[发明专利]半导体元件的制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件的制法，且特别涉及一种形成牺牲层的方 法。

背景技术

随着集成电路工业技术节点(node)的进步，目前已采用高介电常数材料 (high k dielectric material)与金属以形成金属氧化物半导体场效应晶体管 (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors，MOSFETs)的金属栅极堆 叠。在形成金属栅极堆叠结构的方法中，沉积并蚀刻金属层。在金属蚀刻的 工艺中，其工艺宽裕度(processing window)不足且光致抗蚀剂有剥落之虞。 此外，暴露在光致抗蚀剂外的金属膜无法通过蚀刻完全移除，且图案化的光 致抗蚀剂会从其所覆盖的金属膜上剥落。再者，湿式蚀刻工艺所使用的蚀刻 溶液可能会渗入图案化光致抗蚀剂与金属膜之间的界面，并且氧化位于图案 化光致抗蚀剂之下的金属膜，将导致金属膜变质以及元件效能降低。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种半导体元件的制 法，包括以下步骤：形成一材料层于一基材之上；形成一牺牲层于该材料层 之上，其中该材料层与该牺牲层各自具有一厚度小于100埃；形成一图案化 光致抗蚀剂层于该牺牲层之上；利用该图案化光致抗蚀剂层作为一掩模，施 加一第一湿式蚀刻工艺以蚀刻该牺牲层，借以形成一图案化牺牲层；施加一 第二湿式蚀刻工艺以蚀刻该材料层；以及施加一第三湿式蚀刻工艺以移除该 图案化牺牲层。

本发明另外提供一种半导体元件的制法，包括以下步骤：形成一钽化钛 (TiN)层于一基材上；形成一氧化镧(LaO)层于该钽化钛层上；形成一图案化 光致抗蚀剂层于该氧化镧层上；利用该图案化光致抗蚀剂层作为一掩模，对 该基材施加一第一湿式蚀刻工艺以蚀刻该氧化镧层，借以形成一图案化氧化 镧层；对该基材施加一氢氧化铵-过氧化氢-水的混合物(ammonia hydroxide-hydrogen peroxide-water mixture，APM)以蚀刻该钽化钛层；以及施 加一第二湿式蚀刻工艺于该基材以移除该氧化镧层。

本发明所揭示的每一实施例各自表现出其不同的优点，例如，有的实施 例可将蚀刻时间延长而不会发生光致抗蚀剂剥落(peeling)的问题；有的实施 例可以减少对第二材料层进行湿式蚀刻的时间，且可解决光致抗蚀剂剥落的 问题；有的实施例可解决氮化钛表面残留光致抗蚀剂残余物的问题。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为一流程图，用以说明本发明的流程。

图2～图8为一系列剖面图，用以说明本发明一实施例的流程。

上述附图中的附图标记说明如下：

100～半导体元件的制法

102～提供半导体基材

104～形成金属层与牺牲材料层于基材之上

106～形成图案化光致抗蚀剂层于基材之上

108～对基材施加第一湿式蚀刻工艺以图案化牺牲材料层

110～施加APM溶液以图案化金属层

112～施加溶剂剥离工艺以移除图案化光致抗蚀剂层

114～对基材施加第二湿式蚀刻工艺以移除牺牲材料层

200～半导体结构

210～基材

212～第一材料层(或金属层)

214～第二材料层(或牺牲层)

216～图案化光致抗蚀剂层

218～清洁材料

220～第一湿式蚀刻剂

222～剥离溶液

具体实施方式

以下特举出本发明的实施例，并配合附图作详细说明。以下实施例的元 件和设计为了简化本发明，并非用以限定本发明。虽然本发明提供许多实施 例用以揭示本发明的应用，并非用以限定本发明。此外，本发明于各个实施 例中可能使用重复的参考符号和/或文字。这些重复符号或文字为了简化与清 晰的目的，并非用以限定各个实施例和/或所述结构之间的关系。再者，说明 书中提及形成第一特征位于第二特征之上，其包括第一特征与第二特征是直 接接触的实施例，另外也包括于第一特征与第二特征之间另外有其他特征的 实施例，因此，第一特征与第二特征并非直接接触。