利用钨及钴兼容性移除蚀刻后残余物的含水及半含水清洁剂制造技术

本发明专利技术揭示用于从上面具有等离子蚀刻后残余物的微电子装置清除所述残余物的清洁组合物及工艺。所述组合物实现所述残余物材料从所述微电子装置的高度有效清除，同时又不损坏也存在于所述微电子装置上的层间电介质、金属互连材料及/或帽盖层，所述残余物材料包括含钛蚀刻后残余物、含铜蚀刻后残余物、含钨蚀刻后残余物及/或含钴蚀刻后残余物。

Water and semi aqueous detergents for removal of etched residues using compatibility of tungsten and cobalt

The present invention discloses a cleaning composition and process for cleaning the residue from a plasma having a residue after plasma etching. The composition of the residue material from the microelectronic device highly effective removal, while not damage also exists in the microelectronic device on the interlayer dielectric, metal interconnect materials and / or cap layer, the residual materials including titanium containing post etch residues, containing copper residue after etching tungsten residue, post etch residues and / or cobalt residue after etching.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用钨及钴兼容性移除蚀刻后残余物的含水及半含水清洁剂
本专利技术涉及用于从微电子装置移除包含含钛蚀刻后残余物、含钴蚀刻后残余物、含钨蚀刻后残余物及/或含铜蚀刻后残余物等蚀刻后残余物的组合物以及制作及使用所述组合物的方法。
技术介绍
半导体电路中的互连电路由被绝缘电介质材料环绕的导电金属电路组成。在过去，广泛地使用从原硅酸四乙酯(TEOS)气相沉积的硅酸盐玻璃用作电介质材料，而使用铝合金用于金属互连件。对较高处理速度的需求已致使电路元件的大小变得较小且TEOS及铝合金被较高性能材料替换。由于铜的较高导电性，已用铜或铜合金替换铝合金。已用所谓的低k电介质替换TEOS及氟化硅酸盐玻璃(FSG)，所述低k电介质包含例如有机聚合物的低极性材料、混合有机/无机材料、有机硅酸盐玻璃(OSG)及碳掺杂氧化硅(CDO)玻璃。这些材料中的多孔结构(即，充气孔)的并入进一步降低材料的介电常数。在集成电路的双镶嵌处理期间，使用光学光刻来将图案成像到装置晶片上。光学光刻技术包括涂覆、暴露及显影步骤。晶片先被正性或负性光致抗蚀剂物质涂覆且随后被掩模覆盖，所述掩模界定在后续工艺中将保留或移除的图案。在将掩模适当定位之后，引导单色辐射射束(例如紫外(UV)光或深UV(DUV)光(≈250nm或193nm))穿过掩模，以使所暴露光致抗蚀剂材料或多或少可溶于选定冲洗溶液中。接着将可溶性光致抗蚀剂材料移除或使可溶性光致抗蚀剂材料“显影”，从而留下等同于掩模的图案。此外，使用气相等离子蚀刻来将经显影光致抗蚀剂涂层的图案转印到下伏层，所述下伏层可包含硬掩模、层间电介质(ILD)及/或蚀刻停止层。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。等离子蚀刻后残余物通常包含衬底上及等离子气体中存在的化学元素。举例来说，如果采用TiN硬掩模(例如)作为ILD上方的帽盖层，那么等离子蚀刻后残余物包含使用常规湿法清洁化学物质难以移除的含钛物质。此外，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。举例来说，经缓冲氟化物及基于溶剂的化学物质无法完全移除含Ti残余物，而含羟胺化学物质及氨-过氧化氢化学物质会腐蚀铜。除需要移除含钛等离子蚀刻后残余物之外，还优选地移除在等离子蚀刻后工艺期间沉积的额外材料，例如经图案化装置的侧壁上的聚合物残余物、装置的开放式通孔结构中的含铜残余物以及含钴及/或含钨残余物。迄今为止，尚没有任何单种湿法清洁组合物既能够成功地移除所有残余物材料，同时又可与ILD、其它低k电介质材料及金属互连材料兼容。将新材料(例如低k电介质)集成到微电子装置中对清洁性能提出新要求。同时，不断紧缩的装置尺寸减小临界尺寸的改变的公差且对装置元件造成损坏。为满足新材料的要求，可修改蚀刻条件。同样地，必须修改等离子蚀刻后清洁组合物。清洁剂不应损坏下伏电介质材料或腐蚀装置上的金属互连件材料，例如，铜、钨、钴、铝、钌、钛以及其氮化物及硅化物。为此，本专利技术的目标是提供用于有效地从微电子装置移除等离子蚀刻后残余物的组合物及方法，所述等离子蚀刻后残余物包含但不限于含钛残余物、聚合侧壁残余物、含铜通孔残余物、含钨残余物及/或含钴残余物，所述组合物可与ILD、金属互连材料及/或帽盖层兼容。
