化学机械抛光后调配物及其使用方法技术

技术编号:16305869 阅读:22 留言:0更新日期:2017-09-27 00:08
本发明专利技术揭示一种用于从上面具有化学机械抛光CMP后残余物及污染物的微电子装置清除所述残余物及污染物的清洁组合物及方法。所述清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。所述组合物实现了在不危害低k电介质材料或铜互连材料的情况下从所述微电子装置的表面高效地清除所述CMP后残余物及污染物材料。

Chemical mechanical polishing mixture and method of use thereof

A cleaning composition and method for removing residues and contaminants from a microelectronic device having chemical mechanical polishing, CMP residue, and contaminants from above. The cleaning composition basically has no alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide and four methyl ammonium hydroxide. The composition achieves efficient removal of the CMP residue and contaminant material from the surface of the microelectronic device without jeopardizing the low k dielectric material or copper interconnect material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学机械抛光后调配物及其使用方法
本专利技术一般来说涉及用于从上面具有残余物及/或污染物的微电子装置清除所述残余物及/或污染物的没有四甲基氢氧化铵的组合物,其中所述组合物已改善钴的兼容性。
技术介绍
微电子装置晶片用于形成集成电路。微电子装置晶片包含衬底,例如硅,所述衬底区域被图案化以用于沉积具有绝缘、导电或半导电性质的不同材料。为获得正确图案化,必须移除在于衬底上形成若干层中所使用的过量材料。此外,为制作功能性且可靠电路,在后续处理之前制备扁平或平坦的微电子晶片表面是重要的。因此,有必要移除及/或抛光微电子装置晶片的特定表面。化学机械抛光或平坦化(“CMP”)是其中从微电子装置晶片的表面移除材料并通过耦合物理工艺(例如磨蚀)与化学工艺(例如氧化反应或螯合作用)而抛光表面(更明确地说,将表面平坦化)的工艺。在其最基本形式中,CMP涉及将浆料(例如,研磨剂与活性化学物质的溶液)施加到抛光垫,所述抛光垫擦拭微电子装置晶片的表面以实现移除、平坦化及抛光工艺。不期望移除或抛光工艺由纯物理或纯化学动作构成,而是两者进行协同组合来实现快速均匀移除。在集成电路的制作中,CMP浆料还应能够优先地移除包括金属与其它材料的复杂层的膜,使得可为后续光学光刻或图案化、蚀刻及薄膜处理产生高度平坦的表面。近期,铜越来越多地被用于集成电路中的金属互连件。在微电子装置制作中通常用于电路的金属化的铜镶嵌工艺中,必须被移除及平坦化的层包含具有约1μm-1.5μm的厚度的铜层及具有约0.05μm-0.15μm的厚度的铜晶种层。这些铜层通过通常为约厚的阻挡材料层而与电介质材料表面分离,此防止铜扩散到氧化物电介质材料中。在抛光之后跨越晶片表面获得良好均匀性的一个关键是使用针对每一材料具有正确移除选择性的CMP浆料。涉及晶片衬底表面制备、沉积、镀敷、蚀刻及化学机械抛光的前述处理操作需要各种清洁操作以确保微电子装置产品不具有否则将不利地影响产品的功能或甚至致使产品无法用于其预期功能的污染物。通常,这些污染物的粒子小于0.3μm。关于此的一个特定问题是在CMP处理之后留在微电子装置衬底上的残余物。此类残余物包含CMP材料及腐蚀抑制剂化合物,例如苯并三唑(BTA)。如果不移除,那么这些残余物可导致对铜线的损坏或使铜金属化严重不平,并且导致CMP后所施加的层在装置衬底上具有不良粘合性。铜金属化的严重不平是尤其成问题的,因为过度粗糙的铜可导致产品微电子装置的不良电性能。对于微电子装置制造常见的另一残余物产生工艺涉及用以将经显影光致抗蚀剂涂层的图案转印到下伏层的气相等离子蚀刻,所述下伏层可由硬掩模、层间电介质(ILD)及蚀刻停止层组成。气相等离子蚀刻后残余物通常沉积在后段工艺(BEOL)结构上,且如果不进行移除,那么可妨碍后续硅化或触点形成,所述气相等离子蚀刻后残余物可包含衬底上及等离子气体中存在的化学元素。常规清洁化学物质通常会损坏ILD、被吸收到ILD的孔隙中,借此增加介电常数及/或腐蚀金属结构。此项技术内持续需要提供有效地从衬底移除残余物(例如,CMP后残余物、蚀刻后残余物及灰化后残余物)的组合物及方法。所述组合物比现有技术组合物更环保且可包含创新组分,且因此可被视为现有技术的组合物的替代物。
