[发明专利]富含水的剥离和清洗制剂及其使用方法

说明书

背景技术

用于灰化(ashed)和未灰化基底的Al后端工艺(Alback-end-of-the-line，Al BEOL)清洗的常规剥离和清洗制剂通常包含羟胺、溶剂(任选的)、链烷醇胺(任选的)、水和缓蚀剂或螯合剂。常规的化学制品通常包含大量的有机组分和胺以及少量的水。这样的化学制品的典型实例可参见US5911835、US6110881、US6319885、US7051742和US7144849。在上述列举的专利中，使用二羟基芳香缓蚀剂，其中通常使用邻苯二酚(二羟基苯)。邻苯二酚已被用作铝的缓蚀剂。此外，邻苯二酚已被用作螯合剂以扩展含羟胺制剂的稳定性。

本领域技术人员公知，有效清洗剂的关键性质在于其能够侵袭(attack)和/或溶解蚀刻后和/或灰化后的残留物而基本上不侵袭下层的互连电介质或金属的能力，也就是说，缓蚀剂的选择是控制金属蚀刻速率的关键。

在Al互连结构的BEOL应用中，缓蚀剂必须能够抑制铝和其他互连金属/薄膜的蚀刻，但是，由于铝在电化学上是非常活跃的，其最易受到腐蚀和/或蚀刻。

因此，希望提供能够除去这些不想要的残留物但不会腐蚀、溶解或钝化互连结构的暴露表面的清洗制剂和方法。羟胺能够非常有效地从半导体基底上除去残留物和未灰化的光致抗蚀剂，但其易发生分解，即使是在室温下也是如此。为包含羟胺的清洗制剂找到能够稳定羟胺或不加速羟胺分解的组分是尤为关键的。因此，希望能够控制铝的蚀刻速率并稳定包含羟胺的清洗制剂的羟胺。

发明内容

因此，本发明的一个方面为用于除去光致抗蚀剂、蚀刻后和灰化后的残留物、来自Al后端工艺互连结构的残留物以及污染物的富含水的制剂。

在一个实施方式中，本发明提供了富含水的制剂，该制剂包含：羟胺、羟胺盐化合物及其混合物；烷基二羟基苯；羟基喹啉；可与所述羟胺混溶的链烷醇胺；和水；其中该富含水的制剂含有至少50重量％的水。

在另一实施方式中，本发明提供了富含水的制剂，该制剂包含：羟胺、羟胺盐化合物及其混合物；烷基二羟基苯；羟基喹啉；水溶性溶剂；和水；其中该富含水的制剂含有至少50重量％的水。

在又另一实施方式中，本发明提供了富含水的制剂，该制剂包含：羟胺、羟胺盐化合物及其混合物；烷基二羟基苯；羟基喹啉；可与所述羟胺混溶的链烷醇胺；水溶性溶剂；和水；其中该富含水的制剂含有至少50重量％的水。

根据本发明的另一方面，提供了从基底除去蚀刻后和灰化后的残留物的方法，包括：将上述制剂应用到基底上以从基底除去光致抗蚀剂、蚀刻后和灰化后的残留物及污染物。

附图简述

图1.Tafel分析显示了电极相对于参比的腐蚀电势与腐蚀电流密度的对数的曲线图。

图2.都包含邻苯二酚作为缓蚀剂的富含水的制剂和富含溶剂的制剂的Tafel分析。

图3.在包含邻苯二酚作为缓蚀剂的富含水的制剂中随温度变化的羟胺的稳定性。

图4.在不包含邻苯二酚作为缓蚀剂的富含水的制剂中随温度变化的羟胺的稳定性。

图5.包含：(a)叔丁基邻苯二酚(tBC)和8-羟基喹啉(8HQ)；和(b)8-羟基喹啉(8HQ)的富含水的制剂的Tafel分析。

图6.包含：(a)叔丁基邻苯二酚(tBC)和8-羟基喹啉(8HQ)；和(b)叔丁基邻苯二酚(tBC)的富含水的制剂的Tafel分析。

图7.在包含叔丁基邻苯二酚(tBC)和8-羟基喹啉(8HQ)的富含水的制剂中随温度变化的羟胺的稳定性。

具体实施方式

清洗制剂是灰化和未灰化的基底的Al BEOL(后端工艺)清洗所需要。本领域公知，有效的清洗剂的关键性质在于其能够侵袭和溶解蚀刻后和/或灰化后的残留物而基本上不会侵袭下层的互连电介质或金属的能力；缓蚀剂的选择是控制金属蚀刻速率的关键。

由于铝在电化学上是非常活跃的，其最易受到腐蚀和/或蚀刻。对于Al互连结构而言，缓蚀剂必须能够抑制铝和其他互连金属/薄膜的蚀刻。

常规的清洗制剂通常包含羟胺、溶剂(任选的)、链烷醇胺(任选的)、水和缓蚀剂或螯合剂。调节清洗制剂中羟胺(和胺)的腐蚀效果的一种方式是维持低含水量和使用高浓度的溶剂，因此使用富含溶剂的制剂。在上面列举的许多专利中，已使用邻苯二酚作为铝缓蚀剂和/或螯合剂以扩展含羟胺的富含溶剂的制剂的稳定性。

在本发明中已经研发了用于Al BEOL清洗的含羟胺的富含水的制剂。在本文中，“富含水的”是指制剂包含至少50重量％的水。