附有金属布线的半导体用清洗剂的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请为国际申请日2011年1月28日、国际申请号PCT/US2011/022961于2012 年8月23日进入中国国家阶段、申请号201180010737. 6、发明名称"附有金属布线的半导 体用清洗剂"的分案申请。
[0002] 本申请要求2010年1月29日提交且题为"附有钨布线的半导体用清洗剂"的日 本专利申请No. 2010-017772以及2010年3月26日提交且题为"附有铜布线的半导体用清 洗剂"的日本专利申请No. 2010-072824的优先权，两篇文件以全文并入本文作为参考。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种在微电子装置的生产方法中在化学机械抛光（CMP)后用于清洗 表面的清洗剂，且特别涉及一种用于在其表面上附有金属布线（例如，钨或钨合金、铜或铜 合金）的微电子装置的CMP后清洗剂。
【背景技术】
[0004] 诸如高效能及小型化的市场需求导致在微电子装置上需要更集成化的半导体组 件。举例来说，需要用于形成较精细电路图案的高度平面化技术，其中使用含有氧化铝或二 氧化硅的微粒的抛光浆液（以下简称为CMP浆液）实行抛光晶圆表面的CMP步骤。
[0005] 然而，在此CMP步骤中，于抛光后会有各种物质残留于装置上，例如：CMP浆液中的 诸如氧化铝及二氧化硅的抛光微粒（以下称为研磨颗粒），经添加来加速抛光的铁硝酸盐 水溶液，经添加来抑制金属腐蚀的抗腐蚀剂，及用于该金属布线的侧面上的经抛光金属布 线及锌及镁金属的残留物。这些残留物可能会对半导体的电性质具有不利影响诸如短路。 因此，在进行至下一制造步骤之前需移除这些残留物。
[0006] 在关于钨CMP的相关技术中，CMP后方法典型地使用氨及过氧化氢水溶液或氢氯 酸及过氧化氢水溶液与稀氢氟酸水溶液的组合。然而，在此一方法中，布线金属实质上会被 侵蚀。因此，此方法无法应用于具有精细图案的新型微电子装置。为避免此腐蚀，已提出使 用含有对钨较不具腐蚀性的有机酸（诸如柠檬酸及草酸）、及诸如氨基聚羧酸的螯合剂的 清洗剂的清洗生产方法（日本专利公开申请案第10-72594号）。
[0007] 在铜CMP的相关技术中，CMP后方法典型地使用含有诸如柠檬酸及草酸的有机酸 作为主要成分的酸性清洗剂（日本专利公开申请案第2001-7071号）。然而，虽然这些清洗 剂对于移除金属残留物具有优异能力，但这些清洗剂对铜布线具高度腐蚀性。为改良此腐 蚀性，已知含有烷醇胺作为主要成分的碱性清洗剂（日本专利公开申请案第11-74243号）。 这些清洗剂对铜布线具有低腐蚀性，且对于移除源自添加于CMP浆液中的抗腐蚀剂的有机 残留物具有优异能力。换句话说这些清洗剂对于移除金属残留物的能力不佳。或者，已知 具有移除金属残留物能力的碱性清洗剂，该等清洗剂包含有机酸（诸如琥珀酸及草酸）及 烷醇胺作为主要成分（日本未审查专利公开申请案第2003-536258号）。然而，虽然这些清 洗剂对于移除金属及有机残留物具有优异能力，但这些清洗剂对铜布线具高度腐蚀性。因 此，这些清洗剂无法应用于具有精细图案的新型微电子装置。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的为提供一种用于附有金属布线（例如，钨、钨合金、铜或铜合金）的 微电子装置的清洗剂，其对于移除在CMP步骤后残留于晶圆上的材料（例如，CMP浆液中的 诸如氧化铝及二氧化硅的研磨颗粒、经添加来加速抛光的铁硝酸盐水溶液、经添加来抑制 布线金属腐蚀的抗腐蚀剂、及金属布线及用于金属布线的侧面上的锌及镁金属的残留物）， 而不侵蚀金属布线具有优异的能力。
