蝕刻溶液和除去低－k電介質層的方法

2023-05-02 03:38:01 1

專利名稱：蝕刻溶液和除去低－k電介質層的方法
技術領域：
本發明涉及半導體元件的製造，更具體地，本發明涉及蝕刻低-k電介質層的蝕刻溶液，及利用該蝕刻溶液蝕刻低-k電介質層的方法。
背景技術：
在半導體集成電路的製造工藝中，常利用諸如SiO2等絕緣材料進行電隔離和電絕緣，或者使構成半導體集成電路至少一部分的導電結構(如金屬配線線路)與其它相鄰的導電結構相絕緣。然而，由於目前的半導體集成電路的製造工藝需要更高的集成度，所以彼此縱橫相鄰的金屬配線線路之間的距離正在逐漸地縮短。結果，由彼此被SiO2絕緣的相鄰金屬配線線路引起的耦合電容增加了。該耦合電容的增加反過來又導致半導體元件的速度降低和串擾水平的增加。而且，耦合電容的增加還增加了元件的功耗。
為了解決該問題，需要更有效的利用介電常數比SiO2低的低-k介電材料使金屬配線線路彼此電隔離和絕緣的方法。廣泛地使用碳組分(包括碳本身)摻雜的SiOx作為這種低-k介電材料。在這種摻雜的SiO2中，至少部分與矽結合的氧原子被碳組分(如有機物基團，包括碳本身)所替代。在下文中，有機碳組分摻雜的氧化矽被稱作有機-矽酸鹽玻璃(OSG)。這種OSG材料通常是利用有機-矽烷和有機-矽氧烷通過化學氣相沉積法形成的。
另一方面，在現代的高性能半導體集成電路的製造工藝中，為了控制工藝質量，在特定工藝之後常進行各種測試過程，並希望在測試後能夠再利用該用於測試過程的晶片。具體地，近來由於這些晶片直徑的增加，使得它們更加昂貴，所以節約成本的重要問題是能夠再利用這些昂貴的晶片。
為了能夠再利用晶片，通常需要除去為了測試而形成於晶片上的薄膜。這種薄膜的去除一般包括其中使用適當化學藥品的溼法蝕刻法，或者其中使用漿料的化學機械拋光(CMP)法。然而，由於CMP法包括更複雜的工藝步驟，導致產率低於溼法蝕刻法，並且需要比溼法蝕刻法更困難的批量晶片處理，所以通常優選溼蝕刻法。
然而，眾所周知，由矽-氧-碳形成的低-k電介質層具有一般為疏水性的性質。因此，由於低-k電介質層根本不能被去離子水所潤溼，並且幾乎不能被其它化學藥品所溼法蝕刻，所以其上已經形成有低-k的OSG介質層的測試晶片往往不能再利用，而只能廢棄。
引入本文作為參考的授予Lu的US 6693047公開了一種其上形成有低-k電介質層的晶片的再利用的方法。根據在US 6693047中所公開的方法，將其上形成有低-k電介質層的晶片進行爐-氧化(furnace oxidized)或等離子體氧化，以除去碳組分。然後，利用氧化物薄膜溼法蝕刻溶液，除去薄膜的氧化部分。然而，在US 6693047中，由於氧化過程和溼法蝕刻過程是作為單獨的工藝步驟進行的，所以這些過程的組合併不經濟。而且，在US 6693047中，由於用爐氧化或等離子體氧化作為氧化方法，所以需要花費較長的時間來進行氧化，這對於經濟操作和生產率都是不利的。因此，需要一種新的技術，以蝕刻測試晶片等上的低-k的OSG或類似電介質層。

發明內容
因此，本發明的一般性目的是提供一種從晶片上除去低-k電介質層(如OSG層)的蝕刻溶液和採用該蝕刻溶液的蝕刻方法。
為了實現上述目的，根據本發明的實施方案提供一種用於除去低-k電介質層的蝕刻溶液。就本發明來說，利用這種蝕刻溶液，通過實施單一步驟的蝕刻工藝，即可蝕刻低-k電介質層。
根據本發明實施方案的低-k電介質層的蝕刻溶液，包含有效比例的氧化劑和有效比例的氧化物蝕刻劑。據信，蝕刻溶液中的氧化劑氧化低-k電介質層，形成SiOx物質。另一方面，據信，氧化物蝕刻劑接著基本上同時除去(剝去)SiOx物質。
