專利名稱：：TaN材料腐蝕溶液以及TaN材料腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種集成電路制造
技術(shù)領(lǐng)域：
的腐蝕技術(shù)，特別是涉及一種用于TaN(氮化鉭)材料濕法腐蝕的溶液以及對不同厚度TaN材料進行腐蝕的方法。
背景技術(shù)：
：隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸進入到45nm技術(shù)節(jié)點以后，Si02(二氧化硅)柵介質(zhì)泄漏電流顯著增加、多晶硅柵電極的耗盡效應(yīng)、窄多晶柵的高的電阻、PM0SFET(P型金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)中B(硼)穿透等問題限制了器件繼續(xù)按照摩爾定律迅速發(fā)展，因此必須引入高K(介電常數(shù))、金屬柵材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Si02/poly(多晶硅)結(jié)構(gòu)。為了滿足NM0SFET(N型金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，PM0SFET對柵材料的不同要求，需要采用功函數(shù)分別處于導(dǎo)帶底、價帶頂?shù)碾p金屬柵材料。但引入這些新的材料也帶來了新的集成問題，如在雙金屬柵工藝中一個關(guān)鍵的技術(shù)就是在淀積第二層金屬之前，須選擇性去除第一層金屬并對下面的柵介質(zhì)沒有任何損傷。由于等離子體刻蝕(干法刻蝕)容易使下面的柵介質(zhì)造成損傷，使得麗0SFET、PMOSFET的等效氧化層厚度不相同，并影響柵介質(zhì)的可靠性，因此通常采用濕法腐蝕工藝選擇性去除第一層金屬柵材料。TaN材料由于具有好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，可以控制的功函數(shù)，以及與高介電常數(shù)柵介質(zhì)有好的粘附性等特點使其成為了納米級CMOS器件金屬柵材料的有力候選者。但由于TaN材料的化學(xué)阻性很強，普通的酸溶液，甚至王水都不能對其進行腐蝕，使得采用濕法腐蝕工藝選擇性去除TaN材料變得十分困難。在TaN材料被用作柵電極材料之前，TaN主要用于防止金屬(如Cu)擴散并增加金屬與介質(zhì)的粘附性的勢壘層，在集成電路制造工藝中一般用干法刻蝕勢壘層，所以，目前沒有實際應(yīng)用的濕法腐蝕TaN的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種新的TaN材料腐蝕溶液，所要解決的技術(shù)問題是使其能對TaN材料進行有效濕法腐蝕，從而更加適于實用。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種TaN材料的濕法腐蝕方法，所要解決的技術(shù)問題是使其順利進行TaN材料的腐蝕，適于納米級CMOS器件中高介電常數(shù)介質(zhì)/雙金屬柵的集成，從而更加適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種TaN材料腐蝕溶液，以重量百分比計包括NH40H:1.47%-7.26%;HA:3.00%-24.91%;以及余量的水。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的TaN材料腐蝕溶液，其中所述的NH40H的含量為4%-7.26%。前述的TaN材料腐蝕溶液，其中所述的11202的含量為18%-24.91%。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種TaN材料腐蝕方法，其采用由重量百分含量為1.47%-7.26%的NH40H，3.00%-24.91%的HA以及余量的水組成的溶液對TaN材料進行腐蝕。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的TaN材料腐蝕方法其中在所述的TaN材料上設(shè)有一層具有圖形的掩膜層。前述的TaN材料腐蝕方法，該方法的腐蝕溫度為60-70攝氏度。前述的TaN材料腐蝕方法，所述的掩膜層的材料為光刻膠，非晶硅，等離子體增強化學(xué)氣相淀積或正硅酸乙酯熱分解形成的二氧化硅，或者氮化硅。前述的TaN材料腐蝕方法，所述的TaN材料的厚度小于400埃，所述的掩膜的材料為光刻膠時，首先進行酸腐蝕采用由重量百分含量3.25%-10.44%的HF、7.17%-21.95%的HN03以及余量的水組成的溶液進行腐蝕，腐蝕速率為240-3.8埃/分鐘；然后進行堿腐蝕采用由重量百分含量為1.47%-7.2696的NH40H，3.0%-24.9ly。的HA以及余量的水組成的溶液對TaN材料進行腐蝕。前述的TaN材料腐蝕方法，在酸腐蝕之后，所述的TaN材料在溫度160-180攝氏度下保持40-60分鐘，然后再進行堿腐蝕。