专利名称：高k栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法
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。
背景技术：
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SW2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)将步骤幻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Hf02、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、MoAIN、TiAIN、TiGaN 或 MoAlN 等。所述的方法，其中，步骤1)中的硬掩膜为Si02、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。
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Hf02、HfSiON、HfSiO、 HfSi0N、HfLa0、HfLa0N、HfA10N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；步骤3)反应离子刻蚀叠层栅结构硬掩膜采用CF4/CHF3氟基气体刻蚀，多晶硅采用Cl2Affir混合气体刻蚀，金属栅采用Cl基反应离子刻蚀，如BCl3/Cl2/Ar或BC13/C12/SF6/ Ar等混合气体刻蚀；高K栅介质采用BCl3基气体刻蚀。步骤4)去除聚合物采用湿法化学去除方法，腐蚀溶液的体积比氢氟酸 (HF)0.2 0.5%，盐酸(HCl)8 12%，其余为水(H2O)，在定温下于溶液中浸没10〃 60"，并不断搅动溶液以获得好的均勻性。本发明去除聚合物残留的效果可比较参阅图1和图2，从图2中可见叠层栅两侧和硅衬底表面的聚合物已去除干净，剖面仍保持陡直，硅表面光滑，没引起损伤。
权利要求
1.一种高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法，主要步骤如下 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； 步骤幻光刻形成胶图形； 步骤3)刻蚀叠层栅结构；步骤4)将步骤幻的产品浸没于腐蚀溶液中去除聚合物，腐蚀溶液体积配比为氢氟酸 0.2 1%，盐酸5 15%，其余为水。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，高K栅介质为Hf02、HfSi0N、HfSi0、HfSi0N、 HfLaO, HfLaON, HfAlON 或 HfSiAlON。
4.根据权利要求1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。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，金属栅为TaN、TiN、TaC、TaCN、M0AlN、TiAlN、 TiGaN 或 MoAIN。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中的硬掩膜为Si02、Si3N4或及其组合。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤幻中硬掩膜采用氟基气体0&/01&刻蚀，多晶硅采用Cl2Affir混合气体刻蚀，金属栅采用Cl基反应离子刻蚀，高K栅介质采用BCl3基气体刻蚀。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，Cl基反应离子刻蚀为BCl3/Cl2/Ar或BC13/C12/ SF6/Ar混合气体刻蚀。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤4)是在室温下于腐蚀溶液中浸没10 120 秒，并搅动腐蚀溶液。
全文摘要
一种高K栅介质/金属栅叠层栅结构刻蚀后聚合物去除方法，主要步骤如下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；2)光刻形成胶图形；3)刻蚀叠层栅结构；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。本发明采用氢氟酸(HF)/盐酸(HCl)混合的水溶液化学湿法腐蚀，在室温下就能去净叠栅两侧及硅衬底表面残留的聚合物，不仅保持陡直的叠栅刻蚀剖面，并对硅衬底不造成损伤，与CMOS工艺兼容性好，成本低。
文档编号H01L21/02GK102468131SQ20101054113
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者徐秋霞, 李永亮 申请人:中国科学院微电子研究所