Состав для удаления металло-кремнийорганических полимерных остатков при изготовлении кремниевых интегральных микросхем

Изобретение относится К электронной технике и может использоваться на предприятиях-изготовителях полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (ИМС).Рост степени интеграции с одновременным улучшением параметров интегральных схем составляет основную закономерность развития микроэлектроники. Одним из главных путей обеспечения стремительного увеличения степени интеграции является уменьшение линейных размеров элементов схемы, которые в течение нескольких десятилетий снизились от уровня сотен микрон при изготовлении первых дискретных приборов до уровня менее одного микрона при изготовлении сверхбольших интегральных схемДля реализации субмикронных размеров элементов топологии необходимо обеспечить высокую точность не только при формировании рисунка по фоторезисту, но и при последующем травлении слоя диэлектрика или металла по сформированной маске фоторезиста. После формирования фотолитографического рисунка травление слоев может производиться либо методом жидкостного травления, либо методом сухого травления.По мере увеличения степени интеграции СБИС применение метода жидкостного травления становится мало приемлемым из-за его низкой степени анизотропности. Методы сухого травления более точны и позволяют получить профиль элемента с вертикальными стенками и минимальным боковым уходом под маску фоторезиста. Поэтому, в технологии изготовления СБИС широкое применение нашли методы реактивно-ионного и плазмохимического травления.Получение безуходного вертикального профиля при плазмохимическом травлении возможно благодаря защите боковых стенок создаваемого рисунка пленкой полимера, которая образуется в процессе травления. Дело в том, что формирующийся в плазме пленкообразующий агент осаждается на всю подвергаемую травлению поверхность, но затем в процессе травления под воздействием бомбардировки заряженными частицами удаляется с горизонтальных поверхностей элементов схемы, оставаясь при этом на их вертикальных стенках.Адсорбированная полимерная пленка играет положительную роль лишь непосредственно в процессе травления, резко снижая горизонтальную составляющую скорости травления. В то же время, она является нежелательным остаточным загрязнением на боковых стенках сформированных элементов, которое необходимо удалить с поверхности полупроводниковой пластины после травления. Особенно нежелательно наличие полимера на боковых стенках контактных окон, формируемых в пленке диоксида кремния или фосфоросиликатного стекла к активным слоям кремния или алюминия, так как это приводита) к локальному отсутствию контакта металл-кремний, металл-металлб) к ухудшению степени запыления контактных окон металлом и появлению обрывов металлизированных дорожекв) к уменьшению эффективной площади контакта.Спектральный анализ поверхности пластин после плазменного травления показывает,что полимерные загрязнения, образующиеся при плазмохимическом травлении, состоят в основном из металло-кремний-фторуглероднь 1 х соединений, включающих диоксид кремния, металл и высокомолекулярные радикалы фоторезистивных смол. В общем виде полимер может быть представлен формулойПолимер состоит из двух составляющих1. Неорганическая, представляющая собой островки диоксида кремния и металла между вь 1 сокомолекулярнь 1 ми фоторезистивнь 1 ми радикалами2. Органическая, сформированная из полимеризованной фоторезистивной смолы.Для удаления полимера такого состава необходимы соответствующие растворы, обеспечивающие1. Растворение диоксида кремния в органической фазе с целью устранения пространственного ограничения при сольватации и растворении органической части полимера2. Растворение полимеризованной фоторезистивной смолы3. Отсутствие корродирующего воздействия раствора на открытые области металлической пленки алюминия и алюминиевых сплавов.Наиболее близким к заявляемому техническому решению является состав для удаления металло-кремнийорганических полимерных остатков после плазменного травления кремниевых пластин. 1. Состав содержит фторид аммония, Диметилсульфоксид, гликоль,хелатообразующий реагент и воду.Недостатками этого состава являются1. Низкая скорость реакции растворения металло-кремнийорганического полимера,образующегося при плазменном травлении.2. Неэффективное удаление металло-кремнийорганического полимера с глубоких отверстий малоразмерных контактных окон, сформированных на поверхности кремниевых пластин.3. Корродирующее воздействие раствора на открытые области металлической пленки алюминия и алюминиевых сплавов.Известно, что реакция травления диоксида кремния фторид-ионом относится к реакциям нуклеофильного замещения. Можно представить, что травление происходит через образование промежуточного соединенияВ конце концов, фтор замещает кислород с образованием 51134. Однако из-за низкой растворимости фторида аммония в растворе, концентрация фторид-ионов в органической фазе мала и соответственно низкая скорость реакции. Кроме того, нуклеофильность фтора мала в реакциях нуклеофильного замещения и реакция протекает с маленькой скоростью.