一種清洗液及其應用的製作方法
2023-06-22 04:56:36 1
一種清洗液及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於金屬化學機械拋光後的清洗液，其包含至少一種有機酸、一種氨羧絡合劑以及一種羧酸類聚合物。該清洗液可用於對含有金屬的晶片拋光後的表面清洗。可將拋光後殘留在晶片表面的研磨顆粒及金屬離子、腐蝕抑制劑去除，降低晶片表面粗糙度,改善清洗後晶片表面的親水性，降低表面缺陷，並且可以防止金屬表面的腐蝕。
【專利說明】一種清洗液及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種清洗液及其應用。
【背景技術】
[0002]金屬材料如銅，鋁，鎢等是集成電路中常用的導線材料。在製造器件時，化學機械拋光(CMP)成為晶片平坦化的主要技術。金屬化學機械拋光液通常含有研磨顆粒、絡合劑、金屬腐蝕抑制劑、氧化劑等。其中研磨顆粒主要為二氧化矽、三氧化二鋁、摻雜鋁或覆蓋鋁的二氧化矽、二氧化鈰、二氧化鈦、高分子研磨顆粒等。在金屬CMP工序以後，晶片表面會受到金屬離子以及拋光液中研磨顆粒本身的汙染，這種汙染會對半導體的電氣特性以及器件的可靠性產生影響。這些金屬離子和研磨顆粒的殘留都會影響晶片表面的平坦度，從而可能降低器件的性能影響後續工序或者器件的運行。所以在金屬CMP工藝後，去除殘留在晶片表面的金屬離子、金屬腐蝕抑制劑以及研磨顆粒，改善清洗後的晶片表面的親水性，降低表面缺陷是非常有必要的。
[0003]中國專利CN100543124C提供了用於基板的清洗劑和清洗方法，去除基本表面顆粒劑金屬雜質，不影響表面粗糙，在不去除防金屬腐蝕劑-Cu塗層同時，去除存在於基板表面的碳缺陷。其清洗劑含有具有至少I個羧基的有機酸、由有機膦酸組成的絡合劑以及至少一種有機溶劑。該清洗液還進一步含有選自由還原劑、防金屬腐蝕劑及表面活性劑組成的組中的至少I種物質。其中所述的表面活性劑選自下述物質組成的組中的至少一種:分子中具有聚氧亞烷基的非離子類表面活性劑；分子中具有選自磺酸基、羧酸、膦酸基、次硫酸基和膦醯氧基的基團的陰離子類表面活性劑，兩性表面活性劑。其使用了不環保的有機溶劑。且清洗液中所添加的防腐蝕抑制劑為銅拋光漿料中含有的防腐蝕抑制劑，同樣有可能會殘留在晶片表面形成碳缺陷。另外，無實施例證明添加由還原劑、防金屬腐蝕劑及表面活性劑組成的組中的至少一種物質後的效果。
[0004]美國專利US2001/0051597A1提供了一種用檸檬酸和螯合劑組成的清洗液，其目的在於將晶片上的殘留的金屬離子去除。US2005/0197266提供了一種由酸性化學物質及腐蝕抑制劑組成的清洗液，去除晶片表面殘留的金屬離子，調節清洗液的PH跟拋光液的pH匹配。這些專利的問題在於只解決了去除金屬離子的問題。
[0005]美國專利US2005/0199264A1提供了一種含有羥基羧酸/鹽和殺菌劑的清洗液，去除晶片表面殘留的研磨顆粒和抑制晶片表面的細菌的生長。該專利的問題在於只解決了去除研磨顆粒及殺菌的問題。
[0006]臺灣專利TW416987B提供了基板的清洗劑和清洗方法，該方法包括至少一個羧基有機酸及具有螯合能力的絡合劑清洗處理半導體基材表面。
【發明內容】
[0007]本發明為了解決上述現有技術中存在的問題，提供了一種清洗液。
[0008]本發明的清洗液，其包括至少一種有機酸，氨羧絡合劑，以及至少一種羧酸類聚合物和/或其鹽。
[0009]在本發明中，所述有機酸的濃度為質量百分比0.05~5%，所述氨羧絡合劑的濃度為質量百分比0.005~1%，所述羧酸類聚合物和/或其鹽的濃度為質量百分比0.0005~1%。優選地，所述有機酸的濃度為質量百分比0.1~3%，所述氨羧絡合劑的濃度為質量百分比0.01~0.5%，所述羧酸類聚合物和/或其鹽的濃度為質量百分比0.001~0.1%。
[0010]在本發明中，所述的有機酸為檸檬酸，蘋果酸，草酸，酒石酸和/或水楊酸。
[0011]在本發明中，所述的氨羧絡合劑選自乙二胺四乙酸，乙二胺二琥珀酸，乙二醇二乙醚二胺四乙酸，二乙烯三胺五乙酸，羥基乙基乙二胺三乙酸，環己二胺四乙酸，2，2_雙[二(羧甲基)胺]二乙醚及其鹽中的一種或多種。
[0012]在本發明中，所述鹽為氨鹽，鉀鹽。
[0013]在本發明中，所述的羧酸類聚合物為丙烯酸類聚合物及其鹽。
[0014]在本發明中，所述的羧酸類聚合物為聚丙烯酸，丙烯酸與苯乙烯的共聚物，丙烯酸與順丁烯二酸酐的共聚物和/或丙烯酸與丙烯酸酯的共聚物。
[0015]在本發明中，所述的羧酸類聚合物分子量為1，000~300，000。優選地，所述的羧酸類聚合物分子量為1，000~30，000。
[0016]在本發明中，所述的清洗液pH值小於7。優選地，所述的清洗液pH值為2-5。
[0017]在本發明中，上 述清洗液可應用在金屬襯底中。