更具體地，根據本發明，當其上形成有SiOC-基的低-k電介質層的晶片接觸根據本發明的洗滌(蝕刻)溶液時，氧化和氟化連續地發生，使得低-k電介質層有效並較迅速地從晶片上除去。
已經發現的可採用本發明的蝕刻溶液和蝕刻方法的低-k電介質層並不限於上述OSG電介質層。例如，已經發現，三甲矽烷(TMS)(可以商品名BLACKDIAMONDTM得到)，四甲基環四矽烷(TMCTS)(可以商品名CoralTM得到)，二甲基二甲氧矽烷(DMDMOS)(可以商品名AuroraTM得到)，氫矽倍半氧烷(hydrogen silsesquioxane)(HSG)，氟化聚亞芳基醚(FLARE)，幹凝膠(Xerogel)，氣凝膠(Aerogel)，聚對二甲苯(Parylene)，聚萘(Polynaphthalene)，可以商品名SiLKTM得到的物質，MSQ，BCB，聚醯亞胺(Polyimide)，特氟隆(Teflon)，及無定形的氟化碳均可用作低-k電介質層，且蝕刻效果優良。
例如，如果低-k電介質層為包含矽、氧和碳的電介質層(或者碳摻雜的氧化矽層，在下文中稱作SiOC電介質層)，那麼確信氧化劑將把SiOC電介質層氧化成SiOx物質，並除去包含碳的有機物基團。另一方面，在氧化物蝕刻劑將SiOx氟化成揮發性物質如SiFW和HySiFz(式中w、y和z為正整數)進而有效地將其從晶片表面除去的步驟中，氧化物蝕刻劑除去了SiOx物質。
根據本發明實施方案，為了提高一般為疏水性的低-k電介質層如OSG層的潤溼性，本發明的蝕刻溶液還可以包含有效比例的表面活性劑。所選擇的表面活性劑可以有效地將一般為疏水性的低-k電介質層轉變成一般為親水性的低-k電介質層。因此，與不含表面活性劑的相似的蝕刻溶液相比，包含表面活性劑的蝕刻溶液的蝕刻速度(etching ratio)會有利地增加。
用於本發明的低-k電介質層蝕刻溶液的氧化劑不限於一種特定的物質。例如，可以使用H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH(過乙酸PAA)，及O3，或者其中的兩種或多種的混合物作為氧化劑。對於本發明的某些實施方案，優選CH3COOOH作為氧化劑。
通過混合CH3COOH與H2O2，容易製得CH3COOOH，CH3COOOH作為試劑也相對便宜。
用於本發明的低-k電介質層蝕刻溶液的氧化物蝕刻劑不限於一種特定的物質，而相反其實例可以包括任何相容的氟化物基還原劑。可以使用HF，HBF4，及NH4F，或者其中的兩種或多種的混合物作為氟化物基還原劑。對於本發明的某些實施方案，優選HF作為氧化物蝕刻劑。由於HF廣泛地用於普通半導體的製造工藝，所以HF一般可以容易地得到。
用於本發明的蝕刻溶液的表面活性劑可以選自非離子型表面活性劑和離子型表面活性劑。離子型表面活性劑包括陰離子型、陽離子型或兩性表面活性劑。陰離子型表面活性劑包括但不限於全氟烷基磺酸鉀和胺全氟烷基磺酸鹽。陽離子型表面活性劑包括但不限於氟化烷基季銨碘化物。兩性表面活性劑包括但不限於含氟烷基磺酸鹽和鈉鹽。非離子型表面活性劑包括氟化烷基烷氧基化，氟化聚酯，及由Wako Chemical公司出售的稱為NCW1002R的物質。
根據本發明實施方案，提供一種利用本文中所定義的低-k電介質層蝕刻溶液從半導體晶片上除去低-k電介質層的方法。根據除去低-k電介質層的方法之一，通過將晶片在蝕刻溶液中浸漬有效的時間，以使其上形成有低-k電介質層的晶片與低-k電介質層蝕刻溶液接觸。當蝕刻溶液的溫度升高至室溫之上時，蝕刻速度增加。例如，根據本發明，優選用於處理晶片的蝕刻溶液的溫度為約25～80℃。


