[发明专利]含有铜特异的防腐剂、用于清洗半导体衬底上的无机残余物的水性清洗组合物

说明书

本申请是于2002年3月27日提交，并于2003年9月25日进入国家阶段的申请号为02807236.7，发明名称为“含有铜特异的防腐剂、用于清洗半导体衬底上的无机残余物的水性清洗组合物”的PCT申请(PCT/US02/09401)的分案。

相关申请

本申请要求1997年8月29日提交的美国专利申请08/924,021号的权益，而后一申请要求1997年4月25日提交的美国临时专利申请60/044,824号和1997年1月9日提交的美国临时专利申请60/034，194的优先权。另外，本申请要求1997年8月29日提交的在先美国专利申请08/924,021号的优先权并重复了其实质性部分。由于该申请中的一个发明人是该在先申请的发明人之一，因此该申请构成了该在先申请的部分连续内容。该申请通过引用将1997年8月29日提交的在先美国专利申请08/924,021号、1997年4月25日提交的美国临时专利申请60/044，824和1997年1月9日提交的美国临时专利申请60/034,194合并在内。

发明领域

本发明总的涉及用于半导体制造的化学剂(Chemicalformulations)，特别涉及用于在抗蚀剂等离子体灰化步骤后从晶片上除去残余物的化学剂。更具体地，本发明涉及用于从具有精细铜互连结构的半导体晶片上除去无机残余物的清洗剂。

现有技术描述

现有技术教导抗蚀剂等离子体灰化步骤后利用各种化学剂除去残余物并清洗晶片。某些现有技术的化学剂包括碱性组合物，含有胺类和/或四烷基氢氧化铵、水和/或其它溶剂，以及螯合剂。另外的化学剂基于含有氟化铵的酸性至中性溶液。

多种现有技术的化学剂存在缺点，包括不需要地除去金属或绝缘层以及腐蚀需要的金属层，特别是铜或铜合金部件(feature)。一些现有技术的化学剂利用防腐添加剂防止清洗过程中不希望的铜金属腐蚀。但是，常规防腐添加剂通常对清洗过程存在有害作用，因为这样的添加剂与残余物相互作用并抑制这样的残余物溶入清洗液中。另外，常规添加剂在清洗过程结束后不易从铜表面冲洗掉。因此这样的添加剂留在需要清洗的表面上，并且导致集成电路的污染。集成电路的污染可能不利地增加受污染区域的电阻并引起电路内不可预见的导电故障。

用于高级集成电路制造如铜和钨互连材料的CMP后清洗剂包括浆料去除和残余物溶解成分，它们加速物理清洗过程。但是，这些常规添加剂通常因增加电阻和腐蚀灵敏度而对金属表面存在有害作用。

因此，本发明的一个目的是提供抗蚀剂灰化步骤后有效除去残余物的化学剂，该化学剂不侵蚀及潜在劣化意欲留在晶片上的精细结构。

本发明的另一个目的是用改良的防腐剂代替常规添加剂，以保护半导体衬底上的铜结构。

本发明的另一个目的是提供改良的防腐剂，在残余物去除过程结束后其易于由水或其它冲洗介质从衬底上冲洗掉，从而减少集成电路污染。

从随后的公开内容及权利要求书，本发明的其它目的和优点将显而易见。

发明概述

本发明总的涉及用在半导体制造中，在抗蚀剂等离子体灰化步骤后从晶片上除去残余物的化学剂。

一方面，本发明涉及在晶片上进行抗蚀剂等离子体灰化步骤后从晶片上除去残余物的方法，包括将晶片与清洗剂接触，该清洗剂包括(i)氟化物源，(ii)至少一种有机胺，(iii)含氮羧酸或亚胺，(iv)水，以及可选的至少一种金属螯合剂。

本发明的另一方面涉及晶片清洗剂，包括(i)氟化物源，(ii)至少一种有机胺，(iii)含氮羧酸或亚胺，(iv)水，以及可选的至少一种金属螯合剂。

本发明再一方面涉及半导体晶片清洗剂，用在等离子体灰化半导体制造后，以如下所述的重量百分比(基于清洗剂的总重量)范围包括下面的成分：

氟化物源，如氟化铵和/或其衍生物    1-21％

有机胺                             20-55％

选自含氮羧酸和亚胺的含氮成分       0.5-40％

水                                 23-50％

金属螯合剂                         0-21％

总计                               100％