供各向同性铜蚀刻的蚀刻调配物
阅读：576发布：2020-05-11
专利汇可以提供供各向同性铜蚀刻的蚀刻调配物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种供 各向同性蚀刻 铜 的调配物包括包含以下各物的 水 溶液：(a)二齿、三齿或四齿络合剂，其选自由二胺、三胺和四胺组成的群组；和(b) 氧 化剂，其中所述溶液的pH值介于约5与12之间。在一个 实施例 中，所述 蚀刻溶液 包含乙二胺(EDA)和过氧化氢，pH值介于约6与10之间。所提供的溶液能在不导致铜层表面实质粗糙化的情况下高速(例如，至少约1,000埃/分钟)蚀刻铜。所述调配物尤其适用于从部分制成的 半导体 装置去除铜，例如蚀刻铜 覆盖 层 。，下面是供各向同性铜蚀刻的蚀刻调配物专利的具体信息内容。
1.一种湿法蚀刻调配物，其包含水溶液，所述溶液包含：
(a)二齿、三齿或四齿络合剂，其选自由二胺、三胺和四胺组成的群组；和(b)氧化剂，其中
所述蚀刻溶液的pH值介于约7与10.5之间，并且其中所述蚀刻调配物能够各向同性蚀刻铜，以致所蚀刻铜表面的反射率每1,000埃所蚀刻铜降低不超过15％。
2.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述调配物能够以至少约1,000埃/分钟的蚀刻速率蚀刻铜。
3.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述调配物能够从衬底去除至少约
1,000埃的铜，而不增加所蚀刻铜区域的表面粗糙度。
4.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述氧化剂包含过氧化氢(H2O2)。
5.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述络合剂包含二胺。
6.根据权利要求5所述的湿法蚀刻调配物，其中所述二胺为乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和N-甲基乙二胺(H3CNHCH2CH2NH2)中至少一种。
7.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述络合剂包含三胺。
8.根据权利要求7所述的湿法蚀刻调配物，其中所述三胺为二乙烯三胺
(H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2)。
9.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述络合剂包含四胺。
10.根据权利要求9所述的湿法蚀刻调配物，其中所述四胺为三(2-氨基乙基)胺(N(CH2CH2NH2)3)。
11.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述水溶液包含乙二胺和过氧化氢。
12.根据权利要求1所述的湿法蚀刻调配物，其中所述调配物包含pH值调节剂。
13.根据权利要求12所述的湿法蚀刻调配物，其中所述pH值调节剂包含硫酸。
14.一种蚀刻含铜区的部分制成的半导体衬底的含铜部分的方法，所述方法包含：
(a)接收所述包含铜暴露区的部分制成的半导体衬底，和
(b)通过使所述衬底与pH值在介于约5与12之间的范围内的湿法蚀刻溶液接触，蚀刻所述衬底上的铜，其中所述溶液包含：(i)二齿、三齿或四齿络合剂，其选自由二胺、三胺和四胺组成的群组；和(ii)氧化剂，并且其中使所述衬底接触选自由以下组成的群组：将所述蚀刻溶液喷于所述旋转的衬底上；接触旋涂；和使所述衬底与所述蚀刻溶液在薄膜反应器中接触。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述湿法蚀刻溶液另外包含pH值调节剂。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述络合剂包含二胺。