[发明专利]用于化学机械抛光后清洗的组合物

说明书

技术领域

本发明关于一种用于集成电路化学机械抛光后清洗(postCMP cleaning；PCC)的组合物。

背景技术

现今的半导体组件正朝向小线宽、高积体密度的方向发展。随着集成电路堆栈层数的增加以及线宽的缩小，由金属导线本身的电阻及介电层寄生电容所引起的时间延迟(RC-delay)日趋重要。为减少RC-delay的问题以及增加讯号传递速度，铜金属化(铜导线)制程已逐渐取代传统的铝金属化(铝导线)制程以降低金属线路本身的电阻。因此，铜化学机械抛光(CuCMP)的发展也成了采用铜制程的先进次微米半导体制程中最重要的技术之一。在目前的先进半导体制程中，铜导线层已达到十层之多且预计在未来还会持续增加。此亦表示于整个制造流程中已包含数个化学机械抛光及化学机械抛光后清洗步骤，且在将来仍可能会增加。

在铜化学机械抛光制程中，晶片会受到铜离子、化学机械抛光浆料颗粒舆残留在晶片表面(包含铜层及介电层)的铜与氧化硅团块所污染。因此通常在化学机械抛光步骤后，需要有一个清洗步骤来去除上述污染物。

基本上，化学机械抛光后清洗为化学机械抛光流程的最后一个步骤，其目的是提供干净的晶片表面以利后续制程。

为减少良率的损失，化学机械抛光和化学机械抛光后清洗需注意以下几点：

(1)需有效移除唑类腐蚀抑制剂，

(2)需有效控制制程应力的累积，

(3)需选择合适的低介电常数(low-k)材料以符合化学机械

抛光制程和后清洗的要求，以及

(4)需避免刮伤问题。

先前技术中有许多文献提供用于化学机械抛光后清洗制程的组合物。例如Wang的美国专利第US 6,541,434号揭示一种包含羧酸、含胺化合物、膦酸以及水的清洗组合物，其适合用于移除化学机械抛光后残留的研磨剂以及金属污染。Kneer的美国专利第US 6,627,546号揭示一种不含氟的水性组合物，其包含双羧酸和/或其盐、羟基羧酸和/或其盐或含有胺基的酸。Aoyama等人的美国专利公开案第US 2005/0014667号揭示一种包含含氟化合物(界面活性剂)、水、醯胺和醚溶剂以及选自胺基磺酸、膦酸、可溶性膦酸衍生物或其组合的酸的稀释水性清洁剂。Misra等人的美国专利第US 7,297,670号揭示一种包含清洁剂、腐蚀抑制剂以及巯基丙酸(mercaptopropionic)的组合物。Abe等人的美国专利公开案第US 2004/0204329号揭示一种清洁液态组合物，其包含特定醚类有机溶剂的液态清洗组合物，且对于疏水性基材具有较佳的湿润性(wettability)。Zhang等人的美国专利第US 7,208,409号揭示一种用于化学机械抛光后处理的溶液，其包含非离子性的乙炔二醇衍生物界面活性剂。

由于化学机械抛光后清洗溶液的污染物移除率与其pH值及界达电位(zeta potential)有直接的关连性，通常较低的界达电位可提供较佳的污染物移除率。此外，由于碱性的组合物通常具有较低的界达电位，其较适合作为化学机械抛光后清洗组合物。

此外，除了污染物移除率的考量外，良好的化学机械抛光后清洗液还需具备下列特性：

(1)所述的清洗液不会攻击或蚀刻金属，其包括作为金属连接的铜层或作为阻障层的金属氮化物，如TaN或TiN；

(2)所述的清洗液不会攻击或蚀刻介电层，其包括氧化硅、高密度low-k材料或多孔low-k材料。

因此，尽管已有许多先前技术提供各种不同的化学机械抛光后清洗液，产业界仍需一更能有效去除残留于晶片表面的污染物、降低晶片表面缺陷数并且不会破坏或蚀刻基材结构的后清洗组合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于化学机械抛光后清洗组合物，其包含至少一种水溶性胺类、至少一种水溶性有机溶剂及去离子水。以本发明的组合物与含铜半导体晶片接触一段有效时间，可有效地去除抛光后残留于晶片表面上的污染物并降低晶片表面的缺陷数。

本发明的另一目的為提供一种化学机械抛光后清洗方法，其于化学机械抛光后将晶片与包含至少一种水溶性胺类、至少一种水溶性有机溶剂及去离子水的组合物接触一段有效时间，以自晶片上移除化学机械抛光后的残留污染物。

附图说明

图1是清洗完成后以KLA-Tencor surfscan AIT观察测试晶片表面缺陷数的结果。

具体实施方式

本发明适用于化学机械抛光后清洗的组合物包含至少一种水溶性胺类、至少一种水溶性有机溶剂及去离子水。