[发明专利]一种半导体晶圆金属基材腐蚀防护液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造清洗工艺中的一种清洗液及其使用方法，具体的涉及一种半导体晶圆金属基材腐蚀防护液及其使用方法。

背景技术

在半导体元器件制造过程中，光阻层的涂敷、曝光和成像对元器件的图案制造来说是必要的工艺步骤。在图案化的最后(即在光阻层的涂敷、成像、离子植入和蚀刻之后)进行下一工艺步骤之前，光阻层材料的残留物需彻底除去。在掺杂步骤中离子轰击会硬化光阻层聚合物，因此使得光阻层变得不易溶解从而更难于除去。至今在半导体制造工业中一般使用两步法(干法灰化和湿蚀刻)除去这层光阻层膜。第一步利用干法灰化除去光阻层(PR)的大部分。第二步利用缓蚀剂组合物湿蚀刻/清洗工艺除去剩余的光阻层，其具体步骤一般为清洗液清洗/漂洗/去离子水漂洗。在此过程中，只能除去残留的聚合物光阻层和无机物，而不能攻击损害金属层(如铝层)。

在目前的湿法清洗工艺中，用得较多的清洗液是含羟胺类的清洗液和含氟化物的清洗液。此外，还有少量的既不含羟胺又不含氟的清洗液。羟胺类的清洗液由于其在水中漂洗时对金属铝的腐蚀速率较大，在清洗完等离子蚀刻物后，常采用溶剂漂洗。所用的溶剂主要有异丙醇和N-甲基吡咯烷酮。前者由于闪点比较低、易挥发，在一些半导体制造公司已经逐步被淘汰；而后者由于闪点比较高、不易挥发在好多半导体制造公司一直使用。但是随着环保意识和成本压力，越来越多的公司希望能用去离子水直接漂洗，而不造成金属的腐蚀。对于含氟的清洗液，在用去离子水直接漂洗时，其金属腐蚀速率存在一个由低到高又有高到低的一个曲线(如图1示)。

为了减少漂洗对金属基材的腐蚀，在实际的过程中常采用大量的水快速漂洗，以便以较快的速度和较短的时间通过腐蚀速率较大的区域，以减少金属的腐蚀。而这往往带来漂洗过程操作窗口过小的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了解决湿法清洗漂洗步骤中的金属腐蚀问题，而提供一种具有较低的金属腐蚀速率，同时对环境友好、价格便宜且使用简便的半导体晶圆金属基材腐蚀防护液及其使用方法。

本发明的半导体晶圆金属基材腐蚀防护液含有：含羧基聚合物、含颜料亲和基团的聚合物和水。

本发明中，所述的金属基材尤其指铝材，如应用于半导体工艺的标准铝、铝硅铜合金或铝铜合金等铝合金。

本发明中，所述的含羧基聚合物较佳的选自含羧基的均聚物、含羧基的均聚物盐、含羧基的共聚物和含羧基的共聚物盐中的一种或多种。

其中，所述的含羧基的均聚物较佳的为聚马来酸酐(HPMA)、聚丙烯酸(PAA)和聚甲基丙烯酸中的一种或多种，更佳的为聚马来酸酐和/或聚丙烯酸。

其中，所述的含羧基的共聚物较佳的为含羧基单体的共聚物(如丙烯酸与马来酸的共聚物和/或甲基丙烯酸与马来酸的共聚物)和/或含乙烯基单体与含羧基单体的共聚物(如苯乙烯与丙烯酸的共聚物、苯乙烯与马来酸的共聚物、丙烯腈与马来酸的共聚物、乙烯与丙烯酸的共聚物、丙烯腈与丙烯酸的共聚物、苯乙烯与甲基丙烯酸的共聚物、乙烯与甲基丙烯酸的共聚物和丙烯腈与甲基丙烯酸的共聚物中的一种或多种)。其中，优选丙烯酸与马来酸的共聚物。

其中，所述的盐为铵盐、钾盐和钠盐中的一种或多种；优选铵盐，如聚丙烯酸铵(SD)。

本发明中，只要是现有技术中已有的含羧基的聚合物均可用于本发明的半导体晶圆金属基材腐蚀防护液，前提是该聚合物在水中有一定的溶解度。一般而言，含羧基的聚合物分子量大小并不影响实现本发明的目的。若本发明的半导体晶圆金属基材腐蚀防护液中具有一定质量浓度的聚合物，该半导体晶圆金属基材腐蚀防护液中也相应地具有一定浓度的羧基。这是因为对于一定质量浓度的聚合物而言，若聚合物的分子量大，半导体晶圆金属基材腐蚀防护液中聚合物的摩尔数就相应地少；若聚合物的分子量小，半导体晶圆金属基材腐蚀防护液中聚合物的摩尔数也就相应地多。也就是说，组成一定的聚合物，其一定质量浓度的聚合物上也就相应地含有一定浓度的羧基。不管该聚合物的分子量大小，只要该聚合物上的羧基在缓蚀剂体系中达到一定的浓度即可。本发明的半导体晶圆金属基材腐蚀防护液中，所述的含羧基聚合物的含量较佳为质量百分比0.0001～3％。

本发明中，所述的颜料亲和基团较佳的为羟基或氨基。众所周知，羧基也是一种颜料亲和基团，但在本发明中所谓含颜料亲和基团聚合物中可以含有羧基，也可以不含有羧基。本发明中，对含颜料亲和基团的聚合物的分子量无特别要求。