[發(fā)明專利]半導(dǎo)體元件的清洗用液體組合物及半導(dǎo)體元件的清洗方法、以及半導(dǎo)體元件的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610867835.6
• 申請(qǐng)日: 2016-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN106952803B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 青山公洋;田島恒夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱瓦斯化學(xué)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01L21/311
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元件的清洗用液體組合物及半導(dǎo)體元件的清洗方法、以及半導(dǎo)體元件的制造方法。提供在半導(dǎo)體元件制造中抑制銅或銅合金、鈷或鈷合金的損傷、并且將氮化鈦硬掩模去除的清洗用液體組合物及使用其的清洗方法、以及半導(dǎo)體元件的制造方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造中使用的清洗用液體組合物包含1～30質(zhì)量％的過氧化氫、0.01～1質(zhì)量％的氫氧化鉀、0.0001～0.05質(zhì)量％的氨基多亞甲基膦酸、0.00005～0.5質(zhì)量％的具有13族元素的化合物、以及水。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制造工序中使用的半導(dǎo)體元件的清洗用液體組合物、使用其的半導(dǎo)體元件的清洗方法、以及半導(dǎo)體元件的制造方法。

背景技術(shù)

在高集成化的半導(dǎo)體元件的制造中，通常在硅晶圓等元件上形成作為導(dǎo)電用布線原材料的金屬膜等導(dǎo)電薄膜、以進(jìn)行導(dǎo)電薄膜間的絕緣為目的的層間絕緣膜后，在其表面上均勻涂布光致抗蝕劑而設(shè)置感光層，對(duì)其實(shí)施選擇性的曝光和顯影處理，制成期望的光致抗蝕圖案。接著，將該光致抗蝕圖案作為掩模對(duì)層間絕緣膜實(shí)施干蝕刻處理，由此在該薄膜上形成期望的圖案。然后，通常采用如下一系列的工序進(jìn)行：利用基于氧等離子體的灰化、清洗液等將光致抗蝕圖案和因干蝕刻處理產(chǎn)生的殘?jiān)?以下稱為“干蝕刻殘?jiān)?完全去除。

近年來，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的微細(xì)化推進(jìn)，信號(hào)傳輸延遲已經(jīng)支配高速運(yùn)算處理的極限。因此，層間絕緣膜從硅氧化膜向低介電常數(shù)層間絕緣膜(相對(duì)介電常數(shù)小于3的膜。以下稱為“低介電常數(shù)層間絕緣膜”)的轉(zhuǎn)變推進(jìn)。另外，在形成0.2μm以下的圖案的情況下，對(duì)于膜厚1μm的光致抗蝕劑而言，圖案的長寬比(光致抗蝕膜厚除以光致抗蝕劑線寬度而得到的比值)變得過大、產(chǎn)生圖案倒塌等問題。為了解決該問題，有時(shí)使用如下的硬掩模法：在實(shí)際希望形成的圖案與光致抗蝕膜之間插入鈦(Ti)系、硅(Si)系的膜(以下稱為硬掩模)，暫時(shí)通過干蝕刻將光致抗蝕圖案轉(zhuǎn)印到硬掩模上并將光致抗蝕劑去除，然后將該硬掩模作為蝕刻掩模，通過干蝕刻在實(shí)際希望形成的膜上轉(zhuǎn)印圖案。該方法能夠更換蝕刻硬掩模時(shí)的氣體和蝕刻實(shí)際希望形成的膜時(shí)的氣體、能夠選擇在蝕刻硬掩模時(shí)光致抗蝕劑與硬掩模的選擇比、在蝕刻實(shí)際的膜時(shí)確保硬掩模與實(shí)際上蝕刻的膜的選擇比的氣體，因此具有能夠極力減少給實(shí)際的膜帶來的損傷、形成圖案的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)而，由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的微細(xì)化的推進(jìn)，金屬布線的電流密度增大，因此電流在金屬布線材料中流動(dòng)時(shí)，更強(qiáng)烈要求針對(duì)金屬布線材料移動(dòng)從而能夠在金屬布線上產(chǎn)生孔的電遷移(electromigration)的對(duì)策。作為其對(duì)策，有在銅布線上以帽金屬(cap metal)的形式形成鈷、鈷合金的方法，如專利文獻(xiàn)1所記載的使用鈷、鈷合金作為金屬布線材料的方法。因此不僅現(xiàn)有的銅布線成為抑制損傷的對(duì)象，鈷、鈷合金也成為抑制損傷的對(duì)象。

因此，要求在半導(dǎo)體元件制造中抑制銅或銅合金及鈷或鈷合金的損傷、并且將硬掩模去除的方法。對(duì)此，提出了各種技術(shù)。

專利文獻(xiàn)2中提出了利用包含過氧化氫、氨基多亞甲基膦酸類、氫氧化鉀及水的清洗用組合物的清洗方法。

專利文獻(xiàn)3中提出了在水性介質(zhì)中含有選自由氨、具有氨基的化合物及具有含有氮原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物組成的組中的至少1種和過氧化氫、且pH超過8.5的蝕刻用組合物。

專利文獻(xiàn)4中提出了如下清洗用組合物，其包含選自由二甲基哌啶酮、砜類及環(huán)丁砜類等組成的組中的極性有機(jī)溶劑；選自由四烷基氫氧化銨、氫氧化膽堿、氫氧化鈉及氫氧化鉀等組成的組中的堿性鹽；水；以及選自由反式-1,2-環(huán)己二胺四乙酸、乙烷-1-羥基-1,1-二膦酸鹽及乙二胺四(亞甲基膦酸)等組成的組中的螯合劑或金屬絡(luò)合劑。

專利文獻(xiàn)5中提出了用70℃以上的硫酸水溶液進(jìn)行清洗從而將氮化鈦(TiN)膜去除、不蝕刻硅化鈷(Cobalt disilicide)的半導(dǎo)體元件的清洗方法。

專利文獻(xiàn)6中提出了包含六氟硅酸化合物和氧化劑的蝕刻液。

專利文獻(xiàn)7中提出了包含鹽酸等鹵素化合物、氧化劑、以及選自含氮雜芳香族化合物和季鎓化合物等的金屬層防蝕劑的蝕刻液。