高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102468131A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102468131A(43)申请公布日2012.05.23(21)申请号201010541134.6(22)申请日2010.11.10(71)申请人中国科学院微电子研究所地址100029北京市朝阳区北土城西路3号(72)发明人徐秋霞李永亮(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人周长兴(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书22页页附图附图11页(54)发明名称高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法(57)摘要一种高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法，主要步骤如下：1)在器件隔离形成后，在硅衬底上依次形成界面SiO2/高K栅介质/金属栅/多晶硅/硬掩膜叠层栅结构；2)光刻形成胶图形；3)刻蚀叠层栅结构；4)将步骤3的产品浸没于腐蚀溶液中去除聚合物，腐蚀溶液配比为氢氟酸0.2～1％，盐酸5～15％，其余为水。本发明采用氢氟酸(HF)/盐酸(HCl)混合的水溶液化学湿法腐蚀，在室温下就能去净叠栅两侧及硅衬底表面残留的聚合物，不仅保持陡直的叠栅刻蚀剖面，并对硅衬底不造成损伤，与CMOS工艺兼容性好，成本低。CN1024683ACN102468131A权利要求书1/1页1.一种高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法，主要步骤如下：步骤1)在器件隔离形成后，在硅衬底上依次形成界面SiO2/高K栅介质/金属栅/多晶硅/硬掩膜叠层栅结构；步骤2)光刻形成胶图形；步骤3)刻蚀叠层栅结构；步骤4)将步骤3)的产品浸没于腐蚀溶液中去除聚合物，腐蚀溶液体积配比为氢氟酸0.2～1％，盐酸5～15％，其余为水。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中的高K栅介质为Hf基掺杂氧化物。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，高K栅介质为HfO2、HfSiON、HfSiO、HfSiON、HfLaO、HfLaON、HfAlON或HfSiAlON。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中的金属栅为金属氮化物或掺杂的耐熔金属。5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，金属栅为TaN、TiN、TaC、TaCN、MoAlN、TiAlN、TiGaN或MoAlN。6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中的硬掩膜为SiO2、Si3N4或及其组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3)中硬掩膜采用氟基气体CF4/CHF3刻蚀，多晶硅采用Cl2/HBr混合气体刻蚀，金属栅采用Cl基反应离子刻蚀，高K栅介质采用BCl3基气体刻蚀。8.根据权利要求7所述的方法，其中，Cl基反应离子刻蚀为BCl3/Cl2/Ar或BCl3/Cl2/SF6/Ar混合气体刻蚀。9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4)是在室温下于腐蚀溶液中浸没10～120秒，并搅动腐蚀溶液。2CN102468131A说明书1/2页高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法技术领域[0001]本发明属于纳米半导体技术领域，特别是指一种在先栅工艺中高K(高介电常数)栅介质/金属栅叠层结构刻蚀后聚合物的去除方法。本发明适合45nm及以下技术代互补型金属氧化物半导体器件和电路制备的应用。技术背景[0002]当器件特征尺寸缩小到45nm及以下时采用高K栅介质/金属栅叠层结构代替常规的SiO2/多晶硅栅结构已势在必行，同为高K栅介质/金属栅叠层结构大幅度降低了传统的SiO2/多晶硅栅结构的大的栅漏电流，消除了多晶硅耗尽效应，降低了栅电阻。但研究发现在先栅工艺中当高K栅介质/金属栅叠层结构刻蚀后，叠层栅两侧及硅衬底表面往往残留一层聚合物，为消除这层聚合物对器件和电路特性的影响必须把它去掉。但关于先栅工艺中叠层栅结构刻蚀后聚合物的去除没见到有公开报道。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种高K栅介质/金属栅叠层结构刻蚀后聚合物的去除方法。不仅保持陡直的叠栅刻蚀剖面，而且能去净叠栅两侧及硅衬底表面残留的聚合物，并对硅衬底不造成损伤，与CMOS工艺兼容性好，成本低。[0004]为实现上述目的，本发明提供了一种高K栅介质/金属栅叠层结构刻蚀后聚合物的去除方法，在稀HF中加入HCl抑制对场区SiO2的侵蚀，提高对聚合物的去除效果；其主要的步骤如下：[0005]步骤1)在器件隔离形成后，在硅衬底上依次形成界面SiO2/高K栅介质/金属栅/多晶硅/硬掩膜叠层栅结构；[0006]步骤2)光刻形成胶图形；[0007]步骤3)刻蚀叠层栅结构；[0008]步骤4)将步骤3)的产品浸没于腐蚀溶液中去除聚合物，腐蚀溶液配比为氢氟酸0.2～1％，盐酸5～15％，其余为水。[0009]所述的方法，其中，步骤1)中的