[發(fā)明專利]一種提高濕法蝕刻效率的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310613330.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN104681421A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉佳磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種提高用于去除硅層的濕法蝕刻效率的方法。

背景技術(shù)

在下一代集成電路的制造工藝中，對(duì)于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）的柵極的制作，通常采用高k-金屬柵極工藝。對(duì)于工藝節(jié)點(diǎn)為32nm以下的CMOS而言，所述高k-金屬柵極工藝通常為后柵極工藝，其實(shí)施過程為先高k介電層后金屬柵極和后高k介電層后金屬柵極兩種。前者的實(shí)施過程包括：在半導(dǎo)體襯底上形成偽柵極結(jié)構(gòu)，所述偽柵極結(jié)構(gòu)由自下而上層疊的界面層、高k介電層、覆蓋層（capping?layer）和犧牲柵極材料層構(gòu)成；在偽柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)壁結(jié)構(gòu)，之后去除偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵極材料層，在側(cè)壁結(jié)構(gòu)之間留下的溝槽內(nèi)依次沉積功函數(shù)金屬層（workfunction?metal?layer）、阻擋層（barrier?layer）和浸潤層（wetting?layer）；進(jìn)行金屬柵極材料（通常為鋁）的填充。后者的實(shí)施過程包括：在半導(dǎo)體襯底上形成偽柵極結(jié)構(gòu)，所述偽柵極結(jié)構(gòu)由自下而上層疊的犧牲介電層和犧牲柵極材料層構(gòu)成；在偽柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成側(cè)壁結(jié)構(gòu)，之后去除偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲介電層和犧牲柵極材料層，在側(cè)壁結(jié)構(gòu)之間留下的溝槽內(nèi)依次沉積界面層、高k介電層、覆蓋層、功函數(shù)金屬層、阻擋層和浸潤層；進(jìn)行金屬柵極材料的填充。隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷縮減，實(shí)施后高k介電層后金屬柵極工藝時(shí)，在去除犧牲介電層和犧牲柵極材料層之后進(jìn)行金屬柵極材料的填充之前，需要依次沉積界面層、高k介電層、覆蓋層、功函數(shù)金屬層、阻擋層和浸潤層，所述沉積的工藝窗口受到偽柵極結(jié)構(gòu)特征尺寸的極大限制，實(shí)施所述沉積之后將會(huì)影響后續(xù)金屬柵極材料的正常填充，而實(shí)施先高k介電層后金屬柵極工藝時(shí)，在去除犧牲柵極材料層之后進(jìn)行金屬柵極材料的填充之前，只需依次沉積功函數(shù)金屬層、阻擋層和浸潤層，不會(huì)影響后續(xù)金屬柵極材料的正常填充。因此，先高k介電層后金屬柵極工藝通常作為制作CMOS的高k-金屬柵極的工藝。

在去除偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵極材料層（通常由硅層構(gòu)成）時(shí)，通常采用濕法蝕刻實(shí)施所述去除。所述濕法蝕刻的腐蝕液通常為堿性物質(zhì)（例如四甲基氫氧化銨、氫氧化鉀、氨水等），以減輕對(duì)犧牲柵極材料層下方的覆蓋層的損傷。由于犧牲柵極材料層的構(gòu)成材料中通常含有摻雜雜質(zhì)和無定型硅，因此，選用上述堿性物質(zhì)作為腐蝕液的濕法蝕刻對(duì)犧牲柵極材料層的蝕刻速率較低。為了解決這一問題，加熱上述堿性物質(zhì)是慣用的解決方式，但是，此種方式會(huì)帶來下述風(fēng)險(xiǎn)：一是安全問題；二是上述堿性物質(zhì)的濃度穩(wěn)定性問題。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種提高濕法蝕刻效率的方法，包括：將氮?dú)獬浞秩芙庥谟糜谌コ鑼拥臐穹ㄎg刻的堿性液體；將充分溶解有氮?dú)獾膲A性液體導(dǎo)入蝕刻操作室，以用于蝕刻去除所述硅層。

進(jìn)一步，所述溶解過程在盛放所述堿性液體的專用容器中完成。

進(jìn)一步，所述溶解過程在混合閥中完成。

進(jìn)一步，在所述溶解過程中，所述堿性液體的溫度為20-100℃。

進(jìn)一步，所述充分溶解有氮?dú)獾膲A性液體中的氮?dú)獾臐舛葹?.1-100ppm。

進(jìn)一步，所述堿性液體的PH值大于7.0。

進(jìn)一步，所述堿性液體包括四甲基氫氧化銨、氫氧化鉀或者氨水。

進(jìn)一步，所述硅層的表面晶向?yàn)?lt;100>或者<110>。

進(jìn)一步，所述硅層構(gòu)成偽柵極結(jié)構(gòu)中的犧牲柵極材料層。

根據(jù)本發(fā)明，在不需要加熱用于去除硅層的濕法蝕刻的堿性液體的情況下，即可大幅提升所述堿性液體對(duì)硅層的蝕刻速率，進(jìn)而降低熱預(yù)算，有效控制安全風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1A為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法提高用于去除硅層的濕法蝕刻效率的示意圖；

圖1B為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例二的方法提高用于去除硅層的濕法蝕刻效率的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法依次實(shí)施的步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。