一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分制造技术

本发明专利技术涉及有机洗涤组合物领域，具体关于一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分；本发明专利技术为了解决如何安全、健康和有效的清洗半导体工业中等离子刻蚀残留物，并提供了一种安全有效的半水相清洗液组合物；混合溶剂体系以有效增强对晶圆表面可残留物的润湿和增容可以提高组分中有机物的溶解度，并使得金属氧化物蚀刻阻挡层具有合理的刻蚀速率；以去离子水和砜类非质子溶剂或酰胺类非质子溶剂为主料，适用于含有金属钨和氧化铝清洗的蚀刻后清洗液；金属抛光剂可去除氧化层控制表面粗糙度；腐蚀抑制剂为包含邻位羟基的多羟基酚类化合物；金属螯合剂用于捕捉清洗工艺中进入清洗液中的金属离子。洗工艺中进入清洗液中的金属离子。

【技术实现步骤摘要】
一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分


[0001]本专利技术涉及有机洗涤组合物领域，尤其是一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分。

技术介绍

[0002]半导体业界微电子器件、硅芯片、液晶显示器、MEMS(微型机电系统)、印刷线路板等中的电子电路和电子元件的尺寸正在快速地减小，其密度不断增加。随着每个电路层之间的绝缘层的厚度不断减小以及特征尺寸越来越小，集成电路需要通过分层或堆叠来达到互连的目的。随着特征尺寸的缩小，图案变得越来越小，器件性能参数要求越来越严格和稳健。由于较小的特征尺寸，器件和互连本身产生的容错率下降成为一个棘手的问题。
[0003]与此同时，随着残留物越来越难以去除，衬底的腐蚀必须控制到较低的水平，因此，清洗液应该有效地去除等离子体蚀刻和等离子体灰分残余物并对所有暴露的基底材料化学兼容成为清洗液开发的主要方向。通常常规的清洗液在清洗时，衬底金属层(或金属膜)易受腐蚀，例如铝、铜、铝
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铜合金、氮化钨、钨(W)、钴(Co)、氧化钛、其他金属和金属氮化物等容易腐蚀，同时还可能蚀刻介电材料。此外，集成电路器件制造商所容忍的衬底材料的腐蚀量随着器件几何结构的缩小而变得越来越小。
[0004]因此，亟需一种微电子清洁组合物，可去除在半导体衬底上的残留物，并且对暴露的衬底材料，金属或金属合金(如铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨、钴)，金属氮化物(如氮化钛和氮化钨)和金属氧化物等无腐蚀性。其中金属腐蚀抑制剂的引入起到的至关重要的作用。/>[0005]US10170296显示，其用于清洗工艺的配方型化学品主要包括：磺酸：甲基磺酸，十二烷基苯磺酸；腐蚀抑制剂:咪唑啉二酮；非质子溶剂：二甲基亚砜，环丁砜，N,N
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二甲基乙酰胺，N,N
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二甲基甲酰胺；乙二醇醚溶剂：正丁基缩水甘油醚；水和氧化剂(H2O2)；有机酸：柠檬酸，苹果酸，羟基乙叉二膦酸等。
[0006]其中含有的咪唑啉二酮类腐蚀抑制剂，可以在Via下面的金属表面形成一层保护膜，从而降低基材的腐蚀。酰胺类溶剂和砜类溶剂的复合溶剂体系，有利于提高残留物的去除效率。而其中磺酸类物料的加入目的是为了方法是将磺酸与钛(IV)配位，利用平衡偏移以提高刻蚀速率，芳族或脂族磺酸可用于调节pH值并控制较低的W蚀刻速率。其目的是为了控制适度的TiN的蚀刻速率。
[0007]US7919445B2显示，其用于清洗的配方型化学品主要包括：有机酸：柠檬酸,马来酸,酒石酸，丙二酸,琥珀酸,戊二酸；氧化剂：过氧化氢，过二硫酸铵；溶剂：N
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甲基吡咯烷酮(NMP),乙二醇,丙二醇,二甲基亚砜(DMSO),乙酸1
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甲氧基
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丙酯(PGMEA)；表面活性剂：庚酸，辛酸，十二烷基苯磺酸等；腐蚀抑制剂：咪唑啉化合物。
[0008]其中含有的咪唑啉化合物类腐蚀抑制剂，可以在Via下面的金属表面形成一层保护膜，从而降低基材的腐蚀。非质子型溶剂体系，有利于提高残留物的去除效率。而其中磺酸类物料的加入目的是为了方法是将磺酸与钛(IV)配位，利用平衡偏移以提高刻蚀速率，
芳族或脂族磺酸可用于调节pH值并控制较低的W蚀刻速率。其目的是为了控制合适的TiN的蚀刻速率。
[0009]US10533146专利显示，其用于先进制程清洗工艺的配方型化学品主要包括：水，硫酸羟胺，有机碱:胺或季铵盐，有机酸:柠檬酸或苹果酸，氨基酸:组氨酸或精氨酸，含金属添加剂。其中硫酸羟胺作为氧化还原剂，有机酸作为第一螯合剂，氨基酸作为第二螯合剂，含氮有机物作为金属腐蚀抑制剂，有机碱类用于pH调节剂和电导率增加至pH7
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11，组合物可以将将等离子蚀刻残留物的清洁降低到完全清洁的的水平，同时作为电导率增强剂可以减少清洁过程中的Co损失或腐蚀，用作Co腐蚀抑制剂。含金属添加剂用于降低清洁组合物对暴露的衬底金属的蚀刻速率。
[0010]US10702893显示，其用于先进制程清洗工艺的配方型化学品主要包括：氧化还原剂羟胺，水溶性有机溶剂(如水溶性醇,水溶性酮,水溶性酯,水溶性砜和水溶性醚)，含金属添加剂，和环状胺类化合物。其中水溶性有机溶剂与水组合构成复合溶剂体系可以加强对残留物和有机物的润湿和增溶，氧化还原剂有助于溶解半导体表面上的残留物，含金属的添加剂可以降低组合物对裸露的金属(如钴)的腐蚀程度。环胺类可以被有机溶剂充分溶解，引入环胺可以将其作为金属腐蚀抑制剂与含金属的添加剂共同保护在组合物清洗过程中容易受到腐蚀的衬底金属。
[0011]虽然这些已知的产品或者专利可有效地分解等离子蚀刻残留物，但也造成基板上的金属及氧化物的蒸镀图案受到腐蚀。虽然多数防腐蚀剂对于防止衬底金属层的腐蚀是不可缺少的，但多数防腐蚀剂仍然存在妨碍除去等离子蚀刻残留物的倾向。因而添加适当的腐蚀抑制剂达到去除能力和抑制衬底金属腐蚀的平衡至关重要。

