硅化处理过程中有选择地清除层的清洗液及方法技术

一种在制造半导体器件过程中有选择地清除金属层的方法，包括：　　　　使用清洗液清除金属层，清洗液包括酸液和含碘氧化剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及到一种清除半导体器件中不期望的层的方法，并且更具体的涉及清除在硅化处理过程中形成的不期望的层的一种溶液及方法。
技术介绍
传统的半导体制造过程包括在衬底上形成绝缘层和导电层以及一个光刻处理过程等。光刻处理过程包括在要刻图形层的下面层上形成一个光阻图形，蚀刻被光阻图形暴露的层，然后清除光阻图形。另外，从蚀刻的下层和蚀刻气体之间的反应中可以得到有机物或者聚合物。传统地，可以用氧等离子灰化和硫化剥除处理来清除光阻图形和有机物或聚合物。器件的工作速度与源极区/漏极区的阻抗有很紧密的联系。因此，为了提高器件的工作速度，要使用一种金属硅化处理过程来形成半导体器件。硅化过程包括通过在预定温度上钴和硅之间起反应来形成一个电阻率比硅层的电阻率低的硅化钴层。在硅化过程中没有起反应的钴应该被清除，而不清除硅化钴层。而且，在传统的钴硅化过程中，形成一个氮化钛层来防止在硅化过程中钴氧化以及硅化物层凝结。因此，在硅化物层形成以后应该清除氮化钛层。假如层没有清除，层就成为杂质源并且导致其与邻接导体短路。传统地，在硅化过程中，利用包含过氧化氢(H2O2)也就是一种强氧化剂的混合液来清除非反应金属层以及氮化钛层。同时，随着从经济角度来使半导体器件高度集成化，传统的多晶硅栅极并不能满足固有的工作速度以及栅极的表面电阻特性的需要。因此，其电阻率低于多晶硅层的金属层比如钨层堆放在多晶硅栅极上来形成一个金属栅极。因此，低电阻率的钨栅极也应该不被蚀刻(或清除)。另外，与钨层的金属互连(也就是字线或比特线)也应该不被清洗液蚀刻。相反，在硅化过程中传统使用的过氧化氢蚀刻钨。因此，使用传统的过氧化氢就不能得到高速度的器件。因此，随着高速度器件需求的增加，也增加了可以有选择地清除比如氮化钛层和钴层这样的金属层而不清除比如硅化钴层或钨层的清洗液的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供一种在硅化过程中有选择地清除氮化钛层和非反应金属层的清洗液以及使用同样的清洗液来清除氮化钛层和非反应金属层的方法。本专利技术的另一个方面是提供一种在使用钨栅极处理的硅化处理过程中有选择地清除氮化钛层和非反应金属层但不清除钨层和硅化物层的清洗液以及使用同样的清洗液清除层的方法。本专利技术的另一个方面是提供一种在硅化过程中可选择地清除金属层和光阻层以及有机物的清洗液以及使用同样的清洗液清除层的方法。根据本专利技术的至少一种实施例，清洗液包括一种酸液和一种含碘氧化剂。清洗液还可以包括水。这是为了增加酸液和含碘氧化剂的溶解度，因此提高了氧化剂和酸液的清洗能力。在示例性的实施例中，清洗液包含大约30wt％或更少量的水以及0.003到10wt％量的含碘氧化剂。酸液可以包括硫酸、磷酸以及其混合物。含碘氧化剂包括一种或多种碘酸盐比如KIO3、NH4IO3、LiIO3、CaIO3、以及BaIO3。假如清洗液包括水，含碘氧化剂不仅包括碘，还可以包括KI、NH4I或其混合物。也就是含碘氧化剂包括从KIO3、NH4IO3、LiIO3、CaIO3、BaIO3、KI和NH4I组成的组中选出的至少一种。假如使用硫酸作为酸液，硫酸的浓度可以为大约96％或更高。酸液和含碘氧化剂有效地清除氮化钛和钴，并且还可以清除光阻层和有机物。相反，酸液和含碘氧化剂不蚀刻硅化钴层和钨。含碘氧化剂与金属硅化层中的硅反应，并且在其上形成硅氧化物(SiOx)层作为钝化层。硅氧化物层对硫酸有很强的抗酸性，因此就可以保护金属硅化物层。