專(zhuān)利名稱(chēng):清洗液組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種清洗液組合物,尤其涉及用于集成電路的芯片制造中的清洗液組合物。
背景技術(shù):
在半導(dǎo)體或微電路半導(dǎo)體的制造過(guò)程中,從半導(dǎo)體元器件襯底表面上除去材料是很有必要的。在有些情況下待除去的材料是光阻和聚合物殘留物,在某些情況下待除去的材料是蝕刻或拋光后剩下的殘留物,或者是其它的污染物,清洗液組合物的目的是除去半導(dǎo)體襯底上不需要的材料,以免襯底發(fā)生腐蝕、溶解或鈍化。
現(xiàn)有技術(shù)中典型的清洗液有以下幾種胺類(lèi)清洗液,半水性胺基(非羥胺類(lèi))清洗液以及氟化物類(lèi)清洗液。其中前兩類(lèi)清洗液需要在高溫下清洗,一般在65℃到85℃之間;而現(xiàn)存的氟化物類(lèi)清洗液仍然存在著各種各樣的缺點(diǎn),例如下列專(zhuān)利US 6,593,282,US 6,828,289,US 5,972,862,US 6,592,433和US 6,773,873公開(kāi)了各種清洗液組合物,如US 6,828,289公開(kāi)的清洗液組合物包括酸性緩沖液、有機(jī)極性溶劑、含氟物質(zhì)和水,且pH值在3~7之間,其中的酸性緩沖液由有機(jī)羧酸或聚堿酸與所對(duì)應(yīng)的銨鹽組成,組成比例為10∶1至1∶10之間。如US 5,972,862公開(kāi)了含氟物質(zhì)的清洗組合物,其包括含氟物質(zhì)、弱酸和弱堿如銨鹽組成緩沖液、有機(jī)極性溶劑,pH為7~11,清洗效果不是很有效,存在多樣的問(wèn)題。這一類(lèi)清洗液通常具有較高的銅蝕刻速率,不能用于銅大馬士革結(jié)構(gòu)清洗;同時(shí),清洗后容易造成通道特征尺寸的改變,從而改變半導(dǎo)體結(jié)構(gòu);尤其是具有不同的TEOS(原硅酸四乙酯)和BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)蝕刻速率;另外,操作溫度通常仍需要在室溫以上。
因此,有必要開(kāi)發(fā)出新型的清洗液組合物來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題,提供一種清洗液組合物。
本發(fā)明的上述目的通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的清洗液組合物包括如下組分溶劑、緩沖劑、氟化物、腐蝕抑制劑和水,其特征在于該緩沖劑包括弱酸、銨類(lèi)和胺類(lèi)。
在本發(fā)明中,所述的弱酸可為醋酸和/或檸檬酸,優(yōu)選醋酸;所述的銨類(lèi)可為醋酸銨、檸檬酸銨和/或氨水,優(yōu)選醋酸銨;所述的胺類(lèi)可為一乙醇胺、二乙醇胺和/或三乙醇胺,優(yōu)選三乙醇胺。
本發(fā)明的緩沖劑優(yōu)選醋酸、醋酸銨和三乙醇胺。
本發(fā)明的緩沖劑含有三種或三種以上的組分,含有三種或三種以上的組分作為緩沖劑可以顯著地降低使用過(guò)的溫度,從現(xiàn)有技術(shù)中的高溫降低至室溫與35℃之間,同時(shí)不會(huì)擴(kuò)大通道的尺寸,消除了不平坦的蝕刻,金屬或金屬氧化物不會(huì)有損失,消除幾何器件的電鍍腐蝕,其還可以用于銅的大馬士革制程清洗。
本發(fā)明的緩沖劑還可以起到腐蝕抑制劑的作用或者是腐蝕抑制的特性,例如某些特殊的胺類(lèi)一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)或三乙醇胺(TEA),以及有機(jī)酸等;本發(fā)明的緩沖劑還可以起到表面活性劑的特性,例如某些特殊的胺類(lèi)一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)或三乙醇胺(TEA)等等。
本發(fā)明的清洗液的各組分含量均可參照現(xiàn)有技術(shù),在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中,所述的溶劑的濃度為47~88%,氟化物的濃度為0.05~3%,腐蝕抑制劑的濃度為0.01~1.5%,水的濃度為9.9~40%,弱酸的濃度為0.5~4%、銨類(lèi)的濃度為0.5~5%、胺類(lèi)的濃度為0.1~5%,以上%均指占整個(gè)清洗液組合物的重量百分比。
