[发明专利]用于除去晶体材料表面的非晶钝化层的化学清洁组合物

说明书

本发明涉及适合于从基底(1A，1B，4)上除去钝化层(2)的化学清洁组合物，所述钝化层(2)包括由所述基底(1A，1B，4)的刻蚀产生的刻蚀残留物，所述化学清洁组合物包括：弱酸，所述弱酸包括乙酸，相对于化学组合物的重量，弱酸的量在20重量％和95重量％之间，优选在0重量％和80重量％之间；非氧化性强酸，所述非氧化性强酸包括甲磺酸，相对于化学组合物的重量，非氧化性强酸的量在5重量％和50重量％之间，优选在15重量％和50重量％之间；氢氟酸，相对于化学组合物的重量，氢氟酸的量在0.2重量％和2重量％之间；水，相对于化学组合物的重量，水的量在2重量％和20重量％之间。本发明还涉及从基底(1A，1B，4)上除去钝化层(2)的清洁方法，所述钝化层(2)包括由所述基底(1A，1B，4)的刻蚀产生的刻蚀残留物，所述方法包括以下步骤：提供根据前述组成的化学清洁组合物；使所述化学清洁组合物与钝化层(2)接触足够的时间，以从基底(1A，1B，4)上除去所述钝化层(2)。

技术领域

本发明涉及清洁化学组合物，所述清洁化学组合物可以溶解由氧化形式的金属或半导体材料组成的非晶表面层，从而能够相对于可能暴露在所述组合物中的包括其它材料的层，选择性地除去非晶表面层。所考虑的组合物特别适合于除去由等离子体刻蚀方法(在微电子学中频繁使用)的实施产生的非晶钝化层。

背景技术

干法刻蚀法的实施涉及将限定的材料层(例如金属层)暴露在离子等离子体中，从而刻蚀所述层，即侵蚀所述层的某些预定区域，从而能够在这些区域中局部除去材料。存在三种主要类型的干法刻蚀，即离子束刻蚀(简称IBE)、反应离子刻蚀(简称RIE)和通过气体化学侵蚀的刻蚀。这三种刻蚀均由离子等离子体的形成产生。在该过程中，等离子态的气体将待刻蚀材料从固态转变为气态，从而能够消除所述材料，即从待刻蚀材料的层中除去。

等离子体刻蚀特别(但不仅仅)用于制造微电子器件的领域，其中集成电路的制造需要在各个层上进行连续的沉积和刻蚀步骤，从而形成基本器件并将其连接在一起。此类电子器件特别为金属氧化物半导体(MOS)晶体管或金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，所述金属氧化物半导体(MOS)晶体管由设置在金属层和半导体材料层之间的氧化层而形成，所述金属-绝缘体-金属(MIM)电容器由设置在两个导电材料层之间的绝缘体层而形成。出于技术原因，绝缘体的介电常数值必须尽可能高。用于形成这些电容器的为被称为“高k材料”的晶体形式的材料，例如五氧化二钽(Ta₂O₅)、二氧化铪(HfO₂)以及二氧化锆(ZrO₂)。

进行等离子体刻蚀会导致刻蚀残留物的形成，其主要沉积在已刻蚀层的侧壁或侧面。这些刻蚀残留物呈现由氧化形式的金属或半导体材料组成的非晶表面层的形式，所述非晶表面层由等离子体离子与一个或多个待刻蚀层的相互作用产生。

刻蚀残留物可沉积在例如刻蚀“沟道”的内侧表面或图形的外侧表面上，其中图形对应于位于已刻蚀区域两侧的未刻蚀区域。因此，刻蚀残留物形成钝化层，为等离子体刻蚀提供屏障。

通过低挥发性的刻蚀产物的再沉积或通过向等离子体中加入能够形成刻蚀残留物的聚合气体形成钝化层。可以区分形成钝化层的几种物理-化学机理，在这些机理中，包括以下常见机理。

根据第一种机理，等离子体离子与待刻蚀层反应，并在待刻蚀表面的图形侧面上形成反应层。根据第二种机理，由等离子体离子与待刻蚀层的反应产生的挥发性刻蚀产物沉积在图形的侧面，然后与化学环境反应(例如通过氧化)从而形成钝化层。根据第三种机理，由等离子体直接产生残留物，并直接沉积在图形的侧面，而不涉及反应层。

此外，等离子体刻蚀具有相对各向异性的优点，其中大部分刻蚀沿着等离子体离子流取向，即基本上垂直于待刻蚀基底的层的方向。

然而，尽管刻蚀各向异性由定向的离子流引起，但是由于化学特性的各向同性刻蚀机理，存在着不可忽视的横向刻蚀率。