另外，含碘氧化剂与钨反应并在其上形成诸如三氧化钨(WO3)的钝化层。三氧化钨钝化层在酸液中非常稳定，因此就可以防止钨被蚀刻。清洗液的清洗能力与温度成正比。例如，可以在大约从室温到约120℃的温度范围内进行清洗。清洗液的清洗能力还与所加的水的量成正比。加到清洗液中的水的量大约是30％或更少。根据本专利技术实施例的一种选择清除金属层的方法包括下述步骤。在硅衬底上形成晶体管，晶体管包括源极/漏极区以及栅极。形成硅化物层的金属层在暴露的衬底上方形成。氮化钛层形成在金属层的上方。进行硅化热处理使得硅与金属层反应，也就是暴露的源极/漏极区的硅与直接接触的金属层之间彼此反应来形成金属硅化物层。使用清洗液清除在硅化过程中没有参与反应的非反应金属层以及氮化钛层。在这种条件下，清洗液包括酸液和含碘氧化剂。优选地，清洗液还包括水。清洗液包含大约30wt％或更少量的水以及大约0.003到10wt％量的含碘氧化剂。形成晶体管方法的示例性实施例包括下述步骤。在硅衬底上依次形成栅绝缘层、多晶硅层、钨层以及帽盖绝缘层。在帽盖氮化层上方形成光阻图形，并且使用光阻图形作为蚀刻掩膜，连续地蚀刻在其下方形成的层来形成栅极。通过实现离子注入过程在硅衬底上栅极的两侧形成源极和漏极。在这种条件下，使用清洗液来清除光阻图形。金属层包括钴、钛和镍中的至少一种。根据上述方法，清洗液不蚀刻硅化物层和组成低电阻率栅极的钨层而是有选择地蚀刻氮化钛层和非反应金属层。因此，硅化过程和钨金属栅极处理全部一起使用。形成晶体管方法的实施例包括下述步骤。在硅衬底上方形成栅绝缘层和多晶硅层。在多晶硅层上方形成光阻图形，并且通过使用光阻图形作为蚀刻掩膜来连续地蚀刻在下面形成的层来形成栅极，然后清除光阻图形。通过实现离子注入过程在硅衬底上栅极的两侧形成源极和漏极区。在栅极的侧壁形成氮化物隔离物。当通过硅化热处理后在源极/漏极区形成金属硅化物层时，也在多晶硅的栅极上部形成金属硅化物层。因此，本专利技术适用于使用双多晶硅栅的CMOS晶体管，通过把P型杂质注入PMOS以及把N型杂质注入NMOS中来形成双多晶硅栅。在这种条件下，使用清洗液可以清除光阻图形。附图说明从下述结合揭示本专利技术实施例的附图所作的详细描述将使本专利技术的其它方面和特点变得更加明显。可是要理解的是图型仅仅是为说明的目的而设计的，并不意味着规定本专利技术的限制。图1是根据本专利技术实施例带有可选择清除的钨层、氮化钛层、钴层或光阻层的衬底的横截面示意图；图2是不带有从图2中的衬底上可选择清除的钨层、氮化钛层、钴层或光阻层的衬底的合成结构示意图；图3到图6示出了使用本专利技术的清洗液实施例来有选择地清除金属层的步骤的横截面图；图7到图12示出了根据一种示例性实施例在硅化过程中使用本专利技术的清洗液有选择地清除金属层的步骤的横截面图；图13和图14示出了根据另一种示例性实施例在硅化过程中使用本专利技术的清洗液有选择地清除金属层的步骤的横截面图。具体实施例方式参照其中示出本专利技术优选实施例的附图将在下文中更加全面地描述本专利技术。可是本专利技术有许多其它实施方式，并不应该限制在其中所述的实施例中。而且，提供这些实施例使得本专利技术的揭示将是全面和完整的，并且将向本领域普通技术人员传达本专利技术的适用范围。在图中，为了清楚放大了层和区的厚度。还要理解的是提及当一个层被作为”在”另一层或衬底上时，可以指就直接在其它层或衬底上，或者也可能存在中间层。图1示出了带有应该不被蚀刻或清除的层13以及在其上形成并且应该被有选择地蚀刻或清除的层15的衬底11的示意图。应该不被蚀刻的层13是不被本专利技术中的清洗液蚀刻的任何层。例如，层13包括钨或金属硅化物层。同时，层15包括比如氮化钛、钴、有机物或光阻材料。