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      蝕刻劑、蝕刻方法和蝕刻劑制備液的制作方法_2

      文檔序號:9621119閱讀:來源:國知局
      子數(shù)為1~2的亞烷基的亞甲基、亞乙基, 其中更優(yōu)選作為碳原子數(shù)為1的亞烷基的亞甲基。
      [0054] 作為通式[1]和[3]中的Q,更優(yōu)選-R2-P03H2所表示的基團。
      [0055] 作為通式[1]中的Y,更優(yōu)選-R2_P03H2所表示的基團或上述通式[3]所表示的基 團,其中特別優(yōu)選-r2-p〇3h2所表示的基團。
      [0056] 作為通式[1]中的m,通常為0或1、優(yōu)選為0。需要說明的是,在m為0的情況下, 通式[1]中的R1所表示的基團不存在,是指Y所表示的基團與氮原子直接鍵合。
      [0057] 作為通式[2]中的R3和R4所表示的碳原子數(shù)為1~4的亞烷基,可以舉出直鏈狀 或支鏈狀的亞烷基,具體地說,可以舉出例如亞甲基、亞乙基、亞丙基、1,3-亞丙基、乙基亞 甲基、1,4-亞丁基、2-甲基亞丙基、2-甲基三亞甲基、乙基亞乙基等,其中優(yōu)選作為碳原子 數(shù)為2的亞烷基的亞乙基。
      [0058] 作為通式[2]中的n,通常為1~4的整數(shù)、優(yōu)選為1~2的整數(shù)、更優(yōu)選為1。
      [0059] 作為通式[2]中的Z1~Z5所表示的烷基和"具有膦酸基的烷基"中的烷基,可以 舉出碳原子數(shù)為1~4的直鏈狀或支鏈狀的烷基,具體地說,可以舉出例如甲基、乙基、正丙 基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基等,其中優(yōu)選作為碳原子數(shù)為1的烷基的甲基。 需要說明的是,在上述具體例中,正表示正構(gòu)體,仲表示仲構(gòu)體,叔表示叔構(gòu)體。
      [0060] 作為通式[2]中的Z1~Z5所表示的"具有膦酸基的烷基"中的膦酸基的個數(shù),通 常為1~2個、優(yōu)選為1個。
      [0061] 作為通式[2]中的Z1~Z5所表示的具有膦酸基的烷基,可以舉出碳原子數(shù)為1~ 4的直鏈狀或支鏈狀且具有1個或2個膦酸基的烷基,具體地說,可以舉出例如(單)膦?;?甲基、(單)膦?;一?、(單)膦酰基正丙基、(單)膦酰基異丙基、(單)膦酰基正丁基、 (單)膦?;惗』?、(單)膦酰基仲丁基、(單)膦?;宥』?、二膦?;谆?、二膦?;?乙基、二膦?;?、二膦?;惐?、二膦?;』?、二膦酰基異丁基、二膦酰基仲丁 基、二膦?;宥』?,其中優(yōu)選作為碳原子數(shù)為1~2且具有1個膦酸基的烷基的(單) 膦?;谆?、(單)膦?;一?,其中更優(yōu)選作為碳原子數(shù)為1且具有1個膦酸基的烷基的 (單)膦酰基甲基。需要說明的是,在上述具體例中,正表示正構(gòu)體,仲表示仲構(gòu)體,叔表示 叔構(gòu)體。
      [0062] 作為通式[2]中的Z1~Z5,優(yōu)選Z1~Z 4和η個Z5全部為具有膦酸基的烷基。
