[發明專利]化學機械平坦化后用的酸性清潔組成物

無效

• 申請號: 200910143674.6
• 申請日: 2009-06-01
• 公開（公告）號: CN101899367A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 蔡文財;張松源;陸明輝;申博元
• 申請（專利權）人: 盟智科技股份有限公司
• 主分類號: C11D7/32
• 分類號: C11D7/32;C11D7/26;C11D1/22;C11D1/12;C11D3/30;C11D3/22
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及一種酸性清潔組成物，其可有效地去除半導體晶圓表面，尤其是去除銅制造過程中化學機械研磨后晶圓表面上的污染物，以利于后續薄膜沉積、微影等制造過程的進行。

背景技術

于深次微米半導體制造中，通常使用銅鑲嵌法于低k介電層中形成導電銅線及通孔。鑲嵌法中的一項重要步驟為化學機械研磨(CMP)步驟，該步驟是用來移除高于介電層表面的過量銅。

化學機械研磨或化學機械平坦化是一種利用化學性研漿與機械式研磨來研磨晶圓表面的技術。化學機械研磨的過程雖為先進半導體制造過程的關鍵技術，但在無塵室中卻屬高污染性制造過程。由于化學機械研磨制造過程中必須將研漿引入至晶圓表面進行研磨，研漿中包含約5-10％，30-100納米的微細研磨粉體，種類包括SiO₂、Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂等；此外還必須加入化學助劑，例如pH緩沖劑或有機酸等；氧化劑，例如雙氧水、硝酸鐵、碘酸鉀等；另外還必須加入苯并三唑(Benzotriazole，BTA)作為腐蝕抑制劑來保護金屬銅表面；且必須加入界面活性劑幫助粉體在水溶液中的懸浮穩定性。故晶圓經過研磨之后，晶圓表面勢必殘留大量的研磨粉體、金屬離子、吸附的化學反應副產品銅-苯并三唑錯合物及其它不純物的污染。若無有效地利用清潔液來去除此外來的污染物，則將對電路電性與后續的鍍膜附著、微影等制造過程有影響，故化學機械研磨后的清洗過程至為重要。

現有的清潔技術是使清潔溶液(例如以氫氧化銨為主的堿性溶液)流動于晶圓表面上，并配合使用超高頻音波、噴射或刷除來移除污染物，同時會使用各類型的界面活性劑(包含離子型或非離子型)，藉以有效潤濕晶圓表面，降低其表面張力有助于粉體的去除。然而，本領域技術人員均知含胺的清潔液具有臭味，且所釋放的胺可能毒害晶圓制造廠內放置的光阻。因此堿性清潔液的用途有限。

目前，現有技術中采用的清潔液尚有，使用包括羥胺、烷基醇胺和螯合劑(包括鄰苯二酚)的清潔液(如美國專利第5,672,577號所公開的)?；蚴鞘褂冒ㄓH核性胺化合物、烷基醇胺化合物和抗蝕劑(包括沒食子酸)的清潔液(如美國專利第7,144,848號所公開的)?；蚴鞘褂冒ㄖ辽僖环N界面活性劑以降低化學機械研磨后的半導體晶圓表面上的缺陷計數的清潔液(如美國專利第7,208,049號所公開的)?；蚴鞘褂冒ǘ人峒?或其鹽等無氟水性組成物的清潔液(如美國專利第6,627,546號所公開的)。或是使用包括檸檬酸銨以及抗蝕劑(包括抗壞血酸和半胱胺酸)的清潔液(如美國專利第7,087,564號所公開的)。

為了在半導體后段制造過程中，有效地去除銅制造過程化學機械研磨后的半導體晶圓表面上的污染物，以利于后續制造過程進行。經廣泛研究，本案發明人發現具有某些特殊組成的清潔組成物可實現本發明的目的，并將所得結果陳述于下文中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種化學機械平坦化后用的酸性清潔組成物，其可有效地去除半導體晶圓表面上的污染物，尤其是銅制造過程化學機械研磨后的半導體晶圓表面上殘留的苯并三唑和氧化銅(殘留在銅層上)及銅渣(殘留在氟化硅酸鹽玻璃(FSG)介電層上)等污染物，而且該酸性清潔組成物可降低銅的蝕刻，因此可避免表面粗糙度增加的問題，以利于后續薄膜沉積、微影等制造過程的進行。

為了達到上述目的，本發明提供一種化學機械平坦化后用的酸性清潔組成物，其pH值介于1～5之間，包括：至少一種多胺多羧酸及/或其鹽類；至少一種羥基羧酸及/或其鹽類；以及其余者實質上為水，其中，該酸性清潔組成物是適合用于移除從半導體晶圓表面上的污染物，特別是移除留存在化學機械研磨后的半導體晶圓表面上的金屬及非金屬化合物等顆粒。

本發明的化學機械平坦化后用的酸性清潔組成物還包括至少一種界面活性劑，該界面活性劑不但可使該酸性清潔組成物更具有潤濕能力，而且也可調控銅層的蝕刻率。

本發明的化學機械平坦化后用的酸性清潔組成物進一步包括氫氧化四甲基銨、氫氧化胺、氫氧化四丁基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化苯甲基三甲基胺、氫氧化二甲基二乙基銨、氫氧化四丙基銨、磷氮環化合物(例如BEMP)、或胺類(例如三甲胺)。

使用本發明化學機械平坦化后用的酸性清潔組成物可有效地去除銅制造過程化學機械研磨后的晶圓表面上殘留的污染物，如研磨粒、金屬及非金屬化合物等顆粒，且不致使金屬表面粗糙。

具體實施方式

為求方便說明，本實施例中涉及“半導體晶圓”是指微電子、集成電路等中所使用的半導體晶圓。