本發(fā)明涉及半導體芯片清洗液技術，尤其涉及一種半導體芯片cmp后清洗液、其制備方法與應用。

背景技術：

1、在集成電路的制造過程中，化學機械拋光（cmp）工藝用來去除銅互連晶圓表面多余的沉積物，得到高度平坦化的晶圓表面，但在平坦化的過程中會引入金屬離子、顆粒和有機物等污染物。cmp后清洗工藝需有效去除晶圓表面的污染物。cmp后清洗工藝需有效去除晶圓表面的污染物，得到高質(zhì)量的晶圓表面。顆粒沾污是cmp后清洗的主要對象，在清洗過程中要盡可能去除晶圓表面殘留的顆粒污染物，同時也要保證銅晶圓表面不被清洗液腐蝕。

2、清洗液的成分和組分對于清洗質(zhì)量和效率起決定性作用。傳統(tǒng)的cmp后清洗液分為酸性和堿性兩大類：酸性以檸檬酸，稀氫氟酸(hf)等為主，部分清洗液高毒性且易揮發(fā)，而且清洗后有嚴重腐蝕，影響后續(xù)工藝，例如粗糙度下降、良品率下降等問題；還有一類以四甲基氫氧化銨(tmah)、四乙基氫氧化銨(teah)、氫氧化銨(nh4oh)等為主的堿性清洗液，大多都具有很強的腐蝕性，易造成清洗后表面粗糙度變大和襯底損失過多的問題。即傳統(tǒng)cmp后清洗液在實際應用過程中，不同程度的存在腐蝕半導體芯片的問題。

3、腐蝕是銅布線cmp后晶圓一個重要的缺陷，金屬腐蝕是指金屬在周圍環(huán)境的介質(zhì)下，發(fā)生電化學或化學作用而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象，從而導致金屬原有的物化性能劣化（或完全喪失），致使由它所制造的產(chǎn)品不能應用。無論對于cmp拋光液還是cmp后清洗液來說，腐蝕的影響都必須排除。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對傳統(tǒng)cmp后清洗液腐蝕半導體芯片問題，提出一種半導體芯片cmp后清洗液，該清洗液安全、環(huán)保、高效，其可在無需超聲波工藝配合的純浸泡工藝條件下完成清洗，對半導體芯片無腐蝕。

2、需要注意的是，在本發(fā)明中，除非另有規(guī)定，涉及組成限定和描述的“包括”的具體含義，既包含了開放式的“包括”、“包含”等及其類似含義，也包含了封閉式的“由…組成”、“由…構成”等及其類似含義。

3、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種半導體芯片cmp后清洗液，包括重量配比如下的各組分：

4、添加劑???????????????1-10份；

5、緩蝕劑???????????????1-7份；

6、有機堿???????????????1-10份；

7、超純水???????????????80-90份；

8、所述添加劑為n-(9-((1r,3r,4r,7s)-1-((雙(4-甲氧基苯基)(苯基)甲氧基)甲基)-7-羥基-2,5-二氧雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷-3-基)-9h-嘌呤-6-基)苯甲酰胺、2-羥基-3-甲氧基苯甲酰胺、n-羥基-4-甲氧基-萘-1-羧酰胺、n-羥基-5-甲氧基-2-吡啶羧酰胺和(z)-n'-羥基-6-甲氧基吡啶酰胺中的一種或多種。

9、進一步地，所述添加劑為n-(9-((1r,3r,4r,7s)-1-((雙(4-甲氧基苯基)(苯基)甲氧基)甲基)-7-羥基-2,5-二氧雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷-3-基)-9h-嘌呤-6-基)苯甲酰胺，其結構式如下：

10、

11、本發(fā)明添加劑含多個雜原子，有更多的孤對電子可以與銅形成配合物，進而去除cu-bta。該添加劑含有多個親水性的甲氧基和多個苯環(huán)，使其自身親水性和水溶性得以改善，同時使其分子內(nèi)及分子間存在較強的氫鍵作用，具有穩(wěn)定的剛性結構，進一步提高了化合物的溶解性，為后續(xù)溶液體系的穩(wěn)定性提供基礎。同時，該添加劑的c=n鍵能夠吸附于銅金屬表面，并且其所含有的苯環(huán)結構中的雙鍵也能與銅表面發(fā)生相互作用，使得添加劑與銅形成配合物的同時易于形成鈍化膜，具有良好的成膜穩(wěn)定性，減少銅表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，從而對芯片起到優(yōu)異的抑制金屬腐蝕的效果。

