本发明专利技术涉及一种可用于控制TiN相对于W的蚀刻速率且从表面移除任何残余物，例如可能含有氟(F)的有机或无机残余物的新组合物，该组合物包含a)脂族或芳族磺酸；b)一种或多种抑制剂；c)非质子性溶剂；d)二醇醚；和e)水。本发明专利技术还涉及一种包含该组合物与氧化剂和任选地该氧化剂的稳定剂的组合的套组，及其用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景1.专利
本专利技术涉及一种用于半导体/IC生产领域中的植入后、蚀刻/蚀刻后和灰化后相关方法的组合物。更特别地，本专利技术涉及能够以从表面移除TiN和有机和/或无机残余物为目的调整氮化钛(TiN)和钨(W)的蚀刻速率的配制剂。2.现有技术描述集成电路(IC)由形成于硅基板中或硅基板上的数百万能动器件组成。最初彼此分离的能动器件经联合以形成功能电路和组件。经由使用熟知多层级互连将这些器件互连。互连结构通常具有第一金属化层、互连层、第二金属化层级和近年来地第三和后续金属化层级。在半导体/IC生产领域中，通常借助于湿式清洁方法移除蚀刻后残余物(PER)。在此可使用包含络合剂和水的溶液。此外，在微电子结构内选择性蚀刻不同层被视为IC制造方法中的重要和关键步骤。在包括钨插塞(W插塞)、TiN和低k介电材料的第一金属化层中，需要能够以不显著损坏W插塞的速率蚀刻TiN。在主要含有铜(Cu插塞)的后续金属化层中，需要能够以不显著损坏铜插塞的速率蚀刻TiN。取决于TiN和金属层的单独厚度(其极大地取决于使用的整合方案)，这需要能够调整TiN和金属(W或Cu)的蚀刻速率的溶液。应理解为获得足够高的TiN蚀刻速率，在配制剂中可必需存在氧化剂如过氧化氢。然而，不希望的影响为通过添加氧化剂(例如过氧化氢)，钨、铜和相关金属的蚀刻速率增加。因此，需要发现允许调整TiN和W的蚀刻速率同时能够从晶片表面移除有机和/或无机残余物(例如含F)的合适添加剂。US7,919,445涉及一种用于移除蚀刻后残余物的新溶液。优选添加作为腐蚀抑制剂的咪唑啉化合物以用于处理具有例如钨和铝金属化的晶片表面。WO03060045涉及用于从半导体基板移除光阻、蚀刻和灰分残余物和污染物的水性组合物。单一腐蚀抑制剂化合物或腐蚀抑制剂的混合物，例如苯并三唑、苯甲酸、丙二酸、五倍子酸、儿茶酚、丙二酸铵，可用于剥离和清洁组合物中。WO03060045未使用用于蚀刻TiN的氧化剂，其还未论述W的保护。WO06138505涉及适用于从微电子器件的表面移除硬化光阻、蚀刻后残余物和/或底部抗反射涂层的稠密流体组合物，例如超临界流体组合物。然而，所述流体组合物中含有至少一种氟源，其将损坏低k介电材料。WO06138505还未涉及TiN的蚀刻和W的保护。EP1552342B1涉及从对象的微结构选择性移除蚀刻残余物而不侵蚀曝露于用于移除残余物的组合物的金属和/或二氧化硅膜。因此，所述现有技术几乎不论述TiN的蚀刻。此外，用于所述现有技术的组合物中还含有氟化物。US6,136,711描述一种能够在最小蚀刻和/或腐蚀的情况下以高速率抛光钨的化学机械抛光组合物。所述组合物包含能够蚀刻钨的化合物且包含至少一种钨蚀刻的抑制剂。特别地，描述双组分溶液，其中两种组分为成膜剂，其分别包含含一个氮原子的环状化合物和硅烷化合物。在先前专利或研究中，W抑制剂(若存在)还抑制TiN蚀刻速率。因此，需要发现允许分别控制W和TiN的相对蚀刻速率的添加剂。此外，若添加剂通过共价或非共价键合至W且不能通过后续冲洗移除，则W插塞的电阻将不可接受且将影响可靠性。因此，溶液不仅应保护W表面，而且应含有可通过冲洗步骤用适当溶剂移除的组分。专利技术概述因此，本专利技术提供一种可用于控制TiN相对于W的蚀刻速率且从表面移除任何残余物(例如可能含有氟(F)的有机或无机残余物)的新组合物。本专利技术的一个方面为提供一种具有TiN相对于W的可控蚀刻速率比且能够在半导体/IC生产方法期间移除含F残余物的组合物，该组合物包含：a)芳族或脂族磺酸；b)一种或多种抑制剂；c)非质子性溶剂；d)二醇醚；和e)水。本专利技术的另一方面为所述组合物与氧化剂和任选地所述氧化剂的稳定剂的组合的用途，该溶液包含：A)组合物，其包含a)芳族或脂族磺酸；b)一种或多种抑制剂；c)非质子性溶剂；d)二醇醚；e)水；B)氧化剂，例如过氧化氢；和任选地所述氧化剂的稳定剂。当结合附图时，本专利技术的其他目的、优势和新特征将由以下详细描述变得更显而易见。附图简述图1示意了在第一金属化层中在晶片上的通用结构，其中规定含C、O、F、Ti和N的残余物11，W插塞12，低k材料13和TiN14。图2示意了在第一金属化层中含C、O、F、Ti和N的残余物11的移除和TiN14(TiN障碍物15)的部分蚀刻。图3示意性地描绘了抑制剂的吸附-解吸控制以及水、溶剂和抑制剂在这些方法中的作用。图4显示了W的普贝图(Pourbaixdiagram)(实心符号-所施加的电位；空心符号-OCP)。图5示意性地描绘了用于实验中的实验设定(厚度测量；蚀刻速率；清洁效能(SEM、TEM、XPS……))。图6显示了在用指定配制剂清洁之前和在清洁之后的XPS氟谱。优选实施方案的详细描述虽然本专利技术公开内容容许各种形式的实施方案，但下文将在理解本专利技术公开内容应视为本专利技术公开内容的范例且不意欲将本专利技术公开内容限于所说明的特定实施方案的情况下描述当前优选的实施方案。