使用二烷基羟胺来对抗分解以使三(2‑羟乙基)甲基氢氧化铵稳定化制造技术

本发明专利技术提供了在各种应用中用作原料的经稳定化的溶液以及使用包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐的稳定剂来使这样的水性溶液稳定化的方法。经稳定化的溶液以及用于使其水性溶液稳定化的方法包括，例如，三(2‑羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)和/或碳酰肼(CHZ)的那些。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
常见的是，将许多种化学成分放入溶液中以形成原料，然后将其用于各种应用中的任一者中。然而，在呈溶液形式时，所述原料有时具有变得不稳定的趋势。具有不稳定的原料溶液是不期望的，因为其可导致各种问题，例如，较短的贮藏寿命、化学分解以及对原料溶液的功效和性能的不利影响。举例而言，三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)的溶液是用于各种应用的原料，包括在已经进行半导体晶片的化学机械抛光(CMP)后使用的清洗组合物。就此而言，半导体晶片典型地由其上形成多个晶体管的基板(例如硅晶片)组成。晶体管以化学及物理方式连接至基板中且经由使用公知的多级共面互连(multilevelcoplanarinterconnect)进行互相连接以形成功能电路。典型的多级互连由叠层式薄膜组成，所述叠层式薄膜由(例如)以下物质中的一种或多种构成：钛(Ti)、硝酸钛(TiN)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、钽(Ta)或者它们的任意组合。用于形成功能多级共面互连的传统技术涉及经由化学机械抛光(CMP)来对所述互连的表面进行平坦化。CMP涉及上覆第一层的同时发生的化学及机械抛光，从而暴露出其上形成有第一层的非平坦的第二层的表面(参见，例如，美国专利4,671,851、4,910,155、4,944,836、6,592,776、7,524,347及8,518,135)。由于CMP制程往往在晶片表面上留下不期望的污染物，因此，使用清洗组合物。具体而言，经抛光的晶片的非金属基板(例如，二氧化硅)经常被抛光组合物的残留物(例如氧化硅(硅石，silica)或氧化铝(alumina)研磨剂颗粒)以及被来自抛光组合物及来自所抛光的材料的金属离子污染。这样的污染物可对半导体晶片性能具有不良影响。因此，在将抛光组合物施加至半导体表面后，典型地在完成CMP后利用水性清洗溶液从晶片表面洗去抛光组合物(参见，例如，美国专利4,051,057、5,334,332、5,837,662、5,981,454、6,395,693和6,541,434以及美国专利公开2009/0130849)。然而，THEMAH(其可在后CMP清洗组合物(post-CMPcleaningcomposition)中作为碱使用)易于氧化降解。该氧化降解通过组合物的物理及化学性质的变化而显示。这样的变化包括变色、经由生成气体而开始鼓泡、和/或不利的pH漂移。这些变化尤其可在储存期间(例如在环境条件下的储存期间)发生。在升高的温度下，分解速率会增大。典型地，为了使溶液免于发生氧化降解，利用氮气流从容器中置换出氧气。尽管该方法减缓了分解过程，但是，溶解氧在水性溶液中的存在使得其最终无效。可选择地，可添加稳定剂以在化学上防止氧化降解。举例而言，THEMAH典型地供应有数百ppm的自由基清除剂——氢醌单甲醚(MEHQ)；但是，MEHQ具有有限的水溶性且在低浓度下是无效的。另外，额外的有机组分的存在可影响溶液(例如，后CMP清洗组合物)的性能。因此，仍然需要用于使包含THEMAH或其它化合物的水性溶液稳定化的方法以及相关的经稳定化的溶液。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供用于使三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)的水性溶液稳定化的方法。该方法包括以下步骤、由以下步骤组成、或者基本上由以下步骤组成：向THEMAH的水性溶液中添加稳定剂，所述稳定剂包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐。在另一个方面中，本专利技术提供经稳定化的THEMAH溶液。该溶液包含以下物质、由以下物质组成、或者基本上由以下物质组成：THEMAH；水；以及包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐的稳定剂。在另一个方面中，本专利技术提供用于使碳酰肼(CHZ)的水性溶液稳定化的方法。该方法包括以下步骤、由以下步骤组成、或者基本上由以下步骤组成：向CHZ的水性溶液中添加稳定剂，所述稳定剂包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐。在另一个方面中，本专利技术提供经稳定化的CHZ溶液。该溶液包含以下物质、由以下物质组成、或者基本上由以下物质组成：CHZ；水；以及包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐的稳定剂。附图说明尽管不希望受限于任何特定理论，但图1是据信图示出三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)的生物氧化降解机理的示意图。图2是绘制出两种清洗组合物(一种具有二乙基羟胺(DEHA)且一种不具有二乙基羟胺(DEHA))的随时间(单位为秒，x轴)的铜损失(单位为埃，y轴)的图，其中，两次向铜检查片(copper-coupon)(4.1cm×4.1cm)施加所述两种组合物，一次是在制备时且再一次是在4个月后，如实施例2中所述的。具体实施方式本专利技术的实施方式提供了可在各种应用中用作原料的经稳定化的溶液以及用于使这样的水性溶液稳定化的方法。经稳定化的溶液以及用于使其水性溶液稳定化的方法包括(例如)三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)和/或碳酰肼(CHZ)的那些。