[发明专利]一种用于在半导体晶圆清洗过程中的清洗液

说明书

本发明涉及一种用于在半导体晶圆清洗过程中的清洗液，包括所述清洗液按照以下质量百分比的原料制成：胍或胍的衍生物的质量百分比1～20％，链烷醇胺的质量百分比1～20％，抗氧化剂的质量百分比0.1～10％，可选的含氮杂环的金属腐蚀阻止剂的质量百分比0.01～5％。本发明中的清洗液不含季铵碱。该清洗液除了可以有效去除抛光后铜晶片表面残留的研磨颗粒、金属离子等残留并不对铜表面明显腐蚀，该清洗液可以对在半导体高级节点中使用的钴的阻碍层具有保护性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种用于在半导体晶圆清洗过程中的清洗液。

背景技术

随着超大规模集成电路的飞速发展，集成电路制造工艺变的越来越复杂和精细。在晶圆制造过程中，化学机械抛光(CMP)成为半导体晶片平坦化的主要技术。金属化学机械抛光液一般含有研磨颗粒、络合剂、金属腐蚀抑制剂、氧化剂等。其中研磨颗粒根据用途主要为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈等研磨颗粒等。在化学机械平坦化的研磨过程中，研磨液内的大量细微研磨颗粒和化学助剂，以及晶圆磨耗所剥离的碎屑可能会附着于晶圆表面。一般晶圆在研磨后常见的污染物为金属离子、有机化合物或研磨颗粒等。若无有效的清洗程序去除上述污染物，则将影响后续制程的进行并降低元件的良率及可靠度。CMP制程中或其后续的清洗程序，已成为能否成功应用CMP于半导体制程的关键技术。所以在金属CMP工艺后，去除残留在晶片表面的金属离子、金属腐蚀抑制剂以及研磨颗粒，改善清洗后的晶片表面的亲水性，降低表面缺陷是非常有必要的。

Small等人的美国专利第6，498，131号揭示一种用于清除化学机械研磨后表面残余物的溶液，其中包含一PH值介于10至12.5的水溶液，该水溶液包括至少一非离子型界面活性剂、至少一胺、至少一季铵化合物，以及至少一选自由乙二醇、丙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯及其混合物构成的群组的表面停留剂，该胺可为比如单乙醇胺等。

Naghshineh等人的美国专利第6，492，308号揭示一种用于清洗含铜集成电路的碱性清洗液，其是由氢氧化四烷基铵、一极性有机胺及一腐蚀抑制剂组成，该极性有机胺可选自单乙醇胺等。腐蚀抑制剂选自抗坏血酸和沒食子酸。

张鹏等人的中国专利CN101720352B揭示一种用于清洗含铜集成电路的碱性清洗液。该清洗液包含至少一种季碱，一种缓蚀剂，和至少一种有机胺。其中缓蚀剂选自葡萄糖醛酸，方形酸，腺苷及衍生物，黄酮醇及其衍生物，花青素及其衍生物，及槲皮素及其衍生物。

随着半导体晶圆制程的进展，半导体技术节点已发展到10纳米以下，新的平坦化制程由于线宽的变小仍有许多需克服的问题，例如由于线宽处于纳米线宽，晶圆表面经制程处理后金属表面粗糙度可能变差，从而导致铜导线晶圆的电性测试(及可靠度测试结果变差。因此铜导线晶圆清洗制程仍需比先前技术更能有效去除残留于铜导线晶圆表面上的污染物并降低晶圆表面的缺陷数的清洗组合物。

另外，在近年来高级先进技术节点的发展中，金属钴作为阻碍层已经应用于铜先进制程中。从标准电极电势来看，相对于铜，钴的电极电势较低，较易腐蚀，因而在钴做为阻碍层时钴和铜接触的情况下，钴在一般清洗液中会发生电偶腐蚀，加快钴的腐蚀从而破坏钴的阻碍层。因此在先进节点铜导线晶圆清洗制程中，除了需要高效去除残留于铜导线晶圆表面上的污染物并降低晶圆表面的缺陷数外，还需对钴阻碍层完全的保护。

另外，季铵碱，比如四甲基氢氧化铵，四乙基氢氧化铵等常用于铜化学机械研磨后的清洗液中。由于其较高毒性，在半导体清洗液中的使用逐渐被禁止。因此在半导体清洗过程中需要不含高毒性的季铵碱的清洗液。

因此，在先进半导体晶圆制程中需要一种铜化学机械研磨后的清洗液，不仅可以有效去除铜表面的化学机械研磨后的残留物，并且不会对铜表面造成损伤，同时不会腐蚀阻碍层，特别是钴的阻碍层。

发明内容