本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片清洗液技術(shù)，尤其涉及一種半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液、其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在集成電路的制造過程中，化學(xué)機(jī)械拋光（cmp）工藝用來(lái)去除銅互連晶圓表面多余的沉積物，得到高度平坦化的晶圓表面，但在平坦化的過程中會(huì)引入金屬離子、顆粒和有機(jī)物等污染物。cmp后清洗工藝需有效去除晶圓表面的污染物。cmp后清洗工藝需有效去除晶圓表面的污染物，得到高質(zhì)量的晶圓表面。顆粒沾污是cmp后清洗的主要對(duì)象，在清洗過程中要盡可能去除晶圓表面殘留的顆粒污染物，同時(shí)也要保證銅晶圓表面不被清洗液腐蝕。

2、清洗液的成分和組分對(duì)于清洗質(zhì)量和效率起決定性作用。傳統(tǒng)的cmp后清洗液分為酸性和堿性兩大類：酸性以檸檬酸，稀氫氟酸(hf)等為主，部分清洗液高毒性且易揮發(fā)，而且清洗后有嚴(yán)重腐蝕，影響后續(xù)工藝，例如粗糙度下降、良品率下降等問題；還有一類以四甲基氫氧化銨(tmah)、四乙基氫氧化銨(teah)、氫氧化銨(nh4oh)等為主的堿性清洗液，大多都具有很強(qiáng)的腐蝕性，易造成清洗后表面粗糙度變大和襯底損失過多的問題。即傳統(tǒng)cmp后清洗液在實(shí)際應(yīng)用過程中，不同程度的存在腐蝕半導(dǎo)體芯片的問題。

3、腐蝕是銅布線cmp后晶圓一個(gè)重要的缺陷，金屬腐蝕是指金屬在周圍環(huán)境的介質(zhì)下，發(fā)生電化學(xué)或化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象，從而導(dǎo)致金屬原有的物化性能劣化（或完全喪失），致使由它所制造的產(chǎn)品不能應(yīng)用。無(wú)論對(duì)于cmp拋光液還是cmp后清洗液來(lái)說(shuō)，腐蝕的影響都必須排除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對(duì)傳統(tǒng)cmp后清洗液腐蝕半導(dǎo)體芯片問題，提出一種半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液，該清洗液安全、環(huán)保、高效，其可在無(wú)需超聲波工藝配合的純浸泡工藝條件下完成清洗，對(duì)半導(dǎo)體芯片無(wú)腐蝕。

2、需要注意的是，在本發(fā)明中，除非另有規(guī)定，涉及組成限定和描述的“包括”的具體含義，既包含了開放式的“包括”、“包含”等及其類似含義，也包含了封閉式的“由…組成”、“由…構(gòu)成”等及其類似含義。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液，包括重量配比如下的各組分：

4、添加劑???????????????1-10份；

5、緩蝕劑???????????????1-7份；

6、有機(jī)堿???????????????1-10份；

7、超純水???????????????80-90份；

8、所述添加劑為n-(9-((1r,3r,4r,7s)-1-((雙(4-甲氧基苯基)(苯基)甲氧基)甲基)-7-羥基-2,5-二氧雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷-3-基)-9h-嘌呤-6-基)苯甲酰胺、2-羥基-3-甲氧基苯甲酰胺、n-羥基-4-甲氧基-萘-1-羧酰胺、n-羥基-5-甲氧基-2-吡啶羧酰胺和(z)-n'-羥基-6-甲氧基吡啶酰胺中的一種或多種。

9、進(jìn)一步地，所述添加劑為n-(9-((1r,3r,4r,7s)-1-((雙(4-甲氧基苯基)(苯基)甲氧基)甲基)-7-羥基-2,5-二氧雜雙環(huán)[2.2.1]庚烷-3-基)-9h-嘌呤-6-基)苯甲酰胺，其結(jié)構(gòu)式如下：

10、

11、本發(fā)明添加劑含多個(gè)雜原子，有更多的孤對(duì)電子可以與銅形成配合物，進(jìn)而去除cu-bta。該添加劑含有多個(gè)親水性的甲氧基和多個(gè)苯環(huán)，使其自身親水性和水溶性得以改善，同時(shí)使其分子內(nèi)及分子間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，具有穩(wěn)定的剛性結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了化合物的溶解性，為后續(xù)溶液體系的穩(wěn)定性提供基礎(chǔ)。同時(shí)，該添加劑的c=n鍵能夠吸附于銅金屬表面，并且其所含有的苯環(huán)結(jié)構(gòu)中的雙鍵也能與銅表面發(fā)生相互作用，使得添加劑與銅形成配合物的同時(shí)易于形成鈍化膜，具有良好的成膜穩(wěn)定性，減少銅表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，從而對(duì)芯片起到優(yōu)異的抑制金屬腐蝕的效果。

