[发明专利]含钌金属的去除剂及其使用方法

说明书

本发明涉及一种含钌金属的去除剂，能够用于去除例如粘附到半导体衬底上的不希望的含钌金属，还涉及这种去除剂的使用方法。

近年来，已采用例如Ta₂O₅等高介电常数的膜，代替常规氧化硅或氮化硅膜作DRAM或FeRAM的电容膜。这种高介电常数膜能够保证在小占据面积上所需要的累积电容，并且能够提高存储单元的集成度。

在利用这种高介电常数膜和作为夹着电容膜的电极材料的多晶硅时，在加热半导体器件期间，氧从高介电常数膜中析出，会氧化电极材料。因此，两电极材料间使用一种介电常数比高介电常数低的介质膜(氧化硅膜)，所以造成了电容减小。这样一来，在使用高介电常数膜时，重要的便是选择不会由于氧化而变为绝缘膜的材料作夹着电容膜的电极材料。这是由于一旦电极的一部分由于氧化而变成绝缘膜，它便会构成电容膜的一部分，致使电容减小。钌作为满足上述要求的电极材料近来引起了人们的关注。选用钌是由于其甚至在氧化后仍具有导电性，所以不会造成电容减小，并且其价格便宜。

然而，利用钌形成电极会造成例如钌和氧化钌等粘附到硅衬底端面或背面的含钌金属剥落。剥落的金属会附着到器件形成区，或者会引起器件或晶片间通过运载系统交叉污染。近来，为减小电容器所占用的面积，经常采用例如在窄孔内形成电极膜的工艺。这需要均匀地形成薄钌膜，从而常常需要采用表现出良好覆盖的CVD作为淀积方法，在这种方法中含钌金属在硅衬底端面和/或背面上的粘附变得更加显著。

已知含钌金属对于半导体器件来说是所谓的寿命杀手。具体说，它会带来许多问题；例如，由于随着时间的推移载流子迁移率下降和晶体管阈值电压改变，它会对器件工作产生不良影响。含钌金属会以比已知也是寿命杀手的铂更快的速率扩散。残留在硅衬底表面上的微量含钌金属会对器件特性产生严重影响。如上所述，残留在硅衬底表面上的不希望的含钌金属还会使器件可靠性下降。

因此，在采用钌作电极材料时，重要的是通过用腐蚀剂处理去除不希望的含钌金属。然而，到目前为止还没有能够溶解和去除含钌金属的腐蚀剂。例如，由于形成铂电极的所用的王水的溶解力不够，其也无法用作含钌金属的去除剂。

为有效去除含钌金属，钌的去除剂必须不仅能溶解含钌金属，而且还能有效防止溶解的含钌金属再粘附到硅衬底上。

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于含钌金属的去除剂，能够充分地溶解和去除例如钌和氧化钌等含钌金属，并能令人满意地防止溶解的含钌金属的再粘附，还提供该去除剂的使用方法。

本发明提供一种用于含钌金属的去除剂，包括(a)硝酸铈(Ⅳ)盐和(b)选自硝酸、高氯酸和乙酸构成的组中的至少一种酸。

本发明的去除剂由于组分(a)和(b)的组合的协合作用，具有去除含钌金属的显著性能，并可以令人满意地防止溶解的含钌金属的再附着。

这种去除剂可用于清洗含钌金属粘附于其上的衬底或用于腐蚀形成于衬底上的钌膜。

本发明的去除剂特别适用于去除粘附于半导体器件上的钌(通过清洗或腐蚀)。如上所述，已知钌是半导体器件的所谓寿命杀手。当残留于半导体器件的表面上时，会对器件性能产生严重损害。根据本发明的去除剂可以有效地去除含钌金属，防止其再粘附，所以适用于去除这种半导体衬底上的含钌金属。

在用于清洗含钌金属粘附于除器件形成区外的区域的半导体衬底时，本发明的去除剂特别有效。例如，在半导体衬底上，在器件形成区淀积了钌膜后，在用于通过清洗粘附于除器件形成区外的区域上的含钌金属进行去除时，其特别有效。在这种清洗期间，粘附于除器件形成区外的区域中的含钌金属主要由氧化钌构成。本发明的去除剂不仅对钌而且对氧化钌都表现出良好的去除和再粘附性能。所以，其适用于上述清洗。对于这种清洗，与例如腐蚀相比，要求特别高水平的性能，以防止溶解和去除的含钌金属再粘附。在防止再粘附方面表现出优异性能的本发明的去除剂适用于上述清洗。术语“除器件形成区外的区域”包括半导体衬底端和背面，及器件形成区内的外围区。

如上所述，本发明的去除剂的特征在于硝酸铈(Ⅳ)盐与特定酸的组合。

关于硝酸铈(Ⅳ)盐与一种酸组合的组合物，JP-B 7-7757和JP-A11-131263介绍了其用作制备铬掩模的腐蚀剂。在制备铬掩模时，需要腐蚀铬膜，以便其断面成锥形。已知，由于在硝酸剥离抗蚀掩模和铬膜的同时，铬在硝酸铈(Ⅳ)盐的作用下溶解，所以，在铬膜上形成了抗蚀掩模后，通过利用具有上述组合的组合物进行湿法腐蚀，可以适当地形成这种锥形。

然而，这些公开物介绍了腐蚀铬的情况，但没有介绍对含钌金属的作用。