      [0063] 作為(Β)結(jié)構(gòu)中具有氮原子的膦酸系螯合劑的具體例,可以舉出:例如乙基氨基 雙(亞甲基膦酸)、十二烷基氨基雙(亞甲基膦酸)、次氮基三(亞甲基膦酸)[ΝΤΡ0]、乙 二胺雙(亞甲基膦酸KEDDP0]、丙二胺雙(亞甲基膦酸)[1,2_丙二胺雙(亞甲基膦酸)、 1,3_丙二胺雙(亞甲基膦酸)]、乙二胺四(亞甲基膦酸KEDTP0]、乙二胺四(亞乙基膦 酸)、丙二胺四亞甲基膦酸[PDTMP] [1,2_丙二胺四(亞甲基膦酸)、1,3_丙二胺四(亞甲 基膦酸)]、1,6-己二胺四(亞甲基膦酸)等通式[1]所表示的膦酸系螯合劑;例如二亞乙 基三胺五(亞甲基膦酸)[DEPP0]、二亞乙基三胺五(亞乙基膦酸)、三亞乙基四胺六(亞甲 基膦酸)、三亞乙基四胺六(亞乙基膦酸)等通式[2]所表示的膦酸系螯合劑等,其中優(yōu)選 次氮基三(亞甲基膦酸)[ΝΤΡ0]、乙二胺四(亞甲基膦酸)[EDTP0]、二亞乙基三胺五(亞甲 基膦酸)[DEPP0],其中更優(yōu)選次氮基三(亞甲基膦酸)[ΝΤΡ0]、二亞乙基三胺五(亞甲基膦 酸)[DEPP0],其中進一步特別優(yōu)選次氮基三(亞甲基膦酸)[ΝΤΡ0]。這些優(yōu)選的膦酸螯合劑 與其它膦酸系螯合劑相比,過氧化氫的分解抑制效果高,從這方面考慮是優(yōu)選的螯合劑。需 要說明的是,這些膦酸系螯合劑可以單獨使用1種膦酸系螯合劑,也可以組合使用2種以上 的膦酸系螯合劑。另外,這些膦酸系螯合劑可以使用例如膦酸的堿金屬鹽等膦酸鹽、膦酸酯 等膦酸衍生物。這些膦酸系螯合劑可以使用市售品,也可以使用通過本身公知的方法適當 合成的物質(zhì),在市售的膦酸系螯合劑中,有些除了該膦酸系螯合劑以外還含有例如蒸餾水、 去離子水等純凈水、超純水等水,使用這種含有水的膦酸系螯合劑也沒有任何問題。
      [0064] (C)堿金屬氫氧化物是出于下述目的而使用的:將本發(fā)明的蝕刻劑的pH調(diào)節(jié)、維 持于所期望的范圍,同時使被過氧化氫氧化的Ti系金屬溶解。作為這樣的堿金屬氫氧化 物,可以舉出例如氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫等,其中優(yōu)選氫氧化 鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀,其中更優(yōu)選氫氧化鋰、氫氧化鈉。這些優(yōu)選的堿金屬氫氧化物與其 它堿金屬氫氧化物相比,Ti系金屬相對于金屬銅或銅合金的蝕刻速率高(具有高的Ti/Cu 的溶解速度比),不僅如此,過氧化氫的分解抑制效果也高,從上述方面考慮是優(yōu)選的堿金 屬氫氧化物。需要說明的是,這些堿金屬氫氧化物可以單獨使用1種堿金屬氫氧化物,也可 以組合使用2種以上的堿金屬氫氧化物。另外,這些堿金屬氫氧化物可以使用市售品。
      [0065] (D)具有至少1個羥基和至少3個羧基的有機酸是出于抑制銅從金屬銅或銅合金 中溶出的目的而使用的。即,具有至少1個羥基和至少3個羧基的有機酸作為銅防蝕劑使 用。作為這樣的具有至少1個羥基和至少3個羧基的有機酸,可以舉出例如檸檬酸等。需 要說明的是,這些有機酸可以單獨使用1種有機酸,也可以組合使用2種以上的有機酸。另 外,這些有機酸可以使用市售品。
