[发明专利]蚀刻组合物和使用所述蚀刻组合物的方法

说明书

组合物和使用所述组合物用于蚀刻半导体基底的方法，所述组合物包含：约25‑86%重量的水；约0‑约60%重量的水可混溶性有机溶剂；约1‑约30%重量的碱，其包含季铵化合物；约1‑约50%重量的胺化合物，其中所述胺化合物选自仲胺、叔胺和其混合物；约0‑约5%重量的缓冲剂；约0‑约15%重量的腐蚀抑制剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月26日提交的临时申请序列号62/300,382和2015年11月25日提交的临时申请序列号62/259,870的优先权，这两个申请通过引用以其整体结合到本文中。

背景

本发明提供可用于各种应用的组合物，所述应用包括例如除去半导体基底上不需要的抗蚀膜、蚀刻后残留(post-etch)、硅蚀刻和后-灰分残留。特别是，本发明提供特别用于各向异性和各向同性的硅蚀刻的蚀刻组合物。

本发明的背景将结合其在蚀刻应用中的用途进行描述，所述应用包括制造集成电路。然而应理解，本发明的用途具有更广的适用性，如下文所述。

在制造集成电路中，有时需要在位于加工过程中的集成电路晶片上的硅、砷化镓、玻璃或其它基底的表面上沉积或生长的薄膜中蚀刻开口或其它几何形状。目前用于蚀刻这样的膜的方法要求将所述膜暴露于化学蚀刻剂以除去部分的膜。用于除去部分的膜的具体蚀刻剂取决于膜的性质。例如，在氧化物膜的情况下，蚀刻剂可以是氢氟酸。在多晶硅膜的情况下，其通常是氢氟酸或硝酸和乙酸的混合物。

为了确保仅除去所需部分的膜，使用光刻方法，通过该方法，在计算机设计的光掩模中的图案被转移至所述膜的表面。所述掩模用于确定所述膜中要选择性除去的区域。该图案用光致抗蚀剂材料形成，其为一种光敏感材料，其在薄膜中纺制到加工过程中的集成电路晶片上，并暴露于通过光掩模投射的高强度辐射。暴露或未暴露的光致抗蚀剂材料，取决于其组成，通常用显影剂溶解，留下允许在选择的区域中发生蚀刻，同时在其它区域中阻止蚀刻的图案。例如，阳-型抗蚀剂已经广泛用作掩模材料以在基底上描绘图案，当蚀刻发生时，所述基底将成为道、沟、接触孔等。

湿法蚀刻是其中化学组合物用于溶解硅基底不被掩模保护的区域的一种方法。存在两种不同类型的蚀刻：各向同性蚀刻和各向异性蚀刻。各向同性蚀刻被认为是非定向蚀刻，意思是它在所有方向上等同地侵蚀基底。各向同性蚀刻的一个重要的缺点是它可在掩模本身的下方导致底切或蚀刻。各向同性蚀刻的另一个缺点是该方法使用了化学品。典型的各向同性蚀刻剂化学品可包括氢氟酸，其在操作、安全性和处理方面存在问题。最后，各向同性蚀刻由于微粒污染而倾向于高的缺陷水平，并具有差的过程控制。

不像各向同性蚀刻，各向异性蚀刻提供基底表面的定向蚀刻。在该方面，在掩模下方的底切被锐化成良好限定的角，这是因为该方法中使用的典型的蚀刻剂化学品，例如氢氧化钾(KOH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)和四乙基氢氧化铵(TEAH)，对于不同的晶体取向，例如Si(110)、Si(100)和Si(111)晶面，其以不同的速率蚀刻。由于使用了方向依赖性蚀刻剂，可实现非常特定的蚀刻图案。例如，常规的基于TMAH的蚀刻剂化学品通常提供“V形”轮廓。蚀刻速率可通过蚀刻剂类型、浓度和温度得到进一步控制。像各向同性蚀刻一样，各向异性蚀刻也存在缺点。各向异性蚀刻方法是方向依赖性的，其可导致问题。在该方面，应选择具有特定密勒指数方向的硅晶片，以控制晶片中的蚀刻图案。像各向同性蚀刻一样，蚀刻剂化学品在操作、安全性和处理方面也存在问题。