專利名稱：附有金屬布線的半導(dǎo)體用清洗劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在微電子裝置的生產(chǎn)方法中在化學(xué)機械拋光(CMP)后用于清洗表面的清洗劑，且特別涉及一種用于在其表面上附有金屬布線(例如，鎢或鎢合金、銅或銅合金)的微電子裝置的CMP后清洗劑。
背景技術(shù)：
諸如高效能及小型化的市場需求導(dǎo)致在微電子裝置上需要更集成化的半導(dǎo)體組件。舉例來說，需要用于形成較精細電路圖案的高度平面化技術(shù)，其中使用含有氧化鋁或二氧化硅的微粒的拋光漿液(以下簡稱為CMP漿液)實行拋光晶圓表面的CMP步驟。然而，在此CMP步驟中，于拋光后會有各種物質(zhì)殘留于裝置上，例如CMP漿液中的諸如氧化鋁及二氧化硅的拋光微粒(以下稱為研磨顆粒)，經(jīng)添加來加速拋光的鐵硝酸鹽水溶液，經(jīng)添加來抑制金屬腐蝕的抗腐蝕劑，及用于該金屬布線的側(cè)面上的經(jīng)拋光金屬布線及鋅及鎂金屬的殘留物。這些殘留物可能會對半導(dǎo)體的電性質(zhì)具有不利影響諸如短路。因此，在進行至下一制造步驟之前需移除這些殘留物。在關(guān)于鎢CMP的相關(guān)技術(shù)中，CMP后方法典型地使用氨及過氧化氫水溶液或氫氯酸及過氧化氫水溶液與稀氫氟酸水溶液的組合。然而，在此一方法中，布線金屬實質(zhì)上會被侵蝕。因此，此方法無法應(yīng)用于具有精細圖案的新型微電子裝置。為避免此腐蝕，已提出使用含有對鎢較不具腐蝕性的有機酸(諸如檸檬酸及草酸)、及諸如氨基聚羧酸的螯合劑的清洗劑的清洗生產(chǎn)方法(日本專利公開申請案第10-72594號)。在銅CMP的相關(guān)技術(shù)中，CMP后方法典型地使用含有諸如檸檬酸及草酸的有機酸作為主要成分的酸性清洗劑(日本專利公開申請案第2001-7071號)。然而，雖然這些清洗劑對于移除金屬殘留物具有優(yōu)異能力，但這些清洗劑對銅布線具高度腐蝕性。為改良此腐蝕性，已知含有烷醇胺作為主要成分的堿性清洗劑(日本專利公開申請案第11-74243號)。這些清洗劑對銅布線具有低腐蝕性，且對于移除源自添加于CMP漿液中的抗腐蝕劑的有機殘留物具有優(yōu)異能力。換句話說這些清洗劑對于移除金屬殘留物的能力不佳?；蛘?，已知具有移除金屬殘留物能力的堿性清洗劑，該等清洗劑包含有機酸(諸如琥珀酸及草酸)及烷醇胺作為主要成分(日本未審查專利公開申請案第2003-536258號)。然而，雖然這些清洗劑對于移除金屬及有機殘留物具有優(yōu)異能力，但這些清洗劑對銅布線具高度腐蝕性。因此，這些清洗劑無法應(yīng)用于具有精細圖案的新型微電子裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種用于附有金屬布線(例如，鎢、鎢合金、銅或銅合金)的微電子裝置的清洗劑，其對于移除在CMP步驟后殘留于晶圓上的材料(例如，CMP漿液中的諸如氧化鋁及二氧化硅的研磨顆粒、經(jīng)添加來加速拋光的鐵硝酸鹽水溶液、經(jīng)添加來抑制布線金屬腐蝕的抗腐蝕劑、及金屬布線及用于金屬布線的側(cè)面上的鋅及鎂金屬的殘留物)，而不侵蝕金屬布線具有優(yōu)異的能力。換句話說本發(fā)明是一種用于其中形成金屬布線的微電子裝置的CMP后清洗的清洗劑，其中該金屬布線包含銅或鎢。在一方面中，該清洗劑包含有機胺(A)、季銨氫氧化物
