CN101750915A

CN101750915A - 一种半导体晶圆金属保护液及其使用方法

Info

Publication number: CN101750915A
Application number: CN200810204611A
Authority: CN
Inventors: 曹惠英; 彭洪修; 史永涛
Original assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆金属保护液及其使用方法。这种半导体晶圆金属保护液包含水、缓蚀剂，所述的缓蚀剂为硼酸和/或硼酸盐。这种半导体晶圆金属保护液可以显著抑制碱性清洗液对半导体晶圆中金属图案和金属基材的腐蚀，价格便宜，对环境友好，其使用方法操作简便，在半导体晶圆制造等微电子领域具有良好的应用前景。

Description

一种半导体晶圆金属保护液及其使用方法

技术领域

本发明涉及半导体制造清洗工艺中的一种保护液及其使用方法，具体涉及一种半导体晶圆金属保护液及其使用方法。

背景技术

在通常的半导体制造工艺中，首先在二氧化硅、金属以及低k材料等表面上形成光刻胶的涂层，利用适当的掩模进行曝光、显影，根据所用光刻胶的特性，除去曝光或者未曝光部分的光刻胶，在所要求的部位形成光刻胶图案，然后在该光刻胶图案上进行等离子刻蚀或反应性气体刻蚀，进行图形转移。目前工业上大部分都使用碱性清洗剂除去半导体晶圆中金属、金属合金或电介质等基材上的光刻胶(光阻)或其它残留物。工业上常用的碱性清洗剂如表1所示。

表1常用的碱性清洗液及其组成

碱性清洗液	具体组成
碱性清洗液	具体组成	季铵氢氧化物类清洗液，F1	季铵氢氧化物，水，有机溶剂，缓蚀剂
无机碱类清洗液，F2	无机碱如氢氧化钾等，有机溶剂，缓蚀剂	季铵氢氧化物类清洗液，F1	季铵氢氧化物，水，有机溶剂，缓蚀剂
无机碱类清洗液，F2	无机碱如氢氧化钾等，有机溶剂，缓蚀剂	醇胺类清洗液，F3	醇胺如一乙醇胺等，有机溶剂，缓蚀剂

工业上，碱性清洗剂清洗半导体晶圆的工艺步骤一般为：先用碱性清洗液清洗半导体晶圆，然后用异丙醇快速漂洗，再经去离子水快速漂洗，或者不经过异丙醇漂洗而直接用离子水快速漂洗，最后用干燥气体将半导体晶圆吹干。采用异丙醇漂洗的工艺成本较高、安全性差且不利于环境保护；而直接用去离子水漂洗的工艺往往会造成半导体晶圆中金属(尤其是铝和铜等较活泼金属)图案和金属基材的不同程度的腐蚀，从而导致晶片良率的降低。常用的的碱性清洗剂直接用去离子水漂洗时对金属铝的腐蚀情况如表2所示。

表2常用的碱性清洗液在去离子水中稀释时对铝的腐蚀情况(25℃)

腐蚀情况：◎基本无腐蚀○略有腐蚀△中等腐蚀×严重腐蚀

从表2中可以看出：碱性清洗液在去离子水中稀释时对金属铝的腐蚀情况非常严重。为了减少漂洗过程造成的半导体晶圆中金属图案和金属基材的腐蚀，目前半导体工业界在实际操作过程中常采用大量的去离子水快速漂洗，以便以较快的速度和较短的时间进行晶圆漂洗来减少金属的腐蚀，而这往往导致漂洗过程的操作窗口过小。

因此需要显著抑制碱性清洗液对半导体晶圆中金属图案和金属基材的腐蚀，同时也需要能够自由控制的漂洗过程操作窗口。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了解决湿法清洗漂洗过程中产生的半导体晶圆中金属图案和金属基材的腐蚀问题，而提供一种可以显著抑制碱性清洗液对半导体晶圆中金属图案和金属基材的腐蚀，同时价格便宜、对环境友好且使用简便的半导体晶圆金属保护液及其使用方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明提供了一种半导体晶圆金属保护液，其含有水和缓蚀剂，所述的缓蚀剂选自硼酸和硼酸盐中的一种或多种。

