[发明专利]清洁组合物

说明书

本发明涉及非腐蚀性清洁组合物，可用于例如作为多步制造工艺中的中间步骤，从半导体衬底上去除残余物(例如，等离子体蚀刻残余物和/或等离子体灰化残余物)和/或金属氧化物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月1日提交的美国临时申请序列号62/553,281和于2017年8月22日提交的美国临时申请序列号62/548,474的优先权，其内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及在半导体器件的制造期间从半导体衬底去除残余物的组合物和方法。特别地，本发明的组合物可用于在存在其他材料，例如金属导体、阻挡层材料，绝缘体材料以及铜、钨和低k介电材料的暴露层或底层存在下，从衬底上选择性地去除蚀刻残余物和/或金属氧化物。

背景技术

半导体工业正在迅速降低微电子设备、硅芯片、液晶显示器、MEMS(微电子机械系统)、印刷线路板等中的电子电路和电子部件的尺寸并增加其密度。它们内部的集成电路被分层或堆叠时，每个电路层之间的绝缘层厚度不断减小，并且特征尺寸越来越小。由于特征尺寸的缩小，图案变得更小，并且设备性能参数变得更紧密、更稳定。结果，由于较小的特征尺寸，在此之前可以容忍的各种问题不能再被容忍或成为更大的问题。

半导体衬底(例如，用于集成电路的那些)中的含金属层(或含金属膜)通常易受腐蚀。例如，通过使用常规清洁化学品金属或金属合金，例如铝、铜、铝铜合金、氮化钨、钨(W)、钴(Co)、二氧化钛以及其他金属、金属氧化物和金属氮化物将很容易腐蚀且会蚀刻介电材料[ILD、ULK]。另外，随着器件几何尺寸的缩小，集成电路器件制造商所容忍的腐蚀量变得越来越小。

同时，由于残余物变得越来越难以去除，并且腐蚀必须被控制在更低的水平，清洁溶液必须是使用安全且对环境友好的。

因此，清洁溶液应该对去除等离子体蚀刻和等离子体灰化残余物有效，并且还必须对所有暴露的衬底材料(例如，金属、金属氧化物或金属氮化物)无腐蚀性。

发明内容

本发明涉及非腐蚀性清洁组合物，用于例如作为多步制造工艺中的中间步骤，选择性从半导体衬底上去除蚀刻残余物(例如，等离子体蚀刻残余物和/或等离子体灰化残余物)和/或某些金属氧化物。这些残余物包括一系列相对不溶的有机化合物的混合物(例如残余光刻胶、有机金属化合物、由暴露的金属或金属合金(例如铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨、钴、金属氮化物(如氮化钛和氮化钨))作为反应副产物形成的金属氧化物)以及其他材料。本文所述的清洁组合物可以选择性地去除半导体衬底上遇到的宽范围的残余物，并且通常对暴露的衬底材料(例如，暴露的金属或金属合金，例如铝、铝/铜合金、铜、钛、钽、钨、钴，以及金属氮化物(如氮化钛和氮化钨))无腐蚀性。

在一个实施方案中，本发明的特征在于清洁组合物，包含：a)至少一种含氟化合物(fluoride containing compound)；b)至少一种四唑；c)至少一种三嗪；d)至少一种有机溶剂；和e)水。

在另一实施方案中，本发明的特征在于清洁组合物，包含：a)至少一种含氟化合物；b)至少一种四唑；c)至少一种有机溶剂；和d)水，其中，所述组合物不包含磺基苯甲酸酐。

在另一实施方案中，本发明的特征在于清洁组合物，包含：a)至少一种含氟化合物；b)至少一种四唑，选自由1H-四唑和1H-四唑-5-羧酸组成的组；c)至少一种有机溶剂；和d)水。

在另一实施方案中，本发明的特征在于清洁组合物，包含：a)至少一种含氟化合物，条件是所述至少一种含氟化合物不包含HF；b)至少一种四唑；c)至少一种有机溶剂；和d)水。

在另一实施方案中，本发明的特征在于清洁组合物，包含：a)至少一种含氟化合物；b)至少一种第一唑化合物，其中所述第一唑化合物是二唑；c)至少一种第二唑化合物，其中所述第二唑化合物选自由二唑、三唑和四唑组成的组；d)至少一种有机溶剂；和e)水。