硅蝕刻液以及使用其的晶體管的制造方法技術

本發明專利技術提供一種蝕刻液以及使用其的晶體管的制造方法，所述蝕刻液用于晶體管的制造方法中的由硅形成的虛擬柵的蝕刻，選擇性地蝕刻該由硅形成的虛擬柵，所述晶體管的制造方法為：利用去除由硅形成的虛擬柵并將其替換為鋁金屬柵的方法，來制造具有至少由高介電材料膜和鋁金屬柵形成的層疊體的晶體管的方法。一種硅蝕刻液以及使用其的晶體管的制造方法，其用于上述由硅形成的虛擬柵的蝕刻，所述硅蝕刻液含有：選自氨、二胺以及通式(1)表示的多胺中的至少一種堿性化合物0.1～40重量%，選自通式(2)表示的多元醇中的至少一種5～50重量%，以及水40～94.9重量%。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種蝕刻液以及使用其的晶體管的制造方法，其用于晶體管的制造方法中的由硅形成的虛擬柵的蝕刻，選擇性地蝕刻該由硅形成的虛擬柵，該晶體管的制造方法的特征在于，使用具有至少層疊高介電材料膜和由硅形成的虛擬柵而成的虛擬柵層疊體的結構體，將該虛擬柵替換為鋁金屬柵。
技術介紹
一直以來，半導體通過縮小晶體管的柵長度、柵厚度的所謂微細化來改善性能、成本、功耗。但是，為了達成當今要求的微細化，對于使用氧化硅的現有柵絕緣膜而言，柵厚度變得過薄，隧道電流引起的泄漏電流增大，功耗變大。進而，近年來，使用半導體元件的設備中，移動電話、筆記本電腦、便攜式音樂播放器等隨身攜帶著使用的設備逐漸變多。此時，往往由可充電電池來供給電力，因此，以長時間使用為目標，對半導體元件要求低功耗。因此，為了減少待機時的泄漏電流，設想出了如下技術:作為構成晶體管的絕緣材料與柵電極的組合，使用高介電材料與金屬柵來代替一直以來使用的氧化硅與多晶硅。此時，作為可選擇的金屬之一，可列舉出鋁(專利文獻I)。對于該高介電材料和金屬柵的制造方法提出了各種各樣的方案，作為方法之一，有如下的被稱為后柵極(gate-last)的方法:以高介電材料與多晶硅的組合制作晶體管形狀后，去除多晶硅，替換為金屬柵(非專利文獻I)。圖1中通過剖面示意圖示出使用高介電材料的半導體元件中的、去除多晶硅前的晶體管的一部分。蝕刻該多晶硅時，在該多晶硅的周圍存在鋁、層間絕緣膜、側壁以及高介電材料膜，它們是不能被蝕刻的部位。因此，需要不蝕刻鋁、層間絕緣膜、側壁以及高介電材料，而蝕刻多晶硅的技術。作為蝕刻多晶硅的方法已知干法蝕刻(專利文獻I)。但是，對于干法蝕刻，由于鋁、層間絕緣膜也會被蝕刻，因此需要在鋁和層間絕緣膜上設置光致抗蝕劑等保護膜。設置保護膜時，制造工序變得復雜，擔心會導致成品率的降低、制造成本的增大。進而，為了去除光致抗蝕劑而進行的灰化處理會對鋁和層間絕緣膜造成損害，因而存在使晶體管的性能降低的顧慮。另外，通常，為了防止微小的硅殘留，進行比由硅的每單位時間的蝕刻量(后面稱為蝕刻速率)計算的蝕刻處理時間更長時間地蝕刻的過度蝕刻。對于干法蝕刻，過度蝕刻時，有時將硅的蝕刻后露出的高介電材料蝕刻或使其劣化，因此有時晶體管的性能會降低。作為通過濕法蝕刻法來蝕刻硅的洗滌液，已知各種堿性洗滌液(非專利文獻2)。但是，這些洗滌液不僅蝕刻多晶硅，也蝕刻鋁(參照比較例I)。作為不蝕刻鋁而蝕刻硅的技術，提出了在氫氧化四甲基銨中溶解有硅的硅各向異性蝕刻液(專利文獻2)。但是，該技術以在高溫下使用為前提，因此，近年來，在濕法蝕刻中，為了抑制微粒而使用通常用于半導體制造的、分別洗滌每一片硅晶片的單片洗滌裝置時，無法提供穩定的蝕刻能力。在單片洗滌裝置中能夠使用的溫度下使用時，硅的蝕刻速率過小，因此無法用于包含高介電材料和金屬柵的晶體管形成工序中的硅蝕刻。另外，溫度下降時生成沉淀，因此無法用于像半導體的晶體管部那樣甚至不允許微小的微粒殘留的工序。進而，對于該技術而言，不足以適用于甚至不允許微小的鋁蝕刻的半導體的晶體管形成工序(參照比較例2)。作為能夠不蝕刻鋁、鋁合金而僅選擇性且各向異性地蝕刻硅的蝕刻劑組合物，提出了在堿水溶液中添加還原性化合物和防腐劑而成的堿系蝕刻劑組合物(專利文獻3)。但是，該技術由于鋁的蝕刻速率過大而無法用于包含高介電材料和金屬柵的晶體管形成工序中的硅蝕刻(參照比較例3)。作為抑制鋁的蝕刻、去除氯的技術，提出了含有季銨氫氧化物、糖類或糖醇的水溶液(專利文獻4)。但是，專利文獻4從去除氯的觀點來防止鋁的蝕刻，并沒有提及該堿性剝離液的硅的蝕刻能力。即，專利文獻4與以不蝕刻鋁膜而蝕刻硅為目的的本專利技術的技術構思不同。進而，專利文獻4中公開的水溶液的硅的蝕刻速率過小，因此無法用于作為本專利技術的對象的包含高介電材料和金屬柵的晶體管形成工序中的硅蝕刻(參照比較例4)。另外，提出了抑制鋁的蝕刻、減弱粘接薄膜的粘接力的剝離液(專利文獻5)。但是，專利文獻5提出了從不妨礙減弱粘接薄膜的粘接力的能力的觀點來防止鋁的蝕刻的堿性剝離液，并沒有提及該堿性剝離液的硅的蝕刻能力。