用于清洗金屬殘留物的方法和溶液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于清洗金屬殘留物的方法和溶液，具體提供一種用于處理半導(dǎo)體器件的溶液，該溶液包含：活化劑，該活化劑包括吡啶、吡咯、吡咯烷、嘧啶、N,N-二甲基甲酰胺、氯化四乙胺、4-吡啶硫醇、或者具有單個(gè)N孤對(duì)電子活化劑的其它有機(jī)化合物中的至少一種；和蝕刻劑，該蝕刻劑包括氯化亞砜、Cl2、Br2、I2、SOF2、SOF4、SO2Cl2、SOBr2、S2O6F2、HSO3F、或C2Cl4O2中的至少一種。
【專利說明】用于清洗金屬殘留物的方法和溶液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于清洗的方法和溶液。更具體地，本發(fā)明涉及用于清洗金屬殘留物的方法和溶液。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體晶片處理期間，對(duì)含有金屬的層的處理會(huì)產(chǎn)生金屬殘留物。理想的是除去這種金屬殘留物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為實(shí)現(xiàn)前述目的并且根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種用于處理器件的溶液，該溶液包含活化劑，該活化劑包括吡唆、吡咯、吡咯烷、嘧唆、N，N-二甲基甲酰胺、氯化四乙胺(tetraethylamine chloride)、4_卩比唳硫醇、或者具有單個(gè)N孤對(duì)電子活化劑的其它有機(jī)化合物中的至少一種；和蝕刻劑，該蝕刻劑包括二氯亞砜(SOCl2)、Cl2、Br2, 12、SOF2, SOF4,SO2Cl2、SOBr2、或 C2Cl4O2 中的至少一種。
[0004]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于在具有至少一個(gè)金屬層的襯底上形成半導(dǎo)體器件的方法。使所述至少一個(gè)金屬層暴露于溶液。該溶液包含活化劑，該活化劑包括吡唆、吡咯、吡咯烷、嘧唆、N, N-二甲基甲酰胺、氯化四乙胺、4-吡啶硫醇、或者具有單個(gè)N孤對(duì)電子活化劑的其它有機(jī)化合物中的至少一種；和蝕刻劑，該蝕刻劑包括二氯亞砜(SOCl2)、Cl2^Br2,12、SOF2, SOF4, SO2Cl2, SOBr2、或 C2Cl4O2 中的至少一種。
[0005]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種用于處理半導(dǎo)體器件的溶液，該溶液包含非水溶劑和酸前體。
[0006]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于在具有至少一個(gè)金屬層的襯底上形成半導(dǎo)體器件的方法。使所述至少一層金屬層暴露于包含非水溶劑和酸前體的溶液。
[0007]下面將通過對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明并結(jié)合以下附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些特征和其它特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]通過附圖中的圖例以示例的方式而不是以限制的方式來說明本發(fā)明，并且其中類似的附圖標(biāo)記指代相似的元件，并且其中:
[0009]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的高階流程圖。
[0010]圖2A-圖2B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行處理的堆(stack)的示意圖。
[0011]圖3是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的高階流程圖。
[0012]圖4A-圖4B是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行處理的堆的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)在將參考如附圖中所示的一些本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式來詳細(xì)描述本發(fā)明。在下面的描述中陳述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的詳盡理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的部分或全部的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其它示例中，對(duì)于眾所周知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)未作詳細(xì)描述，從而不使本發(fā)明難以理解。
[0014]為了便于理解，圖1是在一個(gè)實(shí)施方式中所采用工藝的概要流程圖。形成含有金屬的堆(步驟104)。用溶液清洗該堆(步驟108)。在該堆暴露于溶液之后對(duì)該堆實(shí)施濕法工藝(步驟112)。