技术实现思路
本专利技术一般来说涉及一种用于从上面具有残余物及污染物的微电子装置清除所述残余物及/或污染物的组合物及工艺。本专利技术的清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。所述残余物可包含CMP后残余物、蚀刻后残余物及/或灰化后残余物。有利地,本文中所描述的组合物相对于现有技术中的组合物展示经改善钴兼容性。在一个方面中,描述一种组合物,所述组合物包括至少一种有机胺、至少一种溶剂、至少一种季碱、至少一种络合剂、任选地至少一种还原剂、任选地至少一种额外蚀刻剂及任选地至少一种清洁添加剂,其中清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。在另一方面中,描述一种组合物,所述组合物包括至少一种有机胺、至少一种溶剂、至少一种季碱、至少一种络合剂、至少一种还原剂、任选地至少一种额外蚀刻剂及任选地至少一种清洁添加剂,其中清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。在又一方面中,描述一种组合物,所述组合物包括至少一种有机胺、至少一种溶剂、至少一种季碱、至少一种络合剂、至少一种额外蚀刻剂、任选地至少一种还原剂及任选地至少一种清洁添加剂,其中清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。在又一方面中,描述一种从上面具有残余物及污染物的微电子装置移除所述残余物及污染物的方法,所述方法包括使所述微电子装置与清洁组合物接触达足以从所述微电子装置至少部分地清除所述残余物及污染物的时间,其中所述清洁组合物包括至少一种有机胺、至少一种溶剂、至少一种季碱、至少一种络合剂、任选地至少一种还原剂、任选地至少一种额外蚀刻剂及任选地至少一种清洁添加剂,其中所述清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。依据以下揭示内容及所附权利要求书将更全面地明了其它方面、特征及优点。具体实施方式本专利技术一般来说涉及用于从上面具有残余物及污染物的微电子装置移除此些材料的组合物。所述组合物对于移除CMP后残余物、蚀刻后残余物或灰化后残余物是特别有用的。为便于参考,“微电子装置”对应于半导体衬底、平板显示器、相变存储器装置、太阳能面板及经制造供在微电子器件、集成电路或计算机芯片应用中使用的其它产品,所述产品包含太阳能衬底、光伏及微机电系统(MEMS)。太阳能衬底包含但不限于硅、非晶硅、多晶硅、单晶硅、CdTe、铜铟硒化物、铜铟硫化物及镓上砷化镓。太阳能衬底可经掺杂或未经掺杂。应理解,术语“微电子装置”并非意欲以任何方式为限制性的且包含最终将成为微电子装置或微电子组合件的任何衬底。如本文中所使用,“残余物”对应于在微电子装置的制造(包含但不限于等离子蚀刻、灰化、化学机械抛光、湿法蚀刻及其组合)期间产生的粒子。如本文中所使用,“污染物”对应于CMP浆料中存在的化学物质、抛光浆料的反应副产物、湿法蚀刻组合物中存在的化学物质、湿法蚀刻组合物的反应副产物,及为CMP工艺、湿法蚀刻工艺、等离子蚀刻工艺或等离子灰化工艺的副产物的任何其它材料。如本文中所使用,“CMP后残余物”对应于来自抛光浆料的粒子(例如,含二氧化硅的粒子)、浆料中存在的化学物质、抛光浆料的反应副产物、富含碳的粒子、抛光垫粒子、刷下料(brushdeloading)粒子、装备的构造材料粒子、金属、金属氧化物、有机残余物,及为CMP工艺的副产物的任何其它材料。如本文中所定义,通常被抛光的“金属”包含铜、铝及钨。如本文中所定义,“低k电介质材料”对应于用作分层微电子装置中的电介质材料的任何材料,其中材料具有小于约3.5的介电常数。优选地,低k电介质材料包含低极性材料,例如含硅有机聚合物、含硅混合有机/无机材料、有机硅酸盐玻璃(OSG)、TEOS、氟化硅酸盐玻璃(FSG)、二氧化硅及碳掺杂氧化硅(CDO)玻璃。应了解,低k电介质材料可具有变化的密度及变化的多孔性。如本文中所定义,“络合剂”包含所属领域的技术人员理解为络合剂、螯合剂及/或掩蔽剂的那些化合本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种组合物,其包括至少一种有机胺、至少一种溶剂、至少一种季碱、至少一种络合剂、任选地至少一种还原剂、任选地至少一种额外蚀刻剂及任选地至少一种清洁添加剂,其中所述清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.05 US 62/099,844;2015.10.01 US 62/236,1161.一种组合物,其包括至少一种有机胺、至少一种溶剂、至少一种季碱、至少一种络合剂、任选地至少一种还原剂、任选地至少一种额外蚀刻剂及任选地至少一种清洁添加剂,其中所述清洁组合物基本上没有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及四甲基氢氧化铵。