CN101971296B - 用于带有盖层的衬底的沉积后清洁方法和配方 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施方式是制造集成电路的方法。该方法包括提供具有金属和电介质镶嵌金属化层的衬底和大体上沉积在该金属上的盖。在该盖沉积之后，该衬底利用溶液清洁，其包括胺以为该清洁溶液提供7至大约13的pH。本发明另一实施方式是清洁衬底的方法。本发明又一实施方式是清洁溶液的配方。

Description

用于带有盖层的衬底的沉积后清洁方法和配方
交叉引用
本申请要求美国专利申请61/016,427(档案号XCR-009)的权利，主题为“POST-DEPOSITION CLEANING METHODS ANDFORMULATIONS FOR SUBSTRATES WITH CAP LAYERS”，申请人ArturKOLICS、Shijian LI、Tana ARUNAGIRI和William THIE，递交于12/21/2007。通过这个引用将美国专利申请61/016,427(递交于12/21/2007)整体结合在这里。
背景技术
本发明关于电子器件的制造，如集成电路；更具体地，本发明涉及清洁衬底具有盖层的方法和配方，在金属和电介质镶嵌金属化结构上包含该化学元素钴和镍至少一种。
清洁具有混杂组分的表面是有挑战性的。在有些情况下更是如此，如对于经受腐蚀的表面和如混杂组分具有不同腐蚀速率的表面。这个问题对于具有薄膜层(如用于制造电子器件的层)的表面更严重。对于电子器件制造，具有大约20nm厚的膜的表面需要清洁同时避免该表面质量和该膜厚度的降低。
在具体的例子中，金属盖适用于铜互连线，其嵌入电介质结构以形成镶嵌金属化层。为了提供良好的电气性能(如低泄漏电流)与良好的成品率、高击穿电压和依赖时间的电介质击穿，优选地清洁该金属盖的表面和该电介质区域的表面以便去除污染物和缺陷。在这个处理器件，该金属盖不应当出现明显的金属损失，或受到点蚀或其他形式的局部腐蚀。该金属盖的材料的例子是如钴、钴合金、钴-镍合金、镍和镍合金的材料。另外，如颗粒和残余物的缺陷必须从整个晶片去除。
需要清洁可用于制造电子器件的衬底的清洁溶液和方法。更具体地，需要可满足这样的器件的要求的改进的溶液和方法。
发明内容
本发明关于电子器件制造。本发明一个实施方式是制造集成电路的方法。该方法包括提供衬底，其具有金属和电介质镶嵌金属化层和大体上沉积在该金属上的盖。在该盖沉积之后，该衬底利用溶液清洁，其包括胺以提供该清洁溶液7至大约13的pH。本发明另一实施方式是清洁衬底的方法。本发明又一实施方式是清洁溶液的配方。
应当理解本发明的应用不限于下面的说明和附图的描述中阐述的结构和布置的细节。本发明可以是其他实施方式并可以多种不同的方式实施和实现。另外，应当理解这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应当看作限制。
这样，本领域技术人员将认识到这个公开所基于的概念可容易用作其他结构、方法和系统的基础用以实现本发明的概念。所以，重要的是在不背离本发明主旨和范围的程度内，要把权利要求看作包括这样的等同结构。附图说明图1是本发明实施方式的工艺流程图。
具体实施方式
本发明关于互连线金属化，其使用带有盖的导电金属和电介质形成用于电子器件(如集成电路)的镶嵌金属化结构。更优选地，本发明关于用于电子器件的互连线金属化层，其包括电介质和具有包括该化学元素钴和镍之一的盖的金属(如铜)。
本发明实施方式的操作将在下面、主要在处理半导体晶片的背景下讨论，如用于制造集成电路的硅晶片。用于该集成电路的该金属化层包括金属线的铜，具有无电沉积的盖，包括该化学元素钴和镍至少一种或它们的合金，形成为镶嵌或双镶嵌电介质结构。可选地，该电介质是低k电介质材料，如碳掺杂氧化硅(SiOC：H)。然而，应当理解按照本发明的实施方式可用于别的半导体器件、除铜之外的金属和除半导体晶片之外的晶片。
现在参考图1，其中示出按照本发明一个实施方式、用于制造电子器件工艺流程20。工艺流程20包括提供衬底，其具有金属和电介质镶嵌金属化，步骤25。工艺流程20还包括使用无电沉积以在该金属上沉积盖，其包括该化学元素钴和镍至少一种，步骤35。步骤35之后，工艺流程20包括利用清洁溶液清洁该衬底，该溶液包括胺以提供该清洁溶液7至13的pH，步骤40。更具体地，该胺能够提高该该清洁溶液的pH至7至13范围内的值以及其中包含的所有值和子范围。作为一种选择，该清洁溶液可包括两种或多种胺，该两种或多种胺的至少一种能够提高该清洁溶液的pH至7至13范围内的值以及其中包含的所有值和子范围。按照本发明优选的实施方式，该清洁溶液的pH是从大约8至大约11.5的值。
许多化合物适于用作本发明的实施方式中的胺。适用于本发明的实施方式的胺的例子包括，但不限于，伯烷基胺；仲烷基胺；叔烷基胺；季烷基胺；伯芳基胺；仲芳基胺；叔芳基胺；季芳基胺；氨；伯烷醇胺；仲烷醇胺；叔烷醇胺如乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，胆碱；混有烷基和烷醇功能性的胺；四甲基胍；羟胺；及其组合。胺分子通常具有通式R3-XNHX，其中R是烃，0≤x≤3。本发明一些实施方式包括一种或多种胺在该清洁溶液中存在的量的方位从大约1克每升至大约100克每升(g/L)。本发明优选的实施方式包括在该清洁溶液中的去离子水。
为了本公开的目的，清洁该衬底包括去除污染物，去除缺陷，或去除污染物和去除缺陷。该清洁溶液的组分选择为促进从该衬底的表面去除缺陷和/或污染物，更具体地从该盖的表面和该电介质表面去除。更优选地，该清洁溶液的组分选择为清洁该盖的表面和该电介质表面而该盖的厚度的减少可忽略不计的或基本上没有。优选地，该盖的厚度由于清洁减少小于15％。更优选地，该盖的厚度由于清洁减少小于10％。按照本发明一个实施方式，该盖的厚度减少小于1.5nm。
