地維持氮化鈦膜的蝕刻速度，而且同時，能夠將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節在1至更高的高選擇比的範圍而使用的蝕刻組合物。
本發明的另一目的在於，提供利用該蝕刻組合物的蝕刻方法。
[解決問題之技術手段]
根據本發明的蝕刻組合物，包括無機酸、氧化劑、由化學式1表示的添加劑、以及餘量的水，其能夠在顯著快地維持氮化鈦膜的蝕刻速度的同時，將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節在1至更高的高選擇比範圍內。
本發明的蝕刻組合物中包含的無機酸是蝕刻促進劑，可以是選自由硫酸、磷酸及其混合物所組成的群組中的任意一種。
其中，以蝕刻組合物總重量為基準，無機酸的含量可以為81至95重量%。
並且，本發明的蝕刻組合物中包含的氧化劑可以是選自由過氧化氫、硝酸、過氧化叔丁醇及2-過氧化丁酮（2-부탄퍼옥사이드로）所組成的群組中的任意一種。
此時，以蝕刻組合物的總重量為基準，氧化劑的含量可以為0.1至3重量%。
此外，本發明的蝕刻組合物中包含的添加劑為由下列化學式1表示的添加劑，可以包括：包含陽離子界面活性劑的烷基銨鹽或者烷醇銨鹽（알킬알코올암모늄염）；以及包含陰離子界面活性劑的烷基硫酸鹽。
其中，以蝕刻組合物的總重量為基準，由以下化學式1表示的添加劑的含量可以為20至500重量ppm。
[化學式1]
上述化學式1中，R1、R2、R3和R4可以各自獨立地為氫原子、碳原子數為1至18個的烷基、碳原子數為1至20個的苄基烷基或碳原子數為1至6個的烷醇基（알킬알콜기）；R5可以為1/2氧原子、羥基、碳原子數為1至16個的烷基；n為1至2。
蝕刻組合物能夠控制組合物的組成成分和組成比例，以控制氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比，同時顯著快地維持製程中所需的氮化鈦膜的蝕刻速度，特別是，能夠控制由化學式1表示的添加劑的陽離子和陰離子的結構，從而能夠將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節在1至15（氮化鈦膜蝕刻量：鎢膜蝕刻量=1:1至15:1）。
蝕刻組合物的蝕刻製程的溫度可以為50℃至90℃，為了提高蝕刻製程的穩定性，可以將無機酸和其餘組成成分在設備內進行混合並使用，當在設備外進行混合時，可以在蝕刻製程即將開始之前進行混合並使用。
[對照先前技術之功效]
根據本發明的蝕刻組合物在對氮化鈦膜與鎢膜進行濕式蝕刻製程時，能夠顯著快地維持氮化鈦膜的蝕刻速度，並且使氮化鈦膜的蝕刻速度與鎢膜的蝕刻速度相同，或者將氮化鈦膜的蝕刻速度調節為比鎢膜的蝕刻速度快15倍，從而具有顯著效果，而且對多晶矽或氧化矽膜等基膜的選擇比也很優異，從而不僅能夠廣泛適用於半導體製造過程，還能夠改善氧化膜表面的顆粒吸附和氮化膜的去除不良等問題。
以下詳細說明本發明。
首先，根據本發明一實施例的蝕刻組合物包括無機酸、氧化劑、化學式1表示的添加劑、以及餘量的水，能夠顯著快地維持氮化鈦膜的蝕刻速度，同時能夠將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節在1至15的範圍內。
此時，無機酸作為蝕刻促進劑，可以是選自由硫酸、磷酸及其混合物所組成的群組中的任意一種，以蝕刻組合物的總重量為基準，無機酸的含量為81至95重量%。
此時，無機酸的含量不足81重量%時，會存在鎢膜的蝕刻速度過快的問題；無機酸的含量超過95重量%時，會存在氮化肽膜與鎢膜的蝕刻速度均過慢的問題（氮化鈦膜的蝕刻速度過慢是問題點），因此，以蝕刻組合物的總重量為基準，無機酸的含量較佳為81至95重量%。
此外，氧化劑可以是選自由過氧化氫、硝酸、過氧化叔丁醇及2-過氧化丁酮組成群組中的任意一種，以蝕刻組合物的總重量為基準，氧化劑的含量為0.1至3重量%。
此時，氧化劑的含量不足0.1重量%時，會存在氮化鈦膜和鎢膜的蝕刻速度過慢的問題（氮化鈦膜的蝕刻速度過慢是問題點）；氧化劑的含量超過3重量%時，會存在鎢膜的蝕刻速度過快的問題，因此，以蝕刻組合物的總重量為基準，氧化劑的含量較佳為0.1至3重量%。
此外，添加劑由以下化學式1表示，其可以包括：包含陽離子界面活性劑的烷基銨鹽或烷醇銨鹽；以及包含陰離子界面活性劑的烷基硫酸鹽。
[化學式1]
其中，添加劑可以是選自由以下所組成的群組中的任意一種：四甲基銨甲基硫酸鹽、三丁基甲基銨甲基硫酸鹽、十二烷基三甲基銨甲基硫酸鹽、二十二烷基三甲基銨甲基硫酸鹽、十六烷基三甲基銨甲基硫酸鹽、三異壬基甲基銨甲基硫酸鹽、十七烷基三甲基銨甲基硫酸鹽、三甲基十八烷基銨甲基硫酸鹽、二甲基二(十八烷基)銨甲基硫酸鹽、丁基二異辛基甲基銨甲基硫酸鹽、
