[发明专利]选择性蚀刻栅极隔片氧化物材料的组合物和方法

说明书

发明领域

本发明涉及从微电子器件上至少部分除去栅极隔片氧化物(gatespacer oxide)材料的无水组合物和方法，其中相对于多晶硅、氮化硅和硅化互连材料，所述无水组合物对于栅极隔片氧化物材料具有高度选择性。

相关技术描述

随着对改进器件性能的不断要求，持续强调要减小器件尺寸，这为大大提高器件密度以及改进器件性能提供了双重优点。器件性能由于器件尺寸降低而得到改善，这导致电荷载体如电子所需的旅行路途更短。

例如，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)栅电极曾作为栅极表面与源极和漏极区域的电学接触点。源极和漏极区域之间的距离形成了栅电极的沟道长度，这样的话，通过减小器件尺寸，可以同时减小沟道长度。结果是器件的转换速度上升。

显然，减小器件尺寸可使器件在微电子器件芯片上的封装密度增加。这种增加的封装密度使得器件之间的互连通路长度急剧减小，这降低了这些互连通路对总体器件性能的相对负面作用(例如阻抗电压降、串扰或RC延迟)。

然而，这些要求引起了使寄生电容、器件接触电阻(MOSFET器件中的栅极、源极和漏极接触)增加、和图案形成的紧密度公差的问题。对于亚微米或亚半微米甚至亚四分之一微米的极小型现代硅器件，用于图案化接触的常规光刻技术将不符合临界尺寸所需的公差。开发用于改善分辨率和特征尺寸的方法包括形成自发排列的多晶硅(多晶硅)栅结构，该结构有助于解决临界尺寸公差的问题。使用这种方法，所形成用于栅电极的源极和漏极的接触点自发与多晶硅栅极排列成行。

例如，以Shue等人的名义提交的美国专利6,864,143号描述了使用双层栅极隔片形成栅电极的方法。参考图1A，它是Shue等人专利的图10的复制图，所述双层栅极隔片包括第一层42如来自原硅酸四乙酯(TEOS)源的化学气相沉积(CVD)氧化物和第二层44，第二层44可以是氮化硅层。分步沉积并各向异性地蚀刻栅极隔片，以贴合栅电极40、40的壁。在深度离子注入以形成源极52和漏极区54后，沉积钴，将未反应的钴退火并除去，保留CoSi₂互连层60、62和64。

硅化物普遍用于今天的许多高密度MOSFET器件中，如图1A中所示的一种器件。常用的硅化物包括TiSi₂、NiSi和CoSi₂。其中，对于形成硅化接触层，尤其对于未来器件中将需要的极小型器件CD，两种材料即CoSi₂和NiSi是最有希望的。

本发明的优选方面涉及在硅化互连层60以及漏极区和源极区内除去一部分暴露的第一层42，以形成“切口”，如图1B所示意的。因此，相对于氮化硅(44)和多晶硅(40)两者，所述去除组合物必须选择性地蚀刻氧化硅材料，还要抑制腐蚀硅化材料(60、62、64)。尽管不希望受理论的约束，但认为切口可以降低晶体管泄漏。

为此，本发明的一个目的是提供改良的去除组合物，相对于多晶硅和氮化硅材料，所述去除组合物选择性去除栅极隔片氧化物材料，同时使存在的金属硅化物材料的腐蚀最小化。

本发明的另一个目的涉及改良的去除组合物，所述去除组合物可从栅电极周围至少部分除去栅极隔片氧化物材料，所述栅电极任选包括硅化的金属互连材料，从而相对于多晶硅和氮化硅材料，所述去除组合物选择性地蚀刻所述栅极隔片氧化物材料，同时使金属硅化物材料的腐蚀最小化。

发明概述

本发明一般涉及包括碱氟化物∶酸氟化物组分的蚀刻组合物，优选包括碱氟化物∶酸氟化物组分的无水蚀刻组合物，和从其上具有栅极隔片氧化物材料的微电子器件上至少部分除去所述材料的方法。所述无水蚀刻组合物包括有机溶剂、螯合剂、任选的钝化剂和碱氟化物∶酸氟化物组分。

在一方面，本发明涉及栅极隔片氧化物材料去除组合物，所述组合物包括至少一种有机溶剂、至少一种螯合剂、和比率为约1∶1至约10∶1的碱氟化物∶酸氟化物组分，其中所述去除组合物基本上不含水，并且其中相对于多晶硅和氮化硅两者，所述去除组合物适合从其上具有栅极隔片氧化物材料、多晶硅和氮化硅的微电子器件上选择性地除去栅极隔片氧化物材料。