含腐蚀抑制剂的清洗组合物制造技术

一种用于清洗工艺内微电子装置衬底的清洗组合物和方法，例如通过化学机械抛光CMP后清洗，以自其表面去除残余物，其中所述清洗组合物可尤其有效地用于清洗包括例如钴、铜或两者的经暴露金属以及介电或低k介电材料的衬底表面，且其中所述清洗组合物包括腐蚀抑制剂以抑制所述经暴露金属的腐蚀。抑制所述经暴露金属的腐蚀。抑制所述经暴露金属的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含腐蚀抑制剂的清洗组合物


[0001]以下描述涉及一种用于清洗微电子装置衬底的表面，例如用于自微电子装置衬底的表面清洗残余物的液体组合物，其中所述液体组合物含有腐蚀抑制剂。

技术介绍

[0002]微电子装置衬底用于制备集成电路装置。微电子装置衬底包括基底，例如具有高度平坦表面的硅晶片。借助于多个多重选择性置放和去除步骤，在基底的平坦表面上添加电子功能特征的区域。特征通过选择性添加和去除电子功能材料制成，所述电子功能材料展现绝缘、导电或半导电特性。这些电子功能材料视需要通过使用处理材料置放，所述处理材料包括光阻、化学蚀刻剂和含有研磨颗粒和化学材料的浆料，所述处理材料有助于处理表面。
[0003]集成电路的一个特征为导电“互连件”数组，其还称作“导线”和“通孔”。作为集成电路的部分，导电互连件用于在各种其它电子特征当中和之间传导电流。各互连件呈导电材料的线或薄膜的形式，在绝缘材料(也就是说，例如低k介电材料的介电材料)中形成的开口内延伸且通过所述开口界定(在形状和尺寸上)。介电材料在极紧密间隔的互连结构之间且在互连结构与集成电路的其它电子特征之间充当绝缘体。
[0004]用以产生互连件和低k介电结构的材料的类型必须经选择以恰当地用作以高效率和高可靠性执行的集成电路的部分。举例来说，互连件的导电材料应属于如下类型：在材料之间存在电压的情况下，随着时间推移且在使用期间不过度迁移(例如扩散)至邻近介电材料中；互连件材料至邻近介电材料中的此类迁移常常被称作“电迁移”。同时，组合的互连件和介电材料结构必须具有足够完整性，包括在这些材料之间的界面处，以产生低水平的缺陷和高水平的效能可靠性。举例来说，必须在界面处存在强键合以防止低k介电材料在使用期间与互连件材料分离。
[0005]在过去，互连件通常由铝或钨制成，且最近由铜制成。铜相对于铝和钨具有有利的高导电性。另外，相比于铝，基于铜的互连件提供较好的电迁移抗性，借此改良集成电路随时间推移的可靠性。仍然，铜离子可倾向于在充分电偏压下扩散至二氧化硅(SiO2)中，且铜与二氧化硅以及其它介电材料的黏着可能不佳。
[0006]为了防止铜与介电材料的这些负相互作用，当前集成电路结构已设计成包括铜互连结构与相邻介电材料之间的障壁层。实例障壁层可以是导电材料或非导电材料，实例包括钽(Ta)、氮化钽(TaN
x
)、钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钌(Ru)、钴(Co)、钼(Mo)、铼(Rh)和其合金。
[0007]将微电子装置的各种特征置放于衬底上的过程包括将绝缘材料(例如介电质、低k介电质等)、半导体材料、金属材料(例如导线和通孔(也就是说互连件))等选择性地置放于衬底表面上。这些材料的选择性置放和去除可涉及使用例如光阻、蚀刻剂、含有研磨和化学材料的CMP浆料，以及等离子体的工艺组合物，尤其在例如以下各者的步骤中：光阻涂布、蚀刻(例如湿式蚀刻、等离子体蚀刻)、化学机械加工(也称为化学机械抛光、化学机械抛光，或
简称为“CMP”)和灰化(“等离子体灰化”)。
[0008]化学机械加工为一种方法，通过所述方法自微电子装置衬底的表面精确去除极小量(厚度)的材料以抛光(或“平坦化”)表面，制备待涂覆于经加工表面上的后续材料层。化学机械加工涉及表面的高度精确机械磨耗，与化学材料的受控相互作用耦合，例如存在于表面或自表面去除的材料的氧化、还原或螯合作用。通常，相比于也存在于表面(例如介电材料)的一或多种其它材料降低的去除程度，优先以高选择性方式去除衬底表面的一种类型的材料(例如金属覆盖层)。
[0009]CMP方法涉及将“浆料”涂覆至表面，同时使表面与移动的CMP垫接触。“浆料”为一种液体组合物，其含有提供表面的机械研磨的微研磨颗粒，以及与表面材料相互作用以促进自表面选择性去除某些材料且通常抑制去除另一表面材料的化学材料。在CMP垫以所需的压力和运动量与表面接触时，将浆料涂覆于表面以促进自表面研磨和化学去除选择材料。垫的机械作用和研磨颗粒与表面相抵移动的组合，连同化学成分的作用实现表面的所需去除、平坦化和抛光，所述表面具有所需低水平的缺陷和残余物。CMP方法应产生高度平坦、低缺陷、低残余物表面，可于其上施加微电子装置的后续层。
[0010]在处理步骤(例如化学机械加工、蚀刻、灰化等)之后，至少一些量的残余物将存在于衬底的表面。残余物可包括来自CMP浆料或其它处理材料的研磨颗粒；作为CMP浆料(例如氧化剂、催化剂、抑制剂)或其它处理组合物(例如蚀刻剂)的一部分的活性化学成分；处理材料或其成分的反应产物或副产物；化学蚀刻剂；光阻聚合物或其它固体处理成分等。必须通过在执行微电子装置制造工艺的后续步骤之前清洗表面来去除任何此类残余物，以避免装置效能或可靠性降低的缺陷或其它潜在来源。
[0011]某些方法和设备常用于清洗微电子衬底的表面，例如在蚀刻步骤之后、在CMP步骤之后或在用于制造多层微电子装置的另一步骤之后，包括涉及表面上的清洗溶液流与超高频声波、喷射或刷涂组合以去除残余物和污染物的那些方法和设备。典型清洗溶液为碱性溶液，例如含有适合氢氧化物化合物，以及通过与残余物发生化学相互作用一起自表面去除残余物的其它化学材料。清洗溶液应有效地自表面去除高百分比的残余物，但也必须相对于衬底的功能特征是安全的。清洗溶液不可以对那些特征造成损害。举例来说，清洗溶液不应造成衬底的金属特征腐蚀(也就是说，氧化)，例如不应氧化可以互连件或障壁特征的形式存在的衬底的铜或钴金属特征。
[0012]用于微电子装置处理的多种高pH清洗组合物尤其含有例如碱性化合物、清洗化合物、螯合剂、表面活性剂、氧化剂、腐蚀抑制剂等的成分。不断地寻求新的、有用的和经改良的清洗组合物和特定成分，尤其用于与新微电子装置结构一起使用，所述微电子装置结构例如现可包括铜或钴作为互连件或障壁结构的那些结构。多种碱性化合物为已知的且适用于碱性清洗溶液，一个实例为氢氧化四甲基铵(TMAH)。但因为已知此化合物为经皮毒素，所以半导体制造行业对用于清洗溶液的替代碱性化合物感兴趣。同时，在表面处理新微电子装置衬底，例如包括铜、钴或两者的衬底，需要具有良好清洗效能且优选对暴露金属具有低腐蚀作用的新颖且适用的清洗组合物。

