DE10019704A1 - Wäßriges Reinigungsmittel und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Resistrückstand (22a), der auf einer zweiten Verbindungsschicht (20) und einer füllenden Metallschicht (14), die auf einem Siliziumsubstrat (2) freigelegt ist, anhaftet, wird entfernt unter Verwenden eines Reinigungsmittels, das verdichtetes Ammoniumphosphat als einen Hauptbestandteil, Harnstoff oder eine modifizierte Komponente von Harnstoff als ein Zusatzmittel und eine Säure aufweist. Die Wasserstoffionenkonzentration des Reinigungsmittels beträgt mindestens 10 -4 Mol/l. Auf diese Weise wird, falls ein Teil der füllenden Schicht, die das Verbindungsloch füllt, durch eine grenzenlose Verbindung freigelegt wird, der Resistrückstand auf sichere Weise entfernt, ohne die füllende Schicht oder eine leitende Schicht, wie beispielsweise eine Verbindungsschicht, in dem Reinigungsmittel aufzulösen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Reini­ gungsmittel und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung unter Verwenden des Mittels und insbesondere auf ein Reinigungsmittel, welches das sichere Entfernen eines Resist­ rückstands, der auf dem Halbleitersubstrat nach einem reaktiven Ionenätzen (Trockenätzen) unter Verwenden eines Resistmusters als eine Maske verbleibt, ermöglicht, ohne wesentlich zu erlau­ ben, daß Verbindungsschichten und gefüllte Schichten aufgelöst werden, und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung unter Verwenden des Reinigungsmittels.

Die Halbleitevorrichtungen wurden in der Größe verringert, um die Betriebsgeschwindigkeit und die Leistungsfähigkeit zu ver­ bessern. Nicht nur Elemente, welche die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung beeinflussen, sondern auch Verbindungen werden den Miniaturisierungs-Anstrengungen unterzogen.

Um sehr kleine Muster durch Trockenätzen unter Verwenden eines Resistmusters als eine Maske zu bilden, muß das Resistmuster in der Größe mehr verringert sein und mehr anisotropes Trockenätzen ist nötig. Als eine Folge steigt die Menge des Resist­ rückstands, der auf dem Muster nach dem Trockenätzen anhaftet, an und das Entfernen des Resistmusters wird verstärkt. Der Re­ sistrückstand wird unter Verwenden eines Reinigungsmittels ent­ fernt, aber übliche Reinigungsmittel können nicht mehr den Rück­ stand abtragen.

Wie beschrieben werden wird, kann, falls eine grenzenlose Ver­ bindung verwendet wird und ein Teil der oberen Oberfläche eines Films, der ein Verbindungsloch füllt, das mit einer Verbindungs­ schicht verbunden ist, freigelegt wird, die füllende Schicht in einem herkömmlichen Reinigungsmittel aufgelöst. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit einer Verbin­ dungsschicht wird nun unter Bezugnahme auf drei Beispiele be­ schrieben werden.

Als das erste Beispiel wird ein herkömmliches Verfahren zum Her­ stellen einer Halbleitervorrichtung mit einer Aluminiumverbin­ dungsschicht beschrieben werden. Es wird auf Fig. 26 Bezug ge­ nommen, eine erste Verbindungsschicht 106, die eine Aluminiumle­ gierung oder dergleichen enthält, wird auf einem Silizium­ substrat 102 mit einer unterhalb liegenden Zwischenschicht- Isolierschicht 104, wie beispielsweise eine Siliziumoxidschicht dazwischen gebildet. Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 108 wird auf der unterhalb liegenden Zwischenschicht-Isolierschicht 104 gebildet, um die erste Verbindungsschicht 106 zu bedecken. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 108 ist mit einem Verbin­ dungsloch 110 versehen, um eine Oberfläche der ersten Verbin­ dungsschicht 106 freizulegen. Eine füllende Metallschicht 114, die Wolfram enthält, wird in dem Verbindungsloch 110 mit einer unteren Metallschicht 112 einschließlich einer Titanlegierung oder dergleichen dazwischen gebildet.

Eine Zwischenmetallschicht (nicht gezeigt), die eine Aluminium­ legierung oder dergleichen enthält, wird auf der unteren Metall­ schicht 112 und der füllenden Metallschicht 114 gebildet. Eine obere Metallschicht (nicht gezeigt), die eine Titanlegierung oder dergleichen enthält, wird auf der Zwischenmetallschicht ge­ bildet. Ein Resistmuster 122 wird auf der oberen Metallschicht gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters 122 als eine Maske werden die obere Metallschicht, die Zwischenschichtmetallschicht und die untere Metallschicht einem reaktiven Ionenätzen unterzo­ gen, um eine zweite Verbindungsschicht 120 zu bilden. Die zweite Verbindungsschicht 120 weist eine obere Metallschicht 118, eine Zwischenmetallschicht 116 und eine untere Metallschicht 112 auf.

Es wird auf Fig. 27 Bezug genommen; ein Gas, das Sauerstoff ent­ hält, wird in ein Plasma überführt und das Halbleitersubstrat 102 wird der Plasmaatmosphäre ausgesetzt, um das Resistmuster 122 zu entfernen. Der Resistrückstand (nicht gezeigt) haftet auf der Oberfläche der zweiten Verbindungsschicht 120 oder derglei­ chen nach der Entfernung des Resistmusters 122 an. Dieser Re­ sistrückstand wird unter Verwenden eines vorgeschriebenen Reini­ gungsmittels entfernt. Auf diese Weise wird eine Vielschichtver­ bindungsstruktur mit einer ersten und einer zweiten Verbindungs­ schicht 106 und 120 vorgesehen. Die erste und die zweite Verbin­ dungsschicht 106 und 120 sind elektrisch mit der füllenden Me­ tallschicht 114, die Wolfram aufweist und auf der Zwischen­ schicht-Isolierschicht 108 gebildet ist, verbunden.

Als das zweite Beispiel wird ein der Anmelderin bekanntes Ver­ fahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit einer Bit­ leitung beschrieben werden.

Es wird auf Fig. 28 Bezug genommen; eine Zwischenschicht- Isolierschicht 126, die eine Siliziumoxidschicht oder derglei­ chen enthält, wird auf einem Siliziumsubstrat 102 gebildet. Ein Bitleitungskontaktloch 128 zum Freilegen einer Oberfläche des Siliziumsubstrats 102 wird in der Zwischenschicht-Isolierschicht 126 gebildet. Eine füllende Schicht 130, die Polysilizium ent­ hält, wird in dem Bitleitungskontaktloch 128 gebildet. Eine un­ tere Metallschicht (nicht gezeigt), die eine Titanlegierung, ei­ ne Wolframlegierung oder dergleichen enthält, wird auf der Zwi­ schenschicht-Isolierschicht 126 und der füllenden Schicht 130 gebildet.

Eine obere Metallschicht (nicht gezeigt), die Wolfram oder der­ gleichen aufweist, wird auf der unteren Metallschicht gebildet. Ein Resistmuster 136 wird auf der oberen Metallschicht gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters 136 als eine Maske werden obe­ re und untere Metallschichten einem reaktiven Ionenätzen unter­ zogen, um eine Bitleitung 135 zu bilden. Die Bitleitung 135 weist eine obere und eine untere Metallschicht 134 und 132 auf.

Es wird auf Fig. 29 Bezug genommen; ein Gas, das Sauerstoff ent­ hält, wird in ein Plasma überführt bzw. umgewandelt und das Halbleitersubstrat 102 wird der Plasmaatmosphäre ausgesetzt, um das Resistmuster 136 zu entfernen. Der Resistrückstand (nicht gezeigt) haftet auf der Oberfläche der Bitleitung 135 oder der­ gleichen nach der Entfernung des Resistmusters 136 an. Der Re­ sistrückstand wird unter Verwenden eines vorgeschriebenen Reini­ gungsmittels entfernt. Auf diese Weise wird eine Struktur mit einer Bitleitung 135 in der Halbleitervorrichtung vorgesehen. Die Bitleitung 135 wird elektrisch mit anderen Elementen (nicht gezeigt) verbunden, durch Füllen der Schicht 130, die Polysili­ zium enthält und in der Zwischenschicht-Isolierschicht 126 ge­ bildet ist.

Nun wird als das dritte Beispiel ein der Anmelderin bekanntes Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit einer Kupferverbindung beschrieben werden. Eine Vielschichtverbin­ dungsstruktur mit einer Kupferverbindung, welche beschrieben werden wird, wird "Dual Damascene" genannt.

Es wird auf Fig. 30 Bezug genommen; eine Zwischenschicht- Isolierschicht 140 wird auf dem Siliziumsubstrat 102 mit einer unterhalb liegenden Zwischenschicht-Isolierschicht 138 ein­ schließlich einer Siliziumoxidschicht oder dergleichen dazwi­ schen gebildet. Ein erster Verbindungsgraben 142 wird in der Zwischenschicht-Isolierschicht 140 gebildet. Eine erste Verbin­ dungsschicht 146, welche Kupfer aufweist, wird in dem ersten Verbindungsgraben 142 mit einer ersteren unteren Metallschicht 144 einschließlich einer Titanlegierung dazwischen gebildet.

Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 148 wird auf der ersten Ver­ bindungsschicht 146 und der Zwischenschicht-Isolierschicht 140 gebildet. Ein Resistmuster 152 wird auf der Zwischenschicht- Isolierschicht 148 gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters 152 als eine Maske wird die Zwischenschicht-Isolierschicht 148 einem reaktiven Ionenätzen zum Bilden eines Verbindungslochs 150 zum Freilegen einer Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 146 unterzogen.

