金属材料用腐蚀剂组合物及使用该组合物的半导体装置的制备方法制造方法及图纸

一种腐蚀剂组合物，其特征在于，所述组合物为制备包括高介电常数的绝缘材料、硅的氧化膜或氮化膜形成的绝缘材料、以及金属材料的半导体装置时，选择性地腐蚀金属材料时使用的腐蚀剂组合物；所述组合物为含有氟化物、和作为官能基在分子结构含有磷元素的含氧酸的螯合剂的水溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备包括高介电常数的绝缘材料、硅的氧化膜或氮化膜形成 的绝缘材料、以及金属材料的半导体装置时，选择性地且高效地腐蚀金属材 料时使用的腐蚀剂组合物以及使用该腐蚀剂组合物的半导体装置的制备方沐
技术介绍
近年来，伴随着半导体设备的高集成化、以及门绝缘层的薄型化，在附 加门偏置时，存在插入绝缘层的隧道电流增加、信号延迟或者驱动力下降的 问题。为了抑制隧道电流的增加，采用介电常数为10以上的绝缘材料来代替 介电常数为3.9的硅氧化物。作为这样的高介电常数的绝缘材料，作为候补 材料，研究了 A1203、 HfD2、 Y;A和Zr02等稀土类元素氧化物和镧系元素 的氧化物。如果使用该高介电常数的绝缘材料，即使把门长变得微细，依照 比例准则，能够保持门绝缘材料的容量，而且作为门绝缘层的厚度可以为能 够防止隧道电流的厚度。另外，为了抑制信号延迟的降低或者驱动力的下降，研究了将门电极材 料从以往使用的多晶硅变更为金属材料的方法。通过在门电极材料中使用金 属材料，能够减小门电阻和源一漏电阻，还能降低半导体装置的信号延迟。 另外，在多晶硅电极中观察，没有发生门的耗尽，可以提高驱动力。而且， 通过将高介电常数绝缘材料和金属材料组合，可以得到相乘效果，抑制隧道 电流使其降低，并且高水平地维持半导体装置的性能。制备由该高介电常数的绝缘材料、硅的氧化膜或氧化膜形成的绝缘材 料、以及金属材料制成的半导体装置时，出现选择性地腐蚀金属材料的工序。 例如，可以列举出，只在双栅极型晶体管的第一门领域装饰金属材料的工序, 在该工序中，在绝缘材料上堆积高介电常数绝缘材料和金属材料，然后，只 腐蚀第二门领域的金属材料的工序。在该腐蚀工序中，使用以往的使用等离 子气体的干腐蚀法时，不能得到绝缘材料及高介电常数绝缘材料与金属材料 的选择比，结果绝缘材料以及高介电常数绝缘材料就被腐蚀了，所以难以进 行精密的加工。更进一步,还没公开过使用湿腐蚀法的金属材料的腐蚀技术。因此，希望得到对高介电常数绝缘材料和硅的氧化膜或氮化膜(以下， 略记为氧化膜或氮化膜)等绝缘材料，腐蚀性少地、高效地且选择性地只腐 蚀金属材料的技术。
技术实现思路
本专利技术涉及半导体装置的隧道电流的抑制、信号延迟的降低、驱动力的 提高的技术中不可缺少的，制备包括高介电常数的绝缘材料、以氧化膜或氮 化膜形成的绝缘材料、以及金属材料的半导体装置时，选择性地且高效地腐 蚀金属材料时使用的腐蚀剂，提供一种对高介电常数绝缘材料和由氧化膜或 氮化膜形成的绝缘材料，腐蚀性少地、选择性地且高效地腐蚀金属材料的腐 蚀剂组合物。本专利技术人为了确立选择性地腐蚀金属的技术，解决上述问题，进行了全 面深入的研究，结果发现，通过在含有氟化物的水溶液、或者含有无机酸或 有机酸的任意一者和氟化物的水溶液中，添加作为官能基在分子结构中含有 磷元素的含氧酸的螯合剂后的腐蚀剂组合物，可以利用腐蚀对金属材料进行 微细加工，并且对高介电常数的绝缘材料和由氧化膜或氮化膜形成的绝缘材 料，该腐蚀剂组合物具有腐蚀性小的极其优秀的特性，由此完成本专利技术。也就是说，本专利技术涉及以下的金属材料用的腐蚀剂组合物以及使用该组合物的半导体装置的制备友法。1、 一种腐蚀剂组合物，其特征在1P，所述组合物为制备包括高介电常 数的绝缘材料、硅的氧化膜或氮化膜形成的绝缘材料、以及金属材料的半导体装置时，选择性地腐蚀金属材料时使用的腐蚀剂组合物；所述组合物为含 有氟化物、和作为官能基在分子结构中含有磷元素的含氧酸的螯合剂的水溶 液。2、 一种腐蚀剂组合物，其特征在于，所述组合物为制备包括高介电常 数的绝缘材料、硅的氧化膜或氮化膜形成的绝缘材料、以及金属材料的半导 体装置时，选择性地腐蚀金属材料时使用的腐蚀剂组合物；所述组合物为含 有氟化物、作为官能基在分子结构中含有磷元素的含氧酸的螯合剂、以及无 机酸和/或有机酸的水溶液。3、 根据上述1所述的腐蚀剂组合物，其中，所述氟化合物的含量为 0.001-10质量％,作为官能基在分子结构中含有磷元素的含氧酸的螯合剂的 含量为0.001-10质量％。4、 根据上述2所述的腐蚀剂组合物,其中,所述氟化物的含量为0.001-10 质量％，无机酸的含量为50质量％以下，作为官能基在分子结构中含有磷元 素的含氧酸的螯合剂的含量为0.001-10质量％。