[发明专利]一种去除铜晶圆表面颗粒抑制电偶腐蚀的碱性清洗液

说明书

本发明为一种去除铜晶圆表面颗粒抑制电偶腐蚀的碱性清洗液。该清洗液的组成包括多元表面活性剂，以及螯合剂、抑制剂、pH调节剂和去离子水；各组分所占清洗液的质量百分比为：表面活性剂0.1～1wt％、螯合剂0.01～0.1wt％、抑制剂0.01～0.1wt％，余量为去离子水。所述的清洗液的pH值为10～12。所述的多元复配的表面活性剂的组成为非离子型表面活性剂和阴离子表面活性剂，质量比为非离子型表面活性剂：阴离子表面活性剂＝1:1～1:20。本发明的新型清洗液可以使清洗后的铜钴自腐蚀电位差降低到42mV，表面粗糙度降低到0.4nm以下。

技术领域

本发明涉及用于在铜晶圆(copper wafer)进行化学机械研磨(CMP)后除去残留颗粒的清洗液组合物。更详细地，涉及包含多元复配的表面活性剂、螯合剂、抑制剂、pH调节剂和余量的水的CMP清洗液组合物。

背景技术

微电子晶圆的生产过程包括在化学机械平坦化(CMP)过程之中或之后用液体溶液清洗半导体工件的步骤。CMP是化学和机械研磨同时进行的研磨方法，利用化学药品(chemical)在晶圆表面形成容易去除的活性层(active layer)，同时利用研磨剂(abrasive)、晶圆(wafer)与垫片(pad)之间的压力和相对转速引起的摩擦去除活性层而进行平坦化。CMP技术不仅可应用于晶圆制备阶段，而且可在晶圆加工过程中实现晶圆表面的局部及全局平坦化。

Cu因其具有更低的电阻率(1.7μΩ.cm)和抗电迁移特性，较短的RC延迟时间，成为主要的高性能互连技术材料。由于铜与二氧化硅介质的黏附性差容易扩散穿透二氧化硅，这就需要在铜淀积之前淀积阻挡层金属，因此使用了铜基的大马士革工艺实现金属化。在CMP后清洗过程中，由于铜和钴在去离子水中的电极电位不同，直接接触将形成原电池，从而导致铜和钴的电偶腐蚀，影响集成电路的可靠性。

CMP工序中，浆料包含磨料和化合物。CMP工序后，铜表面更易吸附磨料颗粒。颗粒尺寸大于特征尺寸的一半就会引起致命缺陷,如电路短路或开路、图形不清晰或尺寸改变等。

国际主流铜CMP后清洗使用酸性清洗剂，其不足之处是清洗后清洗剂在表面残留，造成表面非均匀化腐蚀。针对酸性清洗液难以满足集成电路发展需求，碱性清洗剂已成为国际研究的重要方向。因此有必要研发研制一种新型的碱性清洗液去除CMP后铜表面的磨料颗粒并抑制电偶腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种去除铜晶圆表面颗粒抑制电偶腐蚀的碱性清洗液。该清洗液通过表面活性剂与抑制剂的复配，其作为pH10～12的碱性水体系，去除CMP工序后残留的磨料，并能够防止反向吸附，防止铜腐蚀。本发明的新型清洗液可以使清洗后的晶圆电偶腐蚀降低到42mV以下，表面粗糙度降低到0.4nm以下。

本发明的技术方案为：

一种去除铜晶圆表面颗粒抑制电偶腐蚀的碱性清洗液，该清洗液的组成包括多元复配的表面活性剂，以及螯合剂、抑制剂、pH调节剂和去离子水；各组分所占清洗液的质量百分比为：表面活性剂0.1～1wt％、螯合剂0.01～0.1wt％、抑制剂0.01～0.1wt％，余量为去离子水。

所述的清洗液的pH值为10～12。pH调节剂以溶液方式加入，其浓度为1-10g/L；

所述的多元复配的表面活性剂的组成为非离子型表面活性剂和阴离子表面活性剂，质量比为非离子型表面活性剂：阴离子表面活性剂＝1:1～1:20。

所述的非离子表面活性剂具体为烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)、山梨醇酐油酸酯(SPAN80)、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)和聚醚氧烷中的一种或多种；所述的阴离子表面活性剂具体为脂肪醇聚醚硫酸铵(AESA)、月桂醇聚醚硫酸酯钠(AES)、月桂基硫酸铵(K12A)和仲烷基磺酸钠(SAS)的一种或多种。