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述二胺选自由乙二胺或N-甲基乙二胺组成的群组。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述湿法蚀刻溶液包含乙二胺和过氧化氢。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述湿法蚀刻溶液进一步包含pH值调节剂。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述湿法蚀刻溶液具有介于约6与10之间的pH值。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述络合剂选自由三胺和四胺组成的群组。
22.根据权利要求14所述的方法，其中所述蚀刻铜区域包含铜覆盖层。
23.根据权利要求14所述的方法，其中至少约1,000埃/分钟的速率蚀刻所述铜。
24.根据权利要求14所述的方法，其中所述蚀刻实质上是各向同性的。
25.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含通过增大所述湿法蚀刻溶液的pH值来停止所述蚀刻过程。
26.根据权利要求25所述的方法，其中增大所述湿法蚀刻溶液的pH值包含将碱性pH值调节剂加入所述湿法蚀刻溶液中。
27.根据权利要求14所述的方法，其中所述接触包含将所述湿法蚀刻溶液喷于所述旋转的衬底上。
供各向同性铜蚀刻的蚀刻调配物
技术领域
背景技术
[0002] 铜和铜合金被作为导电材料广泛用于半导体制造领域。作为导体，铜通常因具有高导电性和良好的电迁移耐力而优于诸如铝等其它金属。由于这些优点，现常将填铜的线路和通孔视为半导体装置中(例如集成电路中)连接元件的导电通路。
[0003] 然而，在制造半导体装置期间，铜的加工存在不少问题。由于铜不易进行等离子体蚀刻，故含铜装置通常需要使用镶嵌工艺(damascene processing)来制造。在镶嵌工艺中，将铜作为嵌体沉积在衬底上，衬底具有预先形成的内嵌特征(例如通孔和沟槽)的图案。内嵌特征的图案通常是由光刻技术形成。形成内嵌特征后，将铜全面沉积于衬底上，以致其填充内嵌特征，并且还在场效应区形成覆盖层，其中场效应区是指铜沉积之前衬底的顶面。随后，通过诸如化学机械抛光(CMP)等平坦化技术去除覆盖层，从而提供具有填铜导电通路图案的平坦衬底。
[0004] 尽管半导体装置制造的各个阶段都需要有效去除铜的方法，但由于常规湿法铜蚀刻技术一般无法成功地整合到半导体装置制造工艺中，故尚未能广泛引入这些技术。常规蚀刻化学的一个明显缺点包括其各向异性。各向异性蚀刻导致在一个特定方向上的铜优先蚀刻和/或某一种晶粒取向的优先蚀刻，并因此导致铜表面粗糙化、出现凹痕以及晶界依赖性不均匀铜去除。在通常需要清洁、光滑和各向同性去除铜的半导体制造中，在许多情况下无法容忍这一缺点。
发明内容
[0005] 本发明通过提供各向同性铜蚀刻调配物以及利用各向同性蚀刻调配物各向同性去除铜的方法，来解决上文所述的问题。这些调配物可用于以极高蚀刻速率(例如，至少约1,000埃/分钟的速率)去除铜，而不引起表面实质粗糙化。举例来说，在一些实施例中，所提供的溶液能够在不增加蚀刻铜表面的表面粗糙度(如通过蚀刻后表面反射率没有降低来判断)的情况下，去除1,000埃的铜。在其它实施例中，表面粗糙度仅并不明显增加(例如，引起每1,000埃蚀刻铜的表面反射率初始降低小于约20％)。
[0006] 一方面，所提供的蚀刻调配物包括一种水溶液，这种水溶液包含(a)二齿、三齿或四齿络合剂，其选自由二胺、三胺和四胺组成的群组；和(b)氧化剂。溶液的pH值介于约5与12之间，更通常介于约6与10之间。在一些实施例中，溶液可包括其它组分，例如pH值调节剂。