三-2-羥乙基甲基銨甲基硫酸鹽、硫酸銨、硫酸四甲基銨、硫酸四乙基銨、硫酸氫四甲基銨、硫酸二乙基銨、硫酸乙二銨、硫酸氫四乙基銨、硫酸四乙基銨、硫酸四丁基銨、硫酸氫四丁基銨、甲基硫酸銨、三甲基銨甲基硫酸鹽、戊基硫酸銨、月桂基硫酸銨、二十烷基硫酸銨、二十二烷基硫酸銨、異癸基硫酸銨、2-乙基己基硫酸銨、辛基硫酸銨、癸基硫酸銨、二乙基銨辛基硫酸鹽、二乙基銨十八烷基硫酸鹽、二乙基銨十六烷基硫酸鹽、乙基三(十八烷基)銨乙基硫酸鹽、十二烷基乙基二甲基銨乙基硫酸鹽、環己基二乙基銨癸基硫酸鹽、2-羥乙基銨(2-乙基己基)硫酸鹽、乙基二甲基十八烷基銨乙基硫酸鹽、2-羥乙基銨十二烷基硫酸鹽、乙基甲基二(十八烷基)銨乙基硫酸鹽、二乙基辛基硫酸銨、及其混合物。其中，以蝕刻組合物的總重量為基準，由化學式1表示的添加劑的含量為20至500重量ppm（0.002至0.05重量%）。
添加劑的含量不足20重量ppm（0.002重量%）時，鎢膜的蝕刻速度加快，鎢膜的蝕刻速度比氮化鈦膜的蝕刻速度快，發生氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比不足1的問題；添加劑的含量超過500重量ppm（0.05重量%）時，發生鎢膜和氮化鈦膜的蝕刻速度均降低的問題（氮化鈦膜的蝕刻速度過低是問題點），以蝕刻組合物的總重量為基準，添加劑的含量較佳地為20至500重量ppm（0.002至0.05重量%）。
為了控制蝕刻製程中所需的氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比，蝕刻組合物可以控制由化學式1表示的添加劑的陽離子和陰離子結構，從而可以將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節為1至15（氮化鈦膜蝕刻量：鎢膜蝕刻量=1:1至15:1）。總體而言，在陽離子的尺寸較大的情況下，氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比上升為1以上的較大值；在陰離子的尺寸較大的情況下，氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比接近1。
此外，根據本發明的蝕刻組合物較佳包含：81至95重量%的無機酸、0.1至3重量%的氧化劑、0.002至0.05重量%之由化學式1表示的添加劑、以及餘量的水。
並且，蝕刻組合物的蝕刻製程的實施溫度較佳為50℃至90℃。
此外，蝕刻組合物的蝕刻製程在50℃至90℃實施，為了增加蝕刻製程穩定性，無機酸和其餘組成成分較佳為在設備內進行混合，當在設備外進行混合時，較佳至少在蝕刻製程即將開始之前進行混合。
此外，在利用蝕刻組合物的同時，本發明的蝕刻氮化鈦膜和鎢膜的製程可以按照本領域公知的方法實施，可以舉例有透過批次式製程的浸漬方法、透過單一設備以單張式製程逐張進行蝕刻液噴塗的方法等。在蝕刻製程中，可以考慮其他製程和其他要素，根據需要變更蝕刻液的溫度，但較佳為50℃至90℃。
此外，利用本發明的蝕刻組合物蝕刻氮化鈦膜與鎢膜的蝕刻方法可以適用於電子元件的製造方法。所述膜的基板可以是半導體晶圓，但是本發明並不限於此，本領域中通常使用的任意基板均可使用。沉積在基板上的氮化鈦膜和鎢膜可以透過常規的形成方法形成。
以下，透過實施例、比較例和實驗例對本發明進一步詳細說明。但是下列這些實施例和比較例及實驗例和比較實驗例是為了例示本發明，本發明並不限於下列實施例和比較例及實驗例和比較實驗例，可以進行多種修改和變更。實施例及比較例 實施例 1 至 25 及比較例 1 至 12
在裝有磁石的實驗用燒杯中分別按照下表1中記載的組成比投入實施例和比較例的蝕刻組合物，然後密封燒杯的上部，在常溫下以400rpm的速度攪拌30分鐘，從而製備組合物。
[表1]
A-1 : 硫酸
A-2 : 磷酸
B-1 : 過氧化氫
B-2 : 硝酸
B-3 : 過氧化叔丁醇
B-4 : 2-過氧化丁酮
C-1 : 硫酸四甲基銨
C-2 : 硫酸乙二銨
C-3 : 甲基硫酸銨
C-4 : 十二烷基三甲基銨硫酸鹽
C-5 : 月桂基硫酸銨
C-6 : 二乙基銨辛基硫酸鹽
C-7 : 硫酸銨
C-8 : 2-羥乙基銨十二烷基硫酸鹽
C-9 : 磷酸銨
C-10 : 乙酸銨
D-1 : 去離子水實驗例及比較
實驗例 氮化鈦膜和鎢膜的蝕刻速度測定
| 區分 | 無機酸 | 氧化劑 | 添加劑 | 水 | ||||
| 成分 | 含量 （重量%） | 成分 | 含量 （重量%） | 成分 | 含量 （重量%） | 成分 | 含量 | |
