[发明专利]含羟胺的稳定溶液、含羟胺的半导体清洗液、其制备方法及用途

说明书

本发明提供一种含羟胺的稳定溶液、含羟胺的半导体清洗液、其制备方法及用途。所述含羟胺的稳定溶液包括重量配比如下的各组分：羟胺及其衍生物5‑30份；螯合剂1‑5份；葫芦脲及其衍生物5‑20份。本发明通过葫芦脲及其衍生物对羟胺分子进行包结，避免羟胺分子与金属离子及酸碱性介质的直接接触；使用螯合剂对金属离子进行络合，确保从葫芦脲及其衍生物中释放的羟胺分子不会受到金属离子的催化而发生分解。本发明还公开了一种含羟胺的半导体清洗液，包括含羟胺的稳定溶液、碱、水溶性有机溶剂和超纯水。本发明含羟胺的半导体清洗液既可避免羟胺由于金属离子催化导致的分解，又可防止因高温及碱性导致的羟胺分解，能广泛应用于半导体清洗。

技术领域

本发明涉及半导体清洗液技术，尤其涉及一种含羟胺的稳定溶液、含羟胺的半导体清洗液、其制备方法及用途。

背景技术

在半导体集成电路的发展中，大规模化、高密度化、微细化已成为发展趋势。在其制造过程中，光刻胶层的涂覆、曝光、显影和刻蚀对元器件的图案制造来说是必要的工艺步骤。在图案化的最后(即在光刻胶层的涂敷、成像、离子植入和干蚀刻之后)，进行下一工艺步骤之前，光刻胶层的材料的残留物需彻底除去。干法刻蚀或离子注入过程中，离子轰击会使光刻胶表层硬化，形成坚硬的、碳化的外壳，该外壳阻止了清洗液对下层的主体光刻胶的清洗。常用的清洗方法涉及氧等离子体的灰化工艺，以渗透上述坚硬的外壳并去除光刻胶。通常，在灰化过程之后还需湿法清洗以去除剩余的无机残留物。特别是在铝，铝合金或氧化硅刻蚀过程中生成的侧壁聚合物，很难被传统的清洗液去除掉。对于此类蚀刻后残留物，羟胺型清洗液有着较好的清洁效果，但由于羟胺的不稳定性，其清洗寿命有限。通常加入邻苯二酚作为金属离子螯合剂及金属缓蚀剂，其可达到较好的效果，但邻苯二酚的毒性也较高。

羟胺及其盐为重要的化工原料，被广泛应用于医药合成，显影技术，半导体清洗等领域。羟胺在～15℃下可发生热分解，分解为氨气，氮气，水，氮氧化物等，因此其稳定性较差。自上世纪以来，由于羟胺溶液的不稳定性已造成多起爆炸事故。

羟胺中的N处于负1价化学态，因此可发生歧化反应生成氨、氮及氮氧化物等。此外，酸、碱性介质也会导致其分解，碱性条件下的分解机理如下：

总反应如下：

NH₂OH+OH^-→NH₂O^-+H₂O -109.6kJ/mol (3)

NH₂O^-+NH₂OH→NH₂NHOH+OH^- -14.6kJ/mol (4)

NH₂NHOH→HNO+NH₃ 29.7kJ/mol (5)

HNO+NH₂OH→NH₂O·+NH₂O· -3.8kJ/mol (6)

NH₂O·+NH₂O·→N₂+2H₂O -477.8kJ/mol (7)

3NH₂OH→NH₃+N₂+3H₂O -192.0kJ/mol (8)

酸性条件下的分解机理如下：

NH₃OH⁺→NH(三重态)+H₃O⁺ 301.7kJ/mol (10)