[发明专利]用于移除蚀刻后残余物的水性清洁剂

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，BEOL)结构上，若未将其移除，则其会干扰随后的硅化或接点形成。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，本发明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。

发明概述

本发明大致上涉及清洁组合物及其制造与使用方法。本发明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。