| 實施例1 | A-1 | 89 | B-1 | 1 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例2 | A-1 | 95 | B-1 | 0.3 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例3 | A-1 | 81 | B-1 | 3 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例4 | A-2 | 84 | B-1 | 0.3 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例5 | A-2 | 81 | B-1 | 1 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例6 | A-1 | 89 | B-2 | 2 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例7 | A-1 | 89 | B-3 | 0.1 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例8 | A-1 | 89 | B-4 | 0.1 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例9 | A-2 | 81 | B-2 | 2 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例10 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-3 | 0.003 | D-1 | 餘量 |
| 實施例11 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-3 | 0.05 | D-1 | 餘量 |
| 實施例12 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-3 | 0.002 | D-1 | 餘量 |
| 實施例13 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-4 | 0.05 | D-1 | 餘量 |
| 實施例14 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-6 | 0.05 | D-1 | 餘量 |
| 實施例15 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-2 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例16 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-3 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例17 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-4 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例18 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-5 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例19 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-6 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例20 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-7 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例21 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-8 | 0.02 | D-1 | 餘量 |
| 實施例22 | A-2 | 82 | B-1 | 2 | C-5 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例23 | A-2 | 82 | B-1 | 2 | C-6 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例24 | A-2 | 82 | B-1 | 2 | C-7 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 實施例25 | A-2 | 82 | B-1 | 2 | C-8 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 比較例1 | A-1 | 81 | B-1 | 6 | - | - | D-1 | 餘量 |