Es wird auf Fig. 31 Bezug genommen; ein Gas, das Sauerstoff ent­ hält, wird in ein Plasma überführt, und ein Halbleitersubstrat 102 wird der Plasmaatmosphäre zum Entfernen des Resistmusters 152 ausgesetzt. Ein Resistrückstand (nicht gezeigt) haftet an der Seitenoberfläche des Verbindungslochs 150 oder der Oberflä­ che der ersten Verbindungsschicht 146, die an dem Boden des Ver­ bindungslochs 150 nach dem Entfernen des Resistmusters 152 frei­ gelegt ist, an. Der Resistrückstand wird unter Verwenden eines vorgeschriebenen Reinigungsmittels entfernt. Dann wird die Zwi­ schenschicht-Isolierschicht 148 mit einem vorgeschriebenen Ver­ bindungsgraben (nicht gezeigt) versehen, und eine zweite Verbin­ dungsschicht (nicht gezeigt) wird durch eine Kupferschicht (nicht gezeigt) gebildet, die den Verbindungsgraben und das Ver­ bindungsloch 150 füllt. Auf diese Weise wird eine Vielschicht­ verbindungsstruktur mit der ersten und der zweiten Verbindungs­ schicht, die eine Kupferverbindung enthält, in der Halbleiter­ vorrichtung vorgesehen.

Die drei oben beschriebenen Beispiele weisen die folgenden Nach­ teile auf. Der Nachteil des ersten Beispiels wird beschrieben.

Um die Miniaturisierung der Vorrichtungen zu bewerkstelligen, wird die Breite einer Verbindung auf das Niveau der Größe eines Verbindungslochs verringert. Weiterhin schwankt die Verarbei­ tungsgenauigkeit für Elemente, die auf einem Halbleitersubstrat und Verbindungsschichten gebildet sind, um die Elemente elek­ trisch zu verbinden, abhängig von der Photolithographie und den Ätzprozessen.

Als eine Folge wird, wie in Fig. 32 gezeigt, die zweite Verbin­ dungsschicht 120 manchmal eher von der Position des Verbindungs­ lochs 110 verschoben gebildet, als in Kontakt mit der gesamten oberen Oberfläche der füllenden Metallschicht 114, die durch die zweite Verbindungsschicht 120, die das Verbindungsloch 110 füllt, gebildet ist. Die auf diese Weise gebildete Verbin­ dungsstruktur wird "grenzenlose Verbindung" genannt. In einigen Fällen wie den obigen ist eine grenzenlose Verbindung verschoben von einem Verbindungsloch gebildet, während ein Verbindungsloch, das auf einer grenzenlosen Verbindung gebildet wird, von der Verbindungsschicht in anderen Fällen verschoben ist.

In dem Fall der grenzenlosen Verbindung, wie in Fig. 32 gezeigt, wird ein Teil der oberen Oberfläche der Metallschicht 114, die das Kontaktloch 110 füllt, freigelegt. Wie in Fig. 33 gezeigt ist, haftet ein Resistrückstand 122a auf der Oberfläche der zweiten Verbindungsschicht 120 oder der freigelegten füllenden Metallschicht 114 nach dem Entfernen des Resistmusters 122 an. Der Resistrückstand 122a enthält ein Reaktionsprodukt oder der­ gleichen, das zu dem Zeitpunkt des reaktiven Ionenätzens erzeugt wird.

Der Resistrückstand 122a wird unter Verwenden eines vorgeschrie­ benen Reinigungsmittels wie oben beschrieben entfernt. Als ein Beispiel eines derartigen Reinigungsmittels ist ein auf Aminen basierenden organisches Reinigungsmittel bekannt. Das Reini­ gungsmittel ist ein organisches Lösungsmittel, das als ein Hauptbestandteil ein Alkanolamin, wie beispielsweise Hydoxylamin und Monoethanolamin enthält. Das Reinigungsmittel löst das Re­ sist gut und kann einen Teil eines Metalls, wie beispielsweise Aluminium und Titan ätzen.

Ein Amin wird stark alkalisch, wenn es mit Wasser gemischt wird, und die meisten derartigen Reinigungsmittel besitzen einen pH von mindestens 10. Ein derartiges Reinigungsmittel ätzt nicht Wolfram allein, und die Menge des Wolframs, das nach dem Eintau­ chen in das Reinigungsmittel bei einer Temperatur von 60° für 30 Minuten geätzt wird, beträgt zum Beispiel 30 × 10^-10 m oder weni­ ger.

Wie in Fig. 33 gezeigt ist, wird jedoch, falls der Resistrück­ stand 122a mit einem Teil der oberen Oberfläche der füllenden Metallschicht 114, die freigelegt wird, entfernt wird, die fül­ lende Metallschicht 114, die Wolfram aufweist, durch eine elek­ trochemische Reaktion in einer beschleunigten Weise aufgelöst, und die füllende Metallschicht 114 kann manchmal so groß ausge­ schnitten bzw. entfernt werden, wie in Fig. 34 gezeigt ist. Als eine Folge kann der Kontaktwiderstand zwischen der ersten Ver­ bindungsschicht 106 und der füllenden Metallschicht 114 unvor­ teilhafterweise ansteigen, eine Unterbrechung ist die Folge oder die elektrische Verbindung kann nicht gut ausgebildet werden.

Die elektrochemische Reaktion wird verursacht, weil das Reini­ gungsmittel alkalisch ist, und das Siliziumsubstrat 102 wird ei­ ner Plasmaatmosphäre während des Entfernen des Resists ausge­ setzt, so daß Ladungen in der zweiten Verbindungsschicht 120 an­ gesammelt werden.

Ein anderes Reinigungsmittel ist in der Japanischen Patentveröf­ fentlichung Nr. 59-5670 offenbart. Das Reinigungsmittel ist an­ organisch, ein wasserlösliches Reinigungsmittel, das kondensier­ ten bzw. verdichteten Ammoniak als Hauptbestandteil enthält, und Harnstoff oder eine modifizierte Komponente davon. Der pH dieses Reinigungsmittels beträgt normalerweise 6,5 bis 7,5, obwohl er etwas schwankt abhängig von der Menge des hinzugefügten Harn­ stoffs oder dergleichen, und das Reinigungsmittel ist neutral. Das Reinigungsmittel hat einen hohen Reinigungseffekt für eine metallische Oberfläche und verursacht doch eine geringe Korrosi­ on. Außerdem ist das Reinigungsmittel einfach zu handhaben und vorteilhafterweise sicher und nicht verschmutzend.

Wenn der Resistrückstand 122a unter Verwenden dieses Reinigungs­ mittels entfernt wurde, wurde jedoch gefunden, daß die füllende Metallschicht 114, die Wolfram aufweist, in dem Reinigungsmittel ähnlich dem auf Amin basierenden organischen Reinigungsmittel aufgelöst wird. Es wird darauf hingewiesen, daß das Reinigungs­ mittel neutral ist, und deshalb die Menge der aufgelösten fül­ lenden Metallschicht kleiner war als in dem Fall des Verwendens des auf Amin basierenden Reinigungsmittel.

Andere Reinigungsmittel weisen ein neutrales, organisches Reini­ gungsmittel und ein neutrales, anorganisches Reinigungsmittel auf. Jedoch wurde gefunden, daß die füllende Metallschicht 114, die Wolfram aufweist, auch aufgelöst wurde, wenn diese Reini­ gungsmittel zum Entfernen des Resistrückstands 122a benutzt wur­ den.

Wie oben beschrieben wird gemäß der ersten oben genannten Tech­ nik, wenn ein der Anmelderin bekanntes Reinigungsmittel zum Ent­ fernen des Resistrückstands 122a benutzt wird, wobei ein Teil der oberen Oberfläche der füllenden Metallschicht 114 durch grenzenlose Verbindung freigelegt wird, die füllende Metall­ schicht 114, die Wolfram aufweist, manchmal in einer beschleu­ nigten Weise durch elektrochemische Reaktion aufgelöst. Als eine Folge steigt der Verbindungswiderstand zwischen der zweiten Ver­ bindungsschicht 106 und der füllenden Metallschicht 114 an oder eine gute elektrische Verbindung kann nicht ausgebildet werden zwischen der ersten Verbindungsschicht 106 und der zweiten Ver­ bindungsschicht 120, wegen einer Unterbrechung.

Die zweite der Anmelderin bekannte Technik wird nun beschrieben werden. Wie in Fig. 35 gezeigt ist, wird, falls eine Bitleitung 135 durch eine grenzenlose Verbindung ausgebildet wird, ein Teil einer oberen Oberfläche einer füllenden Schicht 130, die Polysi­ lizium enthält, das einen Bitleitungskontaktloch 128 füllt, freigelegt. Wie in Fig. 36 gezeigt ist, haftet der Resistrück­ stand 136a auf der Bitleitung 135 oder der freigelegten Oberflä­ che der füllenden Schicht 130 nach dem Entfernen eines Resistmu­ sters 136 an. Der Resistrückstand 136a wird durch ein vorge­ schriebenes Reinigungsmittel entfernt.

Weiterhin wird eine Polysiliziumschicht oder eine Wolframlegie­ rungsschicht als ein der Anmelderin bekanntes Bitleitungsverbin­ dungsmaterial angewendet. In diesem Fall wird als das Reini­ gungsmittel zum Entfernen des Resistrückstands eine Mischlösung von Schwefelsäure und mit Sauerstoff angereichertem Wasser bzw. Wasserstoffperoxid (SPM) oder einer Mischlösung von Ammoniak und mit Sauerstoff angereichertem Wasser bzw. Wasserstoffperoxid (APM) benutzt. Um den Linienwiderstand zu verringern, wurde die Benutzung eines Metalls mit geringem Widerstand, wie beispiels­ weise Wolfram, Titan und eine Titanlegierung gefördert.