技术实现思路
本专利技术一般来说涉及清洁组合物以及制作及使用所述清洁组合物的方法。本专利技术的一个方面涉及用于从上面具有等离子蚀刻后残余物的微电子装置清除所述残余物同时又不损害微电子装置表面上的金属及ILD材料的组合物及工艺。在一个方面中，描述一种含水清洁组合物，所述含水清洁组合物包括至少一种非离子表面活性剂腐蚀抑制剂、至少一种蚀刻剂源、至少一种钝化剂、水、任选地至少一种有机溶剂、任选地至少一种缓冲物质、任选地至少一种额外腐蚀抑制剂及任选地至少一种氧化剂，其中所述含水清洁组合物适于从上面具有等离子蚀刻后残余物的微电子装置清除所述残余物。在另一方面中，描述一种从上面具有材料的微电子装置移除所述材料的方法，所述方法包括使所述微电子装置与含水清洁组合物接触达足以从所述微电子装置至少部分地移除所述材料的时间，其中所述含水清洁组合物包括至少一种非离子表面活性剂腐蚀抑制剂、至少一种蚀刻剂源、至少一种钝化剂、水、任选地至少一种有机溶剂、任选地至少一种缓冲物质、任选地至少一种额外腐蚀抑制剂及任选地至少一种氧化剂。依据以下揭示内容及所附权利要求书将更全面地明了本专利技术的其它方面、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的微电子装置移除所述残余物的组合物，所述残余物优选地为蚀刻后残余物、更优选地为含钛蚀刻后残余物、聚合侧壁残余物、含钴蚀刻后残余物、含铜通孔及线路残余物及/或含钨蚀刻后残余物，所述组合物优选地可与微电子装置表面上的超低k(ULK)ILD材料(例如OSG及多孔CDO)、金属互连件材料(例如，铜及钨)、硬掩模帽盖层(例如，TiN)及钴帽盖层(例如CoWP)兼容。此外，本专利技术一般来说涉及使用组合物从上面具有残余物的微电子装置移除所述残余物的方法，所述残余物优选地为蚀刻后残余物、更优选地为含钛蚀刻后残余物、聚合侧壁残余物、含铜通孔及线路残余物、含钨蚀刻后残余物及/或含钴蚀刻后残余物，所述组合物优选地可与微电子装置表面上的超低k(ULK)ILD材料、金属互连件材料及帽盖层兼容。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、太阳能面板以及经制造供在微电子器件、集成电路、能量收集或计算机芯片应用中使用的其它产品，包含太阳能电池装置、光伏及微机电系统(MEMS)。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或结构。注意，微电子装置衬底可是经图案化衬底、毯覆式衬底及/或测试衬底。如本文中所使用的“蚀刻后残余物”及“等离子蚀刻后残余物”对应于在气相等离子蚀刻工艺(例如，BEOL双镶嵌处理)之后剩余的材料。蚀刻后残余物本质上可是有机的、有机金属的、有机硅的或无机的，举例来说，含硅材料、含钛材料、含氮材料、含氧材料、聚合物残余物材料、含铜残余物材料(包含氧化铜残余物)、含钨残余物材料、含钴残余物材料、蚀刻气体残余物(例如氯及氟)及其组合。如本文中所定义，“低k电介质材料”及ULK对应于用作分层微电子装置中的电介质材料的任何材料，其中所述材料具有小于约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。最优选地，使用有机硅烷及/或有机硅氧烷前驱物来沉积低k电介质材料。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，术语“聚合侧壁残余物”对应于在等离子蚀刻后工艺之后留在经图案化装置的侧壁的残余物。残余物本质上是基本上聚合的，然而，应了解，侧壁残余物中也可能存在无机物，例如，钛、硅、钨、钴及/或含铜物质。如本文中所使用，“约”用于对应于标注值的±5％。如本文中所使用，用于从上面具有蚀刻后残余物的微电子装置清除所述残余物的“适合性”对应于从微电子装置至少部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含水清洁组合物，其包括至少一种非离子表面活性剂腐蚀抑制剂、至少一种蚀刻剂源、至少一种钝化剂、水、任选地至少一种有机溶剂、任选地至少一种缓冲物质、任选地至少一种额外腐蚀抑制剂及任选地至少一种氧化剂，其中所述含水清洁组合物适于从上面具有等离子蚀刻后残余物的微电子装置清除所述残余物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 US 62/018,8181.一种含水清洁组合物，其包括至少一种非离子表面活性剂腐蚀抑制剂、至少一种蚀刻剂源、至少一种钝化剂、水、任选地至少一种有机溶剂、任选地至少一种缓冲物质、任选地至少一种额外腐蚀抑制剂及任选地至少一种氧化剂，其中所述含水清洁组合物适于从上面具有等离子蚀刻后残余物的微电子装置清除所述残余物。