說明書包括附圖以提供對本發明的進一步理解，附圖併入說明書中並構成說明書的一部分。附示說明了本發明示例性實施方案，與說明書一起用於解釋本發明的原理。在附圖中圖1利用方框圖和相關的兩步化學方程式來說明根據本發明的蝕刻SiOC電介質層的方法；圖2A至圖2C按時間順序給出了根據本發明處理的在不同浸漬時間的晶片的垂直掃描電鏡(V-SEM)照片，其中該晶片上形成有低-k電介質層，並在約25℃下浸漬在根據本發明的蝕刻溶液中；圖3是晶片浸漬到根據本發明的低-k電介質層蝕刻溶液中之前和之後的FT-IR光譜；圖4A和圖4B將本發明的低-k電介質層蝕刻溶液施加到其上形成低-k電介質層的基底上之前和之後的接觸角的測量結果；及圖5至圖8是圖示下述實驗例1至4的試驗結果的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖更詳細地描述本發明優選實施方案。然而，將會理解本發明可以以不同形式實施而不應該看作是限制於本文中所提出的實施方案。相反，提供這些實施方案以便公開將是徹底而完整的，並且對於本領域的技術人員來說將完全表達本發明的範圍。
概括地講，本發明涉及用於蝕刻半導體基底上的低-k電介質層的蝕刻溶液，及利用它蝕刻低-k電介質層的方法。具體地，本發明可以有效地用於從半導體晶片上除去SiOC-基電介質層。根據本發明，低-k電介質層的蝕刻包括利用本發明的蝕刻溶液，在低-k電介質層上基本同時地進行氧化和氟化處理過程。為了進行氧化和氟化，使用有效比例的氧化劑和有效比例的氧化物蝕刻劑，以形成蝕刻溶液。氧化劑將低-k電介質層氧化成SiOx物質。同時，以例如氫化碳即CHx物質的形式，從低-k電介質層上除去實際上包括碳的有機物基團。氧化物蝕刻劑將作為氧化產物而形成的SiOx物質氟化，以從晶片表面上除去(剝去)SiOx。蝕刻溶液中氧化劑和氧化物蝕刻劑的量(按體積百分比計)可以根據要除去的低-k電介質層及其它工藝參數而變化。
例如，蝕刻溶液中可以包含體積比為約1∶1～900∶1的氧化劑和氧化物蝕刻劑。更具體地，低-k電介質層蝕刻溶液可以包含約30～90％體積比例的氧化劑，並且它可以包含約0.1～30％體積比例的氧化物蝕刻劑。
作為更具體的實例，本發明的低-k電介質層蝕刻溶液可以包含約30～90％體積的氧化劑，約0.1～30％體積的氧化物蝕刻劑，及約0.1～40％體積的去離子水。
另一方面，在本發明的包含表面活性劑的實施方案中，按氧化劑和氧化物蝕刻劑的總的稀釋體積計，可以包含約0.05～10％的表面活性劑。即，可以包含這樣量的表面活性劑，使得氧化劑和氧化物蝕刻劑的總稀釋體積與表面活性劑體積的比為約100∶0.05～10∶1。在本說明書中如果沒有具體提及，則表面活性劑的用量，按氧化劑和氧化物蝕刻劑的總的稀釋體積計，為規定的百分數。
圖1利用方框圖和相關的化學方程式說明根據本發明的蝕刻SiOC電介質層的方法。參考圖1，將其上形成低-k電介質層SiOC的矽晶片(Si)浸入到蝕刻溶液中，該蝕刻溶液包含作為氧化劑的CH3COOOH和作為氧化物蝕刻劑的HF。此時，SiOC電介質層被氧化劑(如CH3COOOH)氧化成SiOx物質，該SiOx物質基本上立即被氧化物蝕刻劑(如HF)氟化成揮發性組分如SiF4和H2SiF6，由此該揮發性組分被從矽(Si)晶片表面上剝去。
在本發明的實施方案中，可以使用H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH，O3，及其混合物作為低-k電介質層蝕刻溶液的氧化劑組分。對於本發明的許多實施方案，優選CH3COOOH作為氧化劑。通過混合CH3COOH與H2O2容易得到CH3COOOH，並且它相對便宜。可以用去離子水稀釋CH3COOOH，如稀釋到約15％，以便使用。