(B)、螯合劑(C)、及水(W)，且具有7.0至14.0的pH值。在另一方面中，該清洗劑包含環(huán)狀聚胺(Al)和/或環(huán)狀聚胺(A2)、具有2至5個羥基的多酚系還原劑(B)、季銨氫氧化物
(C)、抗壞血酸(D)、及水。用于附有鎢布線或鎢合金布線的微電子裝置的清洗劑具有用于移除源自拋光漿液的研磨顆粒的優(yōu)異能力、移除來自絕緣層的金屬殘留物的優(yōu)異能力、及對鎢布線的優(yōu)異抗腐蝕性。 用于附有銅布線或銅合金布線的微電子裝置的清洗劑具有用于移除源自拋光漿液的研磨顆粒的優(yōu)異能力、移除來自絕緣層的金屬殘留物的優(yōu)異能力、及對銅布線的優(yōu)異抗腐蝕性。此外，在微電子裝置的生產(chǎn)方法中在CMP步驟后的步驟使用文中所述的清洗劑可容易地獲得具有良好接觸電阻而無短路的微電子裝置。其它方面、特征及優(yōu)點將可由隨后揭示內(nèi)容及權(quán)利要求而更完整明了。
具體實施例方式為容易參考起見，“微電子裝置”對應(yīng)于經(jīng)制造用于微電子、集成電路、或計算機芯片應(yīng)用中的半導(dǎo)體基板、平板顯示器、相變內(nèi)存裝置、太陽能面板及其它產(chǎn)品(包括太陽能基板、光電伏打組件、及微機電系統(tǒng)(MEMS))。太陽能基板包括，但不限于，硅、非晶硅、多晶硅、單晶硅、CdTe、硒化銅銦、硫化銅銦、及砷化鎵/鎵。太陽能基板可經(jīng)摻雜或未經(jīng)摻雜。應(yīng)明了術(shù)語“微電子裝置”不意欲具任何限制意味，且其包括任何最終將成為微電子裝置或微電子組件的基板。如本文所用，“材料”對應(yīng)于CMP后殘留物和/或污染物。如本文所用，“污染物”對應(yīng)于存在于CMP漿液中的化學(xué)物質(zhì)、拋光漿液的反應(yīng)副產(chǎn)物、及任何其它作為CMP生產(chǎn)方法副產(chǎn)物的材料，包括，但不限于，經(jīng)添加來加速拋光的鐵硝酸鹽水溶液、及經(jīng)添加來抑制布線金屬腐蝕的抗腐蝕劑。如本文所用，“CMP后殘留物”對應(yīng)于來自拋光漿液的顆粒，例如，含二氧化硅顆粒、含氧化鋁顆粒、金屬布線及用于金屬布線的側(cè)面上的鋅及鎂金屬的殘留物、存在于漿液中的化學(xué)物質(zhì)、拋光漿液的反應(yīng)副產(chǎn)物、富含碳的顆粒、拋光墊顆粒、刷卸顆粒、設(shè)備構(gòu)造材料顆粒、銅、氧化銅、有機殘留物、及任何其它作為CMP生產(chǎn)方法副產(chǎn)物的材料。在第一方面中，描述一種可用于移除在CMP后殘留于微電子裝置上的材料的第一組合物，該第一組合物包含以下成分，由以下成分組成，或基本上由以下成分所組成有機胺(A)、季銨氫氧化物⑶、螯合劑(C)、及水(W)，其中該清洗劑具有7. 0至14. 0的pH值。該第一組合物尤其適用于移除殘留在包含鎢或鎢合金的微電子裝置上的材料，優(yōu)選是在鎢或鎢合金層的CMP后。
有機胺(A)的實例包括鏈胺、環(huán)胺、或其任何組合。鏈胺的實例包括鏈單胺、鏈聚胺、或其任何組合。鏈單胺的實例包括具有I至6個碳原子的鏈烷基單胺、及具有2至6個碳原子的鏈烷醇胺(Al)。具有I至6個碳原子的鏈烷基胺的實例包括烷基胺(例如，甲胺、乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺、己胺)、二烷基胺(例如，二甲胺、乙基甲基胺、丙基甲基胺、丁基甲基胺、二乙胺、丙基乙基胺、二異丙胺)、三烷基胺(例如，三甲胺、乙基二甲基胺、二乙基甲基胺、三乙胺、三正丙胺、三正丁胺)、或其任何組合。