如图1所表示的本发明的实施方式可包括使用清洁溶液，其包含一种或多种额外的添加剂。本发明一些实施方式的作为一种选择，该清洁溶液进一步包括一种或多种络合剂且该一种或多种络合剂的至少一种不是胺。对于本公开，该不是胺的络合剂称作非胺络合剂。该胺络合剂这里定义为这样的化合物，其中该形成络合的化合物中的唯一官能团具有通式NRR′R″，其中N是氮原子，R、R′和R″可以是氢、烷基或芳香基。
许多化合物适于用作本发明的实施方式的络合剂。用于本发明的实施方式的络合剂清单包括，但不限于，羧酸，羟基烃酸，氨基酸，膦酸，植酸，有机酸，其中对于CoL的1g K＞2，及其组合。本发明一些实施方式包括一种或多种络合剂，在该清洁溶液中存在的量的范围从大约0.5克每升至大约50克每升。
作为一种选择，如图1所表示的本发明一些实施方式可包括使用清洁溶液，其还包含一种或多种防蚀剂以基本上保护该盖膜或延缓该盖在该清洁溶液中溶解。如上指出的，本发明的优选实施方式能够清洁该衬底而该盖的厚度的减少可忽略不计的或基本上没有；为了那个目的，一种或多种防蚀剂化合物可包含在本发明的实施方式中。
许多化合物适于用作本发明的实施方式中防蚀剂。用于本发明的实施方式的防蚀剂的清单包括，但不限于，三唑及其衍生物如苯并三唑，甲基-苯并三唑，羧基-苯并三唑，羟基苯并三唑；噻唑及其衍生物如巯基苯并噻唑；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙烯醇及其衍生物；聚烷基亚胺；聚乙烯亚胺；长链烷基胺；四唑；正磷酸盐；偏磷酸盐；亚磷酸盐；膦酸盐；硅酸盐；烷基膦酸盐；烷氧基硅烷，亚硝酸盐；双环已烷铵亚硝酸盐；及其组合。本发明一些实施方式包括一种或多种防蚀剂，在该清洁溶液中存在的量的范围从大约0.01克每升至大约20克每升。
作为一种选择，如图1所表示的本发明一些实施方式可包括使用清洁溶液，其还包含一种或多种去氧剂化合物以从该清洁溶液去除溶解氧。更具体地，该去氧剂提供较低的该清洁溶液中溶解氧的浓度。优选地，溶解氧的量保持最小以便基本上防止该盖被该溶解氧氧化。
许多化合物适于用作本发明的实施方式中用于溶解氧的去氧剂。用于本发明的实施方式的去氧剂的清单包括，但不限于，羟基1胺和衍生物如二乙基羟胺；甲基-乙基酮肟；碳酰肼；L-抗坏血酸；D-抗坏血酸，抗坏血酸的衍生物；氯原酸；肼，肼盐；肼的衍生物；咖啡酸；植酸；毛地黄黄酮；亚硫酸盐；及其组合。本发明一些实施方式包括一种或多种去氧剂，在该清洁溶液中存在的量的范围从大约0.05克每升至大约10克每升。优选的本发明的实施方式将在该清洁溶液中溶解氧的浓度保持为小于1百万分之一(ppm)。对于本发明一些实施方式，可通过提供足够量的一种或多种去氧剂来获得低程度的溶解氧。
作为一种选择，本发明一些实施方式如图1所表示的可包括使用清洁溶液，还包含一种或多种还原剂。该还原剂选择为基本上不能清除溶解氧。更具体地，该还原剂选择为提供除了清除在该清洁溶液中溶解氧之外的功能。该还原剂的主要作用是最小化该盖的不希望的阳极溶解。这通过在该清洁溶液中引入还原剂来完成。取决于还原剂的类型，化合物的氧化比该盖的氧化和溶解更积极。
许多化合物适于用作本发明的实施方式中的还原剂。用于本发明的实施方式的还原剂的清单包括，但不限于，含硼还原剂，次磷酸盐，硫代亚硫酸盐，乙醛，及其组合。本发明一些实施方式包括一种或多种还原剂在该清洁溶液中存在的量的范围从大约0.1克每升至大约10克每升。
作为一种选择，本发明一些实施方式如图1所表示的可包括使用清洁溶液，还包含一种或多种表面活性剂。引入该表面活性剂以便在清洁过程中提供该衬底的充分润湿。优选地，该衬底的整个表面被该清洁溶液充分润湿从而该衬底的该电介质区域润湿以及该衬底的该盖区域润湿。
许多化合物适于用作本发明的实施方式中的表面活性剂。用于本发明的实施方式的表面活性剂的清单包括，但不限于，阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂，两性的表面活性剂，及其组合。本发明一些实施方式包括一种或多种表面活性剂，其在该清洁溶液中存在的量的范围从大约0.02克每升至大约2克每升。优选地，如果有两种或多种表面活性剂，那么每种表面活性剂在该清洁溶液中的量从大约0.02克每升至大约2克每升。
作为一种选择，如图1所表示的本发明一些实施方式可包括使用清洁溶液，还包含一种或多种水溶性溶剂。包括该水溶性溶剂是为了执行如帮助从该衬底表面去除有机污染物的任务。包含该水溶性溶剂还为了执行如帮助溶解包含在在该清洁溶液中的一种或多种添加剂的任务，这种添加可能在水中具有较低或者不够的溶解度。
许多化合物适于用作水溶性溶剂本发明的实施方式。用于本发明的实施方式的水溶性溶剂的清单包括，但不限于，伯醇，仲醇，叔醇，多元醇，乙二醇，二甲基亚砜，碳酸丙烯酯，及其组合。本发明一些实施方式包括一种或多种水溶性溶剂，其在该清洁溶液中存在的量的范围从大约10克每升至大约100克每升。
作为一种选择，本发明一些实施方式如图1所表示的，利用该清洁溶液清洁该衬底(步骤40)可使用刷子以施加该清洁溶液至该衬底来执行。其他本发明的实施方式可执行为包括不使用刷子施加该清洁溶液至该衬底；更具体地，该清洁溶液可通过如下方法施加，如将该衬底浸入该清洁溶液，如将该清洁溶液喷射到该衬底和如使用临近头施加该溶液。
如图1所表示的按照优选的本发明的实施方式，用于执行(步骤40)利用清洁溶液清洁该衬底的温度优选地从大约5℃至大约90℃的范围。优选地控制该清洁溶液的温度。作为一种选择，可控制该衬底的温度。
