[发明专利]一种用于金属阻挡层的刻蚀溶液及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种刻蚀溶液及方法，特别涉及一种用于金属阻挡层的刻蚀溶液及方法。

背景技术

晶圆是由很多性质不同的薄膜堆叠而成，结构较复杂，而且不同薄膜涉及到不同的制程工艺，每层薄膜上均可能会出现失效点。在失效分析领域，为了查找失效点，最有效和最常用的方法就是采用机械研磨的方法从上到下一层一层地剥离样品，且在各层的剥离过程中，需要保证每一层的平整性。平整性取决于各层尺寸大小、导线分布情况和去除速率等因素，尺寸越大、导线分布越复杂，去除速率差别越大，平整性越难以控制。而为了降低阻值以承受大电流和高电压，很多晶圆产品的最上层为尺寸较大的铝制金属导线，而且最上层金属导线、阻挡层以及阻挡层周围的氧化层在机械研磨的过程中被去除的速率均不相同，因此采用机械研磨方法时，金属导线、金属阻挡层、周围的氧化层被去除的非常不均匀和不平整，最上层都不平整，下层的平整性就更加难以保证了。所以选择性的去除不同的层次是样品制备的一个有效手段，有时甚至是必需的手段。

现有技术为制备平整性的样品，通常采用化学刻蚀的方法，采用盐酸来选择性的去除金属导线层，随后采用机械研磨的方法来将阻挡层和氧化层一起去除。当金属尺寸比较小，分布比较均匀时，这种方法比较适用；但是当导线分布较多，较复杂，且尺寸较大时，即使现有的化学刻蚀法能将金属导线选择性去除，金属阻挡层与氧化层也难以被后续的机械研磨均匀的去除，上层金属的形状会一直存在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于金属阻挡层的刻蚀溶液及方法，解决了现有技术中晶圆的金属阻挡层和氧化层难以被均匀去除以及去除后各层不平整的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于金属阻挡层的刻蚀溶液，所述刻蚀溶液由硝酸、氢氟酸和水配制而成，所述硝酸、氢氟酸和水的体积比为硝酸：氢氟酸：水＝0.5～1.5：1：0.5～2，所述硝酸的质量浓度为65%～70%，所述氢氟酸的质量浓度为45%～49%。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述硝酸、氢氟酸和水的体积比为硝酸：氢氟酸：水=7:5:5或1:1：0.7。

进一步，所述水为去离子水、蒸馏水或超纯水。

进一步，所述金属阻挡层为钽、氮化钽、钛或氮化钛的任意一种或多种。

本发明还提供了一种薄膜剥离方法，包括以下步骤：

步骤1，采用化学刻蚀方法刻蚀晶圆最上层的金属导线层至露出晶圆的金属阻挡层；

步骤2，在室温下，将晶圆的金属阻挡层浸入所述的刻蚀溶液中进行反应，直到所述金属阻挡层被完全刻蚀至露出下层氧化层；

步骤3，采用机械研磨方法去除所述氧化层，得到均匀的下层金属层。

进一步，所述金属阻挡层为钽、氮化钽、钛或氮化钛的任意一种或多种。

进一步，所述金属阻挡层的刻蚀时间为5～30s。

本发明的有益效果是：本发明采用了新配方的刻蚀溶液，可以选择性地只去除晶圆的钽、氮化钽、钛或氮化钛的金属阻挡层，然后采用机械研磨的方法去除氧化层，即可得到均匀的下层金属层，提高了晶圆的平整性，满足晶圆不同层次精细分析的需要，提高了失效分析的能力和效率。

附图说明

图1为本发明薄膜剥离方法的流程图；

图2为本发明刻蚀前的晶圆示意图；

图3为本发明金属导线层刻蚀后的晶圆示意图；

图4为本发明金属阻挡层刻蚀后的晶圆示意图；

图5为本发明氧化层研磨后的晶圆示意图；

图6为现有技术金属阻挡层和氧化层研磨后的晶圆示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

半导体制程工艺中金属阻挡层使用的多为钽、氮化钽、钛或氮化钛的任意一种或多种，化学性质比较稳定，不溶于与盐酸、硝酸，甚至王水，但是可以与硝酸和氢氟酸的混合溶液反应。

反应方程式如下：

Ta+2HNO3+6HF H2TaF6+3H2O+NO2+NO

TaN+2HNO3+6HF H2TaF6+3H2O+3NO