[發(fā)明專利]一種含氟清洗液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611070472.X
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN108121175B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何春陽(yáng);趙鵬;劉兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安集微電子科技（上海）股份有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/42
• 分類號(hào): G03F7/42
• 代理公司: 北京大成律師事務(wù)所 11352
• 代理人: 李佳銘

本發(fā)明公開了一種含氟清洗液，其含有：氟化物、有機(jī)胺、有機(jī)溶劑、水和肼及其衍生物。本發(fā)明的清洗液清洗能力強(qiáng)，可有效去除半導(dǎo)體制程過(guò)程中等離子刻蝕殘留物，尤其是在銅馬士革工藝中灰化后的殘留物，并且在高轉(zhuǎn)速單片機(jī)清洗中對(duì)非金屬材料(如氮氧化硅和低介質(zhì)材料)和金屬材料(如Cu)等有較小的腐蝕速率，適用于批量浸泡式、批量旋轉(zhuǎn)噴霧式清洗方式，尤其適用于高轉(zhuǎn)速單片旋轉(zhuǎn)式的清洗方式，克服了傳統(tǒng)清洗液銅腐蝕抑制的缺陷，在半導(dǎo)體晶片清洗等微電子領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元器件清洗液領(lǐng)域，尤其涉及一種含氟清洗液。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體元器件制造過(guò)程中，光阻層的涂敷、曝光和成像對(duì)元器件的圖案制造來(lái)說(shuō)是必要的工藝步驟。在圖案化的最后(即在光阻層的涂敷、成像、離子植入和蝕刻之后)進(jìn)行下一工藝步驟之前，光阻層材料的殘留物需徹底除去。在摻雜步驟中離子轟擊會(huì)硬化光阻層聚合物，因此使得光阻層變得不易溶解從而更難于除去。

目前，在半導(dǎo)體制造工業(yè)中一般使用兩步法(干法灰化和濕蝕刻)除去這層光阻層膜。第一步利用干法灰化除去光阻層(PR)的大部分。第二步利用緩蝕劑組合物濕蝕刻/清洗工藝除去剩余的光阻層，其具體步驟一般為清洗液清洗/漂洗/去離子水漂洗。在此過(guò)程中，要求只除去殘留的聚合物光阻層和無(wú)機(jī)物，而不能攻擊損害金屬層。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)水平的提高以及電子器件尺寸的降低，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中使用金屬銅、low-k介質(zhì)材料越來(lái)越多。尤其是銅雙大馬士革工藝越來(lái)越廣泛的情況下，尋找能夠有效去除刻蝕殘留物的同時(shí)又能保護(hù)low-k介質(zhì)材料、非金屬材料和金屬材料的清洗液就越來(lái)越重要。同時(shí)隨著半導(dǎo)體制程尺寸越來(lái)越小，清洗方式也越來(lái)越廣泛的使用到高速旋轉(zhuǎn)單片清洗，因此對(duì)金屬和非金屬材料的腐蝕控制也越來(lái)越嚴(yán)格，開發(fā)能夠適用于批量浸泡式、批量旋轉(zhuǎn)噴霧式清洗方式，尤其適用于高轉(zhuǎn)速單片旋轉(zhuǎn)式的清洗方式的清洗液是亟待解決的問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)中典型的清洗液有以下幾種：胺類清洗液，半水性胺基(非羥胺類)清洗液以及氟化物類清洗液。其中，前兩類清洗液主要應(yīng)用在金屬鋁線的清洗工藝中，該清洗液需要在高溫下清洗，一般在60℃到80℃之間，存在對(duì)金屬的腐蝕速率較大的問(wèn)題。而現(xiàn)有的氟化物類清洗液雖然能在較低的溫度(室溫到50℃)下進(jìn)行清洗，但仍然存在著各種各樣的缺點(diǎn)。例如，不能同時(shí)控制金屬和非金屬基材的腐蝕，清洗后容易造成通道特征尺寸的改變，從而改變半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；采用傳統(tǒng)苯并三氮唑作金屬銅的腐蝕抑制劑，雖然金屬銅的蝕刻速率較小，但是傳統(tǒng)唑類腐蝕抑制劑(BTA)不僅難以降解對(duì)生物體系不環(huán)保，而且在清洗結(jié)束后容易吸附在銅表面，導(dǎo)致集成電路的污染，會(huì)引起電路內(nèi)不可預(yù)見的導(dǎo)電故障；有些現(xiàn)有技術(shù)避開傳統(tǒng)唑類使用能夠控制銅腐蝕和表面吸附的抑制劑，但是存在黏度表面張力大清洗效果不理想的問(wèn)題。

US6，387，859公開了含氟同時(shí)含有羥胺的清洗液，使用苯并三氮唑類(BTA)作為銅的腐蝕抑制劑，雖然保護(hù)效果較好，仍然未能解決表面吸附的問(wèn)題，也沒(méi)有解決在高速旋轉(zhuǎn)下清洗液對(duì)金屬腐蝕在控制情況。US5,972,862公開了含氟物質(zhì)的清洗組合物，其包括含氟物質(zhì)、無(wú)機(jī)或有機(jī)酸、季銨鹽和有機(jī)極性溶劑，pH為7～11，由于其清洗效果不是很穩(wěn)定，存在多樣的問(wèn)題。US6，224，785公開了一種對(duì)銅有極低腐蝕的含氟清洗組合物，盡管該清洗液對(duì)銅的保護(hù)非常優(yōu)良，不存在腐蝕抑制表面吸附問(wèn)題，但是其清洗液的粘度與表面張力都很大，從而影響清洗效果，業(yè)界使用中也常常存在球形顆粒(ball defect)的問(wèn)題。

因此，為了克服現(xiàn)有清洗液的缺陷，適應(yīng)新的清洗要求，比如保護(hù)低介電材料、環(huán)境更為友善、克服金屬腐蝕抑制劑表面吸附、低缺陷水平、低刻蝕率以及適用于高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)洗清方式等，亟待尋求新的清洗液。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種不含有羥胺及氧化劑含氟清洗液，該清洗液清洗能力強(qiáng)，可有效去除半導(dǎo)體制程過(guò)程中等離子刻蝕殘留物，尤其是在銅馬士革工藝中灰化后的殘留物，并且在高轉(zhuǎn)速單片機(jī)清洗中對(duì)非金屬材料(如氮氧化硅和低介質(zhì)材料)和金屬材料(如Cu)等有較小的腐蝕速率。