氧化物蝕刻劑可以包括，例如，氟化物基還原劑。可以使用HF，HBF4，NH4F，及其混合物作為該氟化物基還原劑。對於本發明的許多實施方案，優選HF作為氧化物蝕刻劑。可以用去離子水稀釋HF，如稀釋到約49％，以便使用。在另一個實例中，可以使用HF和NH4F的混合物(所謂的BOE)作為氟化物基還原劑。
(蝕刻溶液的製備)通過下列步驟可以容易製得低-k電介質層蝕刻溶液製備上述氧化劑和氧化物蝕刻劑組分，及將它們以適當比例彼此混合，得到具有所需的體積百分數的溶液。此外，為了提高要處理的低-k電介質層的水分特性(潤溼性)，可以加入表面活性劑組分，相對於氧化劑和氧化物蝕刻劑的總稀釋體積，表面活性劑用量一般按規定的百分數來計算。如果需要的話，可以控制表面活性劑的加入量，以便不阻止或不當地幹擾蝕刻。作為表面活性劑，可以使用非離子型表面活性劑或離子型表面活性劑。作為離子型表面活性劑，可以使用陰離子型、陽離子型或兩性表面活性劑。
(低-k電介質層的蝕刻)當使用按上所述製得的蝕刻溶液時，可以通過單一處理工藝容易並迅速地除去低-k電介質層。僅通過使其上形成有低-k電介質層的晶片與蝕刻溶液接觸，即可從晶片上除去低-k電介質層。例如，在一種接觸法中，蝕刻溶液可以通過將晶片浸漬在裝有蝕刻溶液的桶中與晶片接觸。而且，為了提高蝕刻速度，可以在將晶片浸入到蝕刻溶液中的同時，利用任何適宜的流體攪拌方法攪拌蝕刻溶液。上述浸漬法可用於實施批量晶片處理工藝。然而，也可能通過旋轉法使蝕刻溶液與晶片接觸。即，可以將晶片固定在旋轉盤上，以便將蝕刻溶液噴撒到晶片的表面上。該旋轉法用於處理單個晶片，以節約使用蝕刻溶液。
圖2A至圖2C按時間順序給出了根據本發明處理的在不同浸漬時間的晶片的垂直掃描電鏡(V-SEM)照片，其中該晶片上形成有低-k電介質層，並在約65℃下浸漬在根據本發明的蝕刻溶液中。這裡使用的蝕刻溶液基本上由90％體積的用水稀釋到15％的CH3COOOH，10％體積的用水稀釋到49％的HF，及按所使用的稀釋的CH3COOOH和稀釋的HF的總體積計為0.6％體積的非離子型表面活性劑組成。在本實驗中，晶片最初具有形成於其上的厚度為約5320的低-k電介質層。為了開始本發明的處理方法，將具有電介質層的晶片浸漬在蝕刻溶液中。圖2A是晶片浸漬在蝕刻溶液中之前的V-SEM照片。圖2B是將晶片在蝕刻溶液中浸漬5分鐘之後的V-SEM照片。圖2C是將晶片在蝕刻溶液中浸漬8分鐘之後的V-SEM照片。
首先，從圖2B可以看出，處理5分鐘之後的低-k電介質層比圖2A的低-k電介質層具有更多的孔，而且還可以看出低-k電介質層的厚度由5320降低到3651。據信，這是因為包括碳的有機物基團在低-k電介質層被蝕刻溶液氧化時至少部分被除去。從圖2C可以看出，在處理僅8分鐘後，低-k電介質層已經基本上完全從晶片表面上除去。
為了更好地說明上述低-k電介質層蝕刻溶液的蝕刻性能，測得在施加蝕刻溶液之前和之後晶片的FT-IR光譜。圖3圖示了在將晶片浸入到蝕刻溶液中之前和之後的FT-IR光譜。如上所述，在65℃下，利用蝕刻溶液蝕刻SiOC基低-k電介質層約8分鐘，該蝕刻溶液基本上由90％體積的用去離子水稀釋到15％的CH3COOOH，10％體積的用去離子水稀釋到49％的HF，及按稀釋的CH3COOOH和稀釋的HF的總體積計，0.6％體積的非離子型表面活性劑組成。在圖3中，附圖標記P1表示碳-氫鍵結構的峰，附圖標記P2和P3表示Si-CH3鍵結構的峰，附圖標記P4表示Si-O-Si鍵結構的峰。在圖3中，光譜1表示在施加蝕刻溶液之前的FT-IR光譜，光譜2表示在施加蝕刻溶液之後的FT-IR光譜。
