[发明专利]一种双组份选择性钛腐蚀液及钛腐蚀方法

说明书

本发明公开了一种双组份选择性钛腐蚀液，由A组分和B组分在使用前混合而成；A组分的主要组成为碱的水溶液，碱为可溶性碱和季铵氢氧化物中的至少一种；B组分包含过氧化氢、过氧化氢稳定剂和水；A组分中还包含强碱弱酸盐，强碱弱酸盐对应的弱酸为非还原性酸。本发明双组份选择性钛腐蚀液通过加入强碱弱酸盐，稳定腐蚀液中氢氧根的浓度，腐蚀液性能稳定，有助于延长其寿命，通过对强碱弱酸盐的进一步选择，有效降低铜层的侧蚀量和铝层的侵蚀，提高蚀刻的均匀性。

技术领域

本发明涉及蚀刻液技术领域，具体涉及一种双组份选择性钛腐蚀液及钛腐蚀方法。

背景技术

半导体对于互联金属材料的要求包括：具有较小的电阻率、易于沉积和刻蚀、具有良好的抗电迁移特性。铝在室温下具有较低的电阻率，且与n⁺和p⁺硅的欧姆接触电阻低，易于沉积和刻蚀，因此成为集成电路中最早使用的互联金属材料。铜比以铝为基础的材料的电阻更小，因此现有技术中采用在铝表面覆铜层，使得半导体具有较高的工作频率，进一步的，还可以在铝层和铜层之间引入钛层以改善半导体器件的电迁移。

既定的工艺过程中需要对铜-钛-铝金属层叠膜进行逐层蚀刻，即首先对表层的铜进行选择性蚀刻，然后对钛层进行选择性蚀刻。上述工艺过程要求钛腐蚀液不侧蚀钛层上方的铜布线，同时不侵蚀钛层下方的铝层。CN 105603425 A中公开了一种钛选择性蚀刻液，主要组分为过氧化氢、水、亚磷酸螯合剂、铜防腐蚀剂和无机碱，钛选择性蚀刻液pH值为7～10，无机碱为自氨、氢氧化钠和/或氢氧化钾。该方案所要解决的技术问题是钛的选择性蚀刻，以及不会对Sn/Ag、Sn/Zn等合金产生影响。CN103258727A中也公开了一种对在钛 (Ti)系金属膜上部形成有铜布线的半导体基板的钛 (Ti) 系金属膜选择性蚀刻剂，主要组分为过氧化氢、具有羟基的膦酸系螯合剂、碱性化合物和铜防蚀剂，该溶液的pH为8～9.5，进一步的，为了避免碱性条件下双氧水的分解，CN103258727A中还强调蚀刻剂由含有过氧化氢的溶液和蚀刻剂制备液来制备，蚀刻剂制备液由含有具有羟基的膦酸系螯合剂、无机碱和铜防蚀剂的溶液构成。即使采用使用前混合的方式，也仅能解决双氧水的稳定性缺陷。由于存在还原电位差，相邻金属层之间形成原电池，腐蚀液对于铜层的侧蚀和铝的侵蚀不易控制，进而使腐蚀处理所得图形精度不理想。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种性能稳定、对铜和铝侵蚀小的双组份选择性钛腐蚀液。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种双组份选择性钛腐蚀液，其特征在于，由A组分和B组分在使用前混合而成；A组分的主要组成为碱的水溶液，所述碱为可溶性碱和季铵氢氧化物中的至少一种；B组分包含过氧化氢、过氧化氢稳定剂和水；A组分中还包含强碱弱酸盐，强碱弱酸盐对应的弱酸为非还原性酸。

强碱弱酸盐的水解使氢氧根离子持续释放，在腐蚀液中形成缓冲体系，稳定腐蚀液中的氢氧根浓度，阻止铜的溶出，使腐蚀液性能更趋稳定，有助于延长腐蚀液的寿命。

为了获得适中的腐蚀速率，优选的技术方案为，碱的水溶液中碱的重量百分比为1～10%，B组分中过氧化氢的重量百分比为28～35%； A组分与B组分的混合比例为（0.5～0.9）：1

为了进一步优化对铜和铝的保护作用，减少铜侧蚀和铝侵蚀，优选的技术方案为，A组分和/或B组分中还含有表面活性剂。

优选的技术方案为，A组分中碱与强碱弱酸盐的摩尔比为1：（0.1～0.5）。