用于TiN硬掩模去除和蚀刻残留物清洁的组合物制造技术

本发明专利技术公开了用于从电子电路器件(例如高级图案晶片)除去TiN硬掩模的组合物、方法和系统。所述清洁组合物优选包含蚀刻剂(也称为基质)、氧化剂、氧化稳定剂(也称为螯合剂)、铵盐、腐蚀抑制剂和溶剂。可以提供其他任选的添加剂。清洁组合物的pH优选大于5.5。清洁组合物优选不含二甲基亚砜和四甲基氢氧化铵。

Composition for tin hard mask removal and etching residue cleaning

【技术实现步骤摘要】
用于TiN硬掩模去除和蚀刻残留物清洁的组合物相关申请的交叉引用本申请要求2018年7月26日提交的美国临时申请62/703,603的优先权，其全部内容为了所有允许的目的通过引用并入本文。
技术介绍
随着尺度持续缩放至甚至更小的特征尺寸，集成电路(IC)可靠性在IC制造技术中越来越受关注。微量互连故障机制对器件性能和可靠性的影响对集成方案、互连材料和工艺提出了高得多的要求。需要最佳的低k介电材料及其相关沉积、图案光刻、蚀刻和清洁处理以形成双镶嵌互连图案。双镶嵌工艺涉及在覆盖金属导体层(例如铜或钴层)的低k介电层上形成光致抗蚀剂掩模，通常为钛或氮化钛(TiN)。然后在未被光致抗蚀剂掩模保护的那些区域中蚀刻低k介电层以形成暴露金属导体层的通孔和/或沟槽。一般称为双镶嵌结构的通孔和沟槽通常使用两个光刻步骤来形成。然后在将导电材料沉积到通孔和/或沟槽中以形成互连之前，从低k介电层除去光致抗蚀剂掩模。互连图案化晶片制造的硬掩模方案方法允许以最严格的最佳尺寸控制将图案转移到下层中。已经开发了组合物以从衬底撤回或除去这些类型的金属硬掩模。已经观察到，通常使用的具有常规腐蚀抑制剂的掩模去除剂可能通过吸收到金属表面上而污染下层的铜或钴金属层。这些污染物以及存在于衬底上的化学元素的蚀刻残留物通常难以去除。可以使用清洁组分(例如稀氢氟酸(DHF))的后处理步骤来除去污染物。除非通过后处理清洁充分地除去这些污染物，否则所产生的部件的废品率(如可通过晶片验收检验确定的)将不可接受地高。然而，使用诸如DHF的化学品清除污染物的额外后处理步骤导致集成电路板制造中的更高成本和复杂性。因此，需要的是不损坏下层的介电材料或腐蚀金属材料，并且不在钴和铜材料上留下残留物(否则需要在DHF中进行额外后处理清洁)的硬掩模去除剂。
技术实现思路
本专利技术提供了用于从其上具有氮化钛和光致抗蚀剂蚀刻残留物材料中的至少一种的微电子器件的表面选择性地除去该氮化钛和光致抗蚀剂蚀刻残留物材料中的至少一种的组合物、方法和系统。在第一方面，组合物包含氧化剂；溶剂；蚀刻剂；铵盐；金属腐蚀抑制剂；任选的氟化物源，和任选的弱酸，其中所述组合物的pH范围为5.5至14。在另一方面，单独或与一个或多个其它方面任意组合，金属腐蚀抑制剂选自1,2,4-三唑(TAZ)、苯并三唑(BZT)、甲基-1H-苯并三唑、甲苯基三唑(TTL)、2-氨基苯并噻唑、苯并咪唑、2-巯基-5-甲基苯并咪唑、8-羟基喹啉、1-硫代甘油、抗坏血酸、吡唑、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、茶碱、咖啡因、聚乙二醇、聚(丙二醇)、TritonX-100、Surfynol-485、尿酸、癸酸、11-巯基十一烷酸(MUDA)、十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵(CTAT)、己胺、3,4-二氨基甲苯、对茴香胺、4-甲基邻苯二胺、4-硝基苯胺、4-羧基邻苯二胺、8-氨基喹啉、5-氨基-2-苯并咪唑啉酮、N,N-二甲基对苯二胺及其组合；或者金属腐蚀抑制剂选自山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、茶碱、甲苯基三唑(TTL)、11-巯基十一烷酸(MUDA)、聚(丙二醇)、PEG400、TritonX-100、3,4-二氨基甲苯、对茴香胺、4-甲基邻苯二胺、4-硝基苯胺、4-羧基邻苯二胺、8-氨基喹啉、5-氨基-2-苯并咪唑啉酮，及其组合；或者金属腐蚀抑制剂选自茶碱、山梨糖醇、麦芽糖醇、甲苯基三唑(TTL)、3,4-二氨基甲苯、11-巯基十一烷酸(MUDA)、对茴香胺、4-甲基邻苯二胺、4-硝基苯胺、4-羧基邻苯二胺、8-氨基喹啉、5-氨基-2-苯并咪唑啉酮及其组合；或者金属腐蚀抑制剂选自茶碱、山梨糖醇、麦芽糖醇、甲苯基三唑(TTL)、3,4-二氨基甲苯、11-巯基十一烷酸(MUDA)、对茴香胺、4-甲基邻苯二胺、4-硝基苯胺、4-羧基邻苯二胺、8-氨基喹啉、5-氨基-2-苯并咪唑啉酮及其组合；或者金属腐蚀抑制剂选自茶碱或山梨糖醇及其组合。在另一方面，单独或与任何、一些或所有其他方面组合，蚀刻剂选自四乙基氢氧化铵(TEAH)、三甲基苯基氢氧化铵(TMPAH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)、四丙基氢氧化铵(TPAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)、氢氧化胆碱、氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵(BTEAH)、四丁基氢氧化鏻(TBPH)、(2-羟乙基)三甲基氢氧化铵、(2-羟乙基)三乙基氢氧化铵、(2-羟乙基)三丙基氢氧化铵、(1-羟丙基)三甲基氢氧化铵、乙基三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵(DEDMAH)、二甲基二丙基氢氧化铵、二亚乙基三胺、单乙醇胺、1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯、三乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、3-吗啉代丙胺、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-(2-羟乙基)乙二胺、2-(甲基氨基)乙醇及其组合；或者选自四乙基氢氧化铵(TEAH)、氢氧化胆碱、四甲基氢氧化铵(TMAH)、三甲基苯基氢氧化铵(TMPAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)、乙基三甲基氢氧化铵、氢氧化铵、1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯、1-(2-氨基乙基)哌嗪及其组合；或者，蚀刻剂选自1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯、1-(2-氨基乙基)哌嗪及其组合。在另一方面，单独或与任何、一些或所有其他方面组合，组合物包含氧化稳定剂和/或氧化稳定剂可选自甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、亮氨酸、丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、缬氨酸、赖氨酸和胱氨酸、次氮基三乙酸(NTA)、亚氨基二乙酸(IDA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、(1,2-环己二胺)四乙酸(CDTA)、尿酸、四乙二醇二甲醚、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、丙二胺-N,N,N',N'-四乙酸、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、磺胺、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸；乙二醇四乙酸(EGTA)；1,2-双(邻氨基苯氧基)乙烷-N,N,N',N'-四乙酸；N-2-双(羧甲基)氨基乙基-N-(2-羟乙基)甘氨酸(HEDTA)；和乙二胺-N,N'-双(2-羟基苯乙酸)(EDDHA)、1,3-二氨基丙烷-N,N,N',N'-四乙酸、葡萄糖酸、N,N,N',N'-乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(ETDMP)、次氮基三(亚甲基)三膦酸(ATMP)、酒石酸、3,4-二羟基苯甲酸、水杨酸、8-羟基喹啉(8-HQ)、羟乙磷酸(etidronicacid，HEDP)、1,3-丙二胺-N,N,N',N'-四乙酸、三亚乙基四胺六乙酸(TTHA)、吡啶甲酸及其组合；或者氧化稳定剂选自甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、亮氨酸、丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、缬氨酸、赖氨酸和胱氨酸、次氮基三乙酸(NTA)、亚氨基二乙酸(IDA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、(1,2-环己二胺)四乙酸(CDTA)、葡萄糖酸、N-2-双(羧甲基)氨基乙基-N-(2-羟乙基)甘氨酸(HEDTA)、次氮基三(亚甲基)三膦酸(ATMP)、酒石酸、3,4-二羟基苯甲酸、水杨酸、8-羟基喹啉(8-HQ)、羟乙磷酸(HEDP)及其组合。在另一个方面，单独或与任何、一些或所有其他方面组合，组合物包含弱酸。弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从其上具有氮化钛和光致抗蚀剂蚀刻残留物材料中的至少一种的微电子器件的表面选择性地除去该氮化钛和光致抗蚀剂蚀刻残留物材料中的至少一种的组合物，所述组合物包含：/n氧化剂；/n溶剂；/n蚀刻剂；/n铵盐；/n金属腐蚀抑制剂；和/n任选的氟化物源，/n其中所述组合物的pH范围为5.5至14。/n