      [0066] 本發(fā)明的蝕刻劑為水溶液,因而包含水。作為水,只要在半導體元件的制造工藝中 不會對半導體基板產(chǎn)生不良影響就沒有特別限制。作為水的具體例,可以舉出例如蒸餾水、 去離子水等純凈水、超純水等,其中優(yōu)選超純水。超純水幾乎不含雜質(zhì),在半導體元件的制 造工藝中不易對半導體基板產(chǎn)生不良影響,從這方面考慮是優(yōu)選的水。
      [0067] 本發(fā)明的蝕刻劑中,除了作為構(gòu)成成分的(A)、(B)、(C)和(D)之外,還可以根據(jù)需 要包含(E) pH調(diào)節(jié)劑、(F)表面活性劑等作為其它成分。
      [0068] 從能夠?qū)⒈景l(fā)明的蝕刻劑的pH調(diào)節(jié)、維持于所期望的范圍的觀點等出發(fā),可以適 當添加(E)pH調(diào)節(jié)劑。作為這樣的(E)pH調(diào)節(jié)劑,可以舉出例如鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、硼 酸、氫氟酸、碳酸等無機酸。需要說明的是,這些pH調(diào)節(jié)劑可以單獨使用1種pH調(diào)節(jié)劑,也 可以組合使用2種以上的pH調(diào)節(jié)劑。另外,這些pH調(diào)節(jié)劑可以使用市售品。
      [0069] 從能夠改善本發(fā)明的蝕刻劑在半導體基板表面的潤濕性的觀點等出發(fā),可以適當 添加(F)表面活性劑。作為這樣的(E)表面活性劑,可以舉出:例如陽離子型表面活性劑、陰 離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑等。作為陽離子型表面活性劑的 具體例,可以舉出例如單硬脂基氯化銨、二硬脂基氯化銨、三硬脂基氯化銨等伯烷基胺鹽~ 叔烷基胺鹽;例如多亞乙基多胺等改性脂肪族多元胺等。作為陰離子型表面活性劑的具體 例,可以舉出:例如烷基羧酸鈉鹽、烷基羧酸鉀鹽、烷基羧酸銨鹽、烷基苯羧酸鈉鹽、烷基苯 羧酸鉀鹽、烷基苯羧酸銨鹽、聚氧化烯烷基醚羧酸鈉鹽、聚氧化烯烷基醚羧酸鉀鹽、聚氧化 烯烷基醚羧酸銨鹽、N-?;“彼徕c鹽、N-?;“彼徕淃}、N-?;“彼徜@鹽、N-酰基谷 氨酸鈉鹽、N-酰基谷氨酸鉀鹽、N-?;劝彼徜@鹽等分子內(nèi)具有羧基的陰離子型表面活性 劑;例如烷基磺酸鈉鹽、烷基磺酸鉀鹽、烷基磺酸銨鹽、例如十二烷基苯磺酸等烷基苯磺酸、 例如十二烷基苯磺酸鈉等烷基苯磺酸鈉鹽、例如十二烷基苯磺酸鉀等烷基苯磺酸鉀鹽、例 如十二烷基苯磺酸銨等烷基苯磺酸銨鹽、烷基萘磺酸鈉鹽、烷基萘磺酸鉀鹽、烷基萘磺酸銨 鹽、聚氧化烯烷基醚磺酸鈉鹽、聚氧化烯烷基醚磺酸鉀鹽、聚氧化烯烷基醚磺酸銨鹽、N-甲 基-N-?;;撬徕c鹽、N-甲基-N-?;;撬徕淃}、N-甲基-N-?;;撬徜@鹽、例如二 辛基磺基琥珀酸鈉等二烷基磺基琥珀酸鈉鹽、例如二辛基磺基琥珀酸鉀等二烷基磺基琥珀 酸鉀鹽、例如二辛基磺基琥珀酸銨等二烷基磺基琥珀酸銨鹽等分子中具有磺酸基的陰離子 型表面活性劑;例如月桂基硫酸鈉等烷基硫酸鈉鹽、例如月桂基硫酸鉀等烷基硫酸鉀鹽、例 如月桂基硫酸銨等烷基硫酸銨鹽等分子中具有硫酸酯基的陰離子型表面活性劑;例如烷基 膦酸鈉鹽、烷基膦酸鉀鹽、烷基膦酸銨鹽、烷基苯基膦酸鈉鹽、烷基苯基膦酸鉀鹽、烷基苯基 膦酸銨鹽、聚氧化烯烷基醚膦酸鈉鹽、聚氧化烯烷基醚膦酸鉀鹽、聚氧化烯烷基醚膦酸銨鹽 等分子內(nèi)具有膦酸基的陰離子型表面活性劑等。