发明名称 用于洗涤半导体基板上之无机残渣的含特定铜腐蚀抑制剂之含水洗涤组成物
摘要 一种半导体晶圆洗涤配方,系包括重量百分率1-21之氟来源,重量百分率20-55之有机胺,重量百分率0.5-40之氮成分、例如含氮羧酸或亚胺,重量百分率23-50之水和重量百分率0-21之金属螫合剂。该配方是有利于在光阻电浆抛光步骤之后从晶圆移除残渣,像是从含精细铜金属连线结构之半导体晶圆移除无机残渣。
申请公布号 TWI258501 申请公布日期 2006.07.21
申请号 TW091106028 申请日期 2002.03.27
申请人 尖端科技材料公司 发明人 威廉.A.沃杰札特;马.法堤玛.塞裘;大卫.柏哈德;朗.尼格耶
分类号 C09K13/00;C09K13/04;C09K13/08;C09K13/06;H01L21/302 主分类号 C09K13/00
代理机构 代理人 赖经臣 台北市松山区南京东路3段346号1112室;宿希成 台北市松山区南京东路3段346号1112室
主权项 1.一种洗涤配方,系包含下列成分,基于该成分之总 重量显示重量百分率范围: 氟来源 1-21% 有机胺 20-55% 氮成分 0.5-40% 水 23-50% 其中,该氮成分包含选自下列所组成之族群的种类 :亚胺基二乙酸(IDA)、氨基乙醇、氨三乙酸(NTA)、1, 1,3,3-四甲基胍(TMG)、CH3C(=NCH2CH2OH)CH2C(O)N(CH3)2 、CH3C (=NCH2CH2OCH2CH2OH)CH2C(O)N(CH3)2、CH3C(=NH)CH2C(O)CH3、(CH3CH 2)2NC(=NH)N(CH3CH2)2、HOOCCH2N(CH3)2及HOOCCH2N(CH3)CH2COOH,且 其中该洗涤配方系有用于洗涤半导体晶圆。 2.如申请专利范围第1项之洗涤配方,其中,该氟来 源包含选自下列所组成之族群的氟种类: 氟化铵;和 氟化三乙醇铵(TEAF)。 3.如申请专利范围第1项之洗涤配方,其中,该有机 胺包含选自下列所组成之族群的胺: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA),和 三亚乙基二胺(TEDA)。 4.如申请专利范围第1项之洗涤配方,其中,该氮成 分包含选自下列所组成之族群的种类: 亚胺基二乙酸(IDA); 氨基乙醇; 氨三乙酸(NTA);和 1,1,3,3-四甲基胍(TMG)。 5.如申请专利范围第1项之洗涤配方,其更包含金属 螯合剂自0.4wt%至21wt%之范围。 6.如申请专利范围第5项之洗涤配方,其中,该金属 螯合剂系包含一或多个选自下列组成之族群的种 类,包括: 乙醯乙醯胺、 二甲基乙醯乙醯胺、 胺基甲酸铵、 啶二硫代胺基甲酸铵(APDC)、 丙酸二甲酯、 乙醯乙酸甲酯、 N-甲基乙醯乙醯胺、 2,4-戊二酮、 硫代苯甲酸四甲基铵、 三氟乙酸四甲基铵、和 四甲基二硫化双甲硫羰醯(TMTDS)。 7.如申请专利范围第1项之洗涤配方,其中,该氟来 源包含选自下列所组成之族群的种类: 氟化铵、 氟化三乙醇铵(TEAF)、 氟化二乙醇铵(DGAF)、 氟化四甲铵(TMAF)、和 三(氟化氢)三乙胺(TREAT-HF)。 8.如申请专利范围第1项之洗涤配方,其中,该有机 胺包含选自下列所组成之族群的胺: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA)、 三亚乙基二胺(TEDA)、 环六亚甲基四胺、 3,3-亚胺基双(N,N-二甲基丙基胺),和 单乙醇胺。 9.如申请专利范围第1项之洗涤配方,其中,该氟来 源包含选自下列所组成之族群的种类: 氟化铵、 氟化三乙醇铵(TEAF)、 氟化二乙醇铵(DGAF)、 氟化四甲铵(TMAF)、和 三(氟化氢)三乙胺(TREAT-HF); 该有机胺包含选自下列所组成之族群的种类: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA)、 三亚乙基二胺(TEDA)、 环六亚甲基四胺、 3,3-亚胺基双(N,N-二甲基丙基胺),和 单乙醇胺;以及 该氮成分包含选自下列所组成之族群的种类: 亚胺基二乙酸(IDA)、 氨基乙醇、 氨三乙酸(NTA)、 1,1,3,3-四甲基胍(TMG)。 10.如申请专利范围第5项之洗涤配方,其中,该氟来 源包含具有通式R1R2R3R4NF之化合物,其个别的R基是 独立地选自氢原子和脂肪族;并且其中该金属螯合 剂具有如下之式: X-CHR-Y,其中 R为氢或脂肪族,并且 X和Y为含有具有拉电子性质的多键结部分之官能 基。 