2.根据权利要求1所述的清洁组合物，其中所述等离子蚀刻后残余物包括选自由以下各项组成的群组的残余物：含钛化合物、聚合化合物、含铜化合物、含钨化合物、含钴化合物及其组合。3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的清洁组合物，其中所述至少一种蚀刻剂包括选自由以下各项组成的群组的氟化物物质：氢氟酸、氟硼酸、四甲基六氟磷酸铵、氟化铵、氟氢化铵、四丁基四氟硼酸铵、四甲基四氟硼酸铵、四乙基四氟硼酸铵、四丙基四氟硼酸铵、四丁基四氟硼酸铵及其组合。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的清洁组合物，其中所述至少一种蚀刻剂包括选自由以下各项组成的群组的氟化物：氟氢化铵、氟化铵及其组合。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的清洁组合物，其中所述至少一种钝化剂包括选自由以下各项组成的群组的物质：硼酸、3-羟基-2-萘甲酸、丙二酸、亚氨基二乙酸、五硼酸铵、尿素、甲基三乙氧基硅烷及其混合物。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的清洁组合物，其中所述至少一种钝化剂包括硼酸。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的清洁组合物，其中所述至少一种非离子表面活性剂腐蚀抑制剂包括选自由以下各项组成的群组的物质：聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、聚山梨酸酯、聚氧丙烯/聚氧乙烯嵌段共聚物及其组合。8.根据权利要求7所述的清洁组合物，其中所述至少一种非离子表面活性剂腐蚀抑制剂包括聚山梨酸酯。9.根据权利要求8所述的清洁组合物，其中所述至少一种非离子表面活性剂腐蚀抑制剂包括聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单油酸酯(吐温80)、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯(吐温60)、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单棕榈酸酯(吐温40)、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单月桂酸酯(吐温20)。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的清洁组合物，其包括选自由以下各项组成的群组的至少一种额外腐蚀抑制剂：5-氨基四唑、5-苯基-苯并三唑、1H-四唑-5-乙酸、1-苯基-2-四氮唑-5-硫酮、苯并咪唑、甲基四唑、铋试剂I、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、吡唑、亚氨基二乙酸IDA、丙硫醇、苯甲羟肟酸、柠檬酸、抗坏血酸、5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇ATDT、苯并三唑BTA、1,2,4-三唑TAZ、甲苯基三唑、5-甲基-苯并三唑mBTA、5-苯基-苯并三唑、5-硝基-苯并三唑、苯并三唑羧酸、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、1-氨基-1,2,4-三唑、羟基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-1,2,3-三唑、1-氨基-5-甲基-1,2,3-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑3-ATA、3-巯基-1,2,4-三唑、3-异丙基-1,2,4-三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、卤代-苯并三唑(卤基＝F、Cl、Br或I)、萘并三唑、2-巯基苯并咪唑MBI、2-巯基苯并噻唑、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、5-氨基-1,2,4-三唑5-ATA、十二烷基硫酸钠SDS、ATA-SDS、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、戊四唑、5-苯基-1H-四唑、5-苄基-1H-四唑、AblumineO、2-苄基吡啶、琥珀酰亚胺、2,4-二氨基-6-甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋凌雁，斯蒂芬·里皮，埃马纽尔·I·库珀，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US