用于制备用于铜蚀刻的湿蚀刻溶液的浓缩溶液制造技术

本发明专利技术涉及用于半导体处理中的铜移除及平面化的湿蚀刻方法。可通过pH介于约5与12之间的湿蚀刻溶液蚀刻半导体衬底上的经暴露铜区域，所述湿蚀刻溶液包括：(i)选自由二齿、三齿及四齿络合剂组成的群组的一种或一种以上络合剂；及(ii)氧化剂。在许多实施例中，所述蚀刻为大致各向同性的且在铜的表面上不形成可见不溶物质的情况下发生。所述蚀刻用于半导体制作中的若干个过程中，包含用于部分地或完全地移除铜覆盖物、用于平面化铜表面及用于在填充有铜的镶嵌特征中形成凹入部。适合蚀刻溶液的实例包含包括分别作为二齿及三齿络合剂的二胺(例如，乙二胺)及/或三胺(例如，二亚乙基三胺)以及作为氧化剂的过氧化氢的溶液。在一些实施例中，所述蚀刻溶液进一步包含pH调整剂，例如硫酸、氨基酸及羧酸。

【技术实现步骤摘要】
用于制备用于铜蚀刻的湿蚀刻溶液的浓缩溶液分案信息本专利技术专利申请是申请日为2010年7月27日，申请号为201080034653.1，以及专利技术名称为“用于半导体处理中的铜移除及平面化的湿蚀刻方法”的专利技术专利申请案的分案申请。相关申请案交叉参考本申请案为主张2007年7月30日提出申请、标题为“用于制作半导体互连结构的方法(MethodforFabricationofSemiconductorInterconnectStructure)”、将史蒂文·T.迈尔(StevenT.Mayer)等人提名为专利技术人的第11/888,312号美国专利申请案的优先权的部分接续案，第11/888,312号美国专利申请案为主张2006年10月24日提出申请(2009年5月12日作为第7,531,463号美国专利发布)、标题为“用于制作半导体互连结构的方法(MethodforFabricationofSemiconductorInterconnectStructure)”、将丹尼尔·A.库斯(DanielA.Koos)等人提名为专利技术人的第11/586,394号美国专利申请案的优先权的部分接续案，第11/586,394号美国专利申请案为主张2003年10月20日提出申请(2008年3月4日作为第7,338,908号美国专利发布)、标题为“用于制作具有减小的电容、泄漏电流及经改进击穿电压的半导体互连结构的方法(MethodforFabricationofSemiconductorInterconnectStructurewithReducedCapacitance,LeakageCurrent,andImprovedBreakdownVoltage)”、将丹尼尔·A.库斯等人提名为专利技术人的第10/690,084号美国专利申请案的优先权的部分接续案。本申请案也为主张由迈尔等人在2006年11月20日提出申请、具有标题“通过选择性加速剂移除进行的形貌减少及控制(TopographyReductionandControlbySelectiveAcceleratorRemoval)”的第11/602,128号美国专利申请案的优先权的部分接续申请案，第11/602,128号美国专利申请依据35USC119(e)主张由迈尔等人在2005年11月19日提出申请的第60/737,978号美国临时申请案的权益。第11/602,128号美国专利申请案也为主张由迈尔等人在2006年10月5日提出申请的第11/544,957号美国专利申请案的优先权的部分接续申请案，第11/544,957号美国专利申请案主张2005年10月5日提出申请、标题为“选择性电化学加速剂移除(SelectiveElectrochemicalAcceleratorRemoval)”的第60/724,209号美国临时申请案的权益。第11/602,128号美国专利申请案也为主张由朱尔瑞(Drewery)等人在2004年4月13日提出申请(在2008年7月29日作为第7,405,163号美国专利公布)、具有标题“金属特征的选择加速的电镀(SelectivelyAcceleratedPlatingofMetalFeatures)”的第10/824,069号美国专利申请案的优先权的部分接续申请案。第11/602,128号美国专利申请案也为主张由迈尔等人在2003年12月17日提出申请(在2008年11月11日作为第7,449,098号美国专利公布)、具有标题“用于平面电镀的方法(MethodforPlanarElectroplating)”的第10/739,822号美国专利申请案的优先权的部分接续申请案。