【技术特征摘要】
20180726 US 62/703,603;20190719 US 16/516,4051.一种用于从其上具有氮化钛和光致抗蚀剂蚀刻残留物材料中的至少一种的微电子器件的表面选择性地除去该氮化钛和光致抗蚀剂蚀刻残留物材料中的至少一种的组合物，所述组合物包含：
氧化剂；
溶剂；
蚀刻剂；
铵盐；
金属腐蚀抑制剂；和
任选的氟化物源，
其中所述组合物的pH范围为5.5至14。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述金属腐蚀抑制剂选自1,2,4-三唑(TAZ)、苯并三唑(BZT)、甲基-1H-苯并三唑、甲苯基三唑(TTL)、2-氨基苯并噻唑、苯并咪唑、2-巯基-5-甲基苯并咪唑、8-羟基喹啉、1-硫代甘油、抗坏血酸、吡唑、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、茶碱、咖啡因、聚乙二醇、聚(丙二醇)、PEG400、TritonX-100、Surfynol-485、尿酸、癸酸、11-巯基十一烷酸(MUDA)、十六烷基三甲基对甲苯磺酸铵(CTAT)、己胺、3,4-二氨基甲苯、对茴香胺、4-甲基邻苯二胺、4-硝基苯胺、4-羧基邻苯二胺、8-氨基喹啉、5-氨基-2-苯并咪唑啉酮、N,N-二甲基对苯二胺及其组合。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述金属腐蚀抑制剂选自山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、茶碱、甲苯基三唑(TTL)、11-巯基十一烷酸(MUDA)、聚(丙二醇)、PEG400、TritonX-100、3,4-二氨基甲苯、对茴香胺、4-甲基邻苯二胺、4-硝基苯胺、4-羧基邻苯二胺、8-氨基喹啉、5-氨基-2-苯并咪唑啉酮及其组合。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述金属腐蚀抑制剂选自茶碱、山梨糖醇、麦芽糖醇、甲苯基三唑(TTL)、3,4-二氨基甲苯、11-巯基十一烷酸(MUDA)、对茴香胺、4-甲基邻苯二胺、4-硝基苯胺、4-羧基邻苯二胺、8-氨基喹啉、5-氨基-2-苯并咪唑啉酮及其组合。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中所述蚀刻剂选自四乙基氢氧化铵(TEAH)、三甲基苯基氢氧化铵(TMPAH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)、四丙基氢氧化铵(TPAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)、氢氧化胆碱、氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵(BTEAH)、四丁基氢氧化鏻(TBPH)、(2-羟乙基)三甲基氢氧化铵、(2-羟乙基)三乙基氢氧化铵、(2-羟乙基)三丙基氢氧化铵、(1-羟丙基)三甲基氢氧化铵、乙基三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵(DEDMAH)、二甲基二丙基氢氧化铵、二亚乙基三胺、单乙醇胺、1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯、三乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、3-吗啉代丙胺、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-(2-羟乙基)乙二胺、2-(甲基氨基)乙醇及其组合。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述蚀刻剂选自四乙基氢氧化铵(TEAH)、氢氧化胆碱、四甲基氢氧化铵(TMAH)、三甲基苯基氢氧化铵(TMPAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)、乙基三甲基氢氧化铵、氢氧化铵、1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯、1-(2-氨基乙基)哌嗪及其组合。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其还包含氧化稳定剂。


