一种用于半导体的清洗液制造技术

本发明专利技术提出一种用于半导体的清洗液，其含有：氟化物、有机胺、水、含氮多元酸及有机还原性酸及其盐。本发明专利技术的清洗液清洗能力强，可有效去除半导体制程过程中等离子刻蚀残留物，尤其是在铜马士革工艺中灰化后的残留物。

A Cleaning Fluid for Semiconductor

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体的清洗液
本专利技术涉及清洗液
，尤其涉及一种用于半导体的清洗液。
技术介绍
在半导体元器件制造过程中，光刻胶涂敷、曝光和成像对元器件的图案制造来说是必要的图案化工艺步骤。通常图案化的步骤为，将光刻胶的薄膜涂覆在所设计的晶片衬底，将电路设计在该薄膜上，通过曝光、显影、等离子蚀刻将所得的图像转印至通常是电介质或金属的下层材料。等离子蚀刻过程工艺带来的结果，光刻胶、蚀刻气体和经蚀刻的材料的产物作为有机和无机及氧化物残留物沉积在晶片或衬底上通道的底部侧壁周围或上表面。在进行下一工艺步骤之前，这些经等离子蚀刻工艺的残留物必须全部去除，未能完全去除会产生电路中断或通道电阻增加而使器件失效的后果。目前半导体微电子制造集成水平不断提高图案化的微电子器件尺寸越来越小，通道的尺寸也越来越小，清洗液不仅能够去除残留在通道上表面的残留物，还要具备优良的润湿性以便顺利去除深通道底部的残留物。因此低粘度清洗液的开发也越来越重要。同时随着半导体制造工艺成本控制越来越低，对能够有效去除经等离子蚀刻工艺残留物的清洗液也要求提高，在有效的去除该类残留物的同时成本能够大幅度降低是亟待解决的问题。US6,224,785公开了一种对铜有极低腐蚀的含氟清洗组合物，尽管该清洗液对铜的保护非常优良，不存在腐蚀抑制表面吸附问题，但是其清洗液的粘度与表面张力都很大，从而影响清洗效果，业界也常常发现在使用后期存在球形残留物的问题。US5,972,862公开了含氟物质的清洗组合物，其包括含氟物质、无机或有机酸、季铵盐和有机极性溶剂，pH为7～11，由于其清洗效果不是很稳定存在问题。US8,481,472公开了一种用于去除对铜双大马士革工艺残留物的高水性含氟酸性清洗液，该清洗液水含量超过70％，控制溶液为酸性条件，尽管能够同时保护金属和非金属成本也相对较低，但是对于有机物类的残留去除效果不理想。因此，为了克服现有清洗液的缺陷，适应新的清洗要求，比如清洗液粘度降低、成本降低、环境更为友善、克服金属腐蚀抑制剂表面吸附、低缺陷水平、低刻蚀率以及适用于高转速旋转洗清方式等，亟待寻求新的清洗液。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种用于半导体的清洗液，其含有：氟化物、有机胺、水、含氮多元酸及有机还原性酸及其盐。本专利技术的清洗液清洗能力强，可有效去除半导体制程过程中等离子刻蚀残留物，尤其是在铜马士革工艺中灰化后的残留物。具体地，本专利技术公开一种用于半导体的清洗液，其包括，氟化物、有机胺、含氮多元酸，有机还原性酸及其盐，以及水。优选地，所述氟化物选自氟化氢(HF)、氟化铵(NH4F)、氟化氢铵(NH4HF2)、四甲基氟化铵(N(CH3)4F)和三羟乙基氟化铵(N(CH2OH)3HF)中的一种或多种，所述碱包括氨水、季胺氢氧化物和醇胺中的一种或多种。优选地，所述氟化物的质量百分比浓度为0.01～20％。优选地，所述有机胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、五甲基二乙烯三胺、多乙烯多胺中的一种或多种；更加优选地，所述有机胺选自五甲基二乙烯三胺、一乙醇胺、异丙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。优选地，所述有机胺的质量百分比浓度为20～60％。优选地，所述含氮多元酸选自亚氨基二乙酸、N-甲基亚氨基二乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸、L-胱氨酸、N-(2-乙酰胺)-2-亚氨基二乙酸、二乙三胺五乙酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种。优选地，所述含氮多元酸的质量百分比浓度为1～10％。优选地，所述有机还原性酸及其盐选自柠檬酸、柠檬酸铵、草酸、草酸铵、L-抗坏血酸、D-抗坏血酸、苯磺酸、苯磺酸铵、对氨基苯磺酸、甲脒亚磺酸、三氟甲基磺酸、甲磺酸、甲基磺酸铵中的一种或多种。优选地，所述有机还原性酸及其盐的质量百分比浓度为0.5～10％；更加优选地，所述有机还原性酸及其盐的质量百分比浓度为1-5％。优选地，所述水的质量百分比浓度为35～70％。