技术实现思路

[0013]持续需要提供适用于自工艺内微电子装置衬底表面去除残余物的组合物和方法。
本专利技术涉及此类组合物，在本文中称为“清洗组合物”，例如“清洗溶液”。优选组合物提供有效或高度有效地自表面清洗和去除残余物，同时抑制对表面的金属特征的损坏(例如腐蚀)。
[0014]根据本专利技术，适用的清洗组合物包括水性载剂(也就是说水)以及非水性成分的组合，所述非水性成分包括：碱(以提供碱性pH值)、清洗化合物和腐蚀抑制剂。所描述的组合物还可任选地含有可适用于自衬底表面去除残余物的各种额外非水性成分中的任何一或多者，例如以下各者中的任何一或多者：螯合剂、氧化剂、表面活性剂、缓冲剂、杀生物剂、有机溶剂(例如低分子量醇、多元醇)或可适用于如所描述的清洗组合物中的任何本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种有效清洗微电子装置衬底的清洗组合物，所述清洗组合物包含：水，碱，以提供至少8的pH，清洗化合物，以及选自以下各者的腐蚀抑制剂：胍官能化合物、吡唑酮官能化合物和羟基喹啉化合物。2.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述腐蚀抑制剂选自：选自双氰胺、甲脒脲、胍盐和胍基乙酸的胍官能化合物，选自2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-甲基-2-吡唑啉-5-酮、3-甲基-1-4-(磺基苯基)-2-吡唑啉-5-酮、3-甲基-1-对甲苯基-5-吡唑酮的吡唑酮官能化合物，以及选自以下各者的羟基喹啉化合物：8-羟基喹啉、8-羟基喹啉-2-甲酸、5-氯7-碘-喹啉-8-醇、5,7-二氯-2-[(二甲氨基)甲基)喹啉-8-醇、8-羟基喹啉-4-甲醛、8-羟基喹啉-4-甲醛-肟、8-羟基喹啉-5-磺酸单水合物3.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述碱选自：氢氧化胆碱、氢氧化四乙基铵、氢氧化四甲基铵、季铵化合物和其组合。4.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述清洗组合物为烷醇胺。5.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述腐蚀抑制剂为鸟嘌呤。6.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述腐蚀抑制剂为双氰胺、甲脒脲硫酸盐或胍基乙酸。7.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述腐蚀抑制剂为双氰胺。8.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述腐蚀抑制剂为2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-甲基-2-吡唑啉-5-酮，例如3-甲基-1-4磺基苯基)-2-吡唑啉-5-酮或3-甲基-1-对甲苯基-5-吡唑酮。9.根据权利要求1所述的清洗组合物，其中所述腐蚀抑制...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，
类型：发明
国别省市：