专利名称：：一种半导体晶圆金属基材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清洗方法以及清洗液，具体的涉及一种半导体晶圆金属基材保护液及其使用方法。
背景技术：
：在半导体元器件制造过程中，光阻层的涂敷、曝光和成像对元器件的图案制造来说是必要的工艺步骤。在图案化的最后(即在光阻层的涂敷、成像、离子植入和等离子蚀刻之后)进行下一工艺步骤之前，光阻层材料的残留物需彻底除去。在掺杂步骤中离子轰击会硬化光阻层聚合物，因此使得光阻层变得不易溶解从而更难于除去。至今在半导体制造工业中一般使用两步法(干法灰化和湿蚀刻)除去这层光阻层膜。第一步利用干法灰化除去光阻层(PR)的大部分；第二步利用等离子刻蚀残留物清洗液进行清洗工艺，以除去剩余的光阻层，其步骤一般为先用等离子刻蚀残留物清洗液清洗，然后用溶剂或去离子水漂洗，最后再用去离子水漂洗。这个过程中要求只除去残留的聚合物光阻层和无机物，而不能破坏金属层如铝层。这种清洗工艺操作复杂，且成本高。现有技术中典型的等离子刻蚀残留物清洗液有以下几种胺类清洗液，半水性胺基(非羟胺类)清洗液以及氟化物类清洗液。其中前两类清洗液由于其在水中漂洗时金属铝的腐蚀速率较高，在清洗完等离子蚀刻残留物后，常采用溶剂漂洗。所用的溶剂主要有异丙醇和N-甲基吡咯烷酮。前者由于闪点比较低、易挥发，在一些半导体制造公司已经逐步被淘汰；而后者虽然闪点比较高、不易挥发，很多半导体制造公司一直在使用；但是随着环保意识增强和成本压力加大，越来越多的公司希望能用去离子水直接漂洗，而不造成金属的腐蚀。而现存的氟化物类清洗液在较低的温度下进行清洗，然后用去离子水漂洗。但用水直接漂洗通常对铝会造成腐蚀，其腐蚀速率的变化过程如图1所示。由于其腐蚀速率随时间有一峰值，为了减少漂洗带来的腐蚀，在实际的过程中常采用大量的水快速漂洗，以便以较快的速度和较短的时间通过腐蚀速率较大的区域，以减少金属的腐蚀。而这往往带来漂洗过程操作窗口过小的问题。
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步骤中的金属腐蚀问题，而提供一种具有较低的金属腐蚀速率，同时对环境友好、成本低且使用简便的半导体晶圆金属基材保护液及其使用方法。本发明的半导体晶圆金属基材保护液，其含有溶剂和水。其中，所述的溶剂的用量较佳的为5-95%，更佳的为50-卯％。水的用量较佳的为5-95%，更佳的为10-60%。百分比头质量百分比。所述的溶剂为在本领域等离子蚀刻后的清洗工艺中，用溶剂漂洗时常规使用的溶剂。优选自亚砜、砜、咪唑垸酮、吡咯垸酮、咪唑啉酮、酰胺醇和醚中的一种或多种。所述的亚砜较佳的为二甲基亚砜、二乙基亚砜和甲乙基亚砜中的一种或多种；所述的砜较佳的为甲基砜、乙基砜和环丁砜中的一种或多种；所述的咪唑烷酮较佳的为2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑垸酮和1,3-二乙基-2-咪唑烷酮中的一种或多种；所述的吡咯烷酮较佳的为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-环己基吡咯垸酮和N-羟乙基吡咯烷酮中的一种或多种；所述的咪唑啉酮较佳的为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的酰胺较佳的为二甲基甲酰胺和域二甲基乙酰胺；所述的醚较佳的为乙二醇单烷基醚、二乙二醇单烷基醚、丙二醇单垸基醚、二丙二醇单烷基醚和三丙二醇单烷基醚中的一种或多种。5本发明的半导体晶圆金属基材保护液中，可根据需要还含有本领域其他常规添加剂。本发明的较佳的实例中，所述的半导体晶圆金属基材保护液仅由溶剂和水组成。本发明中，所述的金属基材尤其指铝材，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基材保护液的使用方法用清洗液去除半导体晶片上经等离子蚀刻或者等离子蚀刻和灰化后的残余物之后，直接用所述的半导体晶圆金属基材保护液对半导体晶片进行清洗，之后干燥。其中，所述的半导体晶片较佳的为含铝半导体晶片；在用半导体晶圆金属基材保护液对半导体晶片进行清洗后，较佳的再用水清洗。使用本发明的半导体晶圆金属基材保护液对半导体晶片进行清洗的时间较佳的不超过15分钟。本发明的半导体晶圆金属基材保护液对半导体晶片的清洗方式可为溢流浸泡法、快速降液法或旋转喷淋法。所述的清洗液为本领域常规的清洗液，如羟胺类清洗液和含氟类清洗液。本发明的试剂均市售可得。本发明的积极进步效果在于1)提供了一种环保、价格便宜、操作简易且效果显著的半导体晶圆清洗后的漂洗金属保护液。2)在含有羟胺及氟的两类的清洗液湿法清洗工艺中，可以显著降低对铝的腐蚀速率，其本身对铝的腐蚀速小于2A/Min。图1为金属铝腐蚀速率与含氟类清洗液和羟胺类清洗液与水的稀释比例的关系图。具体实施例方式下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。下述实施例中，百分比均为质量百分比。实施例137表1给出了本发明的半导体晶圆金属基材保护液实施例1~37的配方，按表1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基材腐蚀防护液。表1本发明半导体晶圆金属基材保护液137<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>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含羟胺类的清洗液和含氟类的清洗液(详见表2)，并测试了二者与不同比例的水进行稀释时的金属铝腐蚀速率(详见表3)。