[發明專利]一種等離子體刻蝕殘留物清洗液

在審

• 申請號: 201911407714.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113130292A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 肖林成;劉兵;彭洪修;張維棚;趙鵬
• 申請（專利權）人: 安集微電子科技（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/311;C09K13/00
• 代理公司: 北京大成律師事務所 11352
• 代理人: 李佳銘;王芳

本發明提供一種等離子體刻蝕殘留物清洗液，包括氧化劑、pH調節劑、穩定劑、有機酸銨鹽、金屬緩蝕劑、以及水。本發明提供了一種等離子體刻蝕殘留物清洗液，可有效去除晶圓清洗過程中的等離子體刻蝕殘留物，并且，在金屬孔道中的殘留物少；對氮化鈦的刻蝕具有高選擇性，能夠高效去除氮化鈦硬掩模；并且在高轉速單片機清洗中對金屬材料和非金屬材料以及Low?k介質材料均有較小的腐蝕速率；操作窗口較大；本申請的清洗液中不含氟，即使是小于14nm的晶圓也不會影響其電性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造過程中的晶圓清洗液領域，尤其涉及一種等離子體刻蝕殘留物清洗液。

背景技術

晶圓清洗是集成電路制程中重復次數最多的工序，清洗效果的好壞較大程度地影響芯片制程及積體電路特性等質量問題。清洗液使用的各種化學品處理不當就會嚴重污染環境，清洗次數繁多消耗大量的化學品和水。面對刻線更細、集成度更高的IC制程，人們還在研究更有效的清洗方案。光致抗蝕劑掩模通常用于半導體工業中以將諸如半導體或電解質材料形成圖案。在一種應用中，將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。雙鑲嵌工藝涉及在金屬導體層如銅(Cu)層上面的低介電常數(Low-k，或低k)介電層上形成光致抗蝕劑掩模。然后根據光致抗蝕劑掩模對 Low-k介電層進行刻蝕以形成通道和/或開槽以露出金屬導體層。通常使用兩個平板印刷對通常稱作雙鑲嵌結構的通道和開槽進行限定。然后將光致抗蝕劑掩模從Low-k介電層去除，然后將導電材料沉積入通道和/或開槽以形成互聯。

隨著微電子器件尺寸的下降，實現通道和開槽的臨界尺寸變得更加困難。在半導體制造領域中使用金屬銅、Low-k介質材料越來越多。尤其是銅雙大馬士革工藝越來越廣泛的情況下，尋找能夠有效去除刻蝕殘留物的同時又能保護Low-k介質材料、非金屬材料和金屬材料的清洗液就越來越重要。同時隨著半導體制程尺寸越來越小，清洗方式也越來越廣泛的使用到高速旋轉單片清洗。由此，使用金屬硬掩模以提供通道和開槽更好的輪廓控制。金屬硬掩模由鈦或氮化鈦制成，并在形成雙鑲嵌結構的通道和/或開槽之后通過濕蝕刻法去除，其具體步驟一般為清洗液清洗/漂洗/去離子水漂洗。在此過程中，只能除去殘留的聚合物光阻層和無機物，而不能攻擊損害金屬層。關鍵的是，濕蝕刻法使用去除化學品，其有效去除金屬硬掩模和/或光抗蝕劑蝕刻殘余物而不影響下面的金屬導電層和Low-k介電材料。換言之，需要去除化學品對金屬導電層和Low-k介電層具有較高的選擇性。

國內外對于半導體清洗液的報道較多，US20150027978A1公開了高選擇蝕刻TiN，主要通過加入銨鹽以及雙氧水的分解來提高TiN的蝕刻速率，加入5-甲基苯并三氮唑抑制銅的腐蝕，添加氟化銨來提高清洗能力。此配方雖然對銅有很好地保護，但是5-甲基苯并三氮唑會吸附在晶圓表面，難以脫附，會對電性能造成較大影響。WO201603729A1在此基礎上做了進一步的研究，公開了一種通過氟硅酸、碘酸銨、氧化釩、釩酸銨等來調整金屬和非金屬的蝕刻速率，此方法可以進一步提高TiN的蝕刻速率，對銅也有很好的保護，但是仍然沒有解決晶圓表面緩蝕劑吸附的問題，并且引入了新的金屬離子，從而影響電性能，也沒有解決在高速旋轉下清洗液對金屬腐蝕的控制情況。US20179546321B2公開的配方中有含氟組分、有機或無機酸等，可以較好地解決晶圓表面吸附問題，但是對厚 TiN硬掩模難以徹底去除，蝕刻不完全，清洗不干凈，影響電性能。最新報道中，美國EKC 公司在專利US10155921B2中公開了一種通過氧化劑、羧酸鹽以及金屬緩蝕劑來去除氮化鈦，同時兼容銅和低k介電材料的方法。以雙氧水作為氧化劑，吡咯、吡唑、吲唑及其衍生物作為金屬緩蝕劑，配合以銨鹽作為氮化鈦蝕刻增強劑，在pH值7～12的環境下， 20～60℃條件下選擇性去除硬掩模及其殘留物而不影響下面的金屬導電層和低k介電層，這樣可以獲得更好的剖面控制。專利中明確闡述產品中不含氟，這樣產品的清洗效果較差，特別對于14nm及更小技術節點的晶圓來說，很大程度上影響電性能。

發明內容