用於去除銅的氧化物蝕刻殘餘物和防止銅電沉積的含水酸性製劑的製作方法
2023-10-05 01:04:24
專利名稱：用於去除銅的氧化物蝕刻殘餘物和防止銅電沉積的含水酸性製劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及適用於去除銅的氧化物蝕刻殘餘物和防止銅電沉積的微電子清潔組合物，且涉及使用該組合物清潔微電子襯底的方法。該組合物和方法特別有用於清潔光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革(Cu-dual damascene)微電子結構。
背景技術：
現有的微電子結構使用具有二氧化矽電介質的鋁合金用於集成電路中的互連繫統。多種清潔組合物被開發且可在後道(BEOL)令人滿意地從該微電子襯底清潔蝕刻後殘餘物。然而，由於需要越來越小的幾何形狀以滿足增加的速度和集成密度的需要，這些鋁/ 二氧化矽互連繫統已顯示不適宜了。因此，已經開發出具有低_k電介質的銅-雙大馬士革結構代替鋁/二氧化矽互連件。然而，這些Cu-雙大馬士革互連結構對BEOL清潔步驟提出了整套新的參數和問題。例如，當使用非常稀的基於HF的酸性水溶液在矽襯底上產生蝕刻後Cu-雙大馬士革結構時，表面的任何CuOx和Cu (OH) 2膜或殘餘物溶於酸性氟化物環境，從而根據以下反應式在溶液中產生大量的銅(Cu2+)離子。
權利要求
1.用於清潔Cu-雙大馬士革微電子結構的含水酸性清潔組合物，該組合物包含以下的製劑(a)約68. 45% 至約 98. 95%水;(b)約0.3%至約8%重量的至少一種烷醇胺或氨基苯酚；(c)約0.至約2%的至少一種金屬螯合劑；(d)約0.05%至約1. 6%的至少一種四烷基氟化銨；(e)約0.至約5%的氟化氫；和(f)任選從大於0%至約15%的至少一種非離子表面活性劑，其包含環氧乙烷鏈或環氧乙烷/乙二醇鏈；其中該百分比為基於製劑總重量的重量百分比，且該組合物具有的PH為約4至約5. 5。
2.權利要求1所述的含水酸性清潔組合物，其包含以下的製劑(a)約69. 46% 至約 89. 5%水;(b)約3%至約8%重量的至少一種烷醇胺或氨基苯酚；(c)約至約2%的至少一種金屬螯合劑；(d)約0.5%至約1. 6%的至少一種四烷基氟化銨；(e)約至約5%的氟化氫；和(f)任選約5%至約15%的至少一種非離子表面活性劑，其包含環氧乙烷鏈或環氧乙烷/乙二醇鏈。
3.權利要求1所述的含水酸性清潔組合物，其包含以下的製劑(a)約96. 86% 至約 98. 95%水;(b)約0.3%至約0. 8%重量的至少一種烷醇胺或氨基苯酚；(c)約0.至約0. 2%的至少一種金屬螯合劑；(d)約0.05%至約0. 16%的至少一種四烷基氟化銨；(e)約0.至約0. 5%的氟化氫；和(f)任選從大於0%至約1.5%的至少一種非離子表面活性劑，其包含環氧乙烷鏈或環氧乙烷/乙二醇鏈。
4.權利要求3所述的含水酸性清潔組合物，其中該清潔組合物在製劑中另外包含還原劑，其量為約0. 5%至約20%重量，基於製劑中其它組分的總重量。
5.權利要求1所述的含水酸性清潔組合物，其中所述製劑包含水、單乙醇胺、1，2_環己烷二胺四乙酸、四甲基氟化銨、HF和下式的表面活性劑
6.權利要求2所述的含水酸性清潔組合物，其中所述製劑包含水、單乙醇胺、1，2_環己烷二胺四乙酸、四甲基氟化銨、HF和下式的表面活性劑
7.權利要求3所述的含水酸性清潔組合物，其中所述製劑包含水、單乙醇胺、1，2_環己烷二胺四乙酸、四甲基氟化銨、HF和下式的Surfynol 465表面活性劑
8.權利要求3所述的含水酸性清潔組合物，其中所述製劑中的還原劑包括抗壞血酸t
9.權利要求5所述的含水酸性清潔組合物，其中該製劑包含(a)約78%水;(b)約3.85%單乙醇胺；(c)約1.87%的1，2-環己烷二胺四乙酸；(d)約0.77%四甲基氟化銨；(e)約1. 2%的 HF ；禾口(f)約14.3%的下式的Surfyno 1 465表面活性劑
10.權利要求7所述的含水、酸性清潔組合物，其中該製劑包含(a)約98%水;(b)約0.35%單乙醇胺；(c)約0.17%的1，2-環己烷二胺四乙酸；(d)約0.07%四甲基氟化銨；(e)約0. 11% 的 HF ；和(f)約1.3%的下式的Surfynol465表面活性劑
11.權利要求10所述的含水酸性清潔組合物，其中該製劑另外包含約％重量的抗壞血酸，該重量基於製劑其它組分的總重量。
12.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的N+擴散區域電連接的通孔結構，和(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求1的清潔組合物。