參考圖3，可見所有P1、P2、P3和P4峰都出現在光譜1中，這表示在施加蝕刻溶液之前，低-k電介質層包含有機物基團，該有機物基團包含碳。另一方面，在光譜2中，不存在C-H鍵結構的峰(由光譜1中的P1表示)和Si-CH3鍵結構的峰(由光譜1中的P2和P3表示)；並且，顯著減少甚至幾乎根本不出現Si-O-Si鍵結構的峰(由光譜1中的P4表示)。即，通過由施加蝕刻溶液產生的低-k電介質層化學結構的變化，可見除去了包含碳的有機物基團，顯著減少了SiOx，及基本上除去了低-k電介質層。
為了更好地說明根據本發明的低-k電介質層蝕刻溶液的性能，在蝕刻溶液處理之前和之後測量了接觸角。在65℃下，將其上形成SiOC基低-k電介質層的晶片浸入到低-k電介質層蝕刻溶液中約8分鐘，該蝕刻溶液基本上由90％體積的用去離子水稀釋到15％的CH3COOOH，及10％體積的用去離子水稀釋到49％的HF組成。圖4A和4B圖示了施加低-k電介質層蝕刻溶液到其上形成SiOC基低-k電介質層的基底之前和之後測量接觸角的結果。如圖4A所示，在施加蝕刻溶液之前，基底的接觸角為約85°。然而，如圖4B所示，在施加蝕刻溶液之後，基底的接觸角為約65°，該接觸角由處理前的85°充分減少。這表明已經從基底基本上除去了低-k電介質層。
測量了根據本發明各個實施方案的具有各種組成的蝕刻溶液的蝕刻能力和效果。這些對比試驗的結果示於圖5至8中。在下文中要描述的所有實驗中，蝕刻進行約5分鐘。即，將其上形成SiOC基低-k電介質層的晶片浸入到蝕刻溶液中約5分鐘。用去離子水將用於本實驗的CH3COOOH氧化劑稀釋到15％，並用去離子水將用於本實驗的HF氧化物蝕刻劑稀釋到49％。在其中加入表面活性劑的實施方案中，按氧化劑和氧化物蝕刻劑的總稀釋體積計，表面活性劑的量為規定值％體積。
(實驗1)為了說明表面活性劑對蝕刻的影響，進行了實驗1。在本實驗1中，為了檢驗它們在蝕刻低-k電介質層中的效果，比較了根據本發明的兩種蝕刻溶液的蝕刻速度。在第一種情況下，低-k電介質層蝕刻溶液(第一蝕刻溶液)基本上由均被適當稀釋的90％體積的CH3COOOH和10％體積的HF組成。在第二種情況下，通過向第一蝕刻溶液中加入約0.6％體積的非離子型表面活性劑，低-k電介質層蝕刻溶液(第二蝕刻溶液)額外包含表面活性劑。分別在約25℃下測量蝕刻速度。圖5圖示說明了實驗1的結果。參考圖5，可見第一蝕刻溶液(其不含表面活性劑)的蝕刻速度為約280/分鐘，而第二蝕刻溶液(其包含表面活性劑)的蝕刻速度為約350/分鐘。因而，與第一蝕刻溶液相比，第二蝕刻溶液(其包含表面活性劑)的蝕刻速度稍微增加。如前所述，向蝕刻溶液中加入表面活性劑增加了低-k電介質層的潤溼能力(潤溼性)。
(實驗2)為了比較基於包含在蝕刻溶液中氧化劑種類的根據本發明不同蝕刻溶液的蝕刻能力，進行了實驗2。在實驗2中，測量並比較了包含H2O2作為氧化劑的蝕刻溶液(第三蝕刻溶液)和包含CH3COOOH(PAA)作為氧化劑的蝕刻溶液(第四蝕刻溶液)的蝕刻速度。與用於實驗1的條件相似，在約25℃下進行蝕刻。第三蝕刻溶液基本上由90％體積的H2O2，10％體積的HF，及0.6％體積的表面活性劑組成，H2O2和HF均被適當稀釋。第四蝕刻溶液基本上由90％體積的PAA，10％體積的HF，及0.6％體積的表面活性劑組成，PAA和HF均被適當地稀釋，該第四蝕刻溶液與第二蝕刻溶液(上面實驗1)相似。實驗2的結果示於圖6中。
參考圖6，可見第四蝕刻溶液(含有PAA)的蝕刻速度為約350/分鐘，而第三蝕刻溶液(含有H2O2)的蝕刻速度僅為約40/分鐘。因而，包含CH3COOOH作為氧化劑的第四蝕刻溶液比利用H2O2作為氧化劑的第三蝕刻溶液具有更高的蝕刻能力。相信該差別的解釋在於CH3COOOH具有比H2O2更高的氧化電位。