[0015]在一個(gè)實(shí)施方式中，形成含金屬的堆(步驟104)。圖2A是具有襯底204的堆200的剖視圖，在襯底204上已形成一個(gè)或多個(gè)中間層208。一個(gè)或多個(gè)中間層208中可具有導(dǎo)體212，諸如觸點(diǎn)、槽孔或通孔。在一個(gè)或多個(gè)中間層208上形成具有一層或多層的堆216。含金屬的層220形成堆216的至少一層。在此實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)例中，所述含金屬的層可由一層或多層的氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、和釕(Ru)構(gòu)成。在堆216的形成中，例如在干法蝕刻工藝期間，形成殘留物側(cè)壁224。因?yàn)檫@些層中的一層或多層含有金屬，所以殘留物側(cè)壁224含有金屬，該金屬會(huì)造成堆216的各層之間的短路。在一些實(shí)施方式中，殘留物包括過渡金屬、堿金屬和貴金屬。
[0016]使用溶液清洗堆200 (步驟108)。在此實(shí)施方式中，溶液是吡啶和SOCl2非水溶液。在室溫下吡啶與SOCl2的比率為1:1。使堆216暴露于溶液達(dá)30秒。
[0017]圖2B是已除去溶液后的堆200的剖視圖。在對(duì)堆216的各層發(fā)生極小蝕刻的情況下除去殘留物的側(cè)壁。
[0018]在此實(shí)施方式中，提供后繼的濕法工藝(步驟112)。利用該濕法工藝沖洗掉清洗溶液并且中止反應(yīng)。
[0019]活化劑與蝕刻劑的組合改善溶液的蝕刻能力。然而，也需要稀釋劑來提供選擇性?？衫没罨瘎┖臀g刻劑以及稀釋劑的比率來調(diào)整選擇性和活性。在實(shí)施方式中已發(fā)現(xiàn)吡啶可同時(shí)起活化劑和緩沖劑的作用。稀釋劑中可以沒有H2o、丙酮、和醛。
[0020]圖3是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的高階流程圖。在掩模下面提供金屬層(步驟304)。使該金屬層暴露于溶液(步驟308)以蝕刻該金屬層。對(duì)金屬層實(shí)施濕法工藝(步驟312)以沖洗掉化學(xué)溶液。除去掩模(步驟316)。
[0021]在本發(fā)明此實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)例中，在光致抗蝕劑掩模下面提供相同的金屬堆(步驟304)。圖4A是包括在金屬層408下面的襯底404的堆400的示意性剖視圖，金屬層418是在圖案化掩模412的下面。使金屬層408暴露于溶液(步驟308)。在此實(shí)施方式中，溶液是采用蒸氣形式。在此實(shí)例中，溶液是SOCl2與吡啶的溶液。該溶液蝕刻金屬層408。圖4B是在利用溶液蝕刻金屬層408之后的堆的示意性剖視圖。然后，對(duì)金屬層408實(shí)施濕法工藝(步驟312)。在此實(shí)例中，濕法工藝是使用惰性非水溶劑除去殘留物和蒸氣，因?yàn)樵撊芤菏嵌栊院头撬?，所以該溶劑不腐蝕，也不損壞堆。除去圖案化掩模412 (步驟316)。該除去可利用灰化步驟或者濕法除去而實(shí)現(xiàn)。
[0022]在一些實(shí)施方式中，非水溶液包含:活化劑，該活化劑包括吡啶、吡咯、吡咯烷、嘧啶、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、氯化四乙胺、4-吡啶硫醇、或者具有單個(gè)N孤對(duì)電子活化劑的其它有機(jī)化合物中的至少一種；和蝕刻劑，該蝕刻劑包括二氯亞砜、Cl2, Br2,12、SOF2, SOF4,SO2Cl2、SOBr2、或C2Cl4O2中的至少一種。本發(fā)明的一些實(shí)施方式還包含稀釋劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，稀釋劑包括乙腈、二甲基亞砜(DMSO)、環(huán)丁砜、鹵代烴溶劑、或醇類中的至少一種。在一些實(shí)施方式中，溶液是處于液相。在其它實(shí)施方式中，溶液是處于蒸氣相。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，活化劑包括吡咯、吡咯烷、嘧啶、N，N-二甲基甲酰胺、氯化四乙胺、或4-吡啶硫醇中的至少一種。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，蝕刻劑包括Cl2、Br2、I2、SOF2、SOF4、SO2Cl2, SOBr2、或C2Cl4O2中的至少一種。本發(fā)明的實(shí)施方式是在無水分的環(huán)境中使堆暴露于溶液。
[0023]在一些實(shí)施方式中，活化劑濃度與蝕刻劑濃度的比率為0.1:99.9至99.9:0.1。更優(yōu)選地，活化劑濃度與蝕刻劑濃度的比率為10:90至90:10。更優(yōu)選地，活化劑濃度與蝕刻劑濃度的比率為30:70至70:30。最優(yōu)選地，蝕刻劑濃度與活化劑濃度的比率為1:1。優(yōu)選地，稀釋劑濃度與剩余溶液的比率為0:100至70:30。更優(yōu)選地，稀釋劑濃度與剩余溶液的比率為20:80至50:50。
[0024]活性蝕刻劑與活化劑的組合提供對(duì)單獨(dú)部件具有改善的蝕刻能力的溶液。各組分的比率提供對(duì)蝕刻能力的控制。稀釋劑的添加提供選擇性。對(duì)稀釋劑濃度的控制提供對(duì)選擇性的控制。
[0025]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，溶液包含非水溶劑和酸前體。優(yōu)選地，酸前體包括諸如 HC02H、CH3C00H、草酸、丙二酸等有機(jī)酸或者諸如 HNO3、HCl、H3PO4、SO2、S03、C12 或 Ν0/Ν02等其它酸前體中的至少一種。優(yōu)選地，非水溶劑包括乙二醇、乙腈、異丙醇(IPA)、氯化膽堿、膽堿、尿素、DMS0、DMF、或CCl4中的至少一種。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，溶液是乙酸溶解于乙二醇的溶液。通過提供非水溶液，可除去金屬殘留物或者可蝕刻金屬層，同時(shí)使腐蝕和其它損壞減小或最小化。已發(fā)現(xiàn)水性溶劑導(dǎo)致對(duì)金屬層的腐蝕。另外，水性溶劑可侵蝕氧化鎂的介電阻擋層。