[0008] 在一些实施例中，调配物中所用的络合剂为二胺。适当的二齿二胺的实例包括乙二胺(EDA，H2NCH2CH2NH2)和N-甲基乙二胺(H3CNHCH2CH2NH2)。
[0009] 在一些实施例中，络合剂为三胺，例如三 齿三胺，即二乙烯三胺(H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2)。
[0011] 在一个具体实施例中，蚀刻调配物包括乙二胺、过氧化氢以及任选使用的pH值调节剂(例如硫酸)，并具有介于约6与10之间的pH值。
[0012] 另一方面，提供一种蚀刻部分制成的半导体衬底的含铜部分的方法。所述方法可用于多种工艺中。举例来说，在蚀刻-封盖工艺(etching-and-capping process)中，其可用于蚀刻铜覆盖层、在填铜通孔中制造凹槽等。所述方法包括：(a)接收包含铜暴露区的部分制成的半导体衬底；和(b)通过使衬底与pH值在约5与12之间的范围内的湿法蚀刻溶液接触，蚀刻衬底上的铜，其中溶液包含(i)二齿、三齿或四齿络合剂，其选自由二胺、三胺和四胺组成的群组；和(ii)氧化剂。蚀刻溶液可具有如上文所述的组成，并且优选能够高速各向同性蚀刻铜。
[0015] 图1A-1C提供一部分镶嵌结构的截面示意图，其说明可使用各向同性铜蚀刻的示范性工艺。
[0016] 图2是显示不同蚀刻化学的铜蚀刻速率的实验柱状图。
[0017] 图3是说明对于含有EDA和过氧化氢的蚀刻溶液，铜蚀刻量与喷淋蚀刻时间的关系的实验曲线。
[0018] 图4是说明对于含有EDA和过氧化氢的蚀刻溶液，铜蚀刻速率的pH值依赖性的实验曲线。
[0019] 图5是说明对于含有EDA和过氧化氢的蚀刻溶液，铜蚀刻速率与过氧化氢浓度的关系的实验曲线。
[0020] 图6是说明对于含有EDA和过氧化氢的蚀刻溶液，铜蚀刻速率与EDA浓度的关系的实验曲线。
具体实施方式
[0021] 如所述，本发明提供各向同性蚀刻铜的调配物和方法。所提供的调配物尤其适用于蚀刻部分制成的半导体衬底上的铜，诸如蚀刻铜覆盖层、在填铜通孔中制造凹槽等。
[0022] 如本文所使用，“铜”是指铜金属和其合金，以及浸有机化合物(诸如，铜电镀期间常用的平整剂、加速剂和抑制剂)的铜金属。应注意，所提供的调配物还能够蚀刻其它含铜材料，诸如氧化的铜物质，包括(但不限于)氧化铜和氢氧化铜。
[0024] “各向同性蚀刻”是指在所有方向上以实质上类似的速率去除铜和/或在所有晶粒取向上以实质上类似的速率去除铜。在一些实施例中，各向同性蚀刻的特征在于：在蚀刻期间铜的表面极少或不粗糙化。可通过测量蚀刻前和去除一定量的铜(例如1,000埃)后的表面反射率来测量表面粗糙化。在一些实施例中，所提供的蚀刻调配物的特征在于：每蚀刻1,000埃的铜，反射率初始降低小于约20％。在一些实施例中，反射率的初始降低小于约15％，诸如小于约10％，例如5％或更低。
[0025] 可利用含有氧化剂和络合剂的特定组合物以各向同性方式实现对铜的蚀刻。意外地发现，当需要各向同性均匀蚀刻而无明显凹痕或粗糙化时，络合剂的性质特别重要。人们开发了介于约5-12之间、优选介于约6-10之间的pH值范围内提供高蚀刻速率(例如，至少约1,000埃/分钟，优选至少约2,000埃/分钟)的蚀刻组合物。值得注意的是，在一些实施例中，在不同尺寸的内嵌特征(或填铜线路)内蚀刻以实质上相同的速率发生。此外，内嵌特征内的不同表面也以实质上相同的速率被蚀刻，例如在所形成的内嵌特征的拐角处的蚀刻速率与特征底部处的蚀刻速率相同。在一些实施例中，利用所述组合物进行的蚀刻在整个晶圆上均匀发生，其中晶圆中央部分与边缘之间的蚀刻速率存在极小变化。
[0026] 相比之下，常规铜蚀刻组合物(例如，具有小于约5的低pH值的蚀刻组合物)通常展现非各向同性特性，其中较小特征内的蚀刻速率实质上高于较大特征内的蚀刻速率。另外，在利用常规蚀刻组合物的情况下，观察到较大凹痕和高表面粗糙度。