Jedoch werden, wie in Fig. 36 gezeigt ist, wenn der Resistrück­ stand 136a, der an der Bitleitung 135 mit der unteren Metall­ schicht 132, die eine Titanlegierung aufweist, und eine obere Metallschicht 134, die Wolfram aufweist, mit SPM oder APM ent­ fernt werden sollen, die Titanlegierung und Wolfram in dem Was­ serstoffperoxid aufgelöst. Deshalb kann SPM oder APM, welche be­ nutzt wurden, nicht länger verwendet werden.

Als ein Reinigungsmittel anstelle von SPM oder APM wird die oben beschriebene wäßrige Ammoniaklösung vorgeschlagen. Es wurde ge­ funden, daß obwohl die wäßrige Ammoniaklösung das Wolfram oder die Titanlegierung der Bitleitung 135 in einer verhältnismäßig geringen Menge ätzte, der Resistrückstand 136a nicht zufrieden­ stellend entfernt werden konnte.

Da die wäßrige Ammoniaklösung dazu neigt, Silizium aufzulösen, wird die füllende Schicht 130, die Polysilizium aufweist, und in das Bitleitungskontaktloch 128 gefüllt ist, in der wäßrigen Am­ moniaklösung aufgelöst und wird manchmal stark ausgeschnitten bzw. entfernt, wie in Fig. 37 gezeigt ist. Als eine Folge konnte der Kontaktwiderstand zwischen der Bitleitung 135 und der fül­ lenden Schicht 130 erhöht werden oder eine gute elektrische Ver­ bindung konnte nicht ausgebildet werden, wegen einer Unterbre­ chung.

Ein anderes Reinigungsmittel ist das oben beschriebene, auf Amin basierende organische Reinigungsmittel. Das Reinigungsmittel, das ein organisches Lösungsmittel enthält, enthält eine relativ große Menge einer Metallverunreinigung, wegen des Herstellungs­ verfahrens. Insbesondere liegt in einer anorganischen Reini­ gungslösung, wie beispielsweise SPM oder APM, die Metallverun­ reinigung, wie beispielsweise Natrium (Na) und Eisen (Fe) auf einem Niveau von 1 ppb oder niedriger, während in einem auf Amin basierenden organischen Reinigungsmittel die Metallverunreini­ gung auf einem Niveau ungefähr in dem Bereich von mehreren 10 bis mehreren 100 ppb liegt.

Ähnlich zu der ersten der Anmelderin bekannten Technik diffun­ diert, wenn ein auf Amin basierendes Reinigungsmittel in dem Schritt des Bildens einer Aluminiumverbindung benutzt wird, die auf der Oberfläche der Verbindungen oder dergleichen anhaftende Metallverunreinigung nicht einfach zu Elementen, wie beispiels­ weise Transistoren, die in einer niedrigeren Höhe bzw. auf einem niedrigeren Niveau positioniert sind, wegen einer unterhalb lie­ genden Metallschicht 112, die eine Titanlegierung enthält.

Weiterhin erreicht, falls das auf Amin basierende organische Reinigungsmittel in dem Schritt des Bildens einer Bitleitung be­ nutzt wird, die anhaftende Metallverunreinigung einfach Elemente wie beispielsweise Transistoren, und verschlechtert die Eigen­ schaften der Elemente (Bauelemente), weil die Bitleitung näher zu den Transistoren als zu der Aluminiumverbindung angeordnet ist. Als eine Folge kann das auf Amin basierende organische Rei­ nigungsmittel benutzt werden, um den Resistrückstand 136a, der auf der Bitleitung 135 oder dergleichen anhaftet, zu entfernen.

Als ein anderes Beispiel kann das Reinigungsmittel, das in der oben beschriebenen Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59- 5670 offenbart ist, benutzt werden. Es wurde gefunden, daß die­ ses Reinigungsmittel einen geringen Reinigungseffekt besaß und der Resistrückstand 136a nicht ausreichend entfernt werden konn­ te.

Wie oben beschreiben wird gemäß der zweiten, der Anmelderin be­ kannten Technik, wenn der Resistrückstand 136a entfernt werden soll unter Verwenden eines der Anmelderin bekannten Reinigungs­ mittels, die füllende Schicht 130, die Polysilizium aufweist, manchmal in dem Reinigungsmittel im Falle der grenzenlosen Ver­ bindung aufgelöst. Als eine Folge wird der Kontaktwiderstand zwischen der Bitleitung 135 und der füllenden Schicht 130 manch­ mal angehoben oder eine Unterbrechung ist die Folge. Abhängig von der Art des benutzten Reinigungsmittels konnte der Re­ sistrückstand 136a nicht ausreichend entfernt werden.

Nachteile im Zusammenhang mit der dritten, der Anmelderin be­ kannten Technik werden nun beschrieben werden. Wie in Fig. 38 gezeigt ist, haftet nach dem Entfernen des Resistmusters 152, das zum Bilden eines Verbindungslochs 150 in einer Zwischen­ schicht-Isolierschicht 148 benutzt wird, der Resistrückstand 152a an der Seitenwand des Verbindungslochs 150 oder an der Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 146, die an dem Boden des Verbindungslochs 150 freigelegt ist, an. Der Resistrückstand 152a wird durch ein vorgeschriebenes Reinigungsmittel entfernt.

Als ein Beispiel eines derartigen Reinigungsmittels kann das oben beschriebene, auf Amin basierende organische Reinigungsmit­ tel verwendet werden. Wie in Fig. 39 gezeigt ist, löste dieses auf Amin basierende organische Reinigungsmittel eine Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 146, die an dem Boden des Verbin­ dungslochs 150 freigelegt ist, auf.

Ein zweiter Verbindungsgraben (nicht gezeigt) wird in der Zwi­ schenschicht-Isolierschicht 148 gebildet, um eine zweite Verbin­ dungsschicht (nicht gezeigt) zu bilden. Während des Entfernens des Resistrückstands in diesem Schritt löste das Reinigungsmit­ tel, daß in das Verbindungsloch 150 kam, die Oberfläche der er­ sten Verbindungsschicht 146, die an dem Boden freigelegt wurde, auf.

Als eine Folge wird, wie in Fig. 40 gezeigt ist, die erste Ver­ bindungsschicht 146 verringert, der Kontaktwiderstand zwischen der zweiten Verbindungsschicht 160 und der ersten Verbindungs­ schicht 146 wird erhöht oder eine gute elektrische Verbindung zwischen der ersten Verbindungsschicht 146 und der zweiten Ver­ bindungsschicht 160 kann manchmal nicht ausgebildet werden, we­ gen einer Unterbrechung.

Als ein anderes Beispiel des Reinigungsmittels kann das durch die zuvor erwähnte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 59-5670 offenbarte Mittel verwendet werden. Es wurde jedoch gefunden, daß das Resist 152a oder dergleichen nicht ausreichend entfernt werden konnte unter Verwenden dieses Reinigungsmittels.

Wie oben beschrieben wird gemäß der dritten, der Anmelderin be­ kannten Technik die erste Verbindungsschicht 146 manchmal in ei­ nem Reinigungsmittel aufgelöst, wenn der Resistrückstand 152a entfernt werden soll mit einem derartigen Reinigungsmittel. Ab­ hängig von der Art des benutzten Reinigungsmittels, konnte der Resistrückstand 152a nicht ausreichend entfernt werden.

Wie oben beschrieben wurde gemäß der ersten und der zweiten, der Anmelderin bekannten Technik, falls eine obere Oberfläche einer Schicht, die ein Verbindungsloch füllt, durch grenzenlose Ver­ bindung freigelegt wurde, die freigelegte Oberfläche manchmal in einem der Anmelderin bekannten Reinigungsmittel gelöst, wenn der Resistrückstand entfernt wurde. Gemäß der dritten, der Anmelde­ rin bekannten Technik löst sich eine Verbindungsschicht, die auf einem Halbleitersubstrat 102 gebildet ist, manchmal in einem der Anmelderin bekannten Reinigungsmittel auf.

Als eine Folge steigt der Kontaktwiderstand zwischen einer Ver­ bindungsschicht und einer füllenden Schicht an oder eine gute elektrische Verbindung wird nicht ausgebildet, wegen einer Un­ terbrechung oder dergleichen. Abhängig von der Art des benutzten Reinigungsmittels kann der Resistrückstand nicht ausreichend entfernt werden.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Lösung der oben beschriebenen Nachteile, und es ist Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, ein Reinigungsmittel anzugeben, welches erlaubt, daß ein Resistrückstand auf sichere Weise entfernt wird, ohne ein füllende Schicht oder eine Verbindungsschicht aufzulösen, sogar wenn eine grenzenlose Verbindung verwendet wird, und ein Verfah­ ren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung anzugeben, das den Schritt des Entfernens eines Resistrückstands unter Verwen­ den eines derartigen Reinigungsmittels aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein wäßriges Reinigungsmittel nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 9.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Ein Reinigungsmittel gemäß eines Aspektes der vorliegenden Er­ findung ist ein wäßriges Reinigungsmittel, das kondensiertes bzw. verdichtetes Ammoniumphosphat als einen Hauptbestandteil, Harnstoff oder eine modifizierte Komponente bzw. eine modifi­ zierte Form von Harnstoff als ein Zusatzmittel und eine Säure aufweist. Die Wasserstoffionenkonzentration beträgt nicht weni­ ger als 10^-4 mol/l.

Mit diesem Reinigungsmittel beträgt die Wasserstoffionenkonzen­ tration nicht weniger als 10^-4 mol/l, in anderen Worten beträgt der pH des Reinigungsmittels nicht mehr als 4. Daher wird ein Resistrückstand, der auf der Oberfläche einer leitenden Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat freigelegt ist, anhaftet, auf si­ chere Weise entfernt, ohne die leitende Schicht in dem Reini­ gungsmittel wesentlich aufzulösen.

Die Wasserstoffionenkonzentration beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10^-2 Mol/l.