8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述氧化稳定剂选自甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、亮氨酸、丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、缬氨酸、赖氨酸和胱氨酸、次氮基三乙酸(NTA)、亚氨基二乙酸(IDA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、(1,2-环己二胺)四乙酸(CDTA)、尿酸、四乙二醇二甲醚、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、丙二胺-N,N,N',N'-四乙酸、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、磺胺、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸；乙二醇四乙酸(EGTA)；1,2-双(邻氨基苯氧基)乙烷-N,N,N',N'-四乙酸；N-2-双(羧甲基)氨基乙基-N-(2-羟乙基)甘氨酸(HEDTA)；和乙二胺-N,N'-双(2-羟基苯乙酸)(EDDHA)、1,3-二氨基丙烷-N,N,N',N'-四乙酸、葡萄糖酸、N,N,N',N'-乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(ETDMP)、次氮基三(亚甲基)三膦酸(ATMP)、酒石酸、3,4-二羟基苯甲酸、水杨酸、8-羟基喹啉(8-HQ)、羟乙磷酸(HEDP)、1,3-丙二胺-N,N,N',N'-四乙酸、三亚乙基四胺六乙酸(TTHA)、吡啶甲酸及其组合。


9.根据权利要求7或8所述的组合物，其中所述氧化稳定剂选自甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、亮氨酸、丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、缬氨酸、赖氨酸和胱氨酸、次氮基三乙酸(NTA)、亚氨基二乙酸(IDA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、(1,2-环己二胺)四乙酸(CDTA)、葡萄糖酸、N-2-双(羧甲基)氨基乙基-N-(2-羟乙基)甘氨酸(HEDTA)、次氮基三(亚甲基)三膦酸(ATMP)、酒石酸、3,4-二羟基苯甲酸、水杨酸、8-羟基喹啉(8-HQ)、羟乙磷酸(HEDP)及其组合。


10.根据权利要求1-9中任一项的组合物，其还包含弱酸，所述弱酸选自柠檬酸、草酸、丙二酸、乳酸、己二酸、乙酸、甲磺酸、对甲苯磺酸及其组合。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的组合物，其中所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过乙酸、过氧苯甲酸、过硫酸氢钾复合盐(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)、N-甲基氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昭翔，李翊嘉，刘文达，张仲逸，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US