(實驗3)為了說明包含在蝕刻溶液中的氧化物蝕刻劑的量，具體為HF的量，對蝕刻效果的影響，進行實驗3。將包含10％體積HF的蝕刻溶液(第五蝕刻溶液)與包含20％體積HF的蝕刻溶液(第六蝕刻溶液)進行比較。第五蝕刻溶液基本上由90％體積的CH3COOOH，10％體積的HF，及0.6％體積的表面活性劑組成，CH3COOOH和HF均被適當地稀釋，該第五蝕刻溶液與第二蝕刻溶液(上面實驗1)相似。第六蝕刻溶液基本上由80％體積的CH3COOOH，20％體積的HF，及0.6％體積的表面活性劑組成，CH3COOOH和HF均被適當地稀釋。在約25℃和約65℃下進行實驗3。實驗3的結果示於圖7中。在圖7中，使用符號◆(空心的小正方形)表示第五蝕刻溶液的蝕刻速度，使用符號■(填滿的小正方形)表示第六蝕刻溶液的蝕刻速度。
參考圖7，注意到蝕刻速度隨著蝕刻溶液中HF的量(％體積)的增加而增加。然而同時，隨著蝕刻溫度增加，兩種蝕刻溶液的蝕刻速度差沒有較大地改變，即，每種溶液的蝕刻速度以大約相同的速度隨著溫度增加而增加。
(實驗4)為了說明本發明蝕刻溶液的蝕刻速度根據處理溫度的變化，進行了實驗4。在實驗4中，在各個處理溫度下，測量了蝕刻溶液(第七蝕刻溶液)的蝕刻速度，該蝕刻溶液基本上由均被適當稀釋的90％體積的CH3COOOH和10％體積的HF組成。圖8圖示說明了實驗4的結果。
參考圖8，可見隨著蝕刻溶液溫度(處理溫度)的增加，蝕刻速度增加。
對本領域的技術人員來說將顯而易見，參考上述各個實驗的結果，可以製得根據本發明具有各種組成並具有適當蝕刻特性的蝕刻溶液。
如上所述，根據本發明，通過單一和相對迅速而且便宜的方法，可能容易地從矽基底上除去低-k電介質層，因此，可能再利用用於測試的昂貴晶片。
儘管已經參考其優選實施方案具體說明和描述了本發明，但是本領域的技術人員將會理解其中可以進行各種形式和細節上的改變，而不脫離由所附的權利要求書所界定的本發明的精神和範圍。例如，本發明的蝕刻溶液還可以有效地應用於在半導體元件製備過程中選擇性地除去低-k電介質層的方法。例如，為了延伸形成在用於形成配線的低-k電介質層中的溝槽，可以使用根據本發明的蝕刻溶液。在此情況下，配線的寬度稍微增加，從而可以減小配線的電阻。
如上所述，根據本發明，通過單一方法可能容易地除去低-k電介質層。
權利要求
1.一種電介質層蝕刻溶液，包含有效比例的用於氧化低-k電介質層的氧化劑；及有效比例的用於除去氧化物的氧化物蝕刻劑。
2.根據權利要求1的電介質層蝕刻溶液，該蝕刻溶液還包含有效比例的表面活性劑，所選擇的表面活性劑可以改善低-k電介質層的潤溼性。
3.根據權利要求1的電介質層蝕刻溶液，其中所述氧化劑選自H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH，O3，及其混合物。
4.根據權利要求1的電介質層蝕刻溶液，其中所述氧化物蝕刻劑選自HF，HBF4，NH4F，及其混合物。
5.根據權利要求1的電介質層蝕刻溶液，其中所述氧化劑選自H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH，O3，及其混合物；並且其中所述氧化物蝕刻劑選自HF，HBF4，NH4F，及其混合物。
6.根據權利要求1的電介質層蝕刻溶液，其中該電介質層蝕刻溶液還包含去離子水；並且其中該電介質層蝕刻溶液基本上由下列物質組成約30～90％體積的氧化劑，約0.1～30％體積的氧化物蝕刻劑，及約0.1～40％體積的去離子水。
7.根據權利要求6的電介質層蝕刻溶液，其中所述氧化劑選自H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH，O3，及其混合物；並且其中所述氧化物蝕刻劑選自HF，HBF4，NH4F，及其混合物。