金属铝腐蚀速率测试方法1)利用Napson四点探针仪测试W4cm铝空白硅片的电阻初值(Rsl);2)将该4*4cm铝空白硅片浸泡在预先已经恒温到35"C的溶液中30分钟；3)取出该^4cm铝空白硅片，用去离子水清洗，高纯氮气吹干，再利用Napson四点探针仪测试4*4cm铝空白硅片的电阻值(Rs2);4)如有必要，重复第二和第三步再测试一次，电阻值记为Rs3;5)把上述电阻值和浸泡时间输入到合适的程序可计算出其腐蚀速率。表2两类常见的清洗液及其组成<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3两类常见的清洗液在水中稀释时金属腐蚀速率(35'C)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表3中可以看出含氟类清洗液在水中稀释时对金属腐蚀速率较大。而且金属腐蚀速率存在一个由低到高又由高到低的一个曲线(图l)。为了减少漂洗对金属基材的腐蚀，目前半导体工业界在实际的过程中常采用大量的水快速漂洗，以便以较快的速度和较短的时间通过腐蚀速率较大的区域，以减少金属的腐蚀，而这往往带来漂洗过程操作窗口过小的问题。本发明降低了图l所示的峰形高度，将有利于降低漂洗过程中金属的腐蚀，同时带来较大的操作窗口。以本发明的金属基材保护液实施例7为例，阐明本发明的金属基材保护液的效果，测试方法同上，结果见表4、5、6和7。表4两类常见的清洗液在实施例8中稀释时金属腐蚀速率(45。C)清洗液与实施例7的比例1:1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表7两类常见的清洗液在实施例34中稀释时金属腐蚀速率(45"C)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>其中，1St和2nd分别是按照所述的测试方法重复两次的实验结果。从表4、5、6和7中可以看出，实施例8、20、23和34的漂洗液配方能够有效的控制清洗液湿法清洗后在漂洗时金属铝的腐蚀速率，将最大的腐蚀速率由纯水漂洗液的H00A/min降低到2A/min左右，可以为漂洗提供更大的操作窗口。权利要求1、一种半导体晶圆金属基材保护液，其含有溶剂和水，其中所述的溶剂为在本领域等离子蚀刻后的清洗工艺中，用溶剂漂洗时常规使用的溶剂。2、如权利要求1所述的保护液，其特征在于所述的半导体晶圆金属基材保护液由溶剂和水组成。3、如权利要求1所述的保护液，其特征在于所述的溶剂的用量为质量百分比5-95%。4、如权利要求3所述的保护液，其特征在于所述的溶剂的用量为质量百分比50-90%。5、如权利要求1所述的保护液，其特征在于所述的水的用量为质量百分比5-95%。6、如权利要求5所述的保护液，其特征在于所述的水的用量为质量百分比10-60%。7、如权利要求1所述的保护液，其特征在于所述的溶剂为亚砜、砜、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮、酰胺醇和醚中的一种或多种。8、如权利要求7所述的保护液，其特征在于所述的亚砜为二甲基亚砜、二乙基亚砜和甲乙基亚砜中的一种或多种；所述的砜为甲基砜、乙基砜和环丁砜中的一种或多种；所述的咪唑烷酮为2-咪唑垸酮、1，3-二甲基-2-咪唑垸酮和1,3-二乙基-2-咪唑烷酮中的一种或多种；所述的吡咯烷酮为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮和N-羟乙基吡咯烷酮中的一种或多种；所述的咪唑啉酮为1，3-二甲基-2-咪唑啉酮；所述的酰胺为二甲基甲酰胺和/或二甲基乙酰胺；所述的醚为乙二醇单烷基醚、二乙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚、二丙二醇单烷基醚和三丙二醇单烷基醚中的一种或多种。9、如权利要求1~8任一项所述的保护液的使用方法，其特征在于用清洗液去除半导体晶片上经等离子蚀刻或者等离子蚀刻和灰化后的残余物之后，用所述的半导体晶圆金属基材保护液漂洗，干燥。10、如权利要求9所述的方法，其特征在于在用所述的半导体晶圆金属基材保护液对半导体晶片进行清洗后，再用水清洗。11、如权利要求9所述的方法，其特征在于用所述的半导体晶圆金属基材保护液对半导体晶片进行清洗的时间不超过15分钟。12、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述的半导体晶圆金属基材保护液对半导体晶片的清洗方式为溢流浸泡法、快速降液法或旋转喷淋法。全文摘要本发明公开了一种半导体晶圆金属基材保护液，其含有溶剂和水，其中所述的溶剂为在本领域等离子蚀刻后的清洗工艺中，用溶剂漂洗时常规使用的溶剂。本发明还提供了所述保护液的使用方法，其特征在于用清洗液去除半导体晶片上经等离子蚀刻或者等离子蚀刻和灰化后的残余物之后，用所述的半导体晶圆金属基材保护液漂洗，干燥。本发明的保护液环保、成本低，所述的方法操作简易且可以显著降低对铝的腐蚀速率使其小于2A/Min。文档编号C11D7/26GK101665748SQ20081004256公开日2010年3月10日申请日期2008年9月5日优先权日2008年9月5日发明者昊于,兵刘,勇宫,彭洪修申请人:安集微电子(上海)有限公司