[发明专利]高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法

说明书

技术领域

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

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

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。

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：

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，腐蚀溶液配比为氢氟酸0.2～1％，盐酸5～15％，其余为水。

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，如HfO₂、HfSiON、HfSiO、HfSiON、HfLaO、HfLaON、HfAlON或HfSiAlON等。

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，如TaN、TiN、TaC、TaCN、MoAlN、TiAlN、TiGaN或MoAlN等。

所述的方法，其中，步骤1)中的硬掩膜为SiO₂、Si₃N₄或及其组合。

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，如BCl₃/Cl₂/Ar或BCl₃/Cl₂/SF₆/Ar等混合气体刻蚀；高K栅介质采用BCl₃基气体刻蚀。

所述的方法，其中，步骤4)是在定温下于溶液中浸没10～120秒，并搅动腐蚀溶液。

附图说明

图1为叠层栅结构刻蚀后、去聚合物前的剖面照片。在叠层栅两侧和硅衬底表面明显可见聚合物的残留(箭头A所指的白色沉积物薄层)。

图2为叠层栅结构刻蚀后接着去除聚合物处理后的剖面照片。，

具体实施例

所举实例只用于解释本发明并非用于限定本发明的范围。

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/硬掩膜叠层结构，其中高K栅介质为Hf基掺杂氧化物，如HfO₂、HfSiON、HfSiO、HfSiON、HfLaO、HfLaON、HfAlON或HfSiAlON等；金属栅为金属氮化物或掺杂的耐熔金属，如TaN、TiN、TaC、TaCN、MoAlN、TiAlN、TiGaN或MoAlN等；硬掩膜为SiO₂、Si₃N₄或及其组合。

步骤2)电子束光刻形成胶图形；