Низкая скорость реакции растворения диоксида кремния и соответственно органической составляющей полимера не позволяет эффективно удалять полимер с глубоких отверстий контактных окон.Кроме того, фторид ион воздействует на открытые области алюминия или алюминиевых сплавов и вызывает коррозию металла.В основу изобретения положена задача1. Увеличение скорости реакции растворения металло-кремнийорганического полимера, образующегося при плазменном травлении.2. Увеличение эффективности удаления металло-кремнийорганического полимера с глубоких отверстий малоразмерных контактных окон, сформированных на поверхности кремниевых пластин.3. Снижение корродирующего воздействия раствора на открытые области металлической пленки алюминия и алюминиевых сплавов.Сущность изобретения заключается в том, что состав для удаления металлокремнийорганических полимерных остатков при изготовлении кремниевых интегральных микросхем, включающий фторид аммония, диметилсульфоксид, гликоль, хелатообразующий реагент и воду, содержит в качестве гликоля полиэтиленгликоль и в качестве хелатообразующего реагента 1, 4, 7, 10, 13, 16-гексаоксациклооктадекан, (18-краун-6) при следующем соотнощении компонентов, мас.Наличие каждого отличительного существенного признака у предлагаемого состава и их совокупности позволяет получить положительный эффект, отсутствующий у прототипа, и выражающийся в следующем1. Увеличение скорости реакции растворения металло-кремнийорганического полимера, образующегося при плазменном травлении.2. Увеличение эффективности удаления металло-кремнийорганического полимера с глубоких отверстий малоразмерных контактных окон, сформированных на поверхности кремниевых пластин.3. Снижение корродирующего воздействия раствора на открытые области металлической пленки алюминия и алюминиевых сплавов.Оптимальность установленных концентраций основных компонентов заявляемого состава подтверждена примерами.Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - фиг. 3, гдена фиг. 1 представлено наличие полимерных остатков в контактных окнах при изготовлении кремниевых интегральных микросхемна фиг. 2 представлено отсутствие полимерных остатков в контактных окнах при изготовлении кремниевых интегральных микросхемна фиг. 3 представлена схема методики подготовки пластин.Подготовку кремниевых пластин диаметром 150 мм (ЕТО.035.298 ТУ) для последующей очистки в заявляемом составе и прототипе производили в соответствии со схемой,представленной на фиг. 3.Очистку поверхности кремниевых пластин в заявляемом составе и в составе прототипа выполняли на комплексе химической обработки КХО. ППЭ-150-001 ЩЦМ 1.240.031. Очистку пластин в заявляемом составе проводили при комнатной температуре в течение 20 мин. Для приготовления заявляемого состава были взяты различные концентрации каждого компонента заявляемого состава с граничными концентрациями остальных компонентов, что представлено в примерах 1-4.После выполнения операций очистки пластины промывали в стоп-ванне комплекса химобработки (два цикла), затем в ваннах грубой и финищной отмывки до достижения удельного сопротивления деионизованной воды 15 МОм-см на выходе из ванны финищной отмывки.Для контроля полимерных остатков в контактных окнах использовался растровый электронный микроскоп (РЭМ) фирмы Н 1 гас 111. Наличие или отсутствие полимерных остатков в контактных окнах, зафиксированное с помощью РЭМ, представлено на фиг. 1 и фиг. 2.Для контроля подтрава алюминиевой пленки использовался метод атомноабсорбционной спектроскопии. С помощью этого метода измерялось содержание алюминия в растворах после обработки. Содержание алюминия в исходных растворах до обработки составляет 1-1 О 5 мас. .Чистоту поверхности после обработки оценивали по содержанию микрочастиц плоЩадью от 0,24 мкм 2 до 10,24 мкм 2. Для контроля содержания микрочастиц на пластинах использовался лазерный счетчик микрочастиц 511 гГ 5 сап-45 ОО.Для приготовления заявляемого состава взяты различные концентрации полиэтиленгликоля и граничные концентрации диметил-сульфоксида, 1, 4, 7, 10, 13, 16-гексаоксациклооктадекана, фторида аммония, оговоренные формулой. Результаты измерений представлены в табл. 1.Таблица 1 Зависимость эффективности удаления металло-кремнийорганического полимера от концентрации полиэтиленгликоля в заявляемом составеПолиэти- Диметилже ПЛ. ЛеНГЛИКОЛЬ сульфоксид Фторид ам- Наличие по- Содержание мония, лимера А 1,1 0,2 30 1,0 1,5-104 2 0,5 30 1,0 1,0-105 3 1,0 30 1,0 1,010 4 2,0 30 1,0 1,010 5 2,5 30 1,0 1,010 6 0,2 70 1,0 2,5-104 7 0,5 70 1,0 1,0-105 8 1,0 70 1,0 1,010 9 2,0 70 1,0 1,010 10 2,5 70 1,0 1,010 11 0,2 2,5-104 12 0,5 1,010 13 1,0 1,010 14 2,0 1,010 15 2,5 1,010 16 0,2 2,0-104 17 0,5 1,010 18 1,0 1,010 19 2,0 1,010 20 2,5 1,010 21 прототип 1,О-1 О 5 Примечание наличие ПОЛИМВРЗ