如图1所表示的优选的本发明的实施方式使用清洁溶液，其还包括一种或多种添加剂，如基本上如上文所述的非胺络合剂、基本上如上文所述的防蚀剂、基本上如上文所述的表面活性剂、基本上如上文所述的去氧剂、基本上如上文所述的还原剂和基本上如上文所述的水溶性溶剂。这意味着通过为图1所示该工艺流程在该清洁溶液中提供的这些添加剂的组合描述本发明额外的实施方式。更具体地，该添加剂和该添加剂的组合产生具有不同的组分的清洁溶液，其形成与图1所示不同的本发明的实施方式。如图1所表示的优选的本发明的实施方式的清洁溶液的额外的优选的组分的清单包括但不限于下列清洁溶液：1、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂和一定量的防蚀剂。2、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂和一定量的去氧剂。3、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂和一定量的还原剂。4、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂和一定量的去氧剂。5、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂和一定量的还原剂。6、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂和一定量的还原剂。7、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂和一定量的防蚀剂。8、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂和一定量的表面活性剂。9、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂和一定量的表面活性剂。10、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的还原剂和一定量的表面活性剂。11、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的去氧剂和一定量的表面活性剂。12、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的还原剂和一定量的表面活性剂。13、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂和一定量的表面活性剂。14、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂、一定量的防蚀剂和一定量的表面活性剂。15、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂和一定量的水溶性溶剂。16、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂和一定量的水溶性溶剂。17、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的还原剂和一定量的水溶性溶剂。18、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的去氧剂和一定量的水溶性溶剂。19、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的还原剂和一定量的水溶性溶剂。20、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂和一定量的水溶性溶剂。21、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂、一定量的防蚀剂和一定量的水溶性溶剂。22、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的表面活性剂和一定量的水溶性溶剂。23、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的表面活性剂和一定量的水溶性溶剂。24、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的还原剂、一定量的表面活性剂和一定量的水溶性溶剂。25、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的去氧剂、一定量的表面活性剂和一定量的水溶性溶剂。26、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的还原剂、一定量的表面活性剂和一定量的水溶性溶剂。27、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂、一定量的表面活性剂和一定量的水溶性溶剂。28、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂、一定量的防蚀剂、一定量的表面活性剂和一定量的水溶性溶剂。29、图1表示的该清洁溶液包括防蚀剂，其存在的浓度大约0.01g/L至大约10g/L，以及去氧剂，其存在的浓度大约0.05g/L至大约10g/L。30、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂，防蚀剂存在的浓度大约0.01g/L至大约20g/L和还原剂存在的浓度大约0.1g/L至大约10g/L。31、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂，去氧剂存在的浓度大约0.05g/L至大约10g/L和还原剂存在的浓度大约0.1g/L至大约10g/L。32、图1表示的该清洁溶液包括一定量的络合剂，防蚀剂存在的浓度大约0.01g/L至大约20g/L，去氧剂存在的浓度大约0.05g/L至大约10g/L和还原剂存在的浓度大约0.1g/L至大约10g/L。33、图1表示的该清洁溶液包括一定量的非胺络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的表面活性剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂和一定量的水溶性溶剂。