用于除去蚀刻后残余物的含水氧化清洗剂制造技术

本发明专利技术公开了一种用于从其上具有等离子体蚀刻后残余物和／或硬掩模材料的微电子器件上清洗所述残余物的含水氧化清洗组合物和方法。所述含水氧化清洗组合物包括至少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、任选至少一种有机共溶剂、任选至少一种金属螯合剂、任选至少一种缓冲剂和水，所述氧化剂稳定剂包括选自伯胺、仲胺、叔胺和胺－Ｎ－氧化物的胺类物质。所述组合物可实现从微电子器件上高效清洗残余材料，同时不会损坏其上存在的层间介电材料和金属互连材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从微电子器件上除去蚀刻后残余物和/或含钛硬掩模 材料的含水氧化组合物及其制备和使用方法，其中相对于微电子器件上的层间介电材料(ILD)和金属互连材料，所述氧化组合物对含钛材料 具有高度选择性。相关技术描述半导体电路的互连线路由被绝缘介电材料包围的导电金属线路组 成。在过去，从正硅酸四乙酯(TEOS)中气相沉积的硅酸盐玻璃被广泛 用作介电材料，而将铝合金用于金属互连材料。_对于更高加工速度的需求导致更小的电路元件尺寸，以及用更高 性能的材料代替TEOS和铝合金。由于铜的更高导电性，铝合金已经 被铜或铜合金取代。TEOS和氟化硅酸盐玻璃(FSG)已经被所谓低k介 电材料代替，包括低极性材料如有机聚合物、混杂有机/无机材料、有 机硅酸盐玻璃(OSG)和掺碳氧化物(CDO)玻璃。在这些材料中引入孔隙 即充气孔进一步降低了材料的介电常数。在集成化电路的双重镶嵌加工过程中，使用光刻法将图案显像到 器件晶片上。光刻法技术包括涂布、曝光和显影步骤。用正性或负性 光致抗蚀剂物质涂布晶片，随后用掩模覆盖，所述掩模限定要在后续 工艺中保留或除去的图案。在正确布置所述掩模后，通过掩模传导一 束单色辐射如紫外(UV)线或深UV(DUV)线(-250 nm或193 nm)，以使 曝光的光致抗蚀剂材料更可溶于或更不溶于所选的漂洗溶液。然后除 去可溶的光致抗蚀剂材料，或使之显影，从而留下与掩模相同的 图案。然后，使用气相等离子体蚀刻，将已显影的光致抗蚀剂涂层上的 图案转移到下层，下层可以包括硬掩膜、层间介电材料(ILD)、和/或蚀刻终止层。等离子蚀刻后残余物通常沉积在后段工艺(BEOL)结构上， 如果不除去，就可能干扰后续的硅化或接触形成。等离子蚀刻后残余 物通常包括基底上和等离子气体内存在的化学元素。例如，如果使用 TiN硬掩模例如作为ILD上的封盖层(capping layer),则等离子蚀刻后 残余物包括含钛物质，使用常规湿法清洗化学品难以去除它们。而且， 常规清洗化学品通常会损坏ILD，吸收到ILD孔内从而提高介电常数， 和/或腐蚀金属结构。例如，缓冲氟化物和溶剂基化学品不能完全除去 TiN和含Ti残余物，而包含羟胺和过氧化氨的化学品会腐蚀铜。除了理想地除去含钛硬掩模和/或含钛等离子体蚀刻后残余物外， 还优选除去在等离子蚀刻后的工艺过程中沉积在图案化器件侧壁上的 其它材料如聚合残余物和位于器件开放通孔结构内的含铜残余物。到 目前为止，没有单个湿法清洗组合物能成功除去所有残余物和/或硬掩 模材料，同时与ILD、其它低k介电材料和金属互连材料相容。将新材料如低k介电材料集成到微电子器件中，这对清洗性能提 出了新的要求。同时，縮减器件尺寸减少了对临界尺寸变化和对器件 元件损害的耐受性。为了符合新材料的要求，可以改变蚀刻条件。同 样，必须改变等离子体蚀刻后清洗组合物。重要的是，清洗剂必须不 会损害下面的介电材料，或不会腐蚀器件上的金属互连材料如铜、钨、 钴、铝、钌及其硅化物。为此，本专利技术的目的是提供改良的含水组合物，用于从微电子器 件上选择性和有效地除去含钛等离子体蚀刻后残余物、侧壁聚合残余 物、含铜通孔残余物和/或含钛硬掩模层，所述组合物与ILD和金属互 连材料是相容的。本专利技术的另一目的是提供改良的含水组合物，相对于包含过氧化 物的常规清洗组合物，所述组合物具有延长的槽液寿命。专利技术概述本专利技术一般涉及清洗组合物及其制备和使用方法。