用于移除蚀刻后残余物的水性清洁剂制造技术

本发明专利技术涉及用于自其上具有等离子体蚀刻后残余物的微电子器件清洁该残余物的清洁组合物及方法。该组合物实现包括含钛、含铜、含钨、和/或含钴蚀刻后残余物的残余材料自微电子器件的高度有效清洁，同时不会损坏层间介电质、金属互连材料、和/或覆盖层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于自微电子器件移除蚀刻后残余物(包括含钛、含铜和/或含钨蚀刻后残余物)的组合物，及其制造及使用方法。
技术介绍
半导体电路中的互连电路是由经绝缘介电材料包围的导电金属电路所组成。过去普遍使用自原硅酸四乙酯(TEOS)气相沉积的硅酸盐玻璃作为介电材料，同时将铝合金用于金属互连。对较高加工速度的需求导致电路组件的尺寸变小，及以较高性能材料替代TEOS及铝合金。由于铜的较高传导性，铝合金已被铜或铜合金取代。TEOS及氟化硅酸盐玻璃(FSG)已被所谓的低k介电质(包括低极性材料诸如有机聚合物、杂合有机/无机材料、有机硅酸盐玻璃(OSG)、及掺碳氧化物(CDO)玻璃)取代。将孔隙度(即填充空气的孔隙)并入此等材料中进一步降低材料的介电常数。于集成电路的双重金属镶嵌(dual-damascene)加工期间，使用微影术(photolithography)于将图案成像于器件晶圆上。微影技术包括涂布、曝光、及显影的步骤。将晶圆涂布正或负型光阻物质，及随后覆盖界定要在后续制程中保留或移除的图案的掩膜。在将掩膜适当定位后，将单色辐射(诸如紫外(UV)光或深UV(DUV)光(约250纳米或193纳米))的光束导引穿过掩膜，以使经曝光的光阻材料更可溶于或更不可溶于选定的漂洗溶液中。可溶的光阻材料随后经移除或「显影」，而留下与掩膜相同的图案。其后使用气相等离子体蚀刻将经显影的光阻涂层的图案转移至下方层，该下方层可包括硬掩膜、层间介电质(ILD)、和/或蚀刻终止层。等离子体蚀刻后残余物一般会沉积于后段制程(back-end-of-the-line, BE0L)结构上,若未将其移除,贝U其会干扰随后的娃化或接点形成。等离子体蚀刻后残余物一般包括存在于基板上及等离子体气体中的化学元素。举例来说，如使用TiN硬掩膜(例如，作为ILD上的覆盖层)，则等离子体蚀刻后残余物包括含钛物质，其难以使用常规的湿式清洁化学品移除。此外，常规的清洁化学品通常会损坏ILD，吸收至ILD的孔隙中，因而增加介电常数、和/或腐蚀金属结构。举例来说，以经缓冲氟化物及溶剂为主的化学品无法完全移除含Ti残余物，而含羟胺及氨-过氧化物化学品则会腐蚀铜。除了含钛等离子体蚀刻后残余物的期望移除外，还优选将在等离子体蚀刻后制程期间沉积的额外材料(诸如在图案化器件的侧壁上的聚合物性残余物、在器件的敞开信道结构中的含铜残余物、及含钨残余物)移除。迄今为止，尚无单一的湿式清洁组合物可成功地移除所有残余材料，同时仍可与ILD、其它低k介电材料、及金属互连材料相容。将新材料(诸如低k介电质)整合至微电子器件中对清洁效能产生新的需求。同时，减小的器件尺寸使对临界尺寸变化及器件组件损伤的耐受度减小。可修改蚀刻条件以满足新材料的需求。同样地，必需修改等离子体蚀刻后清洁组合物。清洁剂不应损伤下层介电材料或腐蚀器件上的金属互连材料(例如，铜、钨 、钴、铝、钌、钛及其氮化物和硅化物)。为此，本专利技术的一个目的为提供用于自微电子器件有效移除等离子体蚀刻后残余物(包括，但不限于，含钛残余物、聚合物性侧壁残余物、含铜通道残余物、含钨残余物、和/或含钴残余物)的改良组合物，该等组合物可与ILD、金属互连材料、和/或覆盖层相容。