34、图1表示的该清洁溶液具有该胺，浓度从大约1g/L至大约100g/L，该清洁溶液还包括下面至少一种：一定量的非胺络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的表面活性剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂和一定量的水溶性溶剂。35、图1表示的该清洁溶液具有该胺，浓度从大约1g/L至大约100g/L，该清洁溶液还包括一定量的非胺络合剂、一定量的防蚀剂、一定量的表面活性剂、一定量的去氧剂、一定量的还原剂和一定量的水溶性溶剂。36、图1表示的该清洁溶液具有胺，浓度从大约1g/L至大约100g/L，该清洁溶液还包括下列至少一种：非胺络合剂，浓度从大约0.5g/L至大约50g/L；防蚀剂，浓度从大约0.01g/L至大约20g/L；表面活性剂，浓度0.02至2g/L；去氧剂，浓度从大约0.05g/L至大约10g/L；还原剂，浓度从大约0.1g/L至大约10g/L；以及水溶性溶剂，浓度从大约10g/L至大约100g/L。37、图1表示的该清洁溶液具有该胺，浓度从大约1g/L至大约100g/L和该清洁溶液还包括非胺络合剂，浓度从大约0.5g/L至大约50g/L；防蚀剂，浓度从大约0.01g/L至大约20g/L；表面活性剂，浓度0.02g/L至2g/L；去氧剂，浓度从大约0.05g/L至大约10g/L；还原剂，浓度从大约0.1g/L至大约10g/L；以及水溶性溶剂浓度从大约10g/L至大约100g/L。38、图1表示的该清洁溶液具有该胺，浓度从大约1g/L至大约100g/L，该胺从下列物质组成的组中选择：伯烷基胺，仲烷基胺，叔烷基胺，季烷基胺，伯芳基胺，仲芳基胺，叔芳基胺，季芳基胺，氨，伯烷醇胺，仲烷醇胺，叔烷醇胺，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，胆碱，混有烷基和烷醇功能性的胺，四甲基胍和羟胺；以及该清洁溶液还包括下列至少一种：络合剂，浓度从大约0.5g/L至大约50g/L，并从下列物质组成的组中选择羧酸，羟基烃酸，氨基酸，膦酸，植酸和有机酸，其中对于CoL的1g K＞2；防蚀剂，浓度从大约0.01g/L至大约20g/L，从下列物质组成的组中选择三唑，苯并三唑，甲基-苯并三唑，羧基-苯并三唑，羟基苯并三唑，噻唑，巯基苯并噻唑，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚烷基亚胺，聚乙烯亚胺，长链烷基胺，四唑，正磷酸盐，偏磷酸盐，亚磷酸盐，膦酸盐，硅酸盐，烷基膦酸盐，烷氧基硅烷，亚硝酸盐和双环已烷铵亚硝酸盐；表面活性剂，浓度0.02g/L至2g/L，从下列物质组成的组中选择阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂，两性的表面活性剂，及其组合；去氧剂，浓度从大约0.05g/L至大约10g/L，从下列物质组成的组中选择羟胺，二乙基羟胺，甲基-乙基酮肟，碳酰肼，L-抗坏血酸，D-抗坏血酸，抗坏血酸的衍生物，氯原酸，肼，肼盐，肼的衍生物，咖啡酸，植酸，毛地黄黄酮和亚硫酸盐；还原剂，浓度从大约0.1g/L至大约10g/L，从下列物质组成的组中选择含硼还原剂，次磷酸盐，硫代亚硫酸盐和乙醛；以及水溶性溶剂，浓度从大约10g/L至大约100g/L，从下面的组中选择：伯醇，仲醇，叔醇，多元醇，乙二醇，二甲基亚砜，碳酸丙烯酯，及其混合物。
作为如图1所表示的本发明一些实施方式的一种选择，任何该清洁溶液组分(如上文所述的清洁溶液组分)可使用刷子施加到该衬底。或者，任何该清洁溶液组分(如上文所述的清洁溶液组分)可通过除了使用刷子之外的方法施加到该衬底。如图1所表示的本发明一些实施方式的另一选择，任何该清洁溶液组分(如上文所述的清洁溶液组分)用在从大约5℃至大约90℃范围的温度使用以清洁该衬底。
如上文所述，许多清洁溶液组分适于本发明的实施方式。按照本发明优选的实施方式，步骤40，清洁该衬底使用上文所述的清洁溶液组分执行，在该清洁溶液中溶解氧的浓度保持在小于大约1百万分之一。这意味着对于任何所选择的用于本发明的实施方式的清洁溶液，优选的是在该清洁溶液中该溶解氧浓度在清洁该衬底时小于大约1百万分之一。
本发明另一实施方式包括清洁电子器件的衬底的方法。更具体地，是清洁具有铜和电介质镶嵌金属化的衬底的方法。该铜表面具有盖，其包括钴、钴合金、镍、镍合金或钴-镍合金。该方法包括施加清洁溶液至该衬底以去除缺陷和/或污染物而该盖的溶解可忽略不计，该溶液包括一种或多种胺，该一种或多种胺的至少一种在该清洁溶液中提供从7至13的pH。按照本发明优选的实施方式，该清洁溶液的pH是从大约8至大约11.5的值。
为了本公开的目的，清洁该衬底包括去除污染物、去除缺陷或去除污染物和去除缺陷。该清洁溶液的组分选择为促进从该衬底表面去除缺陷和/或污染物，更具体地从该盖的表面和该电介质表面。更优选地，该清洁溶液的组分选择为清洁该盖的表面和该电介质表面而该盖的厚度的减少可忽略不计的或基本上没有。优选地，该盖的厚度由于清洁减少小于15％。更优选地，该盖的厚度由于清洁减少小于10％。按照本发明一个实施方式，该盖的厚度减少小于1.5nm。
该清洁衬底的方法的优选实施方式使用清洁溶液，还包括一种或多种添加剂，如基本上如上文所述的络合剂、基本上如上文所述的防蚀剂、基本上如上文所述的表面活性剂、去氧剂基本上如上文所述、基本上如上文所述的还原剂和基本上如上文所述的水溶性溶剂。这意味着通过组合在该清洁溶液中提供的这些添加剂来描述额外的本发明的实施方式。更具体地，该添加剂和该添加剂的组合产生具有不同组分的清洁溶液，其限定该清洁衬底的方法的不同的实施方式。该添加剂的组合和该添加剂的量选择为该清洁溶液有效清洁该衬底而不会显著减少该盖的厚度。该清洁衬底的方法的优选的实施方式的额外的优选的组分的清单包括但不限于上文所述的、用于工艺流程20的实施方式清洁溶液。