| 比較例2 | A-1 | 79 | B-1 | 2 | - | - | D-1 | 餘量 |
| 比較例3 | A-2 | 79 | B-1 | 2 | - | - | D-1 | 餘量 |
| 比較例4 | A-2 | 89 | B-1 | 2 | - | - | D-1 | 餘量 |
| 比較例5 | A-1 | 96 | B-1 | 0.05 | C-1 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 比較例6 | A-1 | 92 | B-1 | 0.05 | - | - | D-1 | 餘量 |
| 比較例7 | A-1 | 96 | - | - | - | - | D-1 | 餘量 |
| 比較例8 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-9 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 比較例9 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-10 | 0.01 | D-1 | 餘量 |
| 比較例10 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-1 | 0.001 | D-1 | 餘量 |
| 比較例11 | A-1 | 89 | B-1 | 2 | C-1 | 0.06 | D-1 | 餘量 |
| 比較例12 | A-2 | 70 | B-2 | 5 | - | - | D-1 | 餘量 |
測定上述實施例1至25及比較例1至12所製造的蝕刻液的性能，並將其結果以實驗例1至25及比較實驗例1至12示於表2。
首先，為了測定，利用CVD方法並按照與半導體製造過程相同的方法進行沉積，分別製備了氮化鈦膜和鎢膜晶圓。
在開始蝕刻前，利用掃描式電子顯微鏡測定了蝕刻前的厚度。然後在以500rpm的速度攪拌的石英材質攪拌槽中，在維持80℃溫度的蝕刻液中浸漬氮化鈦膜和鎢膜晶圓，並進行蝕刻製程30秒。
完成蝕刻後用超純水洗滌，然後利用乾燥設備將殘餘蝕刻液和水分完全乾燥。
利用掃描式電子顯微鏡測定乾燥晶圓試片（쿠폰）蝕刻後的薄膜厚度。從而計算蝕刻前後薄膜厚度差，並測定在給定溫度下氮化鈦膜和鎢膜於30秒內的蝕刻量。
[表2]
| 區分 | 蝕刻量 | 蝕刻選擇比 | |
| 氮化鈦膜 TiN (Å/min.) | 鎢膜 W (Å/min.) | TiN/W | |
| 實驗例1 | 76 | 9 | 8.4 |
| 實驗例2 | 45 | 4 | 11.3 |
| 實驗例3 | 84 | 15 | 5.6 |
| 實驗例4 | 53 | 8 | 6.6 |
| 實驗例5 | 82 | 8 | 10.3 |
| 實驗例6 | 54 | 6 | 10.7 |
| 實驗例7 | 45 | 4 | 11.3 |
| 實驗例8 | 43 | 5 | 8.6 |
| 實驗例9 | 48 | 7 | 6.9 |
| 實驗例10 | 90 | 18 | 5 |
| 實驗例11 | 68 | 9 | 7.6 |
| 實驗例12 | 94 | 25 | 3.8 |
| 實驗例13 | 58 | 4 | 14.5 |
| 實驗例14 | 41 | 40 | 1.0 |
| 實驗例15 | 79 | 12 | 6.6 |
| 實驗例16 | 82 | 12 | 6.8 |
| 實驗例17 | 70 | 6 | 11.7 |
| 實驗例18 | 46 | 27 | 1.7 |
| 實驗例19 | 48 | 32 | 1.5 |
| 實驗例20 | 72 | 16 | 4.5 |
| 實驗例21 | 56 | 11 | 5.1 |
| 實驗例22 | 40 | 24 | 1.7 |
| 實驗例23 | 41 | 25 | 1.6 |
| 實驗例24 | 60 | 12 | 5.0 |
| 實驗例25 | 50 | 9 | 5.6 |
| 比較實驗例1 | 105 | 131 | 0.8 |
| 比較實驗例2 | 57 | 75 | 0.76 |
| 比較實驗例3 | 45 | 65 | 0.69 |
| 比較實驗例4 | 54 | 76 | 0.71 |
| 比較實驗例5 | 18 | 10 | 1.8 |
| 比較實驗例6 | 15 | 23 | 0.65 |
| 比較實驗例7 | 2 | 2 | 1.0 |
| 比較實驗例8 | 150 | 240 | 0.63 |
| 比較實驗例9 | 124 | 184 | 0.67 |
| 比較實驗例10 | 95 | 113 | 0.84 |
| 比較實驗例11 | 16 | 8 | 2.0 |
| 比較實驗例12 | 23 | 32 | 0.72 |