[0026]雖然已利用若干優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但存在落在本發(fā)明范圍內(nèi)的改變、變更、修改、和各種替代的等同方案。也應(yīng)當(dāng)指出的是，存在用于實(shí)施本發(fā)明方法和裝置的許多替代方式。因此，意圖是所附權(quán)利要求被解釋成包括落在本發(fā)明真實(shí)精神和范圍內(nèi)的全部的這樣的改變、變更、和各種替代的等同方案。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理半導(dǎo)體器件的溶液，其包含: 活化劑，所述活化劑包括吡唆、吡咯、吡咯烷、嘧唆、N，N-二甲基甲酰胺、氯化四乙胺、4-吡啶硫醇、或者具有單個(gè)N孤對(duì)電子活化劑的其它有機(jī)化合物中的至少一種；和 蝕刻劑，所述蝕刻劑包括二氯亞砜(SOCl2)、Cl2、fc2、I2、SOF2、SOF4、SO2Cl2、SOBr2、S2O6F2、HSO3F、或C2Cl4O2中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液，其還包含稀釋劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溶液，其中所述稀釋劑包括乙腈、DMS0、環(huán)丁砜、鹵代烴溶劑、醇類或其它惰性溶劑中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溶液，其中所述稀釋劑中沒有H20、丙酮、和醛。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溶液，其中所述溶液是液體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液，其中所述溶液是蒸氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液，其中所述活化劑包括吡唆、吡咯、吡咯烷、嘧啶、N，N-二甲基甲酰胺、氯化四乙胺、或4-吡啶硫醇中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶液，其中所述蝕刻劑包括Cl2、Br2,12、SOF2, SOF4, SOCl2,SO2Cl2、SOBr2、S2O6F2、HSO3F 或 C2Cl4O2 中的至少一種。
9.一種用于在具有至少一個(gè)金屬層的襯底上形成半導(dǎo)體器件的方法，包括使所述至少一個(gè)金屬層暴露于溶液，所述溶液包含: 活化劑，所述活化劑包括吡唆、吡咯、吡咯烷、嘧唆、N，N-二甲基甲酰胺、氯化四乙胺、4-吡啶硫醇、或者具有單個(gè)N孤對(duì)電子活化劑的其它有機(jī)化合物中的至少一種；和 蝕刻劑，所述蝕刻劑包括二氯亞砜、Cl2、Br2、I2、SOF2、SOF4、SO2Cl2、SOBr2、S2O6F2、HSO3F或C2Cl4O2中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述溶液還包含稀釋劑，所述稀釋劑包括乙腈、DMS0、環(huán)丁砜、鹵代烴溶劑、或醇中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括提供無水分的環(huán)境。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述稀釋劑中沒有H20、丙酮、和醛。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述溶液是液體。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述溶液是蒸氣。
15.一種用于處理半導(dǎo)體器件的溶液，包含: 非水溶劑；和 酸前體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的溶液，其中所述酸前體包括HC02H、CH3C00H、草酸、丙二酸、HNO3> HCUH3PO4, SO2, SO3> Cl2 或 Ν0/Ν02 中的至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的溶液，其中所述非水溶劑包括乙二醇、乙腈、異丙醇、氯化膽堿、膽堿、尿素、DMS0、DMF、或CCl4中的至少一種。
18.一種用于在具有至少一個(gè)金屬層的襯底上形成半導(dǎo)體器件的方法，包括使所述至少一個(gè)金屬層暴露于包含非水溶劑和酸前體的溶液。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述酸前體包括HC02H、CH3C00H、草酸、丙二酸、HNO3> HCUH3PO4, SO2, SO3> Cl2 或 Ν0/Ν02 中的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述非水溶劑包括乙二醇、乙腈、異丙醇、氯化 膽堿、膽堿、尿素、DMSO、DMF、或CCl4中的至少一種。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK104451753SQ201410475090
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】薩曼塔·S·H·坦, 亞歷山大·卡班斯凱, 喬伊迪普·古哈 申請(qǐng)人:朗姆研究公司