12、進一步地，所述添加劑為4-8份。

13、進一步地，所述緩蝕劑為三乙二醇二(對甲苯磺酸酯)、乙磺酸異丙酯和苯磺酸異丙酯中的一種或多種。

14、進一步地，所述緩蝕劑選為三乙二醇二(對甲苯磺酸酯)。

15、進一步地，所述緩蝕劑為1-5份。

16、本發(fā)明緩蝕劑中的極性親水基團能吸附在金屬表面抑制腐蝕。同時，該緩蝕劑能吸附在添加劑分子間隙中，不僅填充了間隙，還使得添加劑的密度變大。分子間的吸引還會縮小分子間的間距，進一步增加了添加劑分子在銅表面的吸附密度，使表面覆蓋率增大，抑制腐蝕的能力增強。

17、進一步地，所述添加劑和緩蝕劑的重量比為2-8:1。

18、進一步地，所述添加劑和緩蝕劑的重量比優(yōu)選為4:1。

19、進一步地，所述有機堿為5-苯甲基-[1,3,4]噻二唑-2-基胺、1,3,4-噻二唑-2-胺和5-(甲氧基甲基)-1,3,4-噻二唑-2-胺中的一種或多種。

20、進一步地，所述有機堿優(yōu)選為5-苯甲基-[1,3,4]噻二唑-2-基胺。

21、進一步地，所述有機堿為1-8份。

22、本發(fā)明選用含有孤電子對的有機堿，其n、s原子可向銅提供電子形成配位鍵，形成配位鍵的能力大于cu-bta的成鍵能力，進而去除cu-bta。同時，有機堿分子中的-nh2中的氫原子和緩蝕劑磺酸基團中的氧之間形成氫鍵以及兩者之間苯環(huán)間的π-π共軛現(xiàn)象產(chǎn)生的協(xié)同作用也會形成更致密的吸附膜，從而抑制腐蝕。

23、進一步地，所述超純水為電阻大于等于18mω的去離子水。

24、本發(fā)明的另一個目的還公開了一種半導體芯片cmp后清洗液的制備方法，包括以下步驟：

25、步驟1：分別稱取各自用量的各個組分；

26、步驟2：將除超純水以外的所有組分加入到容器中，并在室溫下攪拌，直至所有物料溶解完全，最后加入超純水混合均勻，從而得到半導體芯片cmp后清洗液。

27、本發(fā)明的另一個目的還公開了一種半導體芯片cmp后清洗液在清洗半導體芯片領域的應用。

28、進一步地，采用所述半導體芯片cmp后清洗液清洗半導體芯片的方法包括以下步驟：

29、s1：將半導體芯片cmp后清洗液用超純水稀釋40-60倍，然后在常溫下浸泡芯片，浸泡時間為60-90秒，得到浸泡后芯片；

30、s2：將浸泡后芯片放入超純水中沖洗，即完成芯片的清洗。

31、進一步地，s2中，所述沖洗次數(shù)為兩次及以上。

32、本發(fā)明半導體芯片cmp后清洗液、其制備方法與應用，與現(xiàn)有技術相比較具有以下優(yōu)點：

33、1、本發(fā)明采用添加劑和緩蝕劑的組合，所述添加劑中的羥基能夠與緩蝕劑中的o以氫鍵結合，且分子間也會以氫鍵結合，形成大的氫鍵網(wǎng)絡。同時，羥基和磺酸基團具備孤電子對，可與銅離子發(fā)生配位作用，大的氫鍵網(wǎng)絡和配位作用相互促進，在金屬表面形成致密的吸附膜從而抑制腐蝕。

34、2、本發(fā)明采用有機堿和緩蝕劑的組合，所述緩蝕劑中芳香環(huán)的π-π共軛堆積存在分子間靜電排斥作用，而有機堿-nh2中的氫可以與緩蝕劑中磺酸基團的氧形成氫鍵，氫鍵和π-π相互作用可以通過增加π電子密度和縮短芳香環(huán)距離來提高吸附作用。同時芳香環(huán)上π電子和氨基側鏈能夠接受來自銅離子表面的電子，形成反饋鍵，也起到增強緩蝕劑與金屬表面的吸附強度的作用，形成吸附膜從而抑制腐蝕。

35、因此，本發(fā)明半導體芯片cmp后清洗液在半導體芯片清洗領域具有非常良好的應用前景和大規(guī)模工業(yè)化推廣潛力。