如上表2所示，對於實驗例1至25使用的蝕刻液在不同溫度蝕刻30秒的蝕刻量，在80℃的氮化鈦膜的蝕刻量比鎢膜的蝕刻量多，表示具有氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比為1至15（氮化鈦膜蝕刻量：鎢膜蝕刻量=1:1至15:1）的顯著效果，同時，氮化鈦膜的蝕刻量也多，也具有蝕刻速度快的顯著效果。
與此相比，比較實驗例1、2、3、4、6、8、9、10、12的結果顯示，在80℃的氮化鈦膜的蝕刻量比鎢膜的蝕刻量少，蝕刻選擇比小於1，因此無法用作本發明的蝕刻液。
此外，對於比較實驗例5、7、11的情況，蝕刻選擇比雖然大於1，但是兩種膜的蝕刻量均變少，兩種膜的蝕刻速度均顯著降低，結果是TiN的蝕刻速度顯著降低，製程時間變長，從而無法用作本發明的蝕刻液。
即，比較實驗例5中的選擇比為1.8:1、比較實驗例7中的選擇比為1:1、比較實驗例11中的選擇比為2:1，僅從蝕刻選擇比本身而言可以用作本發明的蝕刻液，但是比較實驗例5、7、11的TiN的蝕刻量為18、2、16，顯著變少，從而，TiN的蝕刻速度顯著降低，因此導致製程時間會變長的結果，最終無法用作本發明的蝕刻液。
綜合評估上述實施例1至25和比較例1至12及對應的實驗例和比較實驗例的結果，對於根據實施例1至25的蝕刻組合物，首先，相對於鎢膜，氮化鈦膜的蝕刻量較多；並且，相對於鎢膜，氮化鈦膜的蝕刻速度較快，從而可以將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節為1至15（氮化鈦膜蝕刻量：鎢膜蝕刻量=1:1至15:1），其次，與此同時，氮化鈦膜和鎢膜蝕刻量均顯著變多、均具有加快的蝕刻速度，其結果是氮化鈦膜的蝕刻速度顯著加快。
此外，確認了在50℃至90℃溫度範圍進行實驗的結果與在80℃進行具有相同的趨勢。
結果是，根據本發明實施例的蝕刻組合物包括：81至95重量%的無機酸、0.1至3重量%的氧化劑、0.002至0.05重量%之由化學式1表示的添加劑、以及餘量的水。所述蝕刻組合物的顯著效果是，在半導體製造過程中，根據不同濕式蝕刻製程能夠顯著快地維持氮化鈦膜的蝕刻速度同時能夠將氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比調節為1至15（氮化鈦膜蝕刻量：鎢膜蝕刻量=1:1至15:1）而使用。
以上對本發明內容的特定部分進行了詳細說明，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，明確的是，這些具體技術僅是較佳的實施形態，本發明的範圍並不由此限定。從而本發明的實質範圍由隨附的申請專利範圍和其均等物來界定。
無
無。
Claims (9)
- 一種蝕刻組合物，包括：(a)81至95重量%的無機酸；(b)0.1至3重量%的氧化劑；(c)0.002至0.05重量%的由以下化學式1表示的添加劑；以及(d)餘量的水，
- 如請求項1所述之蝕刻組合物，其中，該無機酸是選自由硫酸、磷酸或其混合物所組成的群組中的任意一種。
- 如請求項1所述之蝕刻組合物，其中，該氧化劑是選自由過氧化氫、硝酸、過氧化叔丁醇及2-過氧化丁酮所組成的群組中的一種。
- 如請求項1所述之蝕刻組合物，其中，該由化學式1表示的添加劑為包含陽離子界面活性劑的烷基銨鹽或烷醇銨鹽。
- 如請求項1所述之蝕刻組合物，其中，該由化學式1表示的添加劑為包含陰離子界面活性劑的烷基硫酸鹽。
- 如請求項1所述之蝕刻組合物，其中，取決於該由化學式1表示的添加劑的陽離子和陰離子的結構，氮化鈦膜對鎢膜的蝕刻選擇比為1至15。
- 一種氮化鈦膜和鎢膜的疊層的蝕刻方法，包括使用如請求項1至6中任一項所述之蝕刻組合物對氮化鈦膜和鎢膜的疊層進行蝕刻的步驟。
- 如請求項7所述之氮化鈦膜和鎢膜的疊層的蝕刻方法，其中，所述對氮化鈦膜和鎢膜的疊層進行蝕刻的步驟在50℃至90℃的溫度執行。
- 如請求項8所述之氮化鈦膜和鎢膜的疊層的蝕刻方法，其中，所述對氮化鈦膜和鎢膜的疊層進行蝕刻的步驟包括將該蝕刻組合物中的無機酸和其餘組成成分在蝕刻設備內進行混合並使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2020-0097214 | 2020-08-04 | ||
| KR1020200097214A KR102266618B1 (ko) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | 텅스텐막에 대한 질화티타늄막의 식각 선택비를 조절하기 위한 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202206575A TW202206575A (zh) | 2022-02-16 |
| TWI789824B true TWI789824B (zh) | 2023-01-11 |
