[发明专利]用于将其上具有低K介电材料的半导体晶片再循环的组合物和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于从其上沉积有低k介电材料层和其它材料层的废弃衬底或制品上除去所述材料、以再循环/重制和/或重复利用所述衬底或制品的组合物和方法，还涉及使用所述组合物和方法制备的产品。 

相关技术描述 

对于与高密度、超大型集成(ULSI)半导体配线相关的性能的要求提高，日益要求使用低介电常数(低-k)绝缘层，以在器件尺寸下降时提高信号传输速度。 

典型的低k材料包括使用市售前体如SiLK^TM、AURORA^TM、CORAL^TM或BLACK DIAMOND^TM沉积的掺碳氧化物(CDO)，例如使用专利BLACK DIAMOND^TM方法。通常使用化学气相沉积(CVD)方法，由有机硅烷和有机硅氧烷前体形成这些CDO。CVD掺碳氧化物低-k电介质通常由总介电常数小于约3.2的多孔低密度材料组成，并被用于各种半导体结构，这通常是通过形成多层CDO，在这些层内形成其它半导体结构如金属互连线路和通路。例如，CDO可以被用作介电绝缘层(金属间介电(IMD)层)、封盖层和/或用作某些结构的空隙填充材料。 

通常，在多层器件制备程序或质量鉴定程序过程中，在层的加工不合格后，必须将微电子器件晶片如硅半导体晶片破碎以期再循环。任意数目的加工问题均可能发生，例如CDO层的不均匀沉积或后续的浸蚀误差。在所选的加工步骤后，会开展许多质量控制检测方法，从而可能出于各种原因否定半导体晶片的合格性并将其“打碎”，以致产生显著的非生产性成本。 

现有技术的实践是将废弃或打碎的加工晶片送给晶片供应商加工，从而使用化学和机械方法，从半导体晶片上除去介电层如CDO层，以再利用所述晶片。在成功地除去覆盖晶片的介电层和其它部件后，将晶片再循环或再用于新的多层半导体器件制造工艺中。随着半导体晶片生产转向更大直径的晶片，例如12英寸的晶片，由于非生产性成本高，异地打碎和再循环加工晶片变得越来越没有吸引力。 

本领域需要开发一种方法，从而可以使用改良的组合物，就地从废弃的微电子器件如半导体晶片上除去低k介电层，包括CDO层，所述组合物与现有的制备方法是相容的。优选地，使用所述组合物从废弃微电子器件上除去低k介电层的方法不需要高度耗能的氧化步骤。 

为此，本发明的目的是提供改良的组合物和方法，从而可以从废弃的微电子器件结构上除去金属堆叠材料、浸蚀终止层和/或低k介电材料，包括CDO层，以就地再循环所述结构，从而所述组合物和方法与现有制备方法和组分是相容的。重要的是，优选底层的器件表面如硅不受所述去除组合物的损坏。 

除了除去金属堆叠材料、浸蚀终止层和/或低k介电层，同时使对底层的衬底材料的损坏最小化，本发明的组合物还可以配制成符合当地环境要求。例如，由于废水处理问题，高氟化物浓度和高有机溶剂浓度可能使组合物难以用于大批量生产。根据配方的化学需氧(COD)水平，其中溶液的COD是在强氧化剂存在的酸性条件下，可以被完全氧化成二氧化碳的有机化合物量的度量，这可能不允许工业废水中的制剂直接返回环境。例如，在瑞士，废水样品的COD必须降到200-1000mg/L，其后才可以将废水或工业用水返回环境(Pupunat，L.，Sollberger，F.，Rychen，P.，“有效减少工业废水中的化学需氧量”(EfficientReduction of Chemical Oxygen Demand in Industrial Wastewaters)， http://www.csem.ch/corporate/Report2002/pdf/p56.pdf)。 

如果废水只包含氟化物源(不含有机溶剂)，则可以先使用氟化物处理系统从废水中除去氟化物，然后可以将水排放到环境中。如果废水只包含有机溶剂(不含氟化物源)，则可以使用有机处理系统如焚化炉。不利地是，焚烧系统不能接受包含高浓度氟化物的废水样品，因为氟化物源可能损坏焚化炉的构成材料。 

因此，除了提供改良的组合物和方法来从废弃的微电子器件结构上除去低k介电层和其它材料层以就地再循环所述结构，所述组合物和/或使用所述组合物的方法还优选符合与处置所述组合物相关的当地规章标准。 

发明概述