13.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的N+擴散區域電連接的通孔結構，知(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求3的清潔組合物。
14.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的具有CoWP金屬覆蓋的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的N+擴散區域電連接的通孔結構且具有CoWP金屬覆蓋，和(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求4的清潔組合物。
15.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的N+擴散區域電連接的通孔結構，知(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求5的清潔組合物。
16.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的N+擴散區域電連接的通孔結構，和(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求7的清潔組合物。
17.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的具有CoWP金屬覆蓋的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的N+擴散區域電連接的通孔結構且具有CoWP金屬覆蓋，和(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求8的清潔組合物。
18.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的礦擴散區域電連接的通孔結構，和(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求10的清潔組合物。
19.用於從光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的具有CoWP金屬覆蓋的Cu-雙大馬士革微電子結構清潔銅蝕刻殘餘物的方法，其中該方法包括(a)提供具有至少一種光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構的微電子矽襯底晶片，該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革結構具有與該矽襯底的N+擴散區域電連接的通孔結構且具有CoWP金屬覆蓋，和(b)將該光致抗蝕劑灰化後、蝕刻後的Cu-雙大馬士革微電子結構暴露於根據權利要求11的清潔組合物。
20.形成權利要求3的組合物的方法，包括向1重量份的製劑添加約10重量份的水，該製劑包含(a)約69. 46% 至約 89. 5%水;(b)約3%至約8%重量的至少一種烷醇胺或氨基苯酚；(c)約至約2%的至少一種金屬螯合劑；(d)約0.5%至約1. 6%的至少一種四烷基氟化銨；(e)約至約5%的氟化氫；和(f)約5%至約15 %的至少一種非離子表面活性劑，其包含環氧乙烷鏈或環氧乙烷/乙二醇鏈，其中該百分比為基於製劑總重量的重量百分比。
21.形成權利要求4的組合物的方法，包括(1)向1重量份的製劑添加約10重量份的水，該製劑包含(a)約69. 46% 至約 89. 5%水;(b)約3%至約8%重量的至少一種烷醇胺或氨基苯酚；(c)約至約2%的至少一種金屬螯合劑；(d)約0.5%至約1. 6%的至少一種四烷基氟化銨；(e)約至約5%的氟化氫；和(f)約5%至約15 %的至少一種非離子表面活性劑，其包含環氧乙烷鏈或環氧乙烷/乙二醇鏈，其中該百分比為基於製劑總重量的重量百分比，和(2)向所述得到的混合物添加約0.5%至約20%重量的還原劑，該重量基於所得混合物中其它組分的總重量。
全文摘要
用於從Cu-雙大馬士革微電子結構去除銅的氧化物蝕刻殘餘物的高含水酸性清潔組合物，且其中該組合物防止或基本消除銅在Cu-雙大馬士革微電子結構上再沉積。
文檔編號C11D1/72GK102177230SQ200980140203
公開日2011年9月7日 申請日期2009年10月6日 優先權日2008年10月9日
發明者格倫.韋斯特伍德, 洪性辰, 金相仁 申請人:安萬託特性材料股份有限公司