[发明专利]蚀刻方法以及使用该方法制造半导体基板产品和半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及蚀刻半导体基板的方法，以及使用该方法制造半导体基板产品和半导体器件的方法。

背景技术

半导体器件的小型化和多样化不断向前发展，并且其处理方法覆盖关于器件结构和制造步骤的每一个的宽范围。关于基板的蚀刻，例如，根据在干蚀和湿蚀两者中的基板材料的类型和结构提出了多种化学物种、处理条件等，并且进行了进一步的密集研究和开发。

特别是，当制造CMOS、DRAM等的器件结构时，精确蚀刻之前描述的材料的技术是重要的，并且作为其实例，使用化学液体的湿蚀是示例。例如，在显微晶体管电路的电路布线、金属电极材料或具有阻挡层的基板、硬掩模等的制造中需要精确蚀刻处理。然而，尚未充分地研究施加到具有不同金属化合物的基板的蚀刻条件和化学液体。

对用于蚀刻施加到器件基板的氮化钛(TiN)的化学液体存在研究的实例。例如，专利文献1公开了具有6.0至8.2的pH并且向其中结合了氢氧化四烷基铵和过氧化氢两者的处理液。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP-A-2010-010273(JP-A意指未审查的已公布的日本专利申请)

发明内容

技术问题

发明人研究了能够蚀刻含有TiN的层(在下文中，可以称为″含TiN层″)的化学液体，以及使用所述化学液体的蚀刻方法。发明人因此对上述新开发的蚀刻液进行了它们的研究，并且之后发现，不同的基板导致含TiN层的不同的蚀刻状态。

因此，本发明的目的是提供一种蚀刻方法，即使当半导体基板的物理性质等显著地在产品中不一致时，它也可以获得好的蚀刻性能而没有变化。此外，本发明的目的是提供一种使用所述蚀刻方法制造半导体基板产品和半导体器件的方法。具体地，本发明的目的是提供一种蚀刻方法，即使在基板产物各自具有的含TiN层具有彼此不同的原子组成(氧浓度)，所述方法也稳定地获得好的面内蚀刻均匀性和蚀刻速率。此外，本发明的目的是提供一种使用所述蚀刻方法制造半导体基板产品和半导体器件的方法。

对于问题的解决方式

根据本发明，提供以下方式：

{1}一种蚀刻方法，所述方法包括以下步骤：

制备蚀刻液，所述蚀刻液包含水、碱性化合物和氧化剂，所述蚀刻液在8.5至14的pH的范围内，

将所述蚀刻液施加到半导体基板中的含TiN层上，从而蚀刻所述含TiN层，所述含TiN层具有0.1摩尔％至10摩尔％的表面氧含量。

{2}根据项目{1}所述的蚀刻方法，

其中所述碱性化合物是由式(I)表示的化合物：

N(R)₄·OH    式(I)

其中R表示取代基；并且多个R可以是彼此相同的或不同的。

{3}根据项目{1}或{2}所述的蚀刻方法，

其中所述碱性化合物是氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵或氢氧化四丙铵。

{4}根据项目{1}至{3}中的任一项所述的蚀刻方法，

其中所述氧化剂是过氧化氢、过硫酸铵、过硼酸、过乙酸、高碘酸、高氯酸或它们的组合。

{5}根据项目{1}至{4}中的任一项所述的蚀刻方法，其中第一层的蚀刻速度(R1)与第二层的蚀刻速度(R2)的蚀刻速度比(R1/R2)为30以上。

{6}根据项目{1}至{5}中的任一项所述的蚀刻方法，

其中所述含TiN层的表面氧含量通过以下方式获得：使用蚀刻ESCA测量所述含TiN层的表面在深度方向上0至30nm的Ti、O和N的浓度分布，并且将在所述含TiN层的5至10nm的深度的氧含量的平均值作为所述表面氧含量。

{7}根据项目{1}至{6}中的任一项所述的蚀刻方法，其中在40℃以上进行所述蚀刻。

{8}根据项目{1}至{7}中的任一项所述的蚀刻方法，其中通过使用单个晶片型处理装置(single wafer type processing equipment)进行所述蚀刻。

{9}根据{1}至{8}中的任一项所述的蚀刻方法，所述方法具有以下步骤：

将第一液体和第二液体混合，从而获得蚀刻液；所述第一液体具有水和碱性化合物，所述第二液体具有水和氧化剂；和

将所述蚀刻液适时地施加到所述半导体基板上。

{10}根据项目{1}至{9}中的任一项所述的蚀刻方法，其中所述蚀刻液具有水溶性有机溶剂。