[发明专利]蚀刻剂、蚀刻方法及蚀刻剂制备液

说明书

技术领域

本发明涉及形成有钛(Ti)系金属膜的半导体基板的加工、特别是施有铜(Cu)布线的半导体基板的加工，主要涉及Ti膜或钛-钨(TiW)合金膜等Ti系金属膜用的蚀刻剂及蚀刻方法。另外，本发明涉及形成有离子化倾向低于钨的金属凸点或金属布线的半导体基板的加工、特别是施有钨(W)系金属膜的半导体基板的加工，主要涉及W膜或TiW合金膜等W系金属膜用的蚀刻剂及蚀刻方法。

背景技术

以往，作为Ti膜或TiW合金膜等Ti系金属膜的蚀刻液，已知有例如过氧化氢蚀刻液、例如氢氟酸-过氧化氢混合液、磷酸-过氧化氢混合液等酸性蚀刻液等。

然而，对于过氧化氢溶液，若含有例如铜、银、金等金属，则会促进过氧化氢的分解，不仅会缩短蚀刻液的寿命，还具有难以控制蚀刻液中的过氧化氢浓度、蚀刻速度变慢等问题。

另外，对于例如氟-过氧化氢混合液，具有诸如蚀刻速度缓慢、底层金属或基板上的金属的腐蚀大等问题；对于磷酸-过氧化氢混合液，具有诸如产生蚀刻残渣、底层金属或基板上的金属的腐蚀大等问题。

在这样的状沉下，作为在不产生蚀刻残渣的条件下对Ti膜或TiW合金膜等Ti系金属膜进行蚀刻的方法，有提案提出了使用含有过氧化氢和螯合剂的溶液对半导体基板上的Ti系膜进行蚀刻的方法(专利文献1)。

然而，对于某些底层金属或半导体基板上金属的种类，会产生例如由于其它金属发生腐蚀而使蚀刻选择比变差、由于例如过氧化氢的分解得以促进而使蚀刻液的寿命缩短、蚀刻速度变慢等问题。

另外，为了在不使焊料发生变色的条件下对Ti、TiW合金进行蚀刻，公开了例如含有过氧化氢、膦酸系化合物等的蚀刻液(专利文献2)。然而，作为膦酸系化合物仅公开了含氮膦酸，而这样的膦酸系化合物具有例如如下问题等：其溶液着色强、在用于半导体基板用蚀刻剂时金属杂质多，因而添加在含过氧化氢的溶液中时，稳定性令人担心。

在这样的状沉下，希望开发出一种在施有Cu布线的半导体基板、以及在不含铅(Pb)的焊料凸点形成中有用的半导体基板的加工中使Ti系金属膜的蚀刻选择比得到提高的蚀刻方法及用于Ti系金属膜的选择性蚀刻的蚀刻液。

另一方面，以往，对于使用金、银等离子化倾向低的金属的被膜，其不仅具有电传导性良好、热压合性良好等物理特性，抗氧化性、耐化学药品性等化学特性也优异，因此其在半导体基板上的凸点形成或布线形成等中适宜使用(例如专利文献3等)。

另外，从其它方面来说，对于用于在这样的具有优良导电性的金属的存在下对钨(W)和/或钛-钨(TiW)合金进行蚀刻的蚀刻液，已知有具有例如下述特征的蚀刻液等：该蚀刻液至少含有过氧化氢水和碱成分，pH为7以下(例如专利文献4等)。然而，对于要求布线等的精密性的目前的情况来说，这样的蚀刻液具有不能充分抑制对W、TiW合金等的侧面蚀刻的问题。

专利文献1：日本特开2002-155382号公报

专利文献2：日本特开2003-328159号公报

专利文献3：日本特开2007-100130号公报

专利文献4：日本特开2004-31791号公报

发明内容

鉴于上述状况，本发明要解决的课题在于提供对半导体基板上的Ti系金属膜进行蚀刻的方法(特别是对施有Cu布线的半导体基板上的Ti系金属膜进行选择性蚀刻的方法)以及用于所述方法的蚀刻液。

另外，本发明人发现，将先行完成的本发明的形成有Cu布线的半导体基板上的Ti系金属膜用蚀刻剂用作用于形成有金凸点等离子化倾向低于钨的金属凸点或金属布线的半导体基板上的W系金属膜的蚀刻剂时，则该金属凸点或金属布线正下方的W系金属膜发生蚀刻，即发生所谓的侧面蚀刻，发生该侧面蚀刻的原因在于钨与金、银等离子化倾向低于钨的金属(低离子化倾向金属)之间的异种金属接触腐蚀(电偶腐蚀，Galvanic腐蚀)。因此，本发明人对Ti系金属膜用蚀刻剂反复进行了改良，开发出了能够抑制异种金属接触腐蚀(电偶腐蚀)的蚀刻剂，由此能够提供可适用于形成有金、银等离子化倾向低的金属凸点或金属布线的、布设有W系金属膜的半导体基板的蚀刻剂。

本发明为涉及半导体基板用蚀刻剂的发明，该蚀刻剂由含有(A)过氧化氢、(B)具有羟基的膦酸系螯合剂和(C)碱性化合物、以及(D-1)铜防蚀剂和/或0.01重量％～3重量％的(D-2)具有羟基的膦酸系螯合剂以外的不具有氧化力的2种以上的阴离子种的溶液构成。

另外，本发明为涉及蚀刻方法的发明，该蚀刻方法的特征在于，其使用该半导体基板用蚀刻剂对半导体基板上的Ti系金属膜进行选择性蚀刻。