选择性蚀刻金属氮化物的组合物及方法技术

本发明专利技术涉及用于自其上具有第一金属栅极材料(例如，氮化钛)及第二金属栅极材料(例如，氮化钽)的微电子装置，将第一金属栅极材料相对于第二金属栅极材料选择性地移除的移除组合物及方法。该移除组合物可包含氟化物或者实质上不含氟化物。该基板优选包括高k/金属栅极集成配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于自包含一种金属栅极材料及第二金属栅极材料的基板，将该一种金属栅极材料相对于第二金属栅极材料选择性地移除的组合物及方法。该基板优选包括高k/金属栅极集成配置。
技术介绍
大部分目前的集成电路(IC)通过使用多个互连场效晶体管(FET)(亦称为金属氧化物半导体场效晶体管(M0SFET或MOS晶体管))来实施。MOS晶体管包括栅电极作为覆盖在半导体基板上的控制电极及位于基板中的隔开的源区及漏区，电流可于其间流动。栅极绝缘体设置于栅电极与半导体基板之间，以使栅电极与基板电隔离。施加至栅电极的控制电压控制电流通过基板中的通道在栅电极下方的源极与漏区之间流动。存在将愈来愈多的电路并入至单一 IC芯片上的持续趋势。为并入增加量的电路，必需减小电路中各单独装置的尺寸及装置组件间的尺寸及间隔(特征尺寸)。为实现半导体装置的缩放，考虑各种非公知的、敏感性的、和/或奇特的材料。考虑将高介电常数材料(亦称为“高k介电质”，诸如二氧化铪(HfO2)、氧氮化硅铪(HfSiON)、或二氧化锆(ZrO2))用于45纳米节点及超越的技术，以容许栅极绝缘体的缩放。为防止费米能阶钉扎(Ferm1-level pinning),使用具有适当功函数的金属栅极作为高k栅极介电质上的栅电极。此等金属栅电极通常由金属栅极形成材料诸如镧(La)、铝(Al)、镁(Mg)、钌(Ru)、钛基材料诸如钛(Ti)及氮化钛(TiNx)、钽基材料诸如钽(Ta)及氮化钽(TaNx)、碳化钛(Ti2C)或碳化钽(Ta2C)等形成。金属栅电极的最优选功函数将根据其是否用于形成NMOS晶体管或PMOS晶体管而异。因此，当使用相同材料来制造NMOS及PMOS晶体管的金属栅电极时，该等栅电极无法展现针对两种类型装置的期望功函数。已证实此问题可藉由自第一材料形成NMOS晶体管的金属栅电极及自第二材料形成PMOS晶体管的金属栅电极来消除。第一材料可确保针对NMOS栅电极的可接受的功函数，而第二材料可确保针对PMOS栅电极的可接受的功函数。然而，形成此等双金属栅极装置的制程可能复杂且昂贵。举例来说，在高k/金属栅极集成配置中选择性蚀刻诸如TiNx及TaNx的功函数金属由于此等金属氮化物的相似物理及化学性质而极具挑战性。为此，本专利技术的目的为提供用于自其上具有一种金属栅极材料及第二金属栅极材料的微电子装置，将该一种金属栅极材料相对于第二金属栅极材料选择性地移除的改良组合物及方法，该组合物可与存在于基板上的其它栅极堆栈材料兼容。
技术实现思路
本专利技术大体上涉及用于自包含一种金 属栅极材料及第二金属栅极材料的基板，将该一种金属栅极材料相对于第二金属栅极材料选择性地移除的组合物及方法。该基板优选包括高k/金属栅极集成配置。在一方面中，描述一种相对于至少第二金属栅极材料选择性地移除第一金属栅极材料的方法，该方法包括使包含第一金属栅极材料及第二金属栅极材料的基板与移除组合物接触，其中该移除组合物相对于该第二金属栅极材料选择性地移除该第一金属栅极材料。在另一方面中，描述一种相对于至少第二金属栅极材料选择性地移除第一金属栅极材料的方法，该方法包括使包含第一金属栅极材料及第二金属栅极材料的基板与移除组合物接触，其中该移除组合物相对于该第二金属栅极材料选择性地移除该第一金属栅极材料，以及其中该移除组合物包含至少一种氧化剂及至少一种金属氮化物抑制剂。本专利技术的其它方面、特征及优点可由下文内容及权利要求书更加明白。具体实施方案本专利技术大体上涉及用于自包含一种金属栅极材料及第二金属栅极材料的基板，将该一种金属栅极材料相对于第二金属栅极材料选择性地移除的组合物及方法。