[發(fā)明專利]用于除去氮化鈦硬掩模和蝕刻殘留物的組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410806917.0
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104730870B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設計）人: W·J·小卡斯特爾;稻岡誠二;M·B·勞;B·F·羅斯;李翊嘉;劉文達;陳天牛
• 申請（專利權(quán)）人: 弗薩姆材料美國有限責任公司
• 主分類號: G03F7/42
• 分類號: G03F7/42
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華

用于剝除氮化鈦(TiN或TiNxOy)硬掩模和除去蝕刻殘留物的水性組合物是低pH水性組合物，其包含溶劑、弱配位陰離子、胺和至少兩種非氧化性痕量金屬離子。所述水性組合物不包含非環(huán)境氧化劑，并暴露于空氣。可以向所述水性組合物添加二氟化物或金屬腐蝕抑制劑。用于剝除氮化鈦(TiN或TiNxOy)硬掩模和除去氮化鈦(TiN或TiNxOy)蝕刻殘留物的體系和方法利用所述水性組合物。

相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請要求12/20/2013提交的序號為61/918,943的美國臨時專利申請的權(quán)益。

背景技術(shù)

隨著其縮放發(fā)展到愈來愈小的部件尺寸，集成電路(IC)可靠性在IC制造技術(shù)中的關(guān)注日益增加。痕跡互連失效機制對器件性能和可靠性的影響使得對集成方案、互連材料和工藝的要求要高得多。為了形成雙鑲嵌互連圖案制造過程，需要最佳的低k電介質(zhì)材料和與其相關(guān)的沉積、圖案光刻、蝕刻和清潔。晶片制造的互連圖案形成的硬掩模方案途徑能夠?qū)D案以最緊密的最佳尺寸控制轉(zhuǎn)印到底層中。

隨著技術(shù)節(jié)點進步到納米技術(shù)，金屬硬掩模材料例如TiN用于在圖案蝕刻過程期間對低k材料獲得更好的蝕刻選擇性、更好的圖案保持和輪廓控制。

已經(jīng)開發(fā)了從襯底撤回或除去這些類型的金屬硬掩模的組合物。

以下專利是代表性的。

US2013/0157472描述了包含Cl^-或Br^-、氧化劑和可能的Cu腐蝕抑制劑的組合物用于清潔含有低k電介質(zhì)和Cu的襯底以及用于蝕刻 TiN或TiNxOy硬掩模和鎢。所述組合物通常包含6％過氧化氫作為氧化劑和二甘醇胺以將pH調(diào)節(jié)到7。

US 2009/0131295 A1描述了在pH 1-8下利用酸性或堿性氟化物或二氟化物在等離子體蝕刻之后從TiN除去硬掩模殘留物(通常含 TiF)。

US7479474 B2描述了包含H₂SiF₆或HBF₄的清潔組合物以在包含低K電介質(zhì)的襯底中減少氧化物蝕刻。

WO 2013/101907 A1描述了包含包括六氟硅酸和六氟鈦酸鹽的蝕刻劑、包括高價金屬的至少一種氧化劑、過氧化物或高氧化態(tài)物質(zhì)、以及至少一種溶劑的組合物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及相對于存在的金屬導體層和低k電介質(zhì)層選擇性地蝕刻硬掩模層和/或蝕刻殘留物的組合物、體系和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及相對于鎢、銅和低k電介質(zhì)層(包括硅電介質(zhì)和鋁電介質(zhì))選擇性地蝕刻氮化鈦硬掩模和/或蝕刻殘留物的組合物、體系和方法。

在一個方面，用于從包含Cu、W、低k電介質(zhì)材料和氮化鈦(TiN 或TiNxOy；其中x＝0至1.3和y＝0至2)的半導體器件選擇性地除去氮化鈦的水性組合物，所述組合物包含：

弱配位陰離子，具有高度分散在它的整個結(jié)構(gòu)中的負電荷；

胺鹽緩沖劑；

至少兩種非氧化性痕量金屬離子；和

其余是選自水、二醇、丙二醇、乳酸、乙酸、環(huán)丁砜類(sulfolanes)、二甲亞砜、烷基砜及其組合的溶劑；

其中所述水性組合物(1)不包含非環(huán)境氧化劑(non-ambient oxidizer)；(2)暴露于空氣；和(3)具有小于7的pH。

在另一個方面，從微電子器件的表面選擇性除去氮化鈦(TiN或 TiNxOy；其中x＝0至1.3和y＝0至2)的體系，所述體系包括：

包含Cu、W、低k電介質(zhì)材料和氮化鈦的半導體器件；