[發(fā)明專利]一種用于選擇性移除氮化鈦硬掩模和/或蝕刻殘留物的組合物

在審

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• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN110095952A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹立志;王新龍;支肖瓊;楊玉川;周友
• 申請（專利權(quán)）人: 張家港奧擎電子化學(xué)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G03F7/42
• 分類號: G03F7/42
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 肖威;劉金輝

本發(fā)明公開了一種用于選擇性移除氮化鈦硬掩模和/或蝕刻殘留物的組合物，其包含氧化劑、多胺化合物、銨鹽和腐蝕抑制劑。本發(fā)明組合物可有效移除氮化鈦硬掩模和/或蝕刻殘留物，而不對半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)上暴露的金屬銅和介電材料(即低k材料)產(chǎn)生明顯腐蝕。此外，本發(fā)明的移除組合物可在比較大的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮作用，具有較大的操作窗口。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于在銅金屬導(dǎo)體和低k介電材料暴露的情況下從晶片上選擇性地移除氮化鈦硬掩模和/或光致抗蝕劑蝕刻殘留物的組合物及其用途，以及使用所述組合物來移除氮化鈦硬掩模和/或蝕刻殘留物的方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體工藝制程中，在后段(BEOL)IC制程(即雙鑲嵌制程)期間，在形成通道和溝槽時使用各種掩模來形成圖案，以獲得在干蝕刻步驟期間對低介電常數(shù)的介電材料的高選擇性。光致抗蝕劑掩模通常用于半導(dǎo)體工業(yè)中以將諸如半導(dǎo)體或電介質(zhì)的材料形成圖案。光致抗蝕劑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聯(lián)。雙鑲嵌工藝涉及在金屬導(dǎo)體層如銅層的低k介電層上形成光致抗蝕劑掩模。然后根據(jù)光致抗蝕劑掩模對低k介電層進行蝕刻以形成通道和/或溝槽，從而露出金屬導(dǎo)體層。等離子干蝕刻通常用于銅半導(dǎo)體晶片制程中，以在低介電常數(shù)材料存在下在銅雙鑲嵌制造工藝中蝕刻出垂直側(cè)壁溝槽以及用銅做互連通道。

隨著先進半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點的發(fā)展，45nm及更小技術(shù)節(jié)點對通道與溝槽的精準(zhǔn)蝕刻控制更具挑戰(zhàn)性，實現(xiàn)通道和溝槽的臨界尺寸變得更加困難。使用金屬硬掩模可以提供對通道和溝槽的更好輪廓控制。金屬硬掩模主要由氮化鈦制成，并且在形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的通道和/或溝槽之后通過濕蝕刻法除去。除了用濕法蝕刻移除氮化鈦硬掩模之外，還必須移除在蝕刻期間在側(cè)壁上所產(chǎn)生的聚合物殘留物以及在通道底部處所產(chǎn)生的顆粒或聚合物殘留物。

移除側(cè)壁上的聚合物殘留物以及通道底部處的顆粒或聚合物殘留物所需的時間取決于殘留物的性質(zhì)、產(chǎn)生殘留物的制程(加熱、交聯(lián)、蝕刻、焙燒和/或灰化)以及是否使用批量或單一晶片移除制程。一些殘留物可在非常短的時間段內(nèi)移除，而一些殘留物則需要遠遠更長的移除制程。

在與移除組合物接觸期間內(nèi)，移除組合物與低介電常數(shù)材料以及銅導(dǎo)體二者的相容性是期望的特性。低介電常數(shù)的電介質(zhì)可能在濕法蝕刻移除氮化鈦硬掩模制程中受損，表現(xiàn)出蝕刻，孔隙率或尺寸變化，以及介電特性的最終變化。銅的受損則表現(xiàn)在銅的過度腐蝕以及銅表面的粗糙度增加。

CN105683336A公開了一種組合物，所述組合物能選擇性移除氮化鈦和/或光致抗蝕劑的蝕刻殘留物，并且不腐蝕金屬導(dǎo)電材料和絕緣材料。所述組合物包含至少一種氧化劑、至少一種蝕刻劑、至少一種金屬腐蝕抑制劑、至少一種螯合劑和至少一種溶劑。

CN106226991A公開了一種用于從28/20nm圖案晶片移除PVD TiN硬掩模的組合物。所述組合物使用過氧化物作為氧化劑在微堿性條件下移除PVD TiN硬掩模。所述組合物包含1-20wt％過氧化物、1-5wt％堿、0.1-1wt％弱酸、0.5-2wt％銨鹽、25-5000ppm腐蝕抑制劑或1-15wt％長鏈或混合的烷基氫氧化銨、10-5000ppm長鏈有機胺或多烷基胺，和余量的溶劑。

CN105612599A公開了一種用于從半導(dǎo)體基板上相對于低介電材料選擇性移除基本上由TiN、TaN、TiNxOy、TiW、W、Ti以及Ti和W的合金組成的硬掩模的移除組合物。所述組合物包含：(a)0.1重量％至90重量％的氧化劑；(b)0.0001重量％至50重量％的羧酸鹽；以及(c)補足100重量％的所述移除組合物的所述剩余部分，包括去離子水。所述移除組合物還包含至少一種堿、至少一種酸或其混合物。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點的持續(xù)縮小以及對高良率與可靠設(shè)備性能的相應(yīng)要求，半導(dǎo)體晶片制程需要開發(fā)更加有效的組合物以期實現(xiàn)對氮化鈦硬掩模和/或蝕刻殘留物的更高選擇性移除以及增強對介電材料和導(dǎo)電金屬的保護。

發(fā)明內(nèi)容