[發(fā)明專利]相對(duì)于硅選擇性蝕刻硅-鍺的調(diào)配物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880024145.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110494961B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·M·比洛迪奧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 恩特格里斯公司
• 主分類號(hào): H01L21/306
• 分類號(hào): H01L21/306;H01L29/06
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 李婷

本發(fā)明提供適用于從微電子裝置中通過(guò)相對(duì)于含硅材料蝕刻含硅?鍺材料而選擇性移除的組合物，所述微電子裝置具有表面上含有這些材料的特征，所述組合物含有氫氟酸、乙酸、過(guò)氧化氫和至少一種額外的酸，所述酸會(huì)改良如通過(guò)蝕刻速率或選擇性中的一或多者所測(cè)量且可調(diào)以獲得所需Si:Ge移除選擇性和蝕刻速率的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

以下描述涉及在微電子裝置襯底表面相對(duì)于在同一表面蝕刻硅材料選擇性蝕刻硅-鍺材料的組合物和工藝。

背景技術(shù)

數(shù)十年，減小微電子裝置(例如集成電路)的特征的尺寸的持續(xù)趨勢(shì)已實(shí)現(xiàn)在微電子裝置的范圍內(nèi)功能性特征的密度增大。舉例來(lái)說(shuō)，越來(lái)越小的晶體管尺寸已允許不斷增加數(shù)目的晶體管包括為集成電路、存儲(chǔ)器裝置、或另一種微電子裝置的一部分，使得微電子裝置的制造呈現(xiàn)增加的處理能力或存儲(chǔ)器容量。

制備某些微電子裝置，例如集成電路的步驟可包括從含有SiGe以及硅(Si)的表面選擇性移除硅-鍺(SiGe)材料。根據(jù)某些實(shí)例制造步驟，SiGe可在也含有硅的結(jié)構(gòu)中用作犧牲層。基于所述制造步驟，可制備先進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)，如硅納米線和懸空硅(silicon?onnothing，SON)結(jié)構(gòu)。這些工藝中的步驟包括外延沉積Si和SiGe的交替層的結(jié)構(gòu)，隨后進(jìn)行圖案化，且最終選擇性橫向蝕刻以移除SiGe層且產(chǎn)生三維硅結(jié)構(gòu)。

在為集成電路制備場(chǎng)效晶體管(FET)的某些特定方法中，硅(Si)和硅-鍺(SiGe)材料呈層形式沉積于襯底上，即，呈Si和SiGe的“外延堆疊”。隨后使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)使層圖案化，如通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)光刻產(chǎn)生的掩模。隨后，方向性各向同性蝕刻可用于橫向地蝕刻掉犧牲SiGe材料，留下硅納米線結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及新穎和發(fā)明性蝕刻組合物和相關(guān)工藝，其用于相對(duì)于含硅材料通過(guò)蝕刻選擇性移除硅-鍺材料，兩種材料存在于工藝內(nèi)微電子裝置的表面處，所述微電子裝置可任選地包括其它導(dǎo)電材料、絕緣材料或半導(dǎo)體材料(氧化硅)，或在另一制造步驟期間適用的材料，如阻擋層材料(例如，氮化硅)。

在過(guò)去，集成電路和半導(dǎo)體制造業(yè)使用水性蝕刻組合物，其含有約一份氫氟酸HF、兩份過(guò)氧化氫溶液和六份乙酸(“AA”)。由這三種成分制成的蝕刻組合物已描述為向硅提供具有高選擇性的SiGe的良好蝕刻速率。

已發(fā)現(xiàn)這三份(HF/AA/H₂O₂)組合物不適用于在場(chǎng)效晶體管結(jié)構(gòu)中制備硅納米線，或制備其它如此精密和復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。這些蝕刻組合物的性能的一個(gè)缺點(diǎn)為隨著犧牲SiGe材料中鍺的量減少，相對(duì)于硅蝕刻SiGe的選擇性逐漸減少。且同時(shí)，犧牲SiGe優(yōu)選含有最少量鍺，以使得犧牲SiGe材料為硅特征提供最佳可能的匹配。

另一缺點(diǎn)為這三份蝕刻組合物“在添加H2O2之后”(通常在使用點(diǎn)將過(guò)氧化氫添加到三份蝕刻組合物中，參見(jiàn)下文)往往需要長(zhǎng)時(shí)間以獲得穩(wěn)定的蝕刻速率。

另外，在某些工藝內(nèi)微電子裝置情況下，一或多種其它材料(例如，SiN_x或SiO₂)或制造微電子裝置的其它材料也可存在于含有SiGe和硅的表面處。先前所用三份(HF/AA/H₂O₂)蝕刻組合物往往會(huì)相對(duì)較有效地蝕刻這些其它材料，可能由于大量HF用于這些系統(tǒng)。但蝕刻裝置的優(yōu)選方法將需要使這些其它材料的蝕刻降到最低。在選擇性蝕刻位于含有硅以及氮化硅或氧化硅的表面上的SiGe的優(yōu)選方法中，蝕刻組合物和其使用方法可優(yōu)選呈現(xiàn)移除氮化硅、氧化硅或兩者的降低的、抑制的或最小速率。含有高濃度氫氟酸的蝕刻組合物將不期望適用于蝕刻還具有暴露的氮化硅或暴露的氧化硅的襯底。