专利技术概述本专利技术大致上涉及清洁组合物及其制造与使用方法。本专利技术的一个方面涉及一种用于自其上具有等离子体蚀刻后残余物的微电子器件清洁该残余物，同时不会损害微电子器件表面上的金属及ILD材料的组合物及方法。在一个方面中，描述一种水性清洁组合物，该组合物包含至少一种腐蚀抑制剂、水、任选的至少一种螯合剂、任选的至少一种蚀刻剂、任选的至少一种钝化剂、及任选的至少一种复合剂。该水性清洁组合物适 用于自其上具有等离子体蚀刻后残余物的微电子器件清洁该残余物。在另一个方面中，描述一种水性清洁组合物，该组合物包含至少一种腐蚀抑制剂、水、至少一种蚀刻剂、至少一种钝化剂、任选的至少一种螯合剂、及任选的至少一种复合剂。该水性清洁组合物适用于自其上具有等离子体蚀刻后残余物的微电子器件清洁该残余物。在又一个方面中，描述一种套组(kit)，该套组包括存于一个或多个容器中的用于形成水性清洁组合物的一种或多种下列试剂，该一种或多种试剂选自由至少一种腐蚀抑制齐U、水、任选的至少一种螯合剂、任选的至少一种蚀刻剂、任选的至少一种钝化剂、及任选的至少一种复合剂所组成的组，且其中该套组适于形成适用于自其上具有等离子体蚀刻后残余物的微电子器件清洁该残余物的水性清洁组合物。在又一个方面中，描述一种自其上具有材料的微电子器件移除该材料的方法，该方法包括使微电子器件与水性清洁组合物接触足够的时间以自微电子器件至少部分移除该材料，其中该水性清洁组合物包括至少一种腐蚀抑制剂、水、任选的至少一种螯合剂、任选的至少一种蚀刻剂、任选的至少一种钝化剂、及任选的至少一种复合剂。在另一个方面中，描述一种自其上具有材料的微电子器件移除该材料的方法，该方法包括使微电子器件与水性清洁组合物接触足够的时间以自微电子器件至少部分移除该材料，其中该水性清洁组合物包括至少一种腐蚀抑制剂、水、至少一种蚀刻剂、至少一种钝化剂、任选的至少一种螯合剂、及任选的至少一种复合剂。本专利技术的其他方面、特征及优点将可自随后的公开及权利要求书而更加完全明白。具体实施例方式本专利技术大致涉及用于自其上具有残余物(优选蚀刻后残余物，更优选含钛蚀刻后残余物、聚合物性侧壁残余物、含铜通道及线路残余物和/或含钨蚀刻后残余物)的微电子器件移除该残余物的组合物，该等组合物优选可与微电子器件表面上的超低k(ULK) ILD材料(诸如OSG及多孔CD0)、金属互连材料(例如，铜及钨)、掩膜覆盖层(例如，TiN)、及钴覆盖层(例如，CoWP)兼容。此外，本专利技术大致涉及使用组合物自其上具有残余物(优选蚀刻后残余物，更优选含钛蚀刻后残余物、聚合物性侧壁残余物、含铜通道及线路残余物、含钨蚀刻后残余物、和/或含钴蚀刻后残余物)的微电子器件移除该残余物的方法，该等组合物优选可与微电子器件表面上的超低k(ULK) ILD材料、金属互连材料、及覆盖层相容。为容易参考起见，“微电子器件”相当于经制造用于微电子、集成电路、能量收集、或计算机芯片应用中的半导体基板、平板显示器、相变记忆装置、太阳能面板及包括太阳能电池装置、光伏打组件、及微机电系统(MEMS)的其它产品。应明了术语“微电子器件”并不具任何限制意味，且其包括任何最终将成为微电子器件或微电子组件的基板或结构。值得注意地，微电子器件基板可为图案化、毯覆式和/或测试基板。如本文所用的“蚀刻后残余物”及“等离子体蚀刻后残余物”相当于在气相等离子体蚀刻制程(例如，BEOL双重金属镶嵌加工)后残留的材料。蚀刻后残余物的性质可为有机的、有机金属的、有机娃的、或无机的，例如，含娃材料、含钛材料、含氮材料、含氧材料、聚合残余材料、含铜残余材料(包括氧化铜残余物)、含钨残余材料、含钴残余材料、蚀刻气体残余物诸如氯及氟、及其组合。 