專利名稱：含水的溶脫和洗滌組合物的制作方法
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體或半導(dǎo)體微電路的生產(chǎn)中，需要從半導(dǎo)體器件的基片表面去除一些物質(zhì)。在一些實例中，要去除的物質(zhì)是被稱之為光致抗蝕劑的高分子組合物。在其它實例中，要去除的物質(zhì)是蝕刻或灰化工藝的殘留物或只是污染物。溶脫和/或洗滌組合物的目的是在沒有腐蝕、溶解或暗化基片的暴露表面的條件下，從半導(dǎo)體基片去除不需要的物質(zhì)。
有許多不同的用于從半導(dǎo)體基片溶脫光致抗蝕劑和/或洗滌蝕刻殘留物、灰或其它污染物的組合物。例如，Allied Signal發(fā)表的一些專利公開了非水有機(jī)溶脫組合物，包含一種或多種有機(jī)磺酸、有機(jī)溶劑和各種改進(jìn)劑。第一篇專利US4,165,295公開了一種用于去除高分子有機(jī)物質(zhì)如光致抗蝕劑的組合物，其包含一種或多種有機(jī)磺酸、一種或多種有機(jī)溶劑、可選擇的酚和約5-250ppm的氟化物離子。第二篇專利US4,215,005提供了一種改進(jìn)的組合物，其中同時含有氟化物和一種含氮的絡(luò)合劑，該氮具有一可利用的未共享電子對。第三篇專利US4,221,647提供了另一改進(jìn)的組合物，其中在該組合物中加入了0.01-5重量％的腈化合物。第四篇專利US4,242,218公開了一種無酚溶脫組合物，該組合物包含與氯化芳基化合物、具有1-14個烷基碳原子的烷芳基化合物、異鏈烷烴或它們的混合物混合的磺酸。
US5,308,745公開了溶脫光致抗蝕劑的含堿組合物，其具有降低的金屬腐蝕作用，含有水溶液中PK為2.0或更高和當(dāng)量小于約140的不含氮的弱酸。該弱酸的用量可中和該組合物中19％-75％的胺。US5,972,862公開了一種用于半導(dǎo)體器件的洗滌液，包含含氟化物的化合物、水溶性有機(jī)溶劑、無機(jī)或有機(jī)酸和可選擇的四元銨鹽或羧酸銨鹽和/或有機(jī)羧酸胺鹽。US6,231,677公開了將一種或多種羧酸用于溶脫組合物。WO00/02238公開了一種基于膽堿化合物如氫氧化膽堿的化學(xué)洗滌劑。該組合物由膽堿化合物、水和有機(jī)溶劑組成。該組合物可額外含有羥基胺和抗腐蝕劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于從半導(dǎo)體基片去除光致抗蝕劑、蝕刻和灰化殘留物和污染物的含水組合物。該含水組合物具有低的表面張力、低的粘度，并且可與包括Al/Cu，Cu，Ti，W，Ta，TiN，W或TaN的各種基片、低-k材料如甲基硅倍半噁烷(methylsilsesquioxane)(MSQ)、黑鉆石、SiLK和高-k材料如Pt/BST/氧化物相容，其中BST是鉭酸鋇鍶。該組合物含有水溶性有機(jī)溶劑、磺酸、水和選擇性組分抗腐蝕劑。本發(fā)明的組合物不包含含氟化物的化合物和無機(jī)胺。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及用于從半導(dǎo)體基片去除光致抗蝕劑、蝕刻和灰化殘留物和污染物的含水組合物。該組合物由水溶性有機(jī)溶劑、磺酸或其相應(yīng)的鹽、水和可選擇的抗腐蝕劑組成。
該水溶性有機(jī)溶劑包括有機(jī)胺、酰胺、亞砜、砜、內(nèi)酰胺、咪唑啉酮、內(nèi)酯和多元醇等。有機(jī)胺的實例包括單乙醇胺、N-甲基乙醇胺、1，2-乙二胺、2-(2-氨基乙氨基)乙醇、二乙醇胺、二丙胺、2-乙氨基乙醇、二甲氨基乙醇、環(huán)已胺、芐胺、吡咯、吡咯烷、吡啶、嗎啉、哌啶和噁唑等。酰胺的實例包括N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二乙基乙酰胺等。亞砜的實例包括二甲基亞砜。砜的實例包括二甲砜和二乙砜。內(nèi)酰胺的實例包括N-甲基-2-吡咯烷酮和咪唑啉酮。內(nèi)酯的實例包括丁內(nèi)酯和戊內(nèi)酯。多元醇的實例包括乙二醇、丙二醇、乙二醇一甲基醚乙酸酯等。優(yōu)選的水溶性有機(jī)溶劑的實例包括單乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二甲基亞砜和二甲基乙酰胺。這些水溶性有機(jī)溶劑可以單獨或混合存在。該水溶性有機(jī)溶劑占該組合物總重量的30-90重量％，優(yōu)選40-85重量％，最優(yōu)選45-80重量％。