在本發(fā)明的進(jìn)一步較佳實(shí)施例中,所述的溶劑的濃度為73%,氟化物的濃度為0.4%,腐蝕抑制劑的濃度為0.75%,水的濃度為21%,弱酸的濃度為2%、銨類(lèi)的濃度為2.6%、胺類(lèi)的濃度為0.25%。
在本發(fā)明中,所述的溶劑可為各種有機(jī)溶劑,較佳地為二甲基亞砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和/或乙二醇,優(yōu)選N-甲基吡咯烷酮。
所述的氟化物較佳地為氟化氫、氟化氫銨、氟化銨、四甲基氟化銨(TMAF)和/或有機(jī)氟。
所述的腐蝕抑制劑較佳地為苯并三氮唑(BTA)、苯并三氮唑衍生物、沒(méi)食子酸、鄰苯二酚和/或苯類(lèi)。
本發(fā)明的清洗液組合物的pH較佳地為3.0~5.8。
本發(fā)明的清洗液組合物還可以包括表面活性劑和/或絡(luò)合劑。所述的表面活性劑可以為現(xiàn)有技術(shù)中的各種表面活性劑,所述的絡(luò)合劑也可以為各種絡(luò)合劑。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于1)使用本發(fā)明的清洗液組合物可以降低使用溫度,可以在室溫至35℃之間使用;2)因有三種成分作為緩沖劑,所以本發(fā)明的清洗液中的氟化物不會(huì)擴(kuò)大通道的尺寸,而且可以消除不同的氧化蝕刻速率引起蝕刻不平坦;3)使用本發(fā)明的清洗液后,晶片表面上的缺陷率得到降低;4)其尤其有助于防止小幾何元器件的電解腐蝕;5)其可用于銅的大馬士革制程清洗,因?yàn)榈徒殡姴牧系奈g刻速率可以忽略不計(jì)。
圖1為清洗前硅片的SEM圖;圖2為硅片清洗4分鐘后的SEM圖;圖3為硅片清洗6分鐘后的SEM圖;圖4為硅片清洗8分鐘后的SEM圖;圖5為清洗前硅片中有關(guān)通道的表面SEM圖;圖6為清洗后硅片中有關(guān)通道的表面SEM圖;圖7為清洗前硅片中有關(guān)通道的剖面SEM圖;圖8為清洗后硅片中有關(guān)通道的剖面SEM圖;圖9為使用本發(fā)明的清洗液組合物在40℃清洗時(shí),CORAL膜的蝕刻速率行為圖;圖10為使用本發(fā)明的清洗液組合物在40℃清洗時(shí),BPSG膜的蝕刻速率行為圖;圖11使用本發(fā)明的清洗液組合物在40℃清洗時(shí),二氧化硅膜的蝕刻速率行為圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1清洗液組合物1的組分N-甲基吡咯烷酮73wt%,醋酸2wt%,醋酸銨2.6wt%,三乙醇胺0.25wt%,水21wt%,氟化銨0.4wt%,苯并三氮唑(BTA)0.75wt%,pH為5.2。
實(shí)施例2清洗液組合物2的組分二甲基亞砜70wt%,醋酸2wt%,醋酸銨2.6wt%,二乙醇胺0.25wt%,水21.4wt%,氟化銨3wt%,苯并三氮唑(BTA)0.75wt%,pH為5.2。
實(shí)施例3清洗液組合物3的組分N-甲基吡咯烷酮73wt%,檸檬酸1.3wt%,氫氧化銨0.5wt%,三乙醇胺0.25wt%,水23.4wt%,氟化氫銨0.05wt%,苯并三氮唑1.5wt%,pH為3.2。
實(shí)施例4清洗液組合物4的組分二甲基乙酰胺87.4wt%,醋酸0.5wt%,醋酸銨0.6wt%,一乙醇胺0.2wt%,水9.9wt%,四甲基氟化銨0.4wt%,苯并三氮唑1.0wt%,pH為5.2。
實(shí)施例5清洗液組合物5的組分二甲基亞砜76.04wt%,檸檬酸1.3wt%,氫氧化銨0.5wt%,三乙醇胺0.25wt%,水20.81wt%,四甲基氟化銨1wt%,沒(méi)食子酸0.01wt%,乙二胺四乙酸0.09%,pH為3.2。
實(shí)施例6清洗液組合物6的組分乙二醇47.05wt%,醋酸3.85wt%,醋酸銨5wt%,二乙醇胺0.1wt%,水39.8wt%,氟化氫0.4wt%,鄰苯二酚1.3wt%,聚丙烯酸2.5%,pH為5.2。
實(shí)施例7清洗液組合物7的組分N-甲基吡咯烷酮68.25wt%,醋酸2wt%,醋酸銨2.6wt%,三乙醇胺5wt%,水21wt%,氟化銨0.4wt%,苯并三氮唑(BTA)0.75wt%,pH為5.8。
效果實(shí)施例1將一刻蝕有金屬線的硅片分割成若干塊,隨即拿出4片,其中3片在室溫下分別用上述清洗液組合物1進(jìn)行清洗,清洗溫度為35℃,清洗時(shí)間分別為4分鐘、6分鐘、8分鐘。
電子顯微鏡觀察結(jié)果表明使用本發(fā)明的清洗液組合物后,金屬表面無(wú)明顯缺陷,如圖2~4所示,殘留物全被去掉,與圖1清洗前相比,清洗4分鐘(圖2)、6分鐘(圖3)、8分鐘(圖4)后的金屬的損失可以忽略不計(jì)。