[0027] 本文所述蚀刻的不寻常的各向同性特性归功于铜表面处发生的限速反应。在不受特定理论束缚的情况下，在介于约6-12的pH值范围内，可能在铜表面形成氧化铜，并且氧化铜被铜蚀刻组合物的络合剂立即溶解和去除。应注意，在一些实施例中，有利地，本文所述的蚀刻组合物不会形成一层存在于铜表面上的氧化铜，而是提供具有高反射率(例如，在5,000埃蚀刻后反射率大于120％(相对于硅表面)并且每1,000埃所蚀刻铜的反射率降低小于约10％)的无氧化物光滑铜表面。因此，如果在蚀刻反应期间形成任何氧化物，则立即将其原位去除，以致无需额外的氧化物去除操作。
[0028] 所述蚀刻通常是非晶粒特异性的，例如，它不会在单独任何特定晶粒取向或晶界以实质上较高速率发生，且因此不会产生不合需要的刻面(faceting)。蚀刻速率与特征尺寸和间距无关。此外，所述蚀刻调配物可提供减少的凹痕和降低的表面粗糙度，并提供具有高反射率的无氧化物光滑表面。
[0029] 根据一个实施例，所述组合物包括氧化剂(例如，过氧化物、过硫酸盐、高锰酸盐、臭氧溶液等)以及二齿、三齿或四齿络合剂，即二胺、三胺或四胺。在一些实施例中，过氧化氢因具有高溶解度和低成本而成为优选的氧化剂。
[0030] 已发现，络合剂的性质极为重要。举例来说，已发现，简单的单齿配位体(诸如氨)和较大的富含羧酸根的多齿配位体(诸如乙二胺四乙酸(EDTA))提供低蚀刻速率并导致形成表面氧化物。在一些实施例中，所提供的湿法蚀刻溶液实质上不含具有超过4个齿的配位体(诸如EDTA)，并且不含氨和其盐。
[0031] 出乎意料的是，发现二齿、三齿和四齿的二胺、三胺和四胺能提供优良的蚀刻速率、各向同性特性、低表面粗糙度并且无残余表面氧化物。可使用多种二齿、三齿和四齿胺。这些配位体可在氮处(例如，可为N-烷基取代的)或其它位置衍生化，或可未衍生化。实例包括乙二胺(EDA，H2NCH2CH2NH2)、N-甲基乙二胺(CH3NHCH2CH2NH2)、二乙烯三胺(H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2)和三(2-氨基乙基)胺(N(CH2CH2NH2)3)。二齿、三齿和四齿胺的混合物也可用于蚀刻调配物中。
[0032] 有利地，所提供的蚀刻组合物提供极高蚀刻速率并产生具有极高反射率的光滑金属表面。此外，在一些实施例中，多胺无需任何或大量可能较为昂贵的碱性pH值调节剂来达到所需pH值。包含多胺的典型蚀刻组合物的实例包括具有多胺(例如EDA)和H2O2的pH值介于约6-10之间的组合物。在其它实施例中，可将诸如四烷基氢氧化铵等碱性pH值调节剂加入组合物中。在一些实施例中，蚀刻组合物包括诸如硫酸(H2SO4)等酸性pH值调节剂来降低pH值。应了解，在pH值高于5时(所提供的组合物在此时操作)，酸性pH值调节剂主要以盐形式存在于蚀刻溶液中。因此，例如术语“包含硫酸的蚀刻溶液”应解释为包含对于必需pH值，硫酸的适当共轭碱的溶液。多种酸性pH值调节剂可用于蚀刻组合物。在一些实施例中，优选排除有毒的或爆炸性pH值调节剂，诸如HClO4。
[0033] 一种典型的示范性蚀刻组合物是包括乙二胺、过氧化氢和任选使用的硫酸的组合物，其中组合物的pH值介于约6与10之间。尽管蚀刻溶液一般可能含有多种额外组分(例如，表面活性剂、腐蚀抑制剂等)，但在一些实施例中，所述溶液基本上由以下组成：水；选自由二胺、三胺和四胺组成的群组的二齿、三齿或四齿络合剂；氧化剂，和任选使用的pH值调节剂。
[0034] 本发明组合物的另一个有利特征在于：蚀刻可在高pH值下迅速平息(即，可降低蚀刻速率)。举例来说，如果需要在工艺的特定时间停止蚀刻，则可将碱性pH值调节剂提供到系统中，以使蚀刻剂的pH值增大到(例如)大于约10-12。所述蚀刻组合物的蚀刻速率在高pH值下降低，并且可通过引入适当的pH值调节剂(例如，含OH调节剂)在高pH值下终止蚀刻。适当的碱性pH值调节剂包括四烷基氢氧化铵，诸如四甲基氢氧化铵(TMAH)。