在本申请的一个实施方案中，通过以任何顺序混合以下组分而制备组合物：a)脂族或芳族磺酸；b)一种或多种抑制剂；c)非质子性溶剂；d)二醇醚；和e)水。该组合物可用于制备其中在半导体/IC生产方法期间可调整TiN和W蚀刻速率以及可移除有机和/或无机残余物(任选地含有F)的配制剂。为此目的，可将氧化剂添加至组合物中且可添加任选地所述氧化剂的稳定剂。因此，在本申请的另一实施方案中，通过混合以下组分制备配制剂：以任何顺序混合a)芳族或脂族磺酸；b)一种或多种抑制剂；c)非质子性溶剂；d)二醇醚；和e)水，随后添加氧化剂，和任选地所述氧化剂的稳定剂。随后，使待处理的无图式晶片(blanketwafer)(钨、TiN、低k)或图案化晶片断裂成试片，且随后接触所制备的配制剂。如图1至图2中所说明，残余物移除和TiN蚀刻同时进行，而TiN相对于钨的蚀刻速率通过改变组合物中的组分来控制。此外，可在用适当溶剂如水或异丙醇(IPA)冲洗之后移除抑制剂。抑制剂可选自已知为咪唑烷酮(a类)、咪唑烷(b类)或2-唑烷酮(c类)的化合物类别。a)咪唑烷酮R1、R2＝-H、-CnH2n+1、-C6H5、-CH2C6H5、-OH、-CnH2nOH(其中n＝1-10)、-C(O)NR3R4、-NR3R4、-C(O)OR5R3、R4＝-H、-CnH2n+1、-C6H5、-CH2C6H5、-C(O)OH、-OH、-CnH2nOH，其中n＝1-10R5＝-H、-CnH2n+1、-CH2C6H5、-C6H5、-CnH2nOH(其中n＝1-10)、-NR3R4b)咪唑烷R1、R2、R3＝-H、-CnH2n+1、-C6H5、-CH2C6H5、-OH、-CnH2nOH(其中n＝1-10)、-C(O)NR4R5、-NR4R5、-C(O)OR6R4、R5＝-H、-CnH2n+1、-C6H5、-CH2C6H5、-C(O)OH、-OH、-CnH2nOH，其中n＝1-10R6＝-H、-CnH2n+1、-CH2C6H5、-C6H5、-CnH2nOH(其中n＝1-10)、-NR4R5c)2-唑烷酮R1＝-H、-CnH2n+1、-C6H5、-CH2C6H5、-OH、-CnH2nOH(其中n＝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，包含：a)脂族或芳族磺酸；b)一种或多种抑制剂；c)非质子性溶剂；d)二醇醚；和e)水。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.13 EP 14168103.11.一种组合物，包含：a)脂族或芳族磺酸；b)一种或多种抑制剂；c)非质子性溶剂；d)二醇醚；和e)水。2.根据权利要求1的组合物，其中所述脂族或芳族磺酸选自：烷基磺酸(例如甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、丁磺酸和己磺酸)、3-(N-吗啉基)丙磺酸(MOPS)、2-(N-吗啉基)乙磺酸(MES)、N-环己基-2-氨基乙磺酸(CHES)、3-[4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基]丙磺酸(HEPPS)、N-环己基-3-氨基丙磺酸(CAPS)或其混合物。3.根据权利要求2的组合物，其中所述脂族或芳族磺酸基于组合物的总重量以范围为0.05wt％至4wt％，优选0.1wt％至1wt％，最优选0.1wt％至0.5wt％，例如0.3wt％的量存在于所述组合物中。4.根据权利要求1的组合物，其中所述抑制剂为聚乙烯亚胺、聚甲基吖丙啶和/或选自已知为咪唑烷酮(图7a)、咪唑烷(图7b)或2-唑烷酮(图7c)或其混合物的化合物类别；或所述抑制剂可为例如亚乙基脲、N-(2-羟乙基)亚乙基脲、1-(2-羟乙基)-2-咪唑烷酮或2-唑烷酮、3-甲基-2-唑烷酮和其衍生物。5.根据权利要求4的组合物，其中所述抑制剂或各抑制剂单独地基于组合物的总重量以范围为0.1wt％至10wt％，例如2.7wt％的量存在于所述组合物中。6.根据权利要求1的组合物，其中所述非质子性溶剂选自二甲亚砜(DMSO)、环丁砜、碳酸亚丙酯、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲基甲酰胺(DMF)或其混合物。7.根据权利要求6的组合物，其中所述非质子性溶剂基于组合物的总重量以范围为5wt％至50wt％，更优选20wt％至45wt％，最优选30wt％至40wt％，例如35wt％的量存在于所述组合物中。8.根据权利要求1的组合物，其中所述二醇醚选自二乙二醇丁醚、2-己氧基-1-乙醇、四氢糠醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、2-(萘-6-基氧基)聚乙氧基乙醇、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丙醚、二乙二醇单异丙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单异丁醚、二乙二醇单苄基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·JJ·柯，T·W·于，YP·郑，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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