[發明專利]氮化鈦硬掩膜和蝕刻殘留物的去除

有效

• 申請號: 201510435139.3
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105295924B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: W·J·小卡斯特爾;稻岡誠二;劉文達;陳天牛
• 申請（專利權）人: 弗薩姆材料美國有限責任公司
• 主分類號: C09K13/12
• 分類號: C09K13/12;C09K13/00;C23F1/26;H01L21/027;H01L21/033
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 吳亦華,徐志明

相關申請的交叉引用

本專利申請要求2014年7月24日提交的62/028,539號美國臨時專利申請的優先權。

發明背景

隨著尺度持續到甚至更小的特征尺寸，集成電路(IC)的可靠性在IC制造技術中被越來越多地關注。跡線互補故障機制對器件性能和可靠性的影響對于集成方案、互連材料和工藝流程具有更多的需求。需要最佳的低k介電材料及其相關的沉積、圖案光刻、蝕刻和清潔以形成雙鑲嵌互連圖案。互連圖案晶片制造的硬掩膜設計途徑是用最嚴格的最佳尺寸控制將圖案轉移至下層的能力。

隨著技術節點發展至納米技術，金屬硬掩膜材料例如TiN被用來在圖案蝕刻過程中獲得相對低k材料的更好的蝕刻/去除選擇性、更好的圖案保留和輪廓控制。

已經開發了制劑來從基板撤回或去除這些類型的金屬硬掩膜。

下列專利是有代表性的。

US2013/0157472描述的制劑包含Cl^-，或Br^-、氧化劑和潛在的Cu腐蝕抑制劑來清潔含低k電介質和Cu的襯底和蝕刻TiN或TiNxOy硬掩膜和鎢。該制劑通常包含6％過氧化氫作為氧化劑和包含二甘醇胺以調節pH至>7。

US 2009/0131295 A1描述了使用酸性或堿性氟化物或二氟化物在pH 1-8下TiN等離子體蝕刻后去除硬掩膜殘留物(一般含有TiF)。

US7479474 B2描述了清潔制劑，其包含H₂SiF₆或HBF₄以減少在包含低K電介質的襯底中的氧化物蝕刻。

WO 2013/101907 A1描述了包含蝕刻劑(包括六氟硅酸和六氟鈦酸鹽)、至少一種氧化劑(包括高價金屬、過氧化物或高氧化態物質)和至少一種溶劑的制劑。

發明簡述

本發明涉及用于相對于存在的金屬導體層和低k介電層選擇性蝕刻硬掩膜層和/或蝕刻殘留物的組合物、系統和方法。更具體地，本發明涉及一種用于相對于鎢、銅和低k介電層選擇性蝕刻氮化鈦硬掩膜和/或蝕刻殘留物的組合物、系統和方法。

在一個方面，用于從包含TiN或TiNxOy和選自于Cu、W、低-k介電材料及其組合的第二材料的半導體器件選擇性地去除氮化鈦(TiN或TiNxOy；其中x＝0至1.3且y＝0至2)的組合物，該組合物包含：

具有高度分散在其整個結構中的負電荷的弱配位陰離子；

胺鹽緩沖劑；

非氧化性微量金屬離子(non-oxidizing trace metal ion)；

非環境微量氧化劑(non-ambient trace oxidizer)；和

其余為選自于水、環丁砜、二甲基硫醚、乳酸、二醇和它們的混合物的溶劑；

其中

該組合物不含過氧化氫；

該組合物暴露于空氣；

該組合物的pH<4，優選<2，更優選<1.5；以及

該組合物提供的TiN或TiNxOy相對于第二材料的去除選擇性>1:1。

在另一方面，用于從微電子器件的表面選擇性地去除氮化鈦(TiN或TiNxOy，其中x＝0至1.3且y＝0至2)的系統，包括：

包含TiN或TiNxOy和選自于Cu、W、低k介電材料以及它們的組合的第二材料的半導體器件，

用于從半導體器件選擇性地去除TiN或TiNxOy的組合物，該組合物包含：

弱配位陰離子；

胺鹽緩沖劑；

非氧化性微量金屬離子；

非環境微量氧化劑；和

其余為選自于水、環丁砜、二甲基硫醚、乳酸、二醇和它們的混合物的溶劑；

其中

該組合物不含過氧化氫；

該組合物暴露于空氣；

該組合物的pH<4，優選<2，更優選<1.5；和

該組合物提供的TiN或TiNxOy相對于第二材料的去除選擇性>1:1。

和

其中TiN或TiNxOy與該組合物直接接觸，并且如果第二材料是W，則TiN或TiNxOy不與W直接接觸。

在另一個方面，選擇性地去除氮化鈦(TiN或TiNxOy，其中x＝0至1.3且y＝0至2)的方法，包括：