[发明专利]清洁组合物及其使用方法

说明书

本公开涉及主要用于在多步骤制造工艺中作为中间步骤的从半导体衬底去除残留物(例如，等离子体蚀刻残留物和/或等离子体灰化残留物)和/或金属氧化物的无腐蚀性清洁组合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月14日提交的美国临时申请序号62/192,243的优先权，其全文通过引用并入本文中。

技术领域

本公开一般涉及在制造半导体器件期间从半导体衬底去除残留物的组合物和工艺。本公开的组合物用于从存在其他材料例如金属导体、阻隔材料、绝缘体材料以及铜、钨和低k介电材料的暴露层或底层的衬底去除蚀刻残留物和/或金属氧化物。

背景技术

半导体工业正在快速地减小微电子器件、硅芯片、液晶显示器、MEMS(微型机电系统)、印刷线路板等中的电子电路和电子元件的尺寸并增加其密度。随着每个电路层之间的绝缘层的厚度不断减小以及特征尺寸越来越小，它们中的集成电路被分层或堆叠。随着特征尺寸的缩小，图案变得越来越小，器件性能参数越来越严格和稳健。结果，迄今为止可以被容忍的各种问题由于较小的特征尺寸而不可以再被容忍或变得更加成为问题。

金属层(或金属膜)通常易受腐蚀。金属或金属合金例如铝、铜、铝-铜合金、氮化钨、钨(W)、钴(Co)、氧化钛、其他金属和金属氮化物等容易腐蚀，通过使用常规的清洁化学品可以蚀刻电介质[ILD，ULK]。此外，集成电路器件制造商所容忍的腐蚀量随着器件几何结构的缩小而变得越来越小。

在残留物变得更难去除且必须将腐蚀控制在以往任何时候更低的水平的同时，清洁溶液的使用必须是安全的且是对环境无害的。

因此，清洁溶液对于去除等离子体蚀刻残留物和等离子灰化残留物应该是有效的，并且还必须对所有暴露的衬底材料无腐蚀性。

发明内容

本公开涉及主要用于在多步骤制造工艺中作为中间步骤的从半导体衬底去除蚀刻残留物(例如，等离子体蚀刻和/或等离子体灰化残留物)和/或金属氧化物的无腐蚀性清洁组合物。这些残留物包括一系列的有机化合物的相对不溶的混合物，如残留的光阻剂；有机金属化合物；由暴露的金属或金属合金(如铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨、钴)、金属氮化物(如氮化钛和氮化钨)以及其他材料形成的作为反应副产物的金属氧化物。本文所述的清洁组合物可去除在半导体衬底上遇到的广泛范围的残留物，并且通常对暴露的衬底材料(例如，暴露的金属或金属合金(如铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨、钴)和金属氮化物(如氮化钛和氮化钨))无腐蚀性。

在一个实施方式中，本公开的特征在于包含以下的组合物：a)HF；b)至少一种有机溶剂；c)至少一种腐蚀抑制剂，所述至少一种腐蚀抑制剂选自三唑、芳香族酸酐及其组合；和d)水。

在另一个实施方式中，本公开的特征在于用于清洁半导体衬底的方法。这样的方法可以例如通过以下来实行：使包含蚀刻后残留物和/或灰化后残留物的半导体衬底与本公开的清洁组合物接触。

在又一个实施方式中，本公开的特征在于通过上述方法形成的制品，其中所述制品是半导体器件(例如，集成电路)。

具体实施方式

如本文所定义的，除非另有说明，否则表示的所有百分数应理解为相对于组合物的总重量按重量计的百分数。除非另有说明，否则环境温度被定义为在约16摄氏度(℃)至约27摄氏度之间。

在一个实施方式中，本公开描述了一种组合物，其包含：a)HF；b)至少一种有机溶剂；c)至少一种腐蚀抑制剂，所述至少一种腐蚀抑制剂选自三唑、芳香族酸酐及其组合；和d)水。

在一些实施方式中，本公开的组合物含有至少一种选自经取代的苯并三唑或未经取代的苯并三唑的腐蚀抑制剂。不希望受到理论的束缚，据信与不含有任何腐蚀抑制剂的组合物相比，这样的组合物可以显示出显著改善的与可能存在于半导体衬底中的TiOx的相容性。