[发明专利]使用电解的氯化物溶液进行蚀刻

说明书

本发明涉及一种蚀刻半导体结构上一个或多个实体的方法，各个实体由选自金属和金属氮化物的材料制成，所述方法包括如下步骤：(a)通过在至少0.1A的电流下电解使含有浓度为0.01mol/l至1.0mol/l氯阴离子的前体溶液氧化，由此形成蚀刻溶液；(b)提供在其上具有一个或多个实体的半导体结构；和(c)通过使一个或多个实体与蚀刻溶液接触来至少部分蚀刻一个或多个实体。

技术领域

本发明涉及在半导体加工中的蚀刻，具体涉及在其中所用的湿化学蚀刻。

背景技术

在半导体器件的制造中，常常需要在各种不同加工步骤中蚀刻金属(例如，Ru)或金属氮化物。例如，这些加工步骤可以从清洁晶片斜面或晶片背侧到去除镶嵌沟槽中的填充金属或金属内衬。已知实施该蚀刻的多种方法，但是每种方法都有其缺点。

Ru可以使用O₂和Cl₂等离子体进行干蚀刻，例如，如Pley等人(PLEY，Martin；WICKLEDER,Mathias S.《RuO4的两种晶型(Two crystalline modifications of RuO4)》，《固态化学期刊(Journal of Solid State Chemistry)》，2005,178.10:3206-3209)和Paolillo等人(《真空科学和技术期刊B》(J.of Vacuum ScienceTechnology B)36,03E103(2018))所公开。然而，有毒挥发性气体RuO₄因此形成为副产物。通常认为这是相当大的健康和安全风险，进而需要使用排气洗涤器和经济高效的工具室清洁程序。

Segaud等人描述了在碱性条件下，基于次氯酸钠对Ru进行湿蚀刻(SEGAUD，Roselyne等人，《用次氯酸钠在200mmMEMS晶片上进行钌湿蚀刻》(Ruthenium wet etch on200mm MEMS wafers with sodium hypochlorite)，EXC情报(ECS Transactions)2009,25.5:329-336)。然而，钠离子与互补金属氧化物半导体(CMOS)加工不兼容。

Walker等人研究了在碱性和酸性条件下Ru的阳极氧化(WALKER,R.C.；BAILES,M.；PETER,L.M.；《通过电位调制反射光谱法研究钌的阳极行为》(A study of the anodicbehaviour of ruthenium by potential modulated reflectance spectroscopy)，电化学学报(Electrochimica acta)，1998,44.8-9:1289-1294)。然而，与湿蚀刻相比，金属或金属氮化物的阳极溶出(anodic strip)具有依赖于金属或金属氮化物的薄层电阻的缺点，并且通常会导致蚀刻不均匀，这在仅能在晶片边缘处进行电接触的300毫米晶片上会变得明显。此外，Walker等人报道了RuO₄在酸性条件下可能形成为蚀刻产物。此外，Walker等人报道了在酸性条件下形成挥发性有毒蚀刻产物(RuO₄)。

US20020056697A1公开了使用硝酸铈铵与酸组合蚀刻钌和二氧化钌。然而，Ce⁴⁺是水溶液中的亚稳态离子，其在催化表面(例如，Pt或Ru)的存在下与水反应，并留下氧化铈和/或氢氧化铈的残留物。这些残留物并不能通过简单的水冲洗去除，由此需要额外的蚀刻后清洁步骤。

因此，本领域仍然需要更好的方法以在半导体加工中蚀刻金属和/或金属氮化物。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种对半导体结构上的一个或多个金属和/或金属氮化物实体进行蚀刻的好方法。该目的是通过本发明的方法所实现的。

本发明实施方式的一个优点在于，可以很好地(例如，完全)去除金属和/或金属氮化物实体。