[发明专利]一种选择性蚀刻氮化钛及钨的蚀刻液

说明书

本发明涉及一种选择性蚀刻氮化钛及钨的蚀刻液，主要成分包括双氧水，无机酸，腐蚀剂，蚀刻抑制剂，表面活性剂和去离子水构成氮化钛、钨蚀刻液。双氧水是蚀刻液中作为氧化剂；无机酸在蚀刻液中作为次氧化剂，增加双氧水的氧化性且为蚀刻液中提供氢离子，保证维持蚀刻速率的稳定；在蚀刻液对氮化钛及钨蚀刻的过程中，能够选择性的蚀刻氮化钛，同时保证速率的稳定性。腐蚀剂可以与被氧化的钛离子形成络合物，促进氮化钛的进一步反应；蚀刻抑制剂可以抑制金属钨的氧化；蚀刻抑制剂以配位键的形式吸附在金属钨表面形成一层致密的膜，阻碍蚀刻液对金属钨的蚀刻；表面活性剂可以调节蚀刻液与不同相之间的表面张力，达到调节蚀刻液在氮化钛和钨两相的选择比。本发明的蚀刻液能选择性的以高蚀刻速率蚀刻氮化钛。

技术领域

本发明属于蚀刻液技术领域，具体的说涉及一种低泡且蚀刻均匀的蚀刻液。

背景技术

集成电路制造中广泛使用钨及氮化钛材料，钨因其良好的半导体兼容性和粘合性，广泛地用于集成电路中的金属导电层、栅极、阻挡层或掩模版。同样的，氮化钛(钛基金属)因其优异的导电性能和超导性能，在集成电路中中常作为其他金属层的底层、阻挡层或者粘合层材料，特别是在逻辑电路制造中，虽超大规模集成电路向更高端的铜制程发展，但目前MOCVD技术沉积氮化钛常用作钨填充的粘合层和阻挡层是不可替代的技术。

现有的氮化钛和钨的蚀刻液多用于同时蚀刻氮化钛和钨层，专利1(CN109328394A)和专利2(CN 110195229 A)均公布了对钨金属层和氮化钛层同时进行蚀刻处理用的蚀刻液，通过调控能够保证钨和氮化钛蚀刻速率一致的效果。专利3(CN110095952 A)使用了1-10％氧化剂、5-20％多胺化合物、2-10％铵盐和0.1-2％腐蚀抑制剂的蚀刻液组合物，该蚀刻液选择钨能够选择性选择性移除晶片上的氮化钛、铜和TEOS氧化硅。专利4(CN 105936822 A)使用80％-90％的选自硫酸和烷基磺酸中的至少一种化合物、1％-5％的过氧化物、0.001％-1％的无机铵盐，该蚀刻液能够选择性蚀刻氮化钛和钨，但选择比仅有10.5，且对氮化钛的蚀刻速率仅达到

综上所述，现有的针对氮化钛和钨的文献主要是同时蚀刻两者的，通过调控能够保证蚀刻速率一致，而选择性蚀刻氮化钛和钨的文献中，氮化钛的选择比和蚀刻速率均比较低，要开发一种高选择比和蚀刻速率高的氮化钛和钨的蚀刻液。

发明内容

本发明提出了一种选择性去除氮化钛和钨的蚀刻液，该蚀刻液能够选择性的蚀刻氮化钛，用在集成电路中的逻辑电路工艺中形成金属互连线。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案为：

一种选择性蚀刻氮化钛及钨的蚀刻液，所述的蚀刻液成分包括质量百分数的以下组分：双氧水的质量分数为1-30％；无机酸的质量分数为1-50％；腐蚀剂的质量分数为1-10％；蚀刻抑制剂的质量分数为1-5％；表面活性剂的质量分数为0.001-1％；余量为去离子水。

优选地，所述腐蚀剂为氟化物，氢氟酸、氟化铵、氟化钠、氟硅酸、氟硅酸钠中的一种或几种组合。

优选地，所述无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种。

优选地，所述蚀刻抑制剂铵盐化合物，为硫酸铵、过硫酸铵、四乙基硫酸铵、柠檬酸三铵、十六烷基三甲基氟化铵、羟乙基磺酸铵盐、甘草酸单铵盐、5,5'-联四唑二铵盐、硝酸铵中的一种或几种。

优选地，所述表面活性剂为酰胺类化合物，为聚丙烯酰胺、烟酰胺、2-糠酰胺、丁烯酰胺、月桂酰胺、2-苯基丙二酰胺、乙酰基苯甲酰胺、二丙酮丙烯酰胺中的一种或几种。

所述的一种选择性蚀刻氮化钛和钨的蚀刻液的配制方法，所述方法包括以下步骤：

S1：依次加入双氧水、去离子水、无机酸；

S2：加入腐蚀剂、蚀刻抑制剂、表面活性剂，加水调节至蚀刻液配置总量，超声搅拌均匀得到蚀刻液。