8.根據權利要求6的電介質層蝕刻溶液，還包含按所述氧化劑和氧化物蝕刻劑的總稀釋體積計為約0.05～10％體積的表面活性劑。
9.根據權利要求1的電介質層蝕刻溶液，其中所述電介質層為碳摻雜的氧化矽層。
10.一種利用權利要求1的蝕刻溶液蝕刻低-k電介質層的方法，該方法包括下列步驟提供其上形成有低-k電介質層的晶片；及使該晶片的電介質層與所述蝕刻溶液接觸。
11.一種蝕刻低-k電介質層的方法，該方法包括下列步驟提供其上至少形成有低-k電介質層的晶片；及使該晶片的電介質層與至少包含氧化劑和氧化物蝕刻劑的蝕刻溶液接觸。
12.根據權利要求11的方法，其中所述低-k電介質層為碳摻雜的氧化矽層。
13.根據權利要求11的方法，還包括向所述蝕刻溶液中加入表面活性劑以改善低-k電介質層的潤溼性的步驟。
14.根據權利要求11的方法，其中所述氧化劑選自H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH，O3，及其混合物。
15.根據權利要求11的方法，其中所述氧化物蝕刻劑選自HF，HBF4，NH4F，及其混合物。
16.一種由其上具有低-k電介質層的可再利用的晶片製備晶片的方法，該方法包括下列步驟利用權利要求11的低-k電介質層蝕刻方法，從所述可再利用的晶片上完全除去低-k電介質層。
17.一種蝕刻基底上的低-k電介質層的方法，該方法包括下列步驟氧化該低-k電介質層，形成氧化的低-k電介質層；及基本上同時將該氧化的低-k電介質層氟化成揮發性的氟化物。
18.根據權利要求17的方法，其中所述氧化低-k電介質層和將氧化的低-k電介質層氟化，是通過單一的蝕刻溶液完成的。
19.根據權利要求18的方法，其中所述蝕刻溶液基本上由下列物質組成有效比例的用於氧化低-k電介質層的氧化劑；及有效比例的用於將氧化的低-k電介質層氟化成揮發性的氟化物，進而基本上完全從基底上除去低-k電介質層的氧化物蝕刻劑。
20.根據權利要求19的蝕刻低-k電介質層的方法，其中所述氧化劑選自H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH，O3，及其混合物；並且其中所述氧化物蝕刻劑選自HF，HBF4，NH4F，及其混合物。
21.一種低-k電介質層蝕刻溶液，包含有效比例的用於氧化低-k電介質層的氧化劑；及有效比例的用於除去氧化物的氧化物蝕刻劑，其中該蝕刻溶液中氧化劑與氧化物蝕刻劑的體積比為約1∶1～900∶1。
22.根據權利要求21的低-k電介質層蝕刻溶液，其中所述氧化劑選自H3PO4，HNO3，H2SO4，HClO4，HClO2，H2O2，NaOCl，ClO2，CH3COOOH，O3，及其混合物；並且其中所述氧化物蝕刻劑選自HF，HBF4，NH4F，及其混合物。
23.一種低-k電介質層蝕刻溶液組合物，包含約30～90％體積的用於有效氧化低-k電介質層的氧化劑；約0.1～30％體積的用於有效除去氧化物的氧化物蝕刻劑；及去離子水。
全文摘要
本發明公開一種用於蝕刻基底上的低－k電介質層的蝕刻溶液，該溶液包含有效比例的用於氧化低－k電介質層的氧化劑及有效比例的用於除去氧化物的氧化物蝕刻劑。利用該蝕刻溶液，通過單步驟處理工藝，可容易地除去低－k電介質層。
文檔編號H01L21/02GK1772842SQ20051012029
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月9日 優先權日2004年11月10日
發明者金美英, 李曉山, 洪鬱善, 吳晙煥, 李相旻 申請人:三星電子株式會社