[0035] 所提供的蚀刻调配物为水溶液，与化学机械抛光溶液或浆液的不同之处在于：其不含研磨颗粒并且在去除金属的过程中不依靠利用垫进行的表面机械研磨。因此，例如，所提供的蚀刻方法不需要垫(利用溶液中的研磨剂，或保持或固定于垫中的研磨剂，或者不在垫中或溶液中的研磨剂)，并且可通过将衬底浸入蚀刻溶液中，或将溶液喷于衬底上，简单地实现蚀刻。在许多实施例中，喷淋是将蚀刻组合物传递到衬底上的优选方法。在一个示范性实施例中，在环境温度下，从在整个表面上产生一系列喷淋的喷嘴(所谓的“扇形喷嘴”)将蚀刻溶液喷于使其旋转(例如，速度介于约20-200rpm之间)的旋转中的衬底上。一般说来，可使用较高温度来增加蚀刻速率。在一些实例中，施用蚀刻溶液的设备包括多种斜边去除(edge bevel removal，EBR)或旋干机(spin rinse drier，SRD)应用中所用的设备。适当设备的实例和其使用方法进一步描述于2001年10月30日颁予梅尔(Mayer)等人的美国专利第6,309,981号以及2003年7月1日颁予梅尔等人的美国专利第6,586,342号中。此外，在一些实施例中，可使用接触旋涂法或在薄膜反应器中，使蚀刻溶液与衬底接触。
[0036] 所述蚀刻组合物可在半导体加工期间用于多种情形中。举例来说，可使用组合物在暴露的电介质存在下，于铜线路中形成凹槽。此外，所述组合物还可在扩散阻挡材料(例如钽和/或氮化钽)存在下用于选择性蚀刻铜。在另一实例中，将蚀刻组合物传递到包含铜覆盖层的衬底上，以部分或完全去除覆盖层。
[0037] 应了解，本文所述的各向同性蚀刻组合物的使用不限于上文所述的应用，并且可用于其中需要各向同性蚀刻铜的任何应用中。同时，在除集成电路(IC)制造以外的多种应用中，所述组合物和方法特别有益于在制造具有宽度小于约400nm的填铜特征的半导体装置的过程中使用。
[0038] 当用于半导体加工中时，铜蚀刻方法涉及(a)提供包含铜区的半导体衬底；和(b)使铜区与本文所述的蚀刻组合物接触。在一些实施例中，在最初一段时间蚀刻后，通过增大蚀刻溶液的pH值(例如，通过添加碱性pH值调节剂)使蚀刻反应平息(即，降低蚀刻速率或停止反应)。
[0039] 图1A-1C提供其中可使用所提供的蚀刻方法的镶嵌结构的示范性截面图。图1A说明包含衬底101(例如电介质)的结构，所述衬底101具有内埋式填铜内嵌特征111。在衬底场效应区上存在一层铜覆盖层109。在铜区109和111与衬底区101之间存在一薄的共形(conformal)扩散阻挡层105(例如，钽和/或氮化钽)。在一个实施例中，覆盖层109可通过使衬底与本文所提供的各向同性湿法蚀刻溶液接触而完全或部分蚀刻。在一些实施例中，在湿法蚀刻之前或之后进行平坦化操作，诸如CMP或电平坦化(electroplanarization)。
[0040] 图1B绘示在去除覆盖层后获得的衬底。扩散阻挡层105暴露于场效应区中，并且铜层111暴露于填铜内嵌特征的顶部。在一些实施例中，可将本文所提供的各向同性蚀刻溶液传递到衬底上，以选择性地在扩散阻挡层105的存在下(不蚀刻扩散阻挡层)于铜层111中形成凹槽，从而得到图1C所示的结构，图1C说明在填铜层111的顶部中形成的凹槽。接下来，在一些实施例中，可利用顶盖(例如，含钴顶盖)，通过例如无电沉积来填充此凹槽。此类经封盖的铜互连由于其改进了互连的电迁移特性而在一些实施方案是所需要的。
[0041] 应了解，本文所提供的各向同性蚀刻组合物的使用不限于上文所论述的说明性实例(例如，蚀刻-封盖)。所提供的各向同性组合物可用于镶嵌工艺流程(例如，在许多情况中覆盖层的蚀刻)以及除镶嵌工艺流程外的其它工艺流程的多种情形中。举例来说，可使用所提供的蚀刻剂从半导体衬底的边缘区或衬底背面去除不需要的铜。
[0042] 所提供的蚀刻组合物和方法的实验细节将于以下部分中描述。
[0043] 实验
[0044] 铜蚀刻组合物中的配位体的比较
[0045] 首先沉积镀铜膜层(blanket coated copper film layer)，且随后使用多种湿法蚀刻组合物进行蚀刻。在约480nm波长下，测量蚀刻之前和之后铜表面的反射率，并相对于硅表面以百分比给出。测试以下水溶液各向同性蚀刻铜的能力：
