乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)在半导体芯片制造中主要用作化学机械抛光(CMP)浆料的络合剂和清洗液的腐蚀抑制剂,利用其极强的金属螯合能力来调控材料去除速率并保护金属表面。
化学机械抛光(CMP)中的络合剂
在芯片制造的后段工艺中,EDTMPA被用于抛光阻挡层和金属互连材料,通过络合反应加速特定金属的去除。
TSV阻挡层抛光(钽 Ta):在硅通孔(TSV)的钽基阻挡层抛光中,EDTMPA作为络合剂,能与钽的氧化物(TaO₄³⁻)形成可溶性络合物,从而加速钽的去除。研究表明,当EDTMPA浓度从0.5%提升至2 wt%时,钽的去除速率可从696 Å/min显著提高至1533 Å/min,同时与铜的速率选择比达到2.73:1。
钴(Co)互连抛光:在钴的CMP浆料中,EDTMPA能与Co离子有效络合,将其氧化为可溶性的Co(III)-EDTMPA络合物,从而加速钴的去除。一种含有10 mM EDTMPA的浆料可实现246 nm/min的钴去除率,并维持较好的表面质量(粗糙度Sq = 2.31 nm)。
清洗液中的腐蚀抑制剂
在去除光刻胶、蚀刻残留物等清洗工序中,EDTMPA常被用作腐蚀抑制组分,保护暴露的金属层(如钨、铜)免受清洗液的过度侵蚀。
抑制金属腐蚀:在含硫酸、过氧化氢和氟化物的清洗液中,添加少量的EDTMPA(通常为0.0001 wt% 至 0.1 wt%)即可作为腐蚀抑制剂,有效保护钨和氧化物层,防止其被过度蚀刻。
增强金属去除:同时,EDTMPA作为一种金属螯合剂,能够将溶解到溶液中的金属离子(如铜离子)牢牢抓住,防止它们重新沉积到晶圆表面,从而帮助更彻底地去除金属残留物。
电子级EDTMPA通常要求高纯度,对重金属杂质(如铁)有严格限制,部分产品可定制至低于1000 ppb的水平,以满足先进制程对污染控制的要求。