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點1、本發(fā)明提出的TaN材料腐蝕溶液可以對TaN材料進行濕法腐蝕，并能達到良好的腐蝕效果。2、本發(fā)明的濕法腐蝕方法對TaN下面的柵介質(zhì)具有很高的選擇比。本發(fā)明提出的腐蝕方法，無論是采用一步腐蝕還是兩步腐蝕工藝，在腐蝕到介質(zhì)前都是采用含有NH40H和H202的溶液腐蝕TaN，該溶液對Si02或高介電常數(shù)介質(zhì)具有很高的選擇比。3、本發(fā)明的腐蝕方法使高介電常數(shù)介質(zhì)/雙金屬柵的集成工藝得到簡化。在高介電常數(shù)介質(zhì)/金屬柵的集成中，由于整個柵材料都采用TaN時會對N溝器件的溝道產(chǎn)生壓應(yīng)力，影響載流子遷移率，且TaN本身的電阻較大，所以一般采用薄的TaN/多晶硅或其他低電阻率金屬的疊層結(jié)構(gòu)。薄的TaN金屬柵的厚度一般是小于400A，因此采用本發(fā)明提出的兩步腐蝕方法不必采用硬掩膜，減少了硬掩膜的淀積，刻蝕等工藝，只采用傳統(tǒng)的光刻膠作為掩膜就可以實現(xiàn)高介電常數(shù)介質(zhì)/雙金屬柵的集成。因此，本發(fā)明所提供的對TaN材料濕法腐蝕的溶液和腐蝕方法更適于納米級CMOS器件中高介電常數(shù)介質(zhì)/雙金屬柵的集成，更符合超大規(guī)模集成電路的內(nèi)在要求和發(fā)展方向。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例詳細說明如后。具體實施方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的TaN材料腐蝕溶液以及TaN材料腐蝕方法其具體實施方式、特征及其功效，詳細說明如后。實施例1本實施例提出一種TaN材料堿性腐蝕溶液，其包括重量百分含量為1.47%-7.26。/。的NH40H;3.00-24.91%的HA;以及余量的水。在實際配制中，采用的氨水(NH40H的重量百分濃度為25%，密度為0,9g/ml)，雙氧水(HA的重量百分濃度為30%，密度為1.lg/ml)和去離子水，混合均勻即可得到本實施的腐蝕溶液。本發(fā)明提出如下的實例1至實例5，其具體組成請參閱表1所示。實施例2本實施例提出一種TaJM材料的腐蝕方法，其采用實施例1所提供的堿性腐蝕溶液。該方法包括在TaN材料上形成一層帶圖形的硬掩膜，然后采用上述的堿性腐蝕溶液對其進行濕法腐蝕，腐蝕結(jié)果參閱表1所示。對于厚度大于400埃的TaN材料，現(xiàn)有的光刻膠己經(jīng)不能承受腐蝕液長時間的腐蝕，需采用非晶硅、PECVDSi02(等離子體化學(xué)氣相沉積法形成的二氧化硅)、Si美或TE0S(正硅酸乙酯熱分解形成的二氧化硅)硬掩膜。對于厚度為1500A的TaN,先采用PECVD工藝或熱分解正硅酸乙酯的方法將500A的PECVDSi02硬掩膜(在溫度為350度，壓強為0.39托，功率為100瓦條件下，采用硅垸與一氧化氮反應(yīng)得到)或TE0S硬掩膜(溫度為400度，壓力為8.2托，功率為700瓦條件下熱分解正硅酸乙酯得到)淀積到TaN上，然后通過刻蝕工藝將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到硬掩膜上。去膠后，在60-7(TC條件下，采用實施例l所得到的溶液進行濕法腐蝕。以實例5所得到的溶液為例，在7(TC條件下進行腐蝕，其腐蝕速率為412A/min;該條件下TaN對PECVDSi(^TE0S硬掩膜的選擇比分別為89:1、282:1，對Si02柵介質(zhì)的選擇比為346:1。以實例4所得到的溶液為例，在7(TC的條件下，其腐蝕速率為123A/min，該條件下TaN對PECVDSiO》TEOS硬掩膜的選擇比分別為21:1、41:1，對Si02、HfSiON柵介質(zhì)的選擇比分別為105:1、112:1。表lNH40H、HA和去離子水混合溶液對TaN腐蝕速率<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1中的數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明提出的TaN材料腐蝕溶液能有效地對TaN材料進行濕法腐蝕。溶液中冊40H和H2(V濃度越高、腐蝕溫度越高，腐蝕速率越快。另外，該溶液的腐蝕速度應(yīng)該受到HA氧化TaN表面的速度和NH40H去除表面氧化物的速度中較小者決定，提高HA對NH40H的濃度比可以提高腐蝕速率。實施例3本實施提供一種對TaN材料的厚度小于400埃的濕法腐蝕方纟i其采用光刻膠作為掩膜材料。該方法包括在Si(VTaN(400土20A)結(jié)構(gòu)上涂覆光刻膠掩膜層，然后經(jīng)過溫度為180度，時間為40分鐘的堅膜過程；接著進行酸腐蝕在室溫下，采用由重量百分含量為6.23%的朋、12.93%的朋03以及余量的水組成的溶液進行腐蝕，腐蝕速率為62埃/分鐘，腐蝕時間為345-375秒；酸腐蝕后，該TaN材料采用去離子水沖洗干凈，并在溫度180說明書第6/7頁攝氏度下保持40分鐘，進行再堅膜過程；然后進行堿腐蝕采用由采用由重量百分含量為7.26%的NH40H、21.29%的H202以及余量的水組成的溶液進行腐蝕，腐蝕速率為123埃/分鐘，腐蝕時間為70-75秒。