具体而言，已发现，可有利地将包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐的稳定剂添加至THEMAH和/或CHZ的水性溶液中。所述无机或有机盐可为硝酸盐、磷酸盐、乙酸盐、硫酸盐、盐酸盐、乳酸盐及甘醇酸盐中的一种或多种。在优选的实施方式中，所述二烷基羟胺为二乙基羟胺(DEHA)。为了便于论述，DEHA有时是下文所提及的稳定剂，但应理解，除非另有说明，否则该论述适用于上文所提及的任何其它稳定剂。原料的应用本专利技术的实施方式可用于任何适宜的应用中。一个这样的实例是在清洗组合物中，其用于在已经进行化学机械抛光(CMP)后移除基板上的一些或所有污染物。关于用于制作集成电路及其它微器件的各种各样的半导体晶片，这样的实施方式(其中经稳定化的原料(即溶液)用作清洗组合物)具有适用性。典型地，半导体晶片包括绝缘体及导电剂。根据本专利技术实施方式的经稳定化的原料可用于清洗含有各种这样的绝缘体及导电剂的基板。举例而言，采用根据本专利技术实施方式的一些应用，铜可为适宜的导电剂且硅氧化物(例如，掺杂有碳的硅氧化物)可用作绝缘体。可包括其它层以包括氮化钛、氮化钽或活性金属(例如钴金属)，以增强铜与(例如)具有与二氧化硅或其它材料相比相对低的介电常数的材料之间的界面。应理解，可通过任何适宜的方法(例如化学气相沉积(CVD))施加所述层。在CMP后，使用根据本专利技术实施方式制备的经稳定化的清洗组合物通过移除原本将干扰并妨碍导电性的污染物来合乎期望地增强导电性。尽管常规的CMP制程适用于进行抛光，但是，它们往往在晶片表面上留下不期望的污染物。来自抛光组合物及抛光工艺的残留物可产生碎片(debris)，所述碎片可呈现以下的形式：有机化合物例如苯并三唑(BTA)、氧化硅(silica)、或其它研磨剂颗粒、表面活性剂、金属离子、抛光垫碎片、CMP副产物(例如，具有有机配体的金属加合物离子)、或者类似物。本专利技术的经稳定化的实施方式可适用于移除这些不期望的污染物。稳定剂根据本专利技术的实施方式，利用一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐(例如DEHA)来使原料稳定化。在一些实施方式中，这样的二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐令人惊讶且出人意料地在原料溶液中提供稳定效应，由此延长其贮藏寿命。在一些实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于使三(2‑羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)的水性溶液稳定化的方法，包括：向THEMAH的水性溶液中添加稳定剂，所述稳定剂包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.18 US 62/026,0821.用于使三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)的水性溶液稳定化的方法，包括：向THEMAH的水性溶液中添加稳定剂，所述稳定剂包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐。2.权利要求1的方法，其中，所述二烷基羟胺为二乙基羟胺(DEHA)。3.权利要求2的方法，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约0.5:1至约50:1。4.权利要求2的方法，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约1:1至约33:1。5.权利要求2的方法，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约1.7:1至约25:1。6.权利要求2的方法，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约3:1至约10:1。7.权利要求1-6中任一项的方法，其中，所述无机或有机盐为硝酸盐、磷酸盐、乙酸盐、硫酸盐、盐酸盐、乳酸盐及甘醇酸盐中的一种或多种。8.权利要求1-7中任一项的方法，其中，THEMAH的量为约0.01重量％至约48重量％。9.权利要求1-8中任一项的方法，其中，DEHA的量为约0.003重量％至约5重量％。10.权利要求1-9中任一项的方法，其中，所述溶液进一步包含碳酰肼(CHZ)。11.权利要求10的方法，其中，CHZ的量为约0.02重量％至约12重量％。12.权利要求1-11中任一项的方法，其中，所述溶液具有约0.5或更小的pH漂移。13.权利要求1-12中任一项的方法，其中，所述溶液稳定至少约四个月。14.权利要求13的方法，其中，所述溶液稳定至少约六个月。15.经稳定化的三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵(THEMAH)溶液，包含：THEMAH；水；以及稳定剂，其包含一种或多种二烷基羟胺或者其无机或有机酸盐。16.权利要求15的经稳定化的溶液，其中，所述二烷基羟胺为二乙基羟胺(DEHA)。17.权利要求16的经稳定化的溶液，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约0.5:1至约50:1。18.权利要求16的经稳定化的溶液，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约1:1至约33:1。19.权利要求16的经稳定化的溶液，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约1.7:1至约25:1。20.权利要求16的经稳定化的溶液，其中，THEMAH对DEHA的重量比为约3:1至约10:1。21.权利要求15-20中任一项的经稳定化的溶液，其中，所述无机或有机盐为硝酸盐、磷酸盐、乙酸盐、硫酸盐、盐酸盐、乳酸盐及甘醇酸盐中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：R伊万诺夫，柯政远，F孙，
申请(专利权)人：嘉柏微电子材料股份公司，
类型：发明
国别省市：美国;US