[发明专利]一种HfSiON高K栅介质材料的腐蚀剂及腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种腐蚀剂及使用该腐蚀剂的腐蚀方法，尤其涉及一种HfSiON高K栅介质材料的腐蚀剂及使用该腐蚀剂的腐蚀方法，属于集成电路制造技术领域。

背景技术

随着半导体器件的特征尺寸进入到45nm技术节点以后，二氧化硅或氮化二氧化硅栅介质泄漏电流显著增加，因此必须引入相同等效氧化层厚度下具有更厚物理厚度的高K(介电常数)材料来减小栅漏电，降低器件的功耗。HfSiON等Hf基高K材料，因其介电常数较大，带隙较大，在Si衬底上热力学稳定性好，界面特性好等特点成为了高K介质研究的重点。为了能使Hf基高K材料与现有的CMOS工艺兼容，除了要解决这些材料的制备、薄膜质量和界面控制等关键问题外，同时要解决的关键问题就是在形成栅的图形后，如何高选择性地去除Hf基高K材料。

采用干法或湿法来选择性去除Hf基高K介质都存在很大的挑战。采用干法刻蚀Hf基高K材料时，虽然可以得到各向异性的刻蚀剖面，但是高K介质的干法刻蚀对SiO₂或Si的选择比较低，这将引起集成过程中器件源漏区Si的消耗，使得器件的电阻增加，器件的驱动能力下降；另外，由于Hf基高K材料刻蚀后产生的刻蚀产物挥发性很差，因此干法刻蚀后在刻蚀剖面的侧壁上以及器件的表面会存在大量的刻蚀残余物质，一般需要再采用湿法来去除刻蚀后的残余物质。而采用湿法腐蚀Hf基高K材料时，虽然可以实现对Si衬底的高选择比腐蚀，但由于经过高温退火处理的高K介质需要较长时间腐蚀才能完全去除，这将引起场区氧化层的大量消耗，不利于集成。另外，各向同性的湿法腐蚀也是限制其长时间腐蚀的原因之一。因此，如何实现高选择比的HfSiON高K栅介质材料选择性去除技术已经成为了实现高K/金属栅集成中的必要条件之一。

发明内容

本发明针对如何实现高选择比的HfSiON高K栅介质材料选择性去除技术已经成为了实现高K/金属栅集成中的必要条件之一的现状，提供一种HfSiON高K栅介质材料的腐蚀剂及使用该腐蚀剂的腐蚀方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种HfSiON高K栅介质材料的腐蚀剂按其重量百分比计包括0.19％～4.83％的氢氟酸。

所述腐蚀剂按其重量百分比计包括0.23％～4.06％的氢氟酸和95.94％～99.77％的水。

进一步，所述腐蚀剂按其重量百分比计包括0.19％～4.24％的氢氟酸、4.32％～54.57％的无机酸和41.19％～95.49％的水。

进一步，所述无机酸包括盐酸、硫酸和磷酸中的一种或几种。

进一步，所述腐蚀剂按其重量百分比计包括0.22％～4.83％的氢氟酸、5.31％～58.14％的无机酸和37.03％～94.47％的有机溶剂。

进一步，所述无机酸包括盐酸、硫酸和磷酸中的一种或几种，所述有机溶剂包括无水乙醇和异丙醇中的一种或两种。

本发明为解决上述技术问题还提供一种技术方案如下：一种HfSiON高K栅介质材料的腐蚀方法包括将HfSiON高K栅介质材料形成于Si衬底、Si/SiO₂界面层或者Si/SiON界面层上后，将其浸泡在上述的腐蚀剂中进行湿法腐蚀。

进一步，所述腐蚀方法具体包括将HfSiON高K栅介质材料形成于Si衬底、Si/SiO₂界面层或者Si/SiON界面层上后，采用等离子体对其上的HfSiON高K栅介质材料进行处理，再将其浸泡在上述的腐蚀剂中进行湿法腐蚀。

进一步，产生所述等离子体的气体为N₂或者Ar。

进一步，所述采用等离子体进行处理的功率为100瓦～250瓦，压强为100毫托～300毫托，气体流量为50标况毫升每分～200标况毫升每分。

本发明的有益效果是：

1、使用本发明HfSiON高K栅介质材料的腐蚀剂，可以降低氢氟酸的水解，提高HfSiON高K栅介质材料的腐蚀速度并降低对场氧区SiO₂的腐蚀速度，从而提高HfSiON对场氧区SiO₂的选择比，可以简单并有效地实现HfSiON高K栅介质材料的选择性去除。