本发明另一实施方式是用于集成电路衬底的清洁溶液。该清洁溶液包括胺，浓度从大约1g/L至大约100g/L，以提供该清洁溶液7至13以及其中包含的所有值和子范围的pH。更具体地，该胺能够提高该溶液的pH至高于7并小于大约13的值。按照本发明优选的实施方式，该清洁溶液的pH是从大约8至大约11.5的值。该溶液还包括至少一种添加剂，从下列物质组成的组中选择：非胺络合剂，浓度从大约0.5g/L至大约50g/L；防蚀剂，浓度从大约0.01g/L至大约20g/L；表面活性剂，浓度0.02g/L至2g/L；去氧剂，浓度从大约0.05g/L至大约10g/L；还原剂，浓度从大约0.1g/L至大约10g/L，该还原剂基本上没有氧清除属性；以及水溶性溶剂，浓度从大约10至大约100g/L。或者，该清洁溶液还包括至少两种添加剂，从下列物质组成的组中选择：非胺络合剂，浓度从大约0.5g/L至大约50g/L；防蚀剂，浓度从大约0.01g/L至大约20g/L；表面活性剂，浓度0.02g/L至2g/L；去氧剂，浓度从大约0.05g/L至大约10g/L；还原剂，浓度从大约0.1g/L至大约10g/L，该还原剂基本上没有氧清除属性；以及水溶性溶剂，浓度从大约10g/L至大约100g/L。另一种选择，该清洁溶液还包括至少三种添加剂从下列物质组成的组中选择：非胺络合剂，浓度从大约0.5g/L至大约50g/L；防蚀剂，浓度从大约0.01g/L至大约20g/L；表面活性剂，浓度0.02g/L至2g/L；去氧剂，浓度从大约0.05g/L至大约10g/L；还原剂，浓度从大约0.1g/L至大约10g/L，该还原剂基本上没有氧清除属性；以及水溶性溶剂，浓度从大约10g/L至大约100g/L。又一种选择，该清洁溶液还包括至少四种添加剂从下列物质组成的组中选择：非胺络合剂，浓度从大约0.5g/L至大约50g/L；防蚀剂，浓度从大约0.01g/L至大约20g/L；表面活性剂，浓度0.02g/L至2g/L；去氧剂，浓度从大约0.05g/L至大约10g/L；还原剂，浓度从大约0.1g/L至大约10g/L，该还原剂基本上没有氧清除属性；以及水溶性溶剂，浓度从大约10g/L至大约100g/L。
本发明另一实施方式是集成电路衬底的清洁溶液。该清洁溶液包括胺(以提供该清洁溶液7至13以及其中包含的所有值和子范围的pH)、络合剂、防蚀剂、表面活性剂、去氧剂、还原剂和水溶性溶剂。所包括的该溶液每种成分和每种成分的量使得该清洁溶液有效清洁该集成电路衬底。本发明的实施方式的溶液的成分的化合物和属性的更多描述如上文所述。
现在参照表1，其中示出本发明的实施方式的溶液组分的概述以及使用该溶液组分的七个实验的结果。该溶液用来清洁具有盖层的衬底表面，该盖包括钴钨磷合成物。该清洁步骤在室温下进行。该表面活性剂Triton X-
Figure BPA00001207175200171
注册商标为Union Carbide，并具有化学式(C14H22O(C2H4O)n)。该盖的蚀刻速率低并满足制造操作的要求。
在前面的具体说明中，本发明参照具体实施方式描述。然而，本领域技术人员认识到可进行各种修改和改变而不背离如下面的权利要求所阐述的本发明的范围。因而，该说明书和附图应当认为是说明性的而非限制意图，并且所有这样的修改都认为是包括在本发明的范围内。
上面关于实施方式描述了多种好处、其他有点以及问题的解决方案。然而，这些好处、优点、问题的解决方案和任何可以导致任何好处、有点或解决方案产生或变得更显然的要素不应当解释成任何或者全部权利要求的关键的、必须的或核心的特征或要素。
如这里所使用的，属于“包括”、“包含”、“具有”，“以下至少一种”或其任何别的变化是为了非排他性的覆盖。例如，工艺、方法、产品或包括元件列表的设备不必仅限于那些要素，而是可包括其他没有特意列出的或者这种工艺、方法、产品或设备本身固有的要素。进而，除非相反地特意指出，“或”逻辑上指的是“或”而不是“异或”。例如，状态或B可通过下列任一满足：是真(或存在)和B是假(或不存在)，是假(或不存在)和B是真(或存在)，以及和B两者都真(或存在)。表1
Figure BPA00001207175200191
TMAH-羟化四甲铵

Claims (89)

1.一种清洁具有铜和电介质镶嵌金属化的衬底的方法，该铜表面具有钴、钴合金、镍、镍合金或钴-镍合金膜组成的盖，该方法包括：
施加清洁溶液至该衬底以去除缺陷和污染物的至少一种，
该盖的溶解可以忽略不计，该溶液包括一种或多种胺，该一种或多种胺的至少一种在该清洁溶液提供从7至13的pH。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该pH从8至11.5。
3.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种络合剂，该络合剂至少一种是非胺络合剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种防蚀剂。
5.根据权利要求3所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种去氧剂以在该清洁溶液中提供较低的溶解氧浓度。
6.根据权利要求3所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种还原剂；该至少一种还原剂基本上不能清除溶解氧。
7.根据权利要求4所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种去氧剂以便降低在该清洁溶液中溶解氧浓度。
8.根据权利要求4所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种还原剂；该至少一种还原剂基本上不能清除溶解氧。
9.根据权利要求5所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种还原剂；该一种或多种还原剂基本上不能清除溶解氧。
10.根据权利要求9所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种防蚀剂。
11.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种表面活性剂以便提供该衬底充分的润湿。