5、 根据上述2所述的腐蚀剂组合物,其中，所述氟化物的含量为0.001-10 质量％,有机酸的含量为15质量％以下，作为官能基在分子结构中含有磷元 素的含氧酸的螯合剂的含量为0.001-10质量％。6、 根据上述1至5中任意一项所述的腐蚀剂组合物，其中，所述氟化 物为选自氢氟酸、氟化铵、四甲基氟化铵、氟化钠、以及氟化钾中的至少一絲7、 根据上述2或4所述的腐蚀剂组合物，其中，所述无机酸为选自硫 酸、硝酸、盐酸、磷酸、氨基磺酸、亚硝酸、以及酰胺硫酸中的至少一种。8、 根据上述2或5所述的腐蚀剂组合物，其中，所述有机酸为选自甲 酸、草酸、柠檬酸、丙二酸、琥珀酸、乙酸、丙酸、苹果酸、以及酒石酸中 的至少一种。9、 根据上述1至8中任意一项所述的腐蚀剂组合物，其中，所述金属 材料力AL Co、 Cr、 Cu、 Fe、 Hf、 Mo、 Nb、 M、 Pt、 Ru、 Ta、 T W、或 Zr的材料，或者所述这些材料中含有硅原子和/或氮原子的材料。10、 根据上述1至8中任意一项所述的腐蚀剂组合物，其中，所述高介 电常数的绝缘材料为A1;A、 Ce03、 Dy203、 Er203、 Eu203、 Gd203、棚02、 H02C)3、 La203、 L禍、,05、 Nd203、 Pr203、 ScQ3、 Sm203、 Ta205、 1^03、 Ti02、 Tm203、 Y203、 YhO或ZrQz的材料，或者所述这些材料中含有硅 原子和/或氮原子的材料。U、一种半导体装置的制备方法，其特征在于，该方法为使用上述1至8中任意一项所述的腐蚀剂组合物，不腐蚀高介电常数的绝缘材料和由硅的 氧化膜或氮化膜形成的绝缘材料，而选择性地腐蚀金属材料。具体实施例方式本专利技术使用的氟化物，可列举出氢氟酸、氟化铵、酸式氟化铵、氟化铈、 四氟化硅、氟硅酸、氟化氮、氟化磷、偏氟乙烯、三氟化硼、硼氢氟酸、氟 硼酸铵、单乙醇胺氢氟酸盐、甲胺氢氟酸盐、乙胺氢氟酸盐、丙胺氢氟酸盐、 四甲基氟化铵、四乙基氟化铵、三乙基甲基氟化铵、三甲基羟乙基氟化铵、 四乙氧基氟化铵、甲基三乙氧基氟化铵等的氟化物盐，或者氟化锂、氟化钠、 酸式氟化钠、氟化钾、酸式氟化钾、氟硅酸钾、六氟磷酸钾、氟化镁、氟化 钙、氟化锶、氟化钡、氟化锌、氟化铝、氟化亚锡、氟化铅、三氟化锑等的 金属氟化物。其中，优选的氟化物为氢氟酸、氟化铵、四甲基氟化铵、氟化 钠、以及氟化钾。本专利技术中使用的上述氟化物，nj以单独使用，也n]以两种以匕组合起来 使用。腐蚀剂组合物中的氟化物的浓度优选为0.001-10质量％。通过使其浓度 在0.001质量％以上，金属材料可以得到快的腐蚀速度；通过使其浓度在IO 质量％以下，可以防止对高介电常数的绝缘材料和由氧化膜或氮化膜形成的 绝缘材料的腐蚀。作为本专利技术中使用的、作为官能基在分子结构中含有磷元素的含氧酸的 螯合剂，例如，可以列举本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、一种腐蚀剂组合物，其特征在于，所述组合物为制备包括高介电常数的绝缘材料、硅的氧化膜或氮化膜形成的绝缘材料、以及金属材料的半导体装置时，选择性地腐蚀金属材料时使用的腐蚀剂组合物；所述组合物为含有氟化物、和作为官能基在分子结构含有磷元素的含氧酸的螯合剂的水溶液。2、 一种腐蚀剂组合物，其特征在于，所述组合物为制备包括高介电常 数的绝缘材料、硅的氧化膜或氮化膜形成的绝缘材料、以及金属材料的半导 体装置时，选择性地腐蚀金属材料时使用的腐蚀剂组合物；所述组合物为含 有氟化物、作为官能基在分子结构中含有磷元素的含氧酸的螯合剂、以及无 机酸和/或有机酸的水溶液。3、 根据权利要求1所述的腐蚀剂组合物，其中，所述氟化物的含量为 0.001-10质量％,作为官能基在分子结构中含有磷元素的含氧酸的螯合剂的 含量为0.001-10质量％。4、 根据权利要求2所述的腐蚀剂组合物，其中，所述氟化物的含量为 0.001-10质量％，无机酸的含量为50质量％以下，作为官能基在分子结构中 含有磷元素的含氧酸的螯合剂的含量为0.001-10质量％。5、 根据权利要求2所述的腐蚀剂组合物，其中，所述氟化物的含量为 0.001-10质量％,有机酸的含量为15质量％以下，作为官能基在分子结构中 含有磷元素的含氧酸的螯合剂的含量为0.001-10质量％。6、 根据权利要求1至5中任意一项所述的腐蚀剂组合物，其中，所述氟化物为...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢口和义，安部幸次郎，大户秀，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：