本专利技术的一个 方面涉及含水氧化组合物，和从其上具有等离子体蚀刻后残余物和/或 含钛硬掩模的微电子器件上清洗所述残余物和/或硬掩模的方法，同时 不会损害微电子器件表面上的金属材料和ILD材料。本专利技术的含水氧 化清洗组合物包括至少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、任选至 少一种有机共溶剂、任选至少一种金属螯合剂、任选至少一种缓冲剂 和水，所述氧化剂稳定剂包括选自伯胺、仲胺、叔胺和胺-N-氧化物的 胺类物质。在一方面，本专利技术涉及含水氧化清洗组合物，所述组合物包括至 少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、任选至少一种有机共溶剂、 任选至少一种金属螯合剂、任选至少一种缓冲剂和水，所述氧化剂稳 定剂包括选自伯胺、仲胺、叔胺和胺-N-氧化物的胺类物质，其中所述 含水清洗组合物适合从其上具有等离子体蚀刻后残余物和/或硬掩模材 料的微电子器件上清洗所述残余物和/或硬掩模。在另一方面，本专利技术涉及一种试剂盒，所述试剂盒在一个或多个 容器内包含用于形成含水氧化清洗组合物的一种或多种下列试剂，所 述一种或多种试剂选自至少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、 任选至少一种共溶剂、任选至少一种螯合剂、任选至少一种缓冲剂和 水，所述氧化剂稳定剂包括选自伯胺、仲胺、叔胺和胺-N-氧化物的胺 类物质，其中所述试剂盒适合从其上具有等离子体蚀刻后残余物和/或 硬掩模材料的微电子器件上清洗所述残余物和/或材料。在还一方面，本专利技术涉及一种从其上具有等离子体蚀刻后残余物 和/或硬掩模材料的微电子器件上去除所述残余物和/或硬掩模的方法，所述方法包括使微电子器件与含水氧化清洗组合物接触足够的时间， 以从微电子器件上至少部分地清洗所述残余物和/或硬掩模，其中所述 含水氧化清洗组合物包括至少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、 任选至少一种有机共溶剂、任选至少一种金属螯合剂、任选至少一种 缓冲剂和水，所述氧化剂稳定剂包括选自伯胺、仲胺、叔胺和胺-N-氧 化物的胺类物质。本专利技术的还一方面涉及含水氧化清洗组合物，所述组合物包括至 少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、至少一种有机共溶剂、至少 一种金属螯合剂、至少一种缓冲剂和水，所述氧化剂稳定剂包括选自 伯胺、仲胺、叔胺和胺-N-氧化物的胺类物质，其中所述含水清洗组合 物适合从其上具有等离子体蚀刻后残余物和/或硬掩模材料的微电子器 件上清洗所述残余物和/或硬掩模。在又一方面，本专利技术涉及含水氧化清洗组合物，所述组合物包括 过氧化氢、至少一种胺-N-氧化物、任选至少一种有机共溶剂、任选至 少一种金属螯合剂、任选至少一种缓冲剂和水，其中所述含水清洗组 合物适合从其上具有等离子体蚀刻后残余物和/或硬掩模材料的微电子 器件上清洗所述残余物和/或硬掩模。本专利技术的又一方面涉及含水氧化清洗组合物，所述组合物包括过氧化氢、至少一种胺-N-氧化物、至少一种有机共溶剂、至少一种金属螯合剂、至少一种缓冲剂和水，其中所述含水清洗组合物适合从其上 具有等离子体蚀刻后残余物和/或硬掩模材料的微电子器件上清洗所述 残余物和/或硬掩模。本专利技术的另一方面涉及含水氧化清洗组合物，所述组合物包括过氧化氢、至少一种胺-N-氧化物、二乙二醇丁醚、1，2，4-三唑、氢氧化四 甲铵、柠檬酸和水，其中所述含水清洗组合物适合从其上具有等离子 体蚀刻后残余物和/或硬掩模材料的微电子器件上清洗所述残余物和/或硬掩模。本专利技术的又一方面涉及含水氧化清洗组合物，所述组合物包括过氧化氢、至少一种胺-N-氧化物、二乙二醇丁醚、1，2-环己烷二胺 -N,N，N',N'-四乙酸、氢氧化四甲铵、硼酸和水，其中所述含水清洗组 合物适合从其上具有等离子体蚀刻后残余物和/或硬掩模材料的微电子 器件上清洗所述残余物和/或硬掩模。