12.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种水溶性溶剂。
13.根据权利要求1所述的方法，其中该该一种或多种胺的浓度从1g/L至100g/L。
14.根据权利要求1所述的方法，其中该一种或多种胺从下列物质组成的组中选择：伯烷基胺，仲烷基胺，叔烷基胺，季烷基胺，伯芳基胺，仲芳基胺，叔芳基胺，季芳基胺，氨，伯烷醇胺，仲烷醇胺，叔烷醇胺，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，胆碱，混有烷基和烷醇功能性的胺，四甲基胍和羟胺。
15.根据权利要求3所述的方法，其中该至少一种络合剂浓度是从0.5g/L至50g/L。
16.根据权利要求3所述的方法，其中该至少一种络合剂是从下列物质组成的组中选择：羧酸，羟基烃酸，氨基酸，膦酸，植酸和有机酸，其中对于CoL的1gK＞2。
17.根据权利要求4所述的方法，其中该防蚀剂浓度是在0.01g/L至20g/L之间。
18.根据权利要求4所述的方法，其中该防蚀剂是从下列物质组成的组中选择三唑，苯并三唑，甲基-苯并三唑，羧基-苯并三唑，羟基苯并三唑，噻唑，巯基苯并噻唑，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚烷基亚胺，聚乙烯亚胺，长链烷基胺，四唑，正磷酸盐，偏磷酸盐，亚磷酸盐，膦酸盐，硅酸盐，烷基膦酸盐，烷氧基硅烷，亚硝酸盐和双环己烷铵亚硝酸盐。
19.根据权利要求5所述的方法，其中该至少一种去氧剂浓度是在0.05g/L至10g/L之间。
20.根据权利要求5所述的方法，其中该至少一种去氧剂是从下列物质组成的组中选择：羟胺，二乙基羟胺，甲基-乙基酮肟，碳酰肼，L-抗坏血酸，D-抗坏血酸，抗坏血酸的衍生物，氯原酸，肼，肼盐，肼的衍生物，咖啡酸，植酸，毛地黄黄酮和亚硫酸盐。
21.根据权利要求6所述的方法，其中该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L之间。
22.根据权利要求6所述的方法，其中该还原剂是从下列物质组成的组中选择：含硼还原剂，次磷酸盐，硫代亚硫酸盐和乙醛。
23.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括防蚀剂，其存在的浓度在0.01g/L至10g/L，以及去氧剂，存在的浓度在0.05g/L至10g/L。
24.根据权利要求8所述的方法，其中该至少一种防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L，该至少一种还原剂浓度在0.1g/L至10g/L。
25.根据权利要求9所述的方法，其中该去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L，该还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
26.根据权利要求10所述的方法，其中该防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L，该至少一种去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L，该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
27.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种表面活性剂，对于该至少一种表面活性剂的每种，存在的浓度0.02g/L至2g/L。
28.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种表面活性剂，其从下列物质组成的组中选择：阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂，两性的表面活性剂，及其组合。
29.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种水溶性溶剂，存在的浓度从10g/L至100g/L。
30.根据权利要求1所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种水溶性溶剂，其从下列物质组成的组中选择：伯醇，仲醇，叔醇，多元醇，乙二醇，二甲基亚砜，碳酸丙烯酯，及其组合。
31.根据权利要求1所述的方法，其中在该清洁溶液中溶解氧的浓度小于1ppm。
32.根据权利要求1所述的方法，进一步包括不使用刷子施加该清洁溶液至该衬底。
33.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用刷子施加该清洁溶液至该衬底。
34.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在从5℃至90℃的温度范围利用该清洁溶液清洁该衬底。
35.一种用于集成电路衬底的清洁溶液，包括：
一种或多种胺，以提供该清洁溶液7至13以及其中包含的所有值和子范围的的pH；
至少一种络合剂；
至少一种防蚀剂；
至少一种表面活性剂；
至少一种去氧剂以降低该清洁溶液中的溶解氧浓度至小于1ppm；
至少一种基本上没有氧清除属性的还原剂；以及
至少一种水溶性溶剂。
36.根据权利要求35所述的方法，其中该pH是从8至11.5。
37.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种络合剂是非胺。
38.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该一种或多种胺的浓度从1g/L至100g/L。