具有2至6個碳原子的鏈烷醇胺(Al)的實例包括單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、2-氨基-2-甲基-I-丙醇、N-(氨基乙基)乙醇胺、N，N- 二甲基-2-氨基乙醇、2-(2-氨基乙氧)乙醇、或其任何組合。鏈聚胺(A2)的實例包括具有2至5個碳原子的亞烷基二胺、具有2至6個碳原子的多亞烷基聚胺、或其任何組合。具有2至5個碳原子的亞烷基二胺的實例包括乙二胺、丙二胺、三亞甲二胺、四亞甲二胺、六亞甲二胺、或其任何組合。具有被羥基取代的烷基的二胺的實例包括2-羥基乙基氨基丙基胺及二乙醇氨基丙胺。具有2至6個碳原子的多亞烷基聚胺的實例包括二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺(TEP)、六亞甲基七胺、亞氨基雙丙胺、雙(六亞甲基)三胺、五亞乙基六胺、或其任何組合。環(huán)胺的實例包括芳族胺及脂環(huán)族胺，及特別包括C6至C20芳族胺(例如，苯胺、苯二胺、甲苯二胺、二甲苯二胺、亞甲基二苯胺、二苯基醚二胺、萘二胺、蒽二胺)；C4至C15脂環(huán)族胺(例如，異佛爾酮二胺及環(huán)己二胺)；C4至C15雜環(huán)胺(例如，哌嗪、N-氨基乙基哌嗪、及1，4- 二氨基乙基哌嗪)、或其任何組合。在這些有機胺(A)中，由對鎢的抗腐蝕性及移除研磨顆粒的能力的觀點來看，由以下通式(I)表示的烷醇胺(Al)及由以下通式(2)表示的鏈聚胺(A2)為優(yōu)選。由移除金屬殘留物的能力的觀點來看，鏈聚胺為優(yōu)選，及四亞乙基五胺為特別優(yōu)選。[式I]
權(quán)利要求
1.組合物，其包含環(huán)狀聚胺、具有2至5個羥基的多酚系還原劑(R)、季銨氫氧化物(Q)、抗壞血酸(AA)、及水，其中該組合物適用于自微電子裝置的表面移除材料，其中該微電子裝置包含銅布線或銅合金布線，并且其中該環(huán)狀聚胺由通式(4)和/或通式(5)表示
2.權(quán)利要求I的組合物，其中該材料包含CMP后殘留物和/或污染物。
3.權(quán)利要求I或2的組合物，其中該多酚系還原劑(R)為五倍子酸。
4.權(quán)利要求I至3中任一項的組合物，其中該季銨氫氧化物(Q)是由以下通式(6)表示的季銨氫氧化物(Ql)
5.權(quán)利要求4的組合物，其中該季銨氫氧化物(Q)包括四甲基氫氧化銨。
6.權(quán)利要求I至5中任一項的組合物，其中該環(huán)狀聚胺選自下組N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、N-異丁基哌嗪、N-氨基甲基哌嗪、N-氨基乙基哌嗪、N-氨基丙基哌嗪、N-羥甲基哌嗪、N-羥乙基哌嗪、N-羥丙基哌嗪、1，4-二甲基哌嗪、1，4-二乙基哌嗪、1，4-二異丙基哌嗪、1，4-二丁基哌嗪、I-氨基甲基-4-甲基哌嗪、I-羥甲基-4-甲基哌嗪、I-氨基乙基-4-乙基哌嗪、I-羥乙基-4-乙基哌嗪、1，4-(雙氨基乙基)哌嗪、1，4-(雙羥乙基)哌嗪、1，4-(雙氨基丙基)哌嗪、1，4-(雙羥丙基)哌嗪、I-氨基乙基-4-羥乙基哌嗪、I-氨基丙基-4-羥丙基哌嗪、N-氨基乙基嗎啉、N-氨基丙基嗎啉、N-氨基異丁基嗎啉、及其組合。