[0018]在本發明中，所述的金屬襯底為鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、鎳、鎳-磷、鐵、銀和/或金。
[0019]在本發明中，上述清洗液可應用在清洗機中清洗晶片或在拋光結束後在拋光碟上清洗晶片中。
[0020]在本發明中，羧酸類聚合物可應用在改善晶片表面的親水性，降低表面粗糙度，抑制金屬的腐蝕中，
[0021]在本發明中，還可以包括pH調節劑，消泡劑，殺菌劑等本領域常規的添加劑。
[0022]在本發明中，上述的清洗液可製備成濃縮樣品，使用前用去離子水稀釋到本發明的濃度範圍即可。
[0023]本發明的技術效果在於:
[0024]I)通過加入羧酸類聚合物，可以降低表面粗糙度，抑制金屬的腐蝕。
[0025]2)氨羧絡合劑可以增加金屬表面殘留的金屬離子及金屬氧化物的去除。
[0026]3)羧酸類聚合物的加入，改善了晶片表面的親水性，有利於晶片的清洗。
[0027]4)氨羧絡合劑和羧酸類聚合物的配合使用，增加了研磨顆粒的去除。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為使用本發明的清洗液實施例10清洗後的銅圖形晶片掃描電鏡圖；
[0029]圖2為使用本發明的清洗液實施例10浸泡後的銅圖形晶片掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0030]本發明所用試劑及原料均市售可得。本發明的清洗液由上述成分簡單均勻混合即可製得。[0031]下面通過【具體實施方式】來進一步闡述本發明的優勢，但本發明包括但不限於下述實施例。
[0032]製備實施例
[0033]表1給出了本發明的清洗液的實施例和對比例，按表中所給配方，將所有組分溶解混合均勻，用水補足質量百分比至100%。用Κ0Η，氨水或HNO3調節到所需要的pH值。以下所述百分含量均為質量百分比含量。
[0034]表1本發明實施例及對比例配方
[0035]
【權利要求】
1.一種清洗液，其包括至少一種有機酸，氨羧絡合劑，以及至少一種羧酸類聚合物和/或其鹽。
2.根據權利要求1所述的清洗液，其特徵在於:所述有機酸的濃度為質量百分比0.05~5%，所述氨羧絡合劑的濃度為質量百分比0.005~1%，所述羧酸類聚合物和/或其鹽的濃度為質量百分比0.0005~1%。
3.根據權利要求2所述的清洗液，其特徵在於:所述有機酸的濃度為質量百分比0.1~3%，所述氨羧絡合劑的濃度為質量百分比0.01~0.5%，所述羧酸類聚合物和/或其鹽的濃度為質量百分比0.001~0.1%。
4.根據權利要求1所述的清洗液，其特徵在於:所述的有機酸為檸檬酸，蘋果酸，草酸，酒石酸和/或水楊酸。
5.根據權利要求1所述的清洗液，其特徵在於:所述的氨羧絡合劑選自乙二胺四乙酸，乙二胺二琥珀酸、乙二醇二乙醚二胺四乙酸，二乙烯三胺五乙酸，羥基乙基乙二胺三乙酸，環己二胺四乙酸，2，2-雙[二(羧甲基)胺]二乙醚及其鹽中的一種或多種。
6.根據權利要求5所述的清洗液，其特徵在於:所述鹽為氨鹽，鉀鹽。
7.根據權利要求1所述的清洗液，其特徵在於:所述的羧酸類聚合物為丙烯酸類聚合物及其鹽。
8.根據權利要求7所述的清洗液，其特徵在於:所述的羧酸類聚合物選自聚丙烯酸，丙烯酸與苯乙烯的共聚物，丙烯酸與順丁烯二酸酐的共聚物和/或丙烯酸與丙烯酸酯的共聚物中的一種或多種 。
9.根據權利要求7所述的清洗液，其特徵在於:所述的羧酸類聚合物分子量為1,000 ~300，000。
10.根據權利要求9所述的清洗液，其特徵在於:所述的羧酸類聚合物分子量為I,000 ~30，000。
11.根據權利要求1所述的清洗液，其特徵在於:所述的清洗液PH值小於7。
12.根據權利要求11所述的清洗液，其特徵在於:所述的清洗液PH值為2-5。
13.根據權利要求1-12任一項所述的清洗液，在金屬襯底中的應用。
14.根據權利要求13所述的應用，其特徵在於:所述的金屬襯底為鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鶴、鎳、鎳-磷、鐵、銀和/或金。
15.根據權利要求1-12任一項所述的清洗液，在清洗機中清洗晶片或在拋光結束後在拋光碟上清洗晶片中的應用。
16.一種包含羧酸類聚合物在改善晶片表面的親水性，降低表面粗糙度，抑制金屬的腐蝕中的應用。
17.如權利要求16所述的應用，其特徵在於:所述的羧酸類聚合物選自聚丙烯酸，丙烯酸與苯乙烯的共聚物，丙烯酸與順丁烯二酸酐的共聚物和/或丙烯酸與丙烯酸酯的共聚物中的一種或多種。
【文檔編號】C11D7/32GK103881848SQ201210556881
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優先權日:2012年12月19日
【發明者】蔡鑫元, 荊建芬, 張建, 周文婷, 王雨春 申請人:安集微電子（上海）有限公司