更具体而言，本专利技术大体上涉及用于自包含一种金属栅极材料及第二金属栅极材料的基板，将该一种金属栅极材料相对于第二金属栅极材料选择性地移除的组合物及湿式方法，其中该组合物及方法实质上未移除存在于基板上的其它栅极堆栈材料。该基板优选包括高k/金属栅极集成配置。为容易参考起见，“微电子装置”相当于经制造用于微电子、集成电路、能量收集、或计算机芯片应用中是半导体基板、平板显示器、相变记忆装置、太阳能面板及包括太阳能电池装置、光伏打组件、及微机电系统(MEMS)的其它产品。应明了术语“微电子装置”、“微电子基板”及“微电子装置结构”并不具任何限制意味，且其包括任何最终将成为微电子装置或微电子组件的基板或结构。微电子装置可为图案化、毯覆式、控制和/或测试装置。如本文所定义的“金属栅极材料”相当于具有对应于半导体基板的中间间隙(mid-gap)的费米能阶的材料,诸如T1、Ta、W、Mo、Ru、Al、La、氮化钛、氮化钽、碳化钽、碳化钛、氮化钥、氮化钨、氧化钌(IV)、氮化钽硅、氮化钛硅、氮化钽碳、氮化钛碳、铝化钛、铝化钽、氮化钛铝、氮化钽铝、氧化镧、或其组合。应明了被公开为金属栅极材料的化合物可具有不同的化学计量。因此，氮化钛在文中将表示为TiNx，氮化钽在文中将表示为TaNx，等等。如本文所定义的“ 高k介电质”材料相当于:氧化铪(例如，HfO2);氧化锆(例如，ZrO2);氧硅酸铪；硅酸铪；硅酸锆；硅酸钛；氧化铝；它的掺镧类似物(例如，LaAlO3);硅酸铝；钛酸盐(例如，Ta2O5);铪及硅的氧化物及氮化物(例如，HfSiON);它的掺镧类似物(例如，HFSiON(La));钛酸钡锶(BST);铪及铝的氧化物(例如，HfxAlyOz);钛酸锶(SrTiO3);钛酸钡(BaTiO3);及其组合。如本文所定义的“栅极堆栈材料”相当于:钽、氮化钽、氮化钛、钛、镍、钴、钨、氮化钨、及前述金属的硅化物介电质；多晶硅；聚-SiGe ;氧化硅；氮化硅；BE0L层；高让置换栅极；氧化铪；氧硅酸铪；氧化锆；氧化镧；钛酸盐；它的掺氮类似物；钌；铱；镉；铅；硒；银；MoTa ;及其于微电子装置上的组合及盐。如本文所使用的“约”意在相当于所述值的±5%。“实质上不含”在本文被定义为小于2重量％,优选小于I重量％，更优选小于0.5重量％，甚至更优选小于0.1重量％,及最优选O重量％。如本文所使用的“相对于第二金属栅极材料选择性地移除第一金属栅极材料”相当于约2:1至约1000:1，优选约2:1至约100:1，及最优选约3:1至约50:1的蚀刻速率选择性。换句话说，当第一金属栅极材料的蚀刻速率为2埃/分钟(或至多1000埃/分钟)时，第二金属栅极材料的蚀刻速率为I埃/分钟。如本文所使用的术语“移除”相当于将第一金属栅极材料自基板选择性地移除至组合物中。应明了第一金属栅极材料被溶解或以其它方式增溶于组合物中，以溶解为优选方式。此外，本领域技术人员应明了组合物可包括可忽略量的溶解或以其它方式增溶于其中的来自基板的第二金属栅极材料。如本文所定义的“胺”物质包括至少一种伯胺、仲胺、叔胺及胺-N-氧化物，其前提条件为(i)同时包括羧酸基及胺基的物质，( )包括胺基的表面活性剂，及(iii)其中的胺基为取代基(例如，连接至芳基或杂环部分)的物质不被视为根据此定义的「胺」。胺的化学式可由NR1R2R3表示，其中R1、! 2及R3可彼此相同或不同且选自由氢、直链或支链C1-C6烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基)X6-Cltl芳基(例如，苄基)、直链或支链C1-C6烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈天牛，尼科勒·E·托马斯，斯蒂芬·里皮，杰弗里·A·巴内斯，埃马纽尔·I·库珀，张鹏，
申请(专利权)人：高级技术材料公司，
类型：
国别省市：