除了水溶性有機(jī)溶劑，該組合物還含有磺酸或其相應(yīng)的鹽。適用的磺酸的實例包括對-甲苯磺酸、1，5-萘二磺酸、4-乙基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、異丙基苯磺酸、甲基乙基苯磺酸、二甲苯磺酸的異構(gòu)體和上述磺酸的相應(yīng)的鹽?；撬猁}的實例包括對-甲基磺酸乙醇銨和對-甲基磺酸三乙醇銨。所述磺酸及其相應(yīng)的鹽可以單獨的酸或鹽、或以磺酸或其鹽的混合物的形式存在于該組合物中。該磺酸或其相應(yīng)的鹽占該組合物總重量的1-20重量％，優(yōu)選1.5-15重量％，最優(yōu)選3-10重量％。
水是本發(fā)明的溶脫和洗滌組合物的必要組分。水占該組合物總重量的5-50重量％，優(yōu)選5-35重量％，最優(yōu)選10-30重量％。
可選擇地，該溶脫和洗滌組合物含有抗腐蝕劑。在該溶脫和洗滌組合物中可以使用單個的抗腐蝕劑化合物或抗腐蝕劑的混合物。抗腐蝕劑的實例包括苯并三唑、苯甲酸、丙二酸、沒食子酸、兒茶酚和丙二酸銨等。基于該溶脫和洗滌組合物總重量，該抗腐蝕劑在該溶脫和洗滌組合物中的量小于等于20重量％，優(yōu)選為0.1-15重量％。
其它常規(guī)的已知成分如染料、抗微生物劑等也可以被包含在該溶脫和洗滌組合物中，基于該溶脫和洗滌組合物總重量，這些成分的總量小于等于5重量％。
本發(fā)明的溶脫和洗滌組合物是通過在室溫下，將組分在容器中混合直至固體被溶解而制備的。本發(fā)明的溶脫和洗滌組合物的實例列于表1中。
c)MnS含量的比較使Fe-10％Cu-1％C恒定，制作MnS的含量為0.5％、1％、1.5％、2％和3％這5種閥導(dǎo)承的試樣。表4示出了這些試樣的試驗結(jié)果。
表4

如表4所示，MnS含量為1-2質(zhì)量％時是良好的。當(dāng)MnS含量變多時，壓塊徑向抗壓強(qiáng)度降低、被切削性提高。耐磨性在MnS含量為1-1.5質(zhì)量％時為良好，無論MnS含量比該值多還是少，耐磨性都顯示變壞的傾向。當(dāng)MnS含量為3質(zhì)量％時，閥導(dǎo)承、閥桿磨損量均變多。從這種情況考慮，MnS含量為0.5-2質(zhì)量％的范圍。
如以上那樣，根據(jù)本發(fā)明的閥導(dǎo)承，通過在珠光體組織的鐵基體中適度地分散比較軟的銅，則與閥桿的緊密性變得良好，難以引起滑動傷磨損，而且利用金屬硫化物的潤滑效果，成為難以攻擊閥導(dǎo)承的耐磨性和配對材料閥桿的制品。由此認(rèn)為，顯示出對未施行軟氮化處理的閥桿也適合的特性。
該含水溶脫和洗滌組合物是用于在低溫及低腐蝕下，從半導(dǎo)體基片去除后蝕刻和灰化、有機(jī)和無機(jī)殘留物和高分子殘留物。通常，用本發(fā)明的組合物進(jìn)行溶脫和洗滌的方法是在25-80℃下將基片浸于該溶脫/洗滌組合物中3分鐘至1小時。然而，可以用本領(lǐng)域任何已知的利用液體去除光致抗蝕劑、蝕刻或灰化殘留物和/或污染物的方法來使用本發(fā)明的組合物。
以下是本發(fā)明的組合物的應(yīng)用實施例，本發(fā)明不受限于這些實施例。
實施例1正性光致抗蝕劑被旋涂于硅晶片上的化學(xué)氣相沉積Al-Cu膜的基片上。該正性光致抗蝕劑由重氮萘醌和酚醛清漆樹脂組成，在90℃下將該光致抗蝕劑涂層烘烤90秒。通過將晶片曝光于穿過構(gòu)圖掩膜的i-線(365nm)射線及隨后顯影，圖形被限定于該光致抗蝕劑上。用Cl2/BCl3蝕刻氣體混合物在5乇壓力及20℃下等離子蝕刻該構(gòu)圖片。將該經(jīng)蝕刻的圖形在0.3乇壓力及65℃下經(jīng)氧等離子灰化55秒。
