[发明专利]用于除去氮化钛硬掩模和蚀刻残留物的组合物

说明书

用于剥除氮化钛(TiN或TiNxOy)硬掩模和除去蚀刻残留物的水性组合物是低pH水性组合物，其包含溶剂、弱配位阴离子、胺和至少两种非氧化性痕量金属离子。所述水性组合物不包含非环境氧化剂，并暴露于空气。可以向所述水性组合物添加二氟化物或金属腐蚀抑制剂。用于剥除氮化钛(TiN或TiNxOy)硬掩模和除去氮化钛(TiN或TiNxOy)蚀刻残留物的体系和方法利用所述水性组合物。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求12/20/2013提交的序号为61/918,943的美国临时专利申请的权益。

背景技术

随着其缩放发展到愈来愈小的部件尺寸，集成电路(IC)可靠性在IC制造技术中的关注日益增加。痕迹互连失效机制对器件性能和可靠性的影响使得对集成方案、互连材料和工艺的要求要高得多。为了形成双镶嵌互连图案制造过程，需要最佳的低k电介质材料和与其相关的沉积、图案光刻、蚀刻和清洁。晶片制造的互连图案形成的硬掩模方案途径能够将图案以最紧密的最佳尺寸控制转印到底层中。

随着技术节点进步到纳米技术，金属硬掩模材料例如TiN用于在图案蚀刻过程期间对低k材料获得更好的蚀刻选择性、更好的图案保持和轮廓控制。

已经开发了从衬底撤回或除去这些类型的金属硬掩模的组合物。

以下专利是代表性的。

US2013/0157472描述了包含Cl^-或Br^-、氧化剂和可能的Cu腐蚀抑制剂的组合物用于清洁含有低k电介质和Cu的衬底以及用于蚀刻 TiN或TiNxOy硬掩模和钨。所述组合物通常包含6％过氧化氢作为氧化剂和二甘醇胺以将pH调节到7。

US 2009/0131295 A1描述了在pH 1-8下利用酸性或碱性氟化物或二氟化物在等离子体蚀刻之后从TiN除去硬掩模残留物(通常含 TiF)。

US7479474 B2描述了包含H₂SiF₆或HBF₄的清洁组合物以在包含低K电介质的衬底中减少氧化物蚀刻。

WO 2013/101907 A1描述了包含包括六氟硅酸和六氟钛酸盐的蚀刻剂、包括高价金属的至少一种氧化剂、过氧化物或高氧化态物质、以及至少一种溶剂的组合物。

发明内容

本发明涉及相对于存在的金属导体层和低k电介质层选择性地蚀刻硬掩模层和/或蚀刻残留物的组合物、体系和方法。更具体地说，本发明涉及相对于钨、铜和低k电介质层(包括硅电介质和铝电介质)选择性地蚀刻氮化钛硬掩模和/或蚀刻残留物的组合物、体系和方法。

在一个方面，用于从包含Cu、W、低k电介质材料和氮化钛(TiN 或TiNxOy；其中x＝0至1.3和y＝0至2)的半导体器件选择性地除去氮化钛的水性组合物，所述组合物包含：

弱配位阴离子，具有高度分散在它的整个结构中的负电荷；

胺盐缓冲剂；

至少两种非氧化性痕量金属离子；和

其余是选自水、二醇、丙二醇、乳酸、乙酸、环丁砜类(sulfolanes)、二甲亚砜、烷基砜及其组合的溶剂；

其中所述水性组合物(1)不包含非环境氧化剂(non-ambient oxidizer)；(2)暴露于空气；和(3)具有小于7的pH。

在另一个方面，从微电子器件的表面选择性除去氮化钛(TiN或 TiNxOy；其中x＝0至1.3和y＝0至2)的体系，所述体系包括：

包含Cu、W、低k电介质材料和氮化钛的半导体器件；