Family
ID=76623664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW110125682A TWI789824B (zh) | 2020-08-04 | 2021-07-13 | 用於控制氮化鈦層對鎢層的蝕刻選擇比的蝕刻組合物及使用該組合物的蝕刻方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230295500A1 (zh) |
| JP (1) | JP2023534014A (zh) |
| KR (1) | KR102266618B1 (zh) |
| CN (1) | CN116057151A (zh) |
| TW (1) | TWI789824B (zh) |
| WO (1) | WO2022030765A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102266618B1 (ko) * | 2020-08-04 | 2021-06-18 | 영창케미칼 주식회사 | 텅스텐막에 대한 질화티타늄막의 식각 선택비를 조절하기 위한 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각방법 |
| CN113604803B (zh) * | 2021-07-07 | 2023-04-25 | 湖北兴福电子材料股份有限公司 | 一种选择蚀刻钨及氮化钛的蚀刻液 |
| CN114350365A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-15 | 湖北兴福电子材料有限公司 | 一种稳定蚀刻氮化钛的蚀刻液 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150050278A (ko) * | 2013-10-31 | 2015-05-08 | 솔브레인 주식회사 | 질화티타늄막 및 텅스텐막의 적층체용 식각 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 이로부터 제조된 반도체 소자 |
| TW201638302A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-11-01 | 東友精細化工有限公司 | 用於氮化鈦層的蝕刻劑組合物及使用其形成金屬線的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101335946B1 (ko) * | 2011-08-16 | 2013-12-04 | 유비머트리얼즈주식회사 | 텅스텐 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 |
| KR20130136640A (ko) * | 2012-06-05 | 2013-12-13 | 동우 화인켐 주식회사 | 텅스텐막 식각액 조성물 및 이를 이용한 텅스텐막의 식각방법 |
| KR20180041936A (ko) * | 2016-10-17 | 2018-04-25 | 동우 화인켐 주식회사 | 금속막 식각액 조성물 |
| KR102266618B1 (ko) * | 2020-08-04 | 2021-06-18 | 영창케미칼 주식회사 | 텅스텐막에 대한 질화티타늄막의 식각 선택비를 조절하기 위한 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각방법 |
-
2020
- 2020-08-04 KR KR1020200097214A patent/KR102266618B1/ko active IP Right Grant
-
2021
- 2021-07-05 US US18/016,725 patent/US20230295500A1/en active Pending
- 2021-07-05 CN CN202180057994.9A patent/CN116057151A/zh active Pending
- 2021-07-05 WO PCT/KR2021/008475 patent/WO2022030765A1/ko active Application Filing
- 2021-07-05 JP JP2023501828A patent/JP2023534014A/ja active Pending