12、進(jìn)一步地，所述添加劑為4-8份。

13、進(jìn)一步地，所述緩蝕劑為三乙二醇二(對(duì)甲苯磺酸酯)、乙磺酸異丙酯和苯磺酸異丙酯中的一種或多種。

14、進(jìn)一步地，所述緩蝕劑選為三乙二醇二(對(duì)甲苯磺酸酯)。

15、進(jìn)一步地，所述緩蝕劑為1-5份。

16、本發(fā)明緩蝕劑中的極性親水基團(tuán)能吸附在金屬表面抑制腐蝕。同時(shí)，該緩蝕劑能吸附在添加劑分子間隙中，不僅填充了間隙，還使得添加劑的密度變大。分子間的吸引還會(huì)縮小分子間的間距，進(jìn)一步增加了添加劑分子在銅表面的吸附密度，使表面覆蓋率增大，抑制腐蝕的能力增強(qiáng)。

17、進(jìn)一步地，所述添加劑和緩蝕劑的重量比為2-8:1。

18、進(jìn)一步地，所述添加劑和緩蝕劑的重量比優(yōu)選為4:1。

19、進(jìn)一步地，所述有機(jī)堿為5-苯甲基-[1,3,4]噻二唑-2-基胺、1,3,4-噻二唑-2-胺和5-(甲氧基甲基)-1,3,4-噻二唑-2-胺中的一種或多種。

20、進(jìn)一步地，所述有機(jī)堿優(yōu)選為5-苯甲基-[1,3,4]噻二唑-2-基胺。

21、進(jìn)一步地，所述有機(jī)堿為1-8份。

22、本發(fā)明選用含有孤電子對(duì)的有機(jī)堿，其n、s原子可向銅提供電子形成配位鍵，形成配位鍵的能力大于cu-bta的成鍵能力，進(jìn)而去除cu-bta。同時(shí)，有機(jī)堿分子中的-nh2中的氫原子和緩蝕劑磺酸基團(tuán)中的氧之間形成氫鍵以及兩者之間苯環(huán)間的π-π共軛現(xiàn)象產(chǎn)生的協(xié)同作用也會(huì)形成更致密的吸附膜，從而抑制腐蝕。

23、進(jìn)一步地，所述超純水為電阻大于等于18mω的去離子水。

24、本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液的制備方法，包括以下步驟：

25、步驟1：分別稱取各自用量的各個(gè)組分；

26、步驟2：將除超純水以外的所有組分加入到容器中，并在室溫下攪拌，直至所有物料溶解完全，最后加入超純水混合均勻，從而得到半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液。

27、本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液在清洗半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用。

28、進(jìn)一步地，采用所述半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液清洗半導(dǎo)體芯片的方法包括以下步驟：

29、s1：將半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液用超純水稀釋40-60倍，然后在常溫下浸泡芯片，浸泡時(shí)間為60-90秒，得到浸泡后芯片；

30、s2：將浸泡后芯片放入超純水中沖洗，即完成芯片的清洗。

31、進(jìn)一步地，s2中，所述沖洗次數(shù)為兩次及以上。

32、本發(fā)明半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液、其制備方法與應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

33、1、本發(fā)明采用添加劑和緩蝕劑的組合，所述添加劑中的羥基能夠與緩蝕劑中的o以氫鍵結(jié)合，且分子間也會(huì)以氫鍵結(jié)合，形成大的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，羥基和磺酸基團(tuán)具備孤電子對(duì)，可與銅離子發(fā)生配位作用，大的氫鍵網(wǎng)絡(luò)和配位作用相互促進(jìn)，在金屬表面形成致密的吸附膜從而抑制腐蝕。

34、2、本發(fā)明采用有機(jī)堿和緩蝕劑的組合，所述緩蝕劑中芳香環(huán)的π-π共軛堆積存在分子間靜電排斥作用，而有機(jī)堿-nh2中的氫可以與緩蝕劑中磺酸基團(tuán)的氧形成氫鍵，氫鍵和π-π相互作用可以通過增加π電子密度和縮短芳香環(huán)距離來(lái)提高吸附作用。同時(shí)芳香環(huán)上π電子和氨基側(cè)鏈能夠接受來(lái)自銅離子表面的電子，形成反饋鍵，也起到增強(qiáng)緩蝕劑與金屬表面的吸附強(qiáng)度的作用，形成吸附膜從而抑制腐蝕。

35、因此，本發(fā)明半導(dǎo)體芯片cmp后清洗液在半導(dǎo)體芯片清洗領(lǐng)域具有非常良好的應(yīng)用前景和大規(guī)模工業(yè)化推廣潛力。