39.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该一种或多种胺的浓度从1g/L至100g/L，该一种或多种胺从下列物质组成的组中选择：伯烷基胺，仲烷基胺，叔烷基胺，季烷基胺，伯芳基胺，仲芳基胺，叔芳基胺，季芳基胺，氨，伯烷醇胺，仲烷醇胺，叔烷醇胺，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，胆碱，混有烷基和烷醇功能性的胺，四甲基胍和羟胺。
40.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种络合剂浓度是从0.5g/L至50g/L。
41.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种络合剂浓度是从0.5g/L至50g/L的值，该至少一种络合剂是从下列物质组成的组中选择：羧酸、羟基烃酸，氨基酸，膦酸，植酸和有机酸，其中对于CoL的1gK＞2。
42.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L。
43.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该防蚀剂是从下列物质组成的组中选择三唑，苯并三唑，甲基-苯并三唑，羧基-苯并三唑，羟基苯并三唑，噻唑，巯基苯并噻唑，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚烷基亚胺，聚乙烯亚胺，长链烷基胺，四唑，正磷酸盐，偏磷酸盐，亚磷酸盐，膦酸盐，硅酸盐，烷基膦酸盐，烷氧基硅烷，亚硝酸盐和双环己烷铵亚硝酸盐。
44.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L。
45.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种去氧剂是从下列物质组成的组中选择：羟胺，二乙基羟胺，甲基-乙基酮肟，碳酰肼，L-抗坏血酸，D-抗坏血酸，抗坏血酸的衍生物，氯原酸，肼，肼盐，肼的衍生物，咖啡酸，植酸，毛地黄黄酮和亚硫酸盐。
46.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
47.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该还原剂是从下列物质组成的组中选择：含硼还原剂，次磷酸盐，硫代亚硫酸盐和乙醛。
48.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种防蚀剂存在的浓度0.01g/L至10g/L，该至少一种去氧剂存在的浓度0.05g/L至10g/L。
49.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L和该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
50.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L，该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
51.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L，该至少一种去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L，该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
52.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中对于该至少一种表面活性剂的每种，该至少一种表面活性剂存在的浓度0.02g/L至2g/L。
53.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种表面活性剂是阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂，两性的表面活性剂，或其组合。
54.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种水溶性溶剂是存在的浓度从10g/L至100g/L。
55.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中该至少一种水溶性溶剂包括伯醇，仲醇，叔醇，多元醇，乙二醇，二甲基亚砜，或碳酸丙烯酯。
56.根据权利要求35所述的清洁溶液，其中在该清洁溶液中溶解氧的浓度是小于1ppm。
57.一种用于集成电路衬底的清洁溶液包括：
胺，浓度从1g/L至100g/L，以提供该清洁溶液7至13以及其中包含的所有值和子范围的pH；以及
下列至少一种：
非胺络合剂，浓度从0.5g/L至50g/L；
防蚀剂，浓度从0.01g/L至20g/L；
表面活性剂，浓度0.02g/L至2g/L；
去氧剂，浓度从0.05g/L至10g/L；
还原剂，浓度从0.1g/L至10g/L，该还原剂基本上没有氧清除属性；以及
水溶性溶剂，浓度从10g/L至100g/L。
58.一种制造集成电路的方法，该方法包括：
提供具有金属和电介质镶嵌金属化层的衬底；
使用无电沉积以在该金属上沉积包括该化学元素钴和镍至少一种的盖；
在该盖的沉积之后利用清洁溶液清洁该衬底，该溶液包括胺以提供该清洁溶液7至13以及其中包含的所有值和子范围的pH。
59.根据权利要求58所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种络合剂，该一种或多种络合剂的至少一种是非胺。
60.根据权利要求59所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种防蚀剂。
61.根据权利要求59所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种去氧剂以在该清洁溶液中提供较低的溶解氧的浓度。