本专利技术的再一方面涉及含水氧化清洗组合物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含水清洗组合物，包括至少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、任选至少一种有机共溶剂、任选至少一种金属螯合剂、任选至少一种缓冲剂和水，所述氧化剂稳定剂包括选自伯胺、仲胺、叔胺和胺－Ｎ－氧化物的胺类物质，其中所述含水清洗组合物适合从其上具有等离子体蚀刻后残余物和／或硬掩模材料的微电子器件上清洗所述残余物和／或硬掩模。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-5 60/723,776;US 2006-4-20 60/745,251;US1.一种含水清洗组合物，包括至少一种氧化剂、至少一种氧化剂稳定剂、任选至少一种有机共溶剂、任选至少一种金属螯合剂、任选至少一种缓冲剂和水，所述氧化剂稳定剂包括选自伯胺、仲胺、叔胺和胺-N-氧化物的胺类物质，其中所述含水清洗组合物适合从其上具有等离子体蚀刻后残余物和/或硬掩模材料的微电子器件上清洗所述残余物和/或硬掩模。2. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述等离子体蚀刻后残余 物包括选自下列的残余物含钛化合物、聚合化合物、含铜化合物及 其组合。3. 权利要求2的含水清洗组合物，其中所述等离子体蚀刻后残余物还包括选自下列的物质碳、氮、硅、氧和卤素。4. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述硬掩模材料包括氮化钛。5. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述至少一种氧化剂包括过氧化氢。6. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述至少一种氧化剂稳定剂包括选自下列的胺类物质 一乙醇胺、氨基乙氧基乙醇(二甘醇胺)、一异丙醇胺、异丁醇胺、C2-C8烷醇胺、甲基乙醇胺、N-甲基氨基乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺甲基二乙醇胺、三乙胺、N,.N-二甲基甘醇胺、N,N-二甲基二甘醇胺、五甲基二亚乙基三胺、N-甲基吗啉-N-氧化物 (NMMO)、三甲胺-N-氧化物、三乙胺-N-氧化物、吡啶-N-氧化物、N-乙基吗啉-N-氧化物、N-甲基吡咯烷-N-氧化物、N-乙基吡咯垸-N-氧化 物、取代的衍生物及其组合。7. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述至少一种氧化剂稳定剂包括胺-N-氧化物。8. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述至少一种氧化剂稳定 剂包括N-甲基吗啉-N-氧化物。9. 权利要求1的含水清洗组合物，包括过氧化氢和至少一种胺-N-氧化物。10. 权利要求1的含水清洗组合物，包括所述至少一种金属螯合 剂，其中所述金属螯合剂包括选自下列的化合物1,2，4-三唑(TAZ)、 苯并三唑、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、l-氨基-l，2，4-三唑、羟基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、l-氨基-l，2,3-三唑、l-氨基-5-甲基-l，2,3-三唑、3-氨基-1，2，4-三唑、3-巯基-l，2,4-三唑、3-异丙基-l，2,4-三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、 卣代苯并三唑、萘并三唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、4-甲基 -2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、5-氨基四唑、5-氨基-l,3，4-噻二唑-2-硫醇、 2,4-二氨基-6-甲基-1，3,5-三嗪、噻唑、三嗪、甲基四唑、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,5-五亚甲基四唑、l-苯基-5-巯基四唑、二氨基甲基三嗪、 巯基苯并噻唑、咪唑啉硫酮、巯基苯并咪唑、4-甲基-4H-l,2,4-三唑-3-硫醇、5-氨基-l,3,4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、苯并异 二唑、乙二胺四乙酸(EDTA)、 1,2-环己烷二胺-N,N,N'，N'-四乙酸(CDTA) 及其组合。