[0009] 换句话说本发明是一种用于其中形成金属布线的微电子装置的CMP后清洗的清 洗剂，其中该金属布线包含铜或钨。在一方面中，该清洗剂包含有机胺（A)、季铵氢氧化物 (B) 、螯合剂（C)、及水（W)，且具有7. 0至14. 0的pH值。在另一方面中，该清洗剂包含环 状聚胺（Al)和/或环状聚胺（A2)、具有2至5个羟基的多酚系还原剂（B)、季铵氢氧化物 (C) 、抗坏血酸（D)、及水。
[0010] 用于附有钨布线或钨合金布线的微电子装置的清洗剂具有用于移除源自抛光浆 液的研磨颗粒的优异能力、移除来自绝缘层的金属残留物的优异能力、及对钨布线的优异 抗腐蚀性。
[0011] 用于附有铜布线或铜合金布线的微电子装置的清洗剂具有用于移除源自抛光浆 液的研磨颗粒的优异能力、移除来自绝缘层的金属残留物的优异能力、及对铜布线的优异 抗腐蚀性。
[0012] 此外，在微电子装置的生产方法中在CMP步骤后的步骤使用文中所述的清洗剂可 容易地获得具有良好接触电阻而无短路的微电子装置。
[0013] 其它方面、特征及优点将可由随后揭示内容及权利要求而更完整明了。
【具体实施方式】
[0014] 为容易参考起见，"微电子装置"对应于经制造用于微电子、集成电路、或计算机芯 片应用中的半导体基板、平板显示器、相变内存装置、太阳能面板及其它产品（包括太阳能 基板、光电伏打组件、及微机电系统（MEMS))。太阳能基板包括，但不限于，硅、非晶硅、多晶 硅、单晶硅、CdTe、硒化铜铟、硫化铜铟、及砷化镓/镓。太阳能基板可经掺杂或未经掺杂。 应明了术语"微电子装置"不意欲具任何限制意味，且其包括任何最终将成为微电子装置或 微电子组件的基板。
[0015] 如本文所用，"材料"对应于CMP后残留物和/或污染物。如本文所用，"污染物" 对应于存在于CMP浆液中的化学物质、抛光浆液的反应副产物、及任何其它作为CMP生产方 法副产物的材料，包括，但不限于，经添加来加速抛光的铁硝酸盐水溶液、及经添加来抑制 布线金属腐蚀的抗腐蚀剂。如本文所用，"CMP后残留物"对应于来自抛光浆液的颗粒，例 如，含二氧化硅颗粒、含氧化铝颗粒、金属布线及用于金属布线的侧面上的锌及镁金属的残 留物、存在于浆液中的化学物质、抛光浆液的反应副产物、富含碳的颗粒、抛光垫颗粒、刷卸 颗粒、设备构造材料颗粒、铜、氧化铜、有机残留物、及任何其它作为CMP生产方法副产物的 材料。
[0016] 在第一方面中，描述一种可用于移除在CMP后残留于微电子装置上的材料的第一 组合物，该第一组合物包含以下成分，由以下成分组成，或基本上由以下成分所组成：有机 胺（A)、季铵氢氧化物（B)、螯合剂（C)、及水（W)，其中该清洗剂具有7. O至14. O的pH值。 该第一组合物尤其适用于移除残留在包含钨或钨合金的微电子装置上的材料，优选是在钨 或钨合金层的CMP后。
[0017] 有机胺（A)的实例包括链胺、环胺、或其任何组合。链胺的实例包括链单胺、链聚 胺、或其任何组合。链单胺的实例包括具有1至6个碳原子的链烷基单胺、及具有2至6 个碳原子的链烷醇胺（Al)。具有1至6个碳原子的链烷基胺的实例包括烷基胺（例如，甲 胺、乙胺、