[发明专利]用于去除蚀刻后残留物的水溶液

说明书

本发明涉及具有改进性能的用于去除蚀刻后残留物的新型溶液及其在生产半导体中的应用。本发明尤其涉及在半导体生产过程中，在必须没有蚀刻后残留物和颗粒的金属层和表面上具有降低的蚀刻速率的水溶液。

现有技术：

半导体组件上的后段制程(BEOL)金属层(导电带)基本上由通过溅射施加的铜含量＜0.5％的铝/铜层构成。用于铝工艺的BEOL金属层通过光刻法产生。所用电介质为介于各金属层之间的SiO₂层，其通过通孔螺栓(钨或铝)垂直连接。这些结构体(导电带和通孔)由反应性离子蚀刻法产生。BEOL金属层通常由下列工艺步骤(1)至(6)产生：

产生Al/Cu导电带的工艺顺序：

1.将下列各层全面积溅射于SiO₂绝缘层上：

a.作为扩散膜的薄Ti/TiN层

b.AlCu金属层

c.作为抗反射涂层(ARC)的薄Ti/TiN层

2.通过旋涂施加正性光致抗蚀剂，随后暴露并形成结构体

3.蚀刻：使用含卤素的蚀刻气体进行反应性离子蚀刻(RIE)

4.在任选添加有CF₄的氧气或H₂O等离子体中灰化光致抗蚀剂

5.去离子水喷雾工艺(冷，热)

6.利用湿法去除PER。

在第3步骤过程中，在铝导电带的侧壁上优先形成所谓的蚀刻后残留物。它们在进行第4和第5步骤过程中化学组成改变。必须在进行随后的的工艺之前，在第6步骤中完全去除PER。

金属层之间的垂直电连接为SiO₂绝缘层中的孔(所谓的通孔)，其中填充有钨或铝。在通孔的干蚀刻期间，也会形成蚀刻后残留物。但是，它们的化学组成由于所用蚀刻气体而与AlCu蚀刻情况下的不同。

如前所述，进一步加工之前，必须由导电带以及通孔完全去除PER。

该PER通常通过湿清洁方法去除。此处可使用包含配合剂和水的有机溶液。目前最常用的产品EKC^265包含组分羟基胺、单乙醇胺、儿茶酚和水。

与去除这些聚合物残留物相关的问题源自于它们与AlCu基础材料相比较的耐化学性。目的是要去除这些聚合物而不腐蚀AlCu层。目前，通过湿清洁方法(浸渍或喷雾法)去除这些聚合物。此二种机理之间的差别在于：

·将该聚合物转变为可溶形式，随后经溶解而由表面去除。在某些情况下的暴露时间长至1/2小时且温度高至约90℃，以支持溶解法。基本上是有机溶剂、胺、乙醇胺、儿茶酚和还原剂如羟基胺(HDA)用于此方法(专利EP 4 85 161-A)中。尽管这些化合物具良好清洁作用，但其主要缺点在于其毒性。此外，羟基胺被分类为致癌物。因此，该溶液必须单独处置。在溶液能用水冲掉之前，还需要用水溶性醇，通常是异丙醇进行中间冲洗步骤。这些溶液的处理需要相关保护措施来维护健康和环境。

·还可以通过用无机水溶液处理去除聚合物。这些无机水溶液是可包含硫酸、过氧化氢、氟化铵或发色酸(专利EP 0 068 277)的稀溶液。少量氟化合物如HF加速蚀刻过程，因此这些混合物优选用于单晶片加工的旋转蚀刻剂中。也可在这些溶液中使用其它酸，如硝酸(专利EP 1 139 401 A1)或磷酸或磷酸氢铵(专利EP 1 063 689 A1)。对于所有的这些溶液来说，在聚合物之下的AlCu金属层被轻微蚀刻，使其能够在第1步骤中机械地去除(剥离)。随后聚合物溶解。该方法仅允许AlAu金属层的完全清洁和初蚀刻之间有较短的处理时限。在许多情况下，因为处理时间短通常不足以使聚合物完全溶解，且如AlCu情况下的下层SiO₂无法被溶液蚀刻，所以通孔的清洁尤其无法令人满意。

为了说明，图4显示具有AlCu导电带和通孔的晶片在较不利条件下用DSP溶液(稀硫酸/过氧化物)于45℃下清洁5分钟之后的情况。相当多的AlCu金属层的初蚀刻和某些聚合物残留物清晰可见。此外，在通孔底部，通孔呈现相当多的AlCu金属层初蚀刻。

因此，本发明的目的是提供不昂贵的、易于制备的用于去除聚合物残留物或蚀刻后残留物的溶液，其具有改进的清洁作用，在金属层、金属表面或导电带上的蚀刻速率降低。具体地，该目的在于提供在由Al、Cu、Al/Cu、Ti、TiN、SiO₂或W构成的表面或线上具有降低的蚀刻速率而对由不锈钢构成的表面也呈惰性的清洁溶液。

发明：