2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述至少一种有机胺包括具有通式NR1R2R3的物质,其中R1、R2及R3可彼此相同或不同,且选自由以下各项组成的群组:氢、直链或支链C1-C6烷基、直链或支链C1-C6醇及具有化学式R4-O-R5的直链或支链醚,其中R4及R5可彼此相同或不同,且选自由C1-C6烷基组成的群组。3.根据权利要求1所述的组合物,其中所述至少一种有机胺包括选自由以下各项组成的群组的物质:氨基乙基乙醇胺、N-甲氨基乙醇、氨基乙氧基乙醇、二甲基氨基乙氧基乙醇、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单乙醇胺、三乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、二异丙胺、异丙胺、2-氨基-1-丁醇、异丁醇胺、其它C1-C8烷醇胺、三乙烯二胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙基胺、三甲基胺、1-甲氧基-2-氨基乙烷、二甘醇胺、吗啉及其组合,优选地单乙醇胺。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物,其中所述至少一种季碱具有化学式NR1R2R3R4OH或PR1R2R3R4OH,其中R1、R2、R3及R4可彼此相同或不同,且选自由以下各项组成的群组:氢、直链或支链C2-C6烷基以及经取代或未经取代C6-C10芳基。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物,其中所述至少一种季碱包括选自由以下各项组成的群组的物质:四乙基氢氧化铵TEAH、四丙基氢氧化铵TPAH、四丁基氢氧化铵TBAH、三丁基甲基氢氧化铵TBMAH、苄基三甲基氢氧化铵BTMAH、乙基三甲基氢氧化铵、胆碱氢氧化物、三(2-羟基乙基)甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化鏻TBPH、四甲基氢氧化鏻、四乙基氢氧化鏻、四丙基氢氧化鏻、苄基三苯基氢氧化鏻、甲基三苯基氢氧化鏻、乙基三苯基氢氧化鏻、N-丙基三苯基氢氧化鏻及其组合,优选地胆碱氢氧化物。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的组合物,其中所述至少一种络合剂包括选自由以下各项组成的群组的物质:乙酸、丙酮肟、丙烯酸、己二酸、丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、甜菜碱、二甲基乙二肟、甲酸、反丁烯二酸、葡糖酸、谷氨酸、谷氨酰胺、戊二酸、甘油酸、甘油、乙醇酸、乙醛酸、组氨酸、亚氨基二乙酸、间苯二甲酸、衣康酸、乳酸、亮氨酸、赖氨酸、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、苹果酸、丙二酸、扁桃酸、2,4-乙酰基丙酮、苯基乙酸、苯基丙氨酸、邻苯二甲酸、脯氨酸、丙酸、焦儿茶酚、苯均四酸、奎尼酸、丝氨酸、山梨醇、琥珀酸、酒石酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、苯均三酸、酪氨酸、缬氨酸、木糖醇、乙二胺、草酸、丹宁酸、苯甲酸、苯甲酸铵、邻苯二酚、连苯三酚、间苯二酚、对苯二酚、氰尿酸、巴比土酸、1,2-二甲基巴比土酸、丙酮酸、丙硫醇、苯基异羟肟酸、四乙基五胺TEPA、4-(2-羟基乙基)吗啉HEM、N-氨基乙基哌嗪N-AEP、乙二胺四乙酸EDTA、1,2-环己二胺-N,N,N',N'-四乙酸CDTA、甘氨酸/抗坏血酸、亚氨基二乙酸IDA、2-(羟基乙基)亚氨基二乙酸HIDA、次氮基三乙酸、硫脲、1,1,3,3-四甲基脲、脲、脲衍生物、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、戊二酸、谷氨酸、谷氨酰胺、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、哌啶、N-(2-氨基乙基)哌啶、脯氨酸、吡咯烷、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸、膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸HEDP、1,5,9-三...

【专利技术属性】
技术研发人员:E·托马斯D·弗赖伊刘俊M·怀特D·怀特王朝鈺
申请(专利权)人:恩特格里斯公司恩特格里斯台湾公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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