7.權(quán)利要求I至6中任一項的組合物，其進一步包含至少一種腐蝕抑制劑。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中該腐蝕抑制劑包含至少一種選自下組的物質(zhì)N-核糖嘌呤、腺苷、鳥苷、2-氨基嘌呤核糖苷、2-甲氧基腺苷、N-甲基腺苷、N，N-二甲基腺苷、三甲基化腺苷、三甲基N-甲基腺苷、C-4’-甲基腺苷、3-脫氧腺苷；腺嘌呤、甲基化腺嘌呤、二甲基化腺嘌呤、N4, N4- 二甲基嘧啶-4，5，6-三胺、4，5，6-三氨基嘧啶、尿囊素、羥基化C-O-O-C二聚物、C-C橋連二聚物、核糖、甲基化核糖、四甲基化核糖、甲基化水解二核糖化合物；木糖、葡萄糖、嘌呤、鳥嘌呤、次黃嘌呤、黃嘌呤、可可堿、咖啡因、尿酸、異鳥嘌呤、三氨基嘧啶、及其組合。
9.一種自其上具有CMP后殘留物及污染物的微電子裝置移除該殘留物和/或污染物的方法，該方法包括使該微電子裝置與權(quán)利要求I至8中任一項的組合物接觸足夠的時間，以自該微電子裝置至少部分清潔該殘留物及污染物，其中該微電子裝置包含銅布線或銅合金布線。
10.組合物，其包含有機胺(A)、季銨氫氧化物(B)、螯合劑(C)、及水(W)，其具有在約7.0至約14. 0范圍內(nèi)的pH，其中該組合物適用于自微電子裝置的表面移除材料，其中該微電子裝置包含鎢布線或鎢合金布線。
11.權(quán)利要求10的組合物，其中該材料包含CMP后殘留物和/或污染物。
12.權(quán)利要求10或11的組合物，其中該有機胺(A)為由以下通式(I)表示的烷醇胺(Al)和/或由以下通式(2)表示的鏈聚胺(A2)， [式I]
13.權(quán)利要求12的組合物，其中該有機胺(A2)包含四亞乙基五胺。
14.權(quán)利要求10至13中任一項的組合物，其中該季銨氫氧化物(B)是由以下通式(3)表示的季銨氫氧化物(BI)， [式3]
15.權(quán)利要求14的組合物，其中該季銨氫氧化物(B)包括四甲基氫氧化銨。
16.權(quán)利要求10至15中任一項的組合物，其中該螯合劑(C)包括選自下組的物質(zhì)磷系螯合劑(Cl)、胺系螯合劑(C2)、氨基羧酸系螯合劑(C3)、羧酸系螯合劑(C4)、酮系螯合劑(C5)、聚合物螯合劑(C6)、或其任何組合。
17.權(quán)利要求16的組合物，其中該螯合劑(C)包括乙二胺四乙酸。
18.一種自其上具有CMP后殘留物及污染物的微電子裝置移除該殘留物和/或污染物的方法，該方法包括使該微電子裝置與權(quán)利要求10至17中任一項的組合物接觸足夠的時間，以自該微電子裝置至少部分清潔該殘留物及污染物，其中該微電子裝置包含鎢布線或鎢合金布線。
19.一種在其中形成金屬布線或金屬合金布線的微電子裝置的生產(chǎn)方法中在化學(xué)機械拋光后的步驟使用權(quán)利要求I至8或10至17中任一項的組合物制得的微電子裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及附有金屬布線的微電子裝置用清洗劑，其具有用于移除源自拋光劑的拋光顆粒殘留物的優(yōu)異能力及移除絕緣薄膜上的金屬殘留物的優(yōu)異能力，且具有對金屬布線的優(yōu)異抗腐蝕性。該清洗劑是在其中形成金屬布線(例如，銅或鎢)的微電子裝置的生產(chǎn)方法中在化學(xué)機械拋光后的步驟使用。
文檔編號C09K3/14GK102770524SQ201180010737
公開日2012年11月7日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者中西睦, 吉持浩, 小路祐吉 申請人:高級技術(shù)材料公司