- 2021-07-13 TW TW110125682A patent/TWI789824B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150050278A (ko) * | 2013-10-31 | 2015-05-08 | 솔브레인 주식회사 | 질화티타늄막 및 텅스텐막의 적층체용 식각 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 이로부터 제조된 반도체 소자 |
| TW201638302A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-11-01 | 東友精細化工有限公司 | 用於氮化鈦層的蝕刻劑組合物及使用其形成金屬線的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230295500A1 (en) | 2023-09-21 |
| CN116057151A (zh) | 2023-05-02 |
| TW202206575A (zh) | 2022-02-16 |
| JP2023534014A (ja) | 2023-08-07 |
| WO2022030765A1 (ko) | 2022-02-10 |
| KR102266618B1 (ko) | 2021-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI789824B (zh) | 用於控制氮化鈦層對鎢層的蝕刻選擇比的蝕刻組合物及使用該組合物的蝕刻方法 | |
| JP5349326B2 (ja) | 窒化ケイ素の選択的除去のための組成物および方法 | |
| US10995268B2 (en) | Etching composition effective to selectively wet etch a silicon nitride film | |
| TWI668305B (zh) | 用來清洗半導體元件之包含鹼土金屬的清洗液及利用該清洗液的半導體元件之清洗方法 | |
| CN107078043B (zh) | 抑制了包含钽的材料的损伤的半导体元件的清洗液、及使用其的清洗方法 | |
| WO2016076031A1 (ja) | タングステンを含む材料のダメージを抑制した半導体素子の洗浄液、およびこれを用いた半導体素子の洗浄方法 | |
| KR100742069B1 (ko) | 에칭액 및 에칭 방법 | |
| JP7271691B2 (ja) | シリコン窒化膜エッチング組成物 | |
| KR102069345B1 (ko) | 반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정 | |
| JP7180667B2 (ja) | アルミナの保護液、保護方法及びこれを用いたアルミナ層を有する半導体基板の製造方法 | |
| KR20180041936A (ko) | 금속막 식각액 조성물 | |
| KR102309755B1 (ko) | 질화티타늄막 및 텅스텐막 적층체 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 식각방법 | |
| TW202210617A (zh) | 矽蝕刻劑組合物、使用該矽蝕刻劑組合物之圖案形成方法與陣列基板的製造方法及其所製造之陣列基板 | |
| CN113186540A (zh) | 一种化学机械抛光后清洗液 | |
| KR20210052202A (ko) | 식각액 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 어레이 기판의 제조 방법, 및 이에 따라 제조된 어레이 기판 | |
| TWI839022B (zh) | 鉬膜蝕刻劑組成物及使用該組成物的蝕刻方法 | |
| TWI823984B (zh) | 蝕刻組成物 | |
| TW202348785A (zh) | 釕蝕刻液組合物、使用其的圖案形成方法和陣列基板製造方法以及由此製造的陣列基板 | |
| TW202338067A (zh) | 鉬膜蝕刻劑組成物及使用該組成物的蝕刻方法 | |
| KR20220043520A (ko) | 실리콘 식각액 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성 방법 | |
| CN113151837A (zh) | 一种化学机械抛光后清洗液的制备方法 | |
| KR20210048306A (ko) | 식각액 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 어레이 기판의 제조 방법, 및 이에 따라 제조된 어레이 기판 | |
| KR20170002146A (ko) | 폴리실리콘 식각액 조성물 |