62.根据权利要求59所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种还原剂；该至少一种还原剂基本上不能清除溶解氧。
63.根据权利要求60所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种去氧剂以便降低在该清洁溶液中溶解氧的浓度。
64.根据权利要求60所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种还原剂；该至少一种还原剂基本上不能清除溶解氧。
65.根据权利要求61所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种还原剂；该一种或多种还原剂基本上不能清除溶解氧。
66.根据权利要求65所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种防蚀剂以保护该盖或延缓该盖溶解在该清洁溶液中。
67.根据权利要求58所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种表面活性剂以便提供该衬底的充分润湿。
68.根据权利要求58所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括一种或多种水溶性溶剂。
69.根据权利要求58所述的方法，其中该胺的浓度是从1g/L至100g/L。
70.根据权利要求59所述的方法，其中该胺是从下列物质组成的组中选择：伯烷基胺，仲烷基胺，叔烷基胺，季烷基胺，伯芳基胺，仲芳基胺，叔芳基胺，季芳基胺，氨，伯烷醇胺，仲烷醇胺，叔烷醇胺，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，胆碱，混有烷基和烷醇功能性的胺，四甲基胍和羟胺。
71.根据权利要求60所述的方法，其中该至少一种络合剂浓度是从0.5g/L至50g/L。
72.根据权利要求59所述的方法，其中该至少一种络合剂浓度是从0.5g/L至50g/L的值，该至少一种络合剂是从下列物质组成的组中选择：羧酸，羟基烃酸，氨基酸，膦酸，植酸和有机酸，其中对于CoL的1gK＞2。
73.根据权利要求60所述的方法，其中该防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L。
74.根据权利要求60所述的方法，其中该防蚀剂是从下列物质组成的组中选择：三唑，苯并三唑，甲基-苯并三唑，羧基-苯并三唑，羟基苯并三唑，噻唑，巯基苯并噻唑，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚烷基亚胺，聚乙烯亚胺，长链烷基胺，四唑，正磷酸盐，偏磷酸盐，亚磷酸盐，膦酸盐，硅酸盐，烷基膦酸盐，烷氧基硅烷，亚硝酸盐和双环己烷铵亚硝酸盐。
75.根据权利要求61所述的方法，其中该去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L。
76.根据权利要求61所述的方法，其中该去氧剂是从下列物质组成的组中选择：羟胺，二乙基羟胺，甲基-乙基酮肟，碳酰肼，L-抗坏血酸，D-抗坏血酸，抗坏血酸的衍生物，氯原酸，肼，肼盐，肼的衍生物，咖啡酸，植酸，毛地黄黄酮和亚硫酸盐。
77.根据权利要求62所述的方法，其中该还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
78.根据权利要求62所述的方法，其中该还原剂是从下列物质组成的组中选择：含硼还原剂，次磷酸盐，硫代亚硫酸盐和乙醛。
79.根据权利要求58所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括防蚀剂，其存在的浓度0.01g/L至10g/L，以及去氧剂，其存在的浓度0.05g/L至10g/L。
80.根据权利要求64所述的方法，其中该至少一种防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L和该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
81.根据权利要求65所述的方法，其中该去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L，该还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
82.根据权利要求66所述的方法，其中该防蚀剂浓度是0.01g/L至20g/L，该至少一种去氧剂浓度是0.05g/L至10g/L，该至少一种还原剂浓度是0.1g/L至10g/L。
83.根据权利要求58所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种表面活性剂，该至少一种表面活性剂的每种存在的浓度0.02g/L至2g/L，该至少一种表面活性剂是阴离子，阳离子，非离子，两性，或其组合。
84.根据权利要求58所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种水溶性溶剂，其存在的浓度从10g/L至100g/L。
85.根据权利要求58所述的方法，其中该清洁溶液进一步包括至少一种水溶性溶剂，包括伯醇，仲醇，叔醇，多元醇，乙二醇，二甲基亚砜，或碳酸丙烯酯。
86.根据权利要求58所述的方法，其中在该清洁溶液中溶解氧的浓度小于1ppm。
87.根据权利要求58所述的方法，进一步包括不使用刷子施加该清洁溶液至该衬底。
88.根据权利要求58所述的方法，进一步包括使用刷子施加该清洁溶液至该衬底。
89.根据权利要求58所述的方法，进一步包括在从5℃至90℃的温度范围利用该清洁溶液清洁该衬底。
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