本文提供了一种新颖的酸性氟化物活化的清洁化学品，其具有高效的ARC去除、清洁能力和对多种材料的优异相容性。本发明专利技术描述的组合物在FEOL、BEOL和FPD应用中提供ARC去除、PR剥离、蚀刻/灰分残余物清洁和CMP残余物去除，同时提供优异的基材相容性、pH稳定性、镀液稳定性，且不发生不期望的表面改性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优异基材相容性和优越镀液稳定性的酸性半水性氟化物活化的抗反射涂层清洁剂
本专利技术涉及微电子清洁组合物，以及这样的清洁组合物在清洁微电子装置的方法中的用途，其尤其用于具有较高基材和镀金属(metallization)相容性的抗反射涂层(ARC)去除和残余物清洁组合物。
技术介绍
微电子和纳米电子装置生产中的最近进展已导致需要具有前段制程(FEOL)和后段制程(BEOL)二者的剥离或清洁能力的新的剥离和清洁组合物。已发现迄今为止通常使用的清洁组合物不适合用于微电子或纳米电子平台生产中所用的新材料。先前使用的剥离或清洁组合物侵蚀性过高和/或选择性不足。在生产这些较新的微电子或纳米电子装置中使用的新近采用材料中有诸如以下的材料：低-k(＜3)和高-k(＞20)以及多孔电介质、铜镀金属、氟聚合物抗反射涂层(ARC)、特殊硬掩膜(例如由Ti和TiN组成的那些)、Si/Ge或Ge的应变晶片和金属盖层(例如CoWP和CoWB的那些)。这些新材料为装置制造商带来了新的困难挑战。例如，Cu/低-k结构的清洁不仅需要良好的清洁能力，而且也需要具有优越基材相容性的溶液。已开发的用于含有Al/SiO2或Al(Cu)/SiO2结构的传统或常见半导体装置的许多工艺技术不能应用于Cu/低-k和高-k结构。反之亦然，除非作出重大调整，否则许多Cu/低-k剥离剂不适用于Al镀金属。Cu/低-k和/或高-k结构的制造工艺通常产生异常硬化的光致抗蚀剂层、坚硬的等离子蚀刻和/或灰化残余物。即使是高侵蚀性试剂(例如HF酸、羟胺和强碱溶液)，通常也不能同时提供合适的清洁以及可接受的基材相容性。基于氟化物或HF的水溶液已广泛用作传统的FEOL和BEOL蚀刻剂和清洁剂。通常，开发这些类型的清洁剂作为氧化物蚀刻剂或灰分残余物去除剂。例如，经稀释HF(dHF)溶液和经缓冲氧化物蚀刻剂(BOE，由HF/NH4F/H2O组成)是有效的氧化物(氧化硅)去除剂和有限的残余物清洁剂，但通常在剥离光致抗蚀剂中无效。许多含有氟化物或HF的基于有机溶剂的或半水性溶液也已用于许多BEOL应用中。然而，这些产品中的大多数在多用途应用(例如去除等离子硬化光致抗蚀剂和ARC)中仍然无力。对于具有新的挑战性类型材料的先进FEOL和BEOL应用，它们有时也侵蚀性过高、选择性不足或不能满足新的高要求的基材相容性和选择性需要，所述新的挑战性类型材料为诸如低-k和高-k和多孔电介质、铜镀金属、氟聚合物抗反射涂层(ARC)、特殊硬金属闸极(例如Ti和TiN的那些)、Si/Ge或Ge的变形晶片和金属盖层(例如CoWP和CoWB的那些)。因此，需要新的和经改良的剥离或清洁组合物，联合用于较新微电子和纳米电子装置的这些新材料用于多用途应用。为创建更小的微处理器、内存单元和其他半导体装置，关键策略之一为制造多闸极晶体管。除常规的平面型多闸极晶体管之外，已开发了非平面型双闸极(例如FinFET)或三闸极。通常，高-k材料和金属闸极也用于这类先进技术(例如14nm节点)中。材料/基材的列表是广泛的：Al、Cu、W、Ti、TiN、TaN、Nb、RuO2、Mo、LaOx、AlOx、HfSiON、COSi2、Wsi2、SiN、SiON、TEOS、ploySi、SiGe、Ge及其组合合金和/或加合物。各种通常超薄的金属闸极(MG)、功函数金属(WF)和高k(HK)的厚度控制是至关重要的。引入对超薄膜(例如10埃WF膜)具有赋能性(对各种PR和残余物具有高清洁能力)和广泛的极高相容性的清洁化学品面临巨大挑战。例如，低至1埃的TiN的蚀刻速率有时可能过高而不可用。当前或传统的湿式清洁化学品不再能满足这些类型的相容性需求。需要具有优异基材相容性的新的赋能性清洁化学品，其可选择性地清洁光致抗蚀剂、抗反射涂层(ARC)、残余WF金属和各种等离子蚀刻或灰分残余物。氟化物活化(基于氟化物)的清洁化学品通常在酸性pH条件下显著更有效地工作。然而，酸性氟化物化学品，尤其是含HF清洁剂，受到镀金属的极大限制且与许多基材不相容。例如，200:1DHF在25℃下的蚀刻速率：Al，＞550/分钟，TEOS，＞30/分钟；200:1DHF在35℃下的蚀刻速率：Al，＞2,000/分钟，TEOS，＞140/分钟。即使是高度稀释的600:1DHF，在35℃下的蚀刻速率：Al，＞750/分钟。