与现有技术相比较，本专利技术的技术优势在于：1)本专利技术的清洗液清洗能力强，可有效去除半导体制程过程中等离子刻蚀残留物，尤其是在铜马士革工艺中灰化后的残留物；2)本专利技术通过含氮多元酸及有机还原性酸及其盐有效的复配作用，使清洗液在高转速单片机清洗中对非金属材料(如氮氧化硅)和金属材料(如Cu)等有较小的腐蚀速率，适用于批量浸泡式、批量旋转喷雾式清洗方式，尤其适用于高转速单片旋转式的清洗方式；3)本专利技术较现有市场产品成本和黏度显著降低，具有较大操作窗口，在半导体晶片清洗等微电子领域具有良好的应用前景。具体实施方式下面结合表格及具体实施例，详细阐述本专利技术的优势。本专利技术所用试剂及原料均市售可得。按照表1中所列举的各组分及其含量，混合至完全均匀，则可得到符合本专利技术的优选实施例，具体如表1所示。表1对比例及符合本专利技术的优选实施例地组分及含量选取表1中的部分实施例及对比例，分别测试该部分实施例及对比例的粘度；以市场现有技术原材料成本作为基本单位，将本专利技术的清洗液原材料成本除以现有技术原材料成本的比值作为相对成本，列举出本专利技术清洗液的相对成本；观察清洗后，各清洗液对金属和非金属材料的腐蚀情况，以及在单片高速旋转清洗方式下对含有等离子刻蚀残留物的金属孔道的清洗情况。其中，具体清洗步骤及条件如下：将非金属(SiON)空白硅片分别浸入清洗液中，在40℃下浸泡30min,经去离子水漂洗后用高纯氮气吹干，测试金属腐蚀速率；将金属(Cu)空白硅片使用单片清洗机，在40℃及400rpm的转速下清洗10min,经去离子水漂洗后用高纯氮气吹干，测试非金属腐蚀速率。将大马士革工艺中含有等离子刻蚀残留物的金属孔道晶圆置于高速旋转清洗方式下，在25℃至50℃下旋转1.5min,经去离子水漂洗后用高纯氮气吹干，观察残留物的清洗效果及各清洗液对金属和非金属的腐蚀情况，获得具体结果如表2所示。表2部分实施例与对比例的清洗结果对照表注，表2中，Cu为铜；SiON为氮化硅。从表2中可以看出，在其特组分及其含量基本相同的情况下，本实施例6相较于对比例6-1加入了有机还原性酸；而对比例6-1则把未加入的有机还原性酸量补入到含氮多元酸上，对比例6-1出现了铜腐蚀速率大，大马士革工艺清洗通道尺寸变宽的现象，而实施例6则对铜的腐蚀速率远远小于对比例6-1，且没有改变通道尺寸；另外，对比例6-2与实施例6的比较中可以看出，对比例6-2相较于本专利技术实施例6未加入含氮多元酸，且把未加入的量补入到有机还原性酸上，对比例6-2也出现了铜腐蚀速率大，大马士革工艺清洗通道尺寸变宽的现象。从而，由上可以看出，本专利技术清洗液中通过氮多元酸与有机还原性酸复配作用，可以有效的控制金属的腐蚀，并不改变大马士革工艺清洗通道的尺寸。对比例16-1是使用公开过的(US6,224,785)的含氟清洗液，与本专利技术中的实施例相比较，未加入含氮多元酸和有机还原性酸，添加了乙酰乙酰胺来作为金属腐蚀抑制剂，而非本专利技术中选择的有机还原性酸，其尽管可以控制金属和非金属的腐蚀，但是对比例16-1的清洗液粘度较大，在大马士革工艺晶圆表面清洗中出现少量球形颗粒，影响清洗效果；对比例16-2加入了含氮多元酸，没有加入本专利技术的有机还原性酸，该清洗液对金属腐蚀速率超过业内控制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于半导体的清洗液，其特征在于，包括，氟化物、有机胺、含氮多元酸，有机还原性酸及其盐，以及水。

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体的清洗液，其特征在于，包括，氟化物、有机胺、含氮多元酸，有机还原性酸及其盐，以及水。2.如权利要求1所述的清洗液，其特征在于，所述氟化物选自氟化氢和/或氟化氢与碱形成的盐。3.如权利要求2所述的清洗液，其特征在于，所述氟化物选自氟化氢(HF)、氟化铵(NH4F)、氟化氢铵(NH4HF2)、四甲基氟化铵(N(CH3)4F)和三羟乙基氟化铵(N(CH2OH)3HF)中的一种或多种，所述碱包括氨水、季胺氢氧化物和醇胺中的一种或多种。4.如权利要求1所述的清洗液，其特征在于，所述氟化物的质量百分比浓度为0.01～20％。5.如权利要求1所述的清洗液，其特征在于，所述有机胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、五甲基二乙烯三胺、多乙烯多胺中的一种或多种。6.如权利要求5所述的清洗液，其特征在于，所述有机胺选自五甲基二乙烯三胺、一乙醇胺、异丙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。7.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春阳，赵鹏，刘兵，
申请(专利权)人：安集微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31