[發明專利]非水性鎢相容性金屬氮化物選擇性蝕刻劑和清潔劑

有效

• 申請號: 201780019489.9
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN109642159B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: C-p·S·許;S·C-y·邱;C-h·W·韋;M·Y·吳
• 申請（專利權）人: 安萬托特性材料有限公司
• 主分類號: C09K13/08
• 分類號: C09K13/08;C11D7/50
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平;黃海波

因此，本文提供了一種新型酸性氟化物活化的清潔化學品。本發明包括新型酸性氟化物活化的、獨特的基于有機溶劑的微電子選擇性蝕刻劑/清潔劑組合物，其具有高金屬氮化物蝕刻和廣泛、優異的相容性(包括與鎢(W)和低k材料)。其不使用W不相容性氧化劑如過氧化氫或產生顆粒的腐蝕抑制劑。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年3月24日提交的美國臨時申請序列號62/312,689的優先權，所述臨時申請通過引用并如本文。

背景技術

本發明涉及用于在金屬導體和絕緣體材料(即低k電介質)存在下選擇性地清潔和蝕刻微電子基材(包括金屬氮化物和/或光刻膠蝕刻殘留物)的組合物和方法。

微電子和納米電子器件生產的最新進展導致需要新的剝離和清潔組合物，其具有前段制程(FEOL)和后段制程(BEOL)二者的剝離或清潔能力。迄今為止通常使用的清潔組合物已被發現不適用于微電子或納米電子平臺生產中所使用的新材料。先前使用的剝離或清潔組合物過于具有侵蝕性和/或不夠具有選擇性。用于生產這些新型微電子或納米電子器件的新用材料為諸如以下材料：低_-k(3)和高_-k(20)和多孔電介質、銅敷金屬、含氟聚合物抗反射涂層(ARC)、特殊硬質掩模(如由Ti和TiN構成的那些)、Si/Ge或Ge的應變晶片、以及金屬蓋層(如CoWP和CoWB的那些)。這些新材料給設備制造商帶來了新的困難挑戰。

例如，光刻膠掩模通常用于半導體工業中以圖案化諸如半導體或電介質的材料。在一種應用中，光刻膠掩模用于雙鑲嵌工藝中以在微電子器件的后端金屬化中形成互連。雙鑲嵌工藝涉及在覆蓋金屬導體層(如銅層)的低k介電層上形成光刻膠掩模。然后根據該光刻膠掩模蝕刻低k介電層，以形成暴露金屬導體層的通孔和/或溝槽。通常稱為雙鑲嵌結構的通孔和溝槽通常使用兩個光刻步驟來定義。然后在將導電材料沉積到通孔和/或溝槽中以形成互連之前，從低k介電層去除該光刻膠掩模。

隨著微電子器件尺寸的減小，實現通孔和溝槽的臨界尺寸變得更加困難。因此，將金屬硬掩模用于提供對通孔和溝槽的更好的輪廓控制。金屬硬掩模可以由鈦或氮化鈦制成，并且在形成雙鑲嵌結構的通孔和/或溝槽之后通過濕蝕刻工藝去除。重要的是，濕蝕刻工藝使用去除化學品，所述去除化學品有效地去除金屬硬掩模和/或光刻膠蝕刻殘留物而不影響下面的金屬導體層和低k電介質材料。換言之，要求去除化學品對金屬導體層和低k介電層具有高選擇性。

盡管它們很受歡迎，但特別是當使用基于酸性氟化物的化學品作為選擇性金屬氮化物蝕刻時存在許多困難。這樣的清潔劑和蝕刻劑具有廣泛的基材和金屬(包括W和低k介電材料)相容性是特別重要的；特別是對使用金屬氮化物如氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)和氮化鎢(WN)而言。

目前的金屬氮化物蝕刻化學品包括例如基于堿性過氧化氫的化學品(例如5:1:1的H₂O-30％NH₄OH-30％H₂O₂)。然而，這樣的組合物是W不相容的。基于氫氟酸的化學品如10:1或100:1稀釋的HF水溶液。然而，它們具有非常低的TiN蝕刻速率和與普通基材如氧化硅(例如TEOS)的不良基材相容性。

大多數金屬氮化物蝕刻技術是水基配方。通常使用腐蝕抑制劑。它們均具有以下一個或多個缺點：低金屬氮化物蝕刻速率、由組合物產生顆粒(可能涉及腐蝕抑制添加劑)以及與基材或敷金屬(metallization)(包括W)的不良或有限相容性。

因此，本發明的一個目的是提供用于清潔和蝕刻微電子基材的改進的組合物和方法。希望提供具有高金屬氮化物蝕刻和廣泛、優異的相容性(包括與(W)和低k電介質材料)的組合物。我們的發明描述了用于先進技術節點中的微電子器件制造的酸性金屬氮化物選擇蝕刻劑/清潔劑

發明內容