[发明专利]一种用于在半导体晶圆清洗过程中的化学机械研磨后的清洗组合物

说明书

本发明涉及一种用于在半导体晶圆清洗过程中的化学机械研磨后的清洗组合物，包括所述清洗组合物按照以下质量百分比的原料制成：有机碱的质量百分比1～20％，氨基酸络合剂的质量百分比0.05～20％，含氮的杂环化合物的质量百分比0.05～20％，水的质量百分比60～99％。本发明的清洗组合物，包含氨基酸为络合剂，增加对化学机械研磨后金属表面金属离子的络合，通过金属腐蚀抑制剂的选择与添加，抑制金属钴表面清洗过程中的腐蚀，保护金属钴表面，保证产品精确性，通过清洗组合物清洗抛光后的含金属的晶片，可去除抛光后晶片表面残留的研磨颗粒、金属离子等残留，降低金属表面粗燥度，降低清洗后表面缺陷，防止晶片在等待下一步工序过程中可能产生的金属腐蚀。

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化学机械研磨后的清洗组合物。

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。

随着半导体先进节点技术的发展，对新型金属材料的需求不断增加，这些材料可用于替代钨(W)或铜(Cu)作为IC芯片制造和集成中的新型导电互连材料，特别是，适用于14纳米及以下的高级技术节点。

钴已被认为是替代钨或铜的新型金属互连材料之一。对于 10纳米及以下的高级技术节点，钴正在取代后端制程中将晶体管栅极连接到金属互连的钨插头，并取代金属线和BEOL前几个金属层通孔中的铜。因此钴表面的化学机械研磨平坦化以及后续的钴表面清洗对10纳米以下半导体先进节点技术的发展变得越来越重要。

相对于金属铜，金属钴较易腐蚀，商业可用的铜表面化学机械研磨后清洗液一般在钴表面清洗或者造成钴表面腐蚀，或者对表面的痕量钴或其他金属离子去除能力弱，或对钴表面残留有机物或研磨粒子去除效率低，从而不能用于钴表面的化学机械研磨后清洗。

因此，需要一种有效去除钴表面化学机械研磨后残留的有机物，痕量金属离子，研磨粒子以及不会对金属钴表面产生破坏的清洗组合物。

发明内容

为了保证在使用过程中，能够保证有效去除残留的钴金属表面上痕量金属离子包括金属钴离子，以及有效去除金属钴表面化学机械研磨后残留物，本发明涉及了一种用于在半导体晶圆清洗过程中的化学机械研磨后的清洗组合物，其特征在于，所述清洗组合物按照以下质量百分比的原料制成：有机碱的质量百分比1～ 20％，氨基酸络合剂的质量百分比0.05～20％，含氮的杂环化合物的质量百分比0.05～20％，水的质量百分比60～99％。

本发明的有益效果是，本发明中的清洗组合物，包含氨基酸为络合剂，从而增加了对化学机械研磨后金属表面金属离子的络合，且通过金属腐蚀抑制剂的选择与添加，抑制了金属钴表面在清洗过程中的腐蚀，从而保护了金属钴表面，保证了产品的精确性，使用本发明的清洗组合物清洗抛光后的含金属的晶片，可以去除抛光后晶片表面残留的研磨颗粒、金属离子等残留，降低金属表面粗燥度，降低清洗后的表面缺陷，并且可以防止晶片在等待下一步工序的过程中可能产生的金属腐蚀。

在实际操作中中，清洗组合物包含至少一种有机碱，至少一种氨基酸络合剂、至少一种含氮的杂环化合物、水。