[发明专利]用于半导体基底的清洗组合物

说明书

技术领域

本发明提供可用于多种应用的清洗组合物，所述应用包括，例如除去半导体基底上不需要的抗蚀膜、蚀刻后(pos-etch)和灰化后(post-ash)的残留物。

背景技术

本发明的背景描述将与其在集成电路制造中的清洗应用相联系。然而，应当理解，本发明的用途具有此后所描述的广泛的适用性。

在集成电路的制造中，有时需要对处于加工中的集成电路晶片上的硅、砷化镓、玻璃、或其它基底的表面上所沉积或生长的薄膜进行蚀刻通孔或其它形状。该集成电路通常含有多孔层间介电材料(ILD)。目前用于蚀刻这种膜的方法需要将膜暴露于化学蚀刻剂中来除掉部分膜。用于除去部分膜的特定蚀刻剂取决于膜的性质。在是氧化膜的情况下，蚀刻剂可以例如是氢氟酸。在多晶硅膜的情况下，一般地是氢氟酸或硝酸和乙酸的混合物。

为了确保只除去需要除去的膜部分，使用光刻方法，通过该方法将计算机设计的光掩模中的图案转印到膜的表面。掩模用于确定要被选择性除去的膜的区域。通过一种光刻胶材料形成该图案，该光刻胶材料是一种光敏感材料，旋涂于薄膜中的加工中的集成电路晶片上并通过光掩模暴露在高强度的辐射下。暴露的或未暴露的光刻胶材料由它的组成决定，一般地用显影剂将其溶解，剩下图案以便在选定区域进行蚀刻，同时阻止其它区域蚀刻的发生。正光刻胶，例如，广泛地用作掩模材料来描绘基底上的图案，当蚀刻发生时，将形成通孔、沟槽、接触孔等。

逐渐地，干性蚀刻法，诸如举例来说，等离子蚀刻、活性离子蚀刻、或离子铣削被用来侵蚀基底的光刻胶-未保护区域来形成通孔、沟槽、接触孔等。等离子蚀刻方法的结果是，光刻胶、蚀刻气体和蚀刻掉的材料副产物沉积下来成为残留物并残留在基底的蚀刻开口侧壁上或周围。

这些干性蚀刻法一般地也导致抗蚀剂掩模极其难于除去。例如，在复杂的半导体装置中，诸如具有互连配线的后端线的多层的先进DRAMS和逻辑设备中，使用活性离子蚀刻(RIE)来产生穿过层间介电材料的通孔，用于提供一层中硅、硅化物或金属线与下一层金属线的接触。这些通孔一般地暴露出Al、AlCu、Cu、Ti、TiN、Ra、TaN、硅或硅化物，诸如举例来说，钨、钛或钴的硅化物。RIE方法在所涉及的基底上留下残留物，该基底包含复杂的混合物，该混合物可包括例如，再喷溅的氧化物材料，得自蚀刻气体的聚合材料，和从用于描绘通孔的抗蚀剂得到的有机材料。

另外，随着蚀刻步骤的结束，必须从晶片被保护的区域除去光刻胶材料和蚀刻残留物，以使得可以发生最后的精加工操作。这可以通过在等离子“灰化”步骤中使用合适的等离子灰化气体加以完成。这通常发生在高温下，例如，200℃以上。灰化将大部分有机残留物转化成挥发性物种，但是在基底后面剩下占主导的无机残留物。该残留物一般地不仅在基底表面上，而且可以存在于通孔(如果存在的话)的侧壁上。结果是，灰化处理后的基底通常要用一般称作“液体剥离(stripping)组合物”的清洗组合物来处理，以从基底除去高度粘结的残留物。找到合适的清洗组合物用于除去该残留物而不对金属电路发生副作用，例如，腐蚀、溶解或钝化，已经证明这是个难题。不能完全除去或抵消残留物将会导致电路板线的不连续和不期望的电阻增加。

传统的剥离组合物一般包含(a)氟离子源，例如氟化铵；(b)溶剂；(c)pH缓冲体系；和任选地，(d)水。(参见，例如，US 5,698,503(Ward)，US 6,821,352(Rovito)，US 2004/0016904(Baum)，和US 6,773,873(Seijo))。然而，现有技术的清洗组合物的配方或者显著地蚀刻原硅酸四乙酯(TEOS)和诸如铜和铝等金属，或者在与多孔层间介电材料兼容的并有利于清洗抗蚀剂和灰化残留物的pH(即，大约6.0的pH)难以控制。

因此，在该领域中需要一种清洗组合物，该清洗组合物能够有效地清洗多孔层间介电材料构造的基底，但对TEOS、多孔低-k介电材料或诸如铜等金属的蚀刻却不明显。

发明内容

本发明提供一种清洗组合物，其包含氟离子源、pH缓冲体系(包含具有至少三个羧基基团的多元酸和它的共轭碱)、至少一种多元醇、和水。优选地，多元酸的pKa值为约5-约7。该清洗组合物用于除去残留物，包括在制造半导体的蚀刻或灰化工艺期间形成的光刻胶和聚合的残留物。这些清洗组合物对于从包含例如TEOS、多孔低-k介电材料和/或铜的基底上除去这样的残留物尤其有用。