其中，所述的缓蚀剂的含量较佳的为0.05～10％，更佳的为0.5～5％。水的含量较佳的为90～99.95％，更佳的为95～99.5％。所述的百分比为质量百分比。

本发明中，所述的硼酸和/或硼酸盐较佳的选自硼酸、苯硼酸、2-甲基苯硼酸、3-甲基苯硼酸、4-甲基苯硼酸、2，3-二甲基苯硼酸、4-乙基苯硼酸、4-丙基苯硼酸、4-丁基苯硼酸、2-甲氧基苯硼酸、3-甲氧基苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸、3，4-二甲氧基苯硼酸、2-羧基苯硼酸、3-羧基苯硼酸、4-羧基苯硼酸、2-羟甲基苯硼酸、3-羟甲基苯硼酸、4-羟甲基苯硼酸、2-噻吩硼酸、3-噻吩硼酸、萘硼酸、硼酸铵、五硼酸铵、四甲基硼酸铵、四乙基硼酸铵、四丙基硼酸铵、四丁基硼酸铵、苄基三甲基硼酸铵、硼酸乙醇胺盐、硼酸二乙醇胺盐、硼酸三乙醇胺盐、硼酸二甘醇胺盐、硼酸异丙醇胺盐、硼酸甲基乙醇胺盐和硼酸甲基二乙醇胺盐中的一种或多种。其中，更佳的选自硼酸、苯硼酸、2-羧基苯硼酸、2-羟甲基苯硼酸、硼酸铵、五硼酸铵、四甲基硼酸铵、四乙基硼酸铵、硼酸乙醇胺盐、硼酸三乙醇胺盐和硼酸二甘醇胺盐中的一种或多种。

本发明中，所述的半导体晶圆金属尤其是指铝材，如应用于半导体工艺的标准铝、铝硅铜合金或铝铜合金等铝合金。

本发明还提供了所述半导体晶圆金属保护液的使用方法：用碱性清洗液去除半导体晶圆中金属、金属合金或电介质等基材上的光刻胶(光阻)或其它残留物之后，用所述的半导体晶圆金属保护液清洗半导体晶圆，然后将半导体晶圆干燥。

其中，所述的半导体晶圆较佳的为含铝半导体晶圆；在用半导体晶圆金属保护液对半导体晶圆进行清洗后，较佳的再用去离子水清洗；半导体晶圆干燥方式为用氮气吹干。

本发明中，使用所述的半导体晶圆金属保护液对半导体晶圆进行清洗的时间较佳的不超过5分钟。

本发明中，所述的半导体晶圆金属保护液对半导体晶圆的清洗方式可为：溢流浸泡法、快速降液法或旋转喷淋法。

本发明中，所述的清洗液为半导体领域的常用碱性清洗液，如季铵氢氧化物类清洗液、无机碱类清洗液或醇胺类清洗液。

本发明的试剂均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1)本发明中的半导体晶圆金属保护液可以显著抑制半导体晶圆漂洗过程中碱性清洗液对半导体晶圆中金属图案和金属基材的腐蚀，有利于提高晶圆良率。

2)本发明中的半导体晶圆金属保护液可以使半导体晶圆的漂洗过程易于自由控制，使漂洗过程的操作窗口变大，有利于半导体晶圆制造的工业化操作。

3)本发明中的半导体晶圆金属保护液本身对金属如铝等基本无腐蚀。

4)本发明中的半导体晶圆金属保护液价格便宜、对环境友好且使用简便。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明。下述实施例中，百分比均为质量百分比。

表3给出了本发明的半导体晶圆金属保护液实施例1～34的配方，按表3中所列组分及其含量，简单混合均匀，即制得各半导体晶圆金属保护液。

表3本发明半导体晶圆金属基材保护液1～34(25℃)

效果实施例

为了说明本发明的效果，根据已公开的具有典型意义的专利配制了三种碱性清洗液(详见表1)，并测试了三者的水稀释溶液对金属铝的腐蚀情况(详见表2)。

测试金属铝的腐蚀情况的方法如下：

1)利用Napson四点探针仪测试4*4cm铝空白晶片的电阻初值(Rs₁)；

2)将该4*4cm铝空白晶片浸泡在预先已经恒温到25℃的溶液中10分钟；

3)取出该4*4cm铝空白晶片，经去离子水漂洗后用高纯氮气吹干，然后利用Napson四点探针仪测试4*4cm铝空白晶片的电阻值(Rs₂)；

4)把上述电阻值和浸泡时间输入到对应的的程序可计算出其腐蚀速率。

从表2中可以看出：碱性清洗液在水中稀释时对金属铝的腐蚀情况非常严重。

以本发明的半导体晶圆金属保护液实施例1、11、16、29、30和33为例，阐明本发明的半导体晶圆金属保护液的效果，测试方法同上，结果如表4所示。

表4常见的清洗液在实施例中稀释时对金属铝的腐蚀速率(25℃)