11.如申请专利范围第10项之洗涤配方,其中,个别的 X和Y为独立地选自CONH2、CONHR'、CN、NO2、SOR'和SO2Z, 其中R'为烷基且Z为氢、卤素或烷基。 12.如申请专利范围第5项之洗涤配方,其中,该氟来 源包含具有式R1R2R3R4NF之化合物,其个别的R基是氢 或脂肪族;并且其中该金属螯合剂具有式R1R2R3R4N+-O 2CCF3,其个别的R基独立地为氢和脂肪族。 13.一种半导体晶圆的制造方法,系包含: 以洗涤配方接触该晶圆,该洗涤配方系包含下列成 分,基于该成分之总重量显示重量百分率范围: 氟来源 1-21% 有机胺 20-55% 氮成分 0.5-40% 水 23-50% 其中,该氮成分包含选自下列所组成之族群的种类 :亚胺基二乙酸(IDA)、氨基乙醇、氨三乙酸(NTA)、1, 1,3,3-四甲基胍(TMG)、CH3C(=NCH2CH2OH)CH2C(O)N(CH3)2 、CH3C (=NCH2CH2OCH2CH2OH)CH2C(O)N(CH3)2、CH3C(=NH)CH2C(O)CH3、(CH3CH 2)2NC(=NH)N(CH3CH2)2、HOOCCH2N(CH3)2及HOOCCH2N(CH3)CH2COOH。 14.如申请专利范围第13项之方法,其更包含: 以洗涤配方接触该晶圆之前, 从该晶圆的表面电浆蚀刻金属化层;及 从该晶圆的表面电浆抛光光阻。 15.如申请专利范围第13项之方法,其中,该氟来源包 含选自下列所组成之族群的氟种类: 氟化铵;和 氟化三乙醇铵(TEAF)。 16.如申请专利范围第13项之方法,其中,该有机胺包 含选自下列所组成之族群的胺: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA),和 三亚乙基二胺(TEDA)。 17.如申请专利范围第13项之方法,其中,该氮成分包 含选自下列所组成之族群的种类: 亚胺基二乙酸(IDA); 氨基乙醇; 氨三乙酸(NTA);和 1,1,3,3-四甲基胍(TMG)。 18.如申请专利范围第13项之方法,其中该洗涤配方 更包含金属螯合剂自0.4wt%至21wt%之范围。 19.如申请专利范围第18项之方法,其中该金属螯合 剂系包含一或多个选自下列组成之族群的种类,包 括: 乙醯乙醯胺、 二甲基乙醯乙醯胺、 胺基甲酸铵、 咯啶二硫代胺基甲酸铵(APDC)、 丙酸二甲酯、 乙醯乙酸甲酯、 N-甲基乙醯乙醯胺、 2,4-戊二酮、 硫代苯甲酸四甲基铵、 三氟乙酸四甲基铵、和 四甲基二硫化双甲硫羰醯(TMTDS)。 20.如申请专利范围第13项之方法,其中该氟来源包 含选自下列所组成之族群的种类: 氟化铵、 氟化三乙醇铵(TEAF)、 氟化二乙醇铵(DGAF)、 氟化四甲铵(TMAF)、和 三(氟化氢)三乙胺(TREAT-HF)。 21.如申请专利范围第13项之方法,其中,该有机胺包 含选自下列所组成之族群的胺: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA)、 三亚乙基二胺(TEDA)、 环六亚甲基四胺、 3,3-亚胺基双(N,N-二甲基丙基胺),和 单乙醇胺。 22.如申请专利范围第13项之方法,其中,该氟来源包 含选自下列所组成之族群的种类: 氟化铵、 氟化三乙醇铵(TEAF)、 氟化二乙醇铵(DGAF)、 氟化四甲铵(TMAF)、和 三(氟化氢)三乙胺(TREAT-HF); 该有机胺包含选自下列所组成之族群的种类: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA)、 三亚乙基二胺(TEDA)、 环六亚甲基四胺、 3,3-亚胺基双(N,N-二甲基丙基胺),和 单乙醇胺;以及 该氮成分包含选自下列所组成之族群的种类: 亚胺基二乙酸(IDA)、 氨基乙醇、 氨三乙酸(NTA)、 1,1,3,3-四甲基胍(TMG)。 23.如申请专利范围第18项之方法,其中,该氟来源包 含具有通式R1R2R3R4NF之化合物,其个别的R基是独立 地选自氢原子和脂肪族;并且其中该金属螯合剂具 有如下之式: X-CHR-Y,其中 R为氢或脂肪族,并且 X和Y为含有具有拉电子性质的多键结部分之官能 基。 24.如申请专利范围第23项之方法,其中个别的X和Y 为独立地选自CONH2、CONHR'、CN、NO2、SOR'、SO2Z,其中 R'为烷基且Z为氢、卤素或烷基。 25.如申请专利范围第18项之方法,其中,该氟来源包 含具有式R1R2R3R4NF之化合物,其个别的R基是氢或脂 肪族;并且其中该金属螯合剂具有式R1R2R3R4N+-O2CCF3, 其个别的R基独立地为氢和脂肪族。 