作為非離子型表面活性劑的具體例,可以 舉出例如聚氧乙烯硬脂基醚等聚氧乙烯烷基醚、例如聚氧乙烯油烯基醚等聚氧乙烯鏈烯基 醚、例如聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧化烯烷基苯基醚、例如聚氧丙烯聚氧乙烯二醇等聚氧 亞烷基二醇、例如聚氧乙烯單硬脂酸酯等聚氧乙烯單烷酸酯、例如雙聚氧乙烯硬脂胺等雙 聚氧乙烯烷基胺、例如雙聚氧乙烯硬脂酰胺等雙聚氧乙烯烷基酰胺、例如N,N-二甲基烷基 胺氧化物等烷基胺氧化物等。作為兩性表面活性劑的具體例,可以舉出例如烷基-N,N-二 甲氨基乙酸甜菜堿、烷基-N,N-二羥乙基氨基乙酸甜菜堿等羧基甜菜堿;例如烷基-N,N-二 甲基磺基乙烯銨甜菜堿等磺基甜菜堿;例如2-烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑啉鑰甜菜堿 等咪唑啉鑰甜菜堿等。需要說明的是,這些表面活性劑可以單獨使用1種表面活性劑,也可 以組合使用2種以上的表面活性劑。另外,這些表面活性劑可以使用市售品。
      [0070] 從能夠在不對構(gòu)成半導體元件的部件等產(chǎn)生不良影響的情況下對Ti系金屬進行 蝕刻的觀點考慮,本發(fā)明的蝕刻劑有時優(yōu)選不包含上述(A)、(B)、(C)和(D)以外的其它成 分。需要說明的是,"不包含其它成分(僅由上述(A)、(B)、(C)和⑶構(gòu)成)"是指,不包 含有可能對上述部件等造成不良影響的量以上的其它成分。即,并不排除包含極微量的其 它成分(混入了極微量的其它成分),而是指實質(zhì)上不包含其它成分。
      [0071] 本發(fā)明的蝕刻劑的(A)過氧化氫、(B)結(jié)構(gòu)中具有氮原子的膦酸系螯合劑、(C)堿 金屬氫氧化物和(D)具有至少1個羥基和至少3個羧基的有機酸、以及作為輔助成分的(E) pH調(diào)節(jié)劑和(F)表面活性劑優(yōu)選調(diào)節(jié)為以下所示的重量%濃度。
      [0072] 關于(A)過氧化氫的重量%濃度,以(A)相對于蝕刻劑的總重量的重量%計,通常 為10重量%~33重量%、優(yōu)選為10重量%~30重量%。⑷的重量%濃度小于10重量% 的情況下,Ti系金屬的蝕刻速度有可能變得極慢。(A)的重量%濃度若超過33重量%,則 過氧化氫因從金屬銅或銅合金溶出的銅(氧化銅)而分解,有可能產(chǎn)生由過氧化氫的分解 所致的異常放熱。
      [0073] 關于(B)結(jié)構(gòu)中具有氮原子的膦酸系螯合劑的重量%濃度,以(B)相對于蝕刻劑 的總重量的重量%計,通常為0. 05重量%~5重量%、優(yōu)選為0. 05重量%~3重量%、更 優(yōu)選為0. 1重量%~3重量%。(B)的重量%濃度小于0. 05重量%的情況下,無法完全捕 集(螯合)從金屬銅或銅合金溶出的銅(氧化銅),過氧化氫因未被完全捕集(螯合)的銅 (氧化銅)而分解,有可能產(chǎn)生由過氧化氫的分解所致的異常放熱。(B)的重量%濃度若超 過5重量%,則作為蝕刻對象的Ti系金屬的選擇性有可能降低。
      [0074] 關于(C)堿金屬氫氧化物的重量%濃度,以(C)相對于蝕刻劑的總重量的重量% 計,通常為0. 2重量%~5重量%、優(yōu)選為0. 2重量%~4重量%、更優(yōu)選為0.
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