[发明专利]半导体基板的蚀刻液、使用其的蚀刻方法及半导体元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体基板的蚀刻液、使用其的蚀刻方法及半导体元件的制造方法。

背景技术

半导体元件的微细化、多样化日益推进，其加工方法在各元件结构或制造步骤中也出现多样化。就基板的蚀刻来看，在干式蚀刻及湿式蚀刻这两种方法中其开发也在推进，并根据基板材料的种类或结构而提出了各种药液或加工条件。

其中，在制作互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等元件结构时，对特定材料进行精密地蚀刻的技术是重要的，作为与其对应的技术之一，可列举：利用药液的湿式蚀刻。例如在微细晶体管电路中的电路配线或金属电极材料的制作中、或具有阻挡层、硬质掩模等的基板的制作中，要求精密的蚀刻加工。然而，对于具有多种金属化合物的基板的各自适合的蚀刻条件或药液，仍未进行充分的研究。该状况下，列举出有效地除去应用于元件基板的硬质掩模等作为制造上的课题，具体而言，存在对蚀刻氮化钛(TiN)的药液进行了研究的例子(参照专利文献1～专利文献6)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-021516号公报

专利文献2：日本专利特开2001-257191号公报

专利文献3：日本专利特开2008-536312号公报

专利文献4：日本专利特表2008-547202号公报

专利文献5：日本专利特开2005-097715号公报

专利文献6：日本专利第4896995号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在最近的半导体元件制造中，要求在包含钨(W)或铜(Cu)等的接触插塞(contact plug)露出的状态下，对包含TiN的金属硬质掩模(Metal Hard Mask，MHM)进行湿式蚀刻的加工技术。因此，必须在不损伤由金属构成的接触插塞的情况下除去牢固的TiN的硬质掩模。即，若仅开发对TiN具有除去性的药液，则无法满足其要求。特别是近年来接触插塞日益微细化，利用药液的其纤细且选择性的蚀刻难度进一步增加。

相对于此，上述专利文献6中，利用氟化氢与含有硅烷的前驱物的混合物，可抑制上述接触插塞材料的溶解且除去金属硬质掩模。然而，文献中并未揭示其具体的配方，且其详细内容不明。即便仅使用其中所揭示的某种氟化氢与含有硅烷的前驱物(甲基三乙氧基硅烷)的混合物，也有可能因基板的氧浓度而无法获得充分的蚀刻性(参照后述比较例C11)。

因此，本发明的目的是提供一种相对于包含特定金属的第2层，而选择性且有效地除去包含TiN的第1层，且也可实现蚀刻后的TiN层的表面的均匀性的蚀刻液、使用其的蚀刻方法及半导体元件的制造方法。特别是本发明的目的是，根据需要而提供对应TiN层所含有的宽的氧浓度范围而良好地实现上述蚀刻选择性的蚀刻液、使用其的蚀刻方法及半导体元件的制造方法。

解决问题的技术手段

上述课题通过以下方法而解决。

[1]一种蚀刻液，其对具有包含氮化钛(TiN)的第1层、与包含过渡金属的第2层的基板进行处理，而选择性地除去第1层，且含有含氟化合物、氧化剂以及有机硅化合物。

[2]根据[1]所述的蚀刻液，其中第2层的过渡金属为选自Co、M、Cu、Ag、Ta、Hf、W、Pt、及Au的至少1种。

[3]根据[1]或[2]所述的蚀刻液，其中含氟化合物选自由氟化氢、氟化铵、氟化四甲基铵、四氟硼酸、六氟磷酸、六氟硅酸、四氟硼酸铵、六氟磷酸铵、及六氟硅酸铵所组成的组群。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的蚀刻液，其中氧化剂为硝酸或过氧化氢。

[5]根据[1]至[4]中任一项所述的蚀刻液，其中有机硅化合物由下述式(S1)表示：

R¹₄Si  …(S1)

(式中，R¹表示碳数1～10的烷基、碳数1～10的烷氧基、碳数6～20的芳基、碳数6～20的芳氧基、碳数2～10的烯基、碳数1～10的酰氧基、碳数7～25的芳酰氧基、碳数2～10的肟基、或氢原子；其中R¹不全为氢原子)。