其它含有氟化物盐的基于氟化物的清洁剂也严重受限于清洁能力或基材相容性：在中性或碱性pH下，清洁能力通常相当弱，且仅限于选定类型的可清洁的残余物；在酸性pH下，含有氟化铵的清洁剂通常具有不良的铜相容性；含有氟化烷基铵的清洁剂通常具有不良的铝相容性。此外，大多数基于氟化物的清洁剂对各种重要的微电子材料(例如TEOS、SiN和低-k)显示出不良的相容性。抗反射涂层(ARC)材料已经越来越多地用于先进微电子装置的制造中。一种常见的ARC为含硅底部抗反射涂层(SiBARC)。然而，基于氟化物活化化学品的ARC去除剂在提供有效的SiBARC去除和限制对重要镀金属(例如Al、Cu、W、Ti、TiN、TaN)和基材(例如TEOS、SiN、高k、低k)的蚀刻损伤之间通常面临着严重的选择性问题。极少的酸性氟化物清洁化学品通过提供较好的相容性而显示出改良。然而，其均不能展现出满足半导体的先进技术节点(例如16nm或更低)的高度苛刻要求的程度的相容性。在特殊但关键的应用中，优化Al2O3厚度而不损伤Al镀金属提供了明显且关键的性能。此外，特殊的清洁需求，例如伴随非常严格的相容性选择性去除“Al氧化物样”残余物、“Ti氧化物样”残余物或蚀刻/灰化抗反射涂层造成了巨大的技术挑战。已知的化学品均无法同时满足所有这些挑战/需求。经稀释的氢氟酸(DHF)是一种在广泛的微电子应用中独特且有效的清洁剂。然而，先进的FEOL和BEOL清洁需要比DHF更多样化的基材和镀金属相容性。此外，诸如PR(光致抗蚀剂)剥离等其他能力也是高度有益的。因此，需要新的清洁化学品。尽管基于氟化物的清洁剂在过去已大量用于各种清洁需求，但具有不同灵敏度的新材料、合金和复合材料的使用已使其不适用于许多新应用中。例如，众所周知，含氟化物的制剂在酸性pH下蚀刻氧化硅且通常用作氧化硅蚀刻剂。公知的实例为基于HF的氧化硅蚀刻剂，例如经缓冲的氧化物蚀刻剂(BOE)，其包含各种比例的HF和NH4F的水溶液。然而，其相对于TEOS对ARC或SiBARC进行去除的选择性通常极差。许多先前公开使用弱酸性pH(pH＞6)、中性或优选碱性pH条件以抑制这些相容性问题。然而，在这些pH条件下，ARC/SiBARC去除能力和清洁能力大大降低。一个实例为美国专利7,399,365B2。其教导使用6.5至8的优选pH范围。本领域包含尝试补救该问题，包括提供氟化物源作为无分别的活化物质。例如，美国专利号6,777,380包括具有氢氟酸、氟化铵、四甲基氟化铵、二氟氢化铵等的氟化物源的清洁剂。然而，这些实例未提供目前应用所需的广泛相容性，或者也需要的选择性增强。因此，需要具有优选的pH范围为5或更小的酸性ARC去除剂/清洁剂，从而提供ARC/SiBARC蚀刻的高清洁能力。另外需要清洁组合物，其能够实现对许多重要镀金属和基材的广泛相容性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于微电子应用的清洁组合物，其包含约0.05重量％至约5.0重量％的二氟氢根化合物、约0.01重量％至约5重量％的pH稳定化相容性增强剂、约5重量％至约90重量％的有机溶剂和约5％至约90％的水。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.02 US 62/236,3551.一种用于微电子应用的清洁组合物，其包含约0.05重量％至约5.0重量％的二氟氢根化合物、约0.01重量％至约5重量％的pH稳定化相容性增强剂、约5重量％至约90重量％的有机溶剂和约5％至约90％的水。2.权利要求1所述的清洁组合物，其包含约0.05重量％至约1.0重量％的二氟氢根化合物、约0.05重量％至约3重量％的pH稳定化相容性增强剂、约10重量％至约70重量％的有机溶剂和约10％至约50％的水。3.权利要求1所述的清洁组合物，其包含约0.1重量％至约0.5重量％的二氟氢根化合物、约0.1重量％至约1.0重量％的pH稳定化相容性增强剂、约20重量％至约60重量％的有机溶剂和约20％至约40％的水。4.权利要求1所述的清洁组合物，其中所述清洁组合物的pH小于或等于5.5。5.权利要求1所述的清洁组合物，其中所述清洁组合物的pH小于或等于5.0。6.权利要求1所述的清洁组合物，其中所述清洁组合物的pH小于或等于4.5。7.权利要求1所述的清洁组合物，其还包含选自醇类、醇-醚类和醚类的共溶剂。8.权利要求7所述的清洁组合物，其中所述共溶剂为乙二醇、二乙二醇或其组合。9.权利要求1所述的清洁组合物，其中所述二氟氢根化合物选自二氟氢化铵、烷基二氟氢化铵、二氟氢化钾和碱金属二氟氢化...
【专利技术属性】
技术研发人员：CP·S·许，CH·W·韦，CH·L·汤，H·C·杨，
申请(专利权)人：安万托特性材料公司，CP·S·许，CH·W·韦，CH·L·汤，H·C·杨，
类型：发明
国别省市：美国,US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。