[发明专利]清洁制剂

说明书

描述了一种用于从具有图案的微电子器件除去含铜的蚀刻后和/或灰化后残留物的组合物和方法。所述除去组合物包括水、水可混溶的有机溶剂、胺化合物、有机酸和氟离子源。所述组合物从所述微电子器件有效地除去含铜的蚀刻后残留物而不会损害暴露的低‑k介电材料和金属互连材料。

相关申请的交叉引用

本非临时申请要求2012年10月23日提交的美国申请No.61/717152和2013年4月29日提交的美国申请No.61/817134的权益，这两个临时申请都具有与本申请相同的标题。在此，将美国申请No.61/717152和61/817134以其全部通过引用并入。

技术领域

本发明涉及可用于多种应用的清洁组合物，所述应用包括例如除去半导体衬底上的不需要的抗蚀膜、蚀刻后和灰化后的残留物。特别地，本发明涉及可用于从衬底（优选微电子器件）的表面上除去残留物（优选含铜的蚀刻后和/或灰化后残留物）的清洁组合物，及使用所述组合物除去所述残留物的方法。

发明背景

本发明的背景将结合其在涉及集成电路制造的清洁应用中的用途进行描述。然而，应当理解，本发明的用途具有如以下描述的更宽的适用性。

在集成电路的制造中，有时需要在薄膜中蚀刻开口或其它几何形状，所述薄膜沉积或生长在硅、砷化镓、玻璃或位于工艺中的集成电路晶片上的其它衬底的表面上。用于蚀刻这样的膜的现有方法需要使所述膜暴露于化学蚀刻剂以除去膜的部分。用于除去所述膜的部分的特定蚀刻剂取决于膜的性质。例如，在氧化物膜的情况下，蚀刻剂可以是氢氟酸。在多晶硅膜的情况下，其通常是氢氟酸或者是硝酸和乙酸的混合物。

为了确保仅除去膜的所需部分，使用光刻方法(photolithography process)，通过这种方法将在计算机打样的光掩模中的图案转印到膜的表面。掩模的作用是确定膜上将被选择性除去的区域。该图案由光致抗蚀剂材料形成，所述光致抗蚀剂材料是以薄膜形式旋涂到加工中的集成电路晶片上的光敏材料，并且其被暴露于透过光掩模投射的高强度辐射。根据其组成，通常使用显影剂溶解曝光或未曝光的光致抗蚀剂材料，留下可使蚀刻在选择的区域进行而防止在其它区域中蚀刻的图案。例如正型抗蚀剂已经被广泛用作掩模材料以在衬底上描绘图案，当蚀刻发生时，其将会变为通路、沟槽、接触孔等。

干式蚀刻方法，例如等离子体蚀刻、反应离子蚀刻或离子铣削（ion milling）越来越多地被用于侵蚀衬底的未被光致抗蚀剂保护的区域，以形成通路、沟槽和接触孔等。作为等离子体蚀刻方法的结果，光致抗蚀剂、蚀刻气体及蚀刻材料副产物作为残留物沉积在衬底上的蚀刻开口周围或侧壁上。

这种干式蚀刻方法通常也使得抗蚀剂掩模非常难以除去。例如，在复杂的半导体器件例如高级DRAMS和具有多层互连布线的后端线路(back end lines)的逻辑器件中，反应离子蚀刻(RIE)用于产生穿过层间电介质的通路，以提供一层硅、硅化物或金属布线与下一层布线之间的接触。这些通路通常暴露Al、AlCu、Cu、Ti、TiN、Ta、TaN、硅或硅化物例如钨、钛或钴的硅化物。例如，RIE方法在所涉及的衬底上留下包含复杂混合物的残留物，所述复杂混合物可能包括，例如，再溅射的氧化物材料、源自蚀刻气体的聚合材料以及来自用来描绘所述通路的抗蚀剂的有机材料。

此外，在蚀刻步骤结束之后，光致抗蚀剂和蚀刻残留物必须从晶片的被保护区域除去，以使得最后的精整操作能够进行。这可以通过使用合适的等离子体灰化气体在等离子体“灰化”步骤中完成。这通常发生在高温下，例如，高于200℃。灰化将大部分有机残留物转化为挥发性物质，但是把大部分的无机残留物留在衬底上。这些残留物通常不仅残留在衬底的表面上，而且也残留在可能存在的通路的内壁上。结果，经灰化处理的衬底通常使用清洁组合物（通常称为“液体剥离组合物”）处理以从衬底除去高度粘附性的残留物。寻找一种合适的清洁组合物来去除这些残留物而不会不利地影响（例如腐蚀、溶解或钝化）金属电路也已被证实是困难的。未完全地除去或中和(neutralize)这些残留物将导致电路布线的中断和不期望的电阻升高。