腐蚀情况：◎基本无腐蚀○略有腐蚀△中等腐蚀×严重腐蚀

从表4中可以看出，本发明的半导体晶圆金属保护液实施例1、11、16、29、30和33能够显著抑制碱性清洗液在漂洗时对金属铝的腐蚀，有利于提高半导体晶圆良率，同时也提供了可以自由控制的漂洗过程操作窗口。

综上所述，本发明中的半导体晶圆金属保护液可以显著抑制半导体晶圆漂洗过程中碱性清洗液对半导体晶圆中金属图案和金属基材的腐蚀，有利于提高晶圆良率；并可以使半导体晶圆的漂洗过程易于自由控制，使漂洗过程的操作窗口变大，有利于半导体晶圆制造的工业化操作；本发明中的半导体晶圆金属保护液本身对金属如铝等基本无腐蚀，价格便宜、对环境友好且使用简便。

Claims

1.一种半导体晶圆金属保护液，含有水和缓蚀剂，其特征在于，所述的缓蚀剂为硼酸和/或硼酸盐。

2.如权利要求1所述的半导体晶圆金属保护液，其特征在于，所述的缓蚀剂的含量为0.05～10％，百分比为质量百分比。

3.如权利要求2所述的半导体晶圆金属保护液，其特征在于，所述的缓蚀剂的含量为0.5～5％，百分比为质量百分比。

4.如权利要求1所述的半导体晶圆金属保护液，其特征在于，所述的水的含量为90～99.95％，百分比为质量百分比。

5.如权利要求4所述的半导体晶圆金属保护液，其特征在于，所述的水的含量为95～99.5％，百分比为质量百分比。

6.如权利要求1所述的半导体晶圆金属保护液，其特征在于，所述的硼酸和/或硼酸盐选自硼酸、苯硼酸、2-甲基苯硼酸、3-甲基苯硼酸、4-甲基苯硼酸、2，3-二甲基苯硼酸、4-乙基苯硼酸、4-丙基苯硼酸、4-丁基苯硼酸、2-甲氧基苯硼酸、3-甲氧基苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸、3，4-二甲氧基苯硼酸、2-羧基苯硼酸、3-羧基苯硼酸、4-羧基苯硼酸、2-羟甲基苯硼酸、3-羟甲基苯硼酸、4-羟甲基苯硼酸、2-噻吩硼酸、3-噻吩硼酸、萘硼酸、硼酸铵、五硼酸铵、四甲基硼酸铵、四乙基硼酸铵、四丙基硼酸铵、四丁基硼酸铵、苄基三甲基硼酸铵、硼酸乙醇胺盐、硼酸二乙醇胺盐、硼酸三乙醇胺盐、硼酸二甘醇胺盐、硼酸异丙醇胺盐、硼酸甲基乙醇胺盐和硼酸甲基二乙醇胺盐中的一种或多种。

7.如权利要求6所述的半导体晶圆金属保护液，其特征在于，所述的硼酸和/或硼酸盐选自硼酸、苯硼酸、2-羧基苯硼酸、2-羟甲基苯硼酸、硼酸铵、五硼酸铵、四甲基硼酸铵、四乙基硼酸铵、硼酸乙醇胺盐、硼酸三乙醇胺盐和硼酸二甘醇胺盐中的一种或多种。

8.如权利要求1～7任一项所述的半导体晶圆金属保护液的使用方法，其特征在于，用碱性清洗液去除半导体晶圆上的光刻胶或其它残留物之后，用所述的半导体晶圆金属保护液清洗半导体晶圆，然后将半导体晶圆干燥。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的半导体晶圆为含铝半导体晶圆；在用半导体晶圆金属保护液对半导体晶圆进行清洗后，再用去离子水清洗；半导体晶圆干燥方式为用氮气吹干。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使用所述的半导体晶圆金属保护液对半导体晶圆进行清洗的时间不超过5分钟。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的半导体晶圆金属保护液对半导体晶圆的清洗方式为：溢流浸泡法、快速降液法或旋转喷淋法。