因此，專利文獻5與以不蝕刻鋁膜而蝕刻硅為目的的本專利技術的技術不同。進而，根據記載，專利文獻5中可以使用的剝離液只要是呈堿性的溶液就沒有特別限定。但是，可以用于硅的蝕刻的呈堿性的化合物是有限定的。即，根據專利文獻5來類推適用于本專利技術的化合物并不容易(參照比較例5)。作為抑制鋁的蝕刻、去除聚酰亞胺取向膜的技術，提出了含有季銨氫氧化物、三烷基胺、醇或烷基醚的水溶液(專利文獻6)。但是，該洗滌液的硅的蝕刻能力小，無法用于本目的(參照比較例6)。因此，在利用去除由硅形成的虛擬柵、替換為鋁金屬柵的方法來制造具有至少由高介電材料膜和鋁金屬柵形成的層疊體的晶體管的方法中，強烈需要選擇性地去除該虛擬柵的蝕刻液。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:美國專利第7316949號說明書專利文獻2:日本特開平4-370932號公報專利文獻3:日本特開2007-214456號公報專利文獻4:日本特開平4-48633號公報專利文獻5:日本特開2005-229053號公報專利文獻6:日本特開2006-8932號公報非專利文獻非專利文獻1:應用物理76，9，2007，p.1006非專利文獻2:微機械/MEMS技術大全2003，p.1ll附圖說明圖1是去除硅前的、使用了高介電材料的晶體管的剖面圖。附圖標記說明1:虛擬柵(硅)2:高介電材料膜3:側壁4:層間絕緣膜5:隔離物(isolation)6:源極/漏極7:基板
技術實現思路
專利技術要解決的問題本專利技術的目的在于，提供一種蝕刻液以及使用其的晶體管的制造方法，所述蝕刻液用于晶體管的制造方法中的由硅形成的虛擬柵的蝕刻，選擇性地蝕刻該由硅形成的虛擬柵，所述晶體管的制造方法為:利用去除由硅形成的虛擬柵并將其替換為鋁金屬柵的方法，來制造具有至少由高介電材料膜和鋁金屬柵形成的層疊體的晶體管的方法。用于解決問題的方案本專利技術人等為了達成前述目的而反復進行了深入研究，結果發現，對于由硅形成的虛擬柵的蝕刻使用特定的硅蝕刻液，能夠達成該目的。本專利技術是根據上述見解而完成的。即，本專利技術的要旨如下。1.一種娃蝕刻液,其含有選自氨、二胺以及通式(I)表不的多胺中的至少一種堿性化合物0.廣40重量％，選自通式(2)表示的多元醇中的至少一種5 50重量％，以及水40、4.9重量％，其用于晶體管的制造方法中的由硅形成的虛擬柵的蝕刻，該晶體管的制造方法的特征在于，使用在基板上具有至少層疊高介電材料膜和由硅形成的虛擬柵而成的虛擬柵層疊體、按照覆蓋該層疊體的側面的方式設置的側壁以及按照覆蓋該側壁的方式設置的層間絕緣膜的結構體，將該虛擬柵替換為鋁金屬柵。H2N-(CH2CH2NH)m-H- (I)(m為2 5的整數。)H-(CH(OH))n-H...(2)(n為3 6的整數。)2.根據上述I所述的硅蝕刻液，其中，二胺和通式(I)表示的多胺為選自乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、二乙三胺以及三乙四胺中的至少一種。3.根據上述I所述的硅蝕刻液，其中，通式(2)表示的多元醇為選自甘油、內消旋赤蘚糖醇、木糖醇以及山梨糖醇中的至少一種。4.根據上述I所述的硅蝕刻液，其中，形成本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.31 JP 2010-1943891.一種娃蝕刻液，其含有選自氨、二胺以及通式(I)表不的多胺中的至少一種堿性化合物0.1 40重量％，選自通式(2)表示的多元醇中的至少一種5 50重量％，以及水40 94.9重量％，其用于晶體管的制造方法中的由硅形成的虛擬柵的蝕刻，該晶體管的制造方法的特征在于，使用在基板上具有至少層疊高介電材料膜和由硅形成的虛擬柵而成的虛擬柵層疊體、按照覆蓋該層疊體的側面的方式設置的側壁以及按照覆蓋該側壁的方式設置的層間絕緣膜的結構體，將該虛擬柵替換為鋁金屬柵，H2N-(CH2CH2NH)111-H…(I) 其中，m為疒5的整數，H-(CH(OH))n-H…(2) 其中，n為:Te的整數。2.根據權利要求1所述的硅蝕刻液，其中，二胺和通式(I)表示的多胺為選自乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、二乙三胺以及三乙四胺中的至少一種。3.根據權利要求1所述的硅蝕刻液，其中，通式(2)表示的多元醇為選自甘油、內消旋赤蘚糖醇、木糖醇以及山梨糖醇中的至少一種。4.根據權利要求1所述的硅蝕刻液,其中，形成高介電材料膜的高介電材料為Hf02、HfSiO, HfSiON, HfLaO, HfLaON, HfTiSiON, HfAlSiO...

【專利技術屬性】
技術研發人員：島田憲司，松永裕嗣，
申請(專利權)人：三菱瓦斯化學株式會社，
類型：
國別省市：