技术实现思路

[0012](一)要解决的技术问题
[0013]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决如何安全、健康和有效的清洗半导体工业中等离子刻蚀残留物，达到去除能力和抑制衬底金属腐蚀的平衡。
[0014](二)技术方案
[0015]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分，其操作步骤为：
[0016]按重量份，称取50
‑
60份去离子水、30
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50份砜类非质子溶剂或酰胺类非质子溶剂，0.1
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1份金属抛光剂、0.1
‑
1份腐蚀抑制剂、1
‑
3份金属螯合剂、1
‑
3份有机多元膦酸型，升温至65
‑
85℃，搅拌30
‑
80min，得到用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液。
[0017]进一步的改进是，所述的砜类非质子溶剂或酰胺类非质子溶剂为环状酰胺类或脂肪链式酰胺类。
[0018]进一步的改进是，所述的砜类非质子溶剂或酰胺类非质子溶剂优选为N,N
‑
二甲基甲酰胺，N,N
‑
二乙基乙酰胺，N
‑
甲酰吗啉，N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮，环丁砜，二甲基亚砜，六甲基磷酰三胺，1，3二甲基酰
‑2‑
咪唑啉酮中的一种或两种。
[0019]进一步的改进是，所述的腐蚀抑制剂为为苯并三氮唑类，高分子表面活性剂，包含邻位羟基的多羟基酚类化合物。
[0020]进一步的改进是，所述的腐蚀抑制剂优选为连苯三酚，没食子酸，邻苯二酚中的一种或两种；进一步的，提供一种镍基腐蚀抑制剂，其制备方法为：
[0021]S1：按重量份，将10
‑
20份1
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氨基苯并三唑，20
‑
40份3,5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分，其操作步骤为：按重量份，称取50
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60份去离子水，30
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50份砜类非质子溶剂或酰胺类非质子溶剂，0.1
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1份金属抛光剂，0.1
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1份腐蚀抑制剂，1
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3份金属螯合剂，1
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3份有机多元膦酸型，升温至65
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85℃，搅拌30
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80min，得到用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液。2.根据权利要求1所述的一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分，其特征在于：所述的砜类非质子溶剂或酰胺类非质子溶剂为环状酰胺类或脂肪链式酰胺类。3.根据权利要求2所述的一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分，其特征在于：所述的砜类非质子溶剂或酰胺类非质子溶剂优选为N,N
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二甲基甲酰胺，N,N
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二乙基乙酰胺，N
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甲酰吗啉，N
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甲基
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吡咯烷酮，环丁砜，二甲基亚砜，六甲基磷酰三胺，1，3二甲基酰
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咪唑啉酮中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分，其特征在于：所述的腐蚀抑制剂为为苯并三氮唑类，高分子表面活性剂，包含邻位羟基的多羟基酚类化合物。5.根据权利要求4所述的一种用于先进晶圆制造制程中蚀刻后残余物湿法去除的清洗液组分，其特征在于：所述的腐蚀抑制剂优选为连苯三酚，没食子酸，邻苯二酚中的一种或两种；进一步的，提供一种镍基腐蚀抑制剂，其制备方法为：S1：按重量份，将10
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20份1
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氨基苯并三唑，20
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴义鹏，刘艳，陈刚，李军，何永根，何江，石加明，羊惊涛，侯佳磊，汪右前，
申请(专利权)人：浙江凯圣氟化学有限公司，
类型：发明
国别省市：