在衬底11和非蚀刻层13之间以及非蚀刻层13和蚀刻层15之间还可以进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在制造半导体器件过程中有选择地清除金属层的方法，包括使用清洗液清除金属层，清洗液包括酸液和含碘氧化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中金属层包括钛层和钴层的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其中清洗液还包括水。4.根据权利要求1所述的方法，其中酸液包括硫酸和磷酸的至少一种，并且含碘氧化剂包括从KIO3、NH4IO3、LiIO3、CaIO3、BaIO3、KI和NH4I组成的组中选出的至少一种。5.根据权利要求3所述的方法，其中清洗液包含大约30wt％或更少量的水以及约0.003到10wt％量的含碘氧化剂。6.根据权利要求5所述的方法，其中钛层包括氮化钛和钛的至少一种。7.一种在制造半导体器件过程中有选择地清除光阻层和有机物的方法，包括使用清洗液有选择地清除光阻层和有机物，清洗液包括酸液和含碘氧化剂。8.根据权利要求7所述的方法，其中清洗液还包括水。9.根据权利要求7所述的方法，其中酸液包括硫酸和磷酸的至少一种，并且含碘氧化剂包括从KIO3、NH4IO3、LiIO3、CaIO3、BaIO3、KI和NH4I组成的组中选出的至少一种。10.根据权利要求8所述的方法，其中清洗液包含大约30wt％或更少量的水以及约0.003到10wt％量的含碘氧化剂。11.一种在形成硅化物层过程中有选择地清除金属层的方法，包括在衬底上方形成硅图形；在衬底上方形成金属层；实现硅化热处理，以利用硅和金属层之间的硅化反应来形成金属硅化物层；使用清洗液来清除没有参与硅化反应的非反应金属层；其中清洗液包括酸液和含碘氧化剂。12.根据权利要求11所述的方法，其中金属层包括钴、钛和镍的至少一种。13.根据权利要求11所述的方法，其中清洗液还包括水。14.根据权利要求11所述的方法，其中酸液包括硫酸和磷酸，并且含碘氧化剂包括从KIO3、NH4IO3、LiIO3、CaIO3、BaIO3、KI和NH4I组成的组中选出的至少一种。15.根据权利要求14所述的方法，其中清洗液包含大约30wt％或更少量的水以及约0.003到10wt％量的含碘氧化剂。16.根据权利要求11所述的方法，其中清洗在从大约室温到大约120℃的温度范围内进行。17.根据权利要求11所述的方法，还包括步骤在形成金属层之前，依次使用NH4OH和H2O2的混合物来进行第一次处理并且使用HF来进行第二次处理或依次使用CF4和O2的混合气体来实现第一次处理并且使用HF来实现第二次处理，使得清除固有的氧化层并固化衬底破损。18.根据权利要求11所述的方法，其中硅化热处理包括进行第一次热处理；进行第一次清洗，使用清洗液清除非反应金属层；以及进行第二次热处理。19.根据权利要求18所述的方法，其中清洗液包含大约30wt％或更少量的水以及大约0.003到约10wt％量的含碘氧化剂。20.根据权利要求19所述的方法，其中酸液包括硫酸和磷酸的至少一种，并且含碘氧化剂包括从KIO3、NH4IO3、LiIO3、CaIO3、BaIO3、KI和NH4I组成的组中选出的至少一种。21.根据权利要求19所述的方法，其中第一次清洗在从大约室温到大约120℃的温度范围内进行。22.根据权利要求11所述的方法，其中衬底还包括钨层，并且清洗液不清除钨层。23.根据权利要求11所述的方法，还包括在形成金属层之后和进行硅化物热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：金相溶，李根泽，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：