第11/602,128号美国专利申请案也为主张由库斯等人在2003年10月20日提出申请(在2008年3月4日作为第7,338,908号美国专利公布)、标题为“用于制作具有减小的电容、泄漏电流及经改进击穿电压的半导体互连结构的方法(MethodForFabricationOfSemiconductorInterconnectStructureWithReducedCapacitance,LeakageCurrent,AndImprovedBreakdownVoltage)”的第10/690,084号美国专利申请案的优先权的部分接续申请案。第11/602,128号美国专利申请案也为主张由巴顿等人在2003年10月24日提出申请(在2007年3月13日作为第7,189,647号美国专利公布)、标题为“用于半导体晶片的湿处理的序列工具(SequentialToolforWetProcessingofSemiconductorWafers)”的第10/693,223号美国专利申请案的优先权的部分接续申请案。这些文档中的每一者以全文引用的方式且出于所有目的并入本文中。
本专利技术涉及湿化学蚀刻的方法。更特定来说，本专利技术涉及用于半导体处理中的铜移除及平面化的湿蚀刻方法。
技术介绍
铜及铜合金在半导体制作领域中广泛地用作导电材料。作为导体，铜通常因其高导电性及良好的抗电迁移性质而优选于其它金属，例如铝。由于这些优点，现无所不在地看见填充有铜的线路及通孔作为连接半导体装置(例如集成电路中)的元件的导电路径。然而，在半导体装置的制作期间的铜处理呈现出一组挑战。由于铜不易于顺从等离子蚀刻，因此通常需要使用镶嵌处理来制作含铜装置。在镶嵌处理中，将铜作为镶嵌物沉积于具有预先形成的凹入镶嵌特征(例如通孔及沟槽)的图案的衬底上。凹入特征的所述图案通常通过光刻技术形成。在已形成所述凹入特征之后，将铜全局地沉积到所述衬底上，使得其填充所述凹入特征且还在场区域上方形成覆盖物层，其中场区域是指所述衬底在铜沉积之前的顶部平面。随后，通过平面化技术(例如化学机械抛光(CMP))移除所述覆盖物，从而提供具有填充有铜的导电路径的图案的经平面化衬底。虽然在半导体装置制作的各个阶段期望用于有效铜移除的方法，但尚未广泛地引入常规湿铜蚀刻技术，因为此些技术通常无法成功地集成到半导体装置制作工艺中。常规蚀刻化学品的显著缺点中的一者包含其各向异性性质。各向异性蚀刻导致铜在一个特定方向上的优先蚀刻及/或一种类型的颗粒定向的优先蚀刻，且因此，导致铜表面的粗糙化、坑蚀及颗粒边界相依不均匀铜移除。此外，各向异性蚀刻速率通常在更多地暴露于体蚀刻溶液的那些表面上较高。举例来说，借助常规各向异性蚀刻，与从蚀刻溶液的体较多地移除(且较少暴露于蚀刻溶液的体)的那些区相比，经隔离特征的边缘或位于图案阵列的边缘处的特征将以不同性质及速率蚀刻。在许多实例中，在其中通常期望铜的清洁、平滑及各向同性移除的半导体制作中，无法容忍此缺点。各向异性的已知酸性铜蚀刻的常见实例包含：硝酸蚀刻，其中通常单独使用硝酸，及含有氧化剂(例如过氧化氢、高锰酸盐、铁离子、溴及铬(VI))以及酸(例如，乙酸或硫酸)的酸性混合物。各向异性的已知中性及碱性蚀刻物的常见实例包含：铵或碱金属过硫酸盐溶液、基于氯化铁的溶液及基于氢氧化铵的溶液。
技术实现思路
在一个方面中，提供一种用于大致各向同性地移除含铜金属的湿蚀刻溶液。在一个实施例中，所述湿蚀刻溶液包括：(i)选自由二胺、三胺及四胺组成的群组的二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备用于铜蚀刻的湿蚀刻溶液的浓缩溶液，所述浓缩溶液基本上由以下各项组成：(a)水；(b)选自由二齿二胺、三齿三胺及四齿四胺组成的群组的一种或一种以上多胺，其中来源于这些多胺的氨基的浓度为至少约1.5M；及(c)选自由硫酸、烷基磺酸、羧酸及氨基酸组成的群组的一种或一种以上pH调整剂，其中所述浓缩溶液在21℃下具有介于约8.5与11.5之间的pH。

【技术特征摘要】
2009.08.04 US 12/535,5941.一种用于制备用于铜蚀刻的湿蚀刻溶液的浓缩溶液，所述浓缩溶液由以下各项组成：(a)水；(b)选自由二齿二胺、三齿三胺及四齿四胺组成的群组的一种以上多胺，其中来源于这些多胺的氨基的浓度为至少1.5M；及(c)选自由硫酸、烷基磺酸、羧酸及氨基酸组成的群组的一种以上pH调整剂，其中所述浓缩溶液在21℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·T·迈尔，埃里克·韦布，戴维·W·波特，
申请(专利权)人：诺发系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US