11. 权利要求1的含水清洗组合物，包括至少一种有机共溶剂， 其中所述有机共溶剂包括选自下列的物质乙二醇、丙二醇(PG)、新戊 二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油、甲酰胺、乙酰胺、高 级酰胺、N-甲基吡咯垸酮(NMP)、 N，N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰 胺、环丁砜、二甲亚砜(DMSO)、 7-丁内酯、碳酸亚丙酯、二乙二醇一甲醚、三乙二醇一甲醚、二乙二醇一乙醚、三乙二醇一乙醚、乙二醇 一丙醚、乙二醇一丁醚、二乙二醇一丁醚(即丁基卡必醇)、三乙二醇一 丁醚、乙二醇一己醚、二乙二醇一己醚、乙二醇苯醚、丙二醇甲醚、 二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、二丙二醇正丙醚(DPGPE)、三丙二醇正丙醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇正丁醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚及其组合。12. 权利要求1的含水清洗组合物，包括二乙二醇一丁醚。13. 权利要求1的含水清洗组合物，包括所述至少一种缓冲剂， 其中所述缓冲剂包括四垸基铵阳离子化合物和酸阴离子化合物。14. 权利要求13的含水清洗组合物，其中所述四烷基铵阳离子化 合物包括由式[NR'I^RSRY表示的四垸基铵阳离子，其中R1、 R2、 R3 和R4可以彼此相同或不同，并且选自直链CVC6垸基、支化d-Ce垸基、 取代的CVQo芳基、未取代的C6-Qo芳基及其组合。15. 权利要求13的含水清洗组合物，其中所述酸阴离子化合物选 自乳酸、马来酸、抗坏血酸、苹果酸、苯甲酸、富马酸、琥珀酸、 草酸、丙二酸、扁桃酸、马来酸酐、柠檬酸、邻苯二甲酸、硼酸、其 它脂族和芳族羧酸、以及上述酸的组合。16. 权利要求13的含水清洗组合物，包括柠檬酸的四烷基铵盐。17. 权利要求13的含水清洗组合物，包括硼酸的四烷基铵盐。18. 权利要求1的含水清洗组合物，包括至少一种有机共溶剂、 至少一种金属螯合剂和至少一种缓冲剂，其中所述含水清洗组合物包 括过氧化氢、至少一种胺-N-氧化物、二乙二醇丁醚、1,2，4-三唑、氢氧化四甲铵和柠檬酸。19. 权利要求1的含水清洗组合物，包括至少一种有机共溶剂、 至少一种金属螯合剂和至少一种缓冲剂，其中所述含水清洗组合物包括过氧化氢、至少一种胺-N-氧化物、二乙二醇丁醚、1,2-环己垸二胺 -N,N，N'，N'-四乙酸、氢氧化四甲铵和硼酸。20. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述微电子器件包括选 自下列的制品半导体基底、平板显示器和微电子机械系统(MEMS)。21. 权利要求1的含水清洗组合物，其具有的pH为约6至约8。22. 权利要求1的含水清洗组合物，其中所述含水组合物还包括 选自下列的等离子体蚀刻后残余物含钛化合物、聚合化合物、含铜 化合物及其组合。23. 权利要求5的...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫W明赛克，迈克尔B克赞斯基，马萨拉贾拉特纳姆，麦肯齐金，大卫昂斯特，
申请(专利权)人：高级技术材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]