金属栅层/高K栅介质层的叠层结构刻蚀后的清洗方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102403198A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102403198A(43)申请公布日2012.04.04(21)申请号201010284183.6(22)申请日2010.09.15(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)发明人李永亮徐秋霞(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人倪斌(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)H01L21/28(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称金属栅层/高K栅介质层的叠层结构刻蚀后的清洗方法(57)摘要本发明涉及一种金属栅层/高K栅介质层的叠层结构刻蚀后的清洗方法，属于集成电路制造技术领域。在金属栅层/高K栅介质层叠层结构刻蚀后，采用含有氢氟酸的混合溶液进行清洗，不仅可以完全去除栅叠层结构上留下的含有金属的聚合物残余，而且对于高K材料在干法刻蚀过程中部分去除的刻蚀策略，可以在清洗的过程中完全去除高K材料，从而更有利于满足纳米级CMOS器件在形成栅极图形时对Si衬底损失的要求。另外，因该溶液对场区SiO2的腐蚀速率较低，能够满足器件集成的需要。CN1024398ACCNN110240319802403201A权利要求书1/1页1.一种金属栅层/高K栅介质层的叠层结构刻蚀后的清洗方法，包括：提供半导体衬底；在半导体衬底上依次形成高K栅介质层、金属栅层、多晶硅层和掩膜层；对所述掩膜层、多晶硅层、金栅属层和高K栅介质层进行刻蚀以形成栅极图案；采用包括氢氟酸的混合溶液对所述半导体衬底和栅极图案进行清洗。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述金属栅层和高K栅介质层进行刻蚀的步骤包括：刻蚀所述金属栅层和高K栅介质层后，在所述半导体衬底上保留部分高K栅介质层。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述半导体衬底上保留高K栅介质层的厚度小于等于1纳米。4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述金属栅层和高K栅介质层进行刻蚀的步骤包括：对所述金属栅层和高K栅介质层进行刻蚀时完全去除高K栅介质层。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属栅层的材料包括TaN、TiN、MoN、Ru、Mo中任一种或多种的组合。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述金属栅层包括至少一层金属栅材料。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高K栅介质层的材料包括HfO2、HfAlON、HfSiAlON、HfTaAlON、HfTiAlON、HfON、HfSiON、HfTaON、HfTiON中的任一种或多种的组合。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合溶液中氢氟酸的质量百分含量为0.045-2.15％。9.根据权利要求1所述的方法，其中，清洗时的温度为20-50℃。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合溶液中进一步包括盐酸。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述混合溶液中按质量百分比计，氢氟酸为0.05-1.5％，盐酸为4.23-15％。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合溶液中进一步包括硝酸。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述混合溶液中按质量百分比计，氢氟酸为0.04-2.2％，硝酸为9.36-34％。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述混合溶液中进一步包括有机溶剂。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述有机溶剂包括异丙醇或无水乙醇。2CCNN110240319802403201A说明书1/6页金属栅层/高K栅介质层的叠层结构刻蚀后的清洗方法技术领域[0001]本发明涉及集成电路制造技术领域，具体地，涉及一种适用于金属栅层/高K栅介质层叠层结构刻蚀后的清洗方法。背景技术[0002]随着半导体器件的特征尺寸进入到45nm及45nm以下技术节点，采用高K(介电常数)材料(如HfO2，HfSiON等)、金属栅材料(如TiN，TaN等)代替传统的SiO2介质和多晶硅栅的结构成为了必然的选择。引入高K材料可以减小栅漏电，降低器件的功耗；而金属栅材料的引入不仅可以减小栅的电阻，而且可以消除多晶硅耗尽效应、B穿透引起的可靠性等问题。然而这些材料的引入存在着很多集成方面的问题，其中高K/金属栅叠层结构的刻蚀后的清洗是实现高K、金属栅材料集成的关键工艺之一。[0003]由于高K、金属栅材料的刻蚀产物的挥发性较差，干法刻蚀后会在栅结构的顶部和侧壁上留下含有金属的聚合物残余，该物质的存在会导致器件的电容增加等不利影响，因此在进行后续工艺前必须去除高K、金属栅材料刻蚀过程中形成的聚合物。对于常规的多晶硅/SiO2栅结构刻蚀过程中形成的聚合物去除，可采用随后的SPM(3号液)、APM(1号液)清洗去除或采用O2等离子体干法去