如本文所定义的“低k介电材料”及ULK相当于任何在层状微电子器 件中使用作为介电材料的材料，其中该材料具有小于约3. 5的介电常数。低k介电材料优选包括低极性材料诸如含硅有机聚合物、含硅的有机/无机杂合材料、有机硅酸盐玻璃(OSG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】2010.07.16 US 61/365,0341.水性清洁组合物，其包含至少一种腐蚀抑制剂、水、任选的至少一种螯合剂、任选的至少一种蚀刻剂、任选的至少一种钝化剂、及任选的至少一种复合剂，其中，该水性清洁组合物适用于自其上具有等离子体蚀刻后残余物的微电子器件清洁该残余物。2.权利要求1的清洁组合物,其中，该等离子体蚀刻后残余物包含选自由含钛化合物、 聚合物性化合物、含铜化合物、含钨化合物、含钴化合物、及其组合所组成的组的残余物。3.权利要求1或2的清洁组合物，其包含该至少一种蚀刻剂。4.权利要求3的清洁组合物，其中，该至少一种蚀刻剂包含选自由下列所组成的组的氟化物物质氢氟酸、氟硼酸、六氟磷酸四甲铵、氟化铵盐、氟化氢铵盐、四氟硼酸四丁铵、四氟硼酸四甲铵、四氟硼酸四乙铵、四氟硼酸四丙铵、四氟硼酸四丁铵、丙二醇/ HF、丙二醇/ 氟化四烷基铵、丙二醇/氟化苄基三甲铵、及其组合。5.权利要求3的清洁组合物，其中，该至少一种蚀刻剂包含选自由氟化氢铵、四氟硼酸四丁铵、及其组合所组成的组的氟化物。6.前述权利要求任一项的清洁组合物，其包含该至少一种钝化剂。7.权利要求6的清洁组合物，其中，该至少一种钝化剂包含选自由硼酸、3-羟基-2-萘甲酸、丙二酸、亚氨基二乙酸、及其混合物所组成的组的物质。8.权利要求6的清洁组合物，其中，该至少一种钝化剂包含硼酸。9.前述权利要求任一项的清洁组合物，其中，该至少一种金属腐蚀抑制剂包含选自由下列所组成的组的物质苯并三唑(BTA)、1，2，4-三唑(TAZ)、5_氨基四唑(ATA)、1-羟基苯并三唑、5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、3-氨基-1H-1，2，4-三唑、3，5-二氨基-1，2，4-三唑、甲苯基三唑、5-苯基苯并三唑、5-硝基苯并三唑、3-氨基-5-巯基-1，2，4-三唑、1-氨基-1，2，4-三唑、2- (5-氨基戊基)-苯并三唑、1-氨基-1，2，3-三唑、1-氨基-5-甲基-1，2，3-三唑、3-巯基-1，2，4-三唑、3-异丙基-1，2，4-三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、卤基苯并三唑(卤基=F、Cl、Br、I)、萘并三唑、IH-四唑-5-乙酸、2-巯基苯并噻唑(2-MBT)、1-苯基-2-四唑啉-5-硫酮、2-巯基苯并咪唑(2-MBI)、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、2，4- 二氨基-6-甲基-1，3，5-三嗪、噻唑、咪唑、苯并咪唑、三嗪、甲基四唑、铋硫醇1、 1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、1,5-五亚甲基四唑、1-苯基-5-巯基四唑、二氨基甲基三嗪、咪唑啉硫酮、4-甲基-4H-1，2，4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·巴恩斯，斯蒂芬·里皮，张鹏，里卡·拉贾拉姆，
申请(专利权)人：高级技术材料公司，
类型：
国别省市：