[0046] (a)乙二胺(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 8.9，20℃。
[0047] 此溶液展现4600埃/分钟的极高蚀刻速率，并且还展现优良的各向同性特性。蚀刻去除6900埃后，铜表面的反射率为131％(蚀刻前为134％)。
[0048] (b)甘氨酸(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 8.9，20℃。
[0049] 此溶液展现1580埃/分钟的蚀刻速率和各向同性。蚀刻速率低于EDA。蚀刻去除1053埃后，铜表面的反射率为140％(蚀刻前为134％)。
[0050] (c)过硫酸铵(0.066M)，无过氧化氢，pH 2.6，20℃。
[0051] 此低pH值(酸性)蚀刻溶液展现1849埃/分钟的蚀刻速率，但在蚀刻后获得具有高粗糙度的铜表面。蚀刻去除1849埃后，铜表面的反射率仅为61％(蚀刻前为134％)。观察到无光毛面。
[0052] (d)乙酸铵(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 3.6，20℃。
[0053] 此低pH值蚀刻溶液展现1163埃/分钟的蚀刻速率，但在蚀刻期间和蚀刻之后获得红褐色氧化铜表面膜。蚀刻去除1163埃后，铜表面的反射率仅为8.8％(蚀刻前为134％)。
[0054] (e)过硫酸铵(0.066M)，无过氧化氢，pH 8.9，20℃。
[0055] 此蚀刻溶液展现仅613埃/分钟的蚀刻速率，但在蚀刻后获得具有红褐色氧化物的铜表面。蚀刻去除429埃后，铜表面的反射率为52％(蚀刻前为134％)。
[0056] (f)氢氧化铵(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 8.9，20℃。
[0057] 此蚀刻溶液展现仅53埃/分钟的蚀刻速率，但在蚀刻后获得具有红褐色氧化物的铜表面。蚀刻去除53埃后，铜表面的反射率为68％(蚀刻前为134％)。
[0058] (g)EDTA(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 8.9，20℃。
[0059] 此含有乙二胺四乙酸(EDTA)的蚀刻溶液展现仅5埃/分钟的蚀刻速率。蚀刻去除5埃后，铜表面的反射率为135％(蚀刻前为134％)，这表明与表面存在极少相互作用(即，去除极少金属或形成极少膜)。
[0060] (h)柠檬酸(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 8.9，20℃。
[0061] 此蚀刻溶液也根本不展现明显蚀刻。
[0062] (i)草酸(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 8.9，20℃。
[0063] 此蚀刻溶液也根本不展现明显蚀刻。
[0064] (j)乙酸铵(0.066M)、H2O2(1.06M)，pH 9.6，20℃。
[0065] 此蚀刻溶液展现429埃/分钟的蚀刻速率，但在蚀刻后获得具有红褐色氧化物的铜表面。蚀刻去除429埃后，铜表面的反射率为13％(蚀刻前为134％)。
[0066] 图2中绘示说明蚀刻速率与蚀刻化学的关系的柱状图。
[0067] 从所提供的实例可看出，仅EDA和甘氨酸提供高蚀刻速率和各向同性特性。氢氧化铵和铵盐导致在铜表面上形成氧化物沉积和/或引起高表面粗糙度。EDTA、柠檬酸和草酸不展现明显蚀刻速率。EDA因提供实质上较高的蚀刻速率而优于甘氨酸。
[0068] 含EDA和H2O2的蚀刻溶液
[0069] 通过将含EDA(4g/L，0.067M)和H2O2(120g/L的30％H2O2，或约1.9M)的蚀刻溶液喷于衬底上来蚀刻铜膜。溶液的pH值为8.9；温度为20℃。观察到约4,600埃/分钟的蚀刻速率。在去除7,000埃铜后，反射率为122％(与蚀刻前125％的反射率相比较)。