效果實(shí)施例2將一刻蝕有插栓的硅片分割成若干片,隨機(jī)拿出其中2片硅片在35℃分別用上述清洗液組合物1進(jìn)行清洗,清洗時(shí)間為8分鐘。
電子顯微鏡觀察結(jié)果表明與清洗前(如圖5)的晶片表面相比,使用本發(fā)明的清洗液組合物后(如圖6)的金屬表面無(wú)明顯缺陷;而且從硅片的剖面顯微鏡圖可以看出,與清洗前(如圖7)相比,清洗后(如圖8)的硅片內(nèi)的通道尺寸沒(méi)有改變,而且清洗后的通道內(nèi)的殘留物全被去掉。
效果實(shí)施例3分別測(cè)試清洗液組合物1在40℃時(shí)對(duì)CORAL(美國(guó)諾發(fā)系統(tǒng)公司提供的低電介質(zhì)物質(zhì))膜,TEOS(原硅酸四乙酯)膜和BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)膜的刻蝕速率。
結(jié)果表明使用本發(fā)明的清洗液組合物,CORAL膜的蝕刻速率可以忽略不計(jì)(如圖9),TEOS膜的蝕刻速率(如圖10)與BPSG膜的蝕刻速率(如圖11)為1∶1.04時(shí),通道內(nèi)沒(méi)有不平坦氧化蝕刻存在。
權(quán)利要求
1.一種清洗液組合物,其包括如下組分溶劑、緩沖劑、氟化物、腐蝕抑制劑和水,其特征在于該緩沖劑包括弱酸、銨類(lèi)和胺類(lèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗液組合物,其特征在于所述的弱酸為醋酸和/或檸檬酸;所述的銨類(lèi)為醋酸銨、檸檬酸銨和/或氨水;所述的胺類(lèi)為一乙醇胺、二乙醇胺和/或三乙醇胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清洗液組合物,其特征在于所述的溶劑的濃度為47~88%,氟化物的濃度為0.05~3%,腐蝕抑制劑的濃度為0.01~1.5%,水的濃度為9.9~40%,弱酸的濃度為0.5~4%、銨類(lèi)的濃度為0.5~5%、胺類(lèi)的濃度為0.1~5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的清洗液組合物,其特征在于所述的溶劑的濃度為73%,氟化物的濃度為0.4%,腐蝕抑制劑的濃度為0.75%,水的濃度為21%,弱酸的濃度為2%、銨類(lèi)的濃度為2.6%、胺類(lèi)的濃度為0.25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清洗液組合物,其特征在于所述的溶劑為二甲基亞砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和/或乙二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清洗液組合物,其特征在于所述的氟化物為氟化氫、氟化氫銨、氟化銨、四甲基氟化銨和/或有機(jī)氟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清洗液組合物,其特征在于所述的腐蝕抑制劑為苯并三氮唑、苯并三氮唑衍生物、沒(méi)食子酸、鄰苯二酚和/或苯類(lèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清洗液組合物,其特征在于該清洗液組合物的pH為3.0~5.8。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清洗液組合物,其特征在于該清洗液組合物還包括表面活性劑和/或絡(luò)合劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種清洗液組合物,其包括如下組分溶劑、緩沖劑、氟化物、腐蝕抑制劑和水,其特征在于該緩沖劑包括弱酸、銨類(lèi)和胺類(lèi)。本發(fā)明的清洗液組合物可以降低使用溫度,不會(huì)擴(kuò)大通道的尺寸,消除不平坦的蝕刻,金屬或金屬氧化物不會(huì)有損失,消除器件的電解腐蝕,其還可以用于銅的大馬士革制程清洗。
文檔編號(hào)C11D3/26GK1966636SQ200510110360
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日
發(fā)明者張忠心, 尹建營(yíng) 申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司