26.一种半导体晶圆的制造方法,系包括含有下列步 骤: 从该晶圆的表面电浆蚀刻金属化层; 从该晶圆的表面电浆抛光光阻; 经由以洗涤配方接触该晶圆的表面来洗涤该晶圆, 该洗涤配方,系包含下列成分,基于该成分之总重 量显示重量百分率范围: 氟来源 1-21% 一或多个有机胺 20-55% 含氮羧酸和亚胺 0.5-40% 水 23-50% 其中,该含氮羧酸或亚胺系选自下列所组成之族群 :亚胺基二乙酸(IDA)、氨基乙醇、氨三乙酸(NTA)、1, 1,3,3-四甲基胍(TMG)、CH3C(=NCH2CH2OH)CH2C(O)N(CH3)2、CH3C( =NCH2CH2OCH2CH2OH)CH2C(O)N(CH3)2、CH3C(=NH)CH2C(O)CH3、(CH3CH2 )2NC(=NH)N(CH3CH2)2 、HOOCCH2N(CH3)2及HOOCCH2N(CH3)CH2COOH。 27.如申请专利范围第26项之方法,其中该氟来源是 选自下列所组成之族群: 氟化铵;和 氟化三乙醇铵(TEAF)。 28.如申请专利范围第26项之方法,其中,该有机胺是 选自下列所组成之族群: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA),和 三亚乙基二胺(TEDA)。 29.如申请专利范围第26项之方法,其中,该含氮羧酸 或亚胺是选自下列所组成之族群: 亚胺基二乙酸(IDA); 氨基乙醇; 氨三乙酸(NTA);和 1,1,3,3-四甲基胍(TMG)。 30.如申请专利范围第26项之方法,其中该洗涤配方 更包含金属螯合剂自0.4 wt%至21wt%之范围。 31.如申请专利范围第30项之方法,其中,该金属螯合 剂是选自下列所组成之族群: 乙醯乙醯胺、 二甲基乙醯乙醯胺、 胺基甲酸铵、 咯啶二硫代胺基甲酸铵(APDC)、 丙酸二甲酯、 乙醯乙酸甲酯、 N-甲基乙醯乙醯胺、 2,4-戊二酮、 硫代苯甲酸四甲基铵、 三氟乙酸四甲基铵、和 四甲基二硫化双甲硫羰醯(TMTDS)。 32.如申请专利范围第26项之方法,其中,该氟来源是 选自下列所组成之族群: 氟化铵、 氟化三乙醇铵(TEAF)、 氟化二乙醇铵(DGAF)、 氟化四甲铵(TMAF)、和 三(氟化氢)三乙胺(TREAT-HF)。 33.如申请专利范围第26项之方法,其中,该有机胺是 选自下列所组成之族群: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA)、 三亚乙基二胺(TEDA)、 环六亚甲基四胺、 3,3-亚胺基双(N,N-二甲基丙基胺),和 单乙醇胺。 34.如申请专利范围第26项之方法,其中,该氟来源是 选自下列所组成之族群: 氟化铵、 氟化三乙醇铵(TEAF)、 氟化二乙醇铵(DGAF)、 氟化四甲铵(TMAF)、和 三(氟化氢)三乙胺(TREAT-HF); 该有机胺是选自下列所组成之族群: 二甘醇胺(DGA)、 甲基二乙醇胺(MDEA)、 五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、 三乙醇胺(TEA)、 三亚乙基二胺(TEDA)、 环六亚甲基四胺、 3,3-亚胺基双(N,N-二甲基丙基胺),和 单乙醇胺;以及 该含氮羧酸或亚胺是选自下列所组成之族群: 亚胺基二乙酸(IDA)、 氨基乙醇、 氨三乙酸(NTA)、 1,1,3,3-四甲基胍(TMG)。 35.如申请专利范围第30项之方法,其中,该氟来源包 含具有式R1R2R3R4NF之化合物,其个别的R基是氢原子 或脂肪族;并且其中该金属螯合剂具有下式: X-CHR-Y,其中 R为氢或脂肪族,并且 X和Y为含有具有拉电子性质的多键结部分之官能 基。 36.如申请专利范围第30项之方法,其中,该氟来源包 含具有式R1R2R3R4NF之化合物,其个别的R基是氢或脂 肪族;并且其中该金属螯合剂具有式R1R2R3R4N+-O2CCF3, 其个别的R基为氢或脂肪族。 图式简单说明: 图1是用于本发明之广泛实施例的特定铜腐蚀抑制 剂之示意图,其在该铜金属上形成一层保护层来避 免腐蚀; 图2是以去离子水从该铜表面清洗的特定铜腐蚀抑 制剂之示意图; 图3叙述本发明之洗涤成分与表面作用; 图4描述可用于移除残渣和粒子之本发明的配方; 图5提供SEM,表示由浸渍制程所得到的结果;以及 图6描述在金属连线材料上之材料蚀刻速率。
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