[0070] 图3说明蚀刻铜的量与喷淋蚀刻时间的关系。可看出，在约120秒内去除约9,000埃。蚀刻铜的量与喷淋蚀刻时间线性相关。
[0071] 在另一实验中，研究铜蚀刻速率的pH值依赖性。图4绘示蚀刻速率与pH值的关系曲线。使用含2g/L(0.033M)EDA和30g/L 30％H2O2(9g/L或0.47M)的蚀刻溶液。视增加或降低未改变的EDA/过氧化物混合物的pH值的需要而定，利用H2SO4或TMAH调节pH值。观察到，在低于7的pH值下，铜表面变粗糙并具有无光泽表面反射，而且还具有条痕或弯曲，且总体上外观不均匀。在高pH值(约11)下，虽然表面看起来相对未变化(反射率/光滑度)，但蚀刻速率降低。已发现，优选的EDA蚀刻pH值为约7到约10.5，更通常为约8.5到10。
[0072] 图5说明在pH值恒定为8.9时，蚀刻速率与含EDA(0.067M)和H2O2(10-40g/L)溶液的H2O2浓度的关系。随着H2O2量的增加，蚀刻速率适度增加。
[0073] 图6说明在pH 8.9下，蚀刻速率与含EDA(0-8g/L)和H2O2(1M)溶液的EDA浓度的关系。可看出，蚀刻速率明显随EDA浓度变化而变化，并且随着EDA浓度的增加，蚀刻速率以近线性方式增加。
[0074] 表2说明含EDA和过氧化氢的蚀刻溶液反射率(各向同性的量度)的改变，其中EDA浓度在1到8g/L的范围内，过氧化氢浓度在约10到约40g/L范围内，并且pH值在7到11.6的范围内。可看出，在所有情况下，反射率值的降低都不超过15％。
[0075] 表2.用含EDA的不同溶液蚀刻后获得的铜表面粗糙度。
[0076]
[0077] 利用其它含氨基络合剂的蚀刻溶液
[0078] 测试了多种含不同络合剂的溶液。利用TMAH或H2SO4将pH值调到8.9或8.8。
[0079] (a)N-甲基乙二胺(0.066M)、H2O2(1.00M)，pH 8.9，20℃。
[0080] 此溶液展现1575埃/分钟的明显蚀刻速率和各向同性特性。蚀刻去除1575埃后，铜表面的反射率为127％(蚀刻前为134％)。
[0081] (b)肌氨酸(0.066M)、H2O2(1.00M)，pH 8.9，20℃。
[0082] 此溶液展现11.5埃/分钟的蚀刻速率。
[0083] (c)牛磺酸(0.066M)、H2O2(1.00M)，pH 8.9，20℃。
[0084] 此溶液展现12埃/分钟的蚀刻速率。
[0085] (d)乙醇胺(0.066M)、H2O2(1.00M)，pH 8.9，20℃。
[0086] 此溶液不展现明显蚀刻。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 金属栅极结构、半导体器件及其制造方法 | 2020-05-16 | 785 |
| 液体排出头及其制造方法 | 2020-05-14 | 302 |
| 降低的各向同性蚀刻剂材料消耗及废料产生 | 2020-05-11 | 417 |
| 具有球形凹陷栅极的半导体器件的制造方法 | 2020-05-17 | 569 |
| 用各向同性蚀刻来形成精细图案的方法 | 2020-05-12 | 127 |
| 具有球形凹陷栅极的半导体器件的制造方法 | 2020-05-18 | 4 |
| 在半导体器件中形成钨插头的方法 | 2020-05-16 | 124 |
| 利用原子层控制各向同性蚀刻膜 | 2020-05-11 | 228 |
| 用于高管芯破裂强度和平滑的侧壁的激光划片和等离子体蚀刻 | 2020-05-15 | 308 |
| 有助于残留物去除的各向同性电阻器保护蚀刻 | 2020-05-12 | 999 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
各向同性蚀刻热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