腐蝕結(jié)果參閱表2所示。表2對于400土20A的TaN采用兩步腐蝕的時間和臺階數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表2中可以看出，設(shè)定的兩步腐蝕工藝在以光刻膠為掩膜的條件下是完全可以腐蝕掉400土20A的TaN。采用較長時間的HF、HN03和去離子水的混合溶液進行腐蝕主要是因為該溶液在8分鐘內(nèi)不損傷光刻膠掩膜，且以該步驟腐蝕掉大部分TaN。另外，從腐蝕速率上來看，完全可以縮短第二步的腐蝕時間來完成TaN的腐蝕，但考慮到腐蝕的不均勻性以及麗40H、H202的混合溶液對下面柵介質(zhì)的選擇比很高，用稍長一點的腐蝕時間確保整個片子都被腐蝕干凈。上述酸腐蝕過程中，采用由3.25%-10.44%的HF、7.17%-21.95%的麗03以及余量的水所組成的酸性溶液進行腐蝕，皆可達到實施例3所述的技術(shù)效果，上述溶液的腐蝕速率為240-3.8埃/分鐘。同樣，堿性溶液的組成為1.47%-7.26%的NH4OH;3.00-24.91%的H202以及余量的水。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施例3的啟發(fā)下皆可選取適合的溶液組成進行TaN材料的腐蝕。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種TaN材料腐蝕溶液，其特征在于以重量百分比計包括NH4OH1.47％-7.26％；H2O23.00％-24.91％；以及余量的水。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的TaN材料腐蝕溶液，其特征在于所述的NH40H的含量為4%-7.26%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的TaN材料腐蝕溶液，其特征在于所述的H202的含量為18%-24.91%。4、一種TaN材料腐蝕方法，其特征在于，.采用由重量百分含量為1.47%-7.26%的NH40H，3.00%-24.91%的H202以及余量的水組成的溶液對TaN材料進行腐蝕。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的TaN材料腐蝕方法，其特征在于，在TaN材料上設(shè)有一層具有圖形的掩膜層。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的TaN材料腐蝕方法，其特征在于，腐蝕溫度為60-70攝氏度。7、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的TaN材料腐蝕方法，其特征在于，所述的掩膜層的材料為光刻膠，非晶硅，等離子體增強化學(xué)氣相淀積或正硅酸乙酯熱分解形成的二氧化硅，或者氮化硅。8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的TaN材料腐蝕方法，其特征在于，所述的TaN材料的厚度小于400埃，所述的掩膜的材料為光刻膠時，首先進行酸腐蝕采用由重量百分含量3.25%-10.44%的HF、7.17%-21.95%的HN03以及余量的水組成的溶液進行腐蝕，腐蝕速率為240-3.8埃/分鐘；然后進行堿腐蝕采用由重量百分含量為1.47%-7.26%的NH4OH，3.0%-24.91%的H202以及余量的水組成的溶液對TaN材料進行腐蝕。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的TaN材料腐蝕方法，其特征在于，在酸腐蝕之后，所述的TaN材料在溫度160-180攝氏度下保持40-60分鐘，然后再進行堿腐蝕。全文摘要本發(fā)明是關(guān)于一種TaN材料腐蝕溶液以及TaN材料腐蝕方法。該TaN材料腐蝕溶液，以重量百分比計包括NH₄OH1.47％-7.26％；H₂O₂3.00％-24.91％；以及余量的水。所述的TaN材料腐蝕方法，是對于厚度小于400埃的TaN可采用光刻膠作為掩膜，先以重量百分含量為3.25％-10.44％的HF、7.17％-21.95％的HNO₃以及余量的水組成的溶液對TaN材料進行腐蝕，再以重量百分含量為1.47％-7.26％的NH₄OH，3.00％-24.91％的H₂O₂以及余量的水組成的溶液對TaN材料進行腐蝕；對于厚度大于400埃的TaN，必須采用硬掩膜，直接以重量百分含量為1.47％-7.26％的NH₄OH，3.00％-24.91％的H₂O₂以及余量的水組成的溶液對TaN材料進行腐蝕。文檔編號C09K13/00GK101397499SQ200810223349公開日2009年4月1日申請日期2008年9月26日優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日發(fā)明者徐秋霞,李永亮申請人:中國科學(xué)院微電子研究所