在65℃下將該經(jīng)構(gòu)圖及灰化的晶片浸于含有表1中的配方3的浴中浸30分鐘。通過檢測該晶片的SEM圖來分析該經(jīng)洗滌的晶片。SEM照片顯示該晶片被清洗并且沒有殘留物和沒有被腐蝕的跡象。
實施例2將TEOS(四乙氧基硅酸鹽)涂于TiN防反射涂層上(ARC)，該防反射涂層又被涂于Al-Cu層上，該Al-Cu層被化學(xué)沉積于硅晶片上。將正性光致抗蝕劑旋涂于TEOS層上。將所涂的光致抗蝕劑在90℃下烘烤90秒。通過將晶片曝光于穿過構(gòu)圖掩模的i-線射線及隨后顯影，圖形被限定于該光致抗蝕劑上。用兩步等離子法將該圖形從光致抗蝕劑層轉(zhuǎn)移至基片。第一步包括使該晶片經(jīng)受針對TEOS層的CO/CF4/Ar/CHF3等離子蝕刻氣體混合物，隨后就地經(jīng)受針對TiN ARC層的Ar/CF4/O2等離子蝕刻氣體混合物。在0.3乇壓力及60℃下用氧等離子灰化該經(jīng)蝕刻的圖形150秒。在65℃下將該經(jīng)蝕刻和灰化的晶片浸于含配方3的浴中30分鐘。通過檢測該晶片的SEM圖來分析該經(jīng)洗滌的晶片。SEM顯示該晶片被清洗并且沒有殘留物和沒有被腐蝕的跡象。
權(quán)利要求
1.一種組合物，包含A)水溶性有機(jī)溶劑，B)磺酸或其相應(yīng)的鹽，和C)水。
2.如權(quán)利要求1的組合物，進(jìn)一步包含抗腐蝕劑。
3.如權(quán)利要求1的組合物，其中水溶性有機(jī)溶劑是單乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二甲基亞砜、二甲基乙酰胺或它們的混合物。
4.如權(quán)利要求1的組合物，其中磺酸或其相應(yīng)的鹽是對-甲苯磺酸、1，5-萘二磺酸、4-乙基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、或它們的混合物。
5.如權(quán)利要求2的組合物，其中抗腐蝕劑是沒食子酸、兒茶酚、苯并三唑、苯甲酸、丙二酸、丙二酸銨或它們的混合物。
6.一種組合物，包含A)30-85重量％的水溶性有機(jī)溶劑，B)1-20重量％的磺酸或其相應(yīng)的鹽，C)5-50重量％的水。
7.如權(quán)利要求6的組合物，進(jìn)一步包含0.1-15重量％的抗腐蝕劑。
8.一種從半導(dǎo)體基片上去除光致抗蝕劑、蝕刻和/或灰化殘留物、或污染物的方法，包括使該半導(dǎo)體基片與一種組合物接觸足夠的時間以去除所述光致抗蝕劑、蝕刻和/或灰化殘留物、或污染物，所述組合物包含A)水溶性有機(jī)溶劑，B)磺酸或其相應(yīng)的鹽，和C)水。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中該組合物進(jìn)一步包含抗腐蝕劑。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中水溶性有機(jī)溶劑是單乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二甲基亞砜、二甲基乙酰胺或它們的混合物。
11.如權(quán)利要求8的方法，其中磺酸或其相應(yīng)的鹽是對-甲苯磺酸、1，5-萘二磺酸、4-乙基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、或它們的混合物。
12.如權(quán)利要求9的方法，其中抗腐蝕劑是沒食子酸、兒茶酚、苯并三唑、苯甲酸、丙二酸、丙二酸銨或它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從半導(dǎo)體基片上去除后蝕刻有機(jī)和無機(jī)殘留物及高分子殘留物及污染物的含水組合物。該組合物由水溶性有機(jī)溶劑、磺酸和水組成。
文檔編號C11D1/14GK1612927SQ03802036
公開日2005年5月4日 申請日期2003年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月9日
發(fā)明者馬修·I·埃貝, 達(dá)里爾·W·彼得斯 申請人:氣體產(chǎn)品及化學(xué)制品公司