In diesem Fall beträgt der pH des Reinigungsmittels nicht weni­ ger als 2. Falls die leitende Schicht, die auf dem Halbleiter­ substrat freigelegt ist, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthält, wird die leitende Schicht wahrscheinlicher in dem Rei­ nigungsmittel mit einem pH von weniger als 2 aufgelöst. Deshalb liegt der pH des Reinigungsmittels vorzugsweise in dem Bereich von 2 bis 4.

Die Säure ist vorzugsweise Phosphorsäure oder Orthophosphorsäu­ re.

In diesem Fall wird die Säure als ein Mittel zum Einstellen bzw. Angleichen des pH des Reinigungsmittels hinzugefügt. Die Säure kann Salpetersäure oder Schwefelsäure sein, aber in Hinblick auf den Reinigungseffekt und die Löslichkeit der leitenden Schicht wird Phosphorsäure oder Orthophosphorsäure bevorzugt.

Auch liegt vorzugsweise der Grad der Polymerisation des verdich­ teten Ammoniumphosphats in dem Bereich von 2 bis 150.

Der Grund dafür ist, falls der Grad der Polymerisation des kon­ densierten Ammoniumphosphats 150 überschreitet, daß das verdich­ tete Ammoniumphosphat eher als Schlamm gebildet wird, als sogar bei einer Flüssigkeitstemperatur von 90° oder mehr aufgelöst zu werden, und deshalb wird der Reinigungseffekt verringert. Wei­ terhin kann, falls der Grad der Polymerisation kleiner als 2 ist und eine leitende Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat frei­ gelegt werden soll, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung auf­ weist, das Aluminium einfacher aufgelöst werden.

Die modifizierte Komponente von Harnstoff ist vorzugsweise Biu­ ret oder Triuret.

Diese dienen als ein Puffer zum Unterdrücken bzw. Einschränken, daß eine leitende Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat frei­ gelegt ist, durch das verdichtete Ammoniumphosphat aufgelöst wird.

Das Gewichtsverhältnis des verdichteten Ammoniumphosphats und des Harnstoffs oder der modifizierten Harnstoffkomponente liegt vorzugsweise in dem Bereich 1 : 1 zu 10 : 1.

Der Grund dafür ist, daß, falls Harnstoff oder die modifizierte Harnstoffkomponente in einem Verhältnis hinzugefügt ist, daß 1 : 1 überschreitet, der Reinigungseffekt verringert wird. Weiterhin wird, falls der Harnstoff oder die modifizierte Harnstoffkompo­ nente in einem Verhältnis weniger als 10 : 1 hinzugefügt ist, der Effekt des verdichteten Ammoniumphosphats zum Einschränken, daß die leitende Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat freigelegt ist, aufgelöst wird, verringert, so daß die leitende Schicht wahrscheinlicher aufgelöst wird.

Die Konzentration des verdichteten Ammoniumphosphats liegt vor­ zugsweise in dem Bereich 1 Gew.-% bis 40 Gew.-% relativ zu dem gesamten Reinigungsmittel.

Der Grund dafür ist, daß, falls die Konzentration des verdichte­ ten Ammoniumphosphats weniger als 1 Gew.-% beträgt, der Effekt des Entfernens des Resistrückstands verringert wird. Weiterhin ist es physikalisch unmöglich, die Konzentration des verdichte­ ten Ammoniumphosphats auf ein Niveau höher als 40 Gew.-% in der Herstellung anzuheben.

Das Reinigungsmittel weist ferner vorzugsweise einen oberflä­ chenaktiven Stoff auf.

Falls die leitende Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat frei­ gelegt ist, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweist, schränkt das Hinzufügen eines oberflächenaktiven Stoffes ein, daß das Aluminium oder die Aluminiumlegierung in dem Reinigungs­ mittel aufgelöst wird. Falls die leitende Schicht Wolfram auf­ weist, kann durch die Wirkung der oberflächenaktiven Stoffes eingeschränkt werden, daß das Wolfram aufgelöst wird.

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist den Schritt des Entfernens eines Rückstandes auf. In dem Schritt des Entfernens eines Rückstandes kann ein Photoresistrückstand, der auf der Oberfläche der leitenden Schicht mindestens auf dem Halbleitersubstrat verbleibt, entfernt werden, unter Verwenden eines Reinigungsmittels, das verdichtetes Ammoniumphosphat als einen Hauptbestandteil, Harnstoff oder eine modifizierte Kompo­ nente von Harnstoff als ein Zusatzmittel und eine Säure auf­ weist. Das Reinigungsmittel besitzt eine Wasserstoffionenkonzen­ tration von mindestens 10^-4 Mol/l.

Gemäß dieses Verfahrens kann, da die Wasserstoffkonzentration des Reinigungsmittels mindestens 10^-4 mol/l beträgt, in anderen Worten, der pH des Reinigungsmittels höchstens 4 beträgt, der Resistrückstand auf sichere Weise entfernt werden, ohne die lei­ tende Schicht in dem Reinigungsmittel wesentlich aufzulösen.

Die leitende Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat freigelegt ist, weist vorzugsweise Wolfram, eine Wolframlegierung, Alumini­ um, eine Aluminiumlegierung, Kupfer, und/oder eine Kupferlegie­ rung auf.

Das Verfahren enthält vorzugsweise vor dem Schritt des Entfer­ nens des Rückstands, die Schritte des Bildens einer leitenden Schicht auf einem Halbleitersubstrat, Bilden einer Isolier­ schicht auf dem Halbleitersubstrat zum Bedecken der leitenden Schicht, Bilden einer Resistmusters auf der Isolierschicht, Bil­ den eines Verbindungslochs zum Freilegen einer Oberfläche der leitenden Schicht durch Ätzen der Isolierschicht unter Verwenden des Resistmusters als eine Maske, und Entfernen des Resistmu­ sters auf, und der Schritt des Entfernens des Resistrückstands wird ausgeführt unmittelbar nach dem Schritt des Entfernens des Resistmusters.

In diesem Verfahren kann ein Resistrückstand, der auf der Sei­ tenoberfläche oder auf der Oberfläche der leitenden Schicht, die an dem Boden des Verbindungslochs freigelegt ist, auf sichere Weise entfernt werden, ohne die leitende Schicht in dem Reini­ gungsmittel wesentlich aufzulösen.

Vor dem Schritt des Entfernens des Rückstands weist das Verfah­ ren vorzugsweise die Schritte des Bildens einer Isolierschicht auf dem Halbleitersubstrat, Bilden einer Öffnung in der Isolier­ schicht, Bilden eines füllenden Leiters zum Füllen der Öffnung, Bilden einer Schicht, die eine Verbindungsschicht werden soll, auf der Isolierschicht, Bilden eines Resistmusters auf der Schicht, die eine Verbindungsschicht werden soll, Ätzen der Schicht, die eine Verbindungsschicht werden soll, unter Verwen­ den des Resistmusters als eine Maske, um eine Verbindungsschicht zu bilden, die mit dem füllenden Leiter verbunden werden soll, und Entfernen des Resistmusters auf. Der Schritt des Entfernens des Rückstands wird unmittelbar nach dem Schritt des Entfernens des Resistmusters ausgeführt, und die leitende Schicht weist die Verbindungsschicht und den füllenden Leiter auf.

In diesem Verfahren wird die Verbindungsschicht grenzenlos und der Resistrückstand kann sicher entfernt werden, ohne die Ver­ bindungsschicht und dem füllenden Leiter in dem Reinigungsmittel wesentlich aufzulösen, sogar, falls ein Teil der oberen Oberflä­ che des füllenden Leiters freigelegt wird. Als eine Folge kann verhindert werden, daß der Kontaktwiderstand zwischen der Ver­ bindungsschicht und dem füllenden Leiter ansteigt oder eine Un­ terbrechung kann verhindert werden.

Der füllende Leiter enthält vorzugsweise Wolfram, und die Ver­ bindungsschicht enthält Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.

In diesem Verfahren kann der Resistrückstand sicher entfernt werden, ohne das Wolfram, das Aluminium oder die Aluminiumlegie­ rung in dem Reinigungsmittel wesentlich aufzulösen. Als eine Folge kann verhindert werden, daß der Kontaktwiderstand zwischen dem füllenden Leiter und der Verbindungsschicht ansteigt oder eine Unterbrechung kann verhindert werden.

Die Wasserstoffionenkonzentration des Reinigungsmittels beträgt höchstens 10^-2 mol/l.

Falls die leitende Schicht Aluminium oder eine Aluminiumlegie­ rung aufweist, und die Wasserstoffionenkonzentration des Reini­ gungsmittels höchstens 10^-2 mol/l beträgt, in anderen Worten, falls der pH des Reinigungsmittels mindestens 2 (und höchstens 4) beträgt, kann eingeschränkt werden, daß das Aluminium und die Aluminiumlegierung in dem Reinigungsmittel aufgelöst wird.

Ferner kann, da das Reinigungsmittel einen oberflächenaktiven Stoff enthält, eingeschränkt werden, daß das Aluminium oder die Aluminiumlegierung in dem Reinigungsmittel aufgelöst wird.

Falls die leitende Schicht Aluminium oder eine Aluminiumlegie­ rung aufweist, liegt die Temperatur des Reinigungsmittels wün­ schenswerterweise in dem Bereich 20°C bis 65°C. Der Grund dafür ist, daß, falls die Temperatur des Reinigungsmittels niedriger ist als 20°C, die Fähigkeit zum Entfernen des Resistrückstands niedrig ist. Weiterhin wird, falls die Temperatur des Reini­ gungsmittels höher als 65°C ist, das Aluminium oder die Alumini­ umlegierung einfacher in dem Reinigungsmittel aufgelöst.

Falls die leitende Schicht nicht Aluminium oder eine Aluminium­ legierung enthält, befindet sich die Temperatur des Reinigungs­ mittels in dem Bereich von 40°C bis 100°C.

Der Grund dafür ist, daß, falls die Temperatur des Reinigungs­ mittels niedriger ist als 40°C, die Fähigkeit zum Entfernen des Resistrückstands verringert wird. Weiterhin verdampft, falls die Temperatur des Reinigungsmittels höher ist als 100°C, das Reini­ gungsmittel aktiver und kann nicht länger benutzt werden.

In dem Schritt des Entfernens des Rückstands wird das Halblei­ tersubstrat vorzugsweise in das Reinigungsmittel eingetaucht oder das Reinigungsmittel wird vorzugsweise auf das Halbleiter­ substrat geblasen.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der beilegenden Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Schritts in einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ge­ mäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2-8 Ansichten von Schritten, die dem in Fig. 1 ge­ zeigten Schritt gemäß der ersten Ausführungs­ form folgen;

Fig. 9 ein Diagramm der stabilen Bereiche verschiede­ ner Verbindungen durch eine Reaktion, auf der Basis des pH und des Oxidations-Reduktions- Potentials in einem Wolfram-Wasser-System;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungs­ form;

Fig. 11-15 Querschnittsansichten von Schritten, die dem in Fig. 10 gezeigten Schritt gemäß der zweiten Ausführungsform folgen;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungs­ form;

Fig. 17-25 Querschnittsansichten von Schritten, die dem in Fig. 16 gezeigten Schritt gemäß der dritten Ausführungsform folgen;

Fig. 26 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung gemäß einer ersten, der Anmelderin bekannten Technik;

Fig. 27 eine Querschnittsansicht eines Schrittes, die dem in Fig. 26 gezeigten Schritt folgen;

Fig. 28 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung gemäß einer zweiten, der Anmelde­ rin bekannten Technik;

Fig. 29 eine Querschnittsansicht eines Schritts, der dem in Fig. 28 gezeigten Schritt folgt;

Fig. 30 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung gemäß einer dritten, der Anmelde­ rin bekannten Technik;

Fig. 31 eine Querschnittsansicht eines Schritts, der dem in Fig. 30 gezeigten Schritt folgt;

Fig. 32 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung für die Benutzung in der Darstel­ lung von Problemen, die mit der ersten, der Anmelderin bekannten Technik zusammenhängen;

Fig. 33 u. 34 Querschnittsansichten von Schritten, die dem in Fig. 32 gezeigten Schritt folgen;

Fig. 35 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung für die Benutzung in der Darstel­ lung von Problemen, die der zweiten, der An­ melderin bekannten Technik zusammenhängen;

Fig. 36 u. 37 Querschnittsansichten von Schritten, die dem in Fig. 35 gezeigten Schritt folgen;

Fig. 38 eine Querschnittsansicht eines Schritts in ei­ nem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter­ vorrichtung für die Benutzung in der Darstel­ lung von Problemen, die mit der dritten, der Anmelderin bekannten Technik zusammenhängen; und

Fig. 39 u. 40 Querschnittsansichten von Schritten, die dem in Fig. 38 gezeigten Schritt folgen.

Erste Ausführungsform

Ein Reinigungsmittel gemäß einer ersten Ausführungsform und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Ver­ wenden des Reinigungsmittels wird nun beschrieben. Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen; eine unterhalb liegende Zwischenschicht- Isolierschicht 4, die eine Siliziumoxidschicht oder dergleichen aufweist, wird durch CVD oder dergleichen auf einem Silizium­ substrat 2 gebildet. Eine metallische Schicht (nicht gezeigt), die Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder dergleichen aufweist und eine erste Verbindungsschicht wird, wird auf der unterhalb liegenden Zwischenschicht-Isolierschicht 4 zum Beispiel durch Sputtern gebildet. Ein Resistmuster (nicht gezeigt) wird auf der Metallschicht gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters als eine Maske wird die Metallschicht einem reaktiven Ionenätzen (Trockenätzen) zum Bilden einer ersten Verbindungsschicht 6 un­ terzogen, gefolgt von Entfernen des Resistmusters.

Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen; eine Zwischenschicht- Isolierschicht 8, die eine Siliziumoxidschicht oder dergleichen aufweist, wird durch CVD oder dergleichen auf der unterhalb lie­ genden Isolierschicht 4 zum Bedecken der ersten Verbindungs­ schicht 6 gebildet.

Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen; ein Resistmuster (nicht ge­ zeigt) wird auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 8 gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters als eine Maske wird die Zwi­ schenschicht-Isolierschicht 8 einem reaktiven Ionenätzen zum Bilden eines Verbindungslochs 10 zum Freilegen einer Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 6 unterzogen, gefolgt von Entfer­ nen des Resistmusters.

Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen; eine untere Metallschicht 12, die eine Titanlegierung, wie beispielsweise Titannitrid auf­ weist, wird auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 8 durch Sput­ tern zum Bedecken der freigelegten Oberfläche der ersten Verbin­ dungsschicht 6 und der Seitenoberfläche des Verbindungslochs 10 gebildet. Eine Wolframschicht (nicht gezeigt) wird auf der unte­ ren Metallschicht 12 zum Füllen des Verbindungslochs 20 durch CVD gebildet. Die Wolframschicht wird vollständig zurückgeätzt, um eine füllende Metallschicht 14 zu bilden, wobei die Wolfram­ schicht nur in dem Verbindungsloch 10 verbleibt.

Es wird auf Fig. 5 Bezug genommen; eine Zwischenmetallschicht 16, die Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder dergleichen auf­ weist, wird zum Bedecken der unterhalb liegenden Metallschicht 12 und der füllenden Metallschicht 14 durch Sputtern gebildet. Es wird auf Fig. 6 Bezug genommen; ein Resistmuster 22 wird auf einer oberen Metallschicht 18 gebildet. Unter Verwenden des Re­ sistmusters 22 als eine Maske werden die obere Metallschicht 18, die Zwischenmetallschicht 16 und die untere Metallschicht 12 ei­ nem reaktiven Ionenätzen unterzogen, um eine Oberfläche der Zwi­ schenschicht-Isolierschicht 8 freizulegen. Auf diese Weise wird eine zweite Verbindungsschicht 20, welche die obere Metall­ schicht 18, die Zwischenmetallschicht 16 und die unterhalb lie­ gende Metallschicht 12 aufweist, gebildet.

Es wird darauf hingewiesen, daß in diesem Schritt angenommen wird, daß eine Fehlausrichtung beim Bilden des Resistmusters 22 verursacht, daß die Verbindungsschicht 20 eine grenzenlose Ver­ bindung ist. Deshalb, wird ein Teil der oberen Oberfläche der füllenden Metallschicht 14 freigelegt.

Es wird auf Fig. 7 Bezug genommen, ein Gas, das Sauerstoff ent­ hält, wird in ein Plasma überführt bzw. zu einem Plasma gemacht und das Siliziumsubstrat 2 wird der Plasmaatmosphäre ausgesetzt, um das Resist 22 zu entfernen. Nach dem Entfernen des Resists 22 haftet ein Resistrückstand 22a an der Oberfläche der zweiten Verbindungsschicht 20 und der Oberfläche der füllenden Metall­ schicht 14 an.

Der Resistrückstand 22a wird unter Verwenden eines Reinigungs­ mittels entfernt, das kondensiertes bzw. verdichtetes Ammonium­ phosphat als eine Hauptkomponente, Harnstoff oder eine modif­ zierte Komponente bzw. Form von Harnstoff als ein Zusatzmittel und eine Säure enthält, und die Wasserstoffionenkonzentration des Reinigungsmittels beträgt mindestens 10^-4 mol/l, in anderen Worten, der pH beträgt höchstens 4.

Wie im Detail beschrieben werden wird, wird, da der pH des Rei­ nigungsmittels höchstens 4 beträgt, der Resistrückstand 22a auf sichere Weise entfernt, ohne die füllende Metallschicht 14, die Wolfram aufweist, in dem Reinigungsmittel wesentlich aufzulösen. Der pH des Reinigungsmittels liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4, so daß der Resistrückstand 22a auf sichere Weise entfernt werden kann, ohne die zweite Verbindungsschicht 20, die Alumini­ um, eine Aluminiumlegierung oder dergleichen aufweist, in dem Reinigungsmittel wesentlich aufzulösen.

Auf diese Weise kann, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine Viel­ schicht-Verbindungsstruktur mit einer ersten und einer zweiten Verbindungsschicht 6 und 20 in der Halbleitervorrichtung gebil­ det werden.

Wie oben beschrieben löst in dem Schritt des Entfernens des Re­ sistrückstands 22a, der in Fig. 7 gezeigt ist, das Reinigungs­ mittel die freigelegte füllende Metallschicht 14, welche Wolfram aufweist, nicht wesentlich auf, was nun im Detail beschrieben werden wird.

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Reaktion von Wolfram und Wasser in einer wäßrigen Lösung in einem W-H₂O-System und dem stabilen Bereich verschiedener Verbindungen auf der Basis des pH und des Oxidations-Reduktions-Potentials zeigt (S. Bothra, H. Sur und V. Liang, "A New Failure Mechanism by corrosion of Tungsten in a Tungsten Plug Process" in IEEE Internation Reliability Physics Symposium Proceedings, 1998, S. 150-156).

In dem Fall des Reinigungsmittels und des füllenden Metalls wird angenommen, daß das Oxidations-Reduktions-Potential in der Achse der Ordinaten im wesentlichen dem Potential der füllenden Me­ tallschicht 14 entspricht. Das Potential der füllenden Metall­ schicht 14 wird erzeugt, weil eine Oberfläche der füllenden Me­ tallschicht 14 der Plasmaatmosphäre, die Sauerstoff enthält, ausgesetzt ist.

Der Mechanismus der Erzeugung des Potentials wird beschrieben werden. Durch die Entfernung des Resistmusters 22 wird eine freigelegte Oberfläche der zweiten Verbindungsschicht und der füllenden Metallschicht 14 der Plasmaatmosphäre des Gases, das Sauerstoff enthält, ausgesetzt. Es gibt Sauerstoffradikale in der Plasmaatmosphäre. Das Sauerstoffradikal ist sehr reaktiv, Sauerstoff hat eine hohe Elektronegativität und deshalb ziehen sie, falls Sauerstoffradikale die Oberfläche der zweiten Verbin­ dungsschicht 20 berühren, auf einfache Weise Elektronen von der zweiten Verbindungsschicht 20 ab. Als eine Folge wird die zweite Verbindungsschicht 20 positiv geladen. Auf diese Weise wird ein positives Potential in der füllenden Metallschicht 14, die mit der zweiten Verbindungsschicht 20 verbunden ist, erzeugt. Des Oxidation-Reduktions-Potential wird im folgenden einfach "Potential" genannt.

Es wird auf Fig. 9 Bezug genommen; in dem Bereich, in dem der pH des Reinigungsmittels mehr als 4 beträgt und das Potential posi­ tiv ist, wird angenommen, daß Wolfram sich in dem Reinigungsmit­ tel in der Form WO₄ ^-2 löst. Weiterhin wird angenommen, daß in dem Bereich, in dem das Potential positiv ist und der pH des Reinigungsmittels nicht mehr als 4 beträgt, ein Oxid wie bei­ spielsweise WO₂, WO₃ und W₂O₃ (Nichtleiter) auf der Oberfläche des Wolfram gebildet wird und das Wolfram sich nicht löst. In dem Bereich, in dem das Potential negativ ist und relativ nied­ rig ist, liegt Wolfram in der Form von Wolfram vor und löst sich nicht in dem Reinigungsmittel ungeachtet des pH.

Deshalb löst, da der pH des Reinigungsmittels nicht mehr als 4 beträgt, falls die füllende Metallschicht 14 positiv geladen ist, die füllende Metallschicht 14, die Wolfram aufweist, sich nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel.

Weiterhin wird zum Zwecke des Vergleichs das Reinigungsmittel, das durch die erste, in der Beschreibungseinleitung beschriebene Technik verwendet wird, beschrieben werden. Das auf Amin basie­ rende organische Reinigungsmittel besitzt einen pH von minde­ stens 10. Der pH eines anorganischen Reinigungsmittels, das kon­ densiertes Ammoniumphosphat als einen Hauptbestandteil enthält, liegt in dem Bereich von 6,5 bis 7,5. Der pH des Reinigungsmit­ tels ist größer als 4. Als eine Folge löst sich, wie von Fig. 9 ersichtlich ist, in dem Bereich, in dem der pH größer ist als 4 und das Potential positiv ist, die füllende Metallschicht, die Wolfram aufweist, in dem in der Beschreibungseinleitung be­ schriebenen Reinigungsmittel.

Die zweite Verbindungsschicht 20 weist Aluminium und eine Alumi­ niumlegierung auf. Falls der pH des Reinigungsmittels kleiner als 2 ist, wird das Aluminium oder dergleichen einfacher aufge­ löst, und deshalb liegt der pH des Reinigungsmittels erwünsch­ terweise in dem Bereich von 2 bis 4.

Eine Säure, die als ein Einstellungsmittel zum Einstellen des pH hinzugefügt wird, kann Salpetersäure oder Schwefelsäure sein, aber vorzugsweise Phosphorsäure, insbesondere Ortophosphorsäure im Hinblick auf den Reinigungseffekt oder auf das Auflösen von Verbindungsmaterialien.

Der Grad der Polymerisation kondensierten Ammoniumphosphats, das in dem Reinigungsmittel enthalten ist, liegt erwünschterweise in dem Bereich von 2 bis 150. Der Grund dafür ist, falls der Grad der Polymerisation kondensierten Ammoniumphosphats größer ist als 150, das kondensierte Ammoniumphosphat sich nicht auflöst, sogar bei einer Flüssigkeitstemperatur von nicht weniger als 90°C und wird in Schlamm umgewandelt, was den Reinigungseffekt verringert.

Weiterhin löst sich, falls der Grad der Polymerisation kleiner ist als 2, das Aluminium oder die Aluminiumlegierung, die die zweite Verbindungsschicht 20 bilden, einfacher auf.

Als die modifizierte Komponente von Harnstoff, die als Zusatzmit­ tel hinzugefügt wird, ist Biuret (H₂NCONHCONH₂) oder Triuret (H₂NCONHCONHCONH₂) erwünscht. Es wird darauf hingewiesen, daß das hier benutzte Zusatzmittel eine Substanz ist, die die Wir­ kung hat, die Auflösung des Verbindungsmaterials, das die Ver­ bindungsschicht bildet, in dem Reinigungsmittel zu verzögern.

Das Verhältnis des kondensierten Ammoniumphosphats und des Harn­ stoffs oder der modifizierten Komponente liegt erwünschterweise in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von 1 : 1 bis 10 : 1. Der Grund dafür ist, daß, falls der Harnstoff oder die modifizierte Komponente in einem Verhältnis hinzugefügt wird, daß das Ge­ wichtsverhältnis von 1 : 1 übersteigt, der Reinigungseffekt ver­ ringert wird.

Falls der Harnstoff oder die modifizierte Komponente davon in ei­ nem Verhältnis weniger als das Gewichtsverhältnis von 10 : 1 hin­ zugefügt wird, wird der Effekt als das Zusatzmittel verringert, und das Verbindungsmaterial, das die Verbindungsschicht bildet, kann sich einfacher in dem Reinigungsmittel auflösen.

Die Konzentration des kondensierten Ammoniumphosphats liegt vor­ zugsweise in dem Bereich von 1 Gew.-% bis 40 Gew.-% relativ zu dem gesamten Reinigungsmittel. Der Grund dafür ist, daß falls die Konzentration des kondensierten Ammoniumphosphats weniger beträgt als 1 Gew.-%, der Effekt des Entfernens des Resistrück­ stands verringert wird.

Weiterhin kann die Konzentration des kondensierten Ammoniumphos­ phats nicht physikalisch auf ein höheres Niveau als 40 Gew.-% angehoben werden.

Wie oben beschrieben kann, da die zweite Verbindungsschicht 20 Aluminium oder dergleichen enthält, das Hinzufügen eines ober­ flächenaktiven Stoffes zu dem Reinigungsmittel das Aluminium da­ von zurückhalten, sich in dem Reinigungsmittel aufzulösen, bzw. seine Auflösung einschränken. Das Hinzufügen eines oberflächen­ aktiven Stoffes verbessert den Effekt des Entfernens des Re­ sistrückstands, und die füllende Metallschicht 14, die Wolfram aufweist, kann davon abgehalten werden, sich in dem Reinigungs­ mittel aufzulösen.

Es wird darauf hingewiesen, daß, falls die Menge des oberflä­ chenaktiven Mittels, das zu dem Reinigungsmittel hinzugefügt ist, relativ groß ist, das oberflächenaktive Mittel sich nicht gut auflösen kann und im Hinblick auf die Umwelt, in anderen Worten in Hinblick auf die Müllbeseitigung unerwünscht sein kann, und deshalb besitzt das oberflächenaktive Mittel vorzugs­ weise eine Konzentration von nicht mehr als 500 ppm.

Als ein Verfahren zum Entfernen des Resistrückstands 22a mit dem vorliegenden Reinigungsmittel, kann das Siliziumsubstrat 2 in das Reinigungsmittel eingetaucht werden, und das Reinigungsmit­ tel kann auf das Siliziumsubstrat 2 gesprüht werden.

Ferner liegt die Temperatur des Reinigungsmittels zu der Zeit vorzugsweise in dem Bereich von 20°C bis 65°C. Der Grund dafür liegt darin, daß bei Temperaturen niedriger als 20°C der Effekt des Entfernens des Resistrückstands 22a klein ist. Weiterhin kann bei Temperaturen höher als 65°C die zweite Verbindungs­ schicht 20, die Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweist, einfacher in dem Reinigungsmittel aufgelöst werden.

Wie im vorangegangenen wird, unter Verwenden des Reinigungsmit­ tels in dem Schritt des Entfernens des Resistrückstands, falls ein Teil der Oberfläche der füllenden Metallschicht 40 freige­ legt wird, weil eine grenzenlose Verbindung erzeugt wird, die füllende Metallschicht 14 oder die zweite Verbindungsschicht 20 sich nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel auflösen. Als eine Folge kann verhindert werden, daß der Kontaktwiderstand zwischen der zweiten Verbindungsschicht 20 und der füllenden Metall­ schicht 14 ansteigt oder eine Unterbrechung kann verhindert wer­ den.

In dieser Ausführungsform wird der Resistrückstand mit dem Rei­ nigungsmittel in dem in Fig. 7 gezeigten Schritt entfernt. Al­ ternativ kann, nachdem ein Resistmuster zum Bilden des Verbin­ dungslochs 10 entfernt ist, das Reinigungsmittel benutzt werden, um den Resistrückstand, der an der Oberfläche der ersten Verbin­ dungsschicht 6, die auf der Seitenoberfläche oder auf dem Boden des Verbindungslochs 10 freigelegt ist, anhaftet, in dem in Fig. 3 gezeigten zu entfernen.

Auch in diesem Fall kann das Reinigungsmittel auf sichere Weise den Resistrückstand entfernen, ohne die erste Verbindungsschicht 6, die Aluminium enthält und an dem Boden des Verbindungslochs 10 freigelegt ist, wesentlich aufzulösen.

Zweite Ausführungsform

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwenden eines Reinigungsmittels wird nun beschrieben werden. Das Reinigungsmittel gemäß dieser Ausführungsform ist dasselbe wie das Reinigungsmittel gemäß der ersten Ausführungsform.

Es wird auf Fig. 10 Bezug genommen, eine Zwischenschicht- Isolierschicht 26, die Siliziumoxid oder dergleichen aufweist, wird durch CVD auf einem Siliziumsubstrat 2 gebildet. Ein Re­ sistmuster (nicht gezeigt) wird auf der Zwischenschicht- Isolierschicht 26 gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters als eine Maske wird die Zwischenschicht-Isolierschicht 26 einem reaktiven Ionenätzen zum Bilden eines Bitleitungskontaktlochs 28 zum Freilegen einer Oberfläche des Siliziumsubstrats 2 unterzo­ gen.

Es wird auf Fig. 11 Bezug genommen; eine Polysiliziumschicht (nicht gezeigt) wird durch CVD auf der Zwischenschicht- Isolierschicht 26 zum Füllen des Bitleitungskontaktlochs 28 ge­ bildet. Die Polysiliziumschicht wird vollständig zurückgeätzt, um eine füllende Schicht 30 zu bilden, wobei die Polysilizium­ schicht nur in dem Bitleitungskontaktloch 28 verbleibt.

Es wird auf Fig. 12 Bezug genommen; eine untere Metallschicht 32, die eine Titanlegierung, wie beispielsweise Titannitrid, ei­ ne Wolframlegierung oder dergleichen aufweist, wird durch Sput­ tern zum Bedecken der Zwischenschicht-Isolierschicht 26 und der füllenden Schicht 30 gebildet. Eine obere Metallschicht 34, die Wolfram oder dergleichen aufweist, wird auf der unteren Metall­ schicht 32 durch Sputtern gebildet.

Es wird auf Fig. 13 Bezug genommen; ein Resistmuster 36 wird auf der oberen Metallschicht 34 gebildet. Unter Verwenden des Re­ sistmusters 36 als eine Maske wird die obere Metallschicht 34 und die untere Metallschicht 32 einem reaktiven Ionenätzen un­ terzogen, um eine Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 26 freizulegen. Auf diese Weise wird die Bitleitung 35 gebildet.

Es wird angenommen, daß in diesen Schritt eine Fehlausrichtung beim Bilden des Resistmusters 36 verursacht, daß die Bitleitung 35 eine grenzenlose Verbindung ist. Deshalb wird ein Teil der oberen Oberfläche der füllenden Schicht 30 freigelegt.

Es wird auf Fig. 14 Bezug genommen; ein Gas, das Sauerstoff auf­ weist, wird in ein Plasma überführt bzw. umgewandelt, und das Siliziumsubstrat 2 wird der Plasmaatmosphäre ausgesetzt, um das Resistmuster 36 zu entfernen. Nach der Entfernung des Resistmu­ sters 36 haftet das Resistmuster 36a an der Oberfläche der Bit­ leitung 35 oder an der freigelegten Oberfläche der füllenden Schicht 30 an.

Der Resistrückstand 36a wird unter Verwenden des vorliegenden Reinigungsmittels entfernt. Es wurde bestätigt, daß der Re­ sistrückstand auf sichere Weise entfernt wurde und die füllende Schicht 30 nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel aufgelöst wurde, sogar, falls ein Teil der oberen Oberfläche der füllenden Schicht 30 aus Polysilizium durch die grenzenlose Verbindung freigelegt wird.

Auf diese Weise löst sich, wie in Fig. 15 gezeigt, die füllende Schicht 30 nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel auf, und es kann verhindert werden, daß der Kontaktwiderstand zwischen der Bitleitung 35 und der füllenden Schicht 30 ansteigt oder eine Unterbrechung kann verhindert werden.

In der ersten Ausführungsform weist die zweite Verbindungs­ schicht 20 Aluminium oder eine Aluminiumlegierung als ein Ver­ bindungsmaterial auf, während in dieser Ausführungsform die Bit­ leitung 35 Wolfram oder eine Titanlegierung als ein Verbindungs­ material aufweist. Deshalb sind die Komponenten des Resistrück­ stands 36a von dem Resistrückstand 22a in der ersten Ausfüh­ rungsform verschieden.

Als ein Folge muß die untere Grenztemperatur des Reinigungsmit­ tels höher als die untere Grenztemperatur des Reinigungsmittels in der ersten Ausführungsform sein, in anderen Worten, die unte­ re Grenztemperatur muß mindestens 40°C betragen, um den Re­ sistrückstand 36a ausreichend zu entfernen. Weiterhin verdampft, falls die Temperatur des Reinigungsmittels höher als 100°C ist, das Reinigungsmittel aktiver und ist deshalb nicht für den prak­ tischen Gebrauch geeignet.

Deshalb befindet sich in diesem Fall die Temperatur des Reini­ gungsmittels, das zum Entfernen des Resistrückstands 36a benutzt wird, vorzugsweise in dem Bereich von 40°C bis 100°C.

Wie in dem vorhergehenden erlaubt in dem Schritt des Entfernens des Resistrückstands, die Benutzung des Reinigungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung, daß der Resistrückstand 36a sicher entfernt wird und die füllende Schicht 30 und die Bitleitung 35 lösen sich nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel auf, sogar falls die Bitleitung 35 eine grenzenlose Verbindung wird und ein Teil der Oberfläche der füllenden Schicht 30 freigelegt wird. Als eine Folge kann verhindert werden, daß der Kontaktwiderstand zwischen der Bitleitung 35 und der füllenden Schicht 30 ansteigt oder eine Unterbrechung kann verhindert werden.

In dieser Ausführungsform wird der Resistrückstand, der beim Bilden der Bitleitung 35 anhaftet, mit dem Reinigungsmittel ent­ fernt. Alternativ ist das vorliegende Reinigungsmittel in dem Schritt des Entfernens des Resistrückstands, der beim Bilden des Transfergates eines Transistors anhaftet, anwendbar. Wolfram wird für das Transistorgate zum Zwecke des Verringern des Lini­ enwiderstands benutzt, ähnlich zu dem Fall von Bitleitungen. Deshalb werden zu dem Zeitpunkt des Entfernens des Resistrück­ stands Wolfram und Polysilizium freigelegt.

Mit dem vorliegenden Reinigungsmittel löst sich das Transferga­ te, das Wolfram oder Polysilizium aufweist, nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel auf und der Resistrückstand kann sicher entfernt werden.

Zum Beispiel in einem DRAM werden Kontaktlöcher gebildet, um gleichzeitig Oberflächen einer Bitleitung, eines Transfergates, eines Siliziumsubstrats und der Zellenplatte eines Kondensators in einer Zwischenschicht-Isolierschicht, die auf dem Silizium­ substrat gebildet ist, freizulegen, um den Transistor oder Kon­ densator in dem Speicherzellenbereich mit Elementen, die in dem peripheren Schaltungsbereich gebildet sind, zu verbinden.

In diesem Schritt wird an dem Boden jeden Kontaktloches eine Oberfläche der Bitleitung oder des Transfergates, das Wolfram aufweist, freigelegt, und eine Oberfläche der Zellenplatte oder des Siliziumsubstrats, das Silizium aufweist, wird freigelegt. Nach dem Bilden der Kontaktlöcher haftet ein Resistrückstand an der Oberfläche an.

Beim Entfernen des Resistrückstands erlaubt die Benutzung des vorliegenden Reinigungsmittels, daß der Resistrückstand auf si­ chere Weise entfernt wird, und die Bitleitung oder das Transfer­ gate, daß Wolfram aufweist, oder die Zellenplatte oder das Sili­ ziumsubstrat, das Silizium aufweist, lösen sich nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel auf.

Dritte Ausführungsform

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung unter Verwenden eines Reinigungsmittels wird nun beschrieben. Das Rei­ nigungsmittel gemäß dieser Ausführungsform ist dasselbe wie das Reinigungsmittel gemäß der ersten Ausführungsform.

Es wird auf Fig. 16 Bezug genommen; eine unterhalb liegende Zwi­ schenschicht-Isolierschicht 38, die eine Siliziumoxidschicht aufweist, wird auf Siliziumsubstrat 2 durch CVD gebildet. Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 40 wird durch CVD auf der Zwi­ schenschicht-Isolierschicht 38 gebildet. Ein Resistmuster (nicht gezeigt) wird auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 40 durch CVD gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters als eine Maske wird die Zwischenschicht-Isolierschicht 40 einem reaktiven Io­ nenätzen zum Bilden eines ersten Verbindungsgrabens 42 unterzo­ gen.

Es wird auf Fig. 17 Bezug genommen; eine erste untere Metall­ schicht (nicht gezeigt), die eine Titanlegierung aufweist, wird auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 40 oder dergleichen durch Sputtern gebildet. Danach wird eine Metallschicht, die Kupfer enthält (nicht gezeigt) durch Metallisieren bzw. Schichtabschei­ dung oder Sputtern gebildet. Dann werden die Metallschicht und die erste untere Metallschicht einem chemomechanischen Polieren (CMP) unterzogen, um eine erste untere Metallschicht 44 und eine erste Verbindungsschicht 46 in dem ersten Verbindungsgraben 42 zu bilden.

Es wird auf Fig. 18 Bezug genommen; eine Zwischenschicht- Isolierschicht 48 wird auf der ersten Verbindungsschicht 46 und der ersten Zwischenschicht-Isolierschicht 40 durch CVD oder der­ gleichen gebildet. Ein Resistmuster 42 wird auf der Zwischen­ schicht-Isolierschicht 48 gebildet. Unter Verwenden des Re­ sistmusters 52 als eine Maske wird die Zwischenschicht- Isolierschicht 48 einem reaktiven Ionenätzen zum Bilden eines Verbindungslochs 50 zum Freilegen einer Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 46 unterzogen.

Es wird auf Fig. 19 Bezug genommen; ein Gas, das Sauerstoff ent­ hält, wird in ein Plasma überführt, und das Siliziumsubstrat 2 wird der Plasmaatmosphäre ausgesetzt, um das Resistmuster 52 zu entfernen. Nach der Entfernung des Resistmusters 52 haftet der Resistrückstand 52a auf der Seitenoberfläche des Verbindungs­ lochs 50 und auf der Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 46 an.

Es wird auf Fig. 20 Bezug genommen; der Resistrückstand 52a wird unter Verwenden des Reinigungsmittels entfernt. Es wurde bestä­ tigt, daß mit dem Reinigungsmittel der Resistrückstand 52a auf sichere Weise entfernt wurde, ohne die Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 46, die an dem Boden des Verbindungslochs 50 freigelegt ist, in dem Reinigungsmittel aufzulösen.

Es wird auf Fig. 21 Bezug genommen; ein Resistmuster 54 wird auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 48 gebildet. Unter Verwenden des Resistmusters 54 als eine Maske wird die Zwischenschicht- Isolierschicht 48 einem reaktiven Ionenätzens zum Bilden eines zweiten Verbindungsgrabens 56 unterzogen. Es wird auf Fig. 22 Bezug genommen; ein Gas, das Sauerstoff enthält, wird in ein Plasma überführt, und das Siliziumsubstrat 2 wird der Plasmaat­ mosphäre ausgesetzt, um das Resistmusters 54 zu entfernen. Nach der Entfernung des Resistmusters 54 haftet ein Resistrückstand 54a an der Seitenwand oder dergleichen des zweiten Verbindungs­ grabens 56 an.

Es wird auf Fig. 23 Bezug genommen; der Resistrückstand 54a wird unter Verwenden des Reinigungsmittels entfernt. Es wurde bestä­ tigt, daß, wenn das Reinigungsmittel in das Verbindungsloch 50 gerät, die Oberfläche der ersten Verbindungsschicht 46, die an dem Boden des Verbindungslochs 50 freigelegt ist, nicht aufge­ löst wurde in dem Reinigungsmittel und der Resistrückstand 54a wurde sicher entfernt.

Es wird auf Fig. 24 Bezug genommen; eine zweite untere Metall­ schicht 58, die eine Titanlegierung oder dergleichen aufweist, wird auf der Oberfläche des zweiten Verbindungsgrabens 56, der Oberfläche des Verbindungslochs 50, der freigelegten Oberfläche der zweiten Verbindungsschicht 46 und der oberen Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 48 durch Sputtern gebildet. Dann wird eine Metallschicht, die Kupfer aufweist, auf der zweiten unteren Metallschicht 58 durch Metallisieren oder Sputtern ge­ bildet.

Es wird auf Fig. 25 Bezug genommen; die Metallschicht und die zweite untere Metallschicht 58 werden einem chemomechanischen Polieren (CMP) zum Bilden der zweiten Verbindungsschicht 60 in dem zweiten Verbindungsgraben 56 unterzogen.

Auf diese Weise wird in einer Halbleitervorrichtung eine Verbin­ dungsstruktur mit einer Kupferverbindung, die "Dual Damascene"- Struktur genannt wird, vorgesehen.

Wie in dem vorangehenden wurde zu dem Zeitpunkt des Entfernens des Resistrückstands 52a, der in dem in Fig. 19 gezeigten Schritt erzeugt wird, und des Resistrückstands 54a, der in dem in Fig. 22 gezeigten Schritt erzeugt wird, bestätigt, daß mit dem Reinigungsmittel die Oberfläche der ersten Verbindungs­ schicht 46, die auf dem Boden des Verbindungslochs 50 freigelegt ist, sich nicht wesentlich in dem Reinigungsmittel auflöste und die Resistrückstände 52a und 54a wurden sicher entfernt. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Kontaktwiderstand zwischen der ersten Verbindungsschicht 46 und der zweiten Ver­ bindungsschicht 60 ansteigt, und eine Unterbrechung kann verhin­ dert werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß gemäß dieser Ausführungsform das Reinigungsmittel benutzt wird, um die Resistrückstände 52a und 54a, die zu dem Zeitpunkt des Bilden des Verbindungslochs 50 oder des zweiten Verbindungsgrabens 56 erzeugt werden, zu ent­ fernen. Alternativ kann wie in Fig. 17 gezeigt ist, nachdem die erste Verbindungsschicht 46 durch chemomechanisches Polieren ge­ bildet ist, das Reinigungsmittel zum Reinigen der Oberfläche be­ nutzt werden. In diesem Schritt werden insbesondere das Kupfer, das Verbindungsmaterial der ersten Verbindungsschicht 46, und die Titanlegierung, das Material der ersten unterhalb liegenden Metallschicht 44, freigelegt.

Unter Verwenden des Reinigungsmittels kann eine Verunreinigungs­ substanz, die durch das chemomechanische Polieren erzeugt wird, auf effektive Weise entfernt werden, ohne diese Metalle aufzulö­ sen. Nach dem chemomechanischen Polieren zu dem Zeitpunkt des Bildens der zweiten Verbindungsschicht 60 kann das Reinigungs­ mittel auf ähnliche Weise angewendet werden.

Claims (20)

1. Wäßriges Reinigungsmittel mit
verdichtetem Ammoniumphosphat als ein Hauptbestandteil,
Harnstoff oder eine modifizierte Komponente von Harnstoff als ein Zusatzmittel, und
einer Säure,
wobei die Wasserstoffionenkonzentration des Reinigungsmittels mindestens 10^-6 mol/l beträgt.

2. Reinigungsmittel nach Anspruch 1, bei dem die Wasserstof­ fionenkonzentration höchstens 10^-2 mol/l beträgt.

3. Reinigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Säure eine von Phosphorsäure und Orthophosphorsäure ist.

4. Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Grad der Polymerisation des verdichteten Ammoniumphosphats sich in dem Bereich von 2 bis 150 befindet.

5. Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bist 4, bei dem die modifizierte Komponente von Harnstoff eine von Biuret und Triuret ist.

6. Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Gewichtsverhältnis des verdichteten Ammoniumphosphats und des Harnstoffs oder der modifizierten Komponente von Harnstoff sich in dem Bereich von 1 : 1 zu 10 : 10 befindet.

7. Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Konzentration des verdichteten Ammoniumphosphats sich in dem Bereich von 1 bist 40 Gew.-% relativ zu dem gesamten Reinigungs­ mittel befindet.

8. Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit ei­ nem oberflächenaktiven Stoff.

9. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit dem Schritt des Entfernens des Resistrückstands (22a, 36a, 52a, 54a), der auf mindestens einer freigelegten Oberfläche einer leitenden Schicht (14, 20, 30, 35, 46) auf einem Halbleiter­ substrat (2) verbleibt, unter Verwenden eines Reinigungsmittels, das verdichtetes Ammoniumphosphat als einen Hauptbestandteil, Harnstoff oder eine modifizierte Komponente von Harnstoff als ein Zusatzmittel und eine Säure enthält, wobei die Wasserstoffionenkonzentration des Reinigungsmittels mindestens 10^-4 mol/l beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die leitende Schicht Wolfram oder eine Wolframlegierung (14) aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die leitende Schicht Aluminium oder eine Aluminiumlegierung (20) aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die leitende Schicht Kupfer oder eine Kupferlegierung (46) aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 mit den Schritten:
Bilden der leitenden Schicht (46) auf dem Halbleitersubstrat (2) vor dem Schritt des Entfernens des Resistrückstands,
Bilden einer Isolierschicht (48) auf dem Halbleitersubstrat (2), um die leitende Schicht (46) zu bedecken,
Bilden eines Resistmusters (52) auf der Isolierschicht (48), Ätzen der Isolierschicht (48) unter Verwenden des Resistmusters (52) als eine Maske, um ein Verbindungsloch (50) zu bilden, um eine Oberfläche der leitenden Schicht (46) freizulegen, und Entfernen des Resistmusters (52),
wobei der Schritt des Entfernens des Resistrückstands unmittel­ bar nach dem Schritt des Entfernens des Resistmusters (52) aus­ geführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 mit den Schritten:
Bilden einer Isolierschicht (8) auf dem Halbleitersubstrat (2) vor dem Schritt des Entfernens des Resistrückstands,
Bilden einer Öffnung (10) in der Isolierschicht (8),
Bilden eines füllenden Leiters (14), um die Öffnung (10) zu fül­ len,
Bilden einer Schicht, die eine Verbindungsschicht (20) werden soll, auf der Isolierschicht (8),
Bilden eines Resistmusters (22) auf der Schicht, die eine Ver­ bindungsschicht (20) werden soll;
Ätzen der Schicht, die eine Verbindungsschicht (20) werden soll, und Verwenden des Resistmusters (22) als eine Maske, um die Ver­ bindungsschicht (20) zu bilden, die mit dem füllenden Leiter (14) verbunden ist, und
Entfernen des Resistmusters (22),
wobei der Schritt des Entfernens des Resistrückstands unmittel­ bar nach dem Schritt des Entfernens des Resistmusters (22) aus­ geführt wird,
und die leitende Schicht (20, 14) die Verbindungsschicht (20) und den füllenden Leiter (14) aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der füllende Leiter Wolfram (14) aufweist und die Verbindungsschicht eines von Aluminium und einer Aluminium­ legierung (16) aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Wasserstoffionen­ konzentration des Reinigungsmittels höchstens 10^-2 mol/l be­ trägt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei dem das Reinigungsmittel einen oberflächenaktiven Stoff aufweist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei dem die Temperatur des Reinigungsmittels sich in dem Bereich von 20°C bis 65°C befindet.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei dem die Temperatur des Reinigungsmittels sich in dem Bereich von 40°C bis 100°C befindet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, bei dem der Schritt des Entfernens des Resistrückstands ein Eintauchen des Halbleitersubstrats in das Reinigungsmittel